工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計選型發(fā)展趨勢

工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計選型發(fā)展趨勢隨著"綠色、低碳、智能"產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向及"一帶一路"政策的深入落實，我國更多的工業(yè)項目開始落戶海外；鑒于當(dāng)前我國工業(yè)建筑領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀及建筑工程領(lǐng)域的新型技術(shù)水平，在綠色建造及海外項目屬地化實施方面，工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計選型仍有較大的進步空間。

0引言

近年來，受國家政策導(dǎo)向，我國的建筑行業(yè)及工業(yè)工程行業(yè)均向"綠色、低碳、智能"方向發(fā)展；隨著"一帶一路"政策的深入落實，越來越多的中國工業(yè)企業(yè)開始落戶海外，越來越多的中國工程企業(yè)參與到國際工業(yè)工程項目的競爭中。

從綠色建造角度講，"四節(jié)一環(huán)保"基本覆蓋了項目"設(shè)計+施工+運營"的全生命周期。根據(jù)當(dāng)前工業(yè)項目結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀及建筑行業(yè)的技術(shù)狀況，工業(yè)項目在設(shè)計初期就應(yīng)從結(jié)構(gòu)設(shè)計選型著手向綠色建造方向發(fā)展。

隨著我國勞動力老齡化、工資持續(xù)增高等一系列勞工問題的凸顯，要在國際市場上解決此類勞動力問題，海外項目必將落實屬地化實施，而結(jié)構(gòu)設(shè)計選型直接決定了項目實施的難易程度，是屬地化實施的根本。

文章結(jié)合建筑行業(yè)的技術(shù)特點，從當(dāng)前工業(yè)建筑的設(shè)計選型分析著手，論述工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)選型的趨勢。

1工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀

工業(yè)建筑是指從事工業(yè)生產(chǎn)和為生產(chǎn)服務(wù)的各類建筑物、構(gòu)筑物，是根據(jù)生產(chǎn)工藝流程和機械設(shè)備的要求而設(shè)計的。工業(yè)建筑按其功能分為生產(chǎn)車間、輔助車間、動力車間、倉儲建筑、其他建筑等五大類。

1.1生產(chǎn)車間

生產(chǎn)車間是工業(yè)項目的核心，是指為進行產(chǎn)品備料、加工、裝配等主要工藝流程和機械設(shè)備而設(shè)的設(shè)備基礎(chǔ)、建（構(gòu)）筑物等。

在常規(guī)設(shè)計中，廠房等建筑物一般以單層（或多層、混合層次）現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)、筒倉結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等為主。

1.2其他車間

其他車間主要是指輔助車間、動力車間、倉儲車間和其他建筑等。

1）輔助車間：為生產(chǎn)車間服務(wù)的廠房，如修理車間、工具車間；通常為現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)+砌體維護結(jié)構(gòu)。

2）動力車間：為全廠提供能源的廠房，如發(fā)電站、變電所、鍋爐房等；通常為框架結(jié)構(gòu)+砌體維護結(jié)構(gòu)、水池、廊道等。

3）倉儲車間：原材料、半成品、成品等的倉儲房屋；通常為現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)+維護結(jié)構(gòu)。

4）其他建筑：通常指水泵房、污水處理等建筑；常規(guī)以池體剪力墻結(jié)構(gòu)形式為主。

總之，受主工藝及主機設(shè)備特點的限制，工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)形式具有復(fù)雜性和多樣性，通用性相對較差。但總體來說，以單層、多層或混合層次現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)為主，同時也存在池體（廊道）、筒倉、剪力墻結(jié)構(gòu)。而在維護結(jié)構(gòu)中又以砌體結(jié)構(gòu)為主。

2工業(yè)項目結(jié)構(gòu)設(shè)計選型趨勢

綠色建造"四新一環(huán)保"的重點在節(jié)材、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)能及環(huán)保等五個方面，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計選型階段即應(yīng)進行考慮，將重點放在節(jié)料和節(jié)能設(shè)計方面；為提升海外項目屬地化實施率，在結(jié)構(gòu)設(shè)計選型階段應(yīng)將重點放在簡化施工難度和降低勞動消耗率方面。

2.1當(dāng)前建筑行業(yè)的新型技術(shù)

2.1.1型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)

型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)點：

1）相較于混凝土結(jié)構(gòu)而言，設(shè)計上不受含筋率限制，剛度和承載力高，延性好。一般其承載力高于同尺寸鋼筋混凝土構(gòu)件一倍以上，較普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有更好的抗震性能。

2）由于承載力的提高，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的截面相對較小，可在一定程度上增大結(jié)構(gòu)的跨度，利于滿足生產(chǎn)操作的空間要求。

3）由于是鋼結(jié)構(gòu)與型鋼共同作用，相較于普通鋼結(jié)構(gòu)節(jié)約50%的用鋼量。

4）型鋼混凝土結(jié)構(gòu)不必等待混凝土達到一定的強度即可施工上一層，易于縮短施工周期，宜于安裝工作盡早開展。

5）施工更簡單，易于實現(xiàn)本土化作業(yè)，減少勞動力投入，節(jié)約成本。

2.1.2泡沫混凝土技術(shù)

泡沫混凝土屬于一種節(jié)能材料，相較于普通砌體，其阻熱系數(shù)約為普通砌體的3倍，其優(yōu)勢主要如下：

1）保溫節(jié)能效果突出，在一定程度上可減少工程量，節(jié)約費用。

2）降低建筑永久荷載，利于優(yōu)化設(shè)計工程量。

3）免抹灰，可直接進行膩子找平作業(yè)，進而降低整體施工成本。

4）實現(xiàn)勞動力資源的扁平化配置，減少項目勞動力投入批次及費用。

5）提升模板等定型材料的周轉(zhuǎn)次數(shù)。

2.1.3裝配式技術(shù)

預(yù)制、組配式結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)工業(yè)工程的特點及所在國的裝備特點因地制宜加以考慮，文章所述裝配式技術(shù)不同于傳統(tǒng)所述，而是重點從集成化、模塊化方面進行探究。如用模塊化裝箱式建筑、新型節(jié)能房屋等替代傳統(tǒng)建筑。其主要優(yōu)點如下：

1）能夠大幅度減少單體項目的建設(shè)周期。

2）去除傳統(tǒng)建筑物設(shè)計中的各種規(guī)范性限制，從根本上實現(xiàn)設(shè)計優(yōu)化。

3）通過結(jié)構(gòu)形式的更改能夠提升項目的整體勞動生產(chǎn)率。

2.2工業(yè)建筑設(shè)計選型趨勢

2.2.1生產(chǎn)車間結(jié)構(gòu)

在工業(yè)建筑中，多層或者混合層次的生產(chǎn)車間結(jié)構(gòu)可逐步向鋼+混凝土的組合結(jié)構(gòu)方向發(fā)展，逐步替代傳統(tǒng)的現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，如水泥工業(yè)項目的預(yù)熱器結(jié)構(gòu)。而對于大型設(shè)備廠房，由于其主要受機械設(shè)備特點制約，目前變化不大。應(yīng)逐步采用泡沫混凝土技術(shù)替代傳統(tǒng)的砌體結(jié)構(gòu)。

2.2.2其他幾大類型建筑

單層廠房結(jié)構(gòu)選型應(yīng)按如下方式進行區(qū)分：

1）對于大跨度單層廠房結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)上采用現(xiàn)澆混凝土+砌體結(jié)構(gòu)，可重點對砌體維護結(jié)構(gòu)進行變革，用泡沫混凝土替代傳統(tǒng)砌體結(jié)構(gòu)。

2）對于跨度、面積均較小且上部無較大載荷的結(jié)構(gòu)，如供配電室、控制室等，可用模塊化裝箱式建筑、新型節(jié)能房屋等替代傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)類型。

3結(jié)語

綜上所述，鋼+混凝土組合結(jié)構(gòu)、模塊化裝箱式建筑、