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關鍵詞:信息時代; 工業建筑; 建筑教育; 教學改革
Abstract:This paper expatiates the actuality and the development trend of the industrial architecture in information era, points out the differences of the design level of the industrial architecture between China and the Occident developed countries, analyses the reasons of the differences by combining the actuality of the education of the industrial architecture in Chinese colleges and universities, calls on attach importance to the industrial architecture education, and puts forward some constructive opinions of the industrial architecture education in our colleges and universities.
Keywords:information era; industrial architecture; architecture education; teaching innovation
中圖分類號:TU279
文獻標識碼:A
文章編號:1008-0422(2009)07-091-02
1引言
2008年10月,中國建筑學會工業建筑專業委員會在北京召開了第七屆全國工業建筑學術研討會,參加會議的單位有設計部門、科研單位和高等院校。通過這次會議交流,我們驚喜的發現:許多工業建筑設計院越來越重視建筑師在工業建筑項目中的地位,年輕的建筑師們對工業建筑的創作熱情日益高漲,一批高水準、高質量的工業建筑精品讓我們耳目一新,特別是上海1933老場坊的改造設計項目[1],經過建筑師匠心獨具改造后的內部空間讓參觀者都頗為感動。但是,不可否認,近幾年來,業界對工業建筑的教育關注不夠,特別是高等院校的建筑教育體系中依然忽視了工業建筑教育,在這次研討會上僅有2～3所大學建筑院系的代表與會,該現象反映了工業建筑教育在我國高校建筑教育中受到忽視的現狀。
2我國工業建筑的發展現狀
2.1我國工業建筑的成就
全國解放以來,我國工業建筑經過了半個多世紀的發展,取得了輝煌的成就。特別是在改革開放以后,工業建筑無論是在量還是在質方面都有了較大的提高,出現了新的面貌。主要表現在以下幾個方面[2]。
2.1.1新興的工業園區迅速發展
高新技術在向生產力轉變的過程中出現了更多的工業建筑類型,新概念、新思想、新形式不斷涌現,諸如高新技術產業區、科技園、軟件園、創業園等。這些新興的工業園區都納入了城市總體規劃,除了生產建筑之外,還有完善的辦公、娛樂、科研等多種功能的輔助配套建筑,并精心設計了優美的廠區環境,把生產、工作與生活設施綜合起來,有效地提高了生產效率和生活質量,體現了企業精神和城市現代風貌。
2.1.2 工業建筑的廠房設計向大跨度和“彈性”大空間發展
為了滿足企業改建、擴建的生產需要,工業建筑的廠房設計向大跨度和“彈性”大空間發展,廠房內部空間環境引入人性化的設計,保護了工人的身心健康,提高了生產效率。
2.1.3 工業建筑結構類型趨向多樣化
大開間、大跨度的柱網形式,型鋼與混凝土組合結構、預應力結構、空間網架結構、輕型鋼結構、桁架結構、懸索結構、空間膜結構等結構體系以及壓型鋼板墻體和屋面體系等廣泛應用于工業建筑。
2.1.4 舊工業建筑的改造和再利用得到重視
建筑并不是一次性的易耗品,目前,尚有一些因工藝落后而廢棄的工業建筑其建造質量仍能滿足其他用途。因此,以可持續發展的態度來對待因時代變遷而出現的眾多舊工業建筑,重視對其進行改造和再利用,已成為我國現代工業建筑設計中的一個重要課題。近年來,我國老工業基地的一些工廠企業通過調整生產結構、挖潛改造,重新煥發青春,如長春一汽大眾新廠。舊城中的老廠有的易地重建,有的舊貌換新顏,如前文所提到的1933老場坊的改造,將已廢棄的工業遺產盤活,現已改造成為一個環境優美的時尚之都。
2.2 信息時代下工業建筑的發展趨勢
隨著數字信息化時代的來臨,現代工業生產的模式也在發生變革,已從早期以加工業為主,轉型為以電子信息工業、化學、生物、金屬機械工業為主的高科技產業:即從勞動密集型轉型為技術密集型。在全球范圍內可持續性發展觀念和各種文化思潮的興起,都極大地促進了工業建筑創作的進一步繁榮。在當今信息時代下工業建筑有以下幾個發展趨勢[3]:生態、節能、省地、可持續發展的趨勢;人類工程學的應用以及空間環境人性化設計的趨勢;高科技化及多元化的趨勢;文化性趨勢。
2.3 我國工業建筑與國外的差距
與過去相比,我國工業建筑的發展取得了輝煌的成就。但是,與發達國家相比,我國的工業建筑在觀念方面、體制方面、技術方面和教育方面都還存在著較大的差距[4]。這里固然有各專業工業設計院在“以工藝為主”的思想指導下,建筑師們普遍認為工業建筑僅僅在工藝流程之外依附結構“涂脂抹粉、穿衣戴帽”,對工業建筑創作缺乏熱情等原因,但長期以來我國建筑教育界對工業建筑教育的忽視卻更值得我們深思。
3我國高等院校中的工業建筑教育
工業建筑設計水平就是建筑師技術水平的體現,而建筑師的技術水平與學校教育、在職培訓等有著密切的關系。通過調查發現,我國高等院校的建筑教育中普遍存在著嚴重忽視工業建筑教育的問題。因此,如何盡快全面提高我國工業建筑的整體水平,縮短與發達國家的差距,解決我國高等院校的工業建筑教育中所存在的問題已迫在眉睫。
3.1我國高校建筑院系工業建筑教育的現狀
3.1.1 課程開設方面
國內大多數高校建筑院系不重視或完全忽視了工業建筑的教育。據統計,在我國設置了建筑院系的高校已超過60所,但在這些院校的建筑學教育中,基本上取消了工業建筑設計原理的講授和相關的課程設計。根據調查,只有重慶大學、北京建筑工程學院、中南大學等不到十所高校的建筑院系開設了工業建筑設計原理這門課程。長期以來,高校建筑教育對工業建筑的忽視造成了優秀工業建筑設計人才的缺乏,嚴重影響了我國現代工業建筑設計水平的提高,導致我國工業建筑創作思想領域一直處于比較低沉的局面。
3.1.2 教學師資力量方面
各高校建筑院系具備工業建筑實踐經驗的師資力量嚴重不足,高校建筑學專業的教師大部分只是具有民用住宅、公共建筑等方面的工程實踐經驗,現有的師資力量無法滿足工業建筑教學的需求。
3.1.3 教輔教材方面
與工業建筑相關的教材嚴重匱乏,現有的教材內容舊,技術落后,所講述的創作思想遠遠滯后于當代建筑理論的發展,已不能滿足當前信息時代下工業建筑課程的教學需要。目前,市面上介紹國內外優秀的工業建筑作品,以及新技術、新材料、新的建筑理念在工業建筑中的應用等相關的參考書籍寥寥無幾。
3.2加強工業建筑類型特色教育,培養寬口徑設計人才的建議與對策
3.2.1 加強培養學生的基礎素質
建筑教育的教學計劃及大綱應加強培養學生的基礎素質,拓寬專業,增加社會適應性,構建以學科為基礎,學科交叉、文理滲透為途徑的人才培養體系;加強學生的自然科學基礎、人文社會科學基礎、專業理論基礎和基本技能訓練,將學生培養成為專業基礎扎實,實踐動手能力強的建筑設計人才。
3.2.2 重視工業建筑教育,加強學生對工業建筑的全面認識
通過建筑歷史、設計原理、材料構造、工程實踐等環節,讓學生了解工業建筑的歷史、現狀和發展方向。引導學生對工業建筑設計產生興趣,培養學生運用科技新知識解決工業建筑的整體性、綜合性、靈活性等問題,加強新結構、新材料、新技術、新工藝的綜合性知識的學習,處理好工業建筑大尺度、大比例、大空間的相互關系,進而訓練其發展思維,鼓勵其獨創性,以彌補傳統建筑教育中的不足。
3.2.3 引導學生樹立可持續發展的建筑設計思想
工業建筑能耗在社會總能耗中占有較大的比例。無論舊工業的改造還是新工業的開發,工業建筑始終與城市規劃、環保、節能、地理環境、經濟、文化、人居都有著密切的關系。在現代工業建筑設計中,必須把可持續發展作為一個重大戰略來實施,使經濟建設與人口資源、環境相協調,實現良性循環。可通過在建筑設計教學活動中加強對學生可持續建筑理論教育,鼓勵學生關注環境,探索高舒適、低能耗建筑設計,探索新能源、可再生資源的利用與建筑一體化設計,培養學生關注環境、生態、藝術、技術的可持續發展的建筑設計理念。
3.2.4 重視工業建筑生產和生活區域的環境設計
在教學中貫徹“以人為本”的建筑設計思想,重視工業建筑生產和生活區域的環境設計。隨著現代化工業生產的生產工藝、管理高度科學化及人們經濟文化生活的不斷提高,人們對生產條件、勞動環境的要求也越來越高。因此在工業建筑設計中,也應更多地強調以人為本的設計理念,注重人的生理和心理感受,在設計上表現為注重營造室內外環境。
3.2.5 改革教學方法
在教學模式上,可以采取跨學科的教學與實踐相結合的方法,采取“請進來帶出去”的教學方法。例如,在學校開設工業建筑設計課程時,聘請設計院具有實踐經驗的建筑師、結構工程師、暖通設備工程師來學校給學生講授各學科與工業建筑相關的知識,并結合設計院現有的工業建筑項目給學生布置課程設計題目,讓學生“真題真做”;學校與設計部門聯合建立實習基地,畢業設計時將學生分派到設計院去,在實踐中學習和運用工業建筑設計的相關原理,加深對工業建筑相關規范的理解和執行,同時著重培養學生在設計中的跨學科交流和協作能力。
3.2.6 建筑教育是終身的教育
要著重培養學生的自學能力、研究能力、表達能力、組織管理能力以及團隊協作能力,能隨時吸取新的創作思想,運用新的科技成果,發展、整合專業思想,在今后的工作實踐中才能不斷突破自我,不斷取得創新和發展。
4結語
近幾年來,我國科學技術的迅速發展和經濟的持續高速增長,為工業建筑的發展提供了千載難逢的機遇;在當今瞬息萬變的信息社會,科技的進步使得新工藝、新材料、新設備、新技術不斷推陳出新,工業建筑的發展同樣面臨著新的挑戰。回顧我國工業建筑發展的歷史,我們已取得了卓越的成就;但不可否認我國工業建筑的發展還存在各種各樣的問題,與歐美發達國家相比在設計理論、技術、教育等方面存在著較大的差距。
吳良鏞先生在《北京》中提倡“全方位教育”,并指出“未來建筑事業的開拓、創造以及建筑學術的發展寄希望于建筑教育的發展與新一代建筑師的成長”[5]。為了更快更好地提高我國工業建筑創作的整體水平,應對信息時代所帶來的新的挑戰,在此,我們建議高校建筑院系重視和加強工業建筑教育,呼吁更多的建筑大師、建筑教育界的有識之士、工程界有經驗的工程師,都來參與我國高校建筑院系的工業建筑教育事業,共同開創我國工業建筑設計蓬勃發展的新局面。
參考文獻:
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[3] 袁淵.現代工業建筑發展趨勢探析(碩士學位論文).重慶:重慶大學.2005.
關鍵詞：工業建筑；建筑設計；發展趨勢
Abstract: to improve the overall quality of industrial architecture aspects from code for design of industrial buildings and high level, improve the overall quality of industrial building is conducive to promoting the development of China's industrial construction. In this paper, the principle of modern industrial building design and industrial design problems, the Countermeasures of industrial building design.
Keywords: industrial building; architectural design; development trend
中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A 文章編號：
一、設計面臨的問題
伴隨著我國市場經濟建設的深入和今年來國有企事業單位體制改革的深化，及以大、中型工業企業的項目建設為依托，甚至指定由某個國有大中型建筑設計院來設計的情況已經很少出現了。現今的市場競爭的壓力和可供選擇對象的增多，促使大部分企業在進行廠區建設時，不在是只關注滿足基本生產流程上，他們的更多關注點已經轉移到企業的發展和形象上來。因此，如何提高生產區的環境質量，創建優美、宜人的工作氛圍，如何使工業建筑在使用上有更大的靈活性和更高的生產效率，如何通過建筑形象來提升企業知名度，在工業建筑的設計中起著越來越重要的作用。全球經濟一體化要求科技產業化與產業科技化共同發展。這兩者一方面給工業建筑創作提供了多種建筑手法，另一方面也給工業建筑的實踐帶來了新的機遇和挑戰。這樣工業建筑在發展中不斷的與自然環境相協調協調，在借鑒民用建筑中比較流行的建筑手法的同時，也不斷的謀求自身的新的發展。
二、關于工業建筑設計的原則
1、開放性原則
隨著越來越多的企業特別是一些高科技產業、通訊業等都非常重視自身發展，通過各種手段加大企業的透明度和對外自我宣傳的力度來提高企業的知名度，為打入國際市場做準備，有的把自己的工業理念作為一個參觀點，間接的做成了工業旅游項目，為此，這個過程中就建筑設計方面布置了適宜對外開放的參觀路線，在參觀途中還可以接觸或購買該企業宣傳的展銷產品。
2、主導性原則。
當今的社會在市場經濟條件下競爭越來越激烈，一方面不僅要抓住自身企業的特點制定合理的發展模式，另一方面還要考察相關行業企業的發展情況，以便找出差距，及時采取措施。目前競爭不僅僅來自于國內，改革開放的實施也使很多國外企業加入競爭中，為了更好的發展，企業在進行工業建筑設計時自我形象應該具備主導性原則，要積極的做好對外自我宣傳、加強企業與外界的溝通。從前那種對外封閉自守的建筑設計概念已經不再適應現在的經濟發展，要想把企業做活做大，就必須使企業具有新的功能概念，努力營造環境優美、選材精致、造型新穎、跟進發展步伐的國際工業建筑體系。
3、安全環保原則。
現在隨著新能源的開發和利用，環境污染已得到了一些控制。俗話說“安全第一，環保先行”。這不僅僅體現的是以人為本的原則，更重要的是考慮到眼下整個地區、國家以至全人類的安全。在整個工業建筑設計初期，作為設計者就應該秉著此項原則，結合生產過程中的某些特殊情況，并對工藝流程有所了解，以便合理布局，避免日后人身、設備事故的發生。除此以外，有些工業涉及到半導體、醫藥以及生物化工、原子能電站等，這些企業在建筑設計中需特別創造一些潔凈工作區間，以防止各種輻射給人體帶來損害。
三、工業建筑設計的對策
要提高我國工業建筑的創作水平，可以歸納出以下三個應對策略: 第一，建筑師不但要具備較高的美學修養，更要對材料的性能和特性有精深的了解。建筑師在設計中必須從工業建筑的整體設計來考慮選擇合適的材料，因為不同材料、不同的施工工藝具有不同的視覺和觸覺效果，只有熟悉其特點和做法，才能創造出符合建筑師要求的效果，而整個建筑物就是由無數的“小效果”所組成的。
在很多工業建筑設計方案招投標中，建筑透視圖都非常漂亮，但建成后則被改得面目全非。其重要的原因之一就是建筑師對建造材料不夠熟悉，對材料的構造做法不夠了解，對當地慣用的建筑材料知之甚少，這樣的建筑建成后肯定與透視圖相去甚遠。這樣的建筑設計注定不會有市場支持，也就更談不上什么經久不息的感染力。
其次，在滿足工業生產基本需要的前提下，關注工業建筑的結構選型至關重要。從某種意義上講，工業建筑物采用的結構形式對建筑物最后的造型、體量、空間具有決定性的意義。隨著社會經濟的不斷發展，環保和節能的觀念已經深入人心，大家普遍認識到建筑結構的本身是一個客觀存在，以其真實的面目示人，符合建造邏輯也體現了當代社會的美學追求，這種觀念的日益深入無疑給我們提升工業建筑的建構美學提供了舞臺。
最后，應該充分關注工業建筑的構造細部，使工業建筑經得起細看和推敲。長期以來，建筑師在國內大學所受到的大多是學院派的教育，注重建筑美學，忽視建筑技術。我國建材行業的相對落后和施工隊伍的技術素質不高，造成了建筑質量低下，但這絕不能成為建筑師忽視構造節點的借口。建筑師設計支撐構件和構造做法不僅是為了滿足支撐和保護建筑物的需要，同時也須體現出在美學上的追求，要在滿足結構和設備專業要求的前提下，設計“耐看”和經得住推敲的節點。目前，國內各個地區由于氣候和地質、環境等的不同，各種構造做法差異很大，但是建筑師在設計時對其重視程度明顯不夠，往往簡單地套用本地區的“習慣”做法來做“標準化設計”。無視當地的傳統工藝做法，一味追求自己的所謂恢宏、大氣的想法，這不但是對當地數百年、甚至上千年來形成的營造做法的褻瀆，更與當地建筑人文環境相背離。
關鍵詞：工業建筑；結構設計；問題
工業建筑作為我國建筑設計體系的重要構成，其一方面帶有傳統建筑設計的特點，另一方面又具備了自身較為獨特的設計及施工特性。工業建筑與一般建筑不同，其主要是為工業生產的實施提供物質基礎，因此，其建筑結構需要突出較強的功能性和科技性。
一、 江蘇省冶金設計院有限公司基本概況及其工業建筑結構設計實踐
江蘇省冶金設計院有限公司是江蘇省甲級工程設計及研究單位，其以工業設計為主要業務，通過科技及技術創新，成為江蘇省工程勘察設計的標桿單位，公司依托于神霧集團，在工業建筑設計及節能減排領域申請了多項設計專利，其業務遍及世界眾多國家。在工業建筑結構設計實踐上，江蘇省冶金設計院有限公司開展了諸如蘇州鋼鐵廠燒結車間、豐盛超導有限公司生產廠房建設工程（其中，鋼結構廠房18000O，特殊氣體廠房900O）、安德里茨日照鍍鋅線塔架鋼構設計等眾多設計項目，保障合作企業取得了良好的經濟及社會效益。
二、 工業建筑結構設計中需注意的相關問題分析
工業建筑結構設計中，由于工業建筑的特殊性，在受力結構組合機結構構件上要求極為嚴格，其設計及施工要點眾多，筆者結合江蘇省冶金設計院有限公司工業建筑結構設計實踐，對其設計施工要點加以探析。
（一） 地基設計
工業建筑涉及到較大面積的地基基礎，受制于復雜的地質狀況，在工業建筑地基設計中應注重綜合運用多種設計形式。根據工業建筑所承受的荷載力大小，可以將其設計為彈性地基、條形基礎、獨立基礎、樁基基礎等，一般而言，在工業建筑結構地基設計上，較常采用樁下條形基礎的設計形式。在地基混凝土選用上，以C25型混凝土為宜，適當將地基基礎的配筋率調低，并嚴格按照工程圖紙對條形基礎部位的鋼筋開展施工[1]。如工業建筑結構的墻體涉及到較大荷載，要將地基的寬度適度增大。
（二） 梁板設計
工業建筑結構考慮到其承載重量，一般要增加梁柱的截面積，在截面高度的設計上，鋼筋的稠密情況能夠對混凝土澆筑質量造成影響，進而影響梁柱穩定性。在開展工業建筑梁板設計時，應將其截面高度適度提高，并將配筋率加以調低，以避免出現鋼筋堆積現象。配筋率一般以1.7%-2.5%為宜。
工業建筑挑梁不具備過大的自重荷載，可將其設計為截面形式，要視挑梁的懸挑、荷載及撓度情況確定其鋼筋率大小，如挑梁需要貫穿工業建筑墻體，則要對其抗傾翻的相關數據加以計算，以確保其穩固安全。工業建筑過梁設計中，要結合施工圖紙進行，明確其設計方法及型號。過梁需要承載較大荷載重量時，應對其荷載承受力加以計算。在過梁的澆筑上宜與圈梁澆筑同步，在其配筋率上，要顧及到過梁的抗震及支撐作用，適度將其配筋率提高。
為避免設計中出現人為失誤，一般選用PMCAD等軟件進行工業建筑現澆板配筋的計算工作，配筋計算中的要點如下：1.計算時要注重塑性變形重這一要素，對工業建筑板上筋及板下筋分別乘以折減及放大系數，取值范圍分別為0.8-0.9，1.1-1.2。2.根據彈性力學對板鋼筋應力進行計算時，取計算結果即可，不需再行修改。3.工業建筑砌體結構配筋計算時，要注意其外墻板負筋取值應合適，不能過于偏大，以免產生附加彎矩。
（三） 柱形件、樓梯及預埋件設計
在柱形件設計中，考慮到工程的經濟性，通常選用型鋼格構柱及鋼管混凝土柱，縱向系桿在使用數量上可以適度增加，以減少工業建筑廠房柱的計算面積。在桿件結構上，主要選擇單拉桿及擠壓桿相結合的形式，在確定桿件結構時，要兼顧到桿件的具體長度及施工荷載力情況[2]。
工業建筑以板式結構為主，在梯梁間要設置預留高度，高度差以20cm為宜。保持梯段板鋼筋與工業建筑休息平臺的連接性和配合性，在首段梯板基礎部位要進行梯梁設置，以提高樓梯的穩定度。工業建筑預埋件設計要緊跟施工圖紙設計標準，做好預埋件的技術交底工作，以免出現遺漏。在預埋件設計及埋設時，為避免其出現位移，要對其滑膜程度加以檢驗。
（四） 鋼結構設計
鋼結構在工業建筑結構中采用較多，如江蘇省冶金設計院有限公司設計的豐盛超導工業廠房即采用了鋼結構設計方法，該工程在選用了輕型門鋼結構，運用強度較高的螺栓對梁柱進行連接。在鋼結構裝配中，工程人員一方面對螺栓的布置進行了科學設計，并采用了防銹及防腐蝕施工工序；另一方面在底部螺栓位置預留出空間，以便于扳手進入，為后期維保提供便利。
鋼結構設計中，桿件與節點之間的構造設計極為重要。在節點構造設計中要選用科學的工藝，達到鋼結構受力、傳力的明確性及均衡性。節點構造要設定出足夠的安全系數及焊縫長度，一般安全系數范圍為15%-20%，焊縫長度≥120mm[3]。為確保鋼結構施工中的穩定及安全性，要保持桿件截面的穩定，不能隨意將其加大。
結語：
工業建筑結構設計要本著實用、經濟、安全等原則，在嚴格參照相關設計規范的基礎上，對工藝流程及工藝質量制約要素加以全面統籌，從而使工業建筑結構融安全性、穩定性及技術性于一身，促進我國工業建筑結構設計水平的提升。
參考文獻：
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【關鍵詞】半剛性連接；框架；工業建筑；應用
通常來說，工業建筑實際結構設計過程中，一般利用假定的方法，認為鋼梁與鋼柱實際連接過程中，始終保持完全剛接，又或者保持理想鉸接狀態。然而，這種假設忽略了現實情況，容易造成設計方面的問題。如果是完全剛性狀態下，鋼梁與鋼柱之間較為固定，一旦出現框架變形現象，不會出現明顯的轉動，這顯然與實際情況不符。理想鉸接狀態下，鋼梁與鋼柱間盡管可以發生轉動，但是二者在力學傳統方面受到影響，彎矩難以進行有效傳遞。由此可見，只有半剛性結構才真正符合現實，因而工業建筑結構設計應出于半剛性連接加以考慮。
一.各國關于工業建筑建設中半剛性連接方面規定
目前來說，歐美等國家經過長期實踐探索，已經逐漸認可半剛性連接，并通過相關規范對半剛性連接進行明確規定[1]。在1992年制定的EC3規范中，明確規定半剛性框架結構，與剛性連接、柔性連接共同組成了基本的框架結構類型。在1986年-1989年期間，美國AISC經過研究最終規定，鋼框架設計階段，不僅應考慮到鋼結構實際類型，還應充分考慮到連接形式。按照規范規定，最終確定鋼框架連接形式主要包括以下三種：第一種，剛性連接形式。所謂剛性連接是指在實際設計過程中，梁結構與柱結構之間由于保持較大剛度，因而相交構件不會產生較大位移。第二種，簡支連接形式。通常在假定設計中，這種連接形式在力學傳遞方面僅僅進行垂直剪力的傳遞，而不進行彎矩的傳遞。第三種，半剛性連接形式。在力學傳遞過程中，這種方式既可以進行垂直剪力的傳遞，同時又可進行彎矩傳遞。相對而言，半剛性連接更加符合工業建筑設計建設實際，因而工業建筑實際建設過程中，應切實考慮半剛性連接設計。
二.半剛性連接鋼框架在工業建筑中的實際運用
（一）半剛性連接模型
通常來說，在結構設計的過程中，還應注重模型方面的確定。按照連接形式劃分，半剛性連接又包括多種形式，例如頂底角鋼連接形式、矮端板連接形式、雙腹板連接形式以及單腹板連接形式等。在工業建筑設計過程中，應根據節點彎矩及其轉角等，科學確定連接處剛度[2]。然而，在實際研究設計中，半剛性連接模型的設計相對較為復雜。為此，歐美等國在大量實踐基礎上，加強M-θ曲線研究。一般來說半剛性連接相關的模型主要包括以下幾種：第一種，多項式模型。所謂多項式模型，主要是利用齊次方多項式加強半剛性連接設計方面的描述。第二種，冪函數模型。利用M-θ冪函數關系式，對半剛性連接設計進行有效表達。第三種，指數函數模型。指數函數模型通常涉及到多個參數參與。第四種，雙線性節點方面的強化模型。由我國沈祖炎教授和丁潔民教授共同提出，主張兩個角度考慮，一方面為定性分析，另一方面為定量分析，這樣可以使得結構計算更加方便。該模型在工業建筑實際運用過程中，可以將誤差大大降低，可以使誤差最多不會超過5%。
（二）半剛性鋼框架研究設計
盡管歐美等國在過去一直致力于鋼框架方面的研究設計，但是其設計計算過程中，仍然存在一定問題，直到近些年來鋼框架計算才變得越來越成熟。通常來說，半剛性連接本身較為復雜，呈現出明顯的形式多樣特點，因此在實際研究的過程中，通常將其納入非線性連接考慮范圍內。基于上述現象，我們只有加強對非線性的了解，才能使鋼結構框架設計更加科學合理。并且在設計中，還要與數據庫進行有機結合，從而對設計進行良好的參照。根據Chen的相關研究，筆者提出了半鋼性框架方面研究設計步驟，主要包括以下幾個方面：第一步，應對各單元尺寸進行科學判斷，同時對材料規格進行考慮。第二步，根據工業建筑實際情況，科學確定節點實際連接形式。第三步，借助于AISC等相關規范，對不同計算荷載進行有效組合。第四步，根據實際情況，選取三個參數作為參考，加強節點剛度方面的修改。第五步，進行一階彈性分析，在此過程中，節點被當成彈簧單元。第六步，充分考慮到承載力極限，并在此狀態下，加強框架穩定性方面設計與驗算。第七步，加強框架強度方面的設計與驗算，此過程只需正常使用極限條件即可。第八步，一旦設計出現問題，從第三步重新開始設計。然而，在實際方法運用的過程中，還應全面考慮到框架側移等因素影響，這樣才能充分滿足實際工業建筑設計方面需求。
結語
本文淺要分析并探討了工業建筑實際建設過程中，半剛性連接狀態下鋼框架結構實際運用，并提出自己相應看法。對于工業建筑實際結構設計而言，由于鋼梁與鋼柱實際連接過程中以半剛性連接為主，因而應從半剛性角度加以考慮進行設計。只有這樣，才能使設計與工業建筑力學性能相符合，并有效促進工業建筑建設順利進行。
參考文獻
目前，美國多個州的法律已經規定政府投資項目必須使用BIM技術。而在2010年，日本國土交通省也宣布全國各級政府投資工程將全面推行BIM技術。英國在2011年要求政府工程必須在5年內普及BIM技術。新加坡建設局計劃采用BIM技術的業者至2015年將達到80％。韓國則要求500億韓元以上的建筑項目至2015年必須采用BIM技術進行管理，并在2016年實現BIM技術在全部公共設施項目中的普及[2]。而澳大利亞buildingSMART組織受澳大利亞DIISRTE（DepartmentofIndustry,Innovation,Science,ResearchandTertiaryEducation,工業、創新、科學、研究和高等教育部）委托于2012年的《國家BIM行動方案》（NationalBuildingInformationModelingInitiative）也建議至2016年7月1日，政府建筑采購全部使用基于開放標準的協同信息交換BIM技術。因此，BIM技術不僅是一次建筑設計方法的集成化技術革命，也是一輪建筑師設計思路的整體性顛覆：二維幾何繪圖表現開始轉向了三維全信息構件信息模型集成；離散獨立設計逐步走向了協同全過程整體設計。而根據美國斯坦福大學CIFE中心（CenterforIntegratedFacilityEngineering，集成設施工程中心)針對32個項目的深入數字統計研究表明：使用BIM技術可避免40％的預算外更改，節省80％的造價估算耗時，壓低10％的成本價格，壓縮7％的項目工期[3]。通過使用BIM技術還可以提高造價估算精確度，減少差錯以及能源、資源消耗，并具有以下三點優勢：1）關聯協同的模型信息。BIM技術通過拓撲關系和三維幾何建構關聯協同的模型信息，全程整合設計信息與施工信息、管理信息：如構件名稱、材料特性、結構類別、形體關系；施工工序、成本進度、土方計算、人力控制；工程安全、材料耐久性能、維護成本等。2）識別更新的模型構件。在設計的全生命周期中，BIM技術支撐的信息模型對象是可識別更新的，系統統計分析模型構件信息，并生成關聯的文檔圖形和虛擬形體。同一構件模型能夠自動識別，在不同階段的構件對象修改都可同步整體更新。3）演化拓展的模型整體。BIM技術建立的模型整體概括了演化拓展的建筑全生命周期，設計中模型某個對象出現變更，與之關聯的模型構件都會自動得到拓展，二維圖紙與三維形體以及四維管理信息進行同步演化。
2當前工業建筑鋼結構改造的客觀局限性
鋼結構建筑屬于較為綠色環保的一類建筑，其迎合了可持續的建筑發展需要，已被廣泛應用于工業廠房改造建設中。同時，在應力幅度內的鋼結構具有良好彈性、韌性，具有較好的抗震性能。綜合而言，其發展前景樂觀，但由于材料、結構以及施工、設備特性，其長足發展受到一些客觀條件的限制。1）工業建筑改造成本高。由于工業建筑改造帶來建筑使用功能的變異，設計建造時的設計理論方法與改造后的功能有所不符，結構要求、空間使用要求、規范強制性條文要求也存在較大差異。所以，相對于新建建筑，工業建筑改造在設計初期必須對建造時的設計方案以及工業建筑現狀進行全面了解，延續地域文脈，如圖1所示。同時所需鋼材量大價高，導致整個改造工程需要耗費大量人力物力，成本相對較高。2）施工精確度要求高。工業建筑由于其使用功能要求，空間較為開敞，結構跨度相對較大，但外表皮圍護結構不太受重視且較為脆弱。因此，在進行鋼結構改造過程中普遍要對原有工業建筑外表皮進行處理，必需對保留的工業遺產進行創新性的改造設計，賦予其全新的功能，使其融入現代城市生活，實現復興與再生[4]。施工精確度必須較高才能達到預期改造效果，稍有不慎就會破壞原本希望保持的工業建筑風貌。3）鋼結構設計難度較大。結構造型設計相較于傳統梁板柱建筑較為復雜且成本較高。設計者必須對各種鋼結構構架形式，材料受力性能，以及結構荷載進行合理分析計算以獲取最優方案，其設計、施工以及維護難度相對較大。
3應用計算機模擬“BIM”技術進行工業建筑鋼結構改造項目優勢
通過“甩圖板”，我國建筑設計行業進行了第一次技術革命，計算機技術開始全面應用于原本依靠手繪的建筑設計領域，然而傳統設計軟件是針對于傳統設計的計算機信息平臺，其功能也大多只是為了支撐傳統設計流程，如圖2所示，容易形成信息孤島和斷層。而應用計算機模擬“BIM”技術的第二次技術革命將二維平臺轉化為三維、四維、乃至五維應用，在工業建筑鋼結構改造項目中具有傳統技術無可比擬的優勢。
3.1高效性——協調最優改造方案，顯著提升工程改造效率在工業建筑改造的鋼結構設計前期方案和初步設計階段，運用BIM技術可以協調建筑師、結構以及設備等各專業工程師，并在BIM模型中進行各專業沖突以及碰撞檢驗，靈活提供可實現的備選方案[5]。同時向工程甲方以及施工方提供3D模型，以便直觀對比得出最優化方案，進而可大幅度加快改造進度。
3.2經濟性——控制工程造價，擴展鋼結構工業建筑改造工程應用前景“BIM”平臺建立了與成本相關數據的時間、空間、工序的5D維度關系，優化人力資源配比，可將工作分解后利用項目調度系統優化鋼結構安裝方案，統籌完善工業建筑改造的成本控制，如圖3所示進行協作。在清晰表達造價關系的同時提供精確的成本信息，使實際成本數據得到高效處理分析，從而有效地控制鋼結構工業建筑改造成本較高這一實踐短板，擴展應用前景。
3.3便捷性——同步更改二維圖紙，降低結構二次設計難度利用BIM模型,三維建筑構件及方案的更改都可以在二維設計圖紙中進行同步更新。模型可自動生成同步的各層平面結構圖與剖面圖，快速完善導出2D結構條件圖，制作鋼結構的裝配節點詳圖[6]。各視圖下的修改內容（構件大小、位置）在關聯的配筋、大樣圖中自動更新，大大降低了設計變更以及細節更改帶來的結構二次設計難度。
3.4直觀性——參數化搭建裝配，可視化模擬四維模型BIM依托三維參數化軟件CATIA及相關二次開發技術,可以模擬建立與工程相應的節點系統，自動批量地進行鋼結構節點模型的創建，進而將鋼結構構件與節點模型結合，搭建完整鋼結構BIM模型，實現四維立體可視化，如圖4所示。
3.5安全性——全生命周期監控，增加工業廠房改造工程安全性能基于“BIM”平臺的建筑工程模擬，可以借助計算機整合各項工程數據，預測監控整個工業建筑鋼結構改造項目全生命周期的建筑具體情況[7]，并在早期設計階段發現后期真正施工階段以及實際使用時所會出現的各種問題，提前整合并處理后期隱患，減少不必要的能源損失和資源耗費，提高施工、實際使用以及后期維護的工程安全。
4結束語
【關鍵詞】工業建筑；電氣設計
中圖分類號：F407文獻標識碼： A
前言：
工業建筑的電氣設計與民用建筑不同，工業建筑一般單層層高較高，單間面積大，動力負荷多，會接觸到高壓氣體放電燈照明、明敷設線路、工藝設備配電等等方面的設計。
一、工業建筑電氣設計的概念
1、設計的概念
設計是一個構思表達、再構思表達、反復推敲、不斷深入發展和進行評價的過程。基本上可以概括為博覽、創意、構思、表達等幾個階段。設計過程從一開始到深入下去，各階段思維的廣度、深度都不同，表達方式、工具也可能是多樣化的。表達方式和工具要適應思維的速度，推動思維發展成熟。
2、服務的對象
設計是為甲方(業主)的功能需要服務的，也是為施工單位的施工需要服務的。在滿足國家有關規定的前提下，設計人員應樹立服務意識、樹立合作觀念、樹立敬業精神。對建筑電氣專業的設計人員而言，妥善處理與各個專業之間的關系是十分重要的事情，在協調上所用的時間甚至可能超過埋頭設計的時間。部分工程（特別是規模較小的工程）不按建設程序辦事，私雇資質等級不符合要求的設計人員及施工單位（或個體戶）設計或承包工程。由于設計和施工人員技術水平有限，致使一些安裝工程達不到規定指標的要求。工程設計是基本建設的龍頭，設計文件是工程建設的主要依據，設計質量是決定工程質量的首要環節。我國工程質量事故統計資料顯示，由設計原因導致的工程質量事故占40.1％；工程施工原因引起的占29.3％；其它原因(如設備材料質量問題等)引起的占30.6％。可見對工程質量實施三控的關鍵在于設計質量控制。電氣工程也不例外。
二、設計前的準備工作
1、 設計前首先要對設計對象有深入的了解。比如對該工業建筑的建筑分類、建筑規模、消防等級、室外消防水量、工藝流程等等一系列問題要有個清楚的認識，這些問題清楚后才會知道怎么設計才能滿足規范和工藝方面的要求。
2、與工業建筑有關的部分重要規范。（1）《建筑設計防火規范》GB50016-2006。（2）《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》GB50058-92。這是相對于民用建筑電氣設計來說工業建筑電氣設計中應用更為廣泛的兩本規范，所以設計中要更加重視。
3、照明
a)照明燈具的選擇。工業廠房的照明燈具根據廠房的單層層高不同可采用熒光燈光帶(槽式燈)或氣體放電燈具。照明燈具的安裝高度在 4 米左右時，可以選擇熒光燈；安裝高度在 5 米左右及以上時，一般選擇適用的高壓氣體放電燈。高壓氣體放電燈主要有高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、高壓汞燈。高壓鈉燈光效高，金屬鹵化物燈顯色性好，高壓汞燈顯色性差。光效高的燈具一般用于室外場地，顯色性好的燈具一般用于顯色性要求高的場所。
b) 應急照明。應急照明包括疏散照明、安全照明、備用照明。疏散照明分為疏散應急照明，用來確保疏散照度，以及疏散指示標志（分為燈光疏散指示標志和蓄光疏散指示標志）。目前很多工業建筑的設計中廠房內部大開間的疏散線路都設置燈光疏散指示標志，應該酌情而定，中小規模的工廠內部工人經常在這個環境工作，對內部環境已經較為熟悉，在疏散時只要有一定照度，很容易找到出口，因此在一般情況下對于內部并不復雜的工業廠房只要設置一些在事故斷電時能保證安全的照明就可以了，以避免內部工藝設備造成的人員危險；備用照明是用于確保正常活動繼續進行的照明，它的設置要看工業廠房生產工藝上有沒有這方面的要求。至于消防用的應急照明《建筑設計防火規范》只針對疏散走道有所規定。但要注意安全出口燈還是要設置的，這點條文有規定。
c) 配電設備的選用。工業的特殊場所如多塵場所采用密閉式防塵設備，潮濕場所采用防潮設備，有腐蝕性氣體場所采用防腐設備，火災危險場所采用防燃設備，有爆炸危險場所采用防爆設備。
d)接地裝置。接地裝置的做法、接地電阻的大小與民用建筑相同。與民用建筑不同的是有些工藝設備、工藝管道需要單獨接地，這樣我們就要在其對應的設備房間內設接地干線，接地干線做法可以參考圖集《接地裝置安裝》03D501-4。接地干線（可采用-40X4 鍍鋅扁鋼或其它導電材質）沿墻明敷設，在經過門處轉為暗敷設，其它位置埋地敷設或者在電纜溝內明敷設。
e）動力配電。動力配電包括工藝設備、給排水設備、暖通空調設備及消防等設備的配電。一般情況下干線系統采用放射式與樹干式相結合系統，由配電箱引至各用電設備的支線則采用放射式系統。
f）火災自動報警系統。應根據《建筑設計防火規范》和《火災自動報警系統設計規范》并結合廠房的生產類別或堆放物品的性質確定是否設置火災自動報警系統并確定保護等級。火災自動報警的設備選擇應根據《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》GB50058-92判斷是否選用防爆、本安型的設備。對小面積二級保護對象可以采用區域報警系統，報警主機設置在有人值班的值班室或管理室就可以了，大面積的廠房可以視情況采用集中報警系統，這時要設置專用消防控制室。
g) 線路敷設。現代的工業廠房以鋼結構廠房為主，電氣線路無法暗敷設，以明敷設為主。線路較少的直接穿鋼管明敷設，線路集中且多的地方可以采用金屬線槽、金屬橋架或在電纜溝內敷設。金屬線槽主要用來敷設電線，金屬橋架主要用來敷設電線電纜。要注意采用金屬線槽或金屬橋架敷設線路金屬線槽或金屬橋架及其支架都必須接地，且金屬線槽橋架接地點不能少于兩處，每隔一定距離還要考慮重復接地。
h）電纜防火 。電纜防火必須以防為主。（1）要注意因電纜內部絕緣的缺陷、老化、受潮、損傷等引起電纜短路，短路電弧引燃電纜而著火。而一旦電纜絕緣不良，要能及時發現并退出運行。（2）要保證電纜溝、電纜隧道排水暢通、通風良好。不能讓熱力系統的廢氣、廢水流入電纜溝和電纜隧道。那些將電纜防火門長期處于關閉狀態、把電纜防火板封閉起來、把電纜溝蓋板的縫隙統統填充封閉起來，影響電纜通風和散熱的做法都是不妥當的，都會加速電纜絕緣的老化和損傷。（3）電纜在使用前和檢修中所做的電纜預防性試驗必須嚴格按《電力設備預防性試驗規程》的要求進行。
三、影響工程質量的幾個建筑電氣設計問題
合格的建筑設計應滿足七個質量特性規定的要求，即功能性、安全性、經濟性、可信性、可實施性、適應性及時間性。設計單位本應將通過了設計評審的合格的設計文件交付施工。而實際上不少交付施工的設計文件都存在缺少或偏離質量特性要求的缺陷。對電氣工程質量造成影響的設計問題又主要表現在安全性、可信性(包括可用性、可靠性、維修性等)及可實施性的缺失或偏離。以下就幾個最常見的方面進行探討。
1、 設計違背或偏離設計規范的規定，安全性、可信性方面不執行設計規范的現象相當普遍。
2、 設計深度不夠
目前施工圖設計深度達不到建設部《建設工程設計文件編制深度規定》要求的現象相當普遍，主要是設計文件可實施性方面的缺陷，將直接導致施工安裝困難或錯誤。也可能導致可用性的欠缺。由于不按規定的深度進行必要的計算與標注、也往往造成設計文件本身出現原則錯誤而難于及時發現，將影響項目建成的使用功能。
例如：按深度規定電力及照明系統圖及相應設備材料表中應詳細標明選用的電氣設備及材料的型號、名稱、規格參數及數量。改革開改以來，我國電工產品市場異彩紛呈，國內外各種型號規格的產品琳瑯滿目，國家不可能對各類電氣設備及材料規定統一的型號。設計標明各種設備材料的型號規格參數便顯得尤為重要，這是業主或施工單位進行設備訂貨及采購的依據。然而近年來電氣設計文件中普遍習慣于只在系統圖的設備符號旁標注該設備的型號或廠家產品編號，使設備訂貨無所適從，并往往造成錯誤。比如某項目電氣照明設計，設計者在系統圖斷路器符號旁僅標注了"A063M 20A"，設備表中亦然，而未注明名稱及詳細參數，施工單位理解為20A普通斷路器，因找不到該編號的產品而另行采購了另一種斷路器。后在設備材料報驗時經監理人員查對，原"A063M"乃是海格公司的一種電磁式漏電斷路器的產品編號，額定電流20A，額定漏電動作電流值30mA。可見原設計中這些回路是應設漏電保護的。但因設計標注不清而引起訂貨錯誤。只得重新采購更換。
結束語：
設計文件是工程施工與監理的最主要根據，設計能否認真執行國家規定、設計文件的深度及相關專業的密切配合問題等等都直接影響工程質量。近年來設計質量滑坡現象已成為不爭的事實，究其原因可能是多方面的，諸如設計市場惡性壓價競爭，迫使設計單位減少投入以降低成本等等，本文不擬探討。設計人員認真學習相關設計規范，加強設計過程管理、重視設計會簽與評審，便可以基本根治。
參考文獻：
關鍵詞：工業建筑 節能 規范 技術
Abstract: at present, our country industry building energy consumption, and the total amount of total social and the ratio of the energy consumption of continuous improvement. Influence factors of industrial building energy consumption is complex, although in recent years in the use of energy saving technology in our country and promotion made some progress, but compared to developed countries still have significant gap. We urgently need to establish the national standards for industrial buildings, and gradually improve and enhance technical measures, make industrial building energy saving got generally and high quality implementation.
Keywords: industrial building energy efficiency standard technology
中圖分類號：TE08文獻標識碼：A 文章編號：
1. 研究工業建筑節能的現實意義
1.1我國建筑能耗現狀
中國是一個能源消耗大國，其中建筑能耗（包括建造能耗、生活能耗、采暖空調等）占全社會總能耗的30%以上，如果再加上建材生產過程中耗掉的能源（占全社會總能耗的16.7%），則建筑相關的能耗將占到社會總能耗的46.7％。
隨著我國工業化程度的不斷提高，建筑能耗的比例將繼續提高。按目前的趨勢發展，到2020年，我國建筑能耗將達到10.9億噸標準煤。
1.2我國工業建筑能耗現狀
目前，我國的工業建筑處于持續增長階段，調查表明，我國每年完成的建筑工程投資額中，工業建筑占了多半。
以東莞地區為例，該地區是我國制造業名城，工業企業數量龐大。2011年工業企業用電量接近450億千瓦時。各類型企業所占的比重及構成見（圖1）。
根據近年東莞地區工業用電占總用電量的變化曲線圖（圖2）可以看出，以2005年耗電量比例為基礎，5年來，工業耗電量占總用電量的比例依次為12.3%、13.7%、31.3%、19.3%、30.2%，工業耗電量占總用電量的平均增長率為21.3%，工業建筑的能耗比例增長很大。
由此可見，提高工業建筑節能意識，降低工業建筑能耗，是當前建筑節能的重要領域，是需要迫切解決和深入研究的問題。
2. 我國工業建筑的能耗構成及特點
我國工業建筑的采暖、空調能耗相當可觀，單位面積能耗是發達國家的幾倍。且目前對工業建筑的節能沒有相關的法律法規，可能建設中強調一次性投資的節省，忽略了維護結構的節能效果，因此在運行中產生大量能耗。
2.1建筑能耗大
工業建筑的跨度及層高大大超過民用建筑，體形系數較大，隨著廠房類型、功能和采光通風的要求不同，多數情況下窗墻比大于普通民用建筑，這也勢必增加廠房的運行能耗。
2.2環境控制要求高
有些工業建筑為了滿足機器設備運行環境或者工藝要求，采暖空調系統需要采用恒溫恒濕控制，與居住和公用建筑相比，環境設備消耗很大。
2.3設備發熱量高
工業建筑中常有一些發熱量大的設備，其產生的熱量及對流和熱輻射的方式傳遞到室內空氣和圍護結構，形成冷負荷，因而加大空調設備的能耗。
2.4 能耗影響因素復雜
在工業建筑所耗用的能量，除了取決于建筑物本身圍護結構由于室內外溫差傳熱所形成的能耗外，還包括空調、照明、通風換氣和以及生產過程中產熱所形成的能耗。由于生產工藝流程和操作特點不同對建筑耗能有很大的影響，并與設備運行時間和工作班次等因素密切相關。
表1 東莞地區工業廠房耗能構成抽樣調查
表2東莞地區工業廠房單位面積耗電量抽樣調查
從調查統計結果可以分析得出：
(1) 生產工藝對濕熱環境要求高的建筑（1.2.3），空調能耗所占的比例在50%以上；對濕熱環境要求一般的廠房（4.5.6），空調能耗在30%以上。可見，降低空調能耗在工業建筑節能中有重要地位。
(2) 車間照明所消耗的能量占有相當大的比例，故照明系統節能有很大改進空間。
(3) 由于廠方使用時間、熱濕環境要求不同，其單位面積折算能耗差別較大。生產精密產品、特殊工藝等對濕熱環境要求較高的廠方耗能指數高于一般環境要求的廠房。
3. 節能技術的使用
目前一些工業建筑使用了較先進的節能技術，但對比我國大量的工業建筑，仍然是一小部分。
3.1 呼吸幕墻
呼吸幕墻采用雙層幕墻結構，在陽光照射、熱輻射以及熱傳導等性能方面都優于傳統的單層玻璃幕墻。據德國有關資料表明：呼吸幕墻與傳統的單層玻璃幕墻的能源消耗相比，采暖時可節約能源42% ~ 52%，制冷時可節約能源38% ~ 60%。由此可見，呼吸幕墻具有非常優異的節能性能。此外，其隔聲效果也非常顯著，用于廠區內的辦公樓，可以大大改善相應的辦公條件。
現階段我國使用的呼吸幕墻產品以德國技術為主，其中一些主要五金附件和關鍵材料需要從德國進口。考慮到建筑成本，計算和實踐表明，這種幕墻在使用6年之后，其造價相當于普通中空玻璃幕墻；使用10年經濟效益明顯。
此外，呼吸式幕墻與電子計算機系統結合在一起，發展了智能幕墻。采用智能幕墻系統的建筑其能耗只相當于傳統幕墻的30％。成為節能環保幕墻發展的新的目標。
國內工程實例 表3
序號 工程名稱 位置 類型
1 國家會計學院教學樓 北京 敞開式外循環
2 中國人壽廣場 江蘇南京 敞開式外循環
3 旺座中心 北京 敞開式外循環
4 揚州牧羊工程技術中心大樓 江蘇揚州 敞開式外循環
5 “久來”大廈 上海 敞開式外循環
6 2008年奧運會北京射擊館 北京 雙層外循環
7 中石油大廈 北京 雙層內循環智能
8 凱晨世貿中心 北京 雙層智能
3.2 陽光導入照明
我國大量地區的平均日照率在60%以上，這對太陽能采光或照明十分有利。
陽光導入照明系統是根據光的反射特性，通過采光罩將陽光收集，使用導光管或導光纖維將光傳入室內。其的末端是一個高透光、高擴散的漫射器，可將陽光均勻擴散。具有節能環保、安全健康、用途廣泛的優點。
該系統可以替代普通照明燈具，單個系統每年可以節約電能500度以上。利用日光進行照明，不會產生普通燈光對于人眼視力的損傷，也不會產生火花和電弧，能夠適用于需要防火防爆的特殊場所。由于自然光的不穩定，須裝配人工光源作為后備。
此類產品使用壽命在25年以上，能夠顯著降低建筑物內部80%以上的照明能源和10%以上的空調制冷能耗成本回收周期3-5年。
國內工程實例 表4：
浙江中煙“十一五”易地改造項目 杭州中策橡膠有限公司
杭州中萃食品有限公司 杭州博世電動工具中國有限公司
嘉興瑪氏食品有限公司 杭州錢江經濟開發區能源與環境產業園
嘉興中節能能源產業園 百事可樂（重慶、廣州、昆明、天津）工廠
北京衛星精密加工車間 北京聯興盛業印刷有限公司
北京金自天正智能公司工廠 蘇州工業園物流中心
蘇州博世汽車部件有限公司 沈陽飛機制造廠
大連固特異輪胎有限公司 云南紅塔煙草項目
3M中國研發中心 無錫紐迪西亞
安徽鵬遠工業園 新鄉平原新區科技產業園
3.3 太陽能光電系統
太陽能光電技術多年來得到政府的大力支持推廣。工業廠房的屋面面積大，平屋面加裝支撐或使用鋸齒形高側窗的斜面，都可以形成使用光電板的理想角度，且光電板能在平屋面上起到一定的遮陽作用。該系統成熟可靠，應用較多。
4. 國內外工業建筑節能設計標準對比
4.1 國內現行節能標準
針對工業建筑，目前我國尚無國家標準，但某一些行業已經編制了適用于本行業的節能設計標準。但各個規范編制組有不同的認識，掌握的尺度也有所不同。例如：
現行《醫藥工業企業合理用能設計導則》YY/T0247-1996，為行業行為規范；對主要工藝、制藥生產裝置、制藥企業廠房建筑，及其熱力系統、電力系統、給排水系統、空氣系統、制冷系統的節能主要環節提出了定性要求。
現行《機械行業節能設計標準》JBJ14-2004，為行業規范；側重于對生產工藝的節能要求，為對機械行業建筑物（包括維護結構以及建筑物內給排水、暖通、電氣等設施）提出節能設計標準。
現行《水泥工廠節能設計規范》GB50443-2007，為國家標準；明確提出工藝的量化的能耗設計指標；將水泥工廠的建筑物分為四類，每類執行國家的相關標準。其中，工業廠房、倉庫及其配套建筑物，只提出其圍護結構參照執行《民用建筑熱工設計規范》GB50176的要求。
4.2 國外規范
4.2.1 加拿大
國家建筑設計節能規范NECB，適用于各類公共建筑和工業建筑。該規范對建筑物的維護結構、照明、供熱、通風、空調系統、生活熱水、電力等均提出了節能的量化指標要求，起相關內容與我國現行《公用建筑節能設計標準》類似。
4.2.2 美國
節能模式規范，將建筑物分為住宅和非住宅兩大類，要求使用認定的計算工具，對建筑物的年能耗進行分析。其中包括使用可再生能源的分析，對建筑物的圍護結構、機械體統、水加熱、電力與照明系統提出構建性能法或常規做法標準。
4.2.3 德國
現行節能設計規范EnEv2007，將建筑物分為居住建筑與非居住建筑兩類，要求對設計的建筑物作整體節能設計與計算，通過全面的節能設計措施，計算出建筑物所需的一系列能耗值；考慮不同能源形式的能量轉化系數，要求建筑物在使用期間的能耗不超過規定的限值。該規范強調正對每一棟建筑物做整體的量化計算，不局限于僅僅遵守量化條文。
5. 現階段應采取的措施
5.1 制定節能設計標準
建筑規范和標準是工程技術人員進行設計的準則和依據，制定標準勢在必行，這也是各個節能環節中最首要的一點。作為起步晚的國家，我們具有后發優勢，現有的節能經驗和措施可以直接利用。特別是現有發達國家的節能規范值得參考。
目前，融合現行《公共建筑節能設計標準》和現行的工業行內標準；考慮工藝生產和設備的節能標準以及建筑物維護結構和其照明、采暖、通風、空調、給排水等方面；同時逐步積累基礎性參數，未來實現建筑物模型整體模擬計算比較，而不是簡單的量化標準。
將《公共建筑節能設計標準》有選擇的擴大實施，同時不斷積累統計數據，將我國廠房進行分類，最后建立相應模型，進行權衡計算。
5.2 建立廣義的節能理念
工業建筑與民用建筑的最大區別在于直接或間接影響能耗的因素多，既有物流運輸能耗、又有工藝生產能耗、產生污染造成對環境的影響。從建筑全壽命周期來看，這些因素也是切實影響工業建筑的耗能。
5.3 整體設計觀
工業節能設計的系統工程，需要各個專業的協作，在整體目標指導下制定本專業的目標及節能措施，達到整體最優，而不是盲目的追求本專業最優而影響了其他專業的節能效果。
5.4 利用可再生能源
工業建筑一般層數不多，有些是單層；且多為大柱網、高大空間、室內隔墻少，有利于充分利用天然采光，減少人工照明消耗；也利于自然通風，減少空調設備或機械通風的能耗。
5.5 關注各個階段的建筑節能
一些項目的節能設計符合國家或地方先行的節能標準，但其效果并不好甚至個別項目適得其反。其原因在于僅在施工圖設計階段才考慮節能問題，并把符合能夠通過國家條文作為工作目標。這樣，忽略了節能設計應該貫穿建設生命的全過程，前一個階段產生的問題，很可能會在下一個甚至更下一個階段表現出來。
綜上所述，在能源日益緊張、環境保護越發重要的情況下，我國工業建筑節能需要加快發展，需要國家強制執行，以及有責任心的設計師和有長遠目光的投資者共同努力。
參考文獻
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【關鍵詞】工業建筑；建筑理論；建筑設計；常見問題；解決對策
設計是工程建設龍頭,施工、監理都以設計圖紙為中心展開,設計起著關鍵性的作用。目前國內建設的現狀是工期緊,任務重,導致設計人員整天忙于完成設計任務,無暇認真研究新規范,學習新技術、新材料,不能很好的了解現場實際施工情況,結果導致部分設計現場施工很難實現或帶來其它問題。
一、工程施工中原材料和質量的控制
原材料是任何工程中都需要重點控制的關鍵因素，因為材料的特殊性，因此對材料質量的控制成為施工質量控制措施的重點。原材料的質量控制，施工用材料應當資質齊全，具備質量說明書，品種、規格、性能等都應當按照設計并符合相關的國家標準。在材料到達現場后，在施工前應當對材料進行必要的檢測或者試驗，以此保證材料的基本性能符合設計的要求，必要的檢測手段有：理化檢測、無損檢測等。原材料的變形控制。質量控制中首先從審查開始，應對圖紙進行必要的會審和交底，施工圖是施工的主要依據，工程開始前必須組織施工人員對圖紙進行審議和技術交底，同時按照施工圖對技術條件、人員、設備條件等進行了解，如出現遺漏或準備不足的應當及時調整。質量和材料的驗收，此項目雖然有材料檢測環節作為保障，但是在施工前安裝前還需要對材料和構件進行必要的檢查，保障質量。
二、建筑設計說明部分存在的問題
1.裝飾做法光是文字說明表達不完整。最好是有各種材料做法一覽表+各部位裝修材料一覽表方能完整地表達清楚，少數能做到，多數工程還只是文字說明。總說明中占地面積一般都缺標注。
2.門窗表。一般都有，但關鍵對一些組合窗，非標準窗表示不清楚，對組合窗及非標窗，應畫出立面圖，并應把拼接件選擇、固定件、窗扇的大小、開啟方式等內容標注清楚。
3.防火設計說明普遍存在問題。要求每層建筑平面中要注明防火分區面積和分區分隔位置示意圖，宜單獨成圖。
4.有關“夏熱冬冷地區”節能設計的說明，也普遍存在問題
外窗，特別東西窗缺保溫隔熱措施；導熱系數的主體部位值與平均值概念不清；缺節能設計計算書及節能設計審查文件，造成節能設計不經濟。
5.特殊的屋面工程，與其它特殊構造，對其設計、制作、安裝等技術要求未加說明。
6.墻體預留孔及樓板預留孔，管道井樓層的封堵方式等未說明。
7.屋面防水等級未說明，或屋面具體做法不符合相應的防水等級要求。常見問題為：把屋面砼結構層作為一道防水設防，或卷材厚度不符合相應防水等級要求，防水層與天溝、檐口、山墻、女兒墻交接處應留凹槽，用密封油膏嵌填。
三、建筑平面圖存在的問題
1.平面圖紙常見問題平面設計功能不明，圖紙繪圖主次混亂，無詳細尺寸數據。
2.地下室尤其高層地下室無防火分區示意圖或不標注建筑面積，有噴淋等設備時不設集水井等；地下室封閉樓梯間無外窗排煙通風時未按防煙樓梯間設計；
3.地下消防控制室、變壓器室等未布置在建筑物靠外墻部位；疏散門均不能直通室外或直通安全出口
4.首層建筑平面圖不注明室內外標高建筑面積或防火分區示意圖。
5.工業建筑首層平面防火分區，設置防火墻不能開門開窗，一些人為了使用廠房便利會在防火墻上設防火門，這是堅決不可取的。防火墻兩側水平窗距2m，直角距4m。
6.工業廠房設計中疏散外門不可采用卷簾門，應采用防火平開門。
四、建筑立面圖審查中的一些問題
1.立面圖與平面不一致。立面圖兩端無軸線編號，立面圖除圖名還需標比例。
2.立面圖外輪廓尺寸及主要結構和建筑構造的部位。立面圖上應該把平面圖上、剖面圖上未能表達清楚的標高和高度均標注清楚。
3.立面圖上裝飾材料名稱、顏色在立面圖上標注不全。特別是底層的臺階、雨篷、窗細部較為復雜的未能標注。
4.立面設計要和周圍的壞境相一致，追求整體協調統一，不能只追求設計的特立獨行。
五、剖面圖審查中常見的問題
1.剖面位置不是選擇在層高不同、層數不同、內外空間比較復雜，具有代表性的部位。局部較復雜的建筑空間以及平面、立面表達不清楚的部位，也沒有繪制局部的剖面圖。
2.剖面圖漏注墻、柱、軸線編號及相應尺寸，特別是廠房，其墻、柱、軸線之間的尺寸關系未標注清楚。
3.剖切到或可見的主要結構和建筑構造部位。
4.節點構造詳圖索引號在平面圖上、立面圖上表示不清楚。而應在剖面圖上標注詳圖索引的，也未能標注。
六、構件安全與防火性能審查中常見的一些問題
1.梯段踏步級數。有出現違反不應超過18步，亦不小于3步的規定，出入口平臺下(梁下尺寸)不滿足≥2.0米，梯段凈高不滿足≥2.2米 的規定。樓梯平臺凈寬不滿足，應從扶手中心線標起，不小于梯段寬度，并不得小于1.20米。
2.需設防煙樓梯間的建筑。室外輔助防煙樓梯，在樓梯周圍2米 范圍內的墻上開設窗洞口。
3.封閉樓梯間及防煙樓梯間前室的內墻上。有開設其它門洞或封閉樓梯間門采用一般膠合門板等，應采用乙級防火門或雙向彈簧門。
4.需設封閉樓梯間的建筑的首層樓梯間。將走道和門廳等包括在樓梯間內形成擴大的封閉樓梯間，應采用乙級防火門等防火措施與其它走道和房間隔開。
七、工業廠房防火設計的問題
建筑物的防火設計首先要確定該建筑物的耐火等級，通常根據《建規》來確定建筑物的耐火等級。大型工業廠房多采用輕鋼結構，廠房的承重構件一般為鋼柱、網架，建筑外表面覆以鋁鋅鋼板或鍍鋁鋅鋼板等。根據《建規》，其柱、梁的耐火時間均為0.25～0.5小時，建筑物的耐火等級僅為四級(耐火等級較低)。解決的方法:建筑專業設計時可在柱、梁表面覆以一定厚度的防火隔熱涂料，滿足規范要求，這樣，建筑物的耐火等級可按二級考慮。對于工業廠房的消防設計應從防火分區、設備地下室、火災自動報警系統三方面進行考慮。隨著社會科學技術的不斷發展，工業廠房建筑逐漸趨于多樣化，這就對消防設計提出了越來越高的要求，設計人員必須根據具體情況來決定采用何種設計，并在不斷的學習和實踐中尋找更加可行、經濟的方案，以達到既保證建筑功能、又保證消防安全的要求。
八、對實際設計中的自我認知
設計一個新建筑可以給建筑師更多的空間表達其設計理念,但工業建筑項目由于要受諸多條件的限制,留給建筑師發揮的空間很小,滿足新工藝生產的要求,這是一件費力又不見成效的工作。但建筑設計就其本質是一個服務行業,滿足業主的要求是建筑師的職責,利用工藝要求對建筑進行空間設計并滿足節約能源與可持續發展的大環境，是對建筑師的一個考驗。只有想方設法解決問題,不斷積累經驗,才能為業主提供全面優質的服務,同時也使自己在這一領域更具競爭力。
【關鍵詞】 工業建筑 結構設計 安全性 復雜性
【Abstract】 With the rapid economic development， and gradually expand the scale of industrial buildings， industrial buildings are increasingly high requirements. This paper the author on the different industrial buildings and civil， according to the characteristics and design principles of industrial design of building structures， focusing on its complexity and security to discuss and analyze.
【Key words】 Industrial buildings；Structural design；Security；Complexity
隨著國民經濟的提高以及人們生活水平的提高，我國工業建筑的規模也在逐漸擴大，在我國工業建筑中常用的結構形式有鋼結構和鋼筋混凝土結構兩種形式。本文筆者就工業建筑和民用建筑的不同，根據工業建筑結構設計的特點，結合自身的實踐經驗，著重就工業建筑結構設計的安全性和復雜性進行探討和分析。
1 工業建筑的概述
（一）工業建筑的定義
工業建筑是指人民從事各類生產活動的構筑物或者建筑物，比如煙囪、水塔和廠房等，其中工業廠房一般分為特殊工業廠房和通用工業廠房。
（二）工業建筑的特點
工業建筑的特點主要有以下幾點：第一，必須要有足夠的空間和面積；第二，建筑技術的要求高；第三，應該符合生產工藝的需求；第四，針對生產工作的不同內容及其特點，工業建筑結構的形式也會有所不同，同時其構造處理、屋面排水、通風以及采光施工工藝比較復雜。
2 工業建筑結構設計的復雜性和安全性分析
（一）工業建筑的選型
在工業建筑結構設計過程中，其建筑應該能夠靈活地應對生產的容量和設備的變化而發生改變，同時其建筑物和設備的使用壽命必須要長，其設計要和工業建筑的投資預算要求相一致。在工業建筑結構設計中，首先要做的一點就是合理選型，工業建筑結構選型的原則主要有以下幾點內容：
1.在工業建筑結構設計中，其受力構件一般選用Q345-B和Q235-B鋼，梯子、欄桿和平臺板應該采用Q235-A鋼，吊車梁一般采用Q345-C和Q235-C鋼，確保其所采用的材料的力學性能和化學成分應滿足國家標準的相應規定，若采用一些特殊鋼材，應該和工程業主、施工單位進行協商，協調好后方能使用。此外，在工業建筑結構設計過程中，如果工業廠房的跨度不超過15m，其柱距不超過4m，通常采用磚混結構。
2.鋼結構的應力和變形控制要求： 鋼梁應力必須要達到強度設計值的90%左右，鋼柱應力應該達到強度設計值的95%，鋼構件的變形應達到變形容許值的100%。鋼梁、鋼柱通常一般使用焊接H型鋼。墻皮檁條一般采用的是組合檁條加槽鋼， 其他檁條則采用的是卷邊槽形冷彎薄壁型鋼，在計算墻皮檁條時無需考慮陣風系數，其中大荷載平臺鋼格板應選用WB405/2PT類型的， 當活荷載為5kN/m2時其最大跨度是2. 4m。樓梯踏步鋼格板和小荷載平臺應選用WA255/1PT，其活荷載在2. 5kN/m2的時候，其最大跨度為1.8m。
3.目前我國最常用的結構形式為鋼筋混凝土結構和鋼結構。鋼筋混凝土結構的施工便利，其建筑材料比較容易獲取，不僅能進行預制同時還能在施工現場中進行澆筑，具有耐火耐腐蝕的特點，其建筑適應面比較廣。而鋼結構一般使用工業體的建筑，不僅能夠節約成本，同時還能有效地縮短工期，但是在使用的過程中，應該注意防腐蝕和防火方面的設計，目前鋼結構主要是用于大空間、振動較大或者大跨度生產車間的建造上。
（二）工業建筑結構設計的相關數據
在進行工業建筑結構設計的時候，應以經濟合理、安全、保證工程質量為其原則，根據現行的國家相關規程和規范，嚴格按照此標準及工業建筑結構設計的要求來進行設計。工業建筑結構設計的相關數據主要包括以下幾個：地面粗糙度；地震設防烈度、設計地震分組、地下水位、場地土類別、最高溫度和最低溫度、基本雪壓、基本風壓等，尤其是在進行抗震設計的時候，必須要嚴格按照工程設計的相關規范要求來進行設計，確保工業建筑的抗震性符合工程要求。
（三）符合工程生產工藝需求
工業建筑一般主要用于生產活動的運作，因此在工業建筑結構設計中應從生產出發，生產工藝的要求主要如下：
1.建筑結構的類型應該符合建筑生產方式和運輸工具的要求，同時在設計過程中，還應進行防腐蝕設計，以此保證建筑物具有防腐蝕功效。針對生產流程，其結構設計不能對生產造成影響，注意生產工程和各工段次序之間的關系。
2.在工業建筑結構設計過程中，應注意建筑的排風通道，尤其是一些生產有粉塵的車間以及散發熱量的熱加工廠房，解決其通風問題。同時還應設置隔聲間或者采取降噪措施，以此保證生活和生產之間互不影響。在空間結構和建筑平面設計上，必須要考慮一些特殊工藝的車間，根據其是特點采取相應的措施，確保其能夠正常、順利的使用。綜合考慮建筑未來生產工作的壓力，在保證其舒適度的同時，應該注意綠化的點綴和色彩的運用。
（四）基礎地基的處理
在處理一些重要建筑物和構筑物地基的時候，可針對場地的實際情況選用合適的處理方案，比如鉆孔灌注樁、地基處理樁、人工挖孔樁以及預應力混凝土管樁等。在設計樁基時，應將單樁承載力控制在單樁承載力的特征值80%范圍內，當新建筑物或者構筑物和原有建筑物的距離比較近時，應選擇適合的樁型，以此減少樁基施工過程中對原有建筑物的影響。
在處理一些次要建筑物或者構筑物地基的時候，直爬梯基礎、電纜溝、室外水溝或者鋼梯等可以選用比較淺的土層來作為建筑基礎持力層，其原土必須要夯實，同時在超挖分層的時候應換填相應厚度的砂夾石，并將其壓實。
（五）合理布置空間
在工業建筑結構設計的過程中，首先要做好總平面布置。根據生產流程和生產工藝，明確建筑的選址、分區和布局，尤其是運輸道理和管道之間的分布等，并配置相應的公用設施。在生產區應該劃分好行政管理用房、生產輔助用房以及經營管理用房等，將這些用房設置在生產區內，便于工作的開展，但是對于一些比較特殊的生產行業，如果含有不利于人體接受的元素或者帶有一定腐蝕性的元素等用房，不應將其劃分到生活區內。
在總平面布置的還應考慮環境污染問題和保護問題。在生活區內的生活用房應該包括保健用房、休息室、餐廳以及衛生用房等，不管是生活區還是生產區，布置的關鍵為聯系和分隔，從發展的角度出發綜合考慮各方面的因素，通過多方案的比較，或者利用計算機來進行輔助設計，以此來選取更為合理、科學的設計方案。
（六）防腐蝕設計
由于很多工業建筑在生產過程中經常會使用一些鹽酸鹽類型的侵蝕性溶劑，使生產環境中的水質、空氣及土壤等都會含有一些侵蝕性物質，造成建筑物的腐蝕，因此在工業建筑結構設計時要特別注意防腐蝕的設計。
1.在工業建筑結構設計中，集中設計帶有腐蝕性的生產房，將其垂直布置在水流的下游或者下風側，設置排水明溝，并確保其具有足夠的排隊坡度。同時在廠區內，一些氣體通道或者長期需要輸送侵蝕性液體的管道應該集中埋置在下層，防止其影響其他的正常管道。此外，在廠區外，排污口應該和建筑保持一定的距離，盡量遠離人群聚居地。
2.在工業建筑空間布置、選用材料和結構設計時，應采取相應的防腐蝕措施，可將建筑設計成為敞開式或者半敞開式，使其具有良好的通風，從源頭上減輕或者制止腐蝕的發生。除此之外，在圍護結構設計的時候，還應該考慮到濕度和溫度，門窗的材質可以選用玻璃鋼、塑料或者木質，同時在其他金屬構件表面涂上具有耐腐蝕的涂料。而在樓面或者地面，可以將其做成具有耐酸堿地坪，比如選取水玻璃混凝土、玻璃鋼、花崗巖、聚氯乙烯、陶瓷、瀝青混凝土等材料作為面層材料，其中隔離層的材料可以選用再生橡膠油氈或者石油瀝青油氈等，其他建筑部位也應該使用抗腐蝕材料，并采取相應的構造措施，以此減少建筑的腐蝕性。
3.防腐蝕建筑通常是以鋼筋混凝土結構為主，在處于高濕環境中的板、梁、柱、屋架且具有強腐蝕性氣體的鋼筋混凝土測承重構件中，除了要提高混凝土密實性和標號以外，同時還要加大鋼筋保護層，并在其表面涂上耐腐蝕的涂料。如果建筑物采用的是鋁、鋼等金屬結構，除了要加強表面防護和節點構造以外，還要適當地提升其安全性。此外，在建筑基礎部分，為了避免生產過程中的侵蝕性液體滲入到地下造成腐蝕，必須要設置相應的排水設施，選用適合的基礎材料，增強混凝土中的鋼筋保護層，做好基礎表面的防腐蝕措施。
結束語
綜上所述，隨著社會經濟的快速發展以及信息技術的不斷進步，人們對于工業建筑的要求也越來越高，在工業建筑結構設計中，必須要從建筑的復雜性和安全性出發，按照工業建筑結構設計原則，不斷優化其設計概念，促使其符合生產使用的需求，推動工業建筑的發展。
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