隨著我國(guó)裝配式鋼結(jié)構(gòu)工程的推進(jìn)，廠房設(shè)計(jì)的優(yōu)劣決定了工程的最終質(zhì)量、功能、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。因此，如果要降低鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目的造價(jià)，靠譜的結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作必不可少。
鋼結(jié)構(gòu)建筑具有許多混凝土結(jié)構(gòu)無法比擬的優(yōu)越性。首先，它具有良好的抗震性能，考慮到我國(guó)是一個(gè)多地震帶的國(guó)家，且地震災(zāi)害頻繁，因此鋼結(jié)構(gòu)廠房對(duì)于我國(guó)的工業(yè)發(fā)展具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
其次，鋼結(jié)構(gòu)建筑的工期較短。由于鋼結(jié)構(gòu)自重較輕，而且可以在工廠預(yù)制完成加工，然后在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼接裝配，因此施工比混凝土更加方便，也能夠大大節(jié)約施工時(shí)間，從而進(jìn)一步降低成本。
再者，由于鋼結(jié)構(gòu)輕質(zhì)高強(qiáng)、截面尺寸較小，所以鋼結(jié)構(gòu)廠房的有效使用面積比混凝土廠房更大。這對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)來說，不僅可以提高生產(chǎn)效率，同時(shí)在對(duì)物料進(jìn)行調(diào)節(jié)的過程中，實(shí)際使用面積更大的鋼結(jié)構(gòu)廠房也具備更好的調(diào)節(jié)作用。
在環(huán)保方面，鋼結(jié)構(gòu)建筑同樣具有優(yōu)勢(shì)。環(huán)境問題和資源短缺已成為我們生存的世界所面臨的重大問題，在調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)，有超過50%的環(huán)境問題和有害物質(zhì)都是在建筑施工和運(yùn)營(yíng)過程中產(chǎn)生的。然而，鋼結(jié)構(gòu)材料幾乎可以100%回收再利用，因此鋼結(jié)構(gòu)廠房的生產(chǎn)具有更加積極的環(huán)保作用。
最后，鋼結(jié)構(gòu)廠房符合可持續(xù)發(fā)展的道路要求。其不僅性能更加優(yōu)良，所耗費(fèi)的材料更加節(jié)約，而且鋼材還可以回收利用，這對(duì)于我們的可持續(xù)發(fā)展道路是非常重要的。
綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)建筑在抗震性能、經(jīng)濟(jì)成本、使用面積、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展等方面都展現(xiàn)出了較大的優(yōu)勢(shì)，這也使其成為未來建筑發(fā)展的重要方向。
鋼結(jié)構(gòu)廠房的優(yōu)化設(shè)計(jì)與混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)并不完全相同?；炷两Y(jié)構(gòu)廠房的優(yōu)化設(shè)計(jì)主要針對(duì)鋼筋、模板以及混凝土的澆筑方式和程度，而鋼結(jié)構(gòu)廠房的優(yōu)化設(shè)計(jì)則主要針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的倉(cāng)殼設(shè)計(jì)。鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)有基本的步驟：第一步是設(shè)定建筑的相關(guān)參數(shù)，包括建筑的高度、壁厚；第二步是通過給出的相關(guān)參數(shù)，計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)廠房的自振周期；然后必須計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)廠房的安全參數(shù)，包括地震荷載、風(fēng)荷載的最大參數(shù)，以及按照Reimbert計(jì)算方法計(jì)算得到鋼結(jié)構(gòu)建筑所受到的作用力；最后將各項(xiàng)應(yīng)力值計(jì)算出來并且調(diào)整建筑的原始參數(shù)設(shè)定以達(dá)到合適的應(yīng)力水平。
2023年1月，泰大創(chuàng)新受業(yè)主委托，為江西宜春某鋼結(jié)構(gòu)廠房項(xiàng)目擔(dān)任結(jié)構(gòu)優(yōu)化顧問。該工程為某上市集團(tuán)光伏光電裝備項(xiàng)目生產(chǎn)廠房，建筑環(huán)境為非采暖地區(qū)，主要按照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該項(xiàng)目建筑面積約為55007.3平萬米，廠房的縱向長(zhǎng)度為320m，橫向?qū)挾?00m，面積，高跨部分分為三層吊車廠房，低跨部分為120m，且高跨與低跨組成相對(duì)獨(dú)立的封閉支撐體系。
我司專家教授團(tuán)隊(duì)利用多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，結(jié)合豐富的力學(xué)知識(shí)和多年結(jié)構(gòu)優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)，在21天內(nèi)完成了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，優(yōu)化后項(xiàng)目節(jié)省用鋼量25%，綜合造價(jià)大幅降低。具體的鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案如下：
在原方案的基礎(chǔ)上，為了保證廠房的安全性能，主要對(duì)廠房的主要受力構(gòu)件的形狀以及結(jié)構(gòu)布置方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。因?yàn)樵陟o力分析的結(jié)果中，節(jié)點(diǎn)處是容易發(fā)生形變的主要區(qū)域，所以為了保證廠房滿負(fù)荷安全運(yùn)行，需要對(duì)結(jié)構(gòu)的整體布局及結(jié)構(gòu)的合理性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。主要優(yōu)化方案為（1）樓面簡(jiǎn)支次梁按組合梁設(shè)計(jì)，采用超級(jí)次梁（類似PEC梁）可進(jìn)一步降低用鋼量約3kg/m2，上小下大需滿足施工階段強(qiáng)度、穩(wěn)定和撓度要求。（2）增加鋼柱的截面尺寸，滿足結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求。（3）減少構(gòu)件材料厚度，同時(shí)等間距的增加構(gòu)件的數(shù)量。雖然減少構(gòu)件厚度使廠房的形變強(qiáng)度降低，但是增加數(shù)量后會(huì)使廠房的結(jié)構(gòu)更合理。而且該優(yōu)化方案在保障安全性能的同時(shí)能夠使材料的成本得到降低，使最終的經(jīng)濟(jì)效益更加突出。
因?yàn)槲覈?guó)鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)起步較晚，所以其相關(guān)規(guī)范還沒有完全建立起來，而且價(jià)格相對(duì)偏高，這就限制了鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展，而且我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)的施工能力不足，鋼結(jié)構(gòu)存在的防腐防銹等問題，也在無形中提高了鋼結(jié)構(gòu)的維護(hù)成本，因此泰大創(chuàng)新堅(jiān)持以技術(shù)為建筑降本減碳，不斷提升創(chuàng)新能力，成功研發(fā)了超級(jí)次梁、PH免撐板等一系列裝配式結(jié)構(gòu)部品。泰大在鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面具備業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的多項(xiàng)專利技術(shù)，配合智能優(yōu)化算法，在保障建筑自身安全性和穩(wěn)定性的前提下，幫業(yè)主節(jié)省項(xiàng)目造價(jià)，也為國(guó)家大幅減少碳排放，助力企業(yè)提升經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。