北京国冶锐诚工程技术有限公司 北京 100080
摘要：在工业建筑当中钢结构的应用十分必要，为了新兴建筑工业的发展，国内建筑行业必须对在工业建筑设计和施工当中，对钢结构应用的优化做出更多的考量，从而使我国工业建筑当中的钢结构的应用水平在最大程度上得以提升。虽然目前而言，国内钢结构的应用范围在工业建筑领域还不甚全面，并尚存一系列的问题，倘若对于国内目前钢结构优化与应用技术这些问题不能得到较好的解决，鉴于此，本文主要分析工业建筑结构设计优化。
关键词：工业建筑；结构设计；优化
1、工业建筑结构设计概述
工业建筑结构设计应秉承安全性强、建设成本合理、结构质量高三个基本原则，并严格按照国家的规范标准，结合企业自身生产模式、工艺流程、设备选型、管理方式等进行系统化设计。
首先，根据企业对建筑强度的要求，合理选择钢材型号。选用钢材必须通过国家质量检测体系的认证，确保钢结构的强度与质量。在合理选用钢材型号的同时，对钢结构进行防腐防锈处理也是保障其刚度及强度的重要措施。根据所选的钢材型号，对建筑结构进行系统的应力分析，选择对应的焊条，保证其焊缝的结构强度。同时也不能忽视结构附件的性能要求，应按照实际需求及相关规范进行选型配备。此外，还应格外注意对地基的处理，根据建筑结构进行针对性的地基处理，确保工业建筑结构的稳定性与抗震等级要求。
2、我国工业建筑钢结构设计现状
过去，建筑行业常使用的是钢筋混凝土结构，而在这一基础上，又出现了以钢板或者型钢为主的钢结构。这种新型的建筑体系相比以往传统的混凝土建筑，有着更高的强度、更好的抗震性以及更大的安全性、稳固性。与此同时，建筑钢结构还可以完全实现工厂化设计与制作，可以在很大程度上缩短施工工期，提高施工技术人员的工作效率。除此之外，由于建筑钢结构的材料可以重复利用，使得工程建设的投资可以尽快回拢，并且不会产生过多难以处理的建筑垃圾，维护了自然生态环境，而这也与我们提倡的绿色、环保建筑理念相向而行。基于此，在世界上的很多国家，都会自然而然的将建筑钢结构作为建筑建设的首选结构体系，并已成为未来建筑业发展的必然趋势。在这样一个大背景下，我国建筑领域的众多设计师也提高了对建筑钢结构设计的重视，并取得了一定成果。然而，尽管我国的设计师们投入了大量精力在建筑钢结构的设计上，但是由于建筑钢结构设计的起步较晚，其在市场上的认知度还不够高，尤其是与其他发达国家相比，更是存在很大差距，使得很多设计师在设计建筑钢结构时，难免会遇到各种各样的问题，这些问题有大有小，有时还可能会严重危害到施工现场人员的人身安全，造成不可挽回的安全生产事故。所以，为了切实提高自身建筑钢结构设计水平，加强对这方面问题的研究就显得尤为重要，这也是保证建筑工程整体质量以及功能的重要前提。
3、工业建筑结构设计优化
3.1、优化钢结构的设计过程
为了确保施工顺利进行，在钢结构工业建筑设计之前，设计人员需要实地考察建筑场地，充分了解当地地质情况与工程自身的需求因地制宜的充分考虑各方位的需求。确定设备体积、实际应用等情况全方位确定之后，还需对施工材料以及从业人员的施工技术进行确认，合理的确定用何种材料、设计符合要求的钢结构工业建筑。
3.2、优化钢结构的施工过程
为了保证施工得以有效进行，我们首先需要确保脚螺栓的稳定与坚固，在施工过程中控制得当的脚螺栓可使钢结构的应用得到有效合理的保障。为保障有序并稳定的运行其他环节，在安装、埋设脚螺栓的过程中精度问题应获得最高的重视。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其次，在安装过程中，对钢柱的全面准备可使整个系统的所有环节得以有效协调，以此也能保障螺栓的安装精度更好的掌控，增加了钢结构建筑的稳定性。再次，要多加注意地脚螺栓的中心线与柱脚底板十字线能否顺利弹出，积极的做好清理柱脚剪力孔的工作。在钢柱就位后调整好标高并坚固螺母。施工的同时注意梁柱的安装，控制与校准梁柱之间的支撑精度，提高空间单元的稳定性，从而确保施工工作的顺利进行。
3.3、钢结构节点设计
机加工车间由于考虑横向门式钢架摇摆柱不宜多于3个，故M轴中柱上端与钢梁考虑为刚接节点，钢柱截面形式考虑为十字柱。该十字柱不仅要验算强度和稳定性要求，还要满足焊接工艺的要求。因为十字柱制作是由工字形+2个T字形截面组成，T形截面需要手工焊接，若手工焊接的操作空间过小，则影响焊接质量。在设计过程中，通过与车间员工充分沟通后，最终确定十字柱的截面为十450×320。为了满足考虑厂房的工艺要求，提高厂房的使用空间，横向门式刚架与纵向刚架连接节点采用平接，而非横向门式刚架架在纵向刚架上。在计算纵向刚架时，托梁拼接位置影响计算结果，经过比较发现，计算模型中不能考虑拼接节点，否则计算结果中平面外稳定应力不准确。在施工图时，再根据安装方向，运输设备进行托梁拼接位置的设计。
3.4、柱间支撑设计
柱间支撑所在跨的基础之间应设钢筋混凝土压梁，以加强基础刚度，抵抗水平地震作用。为了提高厂房纵向刚度，经计算：边柱均采用十字交叉角钢支撑，热处理车间中柱采用门式角钢支撑；机加工车间中柱采用纵向刚架传递厂房纵向力，并对边柱柱间支撑加强。
3.5、梁柱连接节点
门式刚架斜梁与柱的连接，可采用端板竖放、端板横放和端板斜放三种形式。端板竖放适用于局部等截面柱。当竖向荷载起控制作用时，将端板横放可减少节点的设计剪力，同时充分利用柱的压力对节点受力的有力作用。如果节点弯矩很大，可采用端板斜放形式，加长抗弯连接的力臂，有利于布置螺栓。端板拼接连接形式有外伸式和平齐式两种情况，端板外伸式节点受力合理，承载力高于平齐式节点，因此应尽量采取外伸式端板连接，同时应在结点板外伸部分设置加劲肋，使靠近受拉翼缘两侧的螺栓受力均匀，接近一致，提高节点的抗剪能力，有效减少节点板的变形。
3.6、钢结构抗震设计
明确钢结构整体局部之间的稳定性关系，以保证钢结构的设计稳定性，因此，对钢结构的抗震设计必须重视。在钢结构的设计中，必须保证钢结构的简洁、匀称、规正，并且在进行钢结构构件连接时，必须根据实际情况采用相应的的施工技术。必须保证屋架和屋面板以及屋架和柱子之间的连接牢固，以确保钢结构的抗震性能，增强建筑的安全性。除此之外，钢结构的抗震能力一般会受到选用的支撑形式以及选择的位置的合理性的影响，为此，专业人员在进行钢结构设计时必须考虑这些问题，采取相应的抗震措施。另外，必须加强柱和墙之间的连接，并合理的调整柱墙的高宽比，以提高钢结构建筑的抗震性能，在进行钢结构设计时，必须注意铆钉的连接强度，根据相应的钢材构件使用相应的铆钉型号进行连接。
总之，在目前的工业领域之中，由于钢结构优势明显而得到较为广泛的应用。在我国建筑工业领域内，随着钢结构技术的不断提升使得其应用已形成新的趋势。但钢结构建筑目前在我国工业环境应用范围内因其较强的局限性而导致其建筑数量较少。因而在我国建筑工业的设计施工环节当中加强对钢结构的优化与应用十分必要。
参考文献
[1]郑伟.工业结构的优化设计探讨[J/OL].建筑知识,2017,(07):(2017 -09-26).
[2]李雷.工业建筑结构设计优化探究[J].居业,2017,(05):48-49.
[3]吴士杰.对工业建筑结构优化的几点思考[J].科技尚品,2015,(09):14 +19.
论文作者:姚冬富
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/3/28
标签：钢结构论文; 建筑论文; 工业建筑论文; 节点论文; 螺栓论文; 梁柱论文; 纵向论文; 《基层建设》2017年第36期论文;