制盐工业项目建筑结构优化设计浅谈

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摘要:工业建筑作为建筑类型的一种，其结构布置具有较高的复杂性和重要性。特别是制盐行业项目，除了满足工艺布置的要求和工业建筑的基本特点外，同时还要对防腐蚀设计和经济性进行考虑。文章根据实际工程的经验，结合文献资料进行综合分析，从工业建筑的基本特点出发，基于工业建筑结构设计的复杂性与安全性，对工业建筑结构选型和设计内容进行了探讨，总结结构选型与工艺、经济性结合的重要性和设计思考的方法，以供广大设计人员和项目团队进行借鉴与参考。

关键词:工业建筑;设计优化;结构选型;经济性

对于工业建筑而言，其结构设计合理与否，不仅决定着工业建筑建设质量，也影响着工业建筑建设资金投入。只有科学的设计，工业建筑结构才会合理，与生产活动和工艺要求等相适应。工业建筑与民用建筑不同，其结构设计更复杂，荷载分布不均匀、楼面墙面开孔大、安全性要求更高，更要适应生产活动和工艺要求。近几十年来，随着国家建筑行业的快速发展，新型建筑材料的生产及应用，建筑的结构选型也越来越丰富多样。由于盐化工自身特点，其原料和产品对项目中的建构筑物腐蚀性严重，兼顾工艺要求的同时还需考虑防腐蚀设计和耐久性要求。因此，项目设计时坚持切合实际、安全适用、技术先进、经济合理的设计原则，更多地应用新技术、新结构、新材料，视各地区不同情况不同对待，因地制宜的进行制盐工业建筑结构设计，优化建筑方案及结构形式是必要的，利于项目建设及使用。

1工业建筑概述

工业建筑是提供各类生产活动的建筑物或构筑物。按生产类型可分为冶金、机械制造、电子仪表、纺织印染、化工、造船、能源、医药、食品等建筑物以及烟囱、水塔、滑道、栈桥、料斗等构筑物;按层数分为单层厂房、多层厂房和工业大厦等。为适应发展生产和产品更新换代迅速的需要，各种联合厂房、灵活通用厂房、密闭厂房、洁净厂房、恒温恒湿厂房、工业大厦等新型厂房相继出现、迅速发展，对促进发展生产起着愈来愈大的作用。工业建筑为满足工艺需要，往往需要较大的面积及空间，同时符合生产工艺，安全性要求很高。工业建筑根据具体的生产活动不同，建筑的结构形式及布置形式不同，要根据生产活动及其特点进行相应的建筑和结构设计。工业建构筑设计时复杂程度较高，屋面排水组织、室内通风和采光需要及局部构造做法处理等方面相对复杂。

2制盐项目主要建构筑及特点

制盐工程建设项目的建构筑类型从功能上可分为办公生活设施、制盐生产设施、仓储设施、生产辅助设施。办公生活设施包括办公建筑、餐饮建筑、宿舍、门卫等，有时还根据项目需要设置礼堂及停车库。办公生活设施使用时往往人员比较集中，有时根据使用的需要布置大跨度柱间距以满足大空间使用要求。但办公生活设施相对生产设施，其轴网及层高变化不大，空间布局规整，开孔少，平面及立面较规整。制盐生产设施包括用于原料制备的建构筑物、盐产品生产用建构筑物、产品包装建构筑物、皮带或管道输送建筑。制盐生产这类功能的建筑往往承载大型生产设备，而且辅助设备较多，均布置在同一建筑物中，为满足生产需要，配套的建构筑物常需要大开孔和大柱距。从近些年制盐项目来看，部分制盐车间蒸发罐开孔均在10m以上，蒸发罐运行荷载超千吨，并且设备贯穿多个楼层，建筑高度超过24m，属高层建筑。产品包装建筑往往连续布置数个存料、给料和包装设备，楼面开孔多且连续，并且由于工艺需要，给料包装设备要在垂直方向上连续布置，这使得包装建筑高度也超过15m。皮带输送建筑是配合生产建筑和包装建筑来使用的，由于生产和包装建筑给料和进料位置的要求，皮带和管道输送建筑高度也相对较高。而制盐生产设施由于其原料和产品对钢筋混凝土具有强腐蚀性，因此，制盐生产建筑在满足基本要求的同时，还要做好防腐蚀处理，以满足其耐久性的要求。仓储设施包括原材料仓储建筑、产品仓储建筑、露天堆场。制盐项目仓储设施物料废渣存放分为容器存放和散料堆放两种形式，而其倒运手段通常是使用机械，因此，在设置大空间以满足存放需求下，柱间距通常也要求很大。有时仓储设施根据需求要设置吊车、码垛机及其皮带机。制盐项目的仓储建筑通常为单层建筑，但也有部分项目使用多层立体库，这类库房一般需要使用电梯来满足竖向交通的需要。生产辅助设施包括管道支架、烟囱水塔、水池、各类泵房及动力站等等。生产辅助设施通常建筑体量较小，多数为单层建筑或者构筑物，操作人员少。但由于生产辅助设施是为配合产品生产而使用，并且其存放或者运输的物料或为强腐蚀性、或为易燃易爆品，其重要性也很大。

3制盐工业项目建筑结构的优化设计分析

3．1结构主材及选型

由于制盐工业项目的厂房建成后的用途不同，其生产工艺等方面要求也不同。所以，进行厂房结构选型时，要充分考虑工业厂房的使用用途、施工条件等因素，不仅要使用材质好、寿命长的材料，还要确保建成后的厂房结构能够灵活的适应各种生产容量等方面的变化。制盐项目建筑常用的结构形式分析如下:第一，钢筋混凝土结构。其具有建材采购方便、施工便利、耐火耐蚀、成本低等优势。而且，按照这种结构建造出来的建筑，有着很广的适用性。钢筋混凝土结构作为常用的结构形式，能满足柱间距大、荷载重，层高高等多种条件，其耐火性能优于钢材，因此，制盐生产车间和包装车间由于其设备大且重等特点，常选用钢筋混凝土框架结构。但其施工周期相对较长，施工时需进行养护，在达到一定强度时方可进行下一层施工。第二，钢结构。钢结构建构筑物一般采用工业化体系建设，工期短、成本低、施工方便，且适用于大跨度、大空间的工业厂房。但是受材质限制，这种结构防火、防腐蚀性能较差，如果工业建筑采用这种结构类型，必须注重防火、防腐蚀方面设计。制盐项目中的仓储建筑因其特点的要求，选用钢结构形式往往能较好的满足工艺和使用要求。同时项目建设时间紧，施工进度要求快的项目也常选用钢材质的各种结构形式。第三，砌体结构。砌体结构在我国应用很广泛，这是因为它可以就地取材，用粘土烧制或以石材为原料，砌块还可以用工业废料、矿渣来制作，来源方便，价格低廉。具有很好的耐久性及较好的化学稳定性和大气稳定性，有较好的保温隔热性能，砖、石或砌块砌体具有良好的耐火性和较好的耐久性。较钢筋混凝土结构节约水泥和钢材，砌筑时不需模板及特殊的技术设备，可节约木材。新砌筑的砌体上即可承受一定荷载，因而可以连续施工。在寒冷地区，冬季可用冻结法砌筑，不需特殊的保温措施。但砌体结构自身强度较低，整体性差，无法满足大跨度需要，砌体抗拉和抗剪强度很低，抗震性能差。而且其材料用量大，自重大，无法实现机械化施工，基本采用手工方式，施工中劳动量大。现在在我国多数省份为保护土地资源，严格限制粘土砖生产和使用，而其他砌体材料在当地采购不方便，外运成本过高。一般情况下，制盐项目的建筑结构建议采用钢筋混凝土结构，因为这种建筑结构优势明显，防火、防腐蚀方面的性能好，安全性较高，对于体量大、荷载重、层高高的建筑具有较好适用性，比如制盐主车间、包装车间、输盐栈桥等等，也常用在生活区中的办公建筑、餐饮建筑、宿舍、礼堂中。但是如果是大跨度、大空间、振动较大、施工进度快的工业建筑，适宜采用钢结构，比如各种仓储车间，但须做好防火和防腐措施。砖混结构常用小型辅助单层建筑，但对于某些地区材料限制或者采购困难以及抗震要求严格应考虑选择其他材料和结构形式。

3．2抗震设计

抗震设计是关键的，它在建筑结构设计上占据首要位置，因为它直接决定着结构的安全性。根据我国相关规定，工业建筑抗震设计要求比较高，如果不能达到安全性要求，一旦遭受地震意外，所造成的后果是严重的，特别是生产活动具有易燃易爆特点的，危及工业建筑区内及周围范围内的人员生命安全。因此，进行工业建筑结构设计时，必须合理进行抗震设计，符合抗震要求。当结构规则、对称，整体性比较好时，按照工业建筑结构及其抗侧力结构进行抗震设计;当结构整体性比较差时，要按照工业建筑结构抗震设计要求采用相应的加强措施，增强工业建筑结构的抗震性;当工业建筑厂房的结构高差比较大时，必须将生产用房与生活用房、管理用房等分开来布置，并分开相邻的抗震缝，便于提高结构的抗震性。此外，抗震缝两侧要布置墙等构件，并按照设计要求合理控制抗震缝宽度。在选用项目方案时与相关专业协调，保证建筑物平面及立面的规则性，优化抗震性能。

3．3防腐蚀设计

制盐工业建筑建成投入使用后，受生产工艺和生产活动影响，生产过程中经常使用或产生盐碱类物质，容易腐蚀建筑物。所以，进行工业建筑结构设计时，要特别注重防腐蚀设计。第一，选用防腐性能好的材料或对建材采用防腐措施。如门窗使用木质、塑料、玻璃钢等防腐性能好的材料;金属构件涂抹耐腐蚀的涂料或采用预涂装耐腐蚀面层材料，在金属表面形成防腐层，地面采用沥青混凝土、花岗岩等材料。第二，结构构件采用钢筋混凝土材质，同时是混凝土表面涂抹耐腐蚀的涂料。如果结构构件使用钢材，务必要做好防腐蚀措施，必须在钢表面涂抹环氧树脂漆等材质的防腐蚀涂料。第三，带有腐蚀性的生产活动要集中布置在下风侧或水流的下游，减少酸碱盐类物质对工业建筑结构构件的腐蚀，并做好建筑防腐措施，注重跑冒滴漏的回收，避免人为因素的腐蚀源出现。

3．4经济性

根据建筑物的功能要求进行结构的选型。影响建筑结构选型的因素很多，从建筑设计的角度来看。结构选型应首先满足建筑使用功能的要求，其次应满足建筑造型艺术的要求，最后还要适应未来发展与灵活改造的需要;从结构设计的角度来看，结构型式要符合现行有关规范，要有正确的结构概念设计、先进的结构理论概念、合理的传力途径、合理的应力分布、合理的破坏机制、抗风的有效性与合理性、抗震的可靠性与安全性等;从建筑施工的角度来看，结构选型要有利于建筑工业化、有利于施工操作、有利于控制质量、有利于缩短工期、有利于节约造价;从建筑设备的角度来看，结构要便于设备的安装与检修、便于管道、线路的布设与检修，并能保证设备的正常运行;从建筑材料的角度，结构型式应便于轻质高强材料、新型建筑材料和组合结构体系的应用;从经济角度看，结构选型应能减少和降低单位面积的自重、单位面积的材料用量、单位面积的造价、单位面积的用工量。对于大多数建筑物，工程造价中约有50%～70%用于结构工程，而且结构工程的施工工期也约占建筑物施工总工期的2/3左右。因此，抓好结构工程对于建筑工程建设的质量控制、投资控制和进度控制有十分重要的作用。而结构工程的关键在于结构选型，选型不当，即使结构计算很精确，也有可能给结构的安全使用及耐久性带来无法弥补的缺陷，以致延误工期，提高工程造价。所以，结构选型对于结构的全寿命优化有着举足轻重的作用。建筑结构体系的选型通常要遵循一定的原则。它不仅考虑到建筑设计、结构设计、建筑施工的要求，而且要从建筑设备安装，结构选材方面进行考虑。最后还需考虑各种结构体系的综合经济指标。只有在结构选型阶段综合考虑了以上各方面因素之后，才能为以后单体结构的优化设计打下一个良好的基础，才有可能使结构全寿命设计达到一个相对最优的状态。

4结论

综上所述，制盐工业建筑不同于其他工业建筑，更不同于民用建筑，它有着自身的特点，其建筑结构设计具有其相对的复杂性与特殊性。为满足制盐项目的建设要求，要认真的进行建筑结构选型、建筑做法选用、总平面布置、防腐蚀设计、防震设计、经济性考虑等工作，使设计符合生产工艺要求同时，满足建造后的使用用途和耐久性，达到相关设计标准。

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作者:左彤 夏俊超 单位:中盐工程技术研究院有限公司