摘要：改革开放后，经济快速发展，工业生产作为经济的支柱产业，在促进经济发展中起到了巨大作用。随之工业厂房建设也进入人们的视线，为确保工业厂房的结构设计质量和施工质量显得尤为重要。质量的提高不仅提高了工业生产的安全系数，而且提高了工人的生产质量和生活质量。在钢结构工业厂房的设计中，新技术和新工艺不断得到发展完善并加以应用，有效地保证了工业厂房的质量。工业工厂建筑结构设计的科学化，可以促进工业生产的顺利发展。本文主要对工业厂房建筑结构设计的优化进行了分析和研究。
关键词：工业厂房；安全系数；建筑质量；结构优化
1工业建筑结构设计选型
1.1基于结构概念的设计选型
概念设计是指制定施工图时，要对工程开展所需的材料与结构等方面展开计算，以此来保障施工图的合理性。它的思维理念较倾向于实践、创新等。在结构设计选型时利用概念设计在某种程度上是可控制混凝土裂缝的。概念设计属于结构设计中的一种新兴理念，它可利用整体概念来考虑分体同总体系统间的关联，从而构造出安全且经济的方案。
1.2基于极限状态的设计选型
工业建筑结构不但要满足承载力极限需求，还要满足正常应用极限。混凝土裂缝控制的标准是依据环境与实际情况展开调制的，常规的钢筋内力达到30%时，就会达到极限，从而产生缝隙，此种裂缝的宽度是在0.05～0.1cm，极容易影响整体结构的安全性。
2工业建筑结构设计中的等效永久荷载设计
工业建筑结构设计期间，需要求出结构内力，对于整个设计过程而言，该值意义重大，必须进行合理运算，尽可能减小误差。从整个设计过程来看，要按照制订结构方案→全面分析内力→进行截面设计的步骤完成。其中，方案制订及截面设计所用方法与各类建筑结构基本相似，但相比之下，内力分析方面有着明显区别。因此，对于设计人员而言，必须提前明确工程抗力等级，借此得到不同荷载作用对应值，促使最终结果满足相关规定。目前，结合工业建筑功能需求来看，当结构产生变化时，适用情况随之改变，必须按照实际情况灵活调整，使其产生最大作用。同时，还需对上述情况各方面问题进行验算，保证结构全部达到设计标准，不可出现任何偏差。因此，为保证荷载有效性，设计师须注重如下问题：（1）将可变荷载变成等效永久荷载（若能达到指定要求，应当由具体规范着手，直接选用）；（2）明确荷载组合系数，求得组合值，进而求得结构内力；（3）由整体层面出发来探讨，确保结构整体及各方面完美协调。而内力分析过程中，应当将工程视作若干构件组成，根据不同构件受力表现，待明确等效永久荷载时，基于静力算法直接求出结构内力。如果是超静定钢筋混凝土结构，必须以非弹性变形出现为前提，按照当时塑性内力重分布情况准确求出内力。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3工业厂房钢结构设计中的问题
3.1防火设计水平低
钢结构是工业建筑中最常见的结构材料。钢材料具有耐热性，但不耐火。在高温连续燃烧的情况下，钢结构的抗拉和抗压强度会受到影响，导致钢结构严重[1]。变形、损坏等。过高的温度也会导致钢铁厂的倒塌，不仅会对生产人员的生命财产造成损害，也会对工业生产造成巨大的经济损失。造成这些问题的主要原因是工厂的防火设计不合格。设计人员没有注意防火效果，忽视了防火设计的重要性。所用钢结构材料未达到标准防火水平。火灾发生时，工厂结构的倒塌造成了巨大的经济损失。
3.2协调好生产工艺与结构布置的关系
工业厂房的设计应适应工业生产活动的需要，确保生产过程与厂房结构的协调统一。两者互相沟通，充分考虑。在结构设计之前，我们应该充分了解厂房生产过程的需要。只有这样，才能最大限度地发挥厂房的功能。在实际的设计过程中，往往会因为两者沟通不良而出现矛盾，以致在使用厂房时会出现矛盾。缺乏对结构设计者设计要求的认识，容易导致结构布局与工艺布局的冲突，两者的矛盾在设计和施工中造成不必要的麻烦。例如，对于旋转框架梁孔开口的合理位置，往往需要根据受力的合理性在设计中选择位置，但是实际的生产工艺与之存在的差异。
4工业厂房的钢结构设计要点
4.1优化防火设计
防火设计是工业厂房建筑设计的重要方面。钢结构工厂和混凝土工厂有明显的差别，钢结构工厂具有高强度、高塑性、质量轻等优点，同时，也存在一定的结构缺陷。即温度的影响大，防火能力相对混凝土结构较差，这使得钢结构工业厂房如果未进行防火处理会面临巨大安全隐患。所以，需要针对其防火性能进行更加深入的优化与完善。一般需要通过合理的防火涂料在钢结构表面喷涂防火设计的优化，提高防火性能。同时还增加了绝热设计的内容。确保钢结构工厂的安全性，同时也会对防止钢结构的腐蚀有一定的作用。
4.2钢结构厂房的抗震性设计优化
在工业厂房建筑结构设计中，抗震是关键内容，尤其是对地震多发地区，确保工业厂房建筑结构的抗震性能尤其关键。抗震设计必须保证结构的质量和刚度尽可能地均匀分布。在整体布局中，要充分考虑受力平衡，减少变形不均匀，提高结构整体刚度。在工业厂房的抗震设计中，要体现整体设计，严格控制钢结构的连接，确保其稳定性不受任何冲击，防止结构在地震中的疲劳损伤。保证构件在屈服前进入塑性工作，避免其突然发生倒塌，充分提高钢结构的抗震性能。建立必要的支撑体系（斜杆支撑、竖向支撑等），以提高钢结构的整体稳定性，对于钢结构作为空间结构体系来说非常重要。能够提升在震动过程中的抵抗效果，避免因为震动发生单一杆件失连，而导致的坍塌。
4.3刚架系统和支撑的优化
在厂房刚性框架和支撑系统的设计过程中，应根据厂房设备的实际情况进行结构设计。充分了解设备的振动、高度、吨位、跨度和起重机等大型设备。对大型机械设备应严格按照施工规范进行结构设计，优化了在全厂具有支撑作用的垂直支撑结构，提高了整体支撑能力和抗压性能。设计时按照“强柱弱梁，强节点弱构件”的设计原则，对于需要安装大型机械设备的工厂，设计者应当按照有关规定，根据实际需要设计厂房的高度和支撑结构。在厂房屋顶设计中，为了保证屋顶结构具有良好的防水排水功能，必须严格按照设计要求，综合考虑屋顶的坡度和沟槽的形式，对于屋顶支撑系统的优化，它的可靠性和稳定性是它的核心，增加斜支杆的连接来确保钢架的稳定性，并且由于南北地区降雨量的差异，屋顶的坡度设计也有明显差异。因此，在设计过程中，根据实际情况的不同，采用有针对性的合理设计。
结束语
优化工业厂房的建筑结构设计，具有十分重要的意义。设计的质量直接影响到厂房的安全性和可靠性。根据工厂的实际需要，在满足工业生产活动的同时，努力优化工厂结构的设计。在工厂结构的设计中，从强度、抗震性能、安全性和耐久性等方面考虑了工厂建筑的整体结构。要最大限度地提高整个厂房的空间利用率，在整体布局中为工人创造舒适、安全的工作环境。同时，厂房建筑结构的优化设计主要是基于主观判断。需要在客观数据的基础上进一步完善理论，实现厂房结构的优化。设计师必须不断引进新的设计理念，大胆创新，努力使工业厂房的结构设计更加现代化和人性化。
参考文献
[1]唐飞.工业厂房钢结构设计现状及改进措施[J].住宅与房地产，2018（13）：120.
[2]宋伟.工业厂房结构设计要点探析[J].工程技术研究，2017（10）：217+241.
[3]方振清.工业厂房建筑结构设计优化研究[J].智能城市，2016，2（05）：41.
论文作者:王旗
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年16期
论文发表时间:2019/11/5
标签：厂房论文; 结构论文; 钢结构论文; 结构设计论文; 工业论文; 内力论文; 荷载论文; 《建筑学研究前沿》2019年16期论文;