探討工業廠房鋼與混凝土組合結構設計

(合肥水泥研究設計院 230051)

探討工業廠房鋼與混凝土組合結構設計

薛 彪

(合肥水泥研究設計院 230051)

從當前常見的建筑機構設計情況來看，不論是鋼結構、木結構還是鋼筋混凝土結構，優點和缺點都比較明顯。隨著建筑項目施工技術的不斷發展，鋼材與混凝土結構的特性有所凸顯，也提升了材料的使用范圍。從當前工業廠房鋼材料、混凝土材料組合設計工作開展的情況入手，結合近年來的工作經驗，對組合結構設計問題加以闡述。

工業廠房；鋼結構；混凝土；組合結構設計

引言：

鋼筋混凝土結構是較為常見的一種建筑結構，在建筑中得到了廣泛的應用。因為鋼結構的結構性比較強，所以可以保證建筑整體結構的完整性，在許多工業廠房建設中都有應用。工業廠房不僅跨度大，而且面積也比較大。鋼筋混凝土框架結構可以起到支撐建筑物、承重的作用，適用性強。

1 鋼筋混凝土框架結構優點分析

鋼筋混凝土框架結構比較穩定，而且結構相對可靠，性能優良。因為結構模式比較簡單，所以材料的抗震強度也比較大，施工難度較低，便于后期管理維護。近年來隨著經濟的不斷發展，鋼筋混凝土框架結構在各種民用建筑中得到了廣泛的應用，并且在工業建筑中也開始使用鋼筋混凝土結構。鋼筋混凝土技術在建設時結構比較簡單，項目施工難度也比較小，管理起來相對方便，可以全面提升項目施工質量，并保證廠房結構滿足人們日常使用需求。這種工作模式可以全面發揮出廠房的性能，同時還可以提升工業廠房在相關領域的知名度。

因為并不需要安裝、拆卸模板，所以從根本上規避了易燃模板失火問題。壓型鋼板混凝土組合版只需要將鋼筋安裝到比較重要的位置，即可減少混凝土收縮以及混凝土溫度可能帶來的負面影響。還可以將壓型鋼板當成頂棚表面搭建材料。在項目施工徹底完成之后，并不需要安裝腳手架，只需要將壓型鋼板當成安全工作平臺來使用。利用壓型鋼板不同波紋之間的預加工槽實現安裝通信，并縮短電力工程項目施工時間。這種工作模式可以有效減少項目施工工期，而且還可以對不同樓層進行同時施工，提升了施工效率。這種壓型鋼板不僅在運輸方面比較方便簡捷，而且儲存難度較小。因為壓型鋼板混凝土組合版重量比較輕，所以自身的結構荷載比較小。

鋼混凝土組合梁項目施工特點比較明顯，因為組合梁和傳統鋼板梁相比，可以有效減少鋼材的使用量，僅為傳統模式下鋼材使用量的80%，控制了工程項目造價。通過剛混凝土組合梁來提升鋼材和混凝土材料的使用性能，并且還從側面提升了截面強度，有效降低了梁體界面的高度以及建筑整體高度，減少了來自這方面的沖擊力，但是也增加了疲勞抗性與抗沖擊性。梁體橫向強度在不斷增加，避免了梁體因為荷載過大而失去穩定性。

2 工業廠房鋼筋混凝土框架結構設計形式

絕大部分工業廠房設計，都是在明確建筑主體結構之后再決定對廠房進行設計，基本設計原則就是為了讓廠房的結構更加滿足工業建筑需求，提升建筑結構的合理性以及建筑結構質量，讓設計結果更加科學、合理。

2.1始終秉承有效設計基本原則

在對建筑結構進行設計時，相關設計人員必須要嚴格遵守各項項目設計規范，全面綜合考慮項目建設環境，并對建設環境進行科學性分析，提升設計的可行性。項目設計是后期施工的導向，所以想要保證項目施工的正常進行，就必須科學合理的進行設計。在滿足了基本設計目標要求的前提之下，對工業才廠房項目進行整體優化，提升廠房結構性能。

2.2選擇項目設計方案

在對框架結構進行設計時，為了全面提升結構設計的穩定性及安全性，設計人員需要綜合考慮框架結構所有構成要素。這些要素包含了項目設計基礎、項目設計支撐體系以及屋面等諸多內容。項目施工單位必須要保證施工組織設計的科學性，并保證項目施工組織設計內容和項目設計目標完美配合，不旦要考慮到施工、設計需求，還要在項目建設遇到意外情況時，對設計進行變更。

2.3提升結構布置的科學性

針對當前我國工業廠房常見結構情況，絕大部分的工業廠房內部都有生產車間，所以在對廠房進行設計時，要考慮到生產車間對結構的硬性需求。不僅要嚴格的遵守各項設計規則，同時還要做好項目設計結構設計，讓廠房設計更加科學、更加合理，盡可能滿足業主的需求，讓廠房發揮出其應有的作用。

2.4關注結構受力問題

項目設計人員在設計的過程中，可以利用各種高科技技術以及各種新興的軟件等，結合力學規范的內容，對力學情況進行分析。減少設計失誤的基礎上，還可以適當提升結構的科學性，讓結構更加安全。按照常規設計管理，采用之間或者間接的方式來提升設計水平。比如在面對混凝土現場澆筑施工環節時，如果需要更換混凝土型號，但是在混凝土型號更換之后，其強度難以滿足工程項目基本施工要求，工作人員就要對構件尺寸進行變更。間接設計，是利用預制構件模擬受力的作用，結合承受壓力的效果來對項目施工圖紙進行設計。這種設計方式可以解決很多問題，并減少項目設計完成后的設計變更。利用預應力拉桿等形式，對混凝土受壓力部件進行設計，保證設計的規則性、剛度以及延性的要求。

2.5壓型鋼板混凝土組合板設計

從目前的情況來看，在對組合板進行計算時，計算環節主要分成兩個階段，分別是項目施工階段和項目使用階段。在項目施工階段，所有的壓型鋼板都必須要通過試驗的方式，保證鋼板的強度與撓度，在各項指標均達標之后，再將其投入到混凝土底板建設中。在使用項目的階段，也要分別驗算所有荷載作用下的組合板強度以及組合板繞度。根據彈性理論相關知識點，對組合板長期荷載作用下以及組合板短期荷載作用下的變形程度。從長期荷載作用計算的角度來看，工作人員可以將橫截面當中的混凝土模量除以兩倍的鋼材與混凝土彈性模量比值，并將最終結果換算成鋼梁截面的總面積。

2.6鋼-混凝土組合梁設計關鍵點

為了全面提升鋼梁與混凝土的使用性能，相關工作人員在對項目進行施工的過程中，必然會使用到大量的抗剪連接件，避免不同連接件出現滑動或者豎直掀起等問題。為了從根本上避免出現腹板受到剪力的影響而產生屈曲的情況，工作人員可以在支座的邊緣位置，增加勁肋，適當選擇一些加厚的鋼梁腹板。

2.7型鋼混凝土結構式合計分析

為了提升局部的穩定性，讓鋼結構混凝土穩定性可以滿足項目設計基本需求，并保證鋼型混凝土結構內部鋼型板的厚度，必須要將厚度控制在6mm以上。框架梁體橫截面的寬度要控制在300mm以上，以此來提升框架梁對框架節點的限制性能。混凝土的強度要始終控制在C30以上，以此來保證混凝土材料、鋼材料可以在項目建設中發揮出自己應有的作用。明確規定混凝土骨料的直徑，將混凝土骨料直徑控制在1/3個鋼外側混凝土厚度范圍內，且要超過25mm，提升混凝土澆筑工作效率。

結束語：

從上文提出的問題來看，雖然剛與混凝土組合結構設計可以節省項目施工成本，提升項目施工質量，但是使用中卻經常出現各種問題。分別分析了剛混凝土結構的特點以及和傳統結構模式相比的優勢，之后從壓型鋼板混凝土組合板設計、關注結構受力問題、提升結構布置的科學性、選擇項目設計方案、始終秉承有效設計基本原則等方面提出了應當如何進行結構設計，希望可以為日后工作的開展提供參考。

[1]武飛. 工業廠房鋼筋混凝土框架結構設計分析[J]. 山西建筑，2016，(12)：37-38.

[2]林國海，翟洪遠，張司本. “十二五”國家科技支撐計劃課題——保溫、防火、結構一體化低能耗建筑技術[J]. 建設科技，2015，(21)：27-35.

[3]鄭友柴. 鋼管混凝土組合柱在重鋼結構工業廠房工程中的應用[J]. 中國建筑金屬結構，2013，(22)：2+8.

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1007-6344（2017）04-0101-01