鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑設計施工環(huán)節(jié)中的優(yōu)化思考

王銳

摘要：隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)運用在工業(yè)建筑中已經(jīng)成為一種趨勢，這是因為鋼結(jié)構(gòu)有著一些其他建材不具備的特點。雖說在工業(yè)建筑設計過程中對鋼結(jié)構(gòu)進行了應用，但是其興起的時間并不是太久，應用的范圍也不算廣。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；工業(yè)建筑；建筑設計；優(yōu)化

引言

隨著我國經(jīng)濟以及城鎮(zhèn)化建設的不斷快速發(fā)展，建筑行業(yè)也已受到了社會各方的重點關(guān)注，其中鋼結(jié)構(gòu)建筑作為建筑行業(yè)中的重要組成部分現(xiàn)已得到了廣泛的應用。鋼結(jié)構(gòu)建筑具有成本低、施工方便、周期短、可適用于多種地形以及不會對周圍環(huán)境造成污染等優(yōu)點，已受到各方的肯定和重視。本文結(jié)合建筑鋼結(jié)構(gòu)設計的原則，對建筑鋼結(jié)構(gòu)設計的要點以及建筑鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)進行了分析。

一、建筑鋼結(jié)構(gòu)的設計原則

建筑鋼結(jié)構(gòu)在設計過程中要著重注意提高鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，穩(wěn)定性是鋼結(jié)構(gòu)設計中突出且重要的因素，決定建筑鋼結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量、安全性能以及使用壽命。如果鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不能得到很好的保證，不僅會對建筑成本經(jīng)濟造成損失，更嚴重者將會威脅人們的生命財產(chǎn)安全，因此在建筑鋼結(jié)構(gòu)設計時要重點考慮其穩(wěn)定性問題。在建筑鋼結(jié)構(gòu)設計中一般要遵循以下幾個原則：

1.1鋼結(jié)構(gòu)設計要滿足所有部分的穩(wěn)定性要求

在進行鋼結(jié)構(gòu)設計時要從鋼結(jié)構(gòu)的整體受力進行綜合考慮，既要滿足鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性，也要滿足平面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此在結(jié)構(gòu)之間要設置必要的支撐結(jié)構(gòu)，保證結(jié)構(gòu)件在平面內(nèi)外都滿足要求。

1.2結(jié)構(gòu)計算簡圖要與實際情況相一致

目前在進行建筑鋼結(jié)構(gòu)設計時，通常不針對框架而是針對框架柱進行相關(guān)分析，這種方法是建立在特定的假設以及典型的條件的基礎(chǔ)上的，然而實際中框架的形式是多種多樣的，鋼結(jié)構(gòu)設計時需綜合考慮實際框架形式進行相關(guān)數(shù)據(jù)分析，在滿足相關(guān)假設及典型條件下才能使用。

1.3鋼結(jié)構(gòu)細節(jié)設計與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計算相一致

鋼結(jié)構(gòu)細節(jié)的設計一直是設計時重點考慮的因素，例如對于是否傳遞彎矩的節(jié)點要進行區(qū)分，分別賦予不同的柔度及剛度以使其滿足相關(guān)要求。而當涉及到穩(wěn)定性時，不同的結(jié)構(gòu)件又會有不同的要求，因此設計者要全面進行考慮。

二、鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑設計方面的應用

1、工業(yè)建筑中常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)的作用

在工業(yè)建筑中，鋼結(jié)構(gòu)的常規(guī)應用由來已久，我國多數(shù)工業(yè)廠房均采用的是常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)人字梁以及工字梁，這些常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)已成為工業(yè)早期時代的主要象征。而這些特征構(gòu)成了我國的吊車梁式系統(tǒng)以及常規(guī)鋼屋架系統(tǒng)。由于民用建筑、商用建筑以及工業(yè)建筑各有不同，在進行工業(yè)建筑時要求建筑結(jié)構(gòu)能夠為工業(yè)生產(chǎn)以及施工提供最好的跨度及空間。而傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能完全滿足現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)在跨度以及空間上的相關(guān)需求，從而鑒于此基礎(chǔ)上的鋼屋架系統(tǒng)應運而生，屋架系統(tǒng)主要由屋架、系桿以及支撐組成。同時吊車梁系統(tǒng)作為工業(yè)廠房的重要部分，多數(shù)廠房中均設有吊車，主要由車檔、吊車梁、軌道、制動結(jié)構(gòu)及連接件等構(gòu)成。

在傳統(tǒng)鋼筋砼結(jié)構(gòu)不能夠滿足新時代工業(yè)建筑在相應功能及跨度上需求時多采用鋼結(jié)構(gòu)。如：（1）材料堆場、大型倉庫以及飛機裝配車間等多采用鋼結(jié)構(gòu)體系，這些鋼結(jié)構(gòu)體系多為網(wǎng)架、拱架、門式剛架以及懸索等；（2）建筑物受到動力荷載影響時，多采用鋼結(jié)構(gòu)體系；（3）碳素廠高樓部碳素振動成型機對相應結(jié)構(gòu)的耐疲勞程度和強度要求均較高時，多采用鋼結(jié)構(gòu)體系；（4）在高烈度區(qū)，鋼筋砼結(jié)構(gòu)早已超出了現(xiàn)行工業(yè)行業(yè)的規(guī)范以及規(guī)定，應采用鋼結(jié)構(gòu)以滿足其新的需要；（5）原有廠房需改建或擴建時，多采用鋼結(jié)構(gòu)。綜上即可知，鋼結(jié)構(gòu)在現(xiàn)今工業(yè)建筑中有著十分重要的作用，且應用廣泛。

2、工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程中的應用方向

在工業(yè)建筑中，相關(guān)人員應該根據(jù)規(guī)定的生產(chǎn)流程來為工藝服務。在這個過程中，工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)的形式、材料與空間等多個方面都有特殊的標準。由于建筑體量比較大，要求相關(guān)人員應該注重把握好尺度，熟練掌握新材料技術(shù)。因此，工業(yè)建筑與普通建筑相比，具有一定的特殊性。在工業(yè)建筑中，一些比較簡單的建材會被新建材取代，落后的施工工藝會被淘汰。如今在工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)方面，包括鋼纜、構(gòu)件和型材等方面的建材類型越來越豐富。另外，高性能施工涂料的應用有效地解決了工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)中存在的防火、防腐、防污染以及隔熱等多個方面的問題。隨著經(jīng)濟的發(fā)展與科學技術(shù)的日益進步，涌出了很多新的設備、工藝與材料，有利于迎合工業(yè)建筑設計的更高要求，落后的原有工業(yè)建筑體系應該與時俱進，實現(xiàn)進一步的完善。

3、鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化

（1）建筑鋼結(jié)構(gòu)的選型

早期進行鋼結(jié)構(gòu)選型的構(gòu)思、比較與選擇的過程中通常會得到簡單清晰的結(jié)構(gòu)方案，可以方便進行相關(guān)數(shù)據(jù)的計算，這也是后期進行結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析的重要依據(jù)。鋼結(jié)構(gòu)的設計方案要根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形式的特點進行選型，要從鋼結(jié)構(gòu)的整體體系與分體系之間的力學關(guān)系進行綜合考慮，例如：若有大型載荷或者載荷會多大范圍進行移動，這時要進行網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)設計；積雪較多的區(qū)域要考慮鋼結(jié)構(gòu)設計應利于積雪滑落等。

（2）建筑鋼結(jié)構(gòu)的布置

建筑鋼結(jié)構(gòu)設計過程中鋼結(jié)構(gòu)的布置是其中的一個難題，要綜合考慮鋼結(jié)構(gòu)整體的剛度以及結(jié)構(gòu)細節(jié)部分的剛度均勻問題。如果在設計過程中沒有對鋼結(jié)構(gòu)的布置進行詳細有效的分析，建筑鋼結(jié)構(gòu)的抗力、受拉力壓力以及力的安全有效傳遞則不能得到保證，如此鋼結(jié)構(gòu)的安全性能及使用壽命將會受到影響。此外，結(jié)構(gòu)布置與實際使用狀況經(jīng)常會存在不相符的情況，此時設計者要針對有沖突位置進行優(yōu)化，使之逐步趨向于合理化。

（3）結(jié)構(gòu)件焊接技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)是影響構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)性能的重要因素，尤其是鋼柱與鋼梁之間的焊接，應注意使用的引狐板長度應達到焊縫厚度的3倍以上，且在后期切除引狐板后保留5mm以上的長度。此外在進行鋼結(jié)構(gòu)分段焊接時，要嚴格保證從結(jié)構(gòu)件中間向兩側(cè)對稱焊接，并注意打底焊道以及蓋面焊道的焊接質(zhì)量。此外，建筑鋼結(jié)構(gòu)施工時還有鋼結(jié)構(gòu)防腐技術(shù)以及鋼結(jié)構(gòu)墻板安裝技術(shù)等，均對建筑鋼結(jié)構(gòu)的安全性能以及施工質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。

（4）鋼結(jié)構(gòu)設計防火方面的對策

鋼結(jié)構(gòu)建筑在防火性能上要弱于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑，通常在鋼結(jié)構(gòu)建筑設計中采用的防火措施有以下兩種：第一種，采用保全板，將其合理設置在鋼結(jié)構(gòu)建筑中，以此起到防火作用；第二種，在鋼結(jié)構(gòu)的不同部位涂抹厚薄不均的防火涂料，并采用裝飾漆涂抹露明部位。當然這只是常規(guī)的方法，為了更好地確保鋼結(jié)構(gòu)防火性能的提升，就必須加強防火墻、防火門的設置，并配備自動噴水滅火系統(tǒng)和獨立的水幕以及防火帶等進行防火分區(qū)的設置，并在此基礎(chǔ)上加強防火涂料的應用，以達到對鋼材進行防火保護的目的，且在火災探測報警技術(shù)和煙氣控制技術(shù)的幫助下及時的發(fā)現(xiàn)和處理可能出現(xiàn)的火災，確保其防火性能得到有效的提升。

結(jié)束語

通過對建筑鋼結(jié)構(gòu)特點及施工原則、設計要點及施工技術(shù)的分析可知，目前我國建筑鋼結(jié)構(gòu)的設計及施工仍存在著不少尚未解決的問題。因此需要在鋼結(jié)構(gòu)的設計過程中，必須將整體與細節(jié)進行有機協(xié)調(diào)，設計人員要充分考慮到設計過程中各個方面的設計要點，針對遇到的問題及時跟蹤并改進，如此才能有效的提升建筑鋼結(jié)構(gòu)的設計及施工質(zhì)量。

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