淺析工業建筑結構設計中需注意的問題

李峰　韓旭

摘 要：隨著工業的快速發展，工業建筑的結構不斷進行改革，對設計人員提出了更高的要求。相對于民用等建筑類型，工業建筑的結構設計更加復雜，需要充分考慮各個構件的負荷能力，提高設計水平，為勞動者創造安全、穩定的工作環境。本文從工業建筑的各個組成構件分析了結構設計中需要注意的幾個問題，以供相關工作者參考。

關鍵詞：工業建筑；結構設計；構件；問題

中圖分類號： TU318 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）22-60-2

0 引言

結構設計是工業建筑工程的核心工作，科學、合理的設計方案是整個建筑質量的有效保障。工業建筑的組成構件所承受的荷載壓力較大，并且各構件相互依存，任何一個結構問題的出現，都將直接影響工業建筑的安全性，所以在具體的結構設計工作中，要結合建筑的實際設計需求，選取優質的建筑材料，對工業建筑結構的各個部分作出合理設計。設計人員可以從地基、梁柱和板件、樓梯、預埋件、鋼結構等重要結構入手，對設計中的問題予以研究，從而提高設計質量。

1 地基設計

地基設計是工業建筑結構設計最基礎的工作，也是其他結構安全性的可靠保障。一般而言，工業建筑的建設場地地質情況較為復雜，并且建設所需要的資金投入較多、建設規模較大，因此需要采用多種多樣的地基形式，以滿足工程建設的實際需求。工業建筑的地基荷載較大，常常采用樁基、彈性地基、條形地基等。工業建筑的輸送皮帶支架通常應用底部鉸接的方式，僅僅將軸力和剪力傳送給地基，因此，地基一般采用條形地基的設計形式。在具體的施工現場，如果采用人工挖孔樁，需要消耗大量的人力、物力，大大影響工程的進度，而采用柱下條形地基，加長地基短柱，提高配筋設計要求，使得地基更加穩固，降低了工程成本。

從設計角度考慮，地基要選用符合結構耐久性要求的混凝土標號，例如C25；地基的配筋要以滿足最小配筋率為標準，合理選型；條形地基的交接部位需要設置規范、詳盡的工程圖紙；條形地基的交叉部分要注意基地面積不可重復使用，要單獨使用，并合理調整地基的寬度，例如砌體結構局部墻體可以適當調大地基寬度，以滿足較大的荷載需求。在地基設計中一個常見問題就是，框架填充墻的構造柱往往未在地基和樓層設計圖紙中給出，造成澆注地基及梁時不能預留構造柱鋼筋，因此要在相關設計中注意明確框架填充墻的構造柱的位置。此外，對于柱下條形地基，如果采用放坡形式的板翼設計，就需要注意放坡角度，以方便工程的實際施工。

2 梁柱和板件設計

由于工業建筑索要承載的壓力較大，因此在對梁柱及板件進行設計時，所采用的截面一般偏大，選用的鋼筋直徑較大并且鋼筋布置較密集，在一定程度上增加了施工難度。在結構設計中，設計人員為了對截面高度進行控制，提高配筋率至2.5%，實際的施工難以滿足此設計要求。因為如果鋼筋的配置過于密集，就會使得混凝土澆筑不密實，難以插入探棒，嚴重的甚至造成鋼筋移位，建筑的安全性受到威脅。因此，設計人員應該根據工程實際，增加截面高度的同時降低配筋率，盡可能避免大量鋼筋堆積在梁柱交接處的情況發生，從而提高梁柱結構的整體質量，方便工程的實際施工。

在梁柱的結構設計中，挑梁的自重占總負荷的比例較小，適合采用等截面的設計形式，在對挑梁的鋼筋率進行確定時，要選用比計算值較大的數值，以預留一定的安全系數。對于挑梁的底筋設計，如果載荷大、懸挑大、撓度大，就需要適當加大底筋。此外，砌體結構挑梁深入墻體的托梁長度要滿足構造要求，并分析計算出抗傾覆的臨界條件。

過梁的設計要嚴格按照標準圖紙進行，在施工圖中要注意標明選用方法和具體圖號。當出現過梁作用力過于集中或者門窗洞口較大時，需要通過具體的計算對過梁的受力強度進行驗證，盡可能實現過梁與圈梁的整體澆筑，以便于施工操作，提高抗震性能。此外，過梁的鋼筋配置不可過小，要充分考慮到地震發生時過梁墻體出現裂縫而失去支撐作用的情況。

針對板件的結構設計，通常運用PMCAD等軟件自動生成現澆板配筋的設計，以提高工作效率，減少人工設計的失誤。板配筋進行布置時，要注意選用大直徑大間距的形式，其中平均間距要大于200mm。在配筋的分析計算中，要考慮塑性變形情況，板上筋應該乘以0.8-0.9的系數進行折減，板下筋應該乘以1.1-1.2的系數予以放大。對砌體結構板件進行配筋設計時，需要減小支撐在外墻的板負筋，以降低對磚墻的附加彎矩。對現澆挑板陽角結構進行設計，需要配置輻射狀附加筋，并且在板下配置斜筋。

3 樓梯設計

工業建筑還涉及辦公樓、員工宿舍等，這些建筑往往需要設計板式樓梯，以保證建筑的便捷性，同時提高建筑的美觀性。在樓梯結構的設計過程中，要保證梯梁與下面梯板的距離充足，避免因高度不夠導致碰頭。梯段的高度一般在20cm以下，還要注意樓梯板與樓面板的平衡銜接，保障行人的上下安全。休息平臺的上部鋼筋應該在平行方向上與梯段板保持一致，并注意配筋的相應性。首段梯板的設計要注意基礎的沉降情況，增設必要的梯梁結構，同時要注意控制撓度，樓梯苦熬度要在5m以下。

在工業建筑生產廠區，樓梯結構通常采用鋼梯，鋼梯可以直接從圖集中進行選擇，但是設計人員需要結合廠區的活動需要，將員工上下樓梯的舒適度作為第一要素，進行樓梯的合理設計。此外，對鋼梯進行設計時還要考慮到各樓梯在梯梁部位的凈空高度，設計人員需要先定好各個樓梯平臺的標高，再結合梯段高度、角度關系等因素選擇合適的鋼梯。如果在休息平臺的混凝框架梁的設計中沒有將樓梯的凈空高度考慮在內，將會導致鋼梯的通行問題，增加修復成本，影響建筑的經濟性，因此設計人員必須全面、綜合的進行分析設計，以避免不必要的問題。

4 預埋件設計

工業建筑中需要安裝各種設備、機器，因此在工程設計中涉及大量的預埋件，設計人員需要結合施工圖紙，對預埋件的規格大小以及尺寸定位進行詳細的掌握。在結構施工圖紙中經常出現的問題就是個別部位（例如樓梯）的預埋件沒有標明，導致實際施工中預埋件的漏埋，增加預埋件的補設成本，這就要求設計人員必須全方位的對建筑結構進行規劃，避免重復施工。此外，預埋件要選擇具有一定受力能力的構件，例如工程中設計重量高達幾噸的皮帶裝置，如果僅僅采用構造埋件，將導致埋件被拉脫的情況發生，因此必須配置相應的受力埋件。工業建筑還涉及很多筒體結構，其庫壁上的預埋件需要謹慎安裝，以防止庫施工滑膜時造成預埋件移位現象的發生，從而保障工程的順利進行。因此，在進行技術交底時，設計人員要向施工人員進行詳細闡釋與指導，使其對建筑中涉及的預埋件不知情況進行全面掌握。

5 鋼結構設計

除了上述結構外，鋼結構也是工業建筑中的重要組成部分，在對鋼結構進行設計時，要充分考慮到工藝性因素，為后期的施工和檢修奠定良好的基礎。例如，在某工業建筑的設計中，利用輕型門剛結構對堆棚進行設計，在斜梁與柱的交接部位采用較高強度的螺栓進行連接。如果在實際的裝配中，最下部的螺栓結構沒有為扳手預留足夠的空間，將影響力矩扳手的正常使用。因此，在施工設計時要充分考慮到施工操作的便捷性，預留足夠的扳手活動空間或者采用其他的柔性諒解方法，以保障施工的順利進行。高強度的螺栓在梁與柱、梁與梁的連接中得到了廣泛應用，需要充分考慮到螺栓的位置安排。此外，在施工設計中要采取有效措施，加強鋼結構的防腐、防銹工作。

在鋼結構的設計中，還有一個重點內容就是桿件結構設計（桿件內力分析）與節點結構設計（節點構造分析）。其中節點結構的設計對鋼結構的安全性存在較大的影響，節點結構設計的基本原則就是構造簡單、傳力可靠、受力明確、工藝性良好，節點連接設計最好設定10%-15%的安全系數。對于應力較小的構件，其連接焊縫長度通常大于120mm。在工業廠房鋼結構設計中，這些都是至關重要的施工時不能隨意加大桿件截面，以保障節點構造的安全性。

6 結束語

總而言之，在工業結構設計中，要充分考慮到地基、梁柱與板件、樓梯、預埋件以及鋼結構等各個結構設計中存在的問題，全面掌控施工設計的工藝流程，綜合分析各方面的影響因素，不斷優化工業建筑的構造，提高建筑的整體質量，延長建筑的使用壽命，實現工業建筑經濟性和技術性的統一，同時設計人員要響應發展潮流，努力發掘先進技術和新的設計思路，以推動工業建筑的發展。

參 考 文 獻

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