鋼結構在工業建筑設計施工環節中的優化思考

王銳

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

關鍵詞：鋼結構；工業建筑；建筑設計；優化

引言

隨著我國經濟以及城鎮化建設的不斷快速發展，建筑行業也已受到了社會各方的重點關注，其中鋼結構建筑作為建筑行業中的重要組成部分現已得到了廣泛的應用。鋼結構建筑具有成本低、施工方便、周期短、可適用于多種地形以及不會對周圍環境造成污染等優點，已受到各方的肯定和重視。本文結合建筑鋼結構設計的原則，對建筑鋼結構設計的要點以及建筑鋼結構的施工技術進行了分析。

一、建筑鋼結構的設計原則

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

1.1鋼結構設計要滿足所有部分的穩定性要求

在進行鋼結構設計時要從鋼結構的整體受力進行綜合考慮，既要滿足鋼結構整體穩定性，也要滿足平面結構的穩定性，因此在結構之間要設置必要的支撐結構，保證結構件在平面內外都滿足要求。

1.2結構計算簡圖要與實際情況相一致

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

1.3鋼結構細節設計與結構穩定性計算相一致

鋼結構細節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點要進行區分，分別賦予不同的柔度及剛度以使其滿足相關要求。而當涉及到穩定性時，不同的結構件又會有不同的要求，因此設計者要全面進行考慮。

二、鋼結構在工業建筑設計方面的應用

1、工業建筑中常規鋼結構的作用

在工業建筑中，鋼結構的常規應用由來已久，我國多數工業廠房均采用的是常規鋼結構人字梁以及工字梁，這些常規鋼結構已成為工業早期時代的主要象征。而這些特征構成了我國的吊車梁式系統以及常規鋼屋架系統。由于民用建筑、商用建筑以及工業建筑各有不同，在進行工業建筑時要求建筑結構能夠為工業生產以及施工提供最好的跨度及空間。而傳統鋼筋混凝土結構已經不能完全滿足現在工業生產在跨度以及空間上的相關需求，從而鑒于此基礎上的鋼屋架系統應運而生，屋架系統主要由屋架、系桿以及支撐組成。同時吊車梁系統作為工業廠房的重要部分，多數廠房中均設有吊車，主要由車檔、吊車梁、軌道、制動結構及連接件等構成。

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

2、工業鋼結構在建筑工程中的應用方向

在工業建筑中，相關人員應該根據規定的生產流程來為工藝服務。在這個過程中，工業鋼結構的形式、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，要求相關人員應該注重把握好尺度，熟練掌握新材料技術。因此，工業建筑與普通建筑相比，具有一定的特殊性。在工業建筑中，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。如今在工業鋼結構方面，包括鋼纜、構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鋼結構中存在的防火、防腐、防污染以及隔熱等多個方面的問題。隨著經濟的發展與科學技術的日益進步，涌出了很多新的設備、工藝與材料，有利于迎合工業建筑設計的更高要求，落后的原有工業建筑體系應該與時俱進，實現進一步的完善。

3、鋼結構的結構設計優化

（1）建筑鋼結構的選型

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

（2）建筑鋼結構的布置

建筑鋼結構設計過程中鋼結構的布置是其中的一個難題，要綜合考慮鋼結構整體的剛度以及結構細節部分的剛度均勻問題。如果在設計過程中沒有對鋼結構的布置進行詳細有效的分析，建筑鋼結構的抗力、受拉力壓力以及力的安全有效傳遞則不能得到保證，如此鋼結構的安全性能及使用壽命將會受到影響。此外，結構布置與實際使用狀況經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化，使之逐步趨向于合理化。

（3）結構件焊接技術

鋼結構焊接技術是影響構鋼結構性能的重要因素，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。此外在進行鋼結構分段焊接時，要嚴格保證從結構件中間向兩側對稱焊接，并注意打底焊道以及蓋面焊道的焊接質量。此外，建筑鋼結構施工時還有鋼結構防腐技術以及鋼結構墻板安裝技術等，均對建筑鋼結構的安全性能以及施工質量產生重要影響。

（4）鋼結構設計防火方面的對策

鋼結構建筑在防火性能上要弱于鋼筋混凝土結構建筑，通常在鋼結構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構建筑中，以此起到防火作用；第二種，在鋼結構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。當然這只是常規的方法，為了更好地確保鋼結構防火性能的提升，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和獨立的水幕以及防火帶等進行防火分區的設置，并在此基礎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和煙氣控制技術的幫助下及時的發現和處理可能出現的火災，確保其防火性能得到有效的提升。

結束語

通過對建筑鋼結構特點及施工原則、設計要點及施工技術的分析可知，目前我國建筑鋼結構的設計及施工仍存在著不少尚未解決的問題。因此需要在鋼結構的設計過程中，必須將整體與細節進行有機協調，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構的設計及施工質量。

參考文獻

[1]孫菁麗.鋼結構設計中穩定性分析探討[J].中國新技術新產品.2012（08）.

[2]鄭文中.淺談鋼結構廠房施工工藝及安裝質量通病[J].黑龍江科技信息，2012（18）.

[3]黃國斌.淺談建筑鋼結構及其穩定性設計[J].建材發展導向（下），2013（02）.