钢结构工业建筑设计应用中的问题探讨

2018-03-31薛贺雷

四川水泥 2018年3期

薛贺雷

(甘肃省建材科研设计院有限公司，甘肃兰州 730020)

0 引言

目前，我国对钢结构建筑物在设计使用中的安全性和稳定性有了很高的要求。但是，受设计人员水平、工程建设内容、建筑物所处环境等因素的影响，在实践中达到的效果并不理想。这时就要求工程技术人员加大钢结构工业建筑的研究力度，保证钢结构工业建筑物的稳定性和安全性。目前钢结构在我国的应用还存在着一系列的问题，要求工程技术人员充分了解钢结构工业建筑物设计应用中存在的问题，采取相应的措施方法，从而保证钢结构工业建筑发挥其服务社会的作用。

1 钢结构在工业建筑中的应用

目前，随着社会经济的告诉发展，在工程领域中对钢结构的应用存在着很大的需求。工业建筑行业中钢结构应用也愈加普遍，主要得益于它自重轻、抗震抗风性能好、施工速度快等优点。钢结构的自重很轻，有利于降低建筑物重量；塑性和韧性好，使钢结构一般不会因为偶然超载或局部超载而突然断裂破坏和钢结构对动力荷载的适应性较强，有利于提高建筑物的抗震性能。当前，钢结构构件大部分已实现工业化生产，有利于缩短施工周期。并且钢结构建筑物拆除后可回收利用再生，是一种环保材料，有利于社会可持续发展。

1.1 钢结构应用范围

在我国，大多数工业厂房屋面结构系统采用的是常规钢结构工字梁或轻型桁架，它们象征着我国早期工业时代。在进行工业建筑设计时，不同的使用功能对建筑物有不同的跨度及空间要求，而传统钢筋混凝土结构和普通钢结构已经无法满足，尤其是大跨度结构。因此出现了大型网架系统、索膜空间结构等。

1.2 钢结构应用方向

在工业建筑中，相关工程人员依照生产流程来进行工作。在这个过程中，每个环节都有不同的要求，这就对于相关工程人员工作的熟练度与对新材料、新技术的掌握提出了相应的要求。在工业建筑中，新材料、新工艺总会去把落后的建材与工艺淘汰。例如：高性能涂料的开发与应用对于钢结构防火、防腐、防污染等都有很大的推动作用。伴随着经济的发展与进步，大量新材料、新工艺的开发与应用，更利于工业建筑设计的完善与进步。

2 钢结构应用中存在的问题

目前，对于钢结构工业建筑设计的重视与研究成都还不够，主要是由于钢筋混凝土结构的应用更加广泛，在工程人员的心中有着很高的地位，觉得钢筋混凝土结构可以使其安全稳定性更能得到保证。这样会造成钢结构工业建筑体系中许多不合理的问题仍然得不到解决，例如：钢结构专业技术人才素质培养欠缺、辅助设计软件开发较慢、专业规范更新不及时等。

据科学研究表明，相比西方发达国家，我国设计使用的钢结构工业建设在许多方面都落后于他们，特别是在技术水平与设计理念方面。并且，由于企业等各对于钢结构工业建设方面的投入不够大，对于专业人才素质方面的培养、新产品的研发与设备的更新换代等都不够积极，没有达到预期的效果与控制，大大阻碍了工业建筑行业的发展和现代化建设进程的进步。并且，钢结构工业建筑设计人员对于材料与施工方法并没有进行新的研究与改进，只是依照传统的方法与措施，依靠工作经验，进行工程建设。因此，在建筑方面始终没有显示出工业钢结构的设计作用价值。所以，这就要求了工程人员加大研究力度，使现代的技术水平能够达到现代化经济建设的要求。

3 在钢结构工业建筑设计中应用采取的措施

3.1 屋面、墙体材料设计实践

目前在轻型屋面、墙体有檩体系设计实践中，设计人员一般需要考虑到美观、造价成本与后期使用安全等因素，而压型钢板具有轻质、高强、美观、耐用、施工简便、抗震、防火等特点。基于这些特点，压型钢板在轻型屋面、墙体有檩体系中成为应用最广泛的材料。单层压型钢板的自重为 0.10kN/m2～0.18kN/m2，当有保温隔热要求时，可采用双层钢板中间夹保温层(超细玻璃纤维棉或岩棉等)的做法。屋面全部荷载标准值(包括活荷载)一般不超过 1.0kN/m2。在进行墙体材料设计时，设计人员还应根据建筑物的实际情况来确定采用哪种铺设方式。设计人员不仅要考虑以上这些方面，同时还要注意墙体材料的美学性和整体的整洁度。

3.2 功能结构设计实践

工业建筑物在设计功能方面与其他类型的建筑物相比有一个特殊要求，那就是在工业特色方面。设计人员需要考虑到建筑的各个方面，最基础的就是需要根据工程所在地整体规划、所处自然环境及经济技术条件等考虑建筑物的通风、采光等。设计人员还应该在工程项目功能设计要求的基础上，对于工程建设使用中会出现的结构变更，在不改变整体结构的同时，可变更或拆卸部分构件，从而降低技术改造费用，这样可以大幅度提高建筑物重复使用效率。

3.3 整体结构设计实践

钢结构工业建筑具有块状、错列轨迹线状等特点，设计人员在进行钢结构设计时主要采用的设计方法是线状轨迹错列设计。设计人员在设计前需要对工程所在地的地形、地势有所了解，方便设计时对地形条件加以利用。通过使用这种设计方法，能够帮助相关人员从不同角度对建筑进行观察，让建筑物更具美感。

在钢结构工业建筑的设计过程中，会出现局部错列的情况，这种情况的出现不利于后期施工，这时可以采用纵向错列的设计。这种设计方法需要设计人员考虑不同功能分区高度的要求，经过科学的大量数据和实践证明，纵向错列设计能够帮助工程人员划分建筑内部的结构功能区域，提高建筑物的采光与通风效果。

在集装箱式的横向多层建筑物中。设计人员可以让建筑物在承重柱的控制下，充分利用工程空间资源到达逐层横向延展连接的目的。还可改变功能空间，将单个箱体自成功能与内部相互连通功能变成大空间，增加建筑物局部办公区域空气流通，提高建筑物建设使用的效率价值。

悬挑结构设计控制着室外产品的装车与物流。设计人员在设计悬挑结构时需要根据钢结构建筑的延展特性，向外扩展屋面及屋顶结构，这样既扩大了使用空间，又可以给建筑物下部遮雨，增加工业建筑物的使用功能。

3.4 构件储存工作的优化

完善构件的储存工作，能够有效保证构件的有效应用。相关工程人员在储存时要遵守相关的规则，以便后期工作的有效衔接，存放地点应该有专业人员管理，按时清点相关资料。完成资料存档工作，以便后期检查。构件堆放时，不同构件存放方式不同，比如：H型构件储存时需要注意不能平放。同时，构件的支点应该在两个以上，构件存放时不要超过三层，上下不同支点要对齐等。

3.5 施工控制方法的优化

在工业建筑的施工中，施工人员要有丰富的经验，对梁柱安装的每一个环节、每一个细节足够认识和了解，同时需要很好的掌握柱间支撑、屋面水平支撑的安装精度。同时，在对垫板进行施工时，要保证垫板定位的精确性。在钢结构构件需要连接的地方，一般采用螺栓连接或者焊接连接等方式，这里需要注意要满足相关行业规范，从而保证结构的整体稳定性和安全性。