工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見問(wèn)題的應(yīng)對(duì)策略探討

丁軍偉

安徽威達(dá)環(huán)保科技股份有限公司合肥分公司 安徽 合肥 230000

工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包含諸多關(guān)鍵環(huán)節(jié)，任一環(huán)節(jié)均與建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量息息相關(guān)。因此，在進(jìn)行工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，相應(yīng)設(shè)計(jì)人員務(wù)須要加強(qiáng)對(duì)各環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)質(zhì)量的高度重視，對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的諸類問(wèn)題應(yīng)予以針對(duì)性分析，并采取切實(shí)妥當(dāng)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化措施，進(jìn)而為工業(yè)建筑質(zhì)量提供切實(shí)保障。

1 工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見問(wèn)題

（1）設(shè)計(jì)深度問(wèn)題。工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)不合理，導(dǎo)致設(shè)計(jì)圖紙不合理，或是一味追求適用性而忽略了工業(yè)建筑的美觀性，或是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺少詳細(xì)的說(shuō)明，框架式設(shè)計(jì)僅對(duì)施工有指導(dǎo)作用而達(dá)不到直接按圖施工的效果。

（2）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)問(wèn)題。工業(yè)建筑占地廣且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如若設(shè)計(jì)前未對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)予以詳細(xì)勘察，極有可能導(dǎo)致在選擇基礎(chǔ)形式時(shí)依據(jù)不足，從而使得在選擇基礎(chǔ)形式時(shí)，是否選擇彈性地基梁，采用條形基礎(chǔ)還是獨(dú)立基礎(chǔ)沒有切合實(shí)際情況，采用旋挖灌注樁還是預(yù)制砼樁也沒有明確的地質(zhì)依據(jù)，從而使得基礎(chǔ)設(shè)計(jì)存在諸多不足。

（3）概念設(shè)計(jì)問(wèn)題。由于設(shè)計(jì)人員對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的“固化”思維，注重安全和使用性能，缺乏改革創(chuàng)新性、相對(duì)性和綜合性，在設(shè)計(jì)階段沒有把力學(xué)理論、材料性能和結(jié)構(gòu)要求統(tǒng)籌考慮，對(duì)結(jié)構(gòu)整體體系和基本構(gòu)件之間沒有形成邏輯統(tǒng)一關(guān)系，導(dǎo)致未能形成安全、質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)相互協(xié)調(diào)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

（4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題。在進(jìn)行工業(yè)建筑梁、板的設(shè)計(jì)時(shí)，部分設(shè)計(jì)人員為提升工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，而一味增大配筋率和截面面積，但實(shí)際施工中很難實(shí)現(xiàn)，甚至由于鋼筋分布太過(guò)密集而致使砼澆筑困難，鋼筋移位，又或者一味地采用大直徑鋼筋，導(dǎo)致鋼筋加工困難，給工程留下質(zhì)量隱患。此外，在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，很難規(guī)避底部柱的塑性鉸問(wèn)題，因而通常將截面彎矩值系數(shù)放大，但對(duì)框架剪力墻結(jié)構(gòu)難于適用，特別是在發(fā)生地震等自然災(zāi)害時(shí)，剪力墻可能會(huì)首先發(fā)生破壞退出工作。

（5）設(shè)計(jì)選材問(wèn)題。工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，因鋼結(jié)構(gòu)施工快、強(qiáng)度高而逐漸成為工業(yè)建筑中常用的主材。但與砼結(jié)構(gòu)構(gòu)件相比，鋼結(jié)構(gòu)不僅成本高，且易出現(xiàn)局部疲勞而造成安全與質(zhì)量隱患；同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)雖具有一定的耐熱性，但耐火性較差，在防火設(shè)計(jì)不達(dá)標(biāo)的情況下，持續(xù)高溫會(huì)使鋼結(jié)構(gòu)抗壓、抗拉強(qiáng)度降低，甚至出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形損壞而導(dǎo)致工業(yè)建筑倒塌；另外，與砼結(jié)構(gòu)相比，鋼材耐腐蝕性相對(duì)較差，因此設(shè)計(jì)材料的選擇上，還須結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際以及結(jié)構(gòu)的抗疲勞和穩(wěn)定性進(jìn)行材料的合理選擇。

2 工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見問(wèn)題的應(yīng)對(duì)策略

2.1 綜合環(huán)境與建筑功能，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，須全面考慮結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性與施工的可行性，對(duì)此，設(shè)計(jì)人員須首先調(diào)研工業(yè)建筑工程施工范圍內(nèi)的地質(zhì)、氣溫氣候、經(jīng)濟(jì)狀況等環(huán)境，對(duì)有特殊要求的工業(yè)建筑，需要從細(xì)節(jié)上充分考慮工業(yè)建筑的功能性設(shè)計(jì)，以滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，并在人性化和安全性上，對(duì)工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)予以不斷優(yōu)化；其次，對(duì)于框架結(jié)構(gòu)可以考慮在工藝許可下增加縱向支撐桿，縮小立柱截面，同時(shí)也可增強(qiáng)工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)性能；另外，對(duì)框架剪力墻的設(shè)計(jì)，可在四周設(shè)計(jì)成暗梁、暗柱，通過(guò)框架約束剪力墻變形，即使剪力墻遭受破壞，梁柱仍可承受豎向荷載，防止倒塌風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。

2.2 合理利用相應(yīng)軟件，重視建筑概念設(shè)計(jì)

工業(yè)建筑涉及基礎(chǔ)、承重主體、圍護(hù)和屋頂?shù)葞讉€(gè)方面的構(gòu)筑物，在設(shè)計(jì)階段，可以借助CAD、BIM、PKPM等計(jì)算機(jī)軟件，通過(guò)建模分析等方法，對(duì)工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)予以優(yōu)化。主要包括以下幾方面內(nèi)容：首先，重視整體概念設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)選型；其次，分析結(jié)構(gòu)受力將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、技術(shù)與經(jīng)濟(jì)相結(jié)合做成本分析；再是，根據(jù)工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)范，構(gòu)建結(jié)構(gòu)模型并反復(fù)修改，以此滿足工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度需求，并憑借成熟的工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在滿足建筑結(jié)構(gòu)可靠性的前提下，注重美學(xué)設(shè)計(jì)的營(yíng)造。

2.3 妥善處理建筑地基，構(gòu)建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型

工業(yè)建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，須嚴(yán)格依照工程所在區(qū)域詳細(xì)的地質(zhì)報(bào)告做分析，并結(jié)合上部建筑的結(jié)構(gòu)類型、荷載分布，以及鄰近構(gòu)筑物的影響等多方因素綜合分析予以確定，以有效滿足承載力的相關(guān)要求；其次，選擇可行性高、經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案，以盡量規(guī)避結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不必要的變更，并從可能的變量因素著手予以綜合考量，確定一個(gè)關(guān)鍵重點(diǎn)變量，借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行建模，通過(guò)結(jié)構(gòu)函數(shù)模型以確定工業(yè)建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方向，并依據(jù)工業(yè)建筑的功能性要求和美觀設(shè)計(jì)的約束性條件實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo)。

2.4 綜合選定結(jié)構(gòu)材料，重視功能與質(zhì)量設(shè)計(jì)

首先，充分考慮主材的性能，合理選用適配功能的材料，如鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、質(zhì)量輕且具有高塑性，但防火能力弱，因此，在工業(yè)建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)針對(duì)建筑的防火性能要求進(jìn)行優(yōu)化，可通過(guò)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)噴刷防火涂料和絕熱保溫涂料來(lái)增強(qiáng)工業(yè)建筑的防火性能；其次，部分工業(yè)建筑原材選擇不當(dāng)，砼配比欠妥或是堿骨料反應(yīng)、徐變、收縮等材料因素，都有可能會(huì)在一定程度上造成工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)耐久性降低。此外，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生酸、堿、鹽等腐蝕性氣體的，結(jié)構(gòu)材料應(yīng)嚴(yán)格依照建筑防腐蝕要求，選擇正確的耐腐蝕材料。

3 結(jié)束語(yǔ)

追求工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的完美設(shè)計(jì)是當(dāng)前設(shè)計(jì)人員的共同目標(biāo)，但由于建筑工程所處環(huán)境不同，建筑投資所限以及設(shè)計(jì)人員理念差異等，均將會(huì)致使設(shè)計(jì)中各式各樣問(wèn)題的出現(xiàn)。對(duì)此，相應(yīng)設(shè)計(jì)人員務(wù)須要根據(jù)工業(yè)建筑工程的實(shí)際需要，在滿足工業(yè)建筑功能性的前提下，按照規(guī)范要求，遵循設(shè)計(jì)原則，優(yōu)化設(shè)計(jì)概念，強(qiáng)化設(shè)計(jì)方法，達(dá)到技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的高度融合，以促進(jìn)工業(yè)建筑的高質(zhì)量快速發(fā)展。