工業廠房建筑結構設計優化探究

趙銀龍

山東舜誠建筑設計有限公司 山東濰坊 261000

隨著社會經濟的不斷發展，在開展房屋結構設計工作的過程中，設計單位不但要對建筑的實用性及安全性進行考慮，同時也要全面提升建筑的美觀性和經濟性。所以在對房屋建筑進行設計的過程中，設計人員需對建筑的安全、實用、美觀、經濟進行保證，同時還要對施工的便利性進行考慮。因此，對于工業廠房建筑結構設計單位需要進行優化設計，只有這樣，建筑的各項功能才能得到統一，進而可以促進我國建筑事業的穩定發展。基于此，本文圍繞工業廠房建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用進行了分析和探討。

1 工業廠房建筑結構的優化技術

國內北方區域的農村建筑規劃性不強，政府部門沒有對農村建筑物作出合理的布局，還有一些農村建筑布局隨意，片面追求城市化建設特色，但是缺乏了地域的建筑文化，不能夠科學利用土地資源。我國北方的農村建筑，主要問題就是缺乏合理的建筑空間內部布局，沒有使用節能技術，未能夠處理以上問題，優化北方的工業廠房建筑結構設計比較關鍵。設計師要進行結構優化設計是要考慮的重點內容，設計師要重點考慮建筑物內部的安全性，保證房屋的安全達到相應的指標，來對現有工業廠房建筑結構方案進行優化改進升級，同時還需要在現有的結構優化之前做好充足的準備。設計比較重要是要重點了解建筑物周圍的環境要素，從而編制相應的設計方案，并著重處理建筑物的設計細節，對建筑物內部空間深化分析。工業廠房建筑結構設計包含了主體結構設計維護，結構設計和屋蓋結構設計等多項內容，不同結構設計細節方面，應重點考慮不同因素，結構的設計前期，設計師了解各類型建筑方案來優化設計方案，降低項目建設難度，還要逐步優化建設的流程。

2 在工業廠房建筑結構設計中，結構設計優化的流程分析

2.1 對優化模型進行合理建立

在開展工業廠房建筑結構設計優化工作的過程中，結構優化設計模型及計算方案是極為重要的。所謂結構設計優化，即是從眾多變量中選擇較為關鍵的參數，之后結合這些參數建立函數模型，并計算出最優解。通常情況下，對模型的構建可分為以下幾部分。首先，設計人員需要對設計變量進行合理選擇，設計變量不但對模型的構建起著至關重要的作用，同時也關系著對參數的選擇，設計人員通過對模型的設計變量進行科學計算，計算編程的工作量也會得到有效地降低。其次便是對目標函數的明確，在這一過程中，設計人員需找到能滿足函數條件的最優解，之后還需對約束條件進行合理確定，其中就包括應力、強度以及尺寸等數據條件。在落實工業廠房建筑結構設計優化工作的過程中，設計人員需確保這些約束條件可達到施工標準及規定，這樣設計的相關需求也能得到有效的滿足。

2.2 對計算方案及程序進行設定

在進行工業廠房建筑結構設計優化的過程中，一些約束條件及變量參數都會對優化工作產生一定的影響。因此，在計算期間，設計人員需將約束條件轉變為非約束條件，這樣工業廠房建筑結構的優化工作也能順利進行。不僅如此，對于變量因素設計人員也需進行全面考慮，通過采用科學、有效的計算方法，也能實現對工業廠房建筑結構的優化設計。最后，在計算好設計優化方案之后，設計人員還需對程序進行編寫，通過將程序導入到計算機之中，其也有利于后續計算工作的開展，這樣在后期計算時，工作人員只需將數據輸入到系統中，便可得到相應的結果。

2.3 結果分析

在進行工業廠房建筑結構優化設計的過程中，結果分析是極為重要的一項工作。通過對計算機所得數據進行系統分析，設計人員也可結合數據的相關情況，從而對方案進行優化設計。在開展設計優化工作的過程中，需對相關阻礙因素進行合理考慮，這在很大程度上可確保工業廠房建筑結構的優化設計工作可以順利完成。不僅如此，在進行建筑工程施工的過程中會消耗極大的人力、物力和財力，通過進行結構優化也可實現對這些指標的降低，而建筑工程的施工質量也能得到有效地保障。因此，在開展工業廠房建筑結構設計優化工作的過程中，設計人員需在建筑經濟及技術間找到平衡點，同時還要將二者存在的矛盾進行有效地降低，這樣在采用先進技術的同時也無需花費大量的資金。

3 工業廠房建筑結構優化設計的重要意義

3.1 工業廠房建筑結構優化設計極大地降低了建設項目的總成本

通過數據分析可知，工業廠房建筑結構優化設計對于節約建筑成本有著十分重要的作用。工業廠房建筑結構優化設計能夠更加合理地利用建筑材料，不會產生各種浪費，確保工業廠房建筑結構設計的經濟性。另外，在工業廠房建筑結構優化設計的過程中，還需要制定一套完整的、科學的成本方案來節約房屋建筑成本。

3.2 提高房屋建筑的安全性

科技的發展使中國工業廠房建筑結構設計水平得到了提升。受力分析軟件能夠為工業廠房建筑結構設計提供更加可靠的數據，從而確保工業廠房建筑結構設計的安全性和有效性，并且能夠用參數化的工業廠房建筑結構設計方式，節約建筑成本、優化建筑外觀、提升建筑工程安全性。

3.3 降低工程造價

建筑企業發展的最終目的是為了獲得利潤，因此房屋建筑工程施工的工程造價非常重要。在充分考慮房屋建筑工程安全性的同時，工業廠房建筑結構設計要能夠實現對資源的節約。不能一味地追求安全性而使建筑工程消耗過多的資源，因此需要對房屋建筑工程開展更加有效的結構設計，在房屋建筑工程安全性的基礎上，通過對工業廠房建筑結構設計的優化，盡可能地降低建筑工程施工成本，最終實現降低工程造價的目的。

3.4 提高房屋建筑的經濟性

只有房屋建筑在采光、采暖、電梯等方面具備優勢，才能夠更好地激發人們的購買欲望。但是很多樓盤在銷售的過程中由于某些因素不能夠達到居住者的要求而導致銷售狀況不佳。由于建筑工程的開展需要消耗巨大的成本，開發商為了能夠實現利益最大化，將樓間距設置過小，樓層設置過高，增加了居住的不舒適程度，從而降低了樓盤的經濟性。因此，在工業廠房建筑結構設計的過程中，應該充分考慮樓間距、樓層高度以及土地利用率，為房地產開發企業創造出更大的經濟效益。

4 工業廠房建筑結構優化技術在工業廠房建筑結構設計中的應用分析

4.1 重視概念設計的優化技術研究分析

概念設計是在當前方案優化設計的基礎上提出來的，在方案設計之前還要確認好建筑物未來的發展定位，開展概念的設計，才能夠逐步推動后期建筑物的結構優化設計。在結構設計期間，設計師考慮多方面因素，來優化設計方案，選擇不同的建材，及不同的施工技術和施工工藝。不同的施工技術使用的成本也不盡相同，工程質量也有大的差異。在結構設計時，要做好概念設計，同時定位建筑物的功能，來確定建筑物的設計方向，減少后期設計大范圍修改，以此來提高設計和房屋建設工作效率。

4.2 合理解決工業廠房建筑結構設計的復雜性問題

工業廠房建筑結構設計中會出現各類型的問題，在設計工業廠房建筑結構時，要保證建筑物內部的安全性達標，還要進一步增強結構體的穩定性。國內一些地區處在地震帶上，要增強建筑的防震性，在地震發生頻次比較高的區域，要進一步提高建筑物的抗震性能，要對建筑物內部的建設材料進行合理選擇。選擇合適的建材，提高建筑物內部的抗震能力，增強建筑的耐久性，設計建筑物的各方面指標。恰當的工程建造方案會降低建筑施工的成本，以最大化減少這些問題的發生概率，實現房屋建筑的優化設計，進一步推動建筑行業的穩健發展[1]。

4.3 工業廠房建筑結構整體與局部的優化設計

在建筑物的結構設計和局部的結構設計時，共同去優化，這樣才能夠提高建筑整體設計的合理性和安全性，要使建筑物的建筑平面與工業廠房建筑結構能夠進一步協調，來提高建筑物外觀的美觀度。要想能夠實現房屋建筑的結構協調，秉持著簡潔設計的思想原則，避免在建筑物設計時，發生一些錯位的不良現象。還要由設計師對現有的結構進行優化改進，進一步控制好框架梁和箍筋之間的距離，并對其進行優化改進，以此才能進一步實現對整體設計效果的優化。結構體優化期間，還要科學規劃剪力墻，在剪力墻上有更精密的構件。建筑整體結構優化要科學選擇設計方案，來實現優化整體建筑物結構的目的，以實現建筑物局部的結構優化，也可以通過不斷積累，實現整體工業廠房建筑結構的優化[2]。

5 廠房結構優化設計

5.1 廠房的結構形式優化

常規來講，我國廠房的工業廠房建筑結構布置基本以最常見的框架結構形式，但主廠房布局中的建筑布置由于建筑物的體積比較大，空間的綜合利用率相對比較小，而且結構設計人員還需要根據實際使用情況合理進行空間分布，進行更加科學合理的整體結構設計布置。在發生較大地震時，這種廠房結構能夠較好地協調主體鋼結構框架和其他支撐結構受力點，具有良好的機械抗震傳動性能和較大的地震抗側性和剛度。如果廠房中各種抗震設備整體布置過于緊密集中，也可能會容易造成很多的地震問題，需要將各種抗震設備的整體布置空間做好合理分配，能夠同時起到完全保護抗震廠房的主要效果，也就是能夠很好滿足大型抗震廠房設計的基本要求。整個廠房的橫截面上的結構，在整個廠房的整體結構過于復雜時，也可能會直接增加整個廠房整體結構的內部地震支撐，在廠房鋼結構的地震支撐下，減少廠房支撐的力和面積，能夠有效增加整個廠房內部鋼結構的支撐剛度，有效地保護整個廠房。廠房內的鋼結構支撐面積大小會因為受到很多客觀因素的直接影響，廠房的整體結構設計時就需要充分考慮到整個廠房的結構支撐力和面積，保證整個廠房結構整體的穩定[3]。

5.2 結構設計優化措施

在整個主廠房的設計中，主體結構的設計進行優化是至關重要的。只有做好了主廠房的結構設計的優化才能提高電廠的實用性與安全性。通常結構設計中的優化方法可借助“體系空間優化法”方法，根據每個房間的建筑使用性能和功能需求，對其建筑內部空間進行優化。由于不同的工業廠房建筑結構設計體系類型可以為其提供的建筑內部空間的面積大小不同，在進行建筑主體結構設計第一階段，應該首先根據各專業提資的工藝流程和實際功能需求，選用合適的工業廠房建筑結構體系類型。在非重大地震自然災害多發區進行主廠房抗風結構的裝修方案設計選型時，應該要優先考慮選用地震抗風變化性能比較好的抗風結構設計體系，也就是說要選用地震風壓大和體型變化系數較小的抗風結構設計體系。在對整個結構整體進行內部平面布置時，應考慮選取整個結構內部平面整體形狀和整個結構整體剛度之間分布均勻對稱的一種結構外力體系設計類型，這樣也就可以在很大一定程度上有效減小螺旋風荷載外力作用下的結構扭轉外力效應及其引起的機體結構外力變形和機體內力的相互影響[4]。

6 結語

綜上所述，在工業廠房建筑施工時，為保證工業廠房建筑結構的穩定和安全，施工人員應根據工程的具體情況，將加固設計和加固施工技術合理地應用到工業廠房建筑結構中，這樣才能真正達到工業廠房建筑施工的設計要求和相關標準。為保證房屋建筑的整體穩定，逐步完善加固設計內容，科學運用加固施工技術，將有利于促進我國工業廠房建筑行業的可持續發展[5]。