多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論與應(yīng)用研究

(山東省紡織設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250013)

在推動改革開放的過程之中，我國的工業(yè)發(fā)展越來越快，工業(yè)建筑除了需要以現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施為切入點(diǎn)之外，還需要立足于目前工業(yè)化格局，工業(yè)化大生產(chǎn)的實(shí)質(zhì)需求，積極突破單一的使用功能。傳統(tǒng)的建筑方式和內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化形式已經(jīng)不符合現(xiàn)代化發(fā)展的實(shí)施條件，外加各種附屬功能理念的引進(jìn)，工業(yè)廠房開始朝著多功能方向發(fā)展。為了能夠真正落實(shí)可持續(xù)發(fā)展理念，我國必須要積極地發(fā)揮多層廠房在空間上的優(yōu)勢，既滿足工業(yè)生產(chǎn)工藝的實(shí)質(zhì)需求，又能夠充分地實(shí)現(xiàn)各種生產(chǎn)資源的優(yōu)化配置利用，保障我國工業(yè)能夠獲得進(jìn)一步的繁榮發(fā)展。

1 多層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

從目前來看，我國大部分多層廠房在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上能夠?qū)崿F(xiàn)工藝與建筑領(lǐng)域需求之間的有效對接，工業(yè)廠房一般對使用空間的需求相對較大，整體結(jié)構(gòu)必須要以現(xiàn)有的框架體系為前提，保障框架結(jié)構(gòu)形式的簡單性和適用性。如果涉及的建筑層次較多，那么就要在生產(chǎn)工藝允許的條件下，采取新型的運(yùn)作模式進(jìn)行更深一步的框架搭建，來滿足多層廠房的需求。

在多層廠房設(shè)計(jì)時(shí)需要以下面幾點(diǎn)為切入點(diǎn)，保證不同空間布局的合理性。廠房的建筑布置對結(jié)構(gòu)的規(guī)則性影響重大，抗震性能良好的建筑，需要建筑師與結(jié)構(gòu)工程師的互相配合。不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案，避免采用特別不規(guī)則的方案，宜擇優(yōu)選用規(guī)則的形體。抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置宜規(guī)則對稱，側(cè)向剛度沿豎向宜均勻變化，豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強(qiáng)度宜自下而上逐漸減小，避免側(cè)向剛度和承載力突變。

多層廠房的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對比較特殊，因大部分工業(yè)廠房所涉及的貨物重量比較大，在內(nèi)部設(shè)計(jì)時(shí)必須要使用電梯。在前期結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮電梯部位對整個(gè)廠房結(jié)構(gòu)的影響。因電梯自身存在一定的自重，再加上電梯的載荷重量，在進(jìn)行計(jì)算分析時(shí)需要考慮到，盡量避免設(shè)置在建筑物的端部和角部，減小該模塊的設(shè)計(jì)對整體結(jié)構(gòu)的不利影響。但是當(dāng)其他的外部因素相對復(fù)雜時(shí)，那么這種情況就難以避免，設(shè)計(jì)工作者需要根據(jù)實(shí)際情況具體分析考慮，并對周圍的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理。

另外，樓梯作為主要的人流疏散通道，通常采用鋼筋混凝土樓梯。因樓梯的剛度較大，對于框架結(jié)構(gòu)，樓梯的布置不應(yīng)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)平面特別不規(guī)則。設(shè)計(jì)時(shí)宜采取措施，減少樓梯構(gòu)件對主體結(jié)構(gòu)剛度的影響。

2 多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與應(yīng)用

首先，對于多層廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說，在結(jié)構(gòu)布置的過程中，首先需要以規(guī)則性、簡明性原則為基礎(chǔ)，平面宜簡單、規(guī)則、對稱，減少偏心，了解房屋結(jié)構(gòu)的剛度要求，盡量使剛度中心與質(zhì)量中心一致，避免空間結(jié)構(gòu)出現(xiàn)偏心扭曲的現(xiàn)象。廠房的跨度相對比較大，但是縱向的柱距一般較小，因此對于大型廠房來說必須要采取橫向控制的形式保證抗震能力的有效提升。

其次，多層廠房一般涉及許多不同的設(shè)備或者貨物，樓面活荷載較大。工業(yè)建筑樓面堆放原料或成品較多、較重的區(qū)域，應(yīng)按實(shí)際情況考慮；一般的堆放情況可按均布活荷載或等效均布活荷載考慮。梁、柱的布置應(yīng)使樓面板塊分布均勻，受荷面積相近，不宜有較大的承載力突變。因樓面荷載大，設(shè)計(jì)師根據(jù)不同的車間類型和工藝設(shè)備按照相關(guān)規(guī)范或?qū)嶋H的使用情況確定荷載的取值，在結(jié)構(gòu)計(jì)算分析時(shí)，應(yīng)單獨(dú)區(qū)分梁、板、柱的活荷載取值，可以在保證結(jié)構(gòu)安全的前提下，既能滿足使用要求，又能有效的節(jié)約成本造價(jià)，減小用鋼量。

最后，多層鋼筋混凝土廠房須考慮地震作用，采取抗震措施。設(shè)置防震縫屬于對應(yīng)于抗震變形的構(gòu)造措施。按規(guī)范要求確定的防震縫寬度仍難以避免大震時(shí)的碰撞，因此建議宜選用合理的建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)方案，減少設(shè)置防震縫的數(shù)量，有條件是應(yīng)適當(dāng)加大結(jié)構(gòu)的剛度，減少結(jié)構(gòu)的水平位移量值。當(dāng)房屋高度較高時(shí)，避免采用結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度相對較小的框架結(jié)構(gòu)，可采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)或少量剪力墻的框架結(jié)構(gòu)。另外，還可適當(dāng)加大防震縫的寬度，對重要部位可按中震確定防震縫的寬度。

多層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所涉及的內(nèi)容相對較復(fù)雜，設(shè)計(jì)工作者需要將理論分析與實(shí)踐研究相結(jié)合，了解不同設(shè)計(jì)的理論要求與理論基礎(chǔ)，加強(qiáng)不同設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系配合，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐之間的緊密對接，保障各項(xiàng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用策略能夠在理論的指導(dǎo)之下發(fā)揮應(yīng)有的作用和價(jià)值，只有這樣才能夠從整體上促進(jìn)多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的提升。