摘要：随着我国经济的迅速发展，各领域也发生了突破性的变化，工业建筑也不例外。在工业建筑不断发展过程中，如何做好工业建筑结构设计，合理控制及处理设计过程中出现的问题就显得尤为重要。因此，本文针对实际设计中常遇到的问题提出了一些建议，希望能为工业建筑的结构设计提供一定的参考价值。
关键词：工业建筑；结构设计；建议
一、前言
工业建筑是维持工业生产安全平稳进行的重要保障，工业建筑的结构设计对于企业来说至关重要，一定程度上决定着企业的生产、管理效率。结构的缺乏合理性必将导致企业增加生产运营成本，无法有效地利用人力物力，影响企业效益。合理的结构应综合考虑企业的生产模式、工艺流程等，针对企业自身的特点进行设计，实现各环节的最优化设计，从而降低企业生产运营成本，提高企业效益。
在工业建筑设计中，如厂房、办公场所、员工宿舍等，必须遵循结构安全性、功能适用性、经济合理性以及技术先进性等原则。
二、工业建筑结构设计建议
1、荷载取值建议
荷载是工业厂房结构设计的要点之一，一旦荷载取值上不合理，就会影响工业厂房整体结构的安全性和经济性。因此，设计人员应遵循国家相关规范及标准，同时也应考虑厂房的实际使用情况，如设备在厂房中的具体位置、检修材料堆放位置等，来确定楼屋面荷载的分布。考虑到结构的安全、可靠和经济性能，结构设计时，当考虑地震作用组合时，活荷载可取操作荷载（不考虑检修荷载）；当考虑基本组合时，活载采用检修荷载；最终取二者的包络值进行设计。计算基础时可仅考虑操作荷载而不需要采用检修荷载，这样既能满足结构的安全性，又能取得一定的经济效益。
2、铰接柱脚设计建议
长期以来，国内外对于构件的连接研究主要放在了梁柱节点上，而对于柱脚连接的研究并不多。柱脚在整个结构体系起重要的作用，将上部结构的力传递给基础。实际工程中应尽量采用安全可靠、传力简单、施工方便、经济合理的柱脚。工业厂房很多情况下采用柱脚与基础铰接连接。铰接连接只传递轴力和剪力，且规定剪力只能由柱脚与混凝土间的摩擦来抵抗，地脚螺栓不承担水平剪力。当柱承受水平力时，上拔力、撬拔力及水平剪力的共同作用才是柱脚真实的受力状态。在此，本文对铰接柱脚设计提出以下三点建议：（1）靠近铰接端的柱截面应尽量减小，这样更符合计算假定；（2）在锚栓螺母下增设弹簧垫对保证节点变形以及减小地脚螺栓的撬拔力均有利；（3）柱底设置剪力键，对提高抗剪承载力是十分必要的。
3、楼梯设计建议
楼梯是建筑物重要的竖向交通线路，当发生地震时，又是人群疏散的惟一途径。根据历次地震的调查来看，楼梯间极易出现破坏，包括梯板的折断，梯柱破坏等。《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）规定：“楼梯构件与主体结构现浇时，应计入楼梯构件对地震作用及其效应的影响。宜采取构造措施减少楼梯构件对主体结构刚度的影响。”混凝土结构设计过程中可采用滑动楼梯来减少楼梯构件对主体结构的影响。试验及研究表明在框架结构中，普通楼梯（无滑动支座）对整体结构起到斜向支撑作用，可导致结构整体刚度变大，地震总剪力明显增大，结构的扭转影响明显，造成使部分构件内力明显增大，用钢量提高，震害比较普遍。而设计中采用滑动楼梯时，楼梯对整体结构空间刚度的影响明显减小，且没有改变结构基本振型，相对于带普通楼梯的建筑，结构整体的抗震性能有明显的改善作用，经济效益良好。
4、钢构件与节点设计建议
（1）钢构件材料的选择。常用钢材材质有Q235、Q345和Q390。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆设计时，当构件由强度控制时，可选择Q345或Q390材质钢材；当构件由稳定性控制时，可选择Q235材质钢材。这样可以在一定程度上减少土建投资。
（2）构件截面确定应按强度和刚度两种情况区别对待。当强度不满足时，通常可优先采用加大组成截面的板件厚度，如抗弯不满足时应加大翼缘厚度，抗剪不满足应加大腹板厚度。当刚度（变形）不满足要求时，在构件各板件厚度不变的情况下，可优先考虑加大截面的高度。
（3）节点连接是钢结构设计中重要的内容之一。按传力特性不同，连接节点可分为铰接、刚接和半刚接。设计过程中避免出现最终设计的节点与结构分析模型中采用的形式不一致。如将铰接节点改为刚接节点，虽然节点承受弯矩能力增加，但会造成与其相连的构件受扭，不符合结构分析中的假定，会导致实际工程偏于不安全。多跨厂房设计时，应重点关注附跨或高低跨连接部位节点的选用，此处设计经常出现问题。当附跨钢梁与主跨钢柱采用铰接连接，附跨钢梁截面较高时，程序自动生成的节点，螺栓均集中于连接截面的中部，而实际情况下节点会发生较大转动。连接节点接触面可能会发生脱离，如果是摩擦型高强螺栓连接，会造成接触面摩擦力不足，同时转角过大会使螺栓产生较大的翘曲力，存在很大的安全隐患。此种情况下，建议将梁柱节点设计为半刚接或刚接。
三、结构设计优化建议
1、建立合理的结构模型
科学、合理的开展结构设计工作离不开一个合理的结构模型。在设计优化过程中，针对重点变量建立函数模型，对多种结构影响参数进行模拟、分析。函数模型的建立与运用有助于实现设计参数的最优化，从而根据实际需要，找出最科学的设计优化方案。从每个工程的基础、主体结构、屋盖系统、围护结构等进行重点关注，对其进行选型分析、受力分析、工艺分析、造价分析等全面评价，确保设计方案的有效性和优越性。设计优化模型的重点在于确定参数变量，根据约束性条件与结构设计的主要影响因素确定模型中的参数内容。参数内容确定后，根据设计优化目的与设计优化方向选定合适的函数模型，确定最终的设计优化方案。
2、完善结构设计管理体系
在工业建筑结构设计优化中，常因缺乏优化理念与量化标准，使得设计优化方案变动性很大，对设计管理与施工管理造成不利影响。为了保障设计优化工作的有效进行，满足现代工业建筑的需要，必须完善与之相匹配的管理体系，通过建立专业的指导思想与量化标准，对设计优化活动进行有效的管理与评估，采取针对性措施对优化进行规范管理，实现对结构设计优化的质量控制。
四、结束语
工业建筑的结构设计是一项专业性强、内容复杂的工作。设计过程中必须充分考虑生产模式、工艺流程、设备选型、管理方式等因素，对设计方案的性能、成本、安全可靠、舒适度、建筑美观等多方面进行科学合理评定，提出最佳的工业建筑结构设计方案，实现结构设计的最优化。随着经济和技术的发展，我国工业建筑的设计水平将会不断提高，工业建筑设计的未来将会有更大的发展。
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论文作者:孙鹏, 周现伟
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/6/13
标签：工业建筑论文; 结构论文; 结构设计论文; 节点论文; 荷载论文; 构件论文; 楼梯论文; 《基层建设》2018年第9期论文;