多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計要點探析

【摘要】隨著國內(nèi)工業(yè)化進程的不斷加快，多層工業(yè)廠房建筑得到了廣泛的應(yīng)用。在工業(yè)廠房建筑及結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要考慮生產(chǎn)的需求，要考慮人的需求，合理選擇廠房的結(jié)構(gòu)形式，創(chuàng)造方便、舒適、安全的工作空間，使工業(yè)廠房的工作空間環(huán)境與人相融。此外，要提升結(jié)構(gòu)計算的準確性，不斷進行梁、柱、板截面的合理調(diào)整，進而提升多層工業(yè)廠房的設(shè)計質(zhì)量。對此，本文對多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計要點進行探究。

【關(guān)鍵詞】多層工業(yè)廠房；結(jié)構(gòu)設(shè)計；要點

工業(yè)生產(chǎn)在經(jīng)濟發(fā)展的過程中占有更加重要的地位，工業(yè)廠房的工藝水平也得到了很大程度上的改善。目前，由于建設(shè)用地緊張以及工藝流程的需要，單層廠房已經(jīng)無法滿足企業(yè)的發(fā)展需求，多層工業(yè)廠房以其跨度大、荷載大、開洞多和有多層吊車的優(yōu)點，在企業(yè)的生產(chǎn)建設(shè)中發(fā)揮著重要的作用 。

1、多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的優(yōu)勢

多層鋼結(jié)構(gòu)的反義詞就是單層鋼結(jié)構(gòu)。與多層鋼結(jié)構(gòu)相比，單層鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)廠房功能十分單一，其廠房也不具備多層鋼工業(yè)廠房的優(yōu)勢。多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房大跨度、大荷載、多開洞，能夠集中大批量生產(chǎn)，施工工期較短，施工效率較高，能夠節(jié)省大量的人力和物力。多層鋼結(jié)構(gòu)的材料截面積通常比較小，這樣就可以在施工的過程中不斷為建筑拓展空間。多層鋼結(jié)構(gòu)的材料不會破壞和污染環(huán)境，材料可回收利用有效起到節(jié)能降耗的作用。多層鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)廠房不僅穩(wěn)固，使用壽命長，施工周期短，還十分美觀大方。

2、多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點

2.1荷載的數(shù)值設(shè)計

荷載是多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點，在整個體系結(jié)構(gòu)內(nèi)，荷載占有基礎(chǔ)性的影響作用，一旦荷載取值上出現(xiàn)問題，就會干擾多層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。方案中，設(shè)計人員遵循質(zhì)量要求，規(guī)劃出設(shè)備在多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)中的布置，明確樓面荷載的分布，最主要的是計算出樓面均布荷載的具體數(shù)值。多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)為工業(yè)用途，與多層民用建筑樓房在樓面荷載上，有很大的差異，本文中的廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計非常嚴謹。荷載數(shù)值設(shè)計期間，應(yīng)該考慮到多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的狀態(tài)，廠房的整個平面中，不設(shè)計內(nèi)隔墻，增加了跨度柱網(wǎng)的高度，而且多層工業(yè)廠房的樓層，也會增加。

2.2節(jié)點核心區(qū)的抗剪設(shè)計

多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)中，框架節(jié)點也屬于一類設(shè)計要點。節(jié)點設(shè)計圍繞強柱弱梁更強節(jié)點的原則展開，設(shè)計人員根據(jù)多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)節(jié)點的實際抗震等級，計算出節(jié)點核心區(qū)的抗剪力，并且驗算。結(jié)構(gòu)的中心線不能重合。一旦設(shè)計中出現(xiàn)中心線重合的情況，就會增大柱子的截面面積，導(dǎo)致節(jié)點變心，無法保障節(jié)點核心區(qū)處于均勻受力的狀態(tài)。

2.3裂縫寬度與地震驗算

多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中，裂縫的寬度與地震驗算，是不可忽視的設(shè)計要點。結(jié)構(gòu)設(shè)計中要求，裂縫寬度不能超過0.3mm，驗算后結(jié)果超出規(guī)定數(shù)值時，就要增多鋼筋數(shù)量或減少鋼筋截面，解決裂縫寬度的設(shè)計誤差。如果還是不能處理裂縫的寬度誤差，就要重新修改柱梁的截面積。多層工業(yè)廠房地震驗算設(shè)計方面，采取加強構(gòu)造的設(shè)計方法，為了實現(xiàn)大震不倒的狀態(tài)，就要實行罕遇地震驗算的設(shè)計，多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的樓層，屈服強度系數(shù)低于0.5的結(jié)構(gòu)，采取罕遇地震驗算，確保地震驗算設(shè)計中，結(jié)構(gòu)薄弱層間，彈塑性位移角數(shù)值，小于1/50。

3、多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計的注意事項

3.1結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計相互協(xié)調(diào)

工業(yè)廠房的設(shè)計與建設(shè)，均為生產(chǎn)服務(wù)，廠房設(shè)計過程中的結(jié)構(gòu)專業(yè)作為配套專業(yè)，首先應(yīng)當滿足技術(shù)工藝要求，而且結(jié)構(gòu)設(shè)計必須服從于技術(shù)工藝要求和條件。廠房結(jié)構(gòu)技術(shù)工藝布置過程中，與結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)生矛盾是不可避免的，比如需開洞之處為框架梁，設(shè)備本來可沿梁布設(shè)，最終卻布設(shè)在了跨中等。此外，所提荷載偏大，甚至將設(shè)備荷載作為均布荷載提出。在方案設(shè)計階段，設(shè)計人員應(yīng)當加強溝通交流以及工藝協(xié)調(diào)，全面了解技術(shù)工藝的布置要求，以免造成不必要的麻煩。

3.2梁端彎矩的寬度調(diào)幅

框架結(jié)構(gòu)可以考慮梁端的塑性變形，對豎向荷載作用下的梁端負彎矩進行調(diào)幅。而對梁端彎矩的寬度調(diào)幅不太重視，普通框架不進行梁端彎矩的寬度調(diào)幅，由于其本身配筋不多，截面小，影響并不大。多層廠房的跨度大，荷載大，框架柱梁的截面也比較大，框架梁的配筋很多，尤其支座處負彎矩很大造成配筋非常密。

裂縫寬度的驗算是為了滿足正常使用狀態(tài)的要求，規(guī)范規(guī)定混凝土梁的裂縫寬度不應(yīng)大于 0.3mm，如計算中超過，可以通過減小鋼筋截面、增加鋼筋根數(shù)來調(diào)整，如果還不滿足要求，應(yīng)修改柱梁截面重新計算。抗震設(shè)計的原則是三不準，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。

3.3 設(shè)置合理的破壞機制

地震等地質(zhì)災(zāi)害會對結(jié)構(gòu)造成不同程度的破壞，損失程度的輕重要視破壞程度而定，所以，優(yōu)化破壞次序，防止結(jié)構(gòu)因破壞程度加深而造成更嚴重的損失便成了結(jié)構(gòu)工程師的主要工作內(nèi)容。在這一規(guī)程中，工程師應(yīng)該把握一個工作原則：避免結(jié)構(gòu)整體先于結(jié)構(gòu)部分的破壞。

3.4 電梯井筒相連接的框架設(shè)計

在過去的設(shè)計中都是按照純框架進行計算的，電梯井壁按構(gòu)造的情況進行配筋，這樣的設(shè)計偏低不安全，合理的計算方式應(yīng)該是，框架部分應(yīng)該按照壁式框架計算出的數(shù)值進行配筋，電梯井壁應(yīng)該按照剪力墻進行配筋；另外一方面，多層廠房在設(shè)計中一般都會是多層多吊車的設(shè)計，這種設(shè)計所采用的方法一般是將一層吊車作為吊車荷載進行輸入，其余層次的吊車荷載則作為活荷載進行考慮。

3.5 屋蓋支撐系統(tǒng)設(shè)計

屋蓋支撐系統(tǒng)通常是由垂直支撐、縱向支撐、橫向支撐以及系桿組成。屋蓋支撐系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)該結(jié)合廠房的高度、柱網(wǎng)布置、廠房跨度、屋蓋結(jié)構(gòu)形式以及廠房內(nèi)設(shè)備的振動情況進行綜合考慮。此外，屋面支撐系統(tǒng)的布置，還應(yīng)根據(jù)柱間支撐的位置總體考慮，使屋面支撐與柱間支撐形成簡潔的傳力路徑，并形成有效的提高廠房剛度的措施。如果廠房內(nèi)有大型振動設(shè)備的廠房，其屋蓋還應(yīng)該設(shè)置縱向水平支撐。

總之，實踐中為確保工業(yè)廠房的正常生產(chǎn)和運行，在設(shè)計時需通過優(yōu)化設(shè)計方案，確保廠房地基、結(jié)構(gòu)柱以及梁和板等建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計效果，從而構(gòu)建一個整體性強、安全可靠的工業(yè)廠房。

參考文獻：

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作者簡介：

李煥（1983.11-），性別：女，學歷：本科，職稱：中級工程師，工作方向：工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。