摘要：对于工业建筑结构优化设计，必须对工业建筑结构的实用性、安全性、经济效益等进行全面分析，并结合实际情况，对工业建筑进行整体改进，从而为工业建筑的正常使用提供保障。文章结合工程实际，分析了工业建筑结构的优化内容及特点，介绍了工业建筑优化方法的理论依据及工业建筑结构优化设计步骤，并分析了工业建筑结构的优化设计。
关键词：工业建筑结构；优化；设计
前言
对工业建筑结构设计进行优化，能有效地提高工业建筑结构的整体安全性，提高建筑结构的综合效益，某工业厂房面积为13823.1m2，该工业厂房可以分为地上部分和地下部分两部分，其中地上部分主要用于工业生产，地下部分主要用于成品储存，该工业厂房建筑主体结构为钢筋混凝土柱，建筑屋面为网架结构，该厂房设计抗震强度为8 级，建筑外墙厚度为240mm，下面就该工业厂房结构的设计优化进行分析。
1. 工业建筑结构优化内容及特点在进行工业建筑结构优化设计时，首先要注重建筑结构的人性化设计，对于工业建筑结构，不仅需要为工业生产提供场所，还需要为工人创建一个良好的生产环境，从而满足工人对工业建筑结构的实用性要求。在现代工业建筑结构中，设计人员必须坚持人本理念，从工人的角度出发，进行建筑结构的优化设计。工业建筑结构的优化特点主要体现在：（1）合理的设置空间。在进行工业建筑结构优化设计时，设计人员需要根据实际情况，合理的布局建筑空间，最大限度的提高建筑空间利用率，提高工业建筑结构的实用性。一般情况下，当工业建筑位于人员稀少、土地面积相对大的位置时，可以设置单层厂房；当工业建筑位于人员多、土地面积相对少的位置时，可以设置多层厂房。对于建筑内部，要划分各个区域的功能，从而提高工业建筑内部空间利用率。
（2）工业建筑结构的整体性。在进行工业建筑结构优化设计时，要对建筑结构的采光、通风等进行全面分析，并在此基础上，优化工业建筑结构的基础、屋盖、围护、细部结构等，从而有效地降低工业建筑的设计成本。在进行工业建筑优化设计时，要对建筑结构的受力情况、布局位置、结构类型等进行全面分析，从而确保工业建筑优化设计满足实际需求。
2. 工业建筑优化方法理论依据工业建筑结构的优化要求在满足工业建筑结构各项功能的基础上，最大限度的提高工业建筑结构的艺术性，这就需要设计人员利用数学方法，在工业建筑结构的所有设计方案中，找到最经济、最安全、最实用的设计方案。对于工业建筑结构的优化设计，从总体上看，需要根据工程实际情况，满足工业建筑的各项功能和综合效益下，设计人员在进行工业建筑结构设计时，对于建筑平面设置，要尽量保证对称、规则，最大限度的减小建筑刚度中心与质量中心的差异，确保水平荷载不会引起建筑扭转；对于竖向设置，要尽量确保工业建筑结构的上下贯通，尽量减少换层，竖向结构的刚度需要保持渐变，避免出现应力集中的现象。
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3. 工业建筑优化设计步骤
3.1 工业建筑结构优化模型在本次工业建筑结构优化过程中，设计人员首先对工程实际情况进行分析，并在此基础上，构建工业建筑结构优化模型，该模型的构建共分为三个阶段。一是选择设计变量，在确定设计变量时，要尽量将约束控制参数、目标控制参数等主要影响参数当做设计变量，这样当建筑结构设计变化范围比较小时，就能极大的减少设计计算工作量；二是确定目标函数，对于目标函数要尽量选择满足设计条件的钢筋截面积、截面尺寸、失效率，这样能有效地降低优化设计成本；三是确定约束条件，对于工业建筑优化设计的约束条件，可以从建筑结构强度约束、变形约束、结构尺寸约束、结构体系约束、裂缝结束、应力约束等几个方面进行分析，在进行工业建筑结构设计优化时，要用工业建筑结构设计中的约束条件和目标约束条件相比较，确保各项约束条件都符合实际情况，这样才能获取良好的优化效果。
3.2 优化设计计算对于工业建筑结构设计优化问题，是一个复杂、多变、多约束、非线性问题，因此，在进行优化设计计算时，设计人员需要将有约束条件的问题转换成没有约束条件的问题，然后在进行计算。一般情况下，复合形法、Powell 法、拉式乘子法都可以应用在工业建筑结构优化设计计算过程中。
3.3 结果分析通过对优化设计计算结果进行分析，然后确定工业建筑结构的最佳优化设计方案，在对优化设计过程进行计算时，要对各项因素进行全面分析，从而在保证优化设计效果的前提下，江少资金投入。
4. 工业建筑结构的优化设计
4.1 工业建筑间距优化设计在该工业厂房中，建筑物之间的间距占有很大的面积，为节省用地，要在确保建筑物防火安全距离的基础上，最大限度的减少建筑物间距。
在该工业厂房中，建筑物之间的设计防火安全间距为12m-15m，为确保工业生产安全，设计人员需要根据各个建筑物的具体功能，确定实际防火安全距离。对于建筑间距优化，设计人员还要对卫生间距进行考虑，这样一方面可以满足建筑物自然通风的需求，另一方面还能对存在污染的生产车间进行防护。由于该工业厂房存在空压机、冲床等设施，在运行过程中，会对一些精密性设备的正常使用造成影响，因此，在进行工业建筑间距优化设计时，还要对防震间距进行考虑，振源设备的振幅、强度、土壤吸波能力等都会对防震间距造成影响，在该工业厂房中，设计人员经过对实际情况进行分析，最终确定工业建筑的最佳防震间距为14m。
4.2 工业建筑空间拓展设计为提高工业建筑的空间利用率，可以在工业建筑现有空间面积的基础上，对其进行空间拓展，工业建筑的空间拓展可以分为向下拓展和向上拓展两种情况，在该工业厂房中，设计人员经过对实际情况进行分析，决定采用向下拓展的方式构建地下工业建筑，从而提高占地面积的利用效率。
地下建筑空间具有防盗、防火等功能，地下空间的合理应用能有效地提高工业建筑的空间使用率，在该工业厂房中，地下空间主要用于成品储存，地下建筑空间的物理特性比较好，用于成品储存，能在节省地上建筑面积的基础上，减少工业建筑能耗。在新环境下，工业建筑逐渐朝着节能省排的方向发展，地下空间的应用极大的促进了工业建筑的现代化发展。
5. 总结通过对工业建筑结构进行优化设计，能有效地提高工业建筑的安全性、稳定性，提高工业建筑的空间利用率，减少工业建筑的成本，提高工业建筑的综合效益，因此，在进行工业建筑建设过程中，设计人员要不断优化工业建筑结构，从而促进工业建筑的现代化发展。
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论文作者:卫佳1 孙沛江2 毛利强3
论文发表刊物:《建筑模拟》2015年4月总第100期供稿
论文发表时间:2015-6-18
标签：工业建筑论文; 建筑结构论文; 工业论文; 优化设计论文; 间距论文; 厂房论文; 建筑论文; 《建筑模拟》2015年4月总第100期供稿论文;