工業廠房建筑結構形式選擇及設計要點

宋彥鵬

摘要：在工業廠房的建筑結構設計中，要根據工業生產的實際需要來合理選擇廠房結構的材料及結構形式，為工業生產活動創造良好的環境。工業廠房的建筑結構設計不僅涉及多領域學科的理論知識，而且設計內容和環節的復雜程度也較高，因此設計人員要不斷總結經驗，積極運用先進的設計理念，對傳統的工業廠房結構設計方法加以創新，嚴格遵守工業廠房的基本設計原則，提高建筑材料選擇以及結構布局的合理性。

關鍵詞：工業廠房建筑結構形式選擇;設計

前言：

要在建筑結構的抗震設計以及防火設計等諸多方面進行優化，為工業廠房建筑結構的安全性和穩固性提供可靠的保障，從而全面提高工業廠房的結構設計水平，為工業生產經營活動的正常開展奠定有利的環境基礎。

一、工業廠房建筑結構形式選擇

1工業廠房結構組成。在廠房建筑中支承各種荷載作用的構件所組成的骨架，稱為結構。它承載著建筑在施工和使用過程中可能出現的各種荷載和作用，比如廠房自重，各種工業設備，儀器儀表等的重力荷載、風雪荷載及地震作用等等。廠房的結構設計就是對這些可能出現的各種荷載和作用進行定量分析的基礎上，應用力學知識設計出安全、適用和耐久的廠房結構;組成結構體系的構件主要有板、梁、柱、墻和基礎等。單層工業廠房結構主要是由橫向排架和縱向聯系構件以及支撐所組成。橫向排架包括屋架或屋面梁、柱和柱基礎。橫向排架的特點是把屋架或屋面梁視為剛度很大的橫梁，它與柱的連接為鉸接，柱與基礎的連接為剛接。它的作用主要是承受屋蓋、天窗、外墻及吊車梁等荷載作用。縱向連系構件包括吊車梁、基礎梁、連系梁、圈梁、大型屋面板等，這些構件的作用是連系橫向排架并保證橫向排架的穩定性，形成廠房的整個骨架結構系統，并將作用在山墻上的風力和吊車縱向制動力傳給柱子。支撐系統包括屋蓋支撐和柱間支撐兩大類。它的作用是保證廠房的整體性和穩定性。單層廠房除骨架之外，還有外圍護結構，它包括廠房四周的外墻、抗風柱等，它主要起圍護或分隔作用。

2工業廠房的結構形式。

2.1 按承重結構的材料分大致可分為：混凝土結構、鋼結構和混凝土-鋼結構組合結構。吊車或吊車噸位不超過5t，且跨度在15m 以內，柱頂標高在8m 以下，無特殊工藝要求的小型廠房，可采用由磚柱、鋼筋混凝土屋架或木屋架或輕鋼屋架組成的混合結構。當吊車噸位在250t（中級載荷狀態）以上，或跨度大于36m的大型廠房，或有特殊工藝要求的廠房（如設有10t以上鍛錘的車間以及高溫車間的特殊部位等），一般采用鋼屋架、鋼筋混凝土柱或全鋼結構。其他大部分廠房均可采用混凝土結構。

2.2 按承重結構的形式分。單層廠房結構按其主要承重結構的形式分，有排架結構、框架結構和門式剛架結構等。排架結構是單層廠房中應用比較普遍的結構形式。除用于一般單層廠房外，還用于跨度和高度均大，且有較大噸位的吊車或有較大震動荷載的大型廠房。裝配式單層廠房的主要承重結構是屋架或屋面梁、柱和基礎。當屋架與柱頂為鉸接，柱與基礎頂面為剛接時，這樣組成的結構叫排架。隨著生產工藝及使用要求的不同，排架結構可設計成等高或不等高、單跨或多跨的各種形式。門式剛架的基本特點是柱和梁剛接，柱與基礎的連接多為鉸接。構件截面一般為H型鋼。剛架的優點是梁柱合一，構件種類少，制作較簡單，且結構輕巧，當跨度和高度較小時，其經濟指標稍優于排架結構。剛架的缺點是剛度較差，承載后會產生跨變，梁柱轉角處易產生早期裂縫，所以對于吊車噸位較大的廠房，剛架的應用受到一定的限制。門式剛架種類很多，目前在單層廠房中用得較多的是兩鉸和三鉸兩種形式。同樣，門式剛架也可用于多跨廠房。它用于屋蓋較輕的無橋式吊車或吊車噸位較小、跨度和高度亦不大的中小型廠房

二、工業廠房建筑結構設計要點

1.工業廠房建筑結構防火設計優化。防火設計是工業廠房結構設計中的重點環節之一，對建筑結構的防火設計進行優化是減小火災發生概率的一項有效措施。設計人員在進行建筑結構設計時應優化其結構的耐火性，并提高消防警報、排煙以及人員疏散等方面設計方案的合理性。目前大部分工業廠房采用的是鋼結構，其在耐火能力方面與混凝土結構相比存在一定的差距，因此設計人員應采取在鋼結構表面刷涂防火涂料等方式來增強鋼結構的防火性能，以防止鋼結構在高溫影響下出現結構變形等問題。同時設計人員還應對工業廠房的平面布局加以優化，通過合理分區來設置消防通道、隔離區以及疏散通道等，從而達到優化工業廠房建筑結構防火設計的目的。

2.工業廠房建筑結構抗震設計優化。地震是威脅工業廠房建筑結構安全的重要因素，因此在建筑結構設計中必須高度的重視抗震設計環節，優化工業廠房的抗震設計方案。在工業廠房的抗震設計中，設計人員首先要優化基址的選擇，盡量避免在地質構造復雜，地震活動比較頻繁的區域建廠。同時在設計建筑結構的平面布局設計中要協調好整體結構的穩定性以及結構局部的穩定性之間的關系，加強整體性設計。設計平面布局以及建筑結構里面時應盡量采用對稱布局，并簡化結構形式，選擇矩形等比較穩定的結構類型。在設置鋼架以及柱間支撐結構時也應按照對稱布局的方法來進行設計，以增強工業廠房整體建筑結構的穩定性以及荷載能力，從而優化抗震設計方案，提高工業廠房建筑結構的抗震性能。

3.工業廠房建筑結構材料選擇優化。優化工業廠房的結構設計時，提高建筑材料選擇的合理性是重要的優化方向之一。建筑材料在質量性能上的差異會直接影響工業廠房建筑結構的設計的效果。因此設計人員在設計方案中選擇建筑材料時應嚴格遵守工業廠房結構設計的相關規范，并根據工業廠房的設計功能以及實際需要來合理選擇建筑材料。同時在保證建筑材料的質量性能符合設計規定的基礎上，設計人員還應充分考慮建筑材料的實用性以及經濟性，對設計方案進行全面的對比分析，從而優化建筑材料選擇的性價比。以工業廠房建筑中的鋼材選擇為例，設計人員應充分考慮國內工業廠房在防火性能方面的要求，因此應選擇具有較高耐火能力的鋼材型號。

4.工業廠房建筑結構支撐設計優化。在設計工業廠房的支撐系統時，設計人員應充分了解工業生產活動的實際情況，例如機械設備在正常運行狀態下所產生的振動，工業生產中所使用的大型設備的跨度、高度以及噸位等因素，從而合理設計支撐系統的結構形式。在支撐系統的結構設計中，主要優化的對象是在廠房的垂由于不同地區在降雨量上存在較大的差異，因此在設計屋面坡度時應充分考慮廠房所在區域的實際降雨量因素，對設計方案進行對比優化，提高屋面結構設計的合理性。

5.工業廠房建筑結構其他方面的設計優化。目前在工業廠房結構的設計中廣泛采用的是鋼結構，而鋼結構如果長期暴露在潮濕環境或者腐蝕介質中都會發生不同程度的銹蝕現象，會對工業廠房建筑結構的安全性和穩定性造成不利的影。設計人員應準確掌握鋼結構產生銹蝕現象的主要成因機理，以及相關的溫濕度、侵蝕介質以及環境因素等，從而在設計中通過采用有抗腐蝕能力的耐候鋼;熱鍍鋅以及在鋼結構表面刷防腐涂料等措施來解決鋼結構的銹蝕問題，從而保證工業廠房建筑結構的安全。

結束語：

綜上所述，單層工業廠房的建筑結構形式多種多樣，在實際工程結構的選擇中需要根據實際情況進行合理的選擇，使得建筑結構能夠與建筑形式得到完美的融合，保證廠房的安全。

參考文獻：

[1]徐小斌.工業廠房建筑結構設計優化的探究[J].居舍，2019（1）：105.

[2]李偉.工業廠房建筑結構設計優化的探究[J].居舍，2018（29）：88.