淺議廠房結構設計常見問題

呂漢標

（中交第四航務工程勘察設計院有限公司，廣東 廣州 510230）

廠房是一個人力、物力、財力比較集中的場所，其安全居于第一位，廠房結構設計除了保證場所的安全之外，還要有合理的結構。文章從地基、構造材質、承重梁等多個角度分析了廠房的構造，指明了設計中常見的問題，提出了相應的解決方案。

1 廠房的地基設計中常見問題

房屋必有地基，扎實的地基是安全的保障。在多層的廠房結構設計中，如果無詳勘的地質報告，只憑建設單位的口頭或籠統的參照附近建筑物的基礎來進行設計，顯然是不負責任的行為，更談不上科學了。為了能夠設計出安全的地基與基礎，其設計人員就必須根據地質勘察的資料，對建筑場地進行全方位的考察，考察內容包括場地基礎的類型、上部的結構、詳細勘測數據等等。對于地基比較軟弱的地方，可以采用換土墊層的措施，不能只憑經驗來處理，需要有科學的測量數據來進行實測處理。有部分的設計者對軟弱地基的危害認識不足，僅僅簡單的采用砂石作為墊層處理一下，這顯然是不夠的。還需要將墊層的寬度和厚度計算出來，根據設計的廠房樓層的高低、地基需要的承載力情況來夯實地基，需要灌進混凝土的地方就得灌。在廠房設計中對梁柱和基礎的負荷進行折減計算，根據現行設計規范采用荷載乘折減系數來計算其荷載值，再根據其荷載值來設計地基的參數。

2 廠房承重柱子截面高度的取值偏小

廠房承重柱子截面高度的取值經常出現偏小的現象，這種現象一般發生在要求有抗震設防的地區，抗震設防列度為六度。有的結構設計人員自以為抗震設防列度為六度就是不設防，把柱子的截面高度設計得偏小，使得梁柱的線剛度比偏大，把梁簡化為鉸支梁，其柱按照軸心的受壓情況來計算。這種設計對于結構受力分析比較簡單，但是給廠房的結構設計留下了安全隱患。這么做表面上看來，只是忽略了梁柱間的剛結作用，也就是常言說到的忽略了柱的約束彎矩。由于柱截面以及柱配筋都偏小，一旦結構受荷以后，其柱頂抗彎的強度必定不足，從而就會使得柱子與梁底附近出現一條或多條水平的裂縫，形成了塑性鉸。這樣子在平常的受荷情況下其柱子均是帶鉸工作，因此影響了廠房的耐久性，也就給廠房的安全帶來隱患。如果遇到地震荷載，必然會從塑性鉸引起廠房的破壞，嚴重時引起廠房的倒塌。這樣的設計是違背了現行抗震規范中"強柱弱梁"的設計原則的。

3 一般廠房中構造柱同時兼作承重柱來使用

廠房中構造柱同時兼作承重柱來使用，這也是廠房結構設計中常見的問題之一。特別是在磚混結構的廠房中，構造柱不但能夠提高廠房墻體的抗震能力，還能夠與圈梁聯結在一起，從而形成對砌體的約束。這樣在限制墻體裂縫，維持豎向承載力，提高結構的抗震性能等方面，有著十分重要的作用。但在現行廠房結構的設計中，構造柱常常被兼作為承重柱來使用，這么做常會導致以下幾個方面的隱患。其一，由于構造柱成了承重柱，就會使得構造柱提前受力，這樣不但降低了構造柱對墻體的拉結和約束作用，并且一旦發生地震由于構造柱位置形成的應力集中就首當其沖被破壞。這么做構造柱就成了結構設計中的薄弱部位。其二，廠房的構造柱一般生根于地梁之中，沒有另設基礎，構造柱同時兼作承重柱使用使得柱底基礎的抗沖切、抗彎強度及局部承壓強度達不到要求。柱底基礎一旦發生沖切或局部承壓，必會導致廠房墻體出現裂縫。

對于這種情況，根據筆者的經驗，在設計承重大梁下的柱子時要計算承重柱的負荷。如果梁上的荷載和跨度比較小的時候，構造柱也可布置于梁下。這個時候計算其值，就必須按不考慮構造柱作用來計算墻體的局部承壓和抗彎強度。通過驗算合格后，就在梁下設置構造柱。

4 設計時候只考慮了橫向框架而未考慮縱向框架

現階段，部分設計人員采用二維的計算模型來計算廠房，沒有考慮到三維的抗震設計，設計的時候只計算橫向模型，而縱向就按普通的連續梁來設計，梁柱的節點和框架中的縱筋、箍筋的配置均無法滿足框架的構造要求。這種做法未把地震的縱向作用考慮進去，在設計的時候就出現梁的支座負筋，跨中縱筋及箍筋的配筋不足的現象。這種做法是沒有按照現行的建筑抗震設計規范來做的，在框架結構設計時候，忽略了縱向框架與橫向框架有著同等的重要性。

5 廠房的懸挑梁高選用太小

由于設計人員只注意對梁的強度和抗傾覆進行驗算，忽略了對梁撓度的驗算。在廠房的懸挑梁的梁高選用上取值太小，就會引起梁截面的受壓區應力太高。在日常情況中，就會出現梁截面受壓區產生非線性變形的現象。梁撓度會隨著時間的推移不斷地加大，挑梁的變形必定引起梁板裂縫的出現，梁板裂縫的寬度隨著挑梁變形的加大而變寬，嚴重的時候會出現較大的安全事故。根據鄙人經驗，當挑梁的變形發展到一定時期后，梁支座截面的上部受拉區常常出現較寬的豎向裂縫，其支座附近的上部受拉區也會出現較寬的豎向裂縫。受支座附近剪彎作用的影響，豎向裂縫向下延伸發展為斜裂縫，此時梁就會被破壞，從而出現安全事故。另外，懸梁對縱向地震作用很敏感，梁高太小就易破壞，失去了承載力，出現安全事故。

6 廠房樓板設計中常見的問題

廠房樓板設計中需要注意以下幾個問題：將雙向板當成了單向板來設計。這么做，相當于計算與實際受力狀態不符，從而會出現一個方向配筋過大，而另一方向僅按構造配筋，造成配筋不足，導致樓板出現裂縫；雙向板有效高度取值偏大，雙向板在兩個方向均產生彎矩，由此雙向板跨中正彎矩鋼筋是縱橫疊放的，短跨方向的跨中鋼筋應放在下面，長跨方向的跨中鋼筋置于短跨鋼筋的上面，計算時應用兩個方向的各自的有效高度來計算。一般長向的有效高度比短向的有效高度小。有的設計為圖省事或對板受力認識不足，而取兩個方向的有效高度一致進行配筋計算，致使長跨有效高度偏大，配筋降低，使結構構件存在安全隱患，甚至出現開縫的現象。

結束語

廠房的質量安全是至關重要的，有了質量可靠的廠房，工人的正常工作才能順利開展。因此，把好廠房質量關是十分重要的，文章列舉了廠房結構設計中最常見的問題，從廠房地基、承重柱、構造柱、橫梁、縱梁、懸挑梁和樓板的設計等多個角度進行了詳細描述。將常見問題進行了說明，并提出了有借鑒意義的解決方法，供同行參考。

總之，我們結構設計人員應按規范要求以及相應的構造要求嚴格執行，才能從根本上消除設計質量的隱患。

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