現(xiàn)代工業(yè)建筑物結構設計優(yōu)化分析

邱燕華

摘要：在工業(yè)建筑物結構設計優(yōu)化中，雖然考慮了管理工作需求以及數(shù)字化辦公對管理工作的影響，但是在實際的工作中仍需要各崗位人員不斷出入各工序，因此結構設計優(yōu)化中還需要考慮結構布局。根據(jù)質檢工作、工藝管理等工作的實際行進路線，根據(jù)各崗位溝通及管理工作需求，對工業(yè)建筑物結構設計進行布局優(yōu)化，實現(xiàn)高效率管理、提高工作效率，促進企業(yè)綜合成本的降低的目的，借以提高工業(yè)企業(yè)綜合市場競爭力。

關鍵詞：工業(yè)建筑；結構設計；優(yōu)化

1工業(yè)建筑結構設計優(yōu)化中需要注意的幾點問題

1.1鋼結構與工藝設計的協(xié)調性

很多工業(yè)建筑的鋼結構設計質量相對較差，主要體現(xiàn)在鋼支架的分布不合理、墻體的規(guī)格參數(shù)不滿足標準要求等。鋼結構的建筑包括很多方面，設計者需要根據(jù)企業(yè)的使用需求來進行合理的結構選擇，對于一些相對較大的結構需要采用合理的網(wǎng)架結構從而能夠更好的減少建筑整體的壓力。另外，在結構的選擇上也可以通過使用不同的材料來實現(xiàn)支撐結構，這也是降低建筑壓力的重要措施。如無縫鋼管有著很好的空截面，在進行輸送流體時可用作管道；鋼管和輕鋼等相比，強度相對較弱，但是其質量相對較低，穩(wěn)定性相對較好。所以，設計者在設計過程中，首先要考慮設計的工藝需求。對于整體的結構設計，在方案選擇中就要廣泛的選擇，同時多了解工藝的布置，明確工藝使用的具體條件，從而能夠減少施工中出現(xiàn)的不必要的問題。

1.2影響結構計算的因素多

結構設計的結構計算是一項重要的步驟，大多數(shù)的設計者都會采用計算結果來進行分析和評價，從而對結構設計的合理性進行判斷。而影響結構計算的因素相對較多，其結果也直接關系著施工工藝的荷載問題，對于整個結構設計來說有著非常重要的作用，因此就要全面的進行綜合考慮，把影響結構計算的因素全面的考慮在內。另外，很多建筑的設計構件都能夠達到使用的需求，但是很多問題都出現(xiàn)在節(jié)點上，在發(fā)生外界干擾時，這些節(jié)點很容易發(fā)生問題，不能夠承擔起高符合的作用，而建筑的梁柱中心線通常都是不重合的，這樣對節(jié)點的壓力也相對較大，從而使整體的性能受到影響，所以，對于這些額外的影響因素應當格外的注意。

1.3建筑的防火設計問題

鋼結構的工業(yè)建筑在防火的能力方面相對較差，鋼材在受熱的過程中，其抗拉的強度會逐漸降低，從而出現(xiàn)變形的現(xiàn)象。而在溫度過高時，鋼材的強度就會隨著溫度的變化而逐漸的軟化，從而失去了其應有的作用，導致建筑發(fā)生坍塌。所以，我們一方面要意識到鋼結構工業(yè)建筑防火能力差的特點，同時還要明確鋼結構的耐火要求。當前，鋼結構的建筑通常都會在鋼結構材料中加入防火的涂料來作為防火的保護措施，在發(fā)生火災時，這些涂料能夠為鋼結構提供一層隔熱膜，從而加強鋼結構的抗熱能力，也能夠更好的滿足國家的相關規(guī)范要求。

2工業(yè)建筑結構設計優(yōu)化分析

2.1滿足工業(yè)建筑結構安全性能、設備布局及人員通路需求

現(xiàn)代工業(yè)建筑結構設計優(yōu)化理論指出，設計優(yōu)化的主要目標是在保障建筑安全、技術可行、配合并促進建筑設計的前提下，通過優(yōu)化工作實現(xiàn)最經(jīng)濟的工業(yè)建筑投資預期效果。根據(jù)工業(yè)建筑物的使用特點及設計特點，優(yōu)化工作需要從每一個環(huán)節(jié)及步驟的分析入手，深入挖掘。但是，在優(yōu)化過程中不能以犧牲結構安全度及抗震性來實現(xiàn)經(jīng)濟效益。設計師需要通過對工業(yè)建筑投資建設的目的進行深入掌握，以實質內涵的理解及靈活的優(yōu)化方法為基礎，實現(xiàn)優(yōu)化目的。優(yōu)秀的工業(yè)建筑結構設計優(yōu)化是美觀與實用、經(jīng)濟與質量相結合的系統(tǒng)工作，以滿足工業(yè)建筑結構安全性能、設備布局及人員通路需求為基礎的活動。工業(yè)建筑結構設計優(yōu)化活動以設計方案為基礎，以工藝需求及設備布局為重點，實現(xiàn)工業(yè)建筑物內部生產及管理活動的需求。

2.2建立工業(yè)建筑結構設計優(yōu)化模型，提高優(yōu)化質量

為了實現(xiàn)科學的工業(yè)建筑結構設計優(yōu)化工作，在優(yōu)化工作開展前應建立結構設計優(yōu)化模型。從諸多變量參數(shù)中選出重點參數(shù)，并建立函數(shù)模型，以此為基礎實現(xiàn)最佳優(yōu)化方案。在這一過程中，應首先確定各種變量是重點，針對影響工業(yè)建筑結構設計的重點確定模型中參數(shù)內容。其次，選定函數(shù)模型及優(yōu)化方向，以此使各類約束性條件符合既定標準，滿足優(yōu)化工作需求。

2.3建立完善的優(yōu)化管理體系，保障工業(yè)建筑結構設計優(yōu)化質量

在目前的工業(yè)建筑結構設計優(yōu)化中，由于優(yōu)化活動缺乏統(tǒng)一的指導、缺乏具體的管理，常會造成優(yōu)化質量效果不明顯的問題。因此，現(xiàn)代工業(yè)建筑結構設計優(yōu)化必須建立相應的管理體系，且該體系具有動態(tài)完善性。通過對管理體系的實時評測，及時掌握管理體系中存在的問題，并采取針對性措施對管理體系進行完善，以此實現(xiàn)管理目標。另外，對相關的崗位工作人員也應采取相應的管理方式，以崗位職責的不斷完善，指導設計優(yōu)化人員的具體工作，實現(xiàn)對工業(yè)建筑結構設計優(yōu)化質量管理目標。

3工業(yè)建筑設計優(yōu)化舉例

3.1電廠煤斗

煤斗屬于大型設備，具有體積大、高度高的特點，會產生水平地震作用。對其支承構件造成的附加彎矩、扭矩等內力，則需要相應的計算補償其附加內力。具體做法為：在設備重心位置增加設置支承結構，降低附加內力；在支承梁桿軸心垂直的方向增設梁結構，使支承梁的扭矩轉成為作用于梁上的彎矩。而梁的抗彎能力是非常強的，從而使危險轉移；支承結構抗扭配筋加強，樓板強度加強。

3.2磨煤機隔振

火電廠的發(fā)電離不開將煤炭作為燃料，磨煤機是重要的設備工具。振動程度較大會干擾其他設備的正常運行，尤其是配電裝置和發(fā)電機組所在的控制室。為了解決這些外界干擾問題，彈性支承系統(tǒng)應運而生。該系統(tǒng)隔振能力較好，使用彈簧隔振器來消除振動的影響效果明顯。通過實際證明，磨煤機基礎采用彈簧隔振系統(tǒng)后，與常規(guī)塊式基礎相比具有許多優(yōu)勢。

（1）采用彈簧隔振系統(tǒng)后，磨煤機基礎臺座的體積或重量大約只有常規(guī)基礎塊的一半，因而減小了占地空間，有利于工藝布置。

（2）采用彈簧隔振系統(tǒng)后，減小了磨煤機產生的振動，減小了磨煤機對周圍建筑及工作人員的振動影響，不會有明顯的振動傳遞到主建筑上?；A的隔振效率可達到90%以上，并可降低噪聲。另外，由振動引起的鍋爐及鍋爐內襯的損壞和由于振動而造成的火力發(fā)電廠的運行事故也可以避免。

（3）由于磨煤機基礎臺座與鍋爐房建筑結構分離，磨煤機基礎的施工相對獨立，并有很大的靈活性。磨煤機基礎的施工可以交叉進行，可以縮短施工周期。

（4）簡化磨煤機的調平，其基礎沉降可以通過彈簧隔振器得到調平。

（5）采用彈簧隔振系統(tǒng)后，磨煤機本身所受的動荷載很小，降低了磨煤機的磨損，使磨煤機的運行可靠性提高，同時還可以延長磨煤機的使用壽命，延長磨煤機的大修周期。

（6）與常規(guī)基礎相比，采用彈簧隔振系統(tǒng)后，磨煤機基礎的振動具有可控性。采用彈簧隔振基礎后，傳到基礎下面的荷載較小，因而可以減少地基基礎的處理費用。

3.3吊車水平載荷

很多工廠的生產都需要吊車運送沉重的貨物，吊車載荷分為水平和豎直兩個方向。SAP2000在結構分析中能夠將吊車的水平載荷以等效靜載荷的形式施加在排架柱上，豎直載荷則通過移動靜載荷方式施加。具體步驟為：縱向水平載荷的標準值確立；橫向水平載荷的標準值確立；吊車水平載荷施加；吊車豎向載荷施加；吊車載荷輸入。SAP2000中的橋梁模塊能夠對吊車載荷結構進行整體優(yōu)化，減少數(shù)據(jù)計算人員的工作量。提高工作效率，完成優(yōu)化的設計需要。

參考文獻

[1]SAP2000 中文版使用指南（第二版）[M]. 北京：人民交通出版社，2011.

[2] 徐傳亮.建筑結構設計優(yōu)化及實例 [M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.