探讨工业建筑结构设计中的相关问题

探讨工业建筑结构设计中的相关问题

摘要：随着我国工业建设的不断发展，科学技术不断进步，同时也伴随着在工业建筑的结构设计中需要考虑的因素也越来越多，本文就根据环境及自然界对工业建筑结构的影响因素，以及在工业建筑结构设计中相关问题进行阐述。关键词：工业建筑；结构设计；建筑环境；影响因素中图分类号：[F287.2]文献标识码：A文章编号：1建筑环境对结构的影响随着世界的发展，社会的进步，人们对工作环境也提出了更高的要求，对工业建筑的要求，已经不是仅仅满足生产需求，良好的建筑环境即厂房内部环境和外部环境也逐渐成为人们关注的问题。1.1内部环境工业建筑室内环境比较复杂，有高温、低温、酸碱、潮湿等环境。例如大型的轧钢工厂，它对于厂房主体结构的要求必须是耐高温，地面耐磨、耐腐蚀，墙体材料必须是非易燃材料；其次还要考虑到通风，良好的空气流通能带走加工产生的余热、污浊气流和有害气体，降低了环境对结构的损害，同时也提高了厂房内环境质量，保证厂房内部温度稳定，改善了工人的工作环境。对使用和存放侵蚀性介质的房间均需按照建筑防腐蚀设计要求进行设计。对装有侵蚀性液体的槽罐尽可能采用局部抽风系统，以缩小腐蚀性气体的影响范围。对于受水汽腐蚀的钢构件需涂以耐蚀性高的防腐涂料。1.2外部环境对于工业建筑而言，其外部环境也逐渐被人们所重视，尤其是现代化的厂房周边的附属设施的合理安排布置，以及厂房产生的废水、废气、噪声等等。随着建筑行业的不断发展，对于工业建筑外部环境的各种规定相继出台，如《GBJ073-2001洁净厂房设计规范》就严格规定了废气废水，噪声污染的治理等级。合理的建筑结构布局与设计，能够在不同程度上对厂房外部环境起到改善作用。如室外管廊的合理选材、选型，由灰色的混凝土改为海蓝的彩钢板，由砼框架改为钢桁架，这样就能成就了厂区一道亮丽的风景。如工厂的废水废气通常都必须经过处理，达标后才能排放出去，所以处理设备的安置，与主体厂房的关系都是至关重要的，这些在做结构设计是应该考虑的。对于产生噪声大的工业建筑，在设计时就应该考虑是否采取隔声、吸声效果好的材料，是否采取密闭的环境，或者是在厂房的周边增加隔声带等等。工业建筑的环境与工作人员们息息相关，优秀的结构设计者必须充分考虑到各类因素，通过合理的结构选型、布置来达到经济与适用的完美结合。2自然界对结构的影响2.1雨雪天气近年来由于环境污染的加剧，大气中的硫化物增多，它们会在氧化后形成酸雨，酸雨使非金属建筑材料（混凝土、砂浆和灰砂砖）表面硬化水泥溶解，出现空洞和裂缝，导致结构强度降低，如图1。由于酸雨的腐蚀建筑材料变脏，变黑，影响城市市容质量和城市景观，被人们称之为“黑壳”效应。我国雾都重庆“黑壳”效应相当明显。冰雪积水导致的钢结构厂房锈蚀的现象已经相当的普遍。图1酸雨造成的钢筋腐蚀图2地震造成的结构破坏2.2地震地震作用的水平方向的力是建筑结构承载力的薄弱环节，因此地震作用带给建筑物的破坏也是比较严重的，如图2所示。结构设计中，不论是民用建筑还是工业建筑，抗震设计越来越受到设计师的重视。抗震规范规定，抗震设计要做到“小震不坏，中震可修，大震不倒”。首先在设计时要根据所处地区基本烈度作为抗震设防依据，并做好“概念设计”，把握三原则：强剪弱弯，强柱弱梁，强节点弱杆件；其次在地基处理上尽量选取对建筑抗震有利的地段，避开不利和危险地段。在结构形式上尽量考虑抗震性能好的结构，如钢结构、型钢混凝土结构等。对于单层排架工业厂房，在厂房加设柱间支撑可以保证厂房纵向排架的刚度和稳定，将水平荷载传至基础，加强抗震性能。对轻钢门式钢架，支撑系统的设置对抗震尤为重要。总之，工业建筑的结构设计所要考虑的因素越来越多，形式也越来越复杂，作为建筑结构设计人员，应该更全面的去思考解决问题，使工业建筑设计跟上社会需求的步伐。3工业建筑结构设计必须要重点关注的相关数据和地基处理问题3.1主要设计数据的选择结构设计应本着安全,经济合理,确保工程质量的原则进行,并且需遵循现行的国家规范、规程,并严格遵守规范强制性条文。结构设计应考虑以下主要设计数据:极端最高温度、极端最低温度、基本风压、地面粗糙度、基本雪压、地震设防烈度、基本地震加速度、设计地震分组、设计特征周期、场地土类别、地下水位等。特别在进行抗震设计时,重要建(构)筑物的抗震设防类别和抗震设防烈度均应相应提高进行设计。3.2基础地基处理是工业建筑质量的重要保证对于重要建(构)筑物地基处理,可根据场地具体情况选用合适的处理方案,例如人工挖孔桩(嵌岩)、钻孔灌注桩(嵌岩)、预应力混凝土管桩、地基处理桩等。在进行桩基设计时,单桩承载力宜控制在单桩承载力特征值的80%以内。当新建(构)筑物距离老建(构)筑物较近时,需选用合适的桩型,以减小桩基施工时对老建(构)筑物的影响。对于次要建(构)筑物地基处理,例如钢梯、直爬梯基础,室外水沟、电缆沟等可以用较浅的土层作基础持力层,要求原土夯实,并超挖分层换填一定厚度砂夹石,并压实。基础施工完毕后,应及时分层回填压实。4对工业建筑结构设计中梁、板结构及其配筋问题的探讨工业建筑荷载较大,梁、柱截面较大,钢筋大且密,这会给施工造成一定的难度。所以在结构设计中,应加大梁截面,减低配筋率,在不能增加截面高度的时候,可加宽梁截面,尽量使梁柱交接处上部钢筋疏一些,以利于施工。挑梁宜做成等截面(大挑梁除外),与悬挑板不同的是,挑梁的自重占总荷载的比例很小,做成变截面不能有效减轻自重,所以挑梁尽量做成等截面,不然给施工造成麻烦。挑梁钢筋宜比计算值适当的放大,至于挑梁的底筋,当挑梁悬挑大,荷载大,挠度大时应适当加大底筋。板配筋应尽量采用大直径大间距,间距尽量用200,板上下钢筋间距宜相等,直径可不同,但钢筋直径类型不宜过多。小直径钢筋施工时往往因踩踏导致变形,这样板支座处钢筋计算板厚就会达不到设计要求。现浇挑板阳角加辐射状附加筋(包括内墙上的阳角),现浇挑板阴角的板下应加斜筋,设计中这两点容易忽略。板厚一般可根据构造需要设计,但工业建筑楼面一般须考虑检修荷载,另楼面上会有设备基础,建议板厚相对取厚一点。特别是有设备基础的楼面,虽然设计人员考虑了该设备荷载,在该设备基础下设置次梁来承重。但从现场情况看,如果光设次梁未加大此楼面板厚,设备运转时震动非常大,给操作人员不适感。所以设计楼面时,有设备基础的楼面须加大板厚,增加该楼面的刚度,这样做可以很好的减轻板面的震动。板上开洞须在洞口处附加钢筋,附加钢筋不必一定锚入板支座,从洞边锚入即可。板上开洞的附加筋,如果洞口处板仅有正弯距,可只在板下加筋,否则应在板上下均加附加筋。留筋后浇的板宜用虚线表示其范围,并注明用提高一级的膨胀混凝土浇注。未浇注前应采取有效支承措施。5对工业建筑结构设计中钢结构相关问题的分析工业建筑中很多采用钢结构,钢结构设计时也应考虑到施工方便。在某工程中,堆篷采用轻型门刚结构,在斜梁与柱相交处采用高强螺栓连接,结果现场安装时发现最下部的螺栓,力矩扳手根本无法完全使用,假如设计考虑到施工,采用另外的连接方法,问题就会解决。水泥厂设计中,窑尾大量采用钢结构,梁与梁,梁与柱之间的连接采用高强螺栓连接,交底时一定要向施工和监理方强调高强螺栓的放置,本人曾经在某工程中发现有的工人把很多螺栓放