工業(yè)廠房大跨度框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

田煒谞

（華潤(rùn)煤業(yè)(集團(tuán))有限公司，030001）

一、前言

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，人們對(duì)工業(yè)廠房大跨度框架大跨度框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求也越來(lái)越高。然而在大跨度框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，還存在著一些問(wèn)題急需解決，這些問(wèn)題會(huì)嚴(yán)重影響到工業(yè)廠房的施工質(zhì)量。因此，需要對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)上的優(yōu)化，從而提升其施工的質(zhì)量，使工業(yè)廠房大跨度框架大跨度框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加適用、可靠與經(jīng)濟(jì)。

二、工業(yè)廠房大跨度框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

1、大跨度框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和方法的研究

在保證大跨度框架結(jié)構(gòu)安全的前提下，為了充分發(fā)揮材的作用，更合理的使用材，還應(yīng)該深人研究大跨度框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與方法，使大跨度框架結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的計(jì)算方法更能反映實(shí)際工作情況。有待研究的問(wèn)題有：壓彎構(gòu)件的彎扭屈曲問(wèn)題、薄板屈曲后強(qiáng)度的利用問(wèn)題、大跨度框架結(jié)構(gòu)的塑性設(shè)計(jì)問(wèn)題、殘余應(yīng)力對(duì)大跨度框架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性影響問(wèn)題及門式剛架輕型大跨度框架結(jié)構(gòu)體系的整體穩(wěn)定和大跨度框架結(jié)構(gòu)的空間工作問(wèn)題等。

2、空間大跨度框架結(jié)構(gòu)的研究和應(yīng)用

網(wǎng)架大跨度框架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼大跨度框架結(jié)構(gòu)、張拉大跨度框架結(jié)構(gòu)體系等均屬于空間大跨度框架結(jié)構(gòu)，這些新技術(shù)的應(yīng)用，在減輕大跨度框架結(jié)構(gòu)自重、提高大跨度框架結(jié)構(gòu)的承載力，節(jié)約材等方面效果十分明顯。

另外，在普通大跨度框架結(jié)構(gòu)中施加預(yù)應(yīng)力后形成的預(yù)應(yīng)力大跨度框架結(jié)構(gòu)，能增強(qiáng)大跨度框架結(jié)構(gòu)的剛度，提高承載能力，從而節(jié)約材。預(yù)應(yīng)力大跨度框架結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于析架、梁及框架等大跨度框架結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，但目前應(yīng)用較少，有待研究和發(fā)展。

三、工業(yè)廠房大跨度框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

在我國(guó)建筑施工中，大跨度框架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用具有一定的標(biāo)準(zhǔn)與要求，根據(jù)建筑不同的功能要求，要選擇不同的結(jié)構(gòu)類型，常見(jiàn)的框架結(jié)構(gòu)類型有：

1、轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)

這種框架結(jié)構(gòu)在應(yīng)用的過(guò)程中通常都是在檐口高度布置一個(gè)系統(tǒng)而又全面工作模式，通過(guò)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中以一個(gè)大量作為核心環(huán)節(jié)，從而在梁跨結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的支撐。這種結(jié)構(gòu)的分析中通常都是由斜板將應(yīng)力傳遞給斜坡和工作模式，再由斜坡傳遞給框架柱和結(jié)構(gòu)柱和工作模式，且在工作的過(guò)程中而梁上柱荷載，進(jìn)而給框架結(jié)構(gòu)柱。該方案的應(yīng)用通常都是以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，是一種計(jì)算簡(jiǎn)單，且在工作的過(guò)程中不曾考慮整體工程截面問(wèn)題。這種結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中不僅可以利用力學(xué)模型進(jìn)行相應(yīng)的分析，且計(jì)算非常的簡(jiǎn)單，但是存在著經(jīng)濟(jì)性差的缺點(diǎn)。

2、折梁結(jié)構(gòu)

在目前的建筑結(jié)構(gòu)工程中，對(duì)折梁結(jié)構(gòu)的選擇仍然較為常見(jiàn)，其通常都是在橫向上布置一個(gè)跨度較大的折梁結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在方案的選擇中直接能夠通過(guò)折梁將應(yīng)力傳遞給上方屋面。但是由于在折梁的跨度中應(yīng)用較大的截面模式，其中仍然存在著一定的不經(jīng)濟(jì)、不科學(xué)現(xiàn)象，而且還具有荷載傳遞交叉的工作模式。

四、工業(yè)廠房大跨度框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)處理

相較于框架結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，無(wú)論是在設(shè)計(jì)上還是在施工上都具有一定的難度，尤其是在設(shè)計(jì)上。因此，針對(duì)框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，一定要注意考慮到受力的問(wèn)題，對(duì)其受力進(jìn)行全面分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行有效的人工調(diào)整，只有這樣才能夠使得框架結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)中。而在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要對(duì)框架結(jié)構(gòu)受力進(jìn)行分析的方面主要包括以下幾點(diǎn)：

首先，針對(duì)框架結(jié)構(gòu)的配筋在進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程中，需要依據(jù)投影方式的不同對(duì)其荷載力進(jìn)行有效的計(jì)算，而框架結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)的時(shí)候，也會(huì)受到來(lái)自空間以及平面內(nèi)外的各種壓力的影響，如果處理不好，就會(huì)使得框架結(jié)構(gòu)發(fā)生軸向力的問(wèn)題，因此，在對(duì)框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行配筋的過(guò)程中，應(yīng)該采用雙層配置，同時(shí)向兩個(gè)方向同時(shí)進(jìn)行拉伸，并依據(jù)實(shí)際的設(shè)計(jì)需求，對(duì)鋼筋的間距進(jìn)行合理的控制和加密處理。

其次，在對(duì)框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析的過(guò)程中，所要考慮到的壓力除了彎矩壓力外，還有軸向壓力，然而，很多的軟件在對(duì)配筋進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程中，對(duì)于彎矩壓力的考慮較為全面，而忽視了對(duì)軸向壓力的計(jì)算，這樣就會(huì)使得框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)存在受力上的問(wèn)題。框架結(jié)構(gòu)上所設(shè)置的樓板翼緣在應(yīng)用上，其所能夠發(fā)揮的作用相對(duì)來(lái)說(shuō)有限，因此，在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不能夠按照T形結(jié)構(gòu)的形式對(duì)配筋進(jìn)行計(jì)算，最好是采用矩形結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而針對(duì)這一形式的框架結(jié)構(gòu)，需要采用手動(dòng)方式進(jìn)行核算。

最后，在對(duì)框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，也需要依據(jù)空間的整體作用進(jìn)行具體的分析，在框架結(jié)構(gòu)中所存在的各個(gè)構(gòu)件，其所發(fā)揮的作用具有聯(lián)系性，在施工中，需要依據(jù)這一原理對(duì)框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的整體施工，尤其是在對(duì)下弦結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工的時(shí)候更應(yīng)該考慮到空間的整體作用，同時(shí)要合理的進(jìn)行澆筑工作，這樣能夠使得框架結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量可以得到有效的提升，從而使得框架結(jié)構(gòu)的整體作用可以得到最大限度的發(fā)揮。

2、優(yōu)化結(jié)論

在對(duì)上述的框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和計(jì)算后，可以得到以下的幾點(diǎn)優(yōu)化結(jié)論：

首先，由于框架結(jié)構(gòu)在受力上有其自身的特點(diǎn)，因此，在對(duì)框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要結(jié)合建筑的具體施工條件以及要求，來(lái)選擇適宜的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式，并且采用有效的方式對(duì)框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行合理的優(yōu)化，這樣不僅能夠有效的保障結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，而且還能夠有效縮減設(shè)計(jì)成本，從而推動(dòng)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的開(kāi)展。

其次，針對(duì)大跨度框架結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，要想使得其屋面斜梁的壓力可以降低，就需要利用下弦拉梁來(lái)對(duì)傳力的途徑進(jìn)行有效的改變，而這樣不僅能夠有效的減少配筋的應(yīng)用量，也能夠使得相應(yīng)的截面相對(duì)的減少，從而使得該結(jié)構(gòu)可以得到最佳的優(yōu)化。

最后，大跨度框架結(jié)構(gòu)的坡屋面有很多種類型，在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算的過(guò)程中，可以先對(duì)模型進(jìn)行計(jì)算，這樣可以使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加具有靈活性。同時(shí)還需要利用相關(guān)軟件對(duì)其進(jìn)行分析，在分析的過(guò)程中，需要充分的結(jié)合具體施工的情況以及建筑的建設(shè)類型，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員要依據(jù)前人的經(jīng)驗(yàn)來(lái)開(kāi)展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并且對(duì)自身設(shè)計(jì)中不合理的部分進(jìn)行合理的調(diào)整，從而達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。

五、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在目前的工業(yè)廠房設(shè)計(jì)中，應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)就是大跨度框架結(jié)構(gòu)，其在實(shí)際的應(yīng)用中具有突出的優(yōu)勢(shì)，由于其所具有的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，使得建筑設(shè)計(jì)者對(duì)其尤為青睞。該結(jié)構(gòu)占據(jù)了整個(gè)工業(yè)廠房的屋面，能夠有效的減少接縫的出現(xiàn)，使得屋面的防水性能增強(qiáng)，從而進(jìn)一步的提升了建筑的整體質(zhì)量。但是社會(huì)在不斷發(fā)展，建筑企業(yè)也需要不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)的方案，這樣才能保證建筑的性能與功能越來(lái)越好，才能滿足人們對(duì)建筑性要求。因此相關(guān)人員一定要不斷進(jìn)行學(xué)習(xí)和總結(jié)，從而推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)更好的發(fā)展。

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