結構設計優(yōu)化技術在廠房結構設計中的應用

關鍵詞：結構設計優(yōu)化技術 廠房結構設計 應用 

　　當前，我國的鋼結構在工業(yè)廠房建設中還不能得到較為廣泛地應用，由于沒有很長的使用時間，因此，其中的大部分內(nèi)容還處于探索階段，體系完整性較差。雖然采用這種結構的廠房優(yōu)點很多，但是同時它存在的問題也是比較多的。例如，腐蝕性強，防火性能差等。所以，在設計的時候，針對這些因素的分析和研究一定要引起足夠的重視。在設計廠房的時候，要通過相關的工作人員，開展對圖紙的細致檢查和核對，檢查圖紙中有沒有問題出現(xiàn)。盡量將圖紙中所存在的問題全部解決掉，這樣的話，工程質量就不會太多地受到這些因素的影響，或者根本就不會產(chǎn)生任何影響，從而使工程質量問題的出現(xiàn)幾率有所降低。在設計鋼結構工程的時候，要具體劃分為兩個設計階段，一個是工程的制作階段，另一個是工程的安裝階段。只有這樣，工程的每一個工序和每一個部分的質量才能夠得到有效地保障。除此之外，工程也能夠實現(xiàn)與相關技術標準符合。而工程的質量也因此得到最大程度的保障。 

　　一、在設計鋼結構工業(yè)廠房支撐系統(tǒng)時要遵循的原則 

　　在對支撐系統(tǒng)進行布置的過程中，鋼結構廠房一定要保證有足夠的工作空間，這樣的話，廠房的承受能力、整體剛度以及傳遞縱向水平力就能夠在一定程度上得到有效地控制，在此基礎上，壓桿的不穩(wěn)定性就不會產(chǎn)生，而桿件也不容易出現(xiàn)變形的現(xiàn)象。通過這樣的方式，使整個建筑結構都具有相應的穩(wěn)定性。除此之外，在設計過程中，廠房結構的具體形式、車間吊車的設置情況、廠房的跨度、廠房的溫度以及相關的振動設備都應該作為重點考慮的對象。柱間支撐系統(tǒng)應該設置在廠房的每一個溫度區(qū)域內(nèi)，所設置的柱間支撐系統(tǒng)應該與屋蓋橫向水平保持一致。對于廠房結構而言，下柱支撐所產(chǎn)生的影響是很大的，而且廠房結構變形的方向也是在它的基礎上得以確定的，同時，廠房的溫度應力也會因此受到嚴重的影響。在對下柱支撐系統(tǒng)進行布置的時候，選擇最佳的位置應該是溫度區(qū)的中部，只有這樣，縱向構件在溫度的變化下，才能夠向區(qū)段的兩段進行移動。若是沒有很長的溫度區(qū)段，那么就可以將一道下段柱裝置在溫度區(qū)段內(nèi)，這樣的話，可以達到很好的支撐效果，但是也應該注意，當溫度區(qū)段比較長的時候，而且大于150米，在此基礎上，廠房如果想要使縱向剛度與標準相符合，那么就應該將兩道下段柱裝置在溫度區(qū)段內(nèi)，這樣的話，建筑結構的穩(wěn)定性才能夠得到一定的保障。不過，在安裝下段柱的時候，要明確其安裝位置，最好是在溫度區(qū)段內(nèi)的三分之一處安裝。這樣一來，不僅可以使溫度應力得以降低，而且也限制其不能超出范圍。除此之外，對于兩道支撐中間的距離應該引起重視，最好不要超過72米。 

　　二、對鋼結構工業(yè)廠房抗震性設計 

　　在廠房的安全性中，鋼結構廠房的抗震性發(fā)揮著極其重要的作用。將抗震設計穿插到鋼結構工業(yè)廠房中的時候應該對一下幾點引起注意：第一，在進行總體布置的時候，廠房結構的質量和剛度分布應該具有均勻性，這樣的話，廠房在受力過程中才能達到平衡，變形現(xiàn)象也不容易出現(xiàn)，不要因為剛度不均勻而使抗震受到影響，鋼架是廠房橫向結構選擇的最佳材料，通過這種形式，可以使鋼結構的受力性能得到充分地應用，并且橫向結構變形幾率也在一定程度上有所降低；第二，鋼結構廠房出現(xiàn)破壞，通常情況下，并不是因為桿件沒有足夠的強度，在很多時候是因為桿件沒有穩(wěn)定性而使其出現(xiàn)破壞現(xiàn)象，因此，布置支撐系統(tǒng)要具有一定的合理性，這樣一來，廠房結構整體的穩(wěn)定性就能夠得到保障，這對于鋼結構廠房而言是十分重要的；第三，在地震影響下，低周疲勞作用有所發(fā)揮，而在設計過程中，應該著重考慮它對廠房所產(chǎn)生的影響。在設計結構連接點的時候，節(jié)點的破壞要晚于結構構件的全截面屈服，結構構件應該加入到塑性工作中，將其中地震能量充分地吸收進來，從而發(fā)揮抗震能力。只有這樣，建筑的質量才能夠得到一定的保障，對于地震后所出現(xiàn)的傷亡或者損失也有一定的規(guī)避作用。 

　　三、屋面支撐系統(tǒng)及屋面設計 

　　屋蓋支撐系統(tǒng)的布置應根據(jù)廠房跨度、高度、柱網(wǎng)布置、屋蓋結構形式、吊車噸位和所在地區(qū)的抗震設防烈度等條件來決定。一般情況下無論有檁或無檁體系的屋蓋結構均應設置垂直支撐；在無檁體系中，大型屋面板有三點和屋架焊接，可起到上弦支撐作用，但考慮到施工條件的限制和安裝需要。無論有檁或無檁體系屋蓋均應在屋架上弦和天窗架上弦設置上弦橫向支撐。對于屋架間距不小于12m 的廠房或廠房內(nèi)設有特重級橋式吊車或廠房內(nèi)有較大振動設備的均應設置縱向水平支撐。屋面的排水及防水設計在屋面設計中需重點考慮，根據(jù)《屋面工程技術規(guī)范》的規(guī)定，屋面坡度最小為 5%，在積雪較大的地區(qū)，坡度應適當加大。單坡屋面的長度主要取決于所在地區(qū)的溫差以及降雨所形成的最大水頭高度。根據(jù)工程設計經(jīng)驗，單坡屋面長度宜控制在 70m以內(nèi)。目前，市場上鋼結構屋面的做法常用的有兩種：①剛性屋面：雙層彩色壓型鋼板內(nèi)夾保溫棉；②復合柔性屋面：由屋面彩鋼板內(nèi)板、隔氣層、保溫層、卷材防水層組成。 

　　四、立面設計 

　　輕鋼結構的建筑主要有把握以下四個方面的特征：規(guī)模、線條、色彩、變化。鋼結構廠房的立面主要由工藝布置來決定，在滿足工藝的要求下力求立面簡潔恢宏同時使節(jié)點盡量簡單統(tǒng)一。彩色壓型鋼板使得輕鋼廠房的建筑表現(xiàn)得體形輕盈色彩豐富，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)鋼筋混凝土結構的沉重單一。在輕鋼廠房的設計中常采用跳躍性色彩和冷色調，重點突出主要出入口、外天溝、收邊泛水等地方，既體現(xiàn)了現(xiàn)代化廠房的恢宏氣勢，又豐富了立面效果。土結構廠房，外墻維護為磚砌體，外裝修為涂料或面磚，輔以色帶，由于混凝土屋面設置采光窗效果不理想，設計時通常在墻面設置大量的采光窗。但對于維護墻為彩色壓型鋼板的鋼結構廠房來說則不然。線條是表現(xiàn)輕鋼結構建筑風格最獨特的特征，均勻的線條或橫或豎，使得輕鋼結構建筑富有流暢的金屬質感，體現(xiàn)了強烈的現(xiàn)代工業(yè)氣息。若在墻面設置大量采光窗，則破壞了墻面的線條造型，同時，輕鋼結構屋面可以大量使用屋面采光板，采光均勻，同時兼可解決廠房通風問題。 

　　五、結語 

　　本文就鋼結構廠房的結構設計優(yōu)化做了比較詳細的闡述，在具體設計過程中，應該根據(jù)各個項目的具體特點進行建筑結構設計，使設計安全可靠，經(jīng)濟合理且美觀大方的同時，保證結構設計的質量達到一個最優(yōu)值。所以在廠房建設中要采用先進的科技，使廠房的結構得到更好地優(yōu)化，這樣才能使我國的工業(yè)發(fā)展更好。 

　　參考資料： 

　　[1]蔡紅軍，蔣鳳鳴，董輝.淺談鋼結構廠房設計[J].中國科技信息. 2010（19） 

　　[2]耿云峰.論鋼結構工業(yè)廠房的設計與施工[J].今日科苑. 2008（20） 

　　[3]湯嘉健.淺談建筑結構設計常見問題探討和計算步驟[J].科技資訊. 2008（05） 

　　[4]張國輝，洪亮.從建筑結構設計角度探討鋼筋混凝土樓板裂縫的成因與控制措施[J].黑龍江科技信息. 2010（05） 

　　[5]陶少軍.基于鋼結構的工業(yè)廠房結構體系設計思路淺析[J].科技資訊. 2010（22） 

　　[6]馮雙艷.鋼結構廠房中屋面支撐的設計實例分析[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟. 2007（19）