摘要：钢建筑结构是我国工业厂房目前比较常用的一种建筑结构，其设计的质量及合理性直接决定了厂房的使用效果和寿命，所以在设计之初一定要充分考虑到工厂的实际情况，同时还要积极采用新技术和先进的设计理念，以提高厂房建筑结构的有效性。
关键词：工业厂房；建筑结构；优化方案
一、解析钢结构设计优化的基本方法
直觉优化和概念优化是现阶段工业厂房建筑结构的两种优化方式。其中，直觉优化指的是，设计师凭借自身扎实的设计理论基础和丰富的设计经验，选择出工业厂房不同区域的最优设计方案。也就是说，在选择最优设计方案时，设计师完全是根据自己的相关经验进行的一个主观判断，这种设计方案没有经过科学的计算和检验，一旦厂房的实际情况不在设计师熟悉的领域之内，那么极有可能会存在诸多的不合理之处，进而直接影响到厂房的使用效果，所以这种优化方式具有一定的风险性。概念设计指的是设计师凭借丰富的设计经验，并且采用科学的计算方法和检验手段对设计方案进行不断改进优化，直至得到最佳的设计方案。在实际的工作中往往是直觉优化和概念优化这两种优化方式有机结合使用，这样能够使建筑结构的整体布局更加科学。
二、工业厂房建筑结构形式选择
1、单层工业厂房结构形式选择
单层工业厂房的结构形式主要有排架结构和门式刚架结构两种。排架结构由于其构造简单,施工方便易行,是最基本、最常用的结构形式,这种结构由屋盖系统、柱和基础组成,柱与屋架为铰接,柱与基础为刚接。因为厂房的生产工艺和使用要求不一样,排架结构可以有等高、不等高和锯齿形等多种形式。单层厂房中的门式刚架结构是柱与横梁刚性连接,柱与基础一般采用铰接,当厂房有5t以上桥式吊车时,宜将柱脚设计成刚接。根据建筑结构材料的不同,单层厂房分为钢筋混凝土厂房、钢结构厂房、砖混厂房等。单层厂房主要的结构特点是构成空间大,中间不设承重柱或少设承重柱。为提高建筑工业化的水平,降低综合造价、提高结构质量,上部结构应尽量选择定型设计和标准化生产。
2、多层工业厂房结构形式选择
多层工业厂房的结构形式主要有框架结构、框架一支撑结构和框架一剪力墙结构等。多层厂房一般是轻工业厂房,为了保证工业厂房的空间足够大,通常采用框架结构,把厂房纵横两个方向都设计成刚接框架,不设置柱间支撑,其优点是使用空间不受影响,缺点是柱要采用两个方向惯性矩差别不大的矩形截面,使用钢量增加。框架一支撑结构一般是在层数比较多、工艺条件允许的条件下使用,横向设计成刚接框架,纵向设计成柱一支撑体系,用柱间支撑抵抗水平荷载。这种体系经济节约,但柱问支撑可能会影响使用。这种形式特别适用于纵向较长,横向较短的厂房。框架一支撑体系对楼面的刚度要求较大,否则将出现柱子间的变形,致使柱间支撑的作用无法充分发挥。框架一剪力墙结构,具有较高的抗侧向承载力,一般适用于层数较多,高度和荷载较大的厂房。多层工业厂房柱网布置时应尽可能地均匀、对称,使房屋的刚度中心与质量中心尽量靠近,结构布置尽量简洁、规则,传力明确。要求设计人员对横向框架和纵向框架的周期严格控制把握,合理科学地布置电梯间的位置,同时对处于地震区的多层厂房应少设或不设防震缝。总之,基于工业厂房建筑结构形式的多样性,需要设计人员根据具体情况和实际需要,选择合理有效的结构形式。
三、工业厂房建筑结构设计优化要点
近些年，我国工业经济已经得到了很大程度的发展，这使得厂房设计正逐渐向着大吨位、大跨度以及大柱距方向前进。过去我国工业厂房建筑通常是由钢筋混凝土材料制成，由于钢结构建筑具有施工工期短、强度高以及塑性好等优势，现已经逐步的取代钢筋混凝土结构厂房，同时在工业建筑方面得到了较为广泛的应用。由此有必要对工业钢结构厂房的设计要点进行详细论述。
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1、确保计算的准确性
对于当前我国现阶段的工业厂房建筑结构设计工作来说，其涉及的计算内容是比较多的，这些计算过程直接关系到整个工业厂房建筑的稳定性和安全性，必须要进行慎重的对待，确保其计算的准确性，因此，这种计算准确性的保障也就成为了结构设计优化的一种重要手段。
2、 防火设计的优化
防火设计也是工业厂房建筑结构设计的一个重要方面，因此，这种防火设计也应该作为一个重要的优化手段存在，尤其是对于钢结构厂房来说，因为其耐火等级相对于混凝土结构的建筑物来说存在着明显的差距，所以更应该重点针对这一缺点进行优化和完善。一般来说，其主要的防火设计优化措施就是采用较为合理的防火涂料在钢结构的表面进行喷涂，进而提升其耐火性能，避免因为高温导致工业厂房建筑结构的损坏，确保其后期使用的安全性。
3、抗震性设计的优化
抗震性也是工业厂房建筑结构设计的一个要点内容，确保工业厂房建筑结构具备较为理想的抗震性是极为必要的一个方面，尤其是对于钢结构的使用来说，这种抗震性的设计显得更为突出，所以在进行抗震性设计时，更应该突出其整体性设计，着重针对钢结构的连接进行严格的控制，保障其连接的稳定性，进而提升其在震动中的抵抗效果，避免因为震动而出现倒塌等问题。
4、施工材料的优化
针对工业厂房建筑结构的设计工作来说，施工材料也是极为关键的一环，采用不同的施工材料必然就会产生不同的结构设计效果，因此，针对这种施工材料的使用进行设计优化也是意义重大的。这种施工材料的设计优化，一般来说应该结合工业厂房建筑的实际状况以及基本要求进行恰当的选取，最终保障其能够较好的运用，尤其是对于钢材料类型或者是钢筋混凝土结构类型的选择必须要慎重对待。
5、屋面支撑结构的设计优化
对于整个工业厂房建筑结构来说，屋面支撑结构是必不可少的关键一环，对于这一屋面支撑系统的设计优化工作来说，其最为核心的一点就是针对其稳定性和可靠性进行相应的设计。
6、其他注意要点
现在钢结构已经成为工业厂房建筑不可或缺的一部分，有一般来说钢结构主要是由空间桁架、网架以及轻钢等部分构成，其中网架通常会被应用在钢结构悬挂荷载相对较大时，从而起到降低建筑荷载的作用。在开展工业厂房建筑钢结构设计工作时，设计人员需要基于建厂条件以及实际需求确定建筑结构，另外在开展厂房结构选型的过程中，除了要基于支撑结构选择最佳的材料之外，还需要确保材料的材质以及种类符合相关规定要求，一般来说设计人员可考虑使用焊接钢管或者是无缝钢管开展施工作业，从而保证结构质量满足建筑需求。其中无缝钢管内存在中空截面，通过该通道可以使得流体得到输送。通过将无缝钢管以及其他实心钢材，比如说圆钢或者是钢管等进行比较分析之后发现，无缝钢管的质量更轻，更具有稳定钢结构的作用，所以设计人员可优先考虑使用无缝钢管材料。
结束语
总体而言，钢结构的设计效果以及质量直接关系到工业厂房建筑的稳定性与其安全性，所以在开展钢结构设计时，一定要考虑到工业厂房建筑的实际情况，与其具体应用方向。除此之外，在设计过程中，还应当将各种新型技术以及新型设计理念应用到钢结构厂房设计中，从而确保钢结构设计的有效性，同时降低厂房的钢材用量。
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论文作者:张国维
论文发表刊物:《基层建设》2017年3期
论文发表时间:2017/5/5
标签：厂房论文; 工业论文; 结构论文; 钢结构论文; 建筑结构论文; 建筑论文; 抗震性论文; 《基层建设》2017年3期论文;