工业设计与结构设计精选(九篇)

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第1篇：工业设计与结构设计范文

关键词:工业厂房；钢混凝土；结构设计

钢混凝土组合结构是由钢梁和混凝土板通过栓钉组合起来的新型结构形式，是当前工业厂房建设所采取的主要结构形式之一。根据以往工作经验，钢筋混凝土结构在使用的过程中容易受到环境等方面影响而出现钢筋锈涨开裂而导致的耐久性下降，影响厂房的使用寿命，造成安全事故，因此优化钢与混凝土组合结构设计是提高厂房质量，提高其使用寿命的重要举措。本文以某工业厂房建设为例，该工业厂房属于水泥选粉机车间，车间框架结构上装有多个电机，厂房噪音比较大，因此需要对钢与混凝土组合结构进行优化设计，以此保证厂房的整体质量。

1某厂房使用钢与混凝土组合结构的优势

钢与混凝土组合结构是当前我国建筑结构设计所采取的主要技术之一，由于该厂房框架上需要安装多个电机，而且车间机械噪音比较大，形成的震动会对厂房的整体质量产生影响，根据以往的案例，此种作业模式对厂房的使用寿命会形成严重的影响，因此该厂房使用钢与混凝土组合结构具有以下优势:(1)起到很好的抗震效果，钢与混凝土结构具有很好的延伸性和吸收性，在外界震动负荷力的作用下，通过钢与混凝土组合的性能可以缓解震动队厂房的影响，从而起到良好的抗震效果，更为重要的是通过此种结构设计能够提高厂房的稳定性;(2)耐火性。工业厂房设计必须要考虑火灾因素，由于钢与混凝土结构中的混凝土具有较高的热容量，因此一旦出现火灾混凝土就能吸收这些热量，从而降低因为火灾而对厂房构成的影响;经济性强。经济性一方面体现在使用寿命上，另一方面体现在成本费用上。由于钢与混凝土结构设计一定程度上减少了钢筋的使用量，但是其整体质量却没有降低，反而增强了，因此准确的使用钢与混凝土组合结构可以有效地为工业企业减少费用支出，延长了厂房的使用寿命。

2某厂房钢与混凝土组合结构设计

该厂房钢与混凝土组合结构主要包括:(1)横向框架。横向框架是整体厂房的主要承重结构体系，其需要承受各种外界负荷力的作用，保证厂房的整体结构稳定性，一般由柱、和屋架以及屋盖横梁等构成;(2)屋盖结构，屋盖结构主要是承担屋盖所带来的负载，例如横梁、托架等等;(3)支撑体系。支撑体系也是厂房的主要组成部分，其主要是防止厂房出现倾斜、垮塌等现象。因此该厂房的设计:

①荷载计算设计。由于该厂房的车间顶盖采取的是钢网架结构，安装通风的天窗，因此需要对荷载进行计算，以此确定具体的施工方案。荷载系数取用荷载风压的1.0，基本的风压为0.62kN/m2。荷载计算:屋顶盖部分:静载有彩钢和网架，是1.40kN/m2，活载为0.9kN/m2;吊车:最上层的吊车荷载主要对作用于柱上，其荷载为Rmax=4289kN，Rmin=2699kN，水平刹车力在97.9kN。第二层吊车的荷载为Rmax=1360kN，Rmin=965kN，水平刹车力在29.5kN。最低下层吊车荷载为Rmax=989.5kN，Rmin=356.7kN，水平刹车力在12.9kN;风荷载:基本的风压主要作用于柱的顶部，对其柱顶的荷载力为375kN，基本风压在0.62kN/m2，风荷载在两边的柱底压力为17.2kN/m和9.98kN/m;

②设缝问题设计。按照相关规定规范，钢筋混凝土现浇框架结构伸缩缝的最大间接为55m，钢筋混凝土剪力墙结构伸缩缝的最大间距为45m，根据工程的实际情况考虑，本设计方案选择不设缝的施工方案，但是由于混凝土存在收缩问题，因此在具体的结构设计时可以从厂房建筑的中部框架部位从基础顶面至屋面设置10m宽的后浇带。同时为了保证质量，还需要在钢框架子结构和混凝土墙体之间进行连接构造，具体可以通过连梁采用刚性连接或铰接。具体的施工策略为:调整结构施工顺序，先浇筑混凝土简体，然后安装钢框架;用刚性连接的钢框架梁柱节点;调整钢管柱的长度等方式进行;

③截面形式及计算。钢管混凝土组合柱结构的截面形式有3种，一种是圆钢管混凝土结构，一种是矩形钢管混凝土姐欧股，还有一种是多边形钢管混凝土结构。在厂房建设中使用最广泛的就是矩形和圆形钢管混凝土组合柱。圆形钢管混凝土组合柱的强度和抗压性是最符合厂房建设的，所以在该厂房车间建设中使用的就是圆形钢管混凝土组合柱。在对厂房的排架进行计算时，采用的设计福软件是中国建筑学院编制的钢结构STS软件，这种软件在计算钢管混凝土组合柱的截面时是根据CECS28B90计算的;

④柱脚设计。柱脚的钢管应该使用封板进行封闭，这样能够减少柱和接面的压力。从本案例中来看，封板和柱脚相连接的地方有劲肋，这是为了更好地提高柱脚的受力。而且，厂房中钢材混凝土组合柱的柱脚有两个杯口插入，在杯口处灌入混凝土，这样有利于提高整个柱的受力荷载;

⑤钢与混凝土组合结构的防火设计。常用的防火措施种类比较多，一般就是将构件利用保护材料进行包裹，以此延续构建的升温速度，为灭火提供时间。基于本工厂的工作环境，本次的设计具体选择的是膨胀型防火涂料保护法，此种方法能够消除传统发生火灾时产生的有毒气体的弊端。具体的设计是选择由有机树脂、发泡剂以及碳化剂等构成的厚度在5mm左右的涂料，一旦发生火灾时，该涂料就会膨胀，形成比原来还要厚几十倍的多孔碳质层，阻挡外部对内包构件的传热，便构件的耐火极限可达(O．5～1.5)小时;

⑥剪力墙子结构体系延性设计。在钢框架一混凝土剪力墙混合结掏体系中，由剪力墙和剪力墙组成的筒体承担了85%以上的水平剪力，应保证混凝土墙体具有足够的延性，因此在连接处设置型钢柱，既能有效防止裂缝的出现或展开，又能方便钢结构的安装，减少钢柱与混凝土墙体之间的竖向变形差异产生的不利影响。设计时应考虑框架具有一定的抗剪承载能力，其值不宜小于带框墙总剪力的20%。同时剪力墙轴压比应根据结构的抗震设防等级确定。该厂房设计剪力墙轴压比控制值按规范要求应小于0.6，以保证其延性。

3工业厂房钢与混凝土组合结构设计的保障

实现对工业厂房与混凝土组织结构设计的优化必须要做好以下工作:一是要把握基本的钢与混凝土组合设计原则，通过设计保证厂房使用寿命，强化对厂房的质量控制以及达到最优化的经济目标，也就是在设计的过程中要综合考虑建筑项目的全寿命期的成本和效益问题。只有把握上述的基本原则才能保证设计的方案具有价值;二是提高工业设计人员的综合素质，提高他们的设计理念更新。钢与混凝土结构设计是新型的设计方案，也是当前工业设计较为常见的一种技术，因此需要设计人员要把握设计的关键问题，强化质量管理意识和安全意识;三是加强施工管理。保证施工工序严格按照设计的要求进行，以此保证工业厂房的质量。通过对该厂房钢与混凝土结构的性能检测，通过设计提高了结构刚度，达到了良好的抗震效果，优化了建筑布局和空间的使用，更为重要是将降低了造价，提高了工厂的经济效益，提升了工厂厂房的使用寿命。

参考文献

［1］郑友柴．管混凝土组合柱在重钢结构工业厂房工程中的应用［J］．中国建筑金属结构，2013(22)．

第2篇：工业设计与结构设计范文

关键字：工业建筑设计轻钢结构特点设计方法

中图分类号：TU2文献标识码： A

轻型钢结构指的是由钢材所构成的结构，即由冷弯薄壁型钢结构、焊接或者高频焊接轻钢结构、热轧轻钢结构、轻型钢管结构以及板壁较薄的焊接组合梁焊接组合柱而构成的结构。在工业建筑中应用这一结构，能够起到良好的效果。本文就在分析该结构特点的基础上，对其具体的设计方法进行分析论述。

一 轻型钢结构的特点分析

随着技术的发展，轻型钢结构在工业建筑设计中得到了广泛的应用，其具有轻便、精巧且成型方便的优势，正是具有这些特点，才能够使该结构得到广阔的发展空间。下面本文就对其特点进行分析。

首先，轻型钢结构具有轻巧的特点。一般来讲，轻型钢结构的截面较小，并且自重较轻，承重结构截面能够根据受力的情况进行精确的设计，这样一来会比普通的钢结构使用的槽钢和工字钢截面的受力更为科学且合理。根据资料统计可知，轻型钢结构主体结构的含钢量基本上在25到80千克之间，彩色压型钢板的重量仅仅为10千克，因此说，轻型钢结构的自重只有普通钢结构的30%到50%左右，十分轻巧。

其次，轻型钢结构的主体结构具有稳定性和可靠性。和其他建筑材料相比较而言，钢材料的容重和屈服点比重最小，并且其具有较好的延展性，材质均匀，能够达到很好的抗震和抗压效果，这样就会进一步提升建筑结构的稳定性和可靠性。通常轻型钢结构的主要承重构件为钢结构，采用的钢材塑性、强度以及韧性都很好，能够承受住较大的动力荷载。

最后，轻型钢结构施工周期短。轻型钢结构最大的优势特点就是其所有的构件都能够由工厂制作，现场拼接安装，这样就会比混凝土结构的建筑施工工期缩短一半左右。施工周期短，就能够使建筑提前投入使用，这样能够提前获得投资的效益。

二 工业建筑设计中轻钢结构的设计方法

在工业建筑中应用轻钢结构，能够缩短施工周期，提升建筑物的稳定性能。在工业建筑设计的过程中，需要采取科学的设计方法，以便更好的发挥轻钢结构的优势。下面本文就对具体的设计方法进行分析论述。

首先，从建筑屋面的选材和坡度的选择角度进行分析。通过近几年的发展，轻钢结构的屋面材料有了很多类型，如压型钢板、太空钢板等，但是当前应用的最为广泛的还是金属压型板、夹芯板以及金属压型复合保温板。但是需要注意的是，在设计的过程中，需要针对不同板材的特点进行科学的选择，最大限度的发挥它们的用途。

对于坡度设计的问题，也需要具体问题具体分析。对于一般的工业建筑来讲，其屋面的坡度越大越有利于排水的实现，但是需要把握设计的度，如果坡度过大的话就会增加排水的流速，进而出现溅水的现象。反之，如果说工业建筑屋面的坡度较小，这样排水的速度也会减小，水流的速度也会变慢，这样如果雨量大的话很容易会在屋面形成积水，给压型板带来严重的腐蚀，影响其使用寿命。

由此可见，在对工业建筑的屋面进行设计的过程中，一定要根据地区气候条件科学的选择屋面的坡度，并且要以经济要求和施工要求作为参照的依据，合理确定屋面坡度，既能够有效避免屋面坡度过大而增加施工难度，影响施工质量的问题发生，又需要在设计中最大限度的降低材料的使用，节约设计和施工成本，达到最佳的经济效益。

其次，从金属压型钢板屋面的构造设计角度进行分析。金属压型钢板屋面的设计也是轻钢结构屋面设计中关键的环节，在设计的过程中，需要科学的选择板型、压型金属板，并确定屋面开洞的方式和防水处理的措施。对于大部分轻型钢结构来讲，为了更好的实现采光和通风的效果，需要在屋面上部开凿一定的孔洞或者是进行通风和防水设计，所以说，在金属压型钢板屋面设计的过程中，也需要注重对屋面的开洞、防水以及通风的设计。

需要注意的是，在屋面开洞设计的过程中，对于一些孔直径或者是边长较小的孔洞，能够直接在横梁上面插入一根圆形钢管，或者是其他工艺管对其进行处理，如果在这个过程中出现泛水的现象，则需要在开洞缝的位置涂上足够的硅酮胶进行防水。而一些开孔尺寸较大的孔洞，则通常将泛水裙板和底座设计成一体进行处理，为了降低积水对屋面的影响，可以设计波槽盖板进行防护。

在屋面防水结构的设计中，最需要解决的问题就是搭接缝的问题，需要防止因为搭接缝的存在导致的漏水现象，所以说在设计的过程中需要对搭接的结构设计作为防水结构设计的主要环节进行控制。

再次，从轻型钢结构的夹层设计角度进行分析。对于轻型钢结构夹层设计来讲，其除了需要具备普通夹层的共性外，还需要具备轻型钢结构的特点，所以说在设计的过程中既需要考虑到夹层的共性，还需要考虑到自身的个性特征，这样才能够更好的提升夹层设计的科学性和合理性，并不断的优化和完善设计。

轻型钢结构夹层的主要方式是在原有的旧房主体结构上直接加高，并紧密的依托原来的主体结构，进而达到优化和加固的目的。在实际设计的过程中，需要确定既安全可靠又具有经济价值的方案，并科学的选择夹层的方式。但是由于轻型钢结构夹层结构的侧向刚度较小，因此说在设计的过程中需要设计出足够的纵向和横向支撑，这样才能够确保该结构的固有刚度，进一步保证其稳定性。同时，在设计中还需要充分的考虑到轻型钢结构中夹层结构的地震效应，使板块的刚度能够均匀的分布在结构之中。

最后，对工业建筑中轻型钢结构的墙面设计问题进行分析。对于工业建筑来讲，可以根据墙置的不同将其分为内墙和外墙两种，根据受力特点的不同能够将其分为非自承重式轻型墙体以及自承重式轻型墙体。在工业建筑中，较长应用的墙体材料一般以轻质材料为主，如PC板，涂彩金属压型板等，能够根据建筑物的建设要求和设计标准科学的选择各种墙体材料。

以金属压型板墙面的系统构造设计为例进行分析。该墙面在设计中主要对对压型板具体的长度选取和钢板墙面系统的细部构造设计为中心。在选择金属板的过程中，需要充分的考虑到板块的承载水平力和板块单位面积材料的有效覆盖能力，科学的确定各种数据，最大限度的降低压型板长向搭接情况的出现，并减少材料的浪费。对于其中夹心板墙板构造的设计，需要考虑到夹心板的结构布置和节点的设计防范，科学选择板块的放置方式，并重点对踢脚、墙转角处等节点位置进行设计。

结束语：从目前情况来看，在工业建筑设计中广泛的应用轻型钢结构，不仅能够缩短施工工期，使建筑更快的投入使用以获得最佳的经济效益，还能够提升建筑物的使用性能和稳定性能。本文就在此基础上，结合工作实际，对轻型钢结构的特点进行分析，并指出了该结构在工业建筑设计中的具体应用，希望能够对今后的设计工作起到一定的帮助作用。

参考文献：

[1] 马守芳 工业建筑设计中轻型钢结构的特点与设计方法 建材发展导向：下，2014年第5期

[2] 宋祥 轻型钢结构工业建筑设计研究 山东建筑大学，2012年

[3] 贾彪 工业建筑中轻型钢结构的设计浅析 中国建筑金属结构，2013年第20期

第3篇：工业设计与结构设计范文

【关键词】 工业 民用建筑 混合结构设计

随着市场经济的不断发展，我国工程建筑建设的进程也在不断加快，近年来，工程建筑混合结构设计已经渗透到了人们生活和生产的方方面面。为满足现代热门的生活需求，建筑工业科技的发展非常迅速，其设计理念也在不断完善，在推动相关工程企业发展的同时，也促进了工程建筑设计师的工作积极性。

1 工业与民用建筑混合结构设计

1.1 建筑物结构布置

现代工业与民用建筑工程的设计理论已趋于完善，为了保证整体建筑的可靠性、稳定性、安全性，建筑设计师在设计其混合结构时，通常采用简单规则的建筑外形，如方形、矩形等，这种建筑物结构布置不但能提高建筑物的美观性，还能有效的提高其安全使用寿命，使整体建筑物美观大方。在建筑工程师设计建筑物的混合结构时，要着重考虑其结构的水平合力和侧力重心，这两个标准是维持混合结构平衡稳定的重要因素。

通常情况下，建筑物的承载能力主要依赖于其混合结构的稳定性，主要表现在以下几个方面：①各部分混合结构的物理学参数，如侧向度、承载力等，这些物理学参数是评定建筑抗震性的重要依据；②在混合结构中，要根据不同建筑层的受力特点，制定建筑转换层、加强层、支持层、顶层等结构设计图，通常情况下，结构构架要符合三角定理的数学模型；③在建筑工程施工过程中，其混合结构中的框架结构是维持建筑稳定性的主要依据，在相互垂直方向，要设计建筑连接结构，使建筑工程的斜向力和垂直水平力互相抵消，这个施工环节是奠定牢固建筑物的基础性施工。

1.2 建筑物的混合结构设计

1.2.1 混合结构的抗震设计

建筑物的抗震性是建筑师在设计混合结构时要考虑的重要建筑性能，建筑工程施工过程中，为保证建筑物混合结构的稳定性、承载性、延性，通常采用预应力混凝土。这种混凝土具有的结构特性很好，如韧性、承载力强，延展性好，可以有效提高建筑物的抗震能力。在设计抗震结构时，建筑施工人员会在建筑物的柱体结构上设置钢类高粱，让它与钢筋混凝土筒体相连，同时为确保预应力混凝土在混合结构中发挥其延伸性，还要采用很多工程措施，具体如下：①在钢筋混凝土的筒体结构中，设置防护装置，保证混凝土结构的完整强，使用配筋筑造筒体结构的角部；②加强混凝土强的厚度，控制混合结构的剪应力，使之与其他作用力综合；③在混合结构剪力墙的端部设置型钢柱，由四个暗柱形成的型钢柱结构围绕在剪力墙周围；④在混凝土结构中应修建多层钢筋柱体，以保证结构暗梁的稳定性；⑤采用型钢预应力混凝土建筑竖缝剪力墙；⑥在混凝土筒体结构中，要尽量使其开洞位置与结构处于水平位置；⑦在筒体结构和混凝土结构中设置水平缝，以保证其混合结构相连的地方受力均匀，使整体结构具有较强的稳定性。

1.2.2 设置混凝土结构加强层

在建筑使用过程中，经常会受到外部环境或外力的影响，其建筑会发生一定程度的弯曲变形，甚至有时会出现倒塌现象，危害人们生命安全的同时，带给人民和社会巨大的经济损失。所以建筑设计师在建筑工程混合结构时，通常会在其受力最大的结构层级设置加强层，顾名思义，加强层结构性能的抗干扰性、抗震力非常强，建筑物在受到外力冲击的一瞬间，主要受力点承载的力量非常大，所以在其主要位置设置加强层，可以有效的避免其主力结构的脆性，以保证整体建筑物的安全。使用加强层可以将混合结构的筒体剪力墙的一部分弯曲变形，向外延伸，减小其混合结构的水平方向受力，这样可以防止建筑错位。

2 混合结构的体系设计

2.1 框架剪力墙结构设计

这种混合结构在工业与民用建筑施工中应用非常广泛，其综合结构性能非常好。结构中的双向抗侧力体系是其结构的核心系统，在混合结构的框架剪力墙两个主轴方向分别设置独立的单元结构，这种单元机构要遵循对称原则，并且其结构外形要简约大方，同时要注意在施工过程中，要尽量避免框架剪力墙出现缺失部分或凹凸不平。

2.2 框架剪力墙的结构设计要求

在混合结构设计中，混合结构对框架剪力墙高度和宽度的要求很高，因为墙面水平的承载力较大，所以为了保证其具有一定的延展性，抗震性，其建筑工程材料通常采用预应力混凝土。建筑在遭受强烈外力冲击时，使剪力墙不会裂缝、不会倒塌。框架剪力墙是框架结构和剪力墙结构的结合体系，它具备混合结构的各种结构优点，一方面增大了房屋的使用空间，另一方面也增大了混合结构的抗震性能，在现代工业与民用建筑中应用较为广泛。

3 工业与民用建筑混合结构的实施

多层建筑的楼板必须具有良好的刚度、稳定性，在施工过程中为了尽可能的减小楼板的重力，必须提高施工进度，降低混合结构的水平受力。混合结构的楼面建筑形式主要有三种：①在楼面压力过大时，要在混合结构强做吊顶，这种建筑结构可以增加楼面的抗震性，但是其建筑成本较高；②降低楼面高度，这种建筑方式使建筑空间大大减小；③框架剪力墙，这是一种新型的建筑混合结构，其结构性能非常好，具有良好的稳定性、安全性、抗震性。

4 结语

综上所述，我国工业与民用建筑应用新型混合结构设计技术的发展较晚，很多工程施工技能和工程技术仍不够完善，存在很多问题。混合结构设计是推动工业与民用建筑发展的主要助力，同时也是建筑工程发展的必经之路。在建筑工程应用混合结构时，必要要选用适当的建筑材料，尽量降低工程建筑成本，严格控制监督建筑施工的每一道工序，为这种混合结构奠定了坚实的建筑施工基础，从而有效的落实工业与民用建筑混合结构的设计理念和设计要求。

参考文献：

[1]郭志娟，尚高峰.工业与民用建筑的混合结构设计施工办法漫谈[J].中华民居（下旬刊），2013（9）.

[2]杨高明.工业与民用建筑的混合结构设计办法[J].2012（12）.

第4篇：工业设计与结构设计范文

关键词：钢结构；工业厂房；设计

中图分类号： S611 文献标识码： A

前言

目前，钢结构技术作为建筑行业中的一项新型绿色环保技术，其应用前景宽阔，同时已经逐渐渗透到了大型工业厂房以及公共技术等领域。下文主要结合某综采设备库的设计阐述了一些设计体会。该综采设备库为大跨度厂房，跨度为 24m，两跨，柱距为6m，房屋内设50/10t中级（A5）桥式吊车，吊车轨顶标志标高为9.0m，柱顶标高为12.020m，轻型钢屋面和夹芯板外墙。

一、钢结构厂房设计的主要特点

现如今，随着经济的不断发展，工业发展取得不断进步。钢结构厂房在世界各地均得到普遍使用，尤其是在发达国家应用更为广泛。钢结构厂房通常适用于仓储库房、工业厂房、会馆展厅、净化车间以及超市，其设计的主要特点有以下几个方面：①具有较大的空间和跨度，且建筑质量轻，强度极高；②设计一般选用最先进方法，可充分满足钢材对抗冲击性、变形能力、抗震性以及刚性等多方面要求；③钢结构建筑能够反复利用，且搬动迁移十分便利，避免了大量钢材的浪费，保护环境不受到污染；④钢结构独特且轻巧，实际占用面积小，应用面积广，增加了建筑物内的使用空间；⑤组成零件标准，制作精良，安装方便快速，有效缩短了施工工期，减少投资成本；⑥具有较高的防火性和较强的防腐蚀性。

二、方案选择

厂房一般有以下几种结构形式： 砌体结构、钢筋混凝土结构、钢结构。砌体结构跨度一般在12m以下；钢筋混凝土结构自重大，地震力也大，施工工期长；而钢结构厂房相比有以下优点：1）自重轻，抗震性能好。采用高效轻型薄壁型材，构件截面特性优良，相对承载力高，受力性能良好，整体刚度大，抗震性能好，减轻结构重量，降低基础费用。2）供货迅速，安装方便，可以比混凝土结构至少缩短一半工期。在当前贷款利率高的金融形式下，早投产，早回收投资，这对于降低工程总造价，增加投资效益幅度是十分重要的。3）干法施工，装备化程度高，建设快速，高效，质量有保证。4）轻钢结构在生产和使用的过程中能源与原材料消耗低，建筑垃圾少，粉尘少，噪音低，具有很高的可重复使用性和可循环性，因此是一种绿色环保结构。由于本厂房跨度较大，桥式中吊车吨位较高，考虑到钢排架对地基沉降的敏感程度较小等特点，所以选用了钢排架的结构形式。

三、概念设计和受力机理

在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是 “概念设计”。结构的布置要根据体系特征、荷载分布情况及荷载类型等综合考虑。尽量做到刚度均匀，力学模型清楚，尽可能让荷载作用沿着最直接的线路传递到基础，柱间抗侧支撑的分布应均匀，其形心要尽量靠近侧向力的作用线，否则应考虑结构的扭转，结构的抗侧体系应有多道防线。笔者通过规范规程的学习，在做了大量设计的基础上，深刻体会到钢结构支撑在结构体系中的重要作用，现总结如下：支撑的作用从整体而言主要是： 保证厂房结构的纵向及横向水平刚度，并将平面结构联结成整体空间结构，增强厂房的整体稳定和空间刚度。传递某些局部水平荷载（如纵向风荷载、吊车纵向制动力等） 到主要承重结构构件。在施工和使用阶段，保证结构构件的稳定性。单层厂房支撑分屋盖支撑和柱间支撑两类，分述如下：

1.屋盖支撑

屋盖支撑包括上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、纵向水平支撑、垂直支撑及系杆等。1）横向水平支撑。上弦横向水平支撑的作用是： 构成刚性框，增强屋盖的整体刚度，保证屋架上弦的侧向稳定，同时将山墙抗风柱传来的风力传递到排架柱。下弦横向水平支撑的作用是： 当屋架下弦设有悬挂吊车或其他设备产生水平力时，或当抗风柱与屋架下弦连接，抗风柱风力传至下弦时，能保证水平力或风力传至排架柱。2）屋架间的垂直支撑及水平系杆。垂直支撑和下弦水平系杆的作用是保证屋架的整体稳定（抗倾覆） 以及防止在吊车工作时（或有其他振动时）屋架下弦的侧向颤动。上弦水平系杆则用以保证屋架上弦受压翼缘的侧向稳定（防止局部失稳） 。3）屋面梁（屋架）间的纵向水平支撑。下弦纵向水平支撑的作用是： 保证横向水平力的纵向分布，增强排架的空间工作，提高厂房刚度。设计时应根据厂房跨度、跨数和高度，屋盖承重结构方案，吊车起重量及工作制等因素考虑在下弦平面靠近支座端部节间中设置。如厂房设有横向水平支撑时，则纵向水平支撑应尽可能同横向水平支撑形成封闭的支撑体系。当厂房设有托架时必须设置纵向水平支撑。如果只在部分柱间设有托架，则必须在设有托架的柱间和两端相邻的一个柱间设置纵向水平支撑，以承受屋架传来的横向风力。

2.柱间支撑

柱间支撑的作用是： 提高厂房的纵向刚度和稳定性；把吊车纵向制动力和山墙抗风柱经屋盖系统传来的风力（或纵向地震力）再经柱间支撑传给基础。对于有吊车的厂房，柱间支撑分上部和下部两种，前者位于吊车梁上部，用以承受作用在山墙上的风力并保证厂房上部的纵向刚度；后者位于吊车梁下部，承受上部支撑传来的力和吊车梁传来的吊车纵向制动力，并把它们传至基础。

四、设计计算

按排架结构进行计算，有几个设计要点需要注意：

1）基础。除发生冲切、剪切破坏之外，还存在较大的弯矩作用，从而导致基础产生倾覆和滑移破坏。在风荷载较大的情况下，特别对于一些敞开和半敞开的结构，轻钢结构自重很轻，有可能不足于抵抗风荷载产生的上拔力，导致基础上拔破坏。为了防止这些破坏的发生，最经济有效的办法是增加基础埋深，对于轻钢结构基础，还须预埋地脚螺栓，用于上部结构和基础的连接，若锚栓离混凝土基础边缘太近，会产生基础劈裂破坏，因此，锚栓离基础边缘的距离不得小于 150mm，若锚栓长度过短，会使锚栓从基础中拔出，导致基础破坏，所以规范也规定了锚栓埋入长度。

2）柱脚。柱脚为刚性固定连接，刚性固定连接分为三种形式： 露出式柱脚、埋入式柱脚、包脚式柱脚，本设计采用了露出式柱脚即靴式柱脚，在设计手册中有详细的计算过程，可以做到精确计算，对于跨度较大，吊车荷载吨位较高的情况，认为采用埋入式更为合适，对提高和确保钢柱脚和钢筋混凝土基础或基础梁的组合效应和整体刚度有利。

3）牛腿处设钢系杆。下柱截面高度为1100mm，吊车梁与牛腿连接距下柱形心距离偏心太大，不能保证柱的侧向稳定，所以在牛腿标高处增设钢系杆，以减小柱的计算长度，以防柱失稳，计算时考虑与吊车梁共同传递纵向水平力，同时作为排架柱的侧向支撑点。

4）屋架。对于具体工程，屋架设计时应考虑到排架柱对屋架下弦产生的附加拉力或压力，以及在吊车荷载设计值和永久荷载标准值组合下下弦杆是否受压，如受压时其长细比不宜超过200，根据具体情况对下弦杆进行强度和稳定性验算。当风荷载较大，屋架下弦杆在永久荷载标准值和风吸力荷载设计值共同作用下受压时，为满足λ≤200，可加密下弦系杆。

结语

综上所述，，随着钢结构设计技术的日益成熟，加上钢结构在现代建筑中由于用钢量少，安装设计时间短，工业化生产程度高等优势，使得在厂房、仓库等大跨度结构中得到更广泛的应用。设计师也要与时俱进，把握时代脉搏，掌握钢结构设计的新理念，做出更经济、更合理、更低碳环保的钢结构设计。

参考文献：

[1]GB50017-2003，钢结构设计规范[S].

[2]李星荣.等.钢结构连接节点设计手册[M].北京： 中国建筑工业出版社，2011.

[3]徐岩峰，吴春华.门式钢架轻型房屋钢结构设计的探索[J].林业科技情报，2009.

第5篇：工业设计与结构设计范文

关键词：建筑设计，结构设计， 关系

Abstract: with the building the development of science and technology, professional degree more and more high, a good engineering design is architecture design and structure design of the organic integration. To design a should not only meet the building (the function requirement). Beautiful modelling, and will make the safety of the structure, economy, reasonable of the building is every architect and architects must pay much attention. So, architectural design and structure design, closely cooperate with each other is key.

Keywords: architectural design, structure design, relationship

中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：

1建筑设计与结构设计的概念区别

1．1建筑设计的概念界定

建筑设计是指建筑物在建造之前，设计者按照设计仟务，把施工过程和使用过程中所存在的或可能发生的问题，事先作好通盘的设想，拟定好解决这些问题的办法、方案，用图纸和文件表达出来。作为备料、施工组织工作和各工种在制作、建造工作中互相配合协作的共同依据。使整个工程得以在预定的投资限额范围内，按照周密考虑的预定方案统一步调顺利进行。并使建成的建筑物充分满足使用者和社会所期望的各种要求。建筑设计工作的全过程分为几个工作阶段：搜集资料、踏勘现场初步设计、施工图设计等，循序进行，这就是基本的设计程序。

广义的建筑设计是指设计一个建筑物或建筑群所要做的全部工作。由于科学技术的发展，在建筑上利用各种科学技术的成果越来越广泛深入，设计工作涉及建筑学专业、结构专业以及给水、排水，采暖、空气调节、电气、煤气、消防、防火、自动化控制管理、建筑声学、建筑光学、建筑热工学、工程估算，园林绿化等方面的知识，需要各种科学技术人员的密切协作。但通常所说的建筑设计，是指“建筑学”范围内的工作。它所要解决的问题，包括建筑物内部各种使用功能和使用空间的合理安排，建筑物与周围环境、与各种外部条件的协调配合，内部和外表的艺术效果，各个细部的构造方式，建筑与结构、建筑与各种设备等相关技术的综合协调，以及如何以更少的材料、更少的劳动力、更少的投资、更少的时间来实现上述各种要求。其最终目的是使建筑物做到适用、经济、坚固、美观。建筑师除了精通建筑学专业，做好本专业工作之外，还要善于综合各种有关专业提出的要求，正确地解决建筑设计与各个技术工种之间的矛盾。

1．2结构设计的概念界定

结构设计，即：建构筑物的结构设计。一般包括上部结构设计和基础设计。

上部结构设计主要内容及步骤：(1)根据建筑设计来确定结构体系、确定结构主要材料：(2)结构平面布置：(3)初步选用材料类型、强度等级等，根据经验初步确定构件的截面尺寸：(4)结构荷载计算及各种荷载作用下结构的内力分析：(5)荷载效应组合：(6)构件的截面设计。此外还包括某些必要构造措施．需要依据结构专业相关规范、图集等。

基础设计：(1)根据工程地质勘察报告、上部结构类型及上部结构传来的荷载效应和当地的施工技术水平及材料供应情况确定基础的形式，材料强度等级，一般有浅基础(如：独立基础、条形基础等)和深基础(如：桩基)；(2)基础底面积的确定及地基承载力验算：(3)基础内力计算及配筋计算。(4)考虑必要的构造措施

结构设计的成果体现在绘制的结构施工图上，该图纸是结构工程师的语言，是直接面对施工现场及相关工程技术人员的，应该按照一定的规范绘制。

2建筑设计与结构设计的关系分析

建筑设计与结构设汁是整个建筑设计过程中的两个最重要的环节，对整个建筑物的外观效果、结构稳定起着至关重要的作用。而二者之间又存在着相互协调、互相制约的关系。

在建筑设计中，少数建筑师总是把结构放在从属地位，并要求结构必须服从建筑，一切以建筑公司为先导，这一观念分割了科学的完整性，忽略了基本的力学规律，片面地追求建筑与技术与建筑艺术的结合和最大满足使用功能的要求，这样往往给某些建筑工程质量带来了质量隐患和不安全因素。任何一个建筑设计方案，都会对具体的结构设计产生影响，而有限的结构设计技术水平又制约着建筑设计层次。因此，在做建筑设计的过程中，建筑师应具备有一定的结构方面基础，能与结构设计适当结合，相互调协，使二者相统一，才能创作出真正优秀的建筑设计作品。

在现实工程实践中：(1)许多建筑设计师，强调创作的美观、新颖、标新立异，强调创作的最大自由度，然而这样的建筑设计将会给结构设计带来很大的困难，作为建筑物本身必须承受起巨大的自重荷载和活载、水平风力、地震力、扭矩力等。如果建筑设计人员在进行平面设计和竖向设计构思时，不依据基本的结构技术原理和有关结构的受力特征，不征询结构设计师的意见，往往会使结构工程师不能有效地选择合理的结构体系，进行结构设计导致结构的不稳定等问题。比如将建筑物截面设计成为三角形，其抗弯矩力和抗侧能力比圆形截面、矩形、多边形截面要小得多。(2)还有一些建筑师缺乏对结构力学方面的基本常识，在设计过程中，往往忽视力学的基本规律．

3．建筑设计与结构设计相结合的对策与建议

3．1系统全面规划和科学设计、计算

通过上文的介绍，让我们知道了建筑设计与结构设计的区别，以及各自的特点。对于一个具体的建筑工程项目而言，建筑设计就是设计建筑物的总体布局，内部功能.外在形象.细部构造等的设计。满足人们修养生息、活动和审美需求的愿望而创造的一个空间环境。设计的成果主要有总平面图，平面图，立面图，剖面图，详图．还有必要辅助的效果图等。结构是能够承受荷载并且维持几何不变的构件体系，那么结构设计就是设计能够承受建筑荷载的结构。主要设计房屋建筑的承重构件的布置，构件形状，大小，材料，构造等，其设计成果主要有基础平面图，基础详图。结构平面图和钢筋混凝上构件详图，节点钢筋构造详图等。在构思规划、设计、施工过程中，应该系统、全面地了解各方面的工程数据、信息，科学地进行建筑设计，同时进行重点环节、重点部位的结构设计。考虑外观造型对材料、承载力、剪力、延性、刚度、抗压、平衡、抗震等的实现难度，整体构思结构总体方案，明确结构总体系与水平分体系、竖向分体系间的关系和设计要求。有必要通过概念性的近似计算进行探索优化，确定结构分体系及其结构分体系及其构件的基本尺寸，确认建筑设计方案的可行性。确保建筑空间形式与结构受力特征的协调性和一致性。

3．2同步进行质量控制和监控施工过程

在具体的建筑项目设计工作中建筑设计与结构设计是一项关键性的工作，两者的设计都事关建筑安全性、稳定性，又是一项创造性的工作，是一个集概念、经验、计算、表现等多方面因素于一体的综合性创造。所以，在进行建筑设计、结构设计的同时，应该提前预测性地考虑施工开始后的质量控制和监控跟踪问题。

建筑设计的适用、安全、经济、美观、便于施工是进行建筑结构设计的原则。这五个方面各有所重，又互为矛盾，一个优秀的建筑结构设计往往是这五个方面的最佳结合。往往设计人员注意到适用、安全、经济、美观，而忽略了便于施工的实现与质量监控的难易。应该在建筑设计的同时就考虑结构设计的成本，以及考虑到以后施工中可以对进度控制、质量控制进行有效的监控和跟踪。

第6篇：工业设计与结构设计范文

关键词：工业建筑；民用建筑；混合结构；建筑材料；桩基处理技术

中图分类号：TU24文献标识码： A

一、建筑结构设计

由于相应的建筑结构进行设计过程当中的要求必须拟定能够提供采用的承重与非承重结构的形式，随后对这些形式择优选用。通过研究发现，在房屋的承重结构当中，其中所包含的主要是竖向与水平这两种类型。在选择结构体系的过程当中，不但要将出发点选取为对建筑的使用功能满足，充分考虑节约投资，其中最为关键的主要是看建筑结构的高度，也就是说，要通过建筑层数的多少进行考虑。如果有着越多的建筑层数，那么就会有着更高的高度，在这种情况下，受到地震力或者风力则会引发更大的侧向力，有鉴于此，建筑物就应该具备相应的刚度来对相应的侧向力的抵抗。针对这样的情况，在持续不断增加的建筑层数的基础背景下，就应该不断发展结构体系。当前我国在民用建筑结构形式当中，主要有排架结构、装配式大板、框剪结构、砖混结构、大模板结构、剪力墙结构、框架结构等。

一是纯框架结构体系。在地震地区，往往这样的结构规定在十五层以内。框架结构往往有着灵活的平面布置，这样就可以将相对比较大的室内空间提供给建筑，与此同时，在整个结构的各个部分当中有着比较均匀的刚度分布，框架结构所具备的延性显得比较大，而且有着比较长的自振周期，有鉴于此，这类结构针对地震作用显得并不敏感，具备比较好的抗震性能。可是框架结构拥有比较小的侧向刚度，可是受到比较大的侧向位移的影响，从而比较容易引发破坏非结构构件，这样就可以了解到这种结构的建筑不应该建得过高。

二是框支结构体系。由于在受到地震与风的荷载作用下，纯框架结构的建筑所发生的侧移对相关要求并不符合的情况，那么就可以对带支撑的框架采用，也就是说，基于相应的框架体系当中，将一定数量的支撑布置在沿着结构的纵向与横向这两个方向布置。框架基于这种体系当中，基本上和框架体系拥有着相同的柱网尺寸与布置原则，绝大多数的支撑则是沿着楼面中心部位服务面积的周围布置，沿着横向布置的支撑相连接沿着纵向布置的支撑，这样就会有着一个支撑芯筒形成。以往的那种通过抗弯杆件所形成的框架结构则会被使用由轴向受力杆件所形成的竖向支撑所取代，这样就能够获得与纯框架结构显得大很多的抗侧力刚度，从而可以对建筑物的层间位移起到比较明显的减小。

三是框架剪力墙结构体系。通过将一定数量的剪力墙布置在框架结构当中，这样的做法则能够对框架剪力墙结构体系组成，往往在这样的结构当中则是所选取的抗侧力结构属于剪力墙，而这就导致不仅仅拥有框架结构使用方便、灵活布置平面的优点，与此同时所拥有的刚度也显得比较大，能够将这一体系在四十层至六十层的高层刚结构当中进行应用。如果出现钢筋混凝土墙沿着诸如卫生间、电梯间、楼梯间等这些服务性面积周围实施设置，这样就会导致框架多简体结构体系形成。从各个方面上来看，这种结构体系往往都会具备比较大的抗侧力刚度，这样就会逐渐成为主要的抗侧力构件，可是对绝大多数的水哦荷载进行承担，竖向荷载则是钢框架主要承担的。从造价上来看，混合结构的造价则只是钢筋混凝土框架结构的60%至70%，这种结构有着比较少的钢筋混凝土用量，往往所适用的建筑物则是那种七层以下。可是混合结构其承重是墙体，这样就会有着一定要求在布置墙体上，相对来说并不会像框架结构那样灵活，这样也会限制其使用功能。框架结构则是适用于十二层以下至七层以上的建筑，将几道抗震剪力墙设置在相应的合适位置，可以将梁与柱的配筋、截面尺寸减小，这样做的目的就是可以对材料的节省，与此同时还可以做到对建筑物的抗震性能明显的提高。框架结构往往比较适合二十层以下至十二层以上的建筑物，为做到对建筑物的整体刚度增强，还可以将刚性筒体布置在恰当的位置，这样做的效果同样也可以对材料节省。

二、选择地基处理方案

由于建筑物的重要组成収就是地基基础，从总投资来看，该部分所占用的资金达到三分之一以上。针对这样的情况，设计人员要实现对地基造价的优化，则必须全面认识地基处理技术的优缺点，对于各种地基处理技术的造价熟悉。根据相关研究结果显示，天然基础其造价知识桩基造价的27%至67%。这就使得在对相关设计要求满足的基础上，为避免浪费则是使用天然基础而并不是桩基。可是绝对并不是在所有的建筑物都是这种情况。如今，民用建筑物逐步发展为高层、超高层。这就有着比较高的地基要求，可是天然地基对于工程需要无法满足。部分净高偏高、底面积小的建筑，尤其是建在填海地段的高层建筑，以便对承载力与沉降量的要求满足，还必须使用桩基。当前比较多采用的桩基处理技术其中包含着粉喷石灰桩、双灰桩、粉喷水泥桩、预制钢筋混凝土桩、现浇钢筋混凝土灌注桩、高压喷射水泥桩、碎石桩等。相应在桩基的选型过程当中，还必须对单桩承载力的范围值、场地地质条件、环境条件充分考虑。设计高层、超高层以及部分特殊结构的地基基础的过程当中，往往会有一个以上的适合方案，结构设计人员还应该与造价师密切配合控制工程造价，加强对比各种方案的技术经济，通过最优的地基施工技术与处理技术，使得最终选定的地基处理方案满足设计与使用要求。选用钢筋在对结构设计承载力要求满足的前提下，使得所选用的钢筋方案相对比较低造价，从而实现工程造价降低的目的。相当一部分的设计人员往往将其重点方式计算配筋上，而对选择钢筋种类忽视。

三、工业和民用楼面结构

绝大多数的层轻钢建筑模板往往必须有着足够的整体稳定性、强度、刚度，与此同时，还必须最大限度采用构造与技术措施还对楼板自重减轻。使得施工速度提高，常用的楼盖之一就是组合式，从目前的情况来看，其主要有三种：第一种是压型钢板组合楼盖，有着凹凸不平的表面，在民用建筑中需要做吊顶，有着比较高造价；第二种是现浇整体组合楼盖，拥有比较好的整体性，还可以对吊顶与支模的费用节省；第三种是钢筋混凝土叠合板组合楼盖，由于有着比较好的整体性，这样也可以对吊顶与支模的费用节省。在应用组合楼板当中，为最大限度减小楼层高度，从而有着更大无柱空间，如今的趋势就是整合钢梁与模板，形成组合扁梁楼盖。

参考文献

[1] 张万祯.浅谈如何加强工业建筑和民用建筑的施工质量控制[J].科技情报开发与经济.2010(34)

[2] 李兴凯.论高层建筑剪力墙中连梁设计的几个问题[J].价值工程.2011(06)

第7篇：工业设计与结构设计范文

关键词：工业建筑；厂房；结构设计；优化；基本方法

中图分类号：TS958文献标识码： A

前言

一般而言，工业建筑是指用以从事工业生产的各种房屋,也叫厂房或厂房建筑。工业是我国国民经济支柱产业，保证工业安全生产，提高工业基础设施建设水平是工业发展的必要条件，为此人们对工业厂房建筑的建设逐渐给予了更多的关注。在厂房建设过程中，结构设计是第一步关键工作环节，其决定了厂房建设的施工质量和投资效益。工业建筑的设计风格根据设计人的经验和角度不同存在差异，我国目前普遍采用的形式为钢筋混凝土结构和钢结构。本文针对工业厂房建筑结构的设计优化提出了一些个人观点，仅供设计人员及施工人员参考。

一、解析结构设计优化的基本方法

目前建筑工程的结构设计优化技术的基本方法主要有两种，即直觉优化与概念设计处理。所谓直觉优化，就是指建筑工程的结构设计中，可以采用多种设计方案时，设计人员一般会根据自己的经验和直觉来判断出应当选择哪种设计方案比较合适，尤其是在确定结构布置设计、荷载分析、细部处理的设计方案时，更是无法使用计算机来代替，必须要由设计人员靠自己的判断来决定。但是在实际的建筑工程结构设计中，设计人员自己的判断是需要根据设计规律和实践经验来判断，其在一定情况下，还是需要结合概念来进行设计处理。为此在结构设计优化技术中，概念设计处理也是非常常见的优化技术方法。

二、钢结构厂房的结构设计优化技术应用

本文以钢结构厂房为例，来详细探讨结构设计优化技术的具体应用。

1.厂房钢结构设计优化的基本原则

首先，要保证有足够的工作空间。其次，在生产中机械设备的运行往往会带来一定的震动，为保证厂房的安全性，在优化厂房结构设计时，需要重点对结构的抗震性进行设计。再者，一些厂房在生产中会散发大量的热量，而钢本身具有很大的传热性能，若温度过高时，钢结构的强度也会减弱，为此设计中还注重对钢结构的耐热性进行优化设计。最后，厂房的支撑体系设计、屋面设计和立面设计也都要充分结合实际需要，合理设计，提高厂房结构设计方案的经济性和合理性。

2.钢结构厂房的抗震性设计优化

首先，在进行总体布置的时候，厂房结构的质量和刚度分布应该具有均匀性，钢架是厂房横向结构选择的最佳材料，通过这种形式，可以使钢结构的受力性能得到充分地应用，并且横向结构变形几率也在一定程度上有所降低。其次，钢结构厂房出现破坏，通常情况下，并不是因为杆件没有足够的强度，在很多时候是因为杆件没有稳定性而使其出现破坏现象，因此，布置支撑系统要具有一定的合理性。第三，在地震影响下，低周疲劳作用有所发挥，而在设计过程中，应该着重考虑它对厂房所产生的影响。在设计结构连接点的时候，节点的破坏要晚于结构构件的全截面屈服，结构构件应该加入到塑性工作中，将其中地震能量充分地吸收进来，从而发挥抗震能力。对工字型钢的焊接截面的腹板采用加劲板加强,可以有效提高局部稳定性,减小厚度,优化截面. 柱间支撑形式的合理选择，可有效提高厂房纵向抗震能力，减小钢柱在纵向荷载作用下的用钢量。

3.钢结构工业厂房的耐热性设计

钢结构工业厂房防火能力很差，当钢材受热在100℃以上时，随着温度的升高，钢材的抗拉强度降低，塑性增大；温度在250℃左右时，钢材抗拉强度略有提高，而塑性却降低，出现蓝脆现象；当温度超过250℃时钢材出现徐变现象；当温度达500℃时，钢材强度降至很低，以致钢结构塌落。因此，当钢结构表面温度处于150℃以上时，必须做隔热及防火设计。这样可以增强建筑的耐热能力，使建筑更加的安全。例如冶金钢结构厂房中加热炉附近的厂房钢柱需要进行耐热保护,但是对厂房柱的保护应适度,热辐射范围内的柱子适度保护,范围外的柱子不进行热保护,这样达到优化的目的.

4.屋面支撑系统及屋面结构的设计优化

屋盖支撑系统的布置应根据厂房跨度、高度、柱网布置、屋盖结构形式、吊车吨位和所在地区的抗震设防烈度等条件来决定。一般情况下无论有檩或无檩体系的屋盖结构均应设置垂直支撑；在无檩体系中，大型屋面板有三点和屋架焊接，可起到上弦支撑作用，但考虑到施工条件的限制和安装需要,无论有檩或无檩体系屋盖均应在屋架上弦和天窗架上弦设置上弦横向支撑。对于屋架间距不小于12m 的厂房或厂房内设有特重级桥式吊车或厂房内有较大振动设备的均应设置纵向水平支撑。支撑系统的合理布置,能大幅降低支撑用钢量；准确计算支撑杆件的内力，减小杆件的截面，对大型屋面板可以优化成轻质混凝土板，减少荷载，

屋面的排水及防水设计在屋面设计中需重点考虑，根据《屋面工程技术规范》的规定，屋面坡度最小为5%，在积雪较大的地区，坡度应适当加大。单坡屋面的长度主要取决于所在地区的温差以及降雨所形成的最大水头高度。根据工程设计经验，单坡屋面长度宜控制在70m以内。目前，市场上钢结构屋面的做法常用的有两种：1）刚性屋面：双层彩色压型钢板内夹保温棉；2）复合柔性屋面：由屋面彩钢板内板、隔气层、保温层、卷材防水层组成。

屋面用钢量的优化，主要还在于对檩条这个用钢量大户的优化，例如，在高铁车站雨棚的设计优化中，采用连续檩条比简支檩条省15%~30%的用钢量。

5.立面设计的优化

在厂房轻钢结构的设计中，除了要对力学性能进行优化设计以外，还需要对其立面设计进行优化。尤其是要对厂房轻钢结构的规模、线条、色彩等方面进行优化设计。由于厂房一般多用于生产，因此在设计其立面的规模和线条时，可以考虑设计简单统一的立面。在色彩选择上，也可以尽量考虑彩色的钢板，避免整个厂区都处于一种单调沉重的混凝土结构中。尤其是在厂房的出入口、外天沟已经收边泛水等部位进行合理优化设计，在保证其基本功能的基础上，实现良好的立面效果。使厂房给人一种亲切的感觉，从而调节员工的心情，提高工作积极性。另外，线条是表现轻钢结构建筑风格最独特的特征，均匀的线条或横或竖，使得轻钢结构建筑富有流畅的金属质感，体现了强烈的现代工业气息。很多厂房在设计上往往考虑到采光问题而在墙面上挖较多的孔洞，破坏了立面效果，笔者建议可以大量使用屋面采光板，以此来解决采光和立面效果的矛盾，同时还能解决厂房的通风问题。

6.吊车梁系统优化

对大型重载吊车梁系统，建议采用连续梁系统，不但可以减小吊车梁截面高度，

降低用钢量，而且使厂房纵向刚度增加，可以使厂房柱系统更轻便。

结束语

随着我国现代工业的不断发展,行业领军企业的规模不断加大，新建工业园区过程中企业对工业建筑的要求也不断提高。针对工业建筑的特殊性，工业企业加强了对建筑结构设计的关注。为了满足现代工业的厂房建设需要，我们必须要不断的改进设计理念，优化厂房结构的设计方案。目前钢结构逐渐成为厂房建筑的主要结构形式，在对其进行结构设计优化时，需要结合钢结构的特点，和实际的工业生产需要，对钢结构的抗震性、耐热性、吊车系统和支撑系统进行优化设计，同时还要注重厂房结构设计的立面设计，在满足厂房基本功能需求的基础上，设计出优美大方，更符合工业性质的厂房结构设计方案，从而提升我国厂房建筑结构设计水平。

参考文献：

[l]蔡，蒋凤鸣，董辉.浅谈钢结构厂房设计[J].中国科技信息,2010.

[2]耿云峰.论钢结构工业厂房的设计与施工[J].今日科苑.2008 (20).

[3冯双艳.钢结构厂房中屋而支撑的设计实例分析[J].科技情报开发与经济，2007(19).

[4]陶少军基于钢结构的工业厂房结构体系设计思路浅析[J].科技资讯，2010(22).

[5]汪树玉.结构优化设计的现状与进展[J].基建优化，2007:12-13.

第8篇：工业设计与结构设计范文

【关键词】钢结构；工业厂房；设计思路；实践应用

轻钢结构建筑具有较多的优点，在现代民用和工厂建设中得到越来越多的采用。但是在钢结构工业厂房设计中，依然存在着一些问题需要相关工作人员提高重视。现根据本人的设计实践，对此进行初步探讨：

钢结构工业厂房构造特点

钢结构厂房主要的承重构件是由钢材组成的。包括钢柱，钢梁，钢结构基础，钢屋架，钢屋盖等。

同样受力情况下，钢结构建筑质量轻，强度高，跨度大。

钢结构的制作主要是在专业化金属结构厂进行，制成的构件运到现场安装，装配化程度高，安装速度快，工期短，可早日建成投产，且钢材具有可焊性，使钢结构的连接大为简化，适应于制造各种复杂形状的结构。

钢材的塑性韧性好，使结构对动荷载的适应性较强，实际工作性能与所采用的理论计算结果符合程度好，结构的可靠性高。

钢结构建筑搬移方便，回收无污染，并能够循环利用。

钢结构耐火性能差，耐腐蚀性差。发生火灾时，钢结构的耐火时间较短，会发生突然的坍塌。钢材在潮湿环境中，有腐蚀性介质环境中容易锈蚀，需要定期维护，增加了维护费用。

钢结构工业厂房设计中存在的主要问题

在设计钢结构工业厂房过程中，需要结合实际情况，对工业厂房的整体功能布局、防火设计、构件的受力情况等都进行详细的研究与考察，并全面分析厂房结构设计的成本造价，以求在最小的成本花费范围内，设计出最佳的符合使用要求的钢结构工业厂房。因此，设计人员必须对以下问题进行中重点分析与思考。

建筑功能设计

钢结构工业厂房的功能要求是满足工业生产的工艺要求及生产流程的顺利实现，并满足设备的顺利安装及调试。同时在设计中应适当考虑操作人员的生理及心理的要求。但一些设计人员为了建筑的外部形象标新立异，牺牲建筑本身工艺生产的空间要求，造成工艺及生产流程的间断，影响到了工厂的正常生产及运作。

结构设计

在建筑结构设计中，结构的受力情况是必须严加考虑的。但是，一些设计人员简单的认为钢结构的自重小，强度高可作大跨度，随意布置柱网或随意取消柱子，致使钢结构工业厂房建造和安全成本增加，影响钢结构工业厂房设计的整体工程造价控制。

建筑防火设计

钢结构耐火性能差，耐腐蚀性差。钢结构建筑的骨架为钢梁，钢柱，钢屋架。虽然它们属于不燃烧材料，但随着温度的变化，其承载力和平衡稳定性会随温度升高而大幅度下降。按理论计算，钢结构失去平衡稳定性的临界温度为500oC,一般火场温度都在800oC - 1000oC左右，在这样的温度条件下，无任何保护的钢结构很快就会出现塑性变形，大约15分钟内就会倒塌。

根据现行建筑设计防火规范的要求，无保护的轻钢结构耐火等级低，要满足大空间、大跨度厂房的使用要求，除了必须划分成很多防火分区间外，还必须对结构部件采用防火保护。这样一来，不仅防火分区及其构造处理上存在困难，还影响工艺生产线的流畅；并且防火保护也增加了建筑的成本。

人员疏散问题

由于钢结构厂房建筑自身存在的弱点，在人员的疏散方面应予以重视，特别是厂房建筑的自身性质要求，建筑楼面开孔及管线的穿插，设备机械的在工厂生产的工艺连续性上的要求不可避免。有些建筑设计师只是考虑到厂房内的空间开阔，疏散距离往往以最短的直线距离计算，未考虑机器和空洞管线的阻挡，从而绕路超出疏散距离的消防问题。

钢结构工业厂房的设计思路与实践应用

第一，做好准备工作。

在设计钢结构工业厂房之前，需要对工厂的工艺流程及设备布置有较充分的了解，使得在满足其工业生产设备及生产流程的要求下布置建筑平面，并适当兼顾操作人员的生理心理使用要求。

第二，优化外立面设计。

对于外立面的设计，需要根据工业厂方整体外观以及工厂整体规划进行。可以适当采用协调性较强的彩色压型钢板，并根据需求设计外立面的规模与线条，突出工业厂房重点区域，如门、窗等处，以提高外立面的设计效果。同时还需注意连接节点设计工作，严格规范连接节点的焊接、栓接等施工流程，加强连接板厚度的控制与审核，以保证连接节点的可靠性，为工业厂房的稳定性、安全性提供保证，也突出工业厂房的美观性。

第三，合理化结构布置。

在结构设计过程中，根据国家相关规定与工业厂房的整体布局，对其梁柱支撑端面、结构受力、外立面结构等问题进行详细而严格的思考，以便为钢结构工业厂房设计奠定基础。建筑方案设计阶段应紧密联系结构专业，对结构的柱网及设计体系进行合理布置。

第四，建筑耐火等级与防火分区的合理确定

各种厂房建筑由于其使用功能要求和重要程度的不同，火灾危险性存在差异，设计时要根据业主提供的建筑使用功能要求，根据《建筑设计防火规范》的要求，确定建筑物的火灾危险性（生产类别），进而经过综合比较后，确定建筑的耐火等级。

合理使用防火分区间的分隔措施，针对不同的建筑和生产类别，合理运用规范和有效技术措施，保证建筑消防安全和生产工艺的畅通，进而降低建设成本，才能最大限度地发挥出轻钢结构建筑的优势。

第五，钢结构构件的防火处理

设计时要选用恰当的钢结构防火保护方法。目前我国钢结构主要采用三种保护方法：喷涂法、包敷法、水淋冷却法。实际工程上，较为经济、用的最广泛的方法是喷涂法。在柱、梁表面覆以一定厚度的防火涂料，将会使被保护构件的耐火时间大大提高，以满足各级建筑耐火等级对建筑不同构件耐火时间的要求。

第六，充分考虑人员疏散问题

设计时要充分考虑人员疏散的因素，将人员密度指标和钢结构工业建筑的特点综合起来考虑，加强对安全疏散的设计要求，充分考虑到工厂设备及楼面穿孔管线对疏散的阻碍，合理布置疏散人流及安全出口，保证人员疏散时间小于建筑构件的耐火极限，确保火灾时人员能安全逃生，避免群死群伤火灾事故的发生。

结 语：

总而言之，随着建筑工程材料的不断发展，钢结构将扮演越来越重要的角色。虽然在钢结构工业厂房设计中依然存在一些问题亟待解决，但是在相关工作人员的共同努力之下，在分析比较中寻找更合适、经济的方案，在保证建筑的安全、经济的前提下，最大限度地发挥钢结构材料的优势，才能设计出经济、适用的建筑产品来，更好地为经济建设服务。

参考文献

[1]白慧芳. 浅谈大型钢结构工业厂房的设计思路[J]. China's Foreign Trade, 2011,（10） .

[2]陶少军. 基于钢结构的工业厂房结构体系设计思路浅析[J]. 科技资讯, 2010,（22） .

[3]张 永. 大型钢结构工业厂房的结构体系及设计思路[J]. China's Foreign Trade, 2011,（16） .

第9篇：工业设计与结构设计范文

关键词：工业建筑结构设计安全性复杂性

中图分类号：[F287.2] 文献标识码：A 文章编号：

1、工业建筑的概述

1.1 工业建筑的定义

工业建筑是指人民从事各类生产活动的构筑物或者建筑物，比如烟囱、水塔和厂房等，其中工业厂房一般分为特殊工业厂房和通用工业厂房。

1.2 工业建筑的特点

工业建筑的特点主要有以下几点：第一，必须要有足够的空间和面积；第二，建筑技术的要求高；第三，应该符合生产工艺的需求；第四，针对生产工作的不同内容及其特点，工业建筑结构的形式也会有所不同，同时其构造处理、屋面排水、通风以及采光施工工艺比较复杂。

2、工业建筑结构设计的复杂性和安全性分析

2.1 工业建筑的选型

在工业建筑结构设计过程中，其建筑应该能够灵活地应对生产的容量和设备的变化而发生改变，同时其建筑物和设备的使用寿命必须要长，其设计要和工业建筑的投资预算要求相一致。在工业建筑结构设计中，首先要做的一点就是合理选型，工业建筑结构选型的原则主要有以下几点内容：

2.1.1 在工业建筑结构设计中，其受力构件一般选用Q345-B和Q235-B钢，梯子、栏杆和平台板应该采用Q235-A钢，吊车梁一般采用Q345-C和Q235-C钢，确保其所采用的材料的力学性能和化学成分应满足国家标准的相应规定，若采用一些特殊钢材，应该和工程业主、施工单位进行协商，协调好后方能使用。此外，在工业建筑结构设计过程中，如果工业厂房的跨度不超过15m，其柱距不超过4m，通常采用砖混结构。

2.1.2 钢结构的应力和变形控制要求：钢梁应力必须要达到强度设计值的90%左右，钢柱应力应该达到强度设计值的95%，钢构件的变形应达到变形容许值的100%。钢梁、钢柱通常一般使用焊接H型钢。墙皮檩条一般采用的是组合檩条加槽钢，其他檩条则采用的是卷边槽形冷弯薄壁型钢，在计算墙皮檩条时无需考虑阵风系数，其中大荷载平台钢格板应选用WB405/2PT类型的，当活荷载为5kN/m2时其最大跨度是2.4m。楼梯踏步钢格板和小荷载平台应选用WA255/1PT，其活荷载在2.5kN/m2的时候，其最大跨度为1.8m。

2.1.3 目前我国最常用的结构形式为钢筋混凝土结构和钢结构。钢筋混凝土结构的施工便利，其建筑材料比较容易获取，不仅能进行预制同时还能在施工现场中进行浇筑，具有耐火耐腐蚀的特点，其建筑适应面比较广。而钢结构一般使用工业体的建筑，不仅能够节约成本，同时还能有效地缩短工期，但是在使用的过程中，应该注意防腐蚀和防火方面的设计，目前钢结构主要是用于大空间、振动较大或者大跨度生产车间的建造上。

2.2工业建筑结构设计的相关数据

在进行工业建筑结构设计的时候，应以经济合理、安全、保证工程质量为其原则，根据现行的国家相关规程和规范，严格按照此标准及工业建筑结构设计的要求来进行设计。工业建筑结构设计的相关数据主要包括以下几个：地面粗糙度；地震设防烈度、设计地震分组、地下水位、场地土类别、最高温度和最低温度、基本雪压、基本风压等，尤其是在进行抗震设计的时候，必须要严格按照工程设计的相关规范要求来进行设计，确保工业建筑的抗震性符合工程要求。

2.3. 符合工程生产工艺需求

2.3.1建筑结构的类型应该符合建筑生产方式和运输工具的要求，同时在设计过程中，还应进行防腐蚀设计，以此保证建筑物具有防腐蚀功效。针对生产流程，其结构设计不能对生产造成影响，注意生产工程和各工段次序之间的关系。

2.3.2 在工业建筑结构设计过程中，应注意建筑的排风通道，尤其是一些生产有粉尘的车间以及散发热量的热加工厂房，解决其通风问题。同时还应设置隔声间或者采取降噪措施，以此保证生活和生产之间互不影响。在空间结构和建筑平面设计上，必须要考虑一些特殊工艺的车间，根据其是特点采取相应的措施，确保其能够正常、顺利的使用。综合考虑建筑未来生产工作的压力，在保证其舒适度的同时，应该注意绿化的点缀和色彩的运用。

2.4 基础地基的处理

在处理一些重要建筑物和构筑物地基的时候，可针对场地的实际情况选用合适的处理方案，比如钻孔灌注桩、地基处理桩、人工挖孔桩以及预应力混凝土管桩等。在设计桩基时，应将单桩承载力控制在单桩承载力的特征值80%范围内，当新建筑物或者构筑物和原有建筑物的距离比较近时，应选择适合的桩型，以此减少桩基施工过程中对原有建筑物的影响。

在处理一些次要建筑物或者构筑物地基的时候，直爬梯基础、电缆沟、室外水沟或者钢梯等可以选用比较浅的土层来作为建筑基础持力层，其原土必须要夯实，同时在超挖分层的时候应换填相应厚度的砂夹石，并将其压实。

2.5 合理布置空间

在工业建筑结构设计的过程中，首先要做好总平面布置。根据生产流程和生产工艺，明确建筑的选址、分区和布局，尤其是运输道理和管道之间的分布等，并配置相应的公用设施。在生产区应该划分好行政管理用房、生产辅助用房以及经营管理用房等，将这些用房设置在生产区内，便于工作的开展，但是对于一些比较特殊的生产行业，如果含有不利于人体接受的元素或者带有一定腐蚀性的元素等用房，不应将其划分到生活区内。

在总平面布置的还应考虑环境污染问题和保护问题。在生活区内的生活用房应该包括保健用房、休息室、餐厅以及卫生用房等，不管是生活区还是生产区，布置的关键为联系和分隔，从发展的角度出发综合考虑各方面的因素，通过多方案的比较，或者利用计算机来进行辅助设计，以此来选取更为合理、科学的设计方案。

2.6 防腐蚀设计

2.6.1 在工业建筑结构设计中，集中设计带有腐蚀性的生产房，将其垂直布置在水流的下游或者下风侧，设置排水明沟，并确保其具有足够的排队坡度。同时在厂区内，一些气体通道或者长期需要输送侵蚀性液体的管道应该集中埋置在下层，防止其影响其他的正常管道。此外，在厂区外，排污口应该和建筑保持一定的距离，尽量远离人群聚居地。

2.6.2 在工业建筑空间布置、选用材料和结构设计时，应采取相应的防腐蚀措施，可将建筑设计成为敞开式或者半敞开式，使其具有良好的通风，从源头上减轻或者制止腐蚀的发生。除此之外，在围护结构设计的时候，还应该考虑到湿度和温度，门窗的材质可以选用玻璃钢、塑料或者木质，同时在其他金属构件表面涂上具有耐腐蚀的涂料。而在楼面或者地面，可以将其做成具有耐酸碱地坪，比如选取水玻璃混凝土、玻璃钢、花岗岩、聚氯乙烯、陶瓷、沥青混凝土等材料作为面层材料，其中隔离层的材料可以选用再生橡胶油毡或者石油沥青油毡等，其他建筑部位也应该使用抗腐蚀材料，并采取相应的构造措施，以此减少建筑的腐蚀性。

2.6.3 防腐蚀建筑通常是以钢筋混凝土结构为主，在处于高湿环境中的板、梁、柱、屋架且具有强腐蚀性气体的钢筋混凝土测承重构件中，除了要提高混凝土密实性和标号以外，同时还要加大钢筋保护层，并在其表面涂上耐腐蚀的涂料。如果建筑物采用的是铝、钢等金属结构，除了要加强表面防护和节点构造以外，还要适当地提升其安全性。此外，在建筑基础部分，为了避免生产过程中的侵蚀性液体渗入到地下造成腐蚀，必须要设置相应的排水设施，选用适合的基础材料，增强混凝土中的钢筋保护层，做好基础表面的防腐蚀措施。

结束语

综上所述，在工业建筑结构设计中，必须要从建筑的复杂性和安全性出发，按照工业建筑结构设计原则，不断优化其设计概念，促使其符合生产使用的需求，推动工业建筑的发展。

参考文献

[1]胡中汉.关于工业建筑结构设计的复杂性与安全性概述[J].城市建设理论研究（电子版），2012.