多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

摘要：經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展改變了以往的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行節(jié)奏不斷加快，工業(yè)廠房建筑作為工業(yè)生產(chǎn)的重要載體也在不斷的優(yōu)化升級(jí)從而為工業(yè)生產(chǎn)提供強(qiáng)大的助推力。現(xiàn)今的工業(yè)廠房在設(shè)計(jì)建設(shè)的過(guò)程中廣泛使用“鋼結(jié)構(gòu)”的工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)用以取代傳統(tǒng)的鋼筋水泥建筑。多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房采用鋼構(gòu)件作為廠房的結(jié)構(gòu)主體，并輔助以其他構(gòu)件所構(gòu)成的。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展應(yīng)當(dāng)積極做好多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的分析并在多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)過(guò)程中不斷優(yōu)化完善，確保多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房;設(shè)計(jì);結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

對(duì)于多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房而言，從其設(shè)計(jì)到施工的每一個(gè)環(huán)節(jié)都非常重要。設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)作為源頭，要求設(shè)計(jì)人員采取相應(yīng)的對(duì)策，來(lái)為多層鋼的穩(wěn)定性、可靠性和安全性提供相應(yīng)的支撐，進(jìn)而為廠房整體的實(shí)用性能奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此，文章以多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房為論述對(duì)象，從其優(yōu)勢(shì)、特點(diǎn)、設(shè)計(jì)要點(diǎn)、案例分析等方面進(jìn)行了詳細(xì)的分析，希望能夠?yàn)榻窈笙嚓P(guān)內(nèi)容的研究提供一定的參考依據(jù)。

一、多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的優(yōu)勢(shì)

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(shì)。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(guò)程中不斷為建筑拓展空間。多層鋼結(jié)構(gòu)的材料不會(huì)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(zhǎng)，施工周期短，還十分美觀大方。

二、多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的特點(diǎn)

（一）層高較高及其柱網(wǎng)尺寸大

工業(yè)廠房比普通的民用建筑的層高更高，通常民用建筑的層高的二倍相當(dāng)于一個(gè)工業(yè)廠房的層高。在工業(yè)生產(chǎn)中會(huì)采用許多大型的機(jī)械設(shè)備，因此必須要求工業(yè)廠房具有較高的層高，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。所以，工業(yè)廠房的層高不會(huì)按照普通民用珠住宅層高的方式去設(shè)計(jì)，而且柱子之間的間距很大。

（二）集中和懸掛荷載較多

在工業(yè)生產(chǎn)中，需要多次、頻繁使用各種各樣的大型機(jī)械設(shè)備。使用這些設(shè)備的時(shí)候，需要注意其運(yùn)作產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)廠房造成的影響。大型設(shè)備比較沉重，使用時(shí)會(huì)所產(chǎn)生的振動(dòng)會(huì)對(duì)工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)帶來(lái)很多考驗(yàn)，比如振動(dòng)產(chǎn)生的集中荷載，通常荷載會(huì)很高，而這正是多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房所具備的特點(diǎn)。另外，一些大型的機(jī)械設(shè)備所產(chǎn)生的懸掛荷載也會(huì)給工業(yè)廠房設(shè)計(jì)帶來(lái)一定的難點(diǎn)，而這恰恰是多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房所具備的優(yōu)勢(shì)。

（三）施工周期較短

傳統(tǒng)的工業(yè)廠房一般采用鋼筋混凝土等作為其建筑材料，多層鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)廠房所使用的材料具有一體化功效，結(jié)合了設(shè)計(jì)、施工于一體，這樣就不會(huì)出現(xiàn)其他的作業(yè)環(huán)節(jié)，能夠大大縮短施工周期，還會(huì)保障施工現(xiàn)場(chǎng)以良好的環(huán)境。

三、多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)注意的問(wèn)題

（一）注意工業(yè)廠房的防震性能

無(wú)論何種類型的工業(yè)廠房，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)首先要考慮到安全性問(wèn)題，只有安全問(wèn)題得到保障，后續(xù)的一系列生產(chǎn)活動(dòng)才能繼續(xù)進(jìn)行。結(jié)合當(dāng)前工業(yè)廠房面臨的不安全因素，地震是必須要重視的。地震發(fā)生是，房屋建筑容易發(fā)生坍塌、損壞，這就不得不使工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)防震性能上下功夫。特別是地處地震多發(fā)區(qū)的工業(yè)廠房，應(yīng)當(dāng)根據(jù)歷史情況確定廠房的防震系數(shù)，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和專家的預(yù)測(cè)大致推測(cè)出當(dāng)?shù)乜赡艹霈F(xiàn)的最大等級(jí)的地震，多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)以最高等級(jí)地震為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得設(shè)計(jì)出的多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房能夠符合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，不會(huì)輕易因地震的發(fā)生而出現(xiàn)坍塌、損壞。

（二）結(jié)構(gòu)計(jì)算中要注意的問(wèn)題

多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須要進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，同過(guò)結(jié)構(gòu)計(jì)算使得設(shè)計(jì)出來(lái)的工業(yè)廠房各項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù)更加精確，從而廠房的施工提供科學(xué)的參考。多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)計(jì)算的內(nèi)容很多，如柱子的長(zhǎng)度計(jì)算、梁端彎矩寬度的調(diào)整幅度計(jì)算、各部位的荷載計(jì)算、可能出現(xiàn)的裂縫寬度計(jì)算等。如果對(duì)于上述結(jié)構(gòu)的計(jì)算工作沒(méi)有到位，那么就容易導(dǎo)致后期施工時(shí)缺乏準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)作為參考，施工質(zhì)量和安全存在威脅。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算的時(shí)候，施工人員與設(shè)計(jì)人員要積極地交流與溝通，在結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)達(dá)成共識(shí)，避免因結(jié)構(gòu)計(jì)算環(huán)節(jié)出現(xiàn)理念偏差，導(dǎo)致雙方矛盾的出現(xiàn)，有效的雙方溝通能保證工業(yè)廠房設(shè)計(jì)質(zhì)量。

四、多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的設(shè)計(jì)案例

（一）工程概況

某多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房，總建筑面積5000m²。其中，第一層標(biāo)高4.7m，第二層標(biāo)高10.7m，夾層高度3.4m，建筑總高度為18.8m。在對(duì)該多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須要考慮承重的要求，因?yàn)樵趶S房的四周布置了4根箱形柱，將各柱與縱向之間的距離控制在7.4m。另外，考慮到經(jīng)濟(jì)性的要求，箱形的高度子在12m以上，應(yīng)當(dāng)要采用工字型截面柱，其他的框架也選擇工字型。還有，屋面采用的是“C”型鋼檁條薄壁，外掛夾芯板作為墻面的板面，樓面則選擇的是現(xiàn)澆混凝土。

（二）設(shè)計(jì)方案

綜合考慮各方面因素之后，結(jié)合該工業(yè)企業(yè)廠房生產(chǎn)的實(shí)際要求，設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，設(shè)計(jì)的過(guò)程具體包括如下：（1）荷載的計(jì)算：經(jīng)過(guò)調(diào)查分析之后，了解到該工業(yè)且有所在區(qū)域的基本風(fēng)壓為0.3kN/m²，地震最大烈度為7級(jí)，地震加速度為0.1g，阻尼比為0.35;（2）確定荷載工程狀況：該多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)時(shí)，將“X”方向的地震力作用與風(fēng)力作用，并且對(duì)恒載作用與活載作用下的標(biāo)準(zhǔn)力進(jìn)行了充分的考慮;（3）建立起STS空間模型，通過(guò)主要的數(shù)據(jù)計(jì)算軟件satwe計(jì)算完成框架桿件的強(qiáng)度、穩(wěn)定、自振周期、節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度等。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房是目前十分熱門的建筑。采用鋼結(jié)構(gòu)可以大大提升工業(yè)廠房的性能，并且更加輕便，承載力更強(qiáng)，施工工期短，施工效率高。多層鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)廠房作為目前比較流行的建筑，其設(shè)計(jì)的要點(diǎn)成為許多設(shè)計(jì)人員高度重視的問(wèn)題。如何優(yōu)化廠房結(jié)構(gòu)體系和設(shè)計(jì)思路，提升參數(shù)計(jì)算的準(zhǔn)確度，需要設(shè)計(jì)人員認(rèn)真思考和摸索。

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作者簡(jiǎn)介：姓名：張森（1985.05--），性別：男，籍貫：遼寧省 錦州市，學(xué)歷：本科，畢業(yè)于福州大學(xué)，現(xiàn)有職稱：中級(jí)工程師，研究方向：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。