關(guān)于對工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計的探析

1工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法分析

目前來看，在工業(yè)廠房設(shè)計中，一般有兩種結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法。第一

種方法為主觀判斷優(yōu)化方法，該優(yōu)化方法在很大程度上依賴設(shè)計人員

的設(shè)計經(jīng)驗以及主觀意識，在工業(yè)廠房設(shè)計中，設(shè)計人員是設(shè)計方案

的制定者，在設(shè)計的過程中，設(shè)計人員會結(jié)合建設(shè)場地的實際情況以

及生產(chǎn)的要求，利用個人經(jīng)驗以及專業(yè)知識對廠房的結(jié)構(gòu)進行規(guī)劃分

析，從而設(shè)計出廠房結(jié)構(gòu)的初步方案，這種主觀判斷設(shè)計優(yōu)化方法具

有較高的設(shè)計效率，但是對于個人經(jīng)驗以及專業(yè)技能水平有比較高的

要求，因此在設(shè)計的過程中，難以保證設(shè)計方案的科學性以及可靠性,

具有一定的設(shè)計風險；第二種設(shè)計優(yōu)化方法為理論知識優(yōu)化方法，該

優(yōu)化方法以房屋建設(shè)設(shè)計相關(guān)的理論知識為依托，嚴格按照設(shè)計理論

的要求進行設(shè)計，但是在實際的設(shè)計環(huán)節(jié)中往往會出現(xiàn)難以用常規(guī)設(shè)

計理論解決的問題，因此在設(shè)計實踐中不能完全依賴理論知識。工業(yè)

廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計具有一定的綜合性與復雜性，在設(shè)計的過程中，既需要

充分發(fā)揮設(shè)計人員自身的經(jīng)驗優(yōu)勢，也需要重視理論知識的應(yīng)用，根

據(jù)不同的設(shè)計要求，靈活的應(yīng)用不同的設(shè)計方法，提升設(shè)計方案的科

學性以及可行性［口。

2工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

2.1地基基礎(chǔ)

工業(yè)廠房往往具有較大的占地面積，同時投資比較大，建設(shè)的位置地

質(zhì)情況十分復雜，因此在建設(shè)的過程中，對于地基的處理十分關(guān)鍵。

針對一些載荷要求比較大的位置，可以應(yīng)用樁基、獨立基礎(chǔ)、條形基

礎(chǔ)以及彈性地基梁等。工業(yè)廠房一般配置有輸送皮帶，對于輸送皮帶

的設(shè)置可以將皮帶支架設(shè)計成底部較鏈的形式，在這種設(shè)計方案下,

皮帶在運行的過程中會將剪力以及軸力傳給地基，為了提升地基的穩(wěn)

固性，需要將地基設(shè)計為柱下條形基礎(chǔ)形式。從實用性的角度考慮,

在設(shè)計的過程中還需要重視對混凝土的選擇，地基部分的混凝土其標

號應(yīng)該符合C25結(jié)構(gòu)耐久性的要求，在配筋設(shè)計方面需要盡量降低配

筋率，樁基應(yīng)合理選擇樁徑及樁類型，經(jīng)濟合理且便于施工。鋼管廊

結(jié)構(gòu)獨立基礎(chǔ)底板厚度應(yīng)滿足鋼筋錨固長度要求?；迏^(qū)地基基

礎(chǔ)應(yīng)滿足《儲罐區(qū)防火堤設(shè)計規(guī)范》及《石油化工鋼儲罐地基礎(chǔ)設(shè)計

規(guī)范》《化工設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》等相關(guān)國家、地方及行業(yè)標準。針

對條基交叉處的鋼筋設(shè)計需要有詳細的工程圖，且該部位的基底面積

需要具有一定的獨立性，不能被重復使用，同時還需要根據(jù)具體的條

件來調(diào)整基寬。地基基礎(chǔ)宜優(yōu)先采用天然地基且盡量淺埋，當天然地

基不能滿足承載力及沉降要求或不經(jīng)濟時，可采用復合地基處理或樁

基礎(chǔ)?；A(chǔ)應(yīng)合理控制基底零應(yīng)力區(qū)的面積。大面積地面荷載作用下

尚應(yīng)驗算地基的附加變形，此外，還需要特別關(guān)注柱下條形基礎(chǔ)，針

對采取緩坡型設(shè)計翼緣板，需要加強對坡角進行控制，防止角度過大,

影響后續(xù)的施工。此外，在地基規(guī)劃設(shè)計的過程中，還需要重視地質(zhì)

勘察報告的作用及建議，結(jié)合當?shù)氐鼗幚斫?jīng)驗結(jié)合建筑荷載大小確

定合理經(jīng)濟的地基及基礎(chǔ)形式，混凝土耐久性尚應(yīng)滿足《工業(yè)建筑防

腐蝕設(shè)計標準》的規(guī)定。

2.2梁與板件的設(shè)計

在工業(yè)生產(chǎn)中，廠房往往需要承擔比較大的負載，因此為了保證廠房

的結(jié)構(gòu)強度能夠滿足生產(chǎn)作業(yè)的需求，一般在設(shè)計的過程中都會加大

梁的橫截面積，而這種設(shè)計思路也在一定程度上增加了施工的難度。

一些設(shè)計師為了避免出現(xiàn)過大的橫截面積，因此通過增加配筋的方式

保證結(jié)構(gòu)強度，但是這種設(shè)計方案在施工中也是比較難以實現(xiàn)的，因

為如果大量配筋集中于同一區(qū)域，就將增加混凝土壓實的難度，導致

相關(guān)位置難以插入振搗，如果出現(xiàn)這種問題將帶來比較嚴重的質(zhì)量隱

患，因此需要對設(shè)計方案進行進一步優(yōu)化c在設(shè)計的過程中，可以適

當增加梁的橫截面積，并減少配筋的使用。為了給現(xiàn)場施工創(chuàng)造有利

的條件，在設(shè)計的過程中需要盡量減少鋼琴堆梁柱接頭的使用，沒有

相關(guān)位置沒有特殊的負載要求，需要將配筋率控制在1.7%以下，這

樣的設(shè)計不僅有利于梁結(jié)構(gòu)的塑性較的形成，還能提升結(jié)構(gòu)整體的抗

震性能。在設(shè)計的過程中還需要合理設(shè)置伸縮縫，梁計算可合理考慮

樓板作為翼緣對梁剛度噌大的影響。樓板開洞處應(yīng)合理補強樓板鋼筋。

針對懸臂梁配筋的計算，需要保留一定的安全系數(shù)。在設(shè)計的過程中，

還需要重視控制好砌體結(jié)構(gòu)懸臂梁深墻梁長度，確保其長度能夠滿足

實際施工的要求［2］。

2.3柱形件設(shè)計

還需要計算好預埋件的負載能力，防止在使用的過程中，出現(xiàn)預埋件

斷裂的情況［3］。

2.5鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為當前廠房施工過程中最常用的建筑結(jié)構(gòu)之一，與其他

建筑結(jié)構(gòu)相比，其具有造價成本低、性能強度高的優(yōu)點。在對鋼結(jié)構(gòu)

進行設(shè)計的過程中，不僅需要考慮到鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時也需要為后

續(xù)的施工創(chuàng)造良好的條件。在設(shè)計的過程中首先需要關(guān)注鋼材料的選

擇，盡量選擇具有較高強度以及較強耐腐蝕性的鋼材，針對鋼柱、鋼

梁及吊車梁所選用鋼材料為Q355B,抗風柱、墻架系統(tǒng)及次結(jié)構(gòu)所選

用鋼材料為Q235B,鋼結(jié)構(gòu)梁柱采用合理的連接及拼接形式，在設(shè)計

的過程中還需要對對腳螺栓的設(shè)定方位進行科學計算、合理確定，控

制腳螺栓的數(shù)量和質(zhì)量，避免造成資源浪費，保障施工質(zhì)量符合規(guī)定

要求。廠房的鋼結(jié)構(gòu)不可避免地會受到腐蝕作用，為了減緩腐蝕的速

率，降低腐蝕發(fā)生的概率，在鋼結(jié)構(gòu)安裝前期，就應(yīng)該檢查結(jié)構(gòu)表面

的平整度，清除表面的雜物。此外，還可以選擇噴涂油漆等防腐蝕材

料，實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量控制［4］。

3加強工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)措施

3.1提升廠房結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)的協(xié)調(diào)性

工業(yè)廠房的設(shè)計與建設(shè)服務(wù)于工業(yè)生產(chǎn)實踐，因此在開展設(shè)計工作的

過程中，需要工業(yè)廠房的用途以及工廠的生產(chǎn)工藝有充分的了解，結(jié)

合實際的生產(chǎn)需求，有針對性地對設(shè)計方案進行優(yōu)化。從工廠的生產(chǎn)

要求以及使用要求出發(fā)，確定結(jié)構(gòu)設(shè)計的方案，防止由于設(shè)計方案與

生產(chǎn)實踐適應(yīng)性不足，導致廠房難以啟用。在實施設(shè)計方案的過程中，

往往會出現(xiàn)一些與工廠實際生產(chǎn)環(huán)節(jié)不相符的地方，主要的原因在于,

在設(shè)計的過程中沒有深入了解工廠的工藝特點以及生產(chǎn)需求，因此需

要設(shè)計人員加強對工廠工藝的實地勘察研究，在了解工廠工藝特點的

基礎(chǔ)上開展設(shè)計，防止因結(jié)構(gòu)設(shè)計方案不合理，影響工廠的正常生產(chǎn)

工作。比如針對框架梁上方開洞位置的設(shè)計，如果沒有充分考慮到結(jié)

構(gòu)整體的受力情況以及生產(chǎn)需求，梁洞位置布置不合理，就回影峋工

廠正常的生產(chǎn)工作，尤其針對一些需要應(yīng)用大型機械設(shè)備的工廠，在

設(shè)計的過程中，需要充分考慮機械設(shè)備的尺寸特點，一方面需要保證

廠房內(nèi)部空間能夠容納生產(chǎn)設(shè)備；另一方面需要確保內(nèi)部空間的合理

性，防止廠房內(nèi)部空間被大量浪費。此外，工業(yè)廠房設(shè)計結(jié)構(gòu)布置、

選型和構(gòu)造處理，應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝及安裝維修維護要求，合理選擇安

全等級，做到安全可靠、技術(shù)先進經(jīng)濟合理。達到結(jié)構(gòu)方案傳力簡捷，

受力明確并具有良好的整體性。荷載的布置應(yīng)合理考慮各種使用要求,

支撐在結(jié)構(gòu)上的設(shè)備和管道自重、平臺、懸吊物、振動設(shè)備動力荷載、

撞擊荷載、檢修荷載、反應(yīng)釜內(nèi)物料重量不要遺漏。有防爆要求的控

制室要合理考慮爆炸荷載且爆炸荷載載與地震及風、雪荷載不同時組

合，采用以概率理為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法，荷載滿足結(jié)構(gòu)可靠性

指標要求。化工建筑應(yīng)按《化學工業(yè)建（構(gòu)）筑物抗震設(shè)防分類標準》，

合理選擇抗震設(shè)防類別。廠房設(shè)計應(yīng)盡量模塊化，滿足通用工藝流程

及模數(shù)要求，構(gòu)件尺寸及類型應(yīng)盡量減少類型，方便預制拼接及工廠

化生產(chǎn)施工及方便運輸，同時可減少現(xiàn)場施工誤差及工作量。工業(yè)建

筑尚應(yīng)綜合考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件的防火、防爆、抗爆、防腐、防震要求c設(shè)

計中積極選用新材料、新工藝、新技術(shù)，為業(yè)主合理優(yōu)化但不過度優(yōu)

化結(jié)構(gòu)，力爭實現(xiàn)節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材及綠色環(huán)保，可持續(xù)發(fā)展。

3.2重視結(jié)構(gòu)優(yōu)化計算

在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)計算的準確性將直將影響方案的質(zhì)量以及廠

房后續(xù)的使用表現(xiàn)。因此在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，需要充分重視計

算環(huán)節(jié)，加強對核心區(qū)域的節(jié)點計算，確保能夠較為準確的進行抗剪

驗算、長細比驗算以及裂縫寬度驗算等，主要確保關(guān)鍵數(shù)據(jù)的準確性,

才能為科學的設(shè)計打下基礎(chǔ)。針對核心區(qū)域的抗剪驗算需要嚴格的相

關(guān)的操作原則實施，從廠房結(jié)構(gòu)的整體特點出發(fā)，充分考慮到廠房的

結(jié)構(gòu)跨度以及載荷等。一般來說，如果柱支撐截面積較大，那么節(jié)點

偏心也會比較大，如果不能保證計算的準確性，將會到廠房結(jié)構(gòu)的整

體穩(wěn)定性造成很大影響。在計算樓面等效載荷的過程中，需要充分考

慮到不同材料的力學特性以及廠房的結(jié)構(gòu)特點，不僅需要關(guān)注到建筑

本身的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，還需要考慮到實際生產(chǎn)過程中廠房的載荷。在廠

房結(jié)構(gòu)設(shè)計中，抗震設(shè)計也是設(shè)計的重點，而科學的抗震設(shè)計需要依

托于準確的裂縫寬度計算，一般來說，結(jié)構(gòu)裂縫寬度需要控制在0.3mm

左右，才能保