[摘要] 在一些大型工业建筑工程的设计过程中，需要充分考虑建筑使用需求，重点加强结构安全性设计。本文分析研究工业建筑结构设计的复杂性，并提出几点工业建筑结构设计的安全性提升措施。
【摘要】工业建筑结构设计的复杂性较高，需要加强安全性设计，提高工程建设质量。本文首先对工业建筑结构设计的复杂性进行分析，包括结构选型、平面布置、工艺要求点。在此基础上，提出几点工业建筑结构设计的安全性提升措施，以期为相关工程提供参考。
【关键词】工业建筑;结构设计;复杂性;安全性
在一些大型工业建筑工程的设计过程中，面临着多种影响因素，需要充分考虑建筑使用需求，重点加强结构安全性设计，从而为工业建筑使用安全性提供保障。因此，设计人员首先要加深对工业建筑结构设计复杂性的认识，把握好各个方面的设计工作，做好细节性设计，为后续施工奠定良好基础。
1工业建筑结构设计的复杂性分析
1.1建筑结构选型
工业建筑是为满足某一类工业生产活动而设计和建造的建筑物，包括化工厂房、机械厂房、医药厂房、纺织厂房等，也包括水塔和烟囱等构筑物。在此类建筑的设计过程中，需要充分考虑实际生产需求，满足建筑功能和性能等方面的设计要求。相比于普通住宅建筑、商业建筑，工业建筑结构设计具有更高的复杂性，需要对空间和平面进行合理布置，为实际生产提供便利。其中，建筑结构选型是工业建筑结构设计的首要任务，除了结构安全性、稳定性等基本要求外，工业建筑结构还要具有较高的灵活性，能够根据生产容量等方面的变化，随时进行改容扩建。目前工业建筑多数采用钢结构或钢筋混凝土结构。钢结构的主要特点是施工周期短、成本低、施工技术相对简单，在大跨度工业建筑中应用广泛。常用钢结构受力构建包括Q235-B钢、Q235-C钢、Q345-B钢等。在结构设计过程中，要满足钢梁应力、钢柱应力、钢构件变形等方面的要求。但钢结构建筑通常存在抗腐蚀性、防火设计等方面的缺陷。钢筋混凝土结构也是工业厂房的常用结构形式，具有广泛的使用范围，出于安全性方面的考虑，除了大跨度和振动较大的工业建筑，更推荐采用钢筋混凝土结构形式[1]。
1.2建筑平面布置
工业建筑平面布置是结构设计中的重点工作，需要根据工业生产工艺需求，对建筑结构平面进行合理布置，划分功能分许，方便日常生产和管理。在此过程中，需要对工业生产工艺流程进行详细分析，合理确定主要机械设备的安装位置，划分生产区域、休息区域和办公区域，为生产工艺系统的布置提供方便。在工业建筑平面布置过程中，通常需要采用软件设计方法，解决平面布置过程中的复杂性问题。目前工业建筑软件设计技术已经由传统CAD技术过渡到BIM技术，具有三维空间模型设计和处理能力，能够帮助设计人员更好地把握建筑结构平面布置的细节问题，并通过仿真模拟，降低建筑结构设计风险。建筑BIM设计如图1所示，在BIM模型中可以反映出建筑构件属性信息，有利于简化设计流程、提高设计效率。此外，在平面布置过程中，还要重点考虑特殊功能分区的布置和连接。比如对于粉尘车间和高温加工产房，需要考虑散热、环保方面的要求，对平面空间进行合理设计，使其能够与相应的污染处理系统良好衔接起来，提升工业生产的综合效益[2]。
1.3工艺要求分析
工业建筑结构设计需要充分考虑生产工艺的需求，以生产工艺要求为依据，确保结构形式、布置方式以及结构承载力、稳定性等方面都能够达到实际使用要求。因此，在工业建筑结构设计过程中，需要充分将结构设计与工艺设计活动结合起来，这也是导致工业建筑结构设计复杂性较高的一个主要因素。在设计过程中，要深入分析各道工序、各个工段之间的相互联系性。建筑结构设计人员需要与生产工艺设计人员做好沟通配合，尽可能降低相互干扰因素。除了考虑固定的生产工艺系统及机械设备外，还要考虑工业生产过程中的运输工具及方式，合理设计运输通道，实现建筑内部通道与外部通道的良好衔接。
2工业建筑结构设计的安全性提升措施
2.1建筑基础处理
工业建筑结构安全设计主要包含建筑基础处理、抗震设计、结构防腐设计等方面的内容，对建筑实际使用安全性有直接影响。其中，建筑基础稳定性直接决定着上层结构的承载能力。在设计过程中，首先要做好工程现场地质勘察工作，对自然地基稳定性进行准确评估，如果不满足工程建设要求，需要合理选择基础处理工艺。在工业建筑工程中，一般采用预应力混凝土管桩、钻孔灌注桩等地基处理技术，需要科学计算单桩承载能力，确保设计要求数值在单桩承载力80%以内，从而提供足够的安全裕度。在桩型选择和基础桩布置过程中，则需要考虑工业建筑特殊的接受形式，提升建筑基础的整体承载力。此外，在工业建筑基础设计过程中，还要充分考虑电缆沟、钢梯、室外水沟等的设计需求。一般选择浅土层作为这些构筑物的持力层，需要采取夯实处理措施。在超挖分层情况下，还需要更换基础土层，并做好压实处理。在此情况下，可以为工业建筑结构安全性提供保障。
2.2建筑抗震设计
建筑抗震设计是结构安全性设计的重点内容，应根据工业建筑结构设计相关技术规范，确保建筑抗震实际能够达到抗震设防等级的要求。根据《建筑抗震设计规范》、《工业与民用建筑抗震设计规范》等相关标准规范，工业建筑的抗震设计要求相对更高。如果工业建筑达不到抗震设计要求，在地震灾害中发生主体结构倒塌，不仅会造成昂贵设备损毁，还容易引发爆炸、化学品泄漏等严重的事故后果。而且工业厂房中的人员比较密集，一旦在地震中出现主体结构倒塌，后果不堪设想。在相关抗震设计规范中，对不同用途、不同结构的建筑抗震设计都提出了具体要求。设计人员首先要对这些设计规范充分熟悉，在合理选择建筑结构形式的基础上，开展相关结构计算分析工作，确保建筑结构设计方案的各项参数能够达到设计要求。在设计过程中，应采取综合抗震设计措施，根据建筑结构高度差，在平面布置过程中合理进行划分，将相邻抗震缝错开，并在抗震缝两侧布置剪力墙等构件，提升建筑整体结构的抗震性能。在确定设计方案后，也需要采取软件仿真分析的方法，确保建筑主体结构能够在相应等级的地震灾害下保持整体完好。
2.3结构防腐设计
在现代工业建筑厂房中，钢结构及钢构件使用较多，需要做好结构防腐设计，避免在建筑使用过程中因腐蚀问题引发结构危险。特别是一些化工厂房，由于生产原料及废水、废气中存在许多腐蚀性物质，容易加速建筑结构腐蚀破坏，更需要提前采取结构防腐措施。在具体设计过程中，首先要采用防腐蚀性强的建材，包括玻璃钢材料、新型塑料、聚合材料等，在满足结构强度的同时，改善工业建筑结构抗腐蚀能力。其次，在使用金属材料时，需要在其表面涂刷致密的防腐蚀涂料，做好构件防腐处理，提高其环境抵抗能力。最后，还要配合做好工业厂房中的通风设施、排水设施设计，加快腐蚀性物质的处理和排放，降低环境影响因素，避免建筑结构及构件产生提前老化问题。在此情况下，有利于延长建筑使用寿命。
3结束语
综上所述，面对复杂度较高的工业建筑结构设计任务，通过合理选择建筑结构形式，做好平面布置及细节设计，可以促进工业建筑结构设计水平的提高。在安全设计方面，也应重点加强结构抗震设计、结构防腐设计等，确保建筑结构设计方案与实际情况相适应，降低建筑结构安全风险水平，满足建筑功能、性能等方面的需求。
参考文献
[1]宋建.工业建筑结构设计复杂性与安全性分析[J].建筑技术开发，2018，45(19)：98-99.
[2]田相凯.探讨工业建筑结构设计的复杂性及安全性[J].山东工业技术，2017(13)：113.
作者：陈有武 单位：茂名瑞派石化工程有限公司
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