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中圖分類號: S611 文獻標識碼: A
0 前言
就現在工業建筑而言,在技術不斷的發展下,傳統單一功能型的廠房也漸漸的被許多多功能綜合廠房所代替,由此可以說明,工業建筑結構設計也在不斷的發展和進步。但是,在工業建筑結構設計進步的大趨勢下,還是存在著一些問題有待解決,因此,下文主要就工業建筑結構設計中存在著的問題進行了詳細的分析和探討。
1 計算系數取值的問題
1.1 活載組合值系數取值問題
在工業建筑結構設計當中,使用的PKPM軟件以及SATWE模塊中,默認活載的組合值是0.7,對于0.7這個組合值系數來說,只是大部分建筑活載組合值是0.7,但是,在變化性比較復雜的工業建筑上來說,還有一小部分建筑與這個活載組合值的系數是不一樣的[1]。因此,在工業建筑結構設計當中,工作人員不能單一的使用軟件生成默認的活載組合值,與此同時,還要根據當時設計的工業建筑結構的類型分析,要達到在選取活載組合值的時候要讓其達到精準值,才能更有效的建筑的質量,確保使用的安全。
1.2 梁扭矩折減系數取值的問題
根據現今工業建筑來看,化工廠、輕工廠等因為這些廠房吊掛的設備相對來說比較多,在建筑樓面開洞較大,而且在洞邊還需要設備來支撐,因此,在這樣的工業建筑設計時,為了達到更好的設計效果,就必須有精確的計算數據,這樣梁扭矩的折減系數才更為精確。上文提到過現在的工業建筑設計人員大多都使用PKPM軟件以及SATWE模塊進行計算,這樣生成的固定系數為0.4[2]。但是這個數字是不適合應用于工業建筑中的,這個數字比較適合應用在民用建筑中,因此,在實際的工業建筑結構設計中,設計人員需要根據相關的設計經驗以及建筑的實際情況,對這些軟件進行參考性的使用,才能夠確保建筑設計數據的精準,確保建筑的質量。由此可見,在進行工業建筑結構設計的時候,設計人員在數值的取值上,不能單單的依靠設計軟件,需要設計人員結合實際情況進行參考。
2 建筑工業施工方面的問題
2.1 輕視工業廠房防火防爆的需求
工業建筑的廠房分好多種,廠房在設計的時候也應當根據其用途而設計。比如經常存放一些氣體性的物品,工業建筑設計人員在設計這樣的廠房時,就要考慮到他的安全性,當然就要考慮到它的通風性,設計人員就要把這樣的廠房設計成半敞開式或者是全敞開式的工業廠房。相反,有一些需要封閉式的廠房,比如存放爆炸性物品的廠房,在設計這類廠房的時候,就要考慮到在發生事故的時候爆炸泄壓的面積,當然在建筑這樣的廠房還需要注意的一點就是多開窗戶,如果泄壓面積不夠的話,更多的窗戶會起到很好的泄壓效果。而且在設計防暴的廠房時,采取的材料大多使用容易脫落的輕質材料門、窗、屋蓋等設施都是需要使用容易脫落的輕材料才設計。在工業建筑中,泄壓設施應建立在比較開闊的地方,且避開人員比較集中的地點,在布置泄壓設施時,應該靠近爆炸源,這個設計不容許忽視,如果真的發生了事故,那么定會造成無可挽回的嚴重性。所以,在建設防火防爆廠房的時候,泄壓面積一定要考慮并且計算好,才能確保安全的問題。
2.2 預埋件布置的問題
在工業建筑的廠房中還有很大一部分的廠房需要在建筑物梁上預埋吊環,但是大部分在這個環節上設計的都不是特別規范。吊環的選材很重要,應該使用沒經過冷加工的鋼筋制作,并不是使用冷加工過的鋼筋,當然了工業建筑設計人員在設計方案上一定要標注一下,以防止施工人員用錯材料,造成安全問題。制作好的吊環一定要綁扎或者焊接到建筑物受力的鋼筋上,在綁扎到受力鋼筋上時,一定要注意埋入的深度;對于結構設計人員來說,一定要細心仔細的去了解圖紙,如果不能夠了解圖紙的話,那么可能對預埋設計造成了影響,可能有一部分埋在了結構梁的上邊,而且還有一部分卻埋在樓板的下面。因此,在布置預埋件的時候,一定要查看結構圖紙,并且適當的調整預埋件的位置,避免以上的現象發生。當然了工業建筑結構人員的設計將直接影響了預埋件的預埋位置,所以,工業建筑結構設計人員在設計的時候,一定要對樓面結構的圖紙詳細的了解,一定要做到發現錯誤,改正錯誤,做好無紕漏的設計,避免施工中發現有不妥的地方,造成進度上的延誤。
2.3 結構專業設計與其他的專業設計溝通有紕漏
工業建筑結構設計是很復雜的,并不是一個單一的設計,而是由多種類型的部門組成的設計團隊,不僅如此,還有工藝設計人員、給排水設計人員等等,對于工業建筑設計來說,就必須要經過多個部門協商,相互搭配組合,才能設計出一個好的工業建筑結構設計方案。在工業建筑結構設計中,如果結構設計人員在設計的過程并沒有與工藝設計人員進行協商以及良好的溝通,最終導致在施工的時候,工藝的設備布置與基礎設備位置靠的太近,不單單是這樣,因為設備基礎與主體結構的基礎靠的太近,對于施工的難度就加大了很多,因為設備基礎在運行時會對主體結構基礎直接造成影響,故此,為了避免這樣的現象發生,在工業建筑設計的過程中,要與工藝設計人員相互溝通好。在工業建筑結構設計中設計人員的設計水平也是最快關鍵的,但是往往在工業建筑結構設計中卻有很多設計人員由于缺乏工作經驗,而并沒有與給排水設計人員相互協商,正是因為設計人員的經驗不足,而在工業建筑結構設計中存在著問題,導致施工人員施工的難度增大。由此可見,在進行工業建筑結構設計的時候,相關的結構設計人員需要與其他部門的設計人員進行良好的溝通,才能夠不斷的促進工業建筑結構設計的順利進行,促進建筑的良好使用,也會促進整個建筑行業的發展。
2.4 除銹以及涂裝設計的不合理
在工業建筑結構設計中,進行涂裝設計的時候沿用以前的設計方案,進而造成與實際建筑的不相符,影響了建筑的施工進度,不利于建筑在規定的時間內竣工。因此,在實際的設計中,設計人員需要根據整個工業建筑的特點以及實際的情況,采用合理的設計方法,確保設計方案符合實際的建筑,才能夠確保建筑不會由于涂裝設計方面出現問題導致重新返工。另外,在進行除銹和涂裝設計的時候,設計人員還需要結合實際的設計經驗,在時間的選擇上等等,進行合理的安排,才能夠不斷的促進工業建筑結構設計的順利進行。
3 結束語
本文主要對工業建筑結構設計常見的問題進行了具體的分析和研究,通過本文的探討我們了解到,在實際的工業建筑結構設計中,設計人員需要明確在設計中哪些方面容易出現問題,并且針對于容易出現的問題采取有效的措施進行有針對性的解決,才能夠確保建筑設計符合實際的施工需求,確保工業建筑的質量,促進建筑的良好發展。另外,設計人員還需要積累豐富的設計經驗,在設計中對于存在著的問題進行很好的規避,才能夠不斷的提高自身的設計水平,促進設計工作的順利進行。
參考文獻:
【關鍵詞】工業建筑;結構;設計
近年來冶金行業正經歷著去產能、生產工藝潔凈環保化、產業產品品質不提升則淘汰、產品多樣化、以產業鏈延長提升效益等來自個方面的升級改造需求。這就要求我們設計人員需要在原有狹窄的場地中盡可能的實現舊工藝的升級改造,同時還要充分利用生產時間間隙進行施工,在材料選擇和施工的可操作性方面做深入細致的調查以實現我們的設計方案的安全可靠、經濟適用、施工難度小、施工進度短的綜合效益。
以下對設計過程中經常遇到的問題,結合筆者設計經驗,簡要論述冶金行業結構設計應注意的一些問題。
一、結構概念設計
采用概念設計在結構設計選型中可以在宏觀上保證結構設計的安全可靠行同時一定程度上控制裂縫的形成。概念設計,能夠用整體概念對結構總體系統和各個基本分體之間的力學關系進行初步考慮,從而創造一個安全、經濟、適用的工業建筑結構總體方案。
二、基礎的設計
基礎的選型首先要充分結合建筑物或構筑物所在場地的特點,如場地為毗鄰舊廠房、原有構筑物、原設備則要掌握原有舊廠房、構筑物基礎的埋深、尺寸,原有管線的工藝用途、管徑、數量、埋深、走向等詳細情況,綜合對比新基礎避讓、懸挑或管道改線和基礎架空或特殊處理的經濟效益及影響生產時間從而選擇最優的處理方案。如場地周邊留有閑置用地則應調查清楚是否在短期內存在新項目的規劃意向或現有生產工藝的升級改造是否需要留足場地或需深埋基礎等綜合因素。例如在我廠濕法脫硫生產線的設計時項目選址地處擋墻上邊緣,擋墻下方為預留地,當時未考慮規劃新項目。由于場地有限要求生產線的綜合間布置在盡量靠近擋墻內邊緣,原擋墻為毛石砌筑,墻高8米,砌筑質量無法保證。為保證廠房及設備基礎的安全可靠基礎選用沖孔灌注樁,樁深度綜合考慮了樁底持力層土質情況、現有毛石擋墻的不可靠性及擋墻下方未來新建工程的需求最終確定為自擋墻上場地標高向下20米的深度。三年后擋墻下方新建了余熱熱發電工程,在靠近擋墻下邊緣布置了主控樓,廠房基礎采用鋼筋混凝土獨立基礎,埋深為-3.0米,施工中對原有脫硫綜合間無不利影響。
在設備基礎設計時需深入調查設備的運行情況,尤其是大量采用同形式的單個設備基礎時不僅要核算單個基礎的荷載作用,更要結合設備運行特點考慮其整條生產線運行時的特點規律。在我60萬噸高棒車間冷床基礎設計時由于原廠房設計人員只考慮了單個基礎的受力情況,未考慮到在設備運行時所有基礎同時受同向水平作用,其單個基礎在2.9米平臺上錨固鋼筋深度及數量不足,在投產近兩年期間平臺上40個基礎相繼出現底部裂縫,局部基礎在生產時隨冷床導位晃動,對正常生產埋下極大隱患,后經仔細觀察設備運行特點,同時核算設備平臺承載能力對所有基礎采取了鋼結構整體加固的方式。
三、廠房柱的合理設計
在廠房柱設計選型時除需考慮正常的設計參數外還應根據廠房的生產工藝特點適當加強柱構造做法。例如在廢鋼車間設計時就應充分考慮廢鋼對高對廠房柱的不利影響,柱兩側同時堆料及單側堆料的荷載不利組合,大塊廢鋼卸料時對柱表面混凝土保護層的沖擊破壞,廠房卸料跨貨車視線不利時可能對柱子的碰撞等均應在柱截面設計時綜合考慮。在設計露天棧橋柱時也應充分考慮在投產使用后期是否有增加屋蓋的可能性。隨著各行業對環保要求的不斷提高,降噪、減排、控制粉塵成為我冶金行業重點整改項目。原有的原料露天堆場的弊端日漸顯著,為響應環保部門對降塵減排的控制要求提出了對原露天棧橋堆場進行屋面加蓋的改造要求。堆場大面積、大跨度(36米跨)的特點均成為加蓋改造的難點,在改造設計中與施工方共同探討,結合國內既有經驗決定采用鋼結構的加固方式(現有均為鋼筋混凝土柱),在保證荷載增加、平面內計算模型改變的情況下加強原有柱子的強度、剛度、穩定性,同時重視加強新增結構構件與原柱子的錨固節點設計。
四、梁柱和板件的設計
使用環境的不同、所處工藝節點的不同對梁板設計均提出了個性化的設計重點。若為廠房內的設備間或備品間需考慮檢修時行車的誤操作可能導致的重物墜落對屋面梁板的破壞;若房屋或構筑物規劃于主要管網架空走廊附近或下方則需要充分調查了解今后可能新增較大管道的支座,在設計時充分考慮預留一定的承載能力。
在吊車梁設計時一定要與使用單位確認詳盡的行車參數,在廠內技改項目中經常遇到由于工期緊需要提前備料的情況,此時常常是行車還未訂貨就需要提前完成結構設計圖紙。如果結構設計人員采用了常規、相近的行車參數時就將面臨構件截面過大或過小的局面。同噸位、同行式行車較容易出現的荷載作用偏差為輪距的差異影響較大,尤其輪距較常規行車大幅減小的行車其最大輪壓過于集中對行車梁的截面影響較大,這就要求設計人員在這種非正常結構設計程序中充分考慮行車個性化的不利影響,綜合對比采用較為保守的截面形式還是提前考慮好截面不足時加固措施的經濟效益和影響生產進度的嚴重程度來決定最優設計方案。
五、鋼結構構件設計要點
工業建筑中鋼結構較為常見,鋼結構的設計也應具有良好的工藝性,方便施工和檢修,但防腐維護工作量大。例如在一鋼渣熱燜廠房的設計中采用了鋼筋混凝土柱輕鋼屋面的排架結構,廠房內布置有鋼渣熱燜罐四個,其工藝特點為生產時瞬間排放大量蒸汽,這就要求在屋面系統設計中充分考慮好排氣通風的措施,同時在屋架、檁條、支撐系統、彩瓦的材料選型時除滿足基本的結構安全計算外還需留有一定余量來滿足耐久性的要求。在高溫高濕環境下鋼結構構件不可避免的需要更為頻繁的除銹防腐,其構件截面損失也將隨重復涂裝循環不斷積累,所以在材料選型時留有余量就是為結構安全使用提供應有的保障。
關鍵詞:工業建筑;結構設計;復雜性;安全性
對于工業建筑而言,其結構設計合理與否,不僅決定著工業建筑建設質量,也影響著工業建筑建設資金投入。只有科學的設計,工業建筑結構才會合理,與生產活動和工藝要求等相適應。工業建筑與民用住宅建筑不同,其結構設計更復雜,安全性要求更高,要適應生產活動和工藝要求。介于此,進行工業建筑結構設計的復雜性與安全性分析是必要的,利于加深對工業建筑結構的認識。
1工業建筑簡述
1.1概念
工業建筑,指的是提供人民從事各類生產活動的建筑物或構筑物[1]。其中,構筑無有煙囪、水塔等,建筑物有化工廠房、紡織廠房、醫藥廠房等各類型廠房。
1.2特點
工業建筑主要特點:(1)要有足夠的面積和空間;(2)符合生產工藝要求,安全性要求很高;(3)具體的生產活動不同,工業建筑結構形式也不同,要根據生產活動及其特點進行結構設計;(4)屋面排水、通風、采光及構造處理等方面復雜性較高。
2工業建筑結構設計的復雜性與安全性
2.1結構選型
由于工業廠房建成后的使用用途不同,不同的工業廠房,其生產工藝等方面要求是不同的[2]。所以,進行工業廠房結構選型時,要充分考慮工業廠房的使用用途、施工條件等因素,不僅要使用材質好、壽命長的材料,還要確保建成后的工業廠房結構能夠靈活的適應的生產容量等方面變化。下面對工業建筑常用的結構形式進行了分析:第一,鋼筋混凝土結構。鋼筋混凝土結構,具有建材采購方便、施工便利、耐火耐蝕、現場建筑、成本低等優勢。而且,按照這種結構建造出來的建筑,有著很廣的適用性,很多廠房都采用鋼筋混凝土結構。第二,鋼結構。鋼結構一般采用工業化體系建設,工期短、成本低、施工方便,且適用于大跨度、大空間的工業廠房。但是受材質限制,這種結構防火、防腐蝕性能較差,如果工業建筑采用這種結構類型,必須注重防火、防腐蝕方面設計。從以上內容可以看出,一般情況下,工業建筑結構建議采用鋼筋混凝土結構,因為這種建筑結構優勢明顯,不需要特別注意防火、防腐蝕方面的設計,安全性較高。但是如果是大跨度、大空間、振動較大的工業建筑,適宜采用鋼結構。
2.2平面布置
確定工業建筑選址后,以生產工藝流程為依據進行建筑總平面設計,合理確定各分區、豎向設計、公用設施等[3]。進行工業建筑總平面布置時,除了以生產工藝流程為依據外,還要考慮職工生活用戶、生產經營管理用房、福利設施用房,以及污染問題,按照全局角度考慮平面布置。為了確保總平面布置的合理性,設計者可以采用計算機軟件輔助設計,如建筑信息模型,基于同一模型設計多種設計方案,優選出最佳平面布置方案。
2.3生產工藝要求
建造后的工業建筑是用于生產活動的,為了生產活動的正常運作,工業建筑結構設計必要以生產工藝為依據,將生產工藝和生產活動做出結構設計的出發點,這樣才能保證工業建筑結構設計合理。對于工業建筑而言,其生產工藝要求主要體現在三個方面:(1)生產流程。生產流程影響著各部門、各工段平面的次序和相關關系;(2)運輸方式及工具。運輸方式及工具影響著工業建筑結構類型選用、平面布置等設計工作;(3)生產特點。生產活動具有污染、易燃易爆等特點,做好生產環境、防腐蝕等方面的設計工作。
2.4防腐蝕設計
工業建筑建成投入使用后,受生產工藝和生產活動影響,生產過程中經常使用或產生酸堿鹽類物質,容易腐蝕建筑物。所以,進行工業建筑結構設計時,要特別注重防腐蝕設計。第一,選用防腐性能好的材料,或對建材采用防腐措施。如,門窗使用木質、塑料、玻璃鋼等防腐性能好的材料;金屬掛件涂抹耐腐蝕的涂料,在金屬表面形成防腐層;地面采用瀝青混凝土、花崗巖等材料。第二,結構構件采用鋼筋混凝土材質,同時是混凝土表面涂抹耐腐蝕的涂料。如果結構構件使用鋼材,務必要做好防腐蝕措施,必須在鋼表面涂抹環氧樹脂漆等材質的防腐蝕涂料。第三,帶有腐蝕性的生產活動要集中布置在下風側或水流的下游,限制酸堿鹽類物質腐蝕工業建筑結構。
2.5防震設計
防震設計是關鍵的,它在工業建筑結構設計上占據首要位置,因為它直接決定著工業建筑后結構的安全性。根據我國相關規定,工業建筑方防震設計要求比較高,如果不能達到安全性要求,一旦遭受意外的沖擊振動,所造成的后果是嚴重的,特別是生產活動具有易燃易爆特點的,危及工業建筑區內及周圍范圍內的人員生命安全。因此,進行工業建筑結構設計時,必須合理進行防震設計,符合抗震要求。當工業建筑結構規則、對稱,整體性比較好時,按照工業建筑結構及其抗側力結構進行抗震設計;當工業建筑結構整體性比較差使,要按照工業建筑結構抗震設計要求采用相應的加強措施,增強工業建筑結構的抗震性;當工業建筑廠房的結構高差比較大時,必須將生產用房與生活用房、管理用房等分開來布置,并分開相鄰的抗震縫,便于提高結構的抗震性。此外,抗震縫兩側要布置墻等構件,并按照設計要求合理控制抗震縫寬度。
3結論
綜上所述,工業建筑不同于民用住宅建筑,其結構設計具有較高的復雜性與安全性。為滿足工業建筑結構設計的復雜性與安全性要求,要認真的進行工業建筑結構選型、總平面布置、防腐蝕設計、防震設計等工作,使工業建筑結構設計符合生產工藝要求,滿足建造后的使用用途,達到相關設計標準。
參考文獻:
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關鍵詞:工業建筑;結構設計;要點
結構設計可以說是工業建筑工程項目最為重要的組成部分,其相當于承接設計人員的構想以及工程施工之間的橋梁,同時也是建筑藝術的具體體現。通過對工業建筑工程項目結構設計進行優化處理,可以保證設計結果的經濟性,但是在實際過程中仍需要遵守相應的法規、條例,同時通過有效的設計降低不必要的浪費情況。由此在開展工業建筑工程項目結構設計工作時,設計人員除了要做好結構計算之外,同時還需要有效開展地基、梁板件的設計,并保證設計質量。
1做好工業建筑工程項目結構設計的計算
在工業建筑工程項目結構設計方面,需要控制好以下結構的設計:在對底框砌體結構進行計算、驗算的過程中,需要注意的是,由于只有剛度相對較為均勻的多層工業建筑結構才可以使用底部剪力法,若是底層框架混合結構存在部分薄弱區域,則在設計工程中需要考慮到其是否會受到塑性變形集中不良影響,以及影響程度。另外在對底層框架混合形式進行剪力分配的過程中,不可以只單純的應用框架抗展墻形式,這是因為如果底框架結構只存在底層框架抗震墻結構,需選擇雙保險設計形式,也就是通過抗震墻結構來承擔所有的剪力,同時框架結構需要根據其剛度比例劃分其所要承擔的剪力;再對結構剛度進行計算的過程匯總,若是框架不折減,那么抗展墻則需要折減到彈性剛度百分之三十左右。同時再對計算過程匯總和考慮結構的底層框架柱結構是否會由于地震的影響而出現矩所情況,進而導致附加軸力出現;在對樓板計算進行時,必須保證計算的可靠性以及正確性,在對連續板進行計算時,應避免單純的使用單向板計算途徑,在對雙向板查表進行計算時,仍需要將材料泊松比考慮進去,反之則會導致跨中彎矩由于沒有進行調整作業,從而造成計算值偏小;防止荷載錯誤計算問題發生,像是活荷載折減不科學、漏算荷載或者是建筑作業的實際用料和設計需求不一致等等。
2做好地基結構設計作業
2.1做好基礎設計
地基可以說是工業建筑工程項目非常重要的結構基礎,其設計質量和建筑的整體質量息息相關。這是由于地基結構除了需要承受由工業建筑上層所傳導的荷載之外,還需要承擔地下的各種應力。在開展地基基礎設計時,不僅要在設計之前,進行詳細的調查及分析基礎的荷載分布、地質以及周圍建筑等等,同時在設計過程中還需要考慮到工業建筑工程項目的實際使用需求,從而保證設計水平。
2.2科學確定樁基深度
在確定樁基深度時,通常需要將硬巖石設置成樁端的持力層,同時在樁端已經滲入至持力層之后,還需要嚴格控制樁端的深入深度。在確定樁端深度時,通常可基于樁徑(d)大小開展設計工作,若是粘性土,則需要將確保樁端深度超過2d,若是砂土或者是強風化軟質巖,則需要確保其超過1.5d,若是碎石土或者是強風化硬質巖,需要超過1d,同時需超過半米。另外如果樁基已經深入至持力層之后,需要確保樁斷面至少深入到巖層內大于半米左右,若是持力層屬于沒有風化的灰巖或者是硬質巖形式,則需要合理的降低樁斷面的嵌巖深度,但是仍需要確保其不小于0.2米。
2.3做好后澆帶設計
在開展地基結構設計工作時,同時為了避免混凝土結構發生變形問題,需通過后澆帶的合理使用,來避免由于不均勻沉降問題所造成的開裂情況。通常設計人員需要基于混凝土的具體情況,與施工現場的土質情況,科學確定后澆帶的寬度大小。另外需要由地基的基礎層一直到房屋頂板,均應當將后澆帶設置在同一個區域,在此過程中需要確保混凝土的等級適當的高出兩側混凝土。另外在結束后澆帶的施工作業之后,需要開展施工作業,為了保證混凝土的強度達到規定要求,則涉及人員需規定,必須保證后澆帶呈現出完全封閉狀態,同時混凝土的強度已經符合規定要求之后,再把支撐拆除。在地基實際施工過程中,由于結構應力可能會出現集中效果減弱情況,同時受到溫度變化的影響,可能會導致混凝土中產生收縮裂縫,因此設計使用后澆帶的主要目的是為了防止該類開裂問題出現。然而由于部分地基工程項目中要求不可以設計使用后澆帶,因此設計人員在開展結構設計工作時,需要明確的標注好后澆帶所具有的斷面形式,同時針對地下水位較高的區域,需要將防水板安設在后澆帶的下方。
3科學設計梁以及板件
由于工業建筑往往需承受過大的荷載,為了使得工業建筑結構設計符合其強度要求,一般需要將梁結構以及柱結構的截面積不斷地擴大,同時鋼筋也會布置的較為密集,進而導致施工的難度大大提升。部分設計人員為了使得梁結構以及柱結構的截面積得到控制,往往會不斷的擴大配筋率,甚至會將其增加到2.5%,然而該設計策略只存在于理論上,實際作業中幾乎不可能做到這點。若是鋼筋的分布情況過于稠密,那么在對梁柱結點區進行混凝土材料的澆筑作業時,會導致澆注的密實性下降,甚至會導致探棒不能插入到混凝土之中,導致鋼筋出現嚴重的移位情況,進而造成全隱患出現。所以在設計過程中,需要在提升截面高度的同時,減少配筋率,對于部分特殊的工業建筑,可以適當的提升截面寬度。通常為了降低施工作業的難度,需要防止梁柱交接部分存在過多的鋼筋,防止大量的鋼筋堆積。同時若是沒有特殊載荷,則需要確保配筋率不超過1.7%,從而促進梁結構塑性鉸更好更快的形成,從而提升工業建筑結構的抗震性能。相比于總載荷來看,挑梁的自重是非常小的,在將挑梁結構做成變截面時幾乎不會降低其自重,所以需要把挑梁結構做成等截面。另外在對挑梁鋼筋率進行計算作業時,需要預留恰當的安全系數。若是挑梁存在大撓度、大載荷以及大懸挑等情況時,需要合理的擴大底筋。在對過梁進行設計時,通常可考慮使用標準圖,然而仍需要在施工圖中詳細說明具體的圖號以及所選用的方法。若是過梁作用出現集中力或者是門窗洞口過大等情況時,需要對過梁結構的受力強度進行更為詳細具體的計算驗證。另外在設計過程匯總時,可以把過梁以及圈梁結構做整體澆注,一方面降低施工作業的難度,另一方面提升其抗震性能。在確定過梁結構的鋼筋時,應當避免配置過小,同時要考慮到在受到地震作用時,過梁墻體可能會出現開裂情況,進而導致其支撐作用減弱這一情況。板配筋通常需要使用大直徑以及大間距形式,要求間距值超過二百毫米,同時板上以及板下鋼筋均需要呈現出均勻分布情況。另外在對現澆挑板陽角進行設計時,需要考慮輻射狀附加筋在此處的使用,并注意科學設計現澆挑板陽角,同時將板下配置斜筋設置在此處。
4結語
總體而言,結構設計已經成為工業建筑工程項目設計工作中非常重要的一個組成部分,通過有效的結構設計,一方面可以降低工程造價,另一方面可以提升工業建筑的安全性。所以設計人員需要保證每一個構件計算結果的正確性,保證知其所以然,同時深入的了解、分析相關法律法規中的條約、規范,并做到和其他專業相互配合,保證設計結果的有效性以及實用性。
參考文獻
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1.結構優化模型和方案
建筑工程可以在基礎結構方案、屋蓋系統方案及圍護結構方案三方面對建筑模型進行優化。在選型、受力分析和造價分析相關聯的實施過程中,圍繞綜合目標進行優化,確保剛度達到質量要求,并控制載荷扭轉力小于規定數值。通過選擇參數、建立函數、約束條件確定的方法來對建筑工程進行結構優化,過程中設計的多個變量和約束條件屬于非線性優化。方案完成后,編制對應的運算就可以實現對結果的最終優化。
2.建筑結構優化注意點
(1)要注意前期方案的參與目前,大部分建筑師并不參與前期方案結構設計,對結構合理性和可行性考慮欠妥,給后期設計人為的提高了難度,這就提高了工程的總投資額。在前期就引入結構優化的理念不僅能從全局角度更合理的考慮工程的分布,更能夠節省投資,在工程開端有效的進行控制。
(2)根據不同建筑工程所在的地質條件和土壤成分選擇合適的地基基礎結構來設計優化方案。
(3)注意細部結構設計的把握。如澆筑的異形板拐角容易產生裂縫,可以劃分為矩形板來避免。在鋼筋的選擇方面,注意極限抗拉力和塑性的要求等。
二、工業建筑設計優化舉例
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。
2.磨煤機隔振
火電廠的發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,彈性支承系統應運而生。該系統隔振能力較好,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后,與常規塊式基礎相比具有許多優勢。
(1)采用彈簧隔振系統后,磨煤機基礎臺座的體積或重量大約只有常規基礎塊的一半。因而減小了占地空間,有利于工藝布置。
(2)采用彈簧隔振系統后,減小了磨煤機產生的振動,減小了磨煤機對周圍廠房及工作人員的振動影響。不會有明顯的振動傳遞到主廠房上。基礎的隔振效率可達到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廠房結構分離,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)與常規基礎相比,采用彈簧隔振系統后,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.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化,減少數據計算人員的工作量。提高工作效率,完成優化的設計需要。
三、結語