某高層工業建筑結構設計及分析

蔣曉誠

【摘要】高層工業建筑不斷得到設計人員的青睞和使用，設計人員在進行高層工業建筑設計和施工時需要根據企業對建筑賦予的功能定位和技術要求進行，充分滿足企業的需求，為員工提供優越的工作生產空間。本文將對高層工業建筑結構設計進行探究和分析。

【關鍵詞】高層；工業建筑；結構設計；分析

1 高層工業建筑概述

改革開放以來，我國工業投資和建設規模不斷擴大，特別是近年來我國政府支持企業進行產業結構調整和升級，企業生產工具、生產工藝、生產技術、生產環境都有很大的改善和提高。隨著人們的生活水平的提高，社會對企業的生產環境有更高的要求，因此工業建筑不僅需要滿足企業日常的生產需要，還需要具有人性化、低碳化、智能化、標識化的特點，這就為設計人員在進行高層工業建筑結構設計時提出更高的要求。設計人員在進行高層工業建筑結構設計時，需要根據企業實際生產的需要，綜合考量建筑物內部不同生產工藝流程，進行建筑物功能模塊的定位和布局，統籌考慮工業建筑生產區域、休息區域、辦公區域等功能模塊的結構設計和優化，通過科學的設計和建模實驗，充分利用高層建筑物的空間，為企業提供優良的生產辦公場所，為員工提供一流的生產設施和工作環境，提高員工的工作激情和工作效率，為企業帶來更大的投資收益，為社會提供賞心悅目的建筑標本，促進社會的可持續化發展。

2 高層工業建筑結構設計及分析

2.1 高層工業建筑結構設計技術要點

高層工業建筑相較于一般性高層建筑在結構設計上需要有更要的技術要求，其不僅僅需要滿足一般性高層建筑的功能，還需要保證滿足企業生產需要，高層工業建筑需要達到各個功能部分有效協調和和諧統一。高層工業建筑不同樓層都有相對獨立的功能要求，技術人員在進行結構設計時需要統籌考量，達到科學設計的要求，滿足企業和員工的生產生活需求。技術人員在進行結構設計時需要考慮工業建筑的軸壓比，保證高層工業建筑的結構延伸性要求，建筑物的承重墻和梁柱都需要根據結構的軸壓比進行限值的定值，當建筑物的軸壓比沒有達到技術標準要求時會降低建筑物整體結構的延伸性和抗震能力。剪重比亦是高層工業建筑設計時需要考量的重要技術指標，其主要作用為限值高層建筑不同樓層的最小水平地震剪力，科學的設計剪重比將有效延長高層工業建筑的結構安全期限。高層工業建筑設計中亦需要考量剛重比，剛重比主要是確定建筑物水平作用下重力載荷，其為保證建筑物穩定性的重要指標。高層工業建筑結構周期比將確定建筑物內部不同結構部分的抗扭剛度。通過科學設計將有效改善建筑物結構的抗扭剛度，加強建筑物內部梁柱、外墻的剛度，科學布局抗側力構件，提高建筑物的抗扭性。

2.2 帶轉換層高層工業建筑結構設計

當前建筑行業設計理念不斷發展，高層工業建筑設計理念和施工工藝亦有較大的變化。高層工業建筑在設計時都不斷體現出功能化、人性化、智能化、低碳化的特點。高層工業建筑的建筑規模、復雜度、功能都不斷向綜合化方向發展，其能夠更好的為企業和員工提供良好的生產生活空間，但是復雜的結構也對其受力、抗震性、結構布局合理性提出了更高的要求。當前高層工業建筑中主要包括帶轉換層結構和錯層、塔樓結構。上下部分結構轉換層結構在進行設計時需要根據剪力墻結構或框架結構進行轉換層設計，為高層工業建筑底層設計出較大的空間進行企業生產線和生產廠房的設置，將剪力墻轉換為框架結構，形成底部大空間的剪力墻結構，保證企業的生產需要。高層工業建筑亦可以將上下軸網和周線進行轉變，將建筑外框筒周邊的柱列進行轉換層設置，使建筑物底部柱距得到擴大，為企業生產提供較大的出入口，滿足企業自動化生產需要的原料配送和生產設備的安裝生產。高層工業建筑生產車間一般布局在建筑物的低樓層，高層主要作為辦公和其他功能部分存在。因此在進行結構設計時可以將上下部結構類型和柱網都進行改變，使高層工業建筑物得到充分利用，提高企業的投資收益率。

圖1 高層工業建筑結構示意

高層工業建筑地基和上部結構為轉換層結構，其具有結構明確、施工效率高、受力作用好的技術優勢，技術人員可以根據企業實際生產需要進行轉換梁的科學放置。當建筑物上下部分的柱網軸線較為分散，不能通過梁柱進行承托時需要通過厚板進行板式轉換層設計。對于帶轉換層高層建筑結構，由于轉換層剛度較其他樓層剛度大很多，質量也相對較大，加劇了這種結構沿高度方向剛度和質量的不均勻性。

2.3 帶加強層高層工業建筑結構設計探析

當前我國工業建筑中建筑物高度比較高，建筑面積較大，因此設計人員在進行結構設計時增加伸臂、腰桁架和帽桁架、環向構件三種加強層構件以滿足實際需求。伸臂能夠有效拓展高層工業建筑的建筑面積和空間，為企業提供更大的生產空間，當建筑物內筒和外圍的梁柱豎向受力不同時需要設計腰桁架和帽桁架，避免建筑物因內外構件受力造成變形從而使建筑物樓蓋構件抗震和載荷能力降低。 高層工業建筑在結構周邊設置一到兩層樓高度的桁架，通過三維建模分析建筑整體受力和位移變化，提高建筑物的抗震能力、協同周邊豎向構件的變形，減小豎向變形差，使豎向構件受力均勻。在框筒結構中，剛度很大的環向構件加強了深梁作用，可減小剪力滯后；在框架-筒體結構中，環向構件加強了周邊框架柱的協同工作，并可將與伸臂相連接的柱軸力分散到其他柱子上，使相鄰柱子受力均勻。

2.4 高層工業建筑功能布局設計

高層工業建筑的科學化設計將直接影響到企業生產效率和員工生產積極性。設計人員在進行高層工業建筑結構設計時需要根據企業的實際需要，將建筑物需要滿足的功能要求進行科學化布局和結構設計，保證高層建筑不同樓層、不同功能部分達到統一和協調，最大化的發揮建筑物的作用為企業生產發揮作用。當前工業生產自動化、智能化程度不斷提高，生產設備不斷更新換代，技術人員在進行結構設計時需要具有發展的眼光和前瞻性，為企業的產業升級和調整，生產設備升級預留出充足的空間，保證高層建筑能夠長期有效的為企業的生產服務。設計人員需要具有先進的設計理念和設計思想，從企業和社會長遠發展角度進行規劃。

3 結語

高層工業建筑作為企業生產活動的重要組成部分，將直接影響到企業健康有序發展和生產活動。設計人員在進行高層工業建筑結構設計時需要采用最新的建筑設計理論和企業自身需求，對建筑進行專業化的功能區域劃分和設計，堅持設計前瞻性，保證高層工業建筑能夠在更長時間范圍內為企業的生產和發展提供空間，保證企業可持續化的發展。

參考文獻

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