淺談單層紡紗廠房結構設計

摘 要：近幾年紡紗產業飛速發展，單層紡紗廠房多采用柱網尺寸較大的輕型門式剛架結構。本文主要簡述單層紡紗廠房的結構設計流程及注意事項。紡紗廠房涉及專業較多，通過總結工程經驗，從而讓結構設計更好地服務于工藝生產。

關鍵詞：紡紗廠房；門式剛架；結構設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.076

1 引言

在棉紡織行業中，紡紗行業屬于上游工藝，在整個行業中占有很大的比重。當前流行的紡紗工藝有環錠紡、渦流紡、氣流紡以及緊密賽絡紡，其中緊密賽絡紡是一種高檔的環錠紡。單層紡紗廠房一般分為主車間以和輔助用房兩部分，主車間結構形式可采用鋸齒形結構、大跨度鋼筋混凝土框架結構以及輕型門式剛架結構，附房則常采用砌體結構、框架結構或鋼框架結構。本文主要介紹主車間為輕型門式剛架的單層紡紗廠房結構設計。

2 紡紗車間平面布置

紡紗廠房主車間根據工藝流程劃分為清花、前紡、細紗、絡筒等功能分區，建筑專業通常結合防火分區進行劃分。輔助用房根據專業進行劃分：空調專業設有空調室、除塵室、空壓站和制冷站，電氣專業設有變配電室、消防控制室，給排水專業設有報警閥室（如有要求還需設置水處理間），其他的還包括換熱站、工藝輔房，以及與工作人員相關的更衣室、衛生間等。

3 方案討論與確定

在工程初步設計階段，結構專業參與建筑、工藝的方案討論，建筑專業根據工藝布置完成初步建筑平面布置圖。在此階段，結構專業主要負責參與確定車間及輔助用房的結構形式、柱網布置、建筑高度、層高要求，參與討論屋面可能放置的設備、懸掛管道種類、防排煙方案，詢問其它專業需要滿足的要求。根據以上所述內容，結構專業再結合工程所在地的地震設防烈度和地質條件來確定廠房的結構設計方案，力求在設計初始階段就控制好結構工程的安全性、經濟性、合理性。

4 結構設計

方案確定之后，各專業根據工藝要求提供土建設計條件，建筑平面布置圖進一步細化。在此基礎上，結構專業可以據此進行主車間門式剛架的結構平面布置，此階段的工作依次為：柱網布置、柱間支撐布置、縱向剛性系桿布置、屋面水平支撐布置以及抗風柱布置。主車間結構平面布置完成后，及時反饋至建筑及其他專業進行核查。筆者根據實際工程設計經驗，在此階段常見的問題有：抗風柱、柱間支撐與門窗沖突，柱間支撐與送風管道沖突。若遇到這些問題，需各專業溝通協調解決，在滿足設計規范的前提下，結構專業盡量調整以滿足生產工藝需求。隨著工作推進，結構專業根據各個專業所提供的條件細化結構設計。

4.1 主車間設計

進行屋面檁條及門式剛架設計所需要的條件主要有：屋面建筑做法，柱頂標高、屋面坡度、屋面懸掛管道、屋面設備布置及荷載。若主車間設置女兒墻，需要注意屋面積雪不均勻分布。屋面檁條設計時，通常根據柱距、跨度和屋面荷載的大小來確定采用連續檁條或簡支檁條。合理地選擇檁條類型以及門式剛架節點連接形式能取得較好的經濟效益。

4.2 輔助用房設計

進行輔助用房結構設計時，需要其他專業提供的條件主要有：建筑做法、屋面設備荷載、設備臨時吊裝荷載。依據相關規范條文，結構專業需要配合建筑專業設置伸縮縫。確定輔助用房結構平面布置后，進行初步試算，把試算確定的梁柱截面反饋至建筑專業。在此工作階段常見的問題有：空調窗頂、風機洞口頂、送風洞口頂、變配電室特種門窗洞口頂與相應樓層梁底標高沖突，各專業輔助用房的最小凈空不滿足使用要求。由于紡紗車間特殊的生產工藝需求，在繪制結構施工圖時需要仔細核對其他專業所提的洞口位置尺寸、屋面設備基礎、用于設備吊裝的吊環設置，以及需要梁底與板底齊平的空調室特殊做法。

4.3 基礎設計

根據地質勘查報告、地下溝道管線及上部結構形式確定基礎形式和埋深，單層紡紗廠房通常采用柱下獨立基礎和墻下條形基礎，基礎埋深較淺。地質條件較差時，可采用樁基礎或經處理后的復合地基。由于單層紡紗車間上部結構所傳的柱底反力較小，且主車間門式剛架柱腳常采用鉸接，由此計算得出的獨立基礎尺寸普遍偏小，這時需要注意作用于獨立基礎上的附加墻體重量對基礎產生的影響，特別是當車間內隔墻（包括防火墻）采用磚砌體材料時，此荷載不容忽視。在紡紗車間內，通常布置空調回風溝以及電纜溝，地溝穿越墻體的情況較多，且地溝截面尺寸較大，結構專業在基礎設計時需要對地面以下的穿墻洞口進行標注。當地溝與基礎有沖突時，通常將基礎底標高降至地溝底板以下。

另外，車間墻體材料宜選用輕質板材，若選用砌體材料時特別需要注意：墻體穩定性的驗算；車間長度較長時，需依據規范設置墻體伸縮縫。

5 總結

紡紗廠房包含的專業較多，在設計過程中，結構專業接收的條件種類繁多，需要配合其他專業做好構造措施。現行結構設計規范，特別是《建筑抗震設計規范》專門針對工業廠房的內容較少，這導致結構專業在進行設計時，常常很難處理廠房結構在安全、經濟、適用之間的關系。鑒于此，在符合工程實際的情況下，筆者認為紡紗廠房結構計算模型簡化時要簡單、合理，荷載取值要準確，從而在工藝生產中，讓結構工程更好地發揮其應有的價值。

參考文獻：

[1]趙煥金，潘利國.輕型鋼結構廠房在紡織工業中的應用[J].山東紡織科技，2003（05）：37-38.

[2]GB 50481-2009 棉紡織工廠設計規范[S].

作者簡介：畢研超（1987-），男，山東新泰人，碩士研究生，工程師，研究方向：從事結構工程設計與研究。