工业建筑结构设计分析

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工业建筑工程结构设计不但决定着项目投资的结果，更重要的是其直接和人们的生产生活息息相关。而其设计的整个过程也是形成工程项目实体的重要过程，直接决定着最终产品的质量。故需对其设计的复杂性与安全性引起必要的重视，要做到这点，则需要重点进行设计质量的控制，同时，还要制订具有较强可操作性的、有效而科学的设计方案，结合设计需求做好相关的设计管理以及监督，从而保证好整个建筑结构的设计质量。在整个过程中，还要结合相关的监督、设计等措施，并与建设方配合好，做到有效控制，使得项目的质量和安全能够达到预期的要求。

1、工业建筑结构设计中的等效永久荷载设计

工业建筑结构设计期间，需要求出结构内力，对于整个设计过程而言，该值意义重大，必须进行合理运算，尽可能减小误差。从整个设计过程来看，要按照制订结构方案→全面分析内力→进行截面设计的步骤完成。其中，方案制订及截面设计所用方法与各类建筑结构基本相似，但相比之下，内力分析方面有着明显区别。因此，对于设计人员而言，必须提前明确工程抗力等级，借此得到不同荷载作用对应值，促使最终结果满足相关规定。目前，结合工业建筑功能需求来看，当结构产生变化时，适用情况随之改变，必须按照实际情况灵活调整，使其产生最大作用。同时，还需对上述情况各方面问题进行验算，保证结构全部达到设计标准，不可出现任何偏差。因此，为保证荷载有效性，设计师须注重如下问题：（1）将可变荷载变成等效永久荷载（若能达到指定要求，应当由具体规范着手，直接选用）；（2）明确荷载组合系数，求得组合值，进而求得结构内力；（3）由整体层面出发来探讨，确保结构整体及各方面完美协调。而内力分析过程中，应当将工程视作若干构件组成，根据不同构件受力表现，待明确等效永久荷载时，基于静力算法直接求出结构内力。如果是超静定钢筋混凝土结构，必须以非弹性变形出现为前提，按照当时塑性内力重分布情况准确求出内力。

2、工业建筑结构设计中的BIM技术应用

（1）BIM技术的应用实现了工业建筑结构设计对各类现场数据分析能力的结合，可以增强分析模型的设计过程，提高测量工业建筑用地及周边生态环境信息的准确度，并且在应用这一技术的基础上，工业建筑结构设计能更好地整合水体、绿化等外部生态因素，BIM技术的信息化模型的应用帮助工业建筑设计师利用相关性能化模拟分析软件，实现对工业建筑场地全年太阳辐射及其阴影变化的合理分析。（2）BIM技术在工业建筑外围护结构设计中的应用。这一技术所呈现的虚拟工业建筑信息模型，能帮助工业建筑设计师对工业建筑外围护结构得失热量作出合理分析，其中包含的分析要素有室内围护结构热传递量、外围护结构散热量和得热量、冷缝、散热渗透量、门窗得热等。BIM技术可对模拟工业建筑物外围护结构窗口的设计进行模拟，因而能利用其工业建筑体量布局，把握室内光照条件，为工业建筑师设计室内采光装置或反光装置提供依据。（3）BIM技术在工业建筑结构室内设计中的应用。人们长时间处于室内，占据了人将近85%的时间，可见室内空间的设计对于工业建筑结构设计而言更为关键。传统室内空间的环境质量与居住者的身心感受密不可分，而BIM工具与方法的优势在于能帮助工业建筑设计师找到更贴切居住人群身心需求的结构形式，结合多种形式的系统和材料，构建良好的质量结构设计的虚拟模型，达到准确模拟室内外表面和空气间相互作用的目的，在此基础上，根据BIM设计出更加细致、更加舒适的室内环境，并为居民带来便捷优质的供水供暖供电系统，提供更人性化的排水服务。（4）BIM技术在工业建筑结构设计中应用各种专业协调设计。BIM技术在工业建筑结构设计中，能通过数字化创建的唯一的模拟信息化模型实现水暖、机电、结构、工业建筑等系统的交换，跨越了多种专业，集成化的设计模型将不同专业设计师的三维模型携带的信息集中起来，并分享给所需的其他专业团队，这种共享性能保证工业建筑设计多方参与者均能掌握好所需信息，并进一步运用这些信息投入到工作中。无论是施工企业、制造商、建设方，还是结构工程师、设备工程师或者工业建筑设计师都改变了以往的工作方式，以相同的参数作为基础工业建筑模型，有效展开协同工作。

3、工业建筑结构设计中的优化措施

工业建筑在结构设计时，应考虑安全使用以及经济效能，充分分析存在的层次及制约关系，只有将安全使用的效能充分满足了，才能就工业建筑的经济性进行充分考虑。工业建筑，其造价衡量时，选择的指标一般为直接性的和间接性的指标。其中，就前者而言，包括工业建筑造价所占的比例、单位面积所需要水泥等材料的数目以及单位面积需要多少综合造价，这个指标在所有的工业建筑类型中都较为适用。在工业建筑造价进行衡量时，尽量也考虑间接的经济指标。其也囊括多个指标，诸如施工的可见度、楼层净高度多少、工业建筑可能会伴随的社会效应等。（1）流通空间。进行工业建筑平面的布置时，要充分考虑经济性，也就是基于使用需求充分满足的基础，将流通空间尽可能的缩小，这是因为，不管是楼梯，还是电梯，如果有着相对较大的空间，就会使得实际的应用空间被缩小，并且，还可能就采光装饰等有所耗费，如此也就可能使得工业建筑企业的经济效益被相应降低。值得关注的是，进行工业建筑平面的布置时，不能仅仅追求经济效益而不去考虑其美观及舒适度。（2）柱网设置。就常规工业建筑而言，其一般有着8.4m×8.4m的柱网设置，如果将柱网设计的太过于大，就会使得工业建筑梁不断升高、配筋也不断增加，其造价必然提高。所以，要将进深进行控制，使得它们不能高于12m，如此才会使得工业建筑结果相对合理。柱外侧可进行悬挑的考虑，如此不仅使得工业建筑的完整度得以保证，其空间感还将大幅提升。（3）工业建筑物的体积和面积设计。大多数情况下，体面积越大，工程造价越高，故在工业建筑结构的设计时，要将面积比例进行尽可能的控制，并且采取科学模式使得有效面积不断增加。（4）工业建筑结构。对工业建筑物而言，工业建筑结构是其骨架，基于材料划分来看，可以将工业建筑结构分为砌体结构、钢结构和钢筋混凝土结构。选择的工业建筑材料实际对工程的效果，不论是在质量方面还是在使用寿命方面都将有着一定影响，并且会在某种意义上就施工费用和工程的造价产生一定的影响。

4、工业建筑结构设计中的装配式墙材应用

为了提升革新墙材的应用，要基于项目实际，将应用革新墙材的重要意义传达给建设单位，当地相关部门也可出台扶持政策，而就装配式工业建筑行业而言，也要为合理应用墙材量身定做，保证其应用效果，在控制成本的基础上发挥出应有的优质效果。尽管在装配式工业建筑中，革新墙材的效果较为明显，但仍然需要更深层次的研究墙材的工艺，将创新技术应有在墙材中的成效大幅提高，而鉴于在工业建筑的建设过程中有很多变化因素且市场也在动态变化，从而针对墙材提出更高水平的要求，提高实际建筑过程中革新墙材的应用率，加大墙材的应用范围，提升装配式工业建筑中墙材的效果大幅提升，要将科技合理的融入墙材，而这些都有利于建筑行业的不断创新和发展。

5、结束语

控制工业建筑结构设计质量可谓一个具有较强综合性的工作。需要较好地处理好工程中的各个环节，依据设计计划将各个问题在设计过程中得以妥善的处理，进而保证项目的质量和安全能够达标。

参考文献:

[1]赵大伟.建筑结构设计中若干问题的探讨[J].中国新技术新产品，2010（1）.

[2]杨党辉，苏原，孙明.BIM技术在结构设计中的应用问题探讨[J].建筑技术，2015，46（5）：394–398.

作者:宋建 单位:核工业北京化工冶金研究院