摘要：近年来，受国家政策导向，我国的建筑行业及工业工程行业均向“绿色、低碳、智能”方向发展；随着“一带一路”政策的深入落实，越来越多的中国工业企业开始落户海外，越来越多的中国工程企业参与到国际工业工程项目的竞争中。从绿色建造角度讲，“四节一环保”基本覆盖了项目“设计+施工+运营”的全生命周期。根据当前工业项目结构设计现状及建筑行业的技术状况，工业项目在设计初期就应从结构设计选型着手向绿色建造方向发展。随着我国劳动力老龄化、工资持续增高等一系列劳工问题的凸显，要在国际市场上解决此类劳动力问题，海外项目必将落实属地化实施，而结构设计选型直接决定了项目实施的难易程度，是属地化实施的根本。文章结合建筑行业的技术特点，从当前工业建筑的设计选型分析着手，论述工业建筑结构选型的趋势。
关键词：工业建筑；结构设计；选型发展趋势
引言
随着“绿色、低碳、智能”产业导向及“一带一路”政策的深入落实，我国更多的工业项目开始落户海外；鉴于当前我国工业建筑领域的结构设计现状及建筑工程领域的新型技术水平，在绿色建造及海外项目属地化实施方面，工业建筑的结构设计选型仍有较大的进步空间。
1工业建筑结构设计现状
工业建筑是指从事工业生产和为生产服务的各类建筑物、构筑物，是根据生产工艺流程和机械设备的要求而设计的。工业建筑按其功能分为生产车间、辅助车间、动力车间、仓储建筑、其他建筑等五大类。
1.1生产车间
生产车间是工业项目的核心，是指为进行产品备料、加工、装配等主要工艺流程和机械设备而设的设备基础、建（构）筑物等。在常规设计中，厂房等建筑物一般以单层（或多层、混合层次）现浇框架结构、筒仓结构、剪力墙结构、钢结构等为主。
1.2其他车间
其他车间主要是指辅助车间、动力车间、仓储车间和其他建筑等。1）辅助车间：为生产车间服务的厂房，如修理车间、工具车间；通常为现浇框架结构+砌体维护结构。2）动力车间：为全厂提供能源的厂房，如发电站、变电所、锅炉房等；通常为框架结构+砌体维护结构、水池、廊道等。3）仓储车间：原材料、半成品、成品等的仓储房屋；通常为现浇框架结构+维护结构。4）其他建筑：通常指水泵房、污水处理等建筑；常规以池体剪力墙结构形式为主。总之，受主工艺及主机设备特点的限制，工业建筑的结构形式具有复杂性和多样性，通用性相对较差。但总体来说，以单层、多层或混合层次现浇框架结构为主，同时也存在池体（廊道）、筒仓、剪力墙结构。而在维护结构中又以砌体结构为主。
2工业项目结构设计选型趋势
绿色建造“四新一环保”的重点在节材、节地、节水、节能及环保等五个方面，因此在结构设计选型阶段即应进行考虑，将重点放在节料和节能设计方面；为提升海外项目属地化实施率，在结构设计选型阶段应将重点放在简化施工难度和降低劳动消耗率方面。
2.1当前建筑行业的新型技术
2.1.1型钢混凝土组合结构
型钢混凝土组合结构的优点：1）相较于混凝土结构而言，设计上不受含筋率限制，刚度和承载力高，延性好。一般其承载力高于同尺寸钢筋混凝土构件一倍以上，较普通钢筋混凝土结构具有更好的抗震性能。2）由于承载力的提高，型钢混凝土结构的截面相对较小，可在一定程度上增大结构的跨度，利于满足生产操作的空间要求。3）由于是钢结构与型钢共同作用，相较于普通钢结构节约50%的用钢量。4）型钢混凝土结构不必等待混凝土达到一定的强度即可施工上一层，易于缩短施工周期，宜于安装工作尽早开展。5）施工更简单，易于实现本土化作业，减少劳动力投入，节约成本。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.1.2泡沫混凝土技术
泡沫混凝土属于一种节能材料，相较于普通砌体，其阻热系数约为普通砌体的3倍，其优势主要如下：1）保温节能效果突出，在一定程度上可减少工程量，节约费用。2）降低建筑永久荷载，利于优化设计工程量。3）免抹灰，可直接进行腻子找平作业，进而降低整体施工成本。4）实现劳动力资源的扁平化配置，减少项目劳动力投入批次及费用。5）提升模板等定型材料的周转次数。
2.1.3装配式技术
预制、组配式结构应根据工业工程的特点及所在国的装备特点因地制宜加以考虑，文章所述装配式技术不同于传统所述，而是重点从集成化、模块化方面进行探究。如用模块化装箱式建筑、新型节能房屋等替代传统建筑。其主要优点如下：1）能够大幅度减少单体项目的建设周期。2）去除传统建筑物设计中的各种规范性限制，从根本上实现设计优化。3）通过结构形式的更改能够提升项目的整体劳动生产率。
2.2工业建筑设计选型趋势
2.2.1生产车间结构
在工业建筑中，多层或者混合层次的生产车间结构可逐步向钢+混凝土的组合结构方向发展，逐步替代传统的现浇钢筋混凝土结构，如水泥工业项目的预热器结构。而对于大型设备厂房，由于其主要受机械设备特点制约，目前变化不大。应逐步采用泡沫混凝土技术替代传统的砌体结构。
2.2.2其他几大类型建筑
单层厂房结构选型应按如下方式进行区分：1）对于大跨度单层厂房结构，传统上采用现浇混凝土+砌体结构，可重点对砌体维护结构进行变革，用泡沫混凝土替代传统砌体结构。2）对于跨度、面积均较小且上部无较大载荷的结构，如供配电室、控制室等，可用模块化装箱式建筑、新型节能房屋等替代传统结构类型。
2.3刚架系统和支撑的优化
在厂房刚性框架和支撑系统的设计过程中，应根据厂房设备的实际情况进行结构设计。充分了解设备的振动、高度、吨位、跨度和起重机等大型设备。对大型机械设备应严格按照施工规范进行结构设计，优化了在全厂具有支撑作用的垂直支撑结构，提高了整体支撑能力和抗压性能。设计时按照“强柱弱梁，强节点弱构件”的设计原则，对于需要安装大型机械设备的工厂，设计者应当按照有关规定，根据实际需要设计厂房的高度和支撑结构。在厂房屋顶设计中，为了保证屋顶结构具有良好的防水排水功能，必须严格按照设计要求，综合考虑屋顶的坡度和沟槽的形式，对于屋顶支撑系统的优化，它的可靠性和稳定性是它的核心，增加斜支杆的连接来确保钢架的稳定性，并且由于南北地区降雨量的差异，屋顶的坡度设计也有明显差异。因此，在设计过程中，根据实际情况的不同，采用有针对性的合理设计。
2.4钢结构厂房的抗震性设计优化
在工业厂房建筑结构设计中，抗震是关键内容，尤其是对地震多发地区，确保工业厂房建筑结构的抗震性能尤其关键。抗震设计必须保证结构的质量和刚度尽可能地均匀分布。在整体布局中，要充分考虑受力平衡，减少变形不均匀，提高结构整体刚度。在工业厂房的抗震设计中，要体现整体设计，严格控制钢结构的连接，确保其稳定性不受任何冲击，防止结构在地震中的疲劳损伤。保证构件在屈服前进入塑性工作，避免其突然发生倒塌，充分提高钢结构的抗震性能。建立必要的支撑体系（斜杆支撑、竖向支撑等），以提高钢结构的整体稳定性，对于钢结构作为空间结构体系来说非常重要。能够提升在震动过程中的抵抗效果，避免因为震动发生单一杆件失连，而导致的坍塌。
结语
综上所述，钢+混凝土组合结构、模块化装箱式建筑、新型节能房屋以及泡沫混凝土均应是今后工业项目结构设计选型的发展方向。在不同的工业建筑中，根据单体项目的特点合理地进行结构选型，即能将工业建筑“绿色化”，也能够大幅度缩短工程建造周期、降低劳动力投入，推动国际工程向属地化实施迈进。
参考文献：
[1]唐飞.工业厂房钢结构设计现状及改进措施[J].住宅与房地产，2018（13）：120.
[2]宋伟.工业厂房结构设计要点探析[J].工程技术研究，2017（10）：217+241.
论文作者:张驰
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/10/9
标签：结构论文; 工业建筑论文; 结构设计论文; 厂房论文; 车间论文; 项目论文; 工业论文; 《基层建设》2019年第20期论文;