工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型發(fā)展趨勢

關(guān)鍵詞：工業(yè)項(xiàng)目； 綠色建造； 海外； 工業(yè)建筑； 屬地化； 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型；

近年來，受國家政策導(dǎo)向，我國的建筑行業(yè)及工業(yè)工程行業(yè)均向"綠色、低碳、智能"方向發(fā)展；隨著"一帶一路"政策的深入落實(shí)，越來越多的中國工業(yè)企業(yè)開始落戶海外，越來越多的中國工程企業(yè)參與到國際工業(yè)工程項(xiàng)目的競爭中。

從綠色建造角度講，"四節(jié)一環(huán)保"基本覆蓋了項(xiàng)目"設(shè)計(jì)+施工+運(yùn)營"的全生命周期。根據(jù)當(dāng)前工業(yè)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及建筑行業(yè)的技術(shù)狀況，工業(yè)項(xiàng)目在設(shè)計(jì)初期就應(yīng)從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型著手向綠色建造方向發(fā)展。

隨著我國勞動力老齡化、工資持續(xù)增高等一系列勞工問題的凸顯，要在國際市場上解決此類勞動力問題，海外項(xiàng)目必將落實(shí)屬地化實(shí)施，而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型直接決定了項(xiàng)目實(shí)施的難易程度，是屬地化實(shí)施的根本。

文章結(jié)合建筑行業(yè)的技術(shù)特點(diǎn)，從當(dāng)前工業(yè)建筑的設(shè)計(jì)選型分析著手，論述工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)選型的趨勢。

工業(yè)建筑是指從事工業(yè)生產(chǎn)和為生產(chǎn)服務(wù)的各類建筑物、構(gòu)筑物，是根據(jù)生產(chǎn)工藝流程和機(jī)械設(shè)備的要求而設(shè)計(jì)的。工業(yè)建筑按其功能分為生產(chǎn)車間、輔助車間、動力車間、倉儲建筑、其他建筑等五大類。

1.1 生產(chǎn)車間

生產(chǎn)車間是工業(yè)項(xiàng)目的核心，是指為進(jìn)行產(chǎn)品備料、加工、裝配等主要工藝流程和機(jī)械設(shè)備而設(shè)的設(shè)備基礎(chǔ)、建（構(gòu)）筑物等。

在常規(guī)設(shè)計(jì)中，廠房等建筑物一般以單層（或多層、混合層次）現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)、筒倉結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等為主。

1.2 其他車間

其他車間主要是指輔助車間、動力車間、倉儲車間和其他建筑等。

1）輔助車間：為生產(chǎn)車間服務(wù)的廠房，如修理車間、工具車間；通常為現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)+砌體維護(hù)結(jié)構(gòu)。

2）動力車間：為全廠提供能源的廠房，如發(fā)電站、變電所、鍋爐房等；通常為框架結(jié)構(gòu)+砌體維護(hù)結(jié)構(gòu)、水池、廊道等。

3）倉儲車間：原材料、半成品、成品等的倉儲房屋；通常為現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)+維護(hù)結(jié)構(gòu)。

4）其他建筑：通常指水泵房、污水處理等建筑；常規(guī)以池體剪力墻結(jié)構(gòu)形式為主。

總之，受主工藝及主機(jī)設(shè)備特點(diǎn)的限制，工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)形式具有復(fù)雜性和多樣性，通用性相對較差。但總體來說，以單層、多層或混合層次現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)為主，同時也存在池體（廊道）、筒倉、剪力墻結(jié)構(gòu)。而在維護(hù)結(jié)構(gòu)中又以砌體結(jié)構(gòu)為主。

綠色建造"四新一環(huán)保"的重點(diǎn)在節(jié)材、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)能及環(huán)保等五個方面，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型階段即應(yīng)進(jìn)行考慮，將重點(diǎn)放在節(jié)料和節(jié)能設(shè)計(jì)方面；為提升海外項(xiàng)目屬地化實(shí)施率，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型階段應(yīng)將重點(diǎn)放在簡化施工難度和降低勞動消耗率方面。

2.1 當(dāng)前建筑行業(yè)的新型技術(shù)

2.1.1 型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)

型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：

1）相較于混凝土結(jié)構(gòu)而言，設(shè)計(jì)上不受含筋率限制，剛度和承載力高，延性好。一般其承載力高于同尺寸鋼筋混凝土構(gòu)件一倍以上，較普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有更好的抗震性能。

2）由于承載力的提高，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的截面相對較小，可在一定程度上增大結(jié)構(gòu)的跨度，利于滿足生產(chǎn)操作的空間要求。

3）由于是鋼結(jié)構(gòu)與型鋼共同作用，相較于普通鋼結(jié)構(gòu)節(jié)約50%的用鋼量。

4）型鋼混凝土結(jié)構(gòu)不必等待混凝土達(dá)到一定的強(qiáng)度即可施工上一層，易于縮短施工周期，宜于安裝工作盡早開展。

5）施工更簡單，易于實(shí)現(xiàn)本土化作業(yè)，減少勞動力投入，節(jié)約成本。

2.1.2 泡沫混凝土技術(shù)

泡沫混凝土屬于一種節(jié)能材料，相較于普通砌體，其阻熱系數(shù)約為普通砌體的3倍，其優(yōu)勢主要如下：

1）保溫節(jié)能效果突出，在一定程度上可減少工程量，節(jié)約費(fèi)用。

2）降低建筑永久荷載，利于優(yōu)化設(shè)計(jì)工程量。

3）免抹灰，可直接進(jìn)行膩?zhàn)诱移阶鳂I(yè)，進(jìn)而降低整體施工成本。

4）實(shí)現(xiàn)勞動力資源的扁平化配置，減少項(xiàng)目勞動力投入批次及費(fèi)用。

5）提升模板等定型材料的周轉(zhuǎn)次數(shù)。

2.1.3 裝配式技術(shù)

預(yù)制、組配式結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)工業(yè)工程的特點(diǎn)及所在國的裝備特點(diǎn)因地制宜加以考慮，文章所述裝配式技術(shù)不同于傳統(tǒng)所述， 而是重點(diǎn)從集成化、模塊化方面進(jìn)行探究。如用模塊化裝箱式建筑、新型節(jié)能房屋等替代傳統(tǒng)建筑。其主要優(yōu)點(diǎn)如下：

1）能夠大幅度減少單體項(xiàng)目的建設(shè)周期。

2）去除傳統(tǒng)建筑物設(shè)計(jì)中的各種規(guī)范性限制，從根本上實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化。

3）通過結(jié)構(gòu)形式的更改能夠提升項(xiàng)目的整體勞動生產(chǎn)率。

2.2 工業(yè)建筑設(shè)計(jì)選型趨勢

2.2.1 生產(chǎn)車間結(jié)構(gòu)

在工業(yè)建筑中，多層或者混合層次的生產(chǎn)車間結(jié)構(gòu)可逐步向鋼+混凝土的組合結(jié)構(gòu)方向發(fā)展，逐步替代傳統(tǒng)的現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，如水泥工業(yè)項(xiàng)目的預(yù)熱器結(jié)構(gòu)。而對于大型設(shè)備廠房，由于其主要受機(jī)械設(shè)備特點(diǎn)制約，目前變化不大。應(yīng)逐步采用泡沫混凝土技術(shù)替代傳統(tǒng)的砌體結(jié)構(gòu)。

2.2.2 其他幾大類型建筑

單層廠房結(jié)構(gòu)選型應(yīng)按如下方式進(jìn)行區(qū)分：

1）對于大跨度單層廠房結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)上采用現(xiàn)澆混凝土+砌體結(jié)構(gòu)，可重點(diǎn)對砌體維護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行變革，用泡沫混凝土替代傳統(tǒng)砌體結(jié)構(gòu)。

2）對于跨度、面積均較小且上部無較大載荷的結(jié)構(gòu)，如供配電室、控制室等，可用模塊化裝箱式建筑、新型節(jié)能房屋等替代傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)類型。

綜上所述，鋼+混凝土組合結(jié)構(gòu)、模塊化裝箱式建筑、新型節(jié)能房屋以及泡沫混凝土均應(yīng)是今后工業(yè)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型的發(fā)展方向。在不同的工業(yè)建筑中， 根據(jù)單體項(xiàng)目的特點(diǎn)合理地進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型，即能將工業(yè)建筑"綠色化",也能夠大幅度縮短工程建造周期、降低勞動力投入，推動國際工程向?qū)俚鼗瘜?shí)施邁進(jìn)。

文獻(xiàn)來源：孫小永，楊棟，顧進(jìn)軍，陶瑛，王彬。工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型發(fā)展趨勢[J].河南建材，2019（04）：2-3