工业设计与结构设计范文
发布时间：2024-03-25 15:36:36
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篇1
Key words： industrial design；structure design；product appearance design
中图分类号：G640.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）34-0247-02
0 引言
“产品结构设计”是计算机辅助设计与制造专业的一门重要的必修课，同时也是计算机辅助设计与制造专业的核心课程，利用三维设计软件进行家电产品或电子产品的结构设计，有较强的专业性和实践性。目前，国内高职院校随着时代的发展相续开设计算机辅助设计与制造专业的课程，高职工科类工业设计与结构设计属于年轻的专业。专业建设需要时间的沉淀，产品设计类专业有很多问题急待解决，其中首要问题就是确立课程内容和改进教学方法。而核心课程《工业产品结构设计》就是必须解决的问题。
1 课程开发的思路
以工作过程为导向构建课程体系的开发设计思路是：依据地区经济规划大力发展先进制造业的要求和确定的职业岗位群，高职计算机辅助设计与制造专业学生的就业为导向，经过专业人才培养论证会的辩证，提取企业资深工程师和行业专家的宝贵意见，先分析其典型工作任务，得出完成典型工作任务对应的职业能力，并对专业所涵盖的产品设计能力进行研究分析，综合考量学生的知识接受能力，最终确定课程的工作任务和课程的项目模块。
2 教学目标
结构设计课程的开发要解决的最关键问题是培养结构设计人才需掌握哪些知识和技能，而当今社会企业对一个合格的产品结构设计人员有下列要求：①熟练一门三维设计软件和一门二维平面CAD软件。②对塑料模具和五金模具有一定的了解，包括模具各组成部分，以及塑料件和钣金件的设计规范。③塑料性能的认识。比如塑料的分类，注塑成型工艺的影响因素等。④塑料表面工艺了解，其中内容有磨砂、抛光、喷涂、烫印、电镀和覆膜等。⑤机械相关知识、机械制图，需掌握凸轮、曲柄摇杆等各种机构，熟悉绘图国家标准。⑥相应产品的生产装配工艺。⑦国内和国际在品质方面的安规相关知识，以及相应试验标准。
本课程的目标是使学生通过以工作过程为导向的项目实训，掌握结构设计所需的各种知识，具备分析和解决实际问题的能力。
3 教学方法
目前社会上的企业招聘时，用人单位往往优先挑选有工作经验的人才，而刚毕业的大学生由于缺乏工作经验，常常受到冷漠地对待，就业压力大。因此，提高学生的工作经验已经成为各大院校的当务之急。
以往本课程的授课内容与学习三维绘图软件的课程很类似，学生跟着老师一个零件接着一个零件地绘制，偏于注重学生“技”的训练，特别是仅强调计算机辅助软件的应用训练，而没有让学生具体地做一个项目，即从产品输入、结构设计与评审、模具评审与改模，直至项目结题的完整过程，使学生无法对产品设计有深刻的理解。因此，本课程将采用基于工作过程的项目教学法，选用一些典型的企业产品作为项目来源，立足于加强培养学生的实际动手操作能力，学生不仅需要掌握产品设计的能力，还要具体地管理项目，在实践中运用产品设计相关的各方面知识和必要的项目管理知识，使学生对产品结构设计有深刻的理解，掌握相应的产品设计经验，着重培养学生“先模仿，后创新”的能力。选取产品的绘制难度由易到难，所用的知识由浅到深。
本课程分两个阶段教学：第一阶段采用项目教学法，边讲边学边练。强调“教、学、做”相结合，灵活运用理论讲授、实践操作（演示）、讨论等多种教学形式。教师可以参考企业设计部门，把学生分成几个项目组，选出组长，并人为地设置一些障碍，使各组员互相帮忙，共同克服困难，推进项目的进程，培养学生的创新意识、职业能力和团队协作能力，使之养成良好的个人品格和行为习惯，从而提升职业道德和修养。第二阶段安排实训专周采用实训教学方式，让学生到合作企业的校外CAD实训室实践，并引用企业的产品案例作为实训的题目，在企业工程师的指导下，按企业的产品设计开发流程和方法进行实训，在实训过程中既将所学相关课程的知识应用到实际中，又进一步提高学生的工作能力、实践能力和专业技能，提高教学效果。
4 课程内容
为了体现基于工作过程为导向的课程思想，本课程根据产品结构设计的工作岗位、工作任务和实际运用中所应具备的各方面技能，从学习各类型设计特征到把握总体产品绘制，将总体项目进度分解为各个时间节点，确定各种具有代表性的产品为单元组织项目化课程内容。
本课程的前导课程主要是机械制图与测绘、机械工程材料、三维造型与工程图、模具设计、电器产品强制认证基础等，培养学生初步具备读图、计算机辅助二维和三维绘图、工业产品设计的能力，为本课程的学习奠定基础。
课程的主体内容包括：①钣金结构件可加工性设计规范；②注塑件材料特性、成型方法以及设计技巧；③连接结构：a.固定连接结构；b.活动连接结构；④电路板安装结构；⑤编写项目进度表和项目任务书；⑥结构设计方案评审；⑦编写改模方案表；⑧绘制工程图；等等。
5 教学评价
本课程采用过程评价与结果评价相结合的方法，以及企业对学生能力的评价来综合评价学生的成绩。总成绩由三部分组成：平时成绩占总成绩的比例为10%，期末考试成绩占50%，实训成绩占40%。
注重考核学生在项目进程中动手能力和分析问题、解决问题的能力，对于在设计中有创新意识的学生，尤其是在创新设计大赛获奖或其设计作品被企业采纳的学生予以特别的鼓励，可考虑折合成相应的学分，做到全面综合评价学生的能力。
6 课程资源的开发
身为产品结构设计师，不仅必须掌握至少一种三维造型软件，而且需要具有广泛的专业背景和理论基础，包括工程材料的知识、机构设计、塑料件和钣金件的设计要点，相关模具的特点，以及国内外产品行业安全标准等等。虽然国内有多所高职院校开设了《工业产品结构设计》课程，但都是各自为营，教学内容和使用教材常常大相径庭。综观国内关于产品结构设计的教材，大概分为两个极端，要么是大而泛，即牵涉的范围太广，而没有侧重点，看似内容挺多，其实真正实用的很少；要么就是讲解的内容偏窄，比如仅提到了塑料件和塑料模具，而没有提及钣金件、新材料的运用，更没有材料表面处理的说明。由此可见，目前在产品结构设计课程领域，专业针对性强的教材稀缺。
本课程从实战出发，整理产品结构设计相关的各种材料，融入企业的实际工作经验，充分考量学生的实际能力，制作出实用课件、实训指导书和整个产品绘制过程的教学视频，创建学生作品数据库，汇集国内外优秀结构设计作品，并经过两个学年的不断修订，最终开发出符合当前企业需求和学校情况的教材。
7 总结
本课程适用于工科类计算机辅助设计与制造专业，亦可作为所有与产品结构设计相关专业的课程内容选用，相信本课程的探索与实践必将有利于高职院校计算机辅助设计与制造专业的人才培养。
参考文献：
[1]虞凯，路海萍.中国高职教育课程模式现状及其发展走向[J].学理论，2011（35）.
[2]陈青云.高职院校工业设计人才的培养模式探讨[J].技术与市场，2009（10）.
[3]许弢.高职院校课程改革的主体探析[J].武汉商业服务学院学报，2011（1）.
[4]盖海红，秦学武.浅谈高职院校的改革创新[J].教育与职业，2005（2）.
篇2
中图分类号：TU391文献标识码： A
引言
无论是中国古代,还是现代工业厂房设计,都需要强调安全,有些建筑只注重难度和高度,甚至有些工业厂房为了节省材料,导致现代建筑工程的安全问题和渗漏甚多,这是建筑质量所不能够允许的,我们只有重视钢结构在工业厂房设计施工工艺,才能保证满足厂房的施工安全。
一、钢结构在工业设计中的重要性
我们知道农业是我国国民经济的基础，因为它提供人民的基本生存保障。但在整个国民经济中光靠农业是远远不够的，其它产业部门，如工业、交通、商业等都必须大力发展，尤其是工业，它是国民经济的主导产业。一个国家工业发展水平就代表了其经济发展水平，世界上的发达国家都是工业化国家。作为发展中国家，与发达国家相比，我国的工业还存在许多问题。比如总体水平低，现代化程度差，科学技术上明显滞后，工业生产效率也较低。因此，工业经济的转型势在必行。
配合着工业方面的转型，钢结构在工业领域的应用也将进入到一个新的阶段。在这个阶段中面临着一定的考验，但更多的是机遇。对于工业来讲，钢结构的应用范围相当广泛，历史也相当悠久，其体系也较为成熟和固定。工业中体量大小差异很大的建、构筑物很多，需要满足的功能要求也多种多样，各方面的限制因素等都导致结构样式要比较灵活，因此钢结构的应用必将占据很大的部分。辅助材料的性能发展，如防火材料、防腐蚀材料及保温材料等，也使钢结构能满足越来越高的使用上的要求。随着时间的不断推移，工业与钢结构之间形成了一种相互促进、互利互惠的关系。这种关系也决定了两者紧密的联系。
二、钢结构工业厂房设计
1、钢结构工业厂房常用结构体系分析
在钢结构工业厂房结构体系上，主要有3种常用的结构：
（1）纯框架体系
具体而言，综合考虑厂房的纵向与横向这两个方向，将其设计为刚接框架，禁止设置柱间支撑。这种结构体系的使用空间基本上不受其影响，但是其柱不能运用工字型柱，必须要设置成截面形式，例如箱形柱。一般而言，截面形式的两个方向在惯性矩差别上基本上没有变化，因而在一定程度上增加了钢材的使用量。
（2）框架-支撑体系
这种结构体系主要是将结构的横向设计为刚接框架，而结构的纵向通常设计为柱-支撑体系，基于积极发挥柱间支撑作用的同时，提高水平荷载的抵抗力。从本质上来讲，这种结构体系相对经济环保，但柱间的支撑在一定情况下将会对整体的使用性能造成影响。由此可以看出，框架-支撑体系对于纵向深度较广、横向深度较广的钢结构工业厂房。
（3）钢架联合支撑的混合结构体系
这种形式主要是把结构的纵向设计为钢架与支撑相结合的形式，依靠这两者的相互作用来实现抵抗水平压力的目的。立足于钢架联合支撑的混合结构体系的特点，有助于促进柱纵向弯矩的减少，但在一定状况下增大了楼面的刚度，导致柱子间的变形出现不协调的状况，因而柱间的支撑作用没有得到有效发挥。
2、钢结构工业厂房楼盖布置思路分析
一般来讲，钢结构工业厂房的楼盖主要存在4种形式：压型钢板现浇组合楼板、装配整体式预制楼板、装配式预制楼板和普通现浇混凝土楼板。综合考虑这4类楼板各自的优缺点，对于压型钢板现浇组合楼板来讲，与普通现浇混凝土楼板均存在平面整体刚度相对较好的优点，同时在施工速度上，压型钢板现浇楼板与装配整体式预制楼板以及装配式预制楼板相比显著提高，但其造价较高。由此可知，要想提高钢结构工业厂房的使用性能，必须要积极运用压型钢板现浇钢筋混凝土组合楼板。
3、钢结构工业厂房柱网布置分析
在钢结构工业厂房柱网的布置过程中，要遵循其相关的原则。换言之，主要体现在5个方面上：要满足厂房的生产工艺以及使用需求；要遵循建筑结构经济性以及合理性原则；体现施工方法的先进性；与钢结构工业厂房建筑的统一化原则相匹配；最大限度地体现生产的发展要求以及技术变革的要求。通常状况下，当钢结构工业厂房的跨度处在18m以下的情形中，要运用3m倍数原则。反之，如果跨度在18m以上时，要遵循6m倍数设计原则。而厂房的柱距要尽可能地执行6m以及6m倍数原则。
4、钢结构工业厂房变形缝设置分析
在设置钢结构工业厂房的变形缝时，首先要明确变形缝的种类，主要包括3种，即为伸缩缝、防震缝以及沉降缝。当钢结构工业厂房的宽度与长度超过实际需求的范围时，此时气温发生明显的变化，于钢结构内部出现一定的温度应力，导致墙面以及屋面产生拉裂现象，不利于厂房的正常使用。在这种情形下，为了最大限度地降低工业厂房结构的温度应力，必须要进行伸缩缝的设计。通常状况下，要对厂房进行分区处理，进而分成诸多个温度区段。需要强调的是，在设置伸缩缝的过程中，最先开始的位置是基础顶面，将温度区段上部结构区分开来，预留适当宽度的缝隙，致使上部的结构在气温发生变化的过程中能够顺着水平方向实现变形。
在钢结构工业厂房中，通常状况下不进行沉降缝处理，但是当工业厂房相邻的两部分在高差上存在很大差异时可设置沉降缝，同时当两跨间吊车在起重量上产生巨大悬殊下，且地基承载力也发生巨大落差，必须要进行沉降缝设置。为了尽可能地减轻震害，必须要设置防震缝。当工业厂房在平面以及立面上相对复杂时，同时结构的高度以及刚度存在较大的差异，必须要设置防震缝。此外，如果要在厂房的侧边进行附房的布置，需要注意的是要将相邻的部分区别设计，设置伸缩缝与沉降缝时，要与防震缝设计要求相一致。
三、钢结构在施工过程中存在质量控制的要点
1、钢结构厂房基础工程质量控制的重要措施
钢结构厂房最基础的工程就是采用混凝土作为一些独立的基础，基础工程混凝土和钢筋模式的施工施工工艺完全相同，因此钢结构厂房中我们需要注意锚栓会出现不垂直的现象；基础施工后的锚栓预埋水平会出现很多误差，钢柱在安装过程中，柱脚底部会有很多扩张的技术。国际先进的施工采用的是信息化技术的引进。以先进的技术和机器设备代替复杂的施工要求，是减少事故的有效方式。
首先，施工过程遇到困难要及时地修复。对于建筑材料薄弱部位进行优化处理。其次，确定中后期建筑安全的维护。相关技术人员要进行严谨的检测。对于已发生的事故要有“科学保护处理方案”，将损失减少到最少。最后，如果降低安全事故的发生率，最重要的还是要宣传安全文化，所以，定期对施工人员以及相关的人员进行安全知识的培训，提高施工人员的知识。
2、钢结构厂房主体工程质量控制的相关要点
根据设计图纸及设计对基础的要求为依据，地脚螺栓的埋设误差，对每一柱脚，锚栓之间允许误差不得＞2mm，其它误差不得＞4mm的要求对基础进行复查，其验收内容主要包括：基础的中心位移偏差，基础标高偏差，预埋螺栓位置偏差，间距、跨距复查和沉降观察点、控制点、基础技术资料的交接及基础外观等其它质量指标的检查认定。进行复验交接时必须有甲方、基础施工方和钢构安装方的现场负责人共同组织参与。对不符合设计及有关规范要求的必须及时提出处理意见并经甲方和监理检查认定后方可进入下步工序施工。技术资料的交接必须清楚明了，无遗漏、缺项，保证真实性和实物分类的统一性。
结束语
综上所述，在钢结构工业厂房设计过程中，诸多业主与设计单位在钢结构建筑的认识上存在诸多问题，钢结构体系方案设计不合理，因此相关的结构设计人员要充分发挥钢结构设计思维，掌握新形势的发展要求，优化钢结构体系设计，综合各种影响因素，优化厂房整体的设计思路，从而提高钢结构工业厂房设计质量。
参考文献
篇3
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：
一、钢结构构件主要制作工艺
钢柱制作工艺流程为：放样下料电脑编程拼板CNC 切割组立埋弧焊接钻孔组装矫正成型铆工零配件下料制作组装焊接和焊接检验防锈处理、涂装、编号构件验收出厂。
钢结构工业厂房的主要优点在于：首先，在施工速度方面：钢结构构件可以工厂化批量生产，施工简单，安装快捷，大大缩短施工周期；其次，钢结构工业厂房在自重方面：可减轻建筑物结构质量约30%，特别在地基承载力低和地震设防烈度较高的地方，其综合经济优于钢筋混凝土结构体系；最后，从环保方面考虑：钢结构体系属于环保型绿色建筑体系，钢材本身是一种高强度高效能的材料，具有很高的再循环价值，并且不需要制模施工。
二、工业厂房结构设计要点
2.1 地震区的厂房宜少或不设防震缝。地震区房屋的伸缩缝是合一的，当房屋较长时，宜采取下列一些构造措施和施工措施以少设伸缩缝及防震缝；施工中，每隔40m 设置一道800mm 一个1400mm 宽的后浇带，后浇带的位置设在结构受力影响最小的区段；在温度影响较大的顶层、底层、山墙和内纵墙端开间的墙体等部位，适当提高配筋率；加厚屋面隔热保温层或设置架空层形成通风屋面。
2.2 合理布置电梯间的位置。多层厂房由于设备、货物很重，竖向运输的需要，均要设置电梯。钢筋混凝土电梯井筒刚度很大，应充分考虑电梯井筒对建筑物的偏心影响，在结构布置上尽量避免电梯井筒布置在建筑物的角部和端部。
2.3 控制横向框架与纵向框架的周期。由于多层厂房跨度方向、尺寸较大，柱子少；而柱距方向尺寸较小，柱子多。一般都是横向控制，使纵横向的抗震能力大致相同，不仅有利于抗震，也使设计更为经济合理。
三、钢结构工业厂房的安装施工
3.1 预埋螺栓施工
在一般工业厂房中, 钢柱与基础最常用的连接方式为平板式预埋螺栓铰接连接。预埋螺栓施工简单方便、质量容易控制、便于钢结构安装定位。埋设方法是先在基础上划线定位, 通过固定架控制同一钢柱脚预埋螺栓之间的距离和标高, 调整固定架的位置, 并在钢柱基础浇捣混凝土前埋入螺栓, 与钢筋连成一体, 然后浇筑混凝土一次性固定。
施工工艺：（1）轴线测量: 根据施工图中预埋螺栓的平面布置, 将预埋螺栓组的纵横十字线用经纬仪从定位轴线边上引出螺栓中心线并将其测设到模板上。（2）标高测量: 在场地中央架设水准仪,将标高从基准水准点引测到各基础的模板上。（3）螺栓定位: 将同一钢柱的螺栓按照设计图纸用钢筋或扁铁进行固定。在螺栓组上套上固定架, 调整固定架的位置和平整度后用螺母固定。调整螺栓轴线位置: 在模板上划出的轴线标记之间拉线, 做到固定架上中心线与拉线重合。调整螺栓标高: 调整螺栓的标高及各螺栓表面的平整度。（4）螺栓固定: 将螺栓固定在基础钢筋笼上, 螺栓与钢筋笼连接牢固, 确保螺栓在混凝土浇筑过程中不移动。（5）螺纹保护: 螺栓埋设固定后, 采用摸黄油、尼龙胶带或PV C 管将螺杆包扎保护。（6）螺栓校正: 在混凝土浇筑过程中施工人员对螺栓进行跟踪检查, 发现螺栓偏移及时进行校正。
3.2 钢结构吊装
3.2.1整体结构安装顺序：l) 吊装应先从靠近山墙的有柱间支撑的两棍刚架开始, 安装好所有构件, 并进行校正固定, 以此为起点向另一端顺序安装。2 ) 安装该开间的钢梁同时安装凛条及其它支撑系统。3) 安装完成一个开间并形成一个稳定空间体系, 然后向两边进行安装。4 ) 最终完成整个结构的安装。
3.2.2钢柱安装。钢柱吊装可根据起重设备和现场条件确定, 可用单机、双机、吊装, 一般轻钢结构采用单机直立旋转法进行吊装。
旋转法吊装, 钢丝绳绑扎点与钢构件接触点之间, 应用软材料保护好钢构件, 以防钢构件及钢丝绳受损, 起重机边回转边起钩, 使柱绕柱脚旋转而直立, 立柱时, 先将柱脚螺栓孔插入预留螺栓, 使柱头大致垂直后初步对中, 即对螺栓进行初拧。
钢柱运输到现场, 起重机边起钩边回转边使柱子绕柱脚旋转而将钢柱吊起。(注:起吊时应在柱脚下面放置垫木, 以防止与地面发生摩擦, 同时保证吊点、柱脚基础同在起重机吊杆回旋的圆弧上)
3.2.3吊车梁安装。吊装方法是吊车梁吊装宜采用两点吊装, 吊装时使用专用吊耳或用钢丝绳绑扎吊装。
吊车梁的校正：l) 标高调整当一跨即两排吊车梁全部吊装完毕后，用一台水准仪架在梁上或专门搭设的平台上, 进行每梁两端高程的引测, 将测量的数据加权平均, 算出一个标准值, 根据这一标准值计算出各点所需要加的垫板厚度, 在吊车梁端部设置千斤顶顶空, 在梁的两端垫好垫板。2) 纵横十字线的校正首先用经纬仪在柱子纵向侧端部从柱基控制轴线引到牛腿顶部, 定出轴线距离吊车梁中心线的距离, 在吊车顶面中心线拉一通长钢丝, 逐根吊车梁端部调整到位, 可用千斤顶进行轴线位移。3) 吊车梁垂直度校正从吊车梁上翼缘挂锤球下来, 测量线绳至梁腹板上下两处的水平距离。
3.2.4屋架的吊装。l) 吊点的选择：钢梁在吊装前应仔细计算钢梁的重心,并在构件上作出明确的标注, 吊装时吊点的选择应保证吊钩与构件的中心线在同一铅垂。2 ) 吊装方式：一般钢梁采用两点起吊, 但对于跨度较大的梁, 由于侧向刚度小, 腹板宽厚比大,为防止构件扭曲和损坏, 可采用四点起吊或铁扁担进行吊装。3 ) 屋架吊装：起吊时先将屋架吊离地面5 0c m 左右,使屋架中心对准安装位置中心, 然后徐徐升钩, 将屋架吊至柱顶以上, 再用溜绳旋转屋架使其对准柱顶, 以使落钩就位, 落钩时应缓慢进行, 并在屋架刚接触柱顶时即刹车对准预留螺栓孔, 并将螺栓穿人孔内, 初拧作临时固定, 同时进行垂直度校正和最后固定, 屋架垂直度用挂线锤检查, 屋架经校正后, 即可安装支撑及凛条等, 并终拧螺栓作最后固定。
3.3 屋面板、墙面板安装
安装工艺流程：屋面内板安装一铺保温棉(带贴面) 一支座安装一屋面上层板安装一扣合固定密封、清理检修。
3.3.1屋面板安装。1）安装方向：屋面板安装的顺序，从建筑物任一端开但由于不同板型由其特有的铺设方向因此须遵循其铺设方向性，应与常年风始性向方向相反; 对于双坡屋面板, 屋脊两边的屋面板应同时同向进行安装。2）安装固定：咬合式屋面安装时, 先将两块板与支座之间选若千个点进行初步咬合临时固定, 随后从屋脊处向下用咬边机紧密咬合。3）屋面板安装调直：测量已固定好的钢板宽度, 在其顶部和底部各测一次, 以保证不出现移动扇形,在某些阶段, 如安装至一半时, 还应测量从已固定的压型钢板顶底部至屋面的边或完成线的距离, 以保证所固定的钢板与控制线平行。若需调整, 则可以在以后的安装和固定每一块板时很轻微的作扇形调整。
3.3.2墙面板施工。1）内层板安装：先根据墙面门窗位置, 选择不同长度的内层板, 在地面进行二次加工。加工程序同屋面内层板。内层板地面加工后, 将内层板提升到位, 然后由工人按照划线位置进行固定。2）保温棉安装：墙面保温棉应从上往下铺设, 在上下位置拉紧后, 然后压上外层板用自攻螺丝固定。3）外层板安装：墙面板的安装顺序类似于屋面板的安装, 同样也按照先内层板、后外层板, 外层板安装遵循板的铺设方向性和将搭接边设置在肋的背风侧的原则, 同时, 通常从建筑物的一端向另一端推进的顺序安装。外层板安装安装时采用自制井架, 井架长度根据墙面高度进行设置。井架树立后,应在上部于屋面上主体结构进行绑扎固定,下部应坚实平整, 如墙面高度较高, 则应在中间设置固定点。
四、小结
在工程建设中，工作人员应当认真负责，完成工业厂房结构设计与安装施工工作，保证工程质量，为企业做出贡献。
参考文献：
篇4
中图分类号：TU24文献标识码：A文章编号：
引言：
20 世纪 70 年代以来，人们在总结历次地震灾害的经验中逐渐认识到，对建筑抗震设计而言，结构概念设计比结构计算设计更为重要。单凭微观的数学力学计算还很难确保建筑物在遭遇地震时具有良好的抗震性能。概念设计在实际工程设计中，尤其是提高结构抗震能力方面发挥了重要作用。
1. 概念设计
概念设计就是从结构总体方案设计开始，运用人们对建筑结构抗震已有的正确认识去处理结构设计中将要遇到的问题，诸如建筑体型、结构体系、刚度分布、构件延性等。从宏观原则上进行评价、鉴别、选择等处理，再辅以必要的计算和构造措施，以消除建筑物抗震的薄弱环节，达到合理抗震设计的目的。也就是说概念设计是在特定的建筑空间及地理条件下，用整体概念来考虑结构的总体方案，依据结构总体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部构造措施的宏观控制。概念设计受到国内外工程界的普遍重视，并将发挥更大的作用。
2.结构抗震设计理论
2.1“多级”设防
GBJ11-89《建筑抗震设计规范》采用多级设防的思想，提出了“三水准”的抗震设防目标，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”，以保障人们生命安全为一级设防目标，但无法避免大震中巨大的经济损失。基于性能的抗震设计理论提出了多级目标设计理念，既要保证生命安全，又要避免经济损失超过业主和社会的承受能力，更加注重非结构构件和内部设施的保护，因此根据投资---效益准则，引入经济决策机制，它通过进行费效分析，在可靠和经济之间选择一种合理的平衡，以确定最佳抗震设计方案，达到优化设计的目的。
2.2 强调“个性”
现行抗震设计需要依照规范按部就班，缺乏灵活性，结构设计人员处于被动状态。基于性能的抗震设计除了满足“共性”外，更加注重“个性”设计，增加了业主与设计人员的交流，根据结构的用途及业主的要求确定结构性能目标后,设计人员可以选择实现该性能目标的设计方法，采用相应的构造措施，既调动了设计人员的积极性，又有利于新材料的推广应用和新技术的开发。同时，结构的抗震能力是按选定的抗震功能目标进行设计，具有可预见性。
2.3 立足“性能”
目前还没有统一的设计方法，很多学者提出采用结构层间变形或顶点位移作为性能指标，它是从传统的以力为基础设计转变成以变形为基础的设计，是从弹性设计方法转变为弹塑性的设计方法，解决了传统设计理论上的不足，尽可能使结构的预期功能与实际地震作用下的功能相符合。
3.概念设计的重要性和必要性
随着经济的快速发展，人们的生活水平得到不断的提高，对建筑结构的质量和性能也提出了新的更高的要求。采用先进的计算方法，加快新型建材的设计和开发，加强建筑结构的安全性、适用性、经济性已逐渐成为当前的首要工作。面对当前建筑结构设计的状况，通过概念设计的理念来加强结构工程的创造性设计，促进结构设计的发展，是一项非常必要而且重要的事情。加强概念设计思想的推广就是一种高效而实用的方法，具体分析如下:
3.1建筑结构的抗震设计规范是建立在可靠度理论的基础上的，对延性设计思想有所借鉴和吸纳。然而，其对于某些实际问题，例如“中震能修”的设计目标方面的规定表现的非常模糊。因而我们切勿墨守陈规，要将规范当成一种指导和参考，在实际运用过程中做出正确的抉择。所以，这就要求在整体体系与分体系的力学关系上有清晰而深刻的了解，在实际工作中充分运用概念设计。传统观念影响下，人们都不够重视结构设计，认为只要遵循设计规范，在建筑设计完成后，凭借计算机就能完成结构设计。然而，这种方式不但难以充分地利用好设计者的设计技能，而且会跟建筑设计方案格格不入，造成分歧和矛盾的产生。因此，我们要认真思考如何在结构设计中做好对概念设计的运用。
3.2概念设计是非常重要的，这在方案的设计阶段也有很好的体现。开始时的设计是不允许通过计算机来完成的，这也就要求结构工程师充分运用好结构概念，设计出可靠而经济的结构方案。鉴于此点，就要求工程师加强设计理念上的思考和创新，潜心探索各种结构的特点性能，并能灵活运用。通过对概念性估算的方式的运用，就能够在方案的设计阶段快速高效地构思结构体系，并对其进行比较与选择。这样设计出来的方案，概念清楚、定性精确，消除了后期设计阶段的不必要运算，因而可靠性很强。与此同时，这也能够判断计算机分析出的数据的可靠性。
3.3新抗震规范提出了在建筑物内设置地震反应观测系统的要求，并提出了结构两个主轴方向的动力特性（周期和振型）相近的抗震概念。所以在结构概念设计中还应该注意结构与场地的共振问题。例如在唐山地震时，天津塘沽地区的 7~10 层框架结构房屋破坏严重，而 3~5层的砖混结构住宅却只有轻微损坏。后来经调查发现，框架房屋的自振周期和场地的卓越周期一致导致共振，而 3~5 层砖混住宅的自振周期远低于场地的卓越周期，因此破坏较轻。
3.4建筑结构的抗震设计，存在着许多模糊而且不确定的因素。例如地震作用是一种随机性很强而且循环往复的荷载，建筑物的地震破坏机理又十分复杂，要准确计算或预测建筑物所遭遇的地震特性和参数，还难以做到。风荷载的脉动性与涡流作用情况也是如此。因为建筑物受到的地震作用难以确定，所以适用、安全、经济的结构体系必须注重概念设计。
4.概念设计的理解与应用
加强结构抗震设计是为了使结构在强度、刚度、延性以及节能等各方面都能获得优化组合，进而达到在地震中增强稳定性的要求。为了增强结构的抗震性能，概念设计要涉及到以下因素:场地的稳定性，结构模型的计算，抗震结构的选择，材料的效能，结构的空间作用等。
4.1对现行抗震计算模型的理解和应用。
新抗震规范中有规定:通常情况下，可以允许在建筑结构的两个主轴方向对地震作用进行验算，各方向的水平地震作用要由该方向的抗侧力来承担。然而实际情况下，结构无法实现强化的根本原因是计算模型问题。因此，运用概念设计的基本原理，联系到地震灾害与试验研究的结果，可以得到这样的结论：建筑的最不利受力状态会根据建筑与地震相互作用的方向而发生变化。
4.2对建筑结构的薄弱部位抗震构造措施的理解和应用
对建筑薄弱部位的改造，比如建筑平面内转角处的转角窗，对角部竖向抗侧力结构的设置有很大的限制，但按照概念设计的思想，解决这一问题的方法是在竖向构件之间设置厚板和梁柱等可靠构造。
4.3 建筑结构抗震设计的展望
如今，结构抗震体系已经从之前的以“硬抗”理念为主的抗震体系，逐渐发展成以“柔抗”理念为主的减震控制系统。结构减震体系运用的“以柔克刚”的全新理念，通过对结构进行隔震、减能或者控制方式来达到抗震效果，在未来的工业与民用建筑中结构抗震的思路将向着减轻危害的方向发展。
5.结语
经过工业与民用建筑中多年的抗震探索和研究，总结设计经验引入了概念设计的设计新理念。这种设计理念从宏观角度对建筑抗震结构进行设计，在某些方面弥补了以往设计思路对抗震结构思考的不足之处，为今后的工业与民用建筑结构抗震设计开辟了新路。
参考文献：
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钢结构工业厂房在我国应用的时间并不长，其具体的设计及施工技巧都还在探索阶段。虽然钢结构工业厂房有很多优点，但作为一种材料，它也有很多缺点，例如防火性能差、易锈蚀等，在设计与施工的过程中一定要考虑到这些因素。文章将从设计和施工两个方面来进行论述。
一、钢结构工业厂房的优越性
钢结构工业厂房的主要优点在于：首先，在施工速度方面：钢结构构件可以工厂化批量生产，施工简单，安装快捷，大大缩短了施工周期。其次，钢结构工业厂房在自重方面：可减轻建筑物结构质量约30%，特别在地基承载力低和地震设防烈度较高的地方，其综合经济优于钢筋混凝土结构体系。最后，从环保方面考虑：钢结构体系属于环保型绿色建筑体系，钢材本身是一种高强度高效能的材料，具有很高的再循环价值，并且不需要制模施工。
二、钢结构工业厂房图纸设计的重要性
无论在什么样的工程中，图纸是工程施工的依据。在钢结构工业厂房的设计期间，一定要组织施工单位专业技术人员对图纸进行会审，检查施工图纸中的“错、漏、碰、缺”，力争把问题解决在施工之前，减少因图纸问题对工程质量、进度的影响。钢结构工程要针对制作阶段和安装阶段分别编制施工组织设计，其中制作工艺内容应包括制作阶段各工序、各分项的质量标准、技术要求，以及为保证产品质量而制订的各项具体措施。
三、钢结构工业厂房支撑系统的设计原则
为了保证钢结构厂房的空间工作，提高其整体刚度，承受和传递纵向水平力，防止杆件产生过大的变形，避免压杆失稳，以及保证结构的整体稳定性，应根据厂房结构的形式，车间吊车的设置，振动设备以及厂房的跨度、高度，温度区段的长度等情况布置可靠的支撑系统。厂房每一温度区段应设置稳定的柱间支撑系统，并与屋盖横向水平支撑的布置相协调。下柱支撑的位置是决定厂房纵向结构变形方向的重要因素，并影响温度应力的大小，下柱支撑应尽可能设在温度区段的中部，使吊车梁等纵向构件能随着温度变化比较自由地向区段两端伸缩。当温度区段的长度不大时，一般在温度区段的中部设置一道下段柱支撑，但温度区段的长度大于150 米时，为了保证厂房的纵向刚度，应在温度区段内设置两道下段柱支撑，其位置应尽可能布置在温度区段中间三分之一的范围内，为了避免过大的温度应力，两道支撑的中心距离不宜大于72 米。
四、钢结构工业厂房抗震性设计的重点
在钢结构工业厂房做抗震设计时应注意：首先，在总体布置方面要求厂房结构的质量和刚度均匀分布，使厂房受力均匀，变形协调，尽量避免因结构刚度不均匀对抗震造成不利影响，厂房横向结构宜采用刚架或者使屋架与柱有一定固结的框架，以便充分利用钢结构的受力性能并减少横向结构变形。其次，钢结构厂房的破坏一般情况不是由于杆件强度不足而常常因为杆件失稳而造成，所以合理布置支撑系统，保证厂房结构整体稳定性，对钢结构厂房尤为重要。最后，在地震作用下。存在着低周疲劳作用，设计时应注意其对厂房的影响。对结构连接点的设计。应保证节点的破坏不先于结构构件的全截面屈服，应使结构构件能进入塑性工作，充分吸收地震能量发挥其抗震能力。
五、钢结构工业厂房耐热能力设计的重要性
前面提到过，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（通常是涂耐热涂料来解决）。
钢结构工业厂房的施工中，存在的问题非常繁冗，在这里只对比较突出的几个问题进行分析研究。
六、关于施工过程中地脚螺栓的埋设问题
可以说地脚螺栓的坚固与否是钢结构工业厂房建筑稳定性的根本所在。地脚螺栓的精度关系到钢结构定位，地脚螺栓的埋设必须严格保证其精度。地脚螺栓的埋设精度：轴线位移±2.0 mm，标高±5.0 mm。在地脚螺栓安装前，将平面控制网的每一条轴线投测到柱基础面上，全部闭合，以保证螺栓的安装精度。然后根据轴线放出柱子外边线，待安装钢柱地脚螺栓的承台架子搭设好以后，将所需标高抄测到钢管架子上。
七、关于吊装过程中的注意事项
首先，把柱脚底板的十字线弹出，地脚螺栓的中心线弹出，柱脚剪力孔清理干净，待钢柱就位后，调整标高，把螺母紧固。其次，吊装完一个区域的钢柱后，吊装连系杆，这样保证钢柱整体稳定性，使吊装钢梁时钢柱不容易变形。最后，吊装钢梁，两对钢梁空中对接，并把高强螺栓初拧，第一根钢梁用四道缆风绳拉紧，防止钢梁向一边倾斜。
八、关于吊车梁系统的安装问题
在钢结构工业厂房的施工过程中，吊车梁的安装必须严格按规范从柱间支撑跨进行，柱间支撑安装连接后已形成一个比较稳定的空间刚度单元，从此处安装，一是保证安全，二是能保证吊车梁安装不会影响柱子的垂直度。同时在安装过程中对端部截面误差较大的吊车梁底部应配调整垫板，该垫板在吊车梁系统调整完后应焊接固定，按事先测放的定位线精确对中。制动系统的连接应在吊车梁调整固定后正式连接。当制动板与吊车梁高强螺栓连接和辅桁架焊接连接时，为防止连续施焊对高强螺栓的影响，应先将制动板和吊车梁的高强螺栓连接，并进行初拧，然后调整辅桁架，并于制动板点焊固定后终拧高强螺栓，最后进行制动板和辅桁架的焊接。高强螺栓的紧固和制动板的焊接，均要遵循由每块板的中间往两边进行，以减小板内应力。
九、关于钢结构构件的码放问题
为便于结构构件的安装，构件进厂后应进行合理的堆放。原则为：现场急需安装的应直接堆放到现场，按照吊装顺序先吊装的码放在上头，后吊装的码放在下头。不急于吊装的构件暂时存放在现场外。堆放时应注意柱梁分开并按照轴线分类码放。存放场地应设专人进行管理，并按供货要求和供货清单进行清点，资料存档。构件堆放时，H型构件应立放，不得平放。每个构件的支点不得少于两个，支点的位置宜在构件端部七分之一跨处，叠放时不得超过三层并用木方正确的分层垫好垫平，支点应上下对齐。
