鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計(jì)應(yīng)用中的問題探討

高培嬌

摘 要：鋼結(jié)構(gòu)因其自身的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)得到了建筑行業(yè)的廣泛青睞，由于鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)的應(yīng)用較晚，以及社會(huì)發(fā)展對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)建筑物的安全性和穩(wěn)定性提出的更高要求，使得鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用發(fā)展還較為緩慢。同時(shí)受制于設(shè)計(jì)水平、工程建設(shè)內(nèi)容等多種因素，鋼結(jié)構(gòu)建筑的實(shí)踐效果并不理想。因此文章就鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計(jì)應(yīng)用中的問題及優(yōu)化策略進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；工業(yè)建筑；設(shè)計(jì)；問題

1 前言

伴隨著社會(huì)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)進(jìn)步，建筑行業(yè)也獲得飛速發(fā)展的良機(jī)。而在此過程中，工業(yè)建筑尤為重要。鋼結(jié)構(gòu)因其發(fā)展與優(yōu)勢(shì)以至在目前我國(guó)工業(yè)企業(yè)建筑應(yīng)用來(lái)看與其他傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相較而言更受青睞。雖然目前而言，國(guó)內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍在工業(yè)建筑領(lǐng)域還不甚全面，并尚存一系列的問題，因此亟待解決。

2 鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑中的應(yīng)用

目前，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步健康發(fā)展，在工程領(lǐng)域中對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用存在著很大的需求。工業(yè)建筑行業(yè)中鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用也愈加普遍，主要得益于它自重輕、抗震抗風(fēng)性能好、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)。鋼結(jié)構(gòu)的自重很輕，有利于降低建筑物重量；塑性和韌性好，使鋼結(jié)構(gòu)一般不會(huì)因?yàn)榕既怀d或局部超載而突然斷裂破壞和鋼結(jié)構(gòu)對(duì)動(dòng)力荷載的適應(yīng)性較強(qiáng)，有利于提高建筑物的抗震性能。當(dāng)前，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件大部分已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，有利于縮短施工周期。并且鋼結(jié)構(gòu)建筑物拆除后可回收利用再生，是一種環(huán)保材料，有利于社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。

2.1 鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍

在我國(guó)，大多數(shù)工業(yè)廠房屋面結(jié)構(gòu)系統(tǒng)采用的是常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)工字梁或輕型桁架，它們象征著我國(guó)早期工業(yè)時(shí)代。在進(jìn)行工業(yè)建筑設(shè)計(jì)時(shí)，不同的使用功能對(duì)建筑物有不同的跨度及空間要求，而傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和普通鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)無(wú)法滿足，尤其是大跨度結(jié)構(gòu)。因此出現(xiàn)了大型網(wǎng)架系統(tǒng)、索膜空間結(jié)構(gòu)等。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用方向

在工業(yè)建筑中，相關(guān)工程人員依照生產(chǎn)流程來(lái)進(jìn)行工作。在這個(gè)過程中，每個(gè)環(huán)節(jié)都有不同的要求，這就對(duì)于相關(guān)工程人員工作的熟練度與對(duì)新材料、新技術(shù)的掌握提出了相應(yīng)的要求。在工業(yè)建筑中，新材料、新工藝總會(huì)去把落后的建材與工藝淘汰。例如：高性能涂料的開發(fā)與應(yīng)用對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)防火、防腐、防污染等都有很大的推動(dòng)作用。伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與進(jìn)步，大量新材料、新工藝的開發(fā)與應(yīng)用，更利于工業(yè)建筑設(shè)計(jì)的完善與進(jìn)步。

3 鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用局限

就目前來(lái)說，工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)的建筑設(shè)計(jì)，并未得到應(yīng)有的重視與研究控制。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的混凝土施工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，始終影響著設(shè)計(jì)建設(shè)人員的判斷，即認(rèn)為工業(yè)建筑設(shè)計(jì)只有采用混凝土結(jié)構(gòu)，才能更具安全穩(wěn)定效果。這種情況下，就導(dǎo)致工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)建筑體系仍存在諸多不合理問題，如多種配套體系不健全、屋面、防腐、墻體以及保溫隔熱的配套材料使用未達(dá)到鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性控制要求。據(jù)權(quán)威數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)設(shè)計(jì)使用的鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建設(shè)，與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比較，在技術(shù)水平與設(shè)計(jì)理念方面，均處落后階段。再加上，投入不足導(dǎo)致專業(yè)人才素質(zhì)培養(yǎng)、開發(fā)新產(chǎn)品以及設(shè)備安裝制作等，均未得到有效控制，這在很大程度上阻礙了工業(yè)建筑行業(yè)的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程。這里的專業(yè)人才素質(zhì)培養(yǎng)問題是指，鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計(jì)人員并未掌握相關(guān)領(lǐng)域的新興知識(shí)，導(dǎo)致新設(shè)計(jì)理論難以落實(shí)于當(dāng)前的工業(yè)建筑行業(yè)市場(chǎng)環(huán)境。此外，鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計(jì)人員也未關(guān)注挖掘材料與施工方法的改進(jìn)，僅僅依靠工作經(jīng)驗(yàn)，來(lái)確定工程建設(shè)方案。于此，工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)作用價(jià)值，始終未在建筑方面充分發(fā)揮出來(lái)。故，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)加大對(duì)此內(nèi)容研究力度，以緩解現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)背景，對(duì)工業(yè)發(fā)展所提出的需求壓力。

4 鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐

4.1 功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐

工業(yè)建筑物與其他類型的建筑物相比，在設(shè)計(jì)功能方面對(duì)工業(yè)特色有突出要求，例如，設(shè)計(jì)人員要將建筑物的通風(fēng)、采光以及排水等內(nèi)容，作為基礎(chǔ)功能進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。以某工業(yè)建筑物為例，其充分考慮了結(jié)構(gòu)通風(fēng)功能效果不高，可能帶來(lái)的大量煙塵、蒸汽以及有毒氣體影響，采用了現(xiàn)代建筑材料，來(lái)完成鋼結(jié)構(gòu)主體建筑物的設(shè)計(jì)?；谠摴こ添?xiàng)目對(duì)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，設(shè)計(jì)師還針對(duì)工程建設(shè)使用過程中可能出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)變更，故在主承重支架固定的基礎(chǔ)上，還提高部分活動(dòng)支架設(shè)計(jì)的靈活性。于此，該鋼結(jié)構(gòu)工程建筑功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，就能滿足建設(shè)使用階段的各種功能變更要求，進(jìn)而提高建筑物的建成使用效率。

4.2 墻體材料設(shè)計(jì)實(shí)踐

該設(shè)計(jì)實(shí)踐內(nèi)容，設(shè)計(jì)人員大多會(huì)出于對(duì)造價(jià)成本與安全方面的考慮，將鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的墻體結(jié)構(gòu)，如墻面材料設(shè)計(jì)為彩色鋼壓板。根據(jù)當(dāng)前的行業(yè)市場(chǎng)環(huán)境，如將波形肌理作為鋼壓板的選用依據(jù)，可供選擇的墻面材料有：V形板、U 形板以及波紋形板。墻體材料設(shè)計(jì)人員要結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑物的實(shí)際情況，確定不同的鋪設(shè)方式，如橫向、縱向以及組合鋪設(shè)。此外，為提高墻體材料設(shè)計(jì)的美觀性與整潔效果，設(shè)計(jì)師還可選擇玻璃立面與金屬幕墻材料，組成墻體結(jié)構(gòu)。其中金屬幕墻材料，鈦型板與鋁合金板，則要在完成輥壓與冷彎的基礎(chǔ)上，再作用于鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑物的墻體結(jié)構(gòu)。而且，其還要比金屬材料具有更強(qiáng)的防腐效果、防火功能以及導(dǎo)熱功能，且不易受到較大破壞影響。因此，墻體材料設(shè)計(jì)人員可將金屬幕墻作為未來(lái)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑物墻體材料設(shè)計(jì)的主要方向。但在現(xiàn)階段，金屬幕墻的造價(jià)成本高，因此，多數(shù)用于民用建筑工程類型。

4.3 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐

4.3.1 線狀軌跡錯(cuò)列設(shè)計(jì)

從整體角度來(lái)看，具有塊狀、錯(cuò)列軌跡線狀等特點(diǎn)的鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)就是：線狀軌跡錯(cuò)列設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)方法，能夠?qū)⒐こ探ㄔO(shè)的地形條件進(jìn)行有效利用，即通過“化整為零”來(lái)提高建筑物設(shè)計(jì)使用的整體性與效率。此設(shè)計(jì)條件下，建筑能夠從角度觀察，在很大程度上提升了建筑物的美觀效果。

4.3.2 縱向錯(cuò)列設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)方式主要作用于鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的局部錯(cuò)列情況，即實(shí)際設(shè)計(jì)過程，要充分考慮不同高度設(shè)備的要求，來(lái)提高空間錯(cuò)列設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性。研究表明，應(yīng)用這種設(shè)計(jì)技術(shù)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能區(qū)域的劃分，還能為大型機(jī)械設(shè)備的安裝運(yùn)行提供作業(yè)環(huán)境。同時(shí)，縱向錯(cuò)列，還能提高建筑物的采光與通風(fēng)效果，進(jìn)而使其外形特征得到凸顯，進(jìn)而達(dá)到鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑對(duì)美觀效果提出的設(shè)計(jì)要求。

4.3.3 橫向錯(cuò)列設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)技術(shù)為新型的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，其在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑中的實(shí)踐主要作用于集裝箱式的橫向多層建筑物。具體來(lái)說，建筑物能夠在承重柱的控制下，將工程涉及的工程空間資源充分利用起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)逐層橫向延展連接的目標(biāo)。此外，設(shè)計(jì)人員還可將單個(gè)箱體自成功能與內(nèi)部相互連通功能，設(shè)置成大空間，以提高建筑物高層辦公區(qū)的通風(fēng)效果。這樣一來(lái)，兩個(gè)不同的鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑物高層就能實(shí)現(xiàn)連接，進(jìn)而通過減少直線距離，來(lái)提高建筑物建設(shè)使用的效率價(jià)值。

4.3.4 懸挑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

作為鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑物的室內(nèi)外空間有效利用手段，懸挑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要用于室外產(chǎn)品的裝車與物流控制。此過程，設(shè)計(jì)人員充分利用了鋼結(jié)構(gòu)建筑的延展特性，將屋面與屋頂結(jié)構(gòu)向外擴(kuò)展，以構(gòu)建更大的空間。與此同時(shí)，還能為建筑物下部結(jié)構(gòu)提供遮雨功能，建設(shè)使用人員可將其作為集會(huì)場(chǎng)所，以深化鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑物設(shè)計(jì)功能的多樣性。

總之，在工業(yè)建筑當(dāng)中鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用十分必要，為了新興建筑工業(yè)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)必須對(duì)在工業(yè)建筑設(shè)計(jì)和施工當(dāng)中，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的優(yōu)化做出更多的考量，從而使我國(guó)工業(yè)建筑當(dāng)中的鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用水平在最大程度上得以提升。

參考文獻(xiàn)：

[1] 丁敏.鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計(jì)的實(shí)踐研究[J].建材與裝飾，2017（46）.

[2] 薛賀雷.鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計(jì)應(yīng)用中的問題探討[J].四川水泥，2018（3）.

[3] 張華杰.對(duì)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計(jì)的研究[J].四川水泥，2016（2）.