工業廠房鋼筋混凝土框架結構設計

趙靜依

（新疆煤炭設計研究院有限責任公司唐山聯眾分公司，河北 唐山 063000）

概述

目前，鋼筋混凝土框架結構在工業廠房建筑工程中起著非常重要的作用。在這種框架結構中，它不僅能傳遞和分配內力，還能保障工程結構的整體性和完整性。所以這就在工業廠房鋼筋混凝土框架結構設計中有更高的要求。

1.工業廠房鋼筋混凝土框架結構構成

工業廠房鋼結構 (single-story industrial steel structures)一般是由屋蓋結構、柱、吊車梁、制動梁或制動桁架、各種支撐以及墻架等構件組成的一種大空間體系，具體如下圖所示。這些構件按其作用我們可以把它分為下面幾類：

1.1 橫向框架。這個框架是由柱和它所支撐的屋架或屋蓋橫梁組成，是單層廠房鋼結構的主要承重體系，它主要承受結構的自重、風、雪荷載和吊車的豎向與橫向荷載，并把這些荷載傳遞到基礎。

1.2 屋蓋結構。這主要是承擔屋蓋荷載的結構的體系，包括橫向框架的橫梁、托架、中間屋架、天窗架、檁條等。

1.3 支撐體系。這部分包括屋蓋部分的支撐和柱間支撐等，它一方面與柱、吊車梁等組成單層廠房鋼結構的縱向框架，承擔縱向水平荷載；另一方面又把主要承重體系由個別的平面結構連成空間的整體結構，它可以有效保證單層廠房鋼結構所必需的剛度和穩定。

1.4 吊車梁和制動梁或制動桁架。這些主要承受吊車豎向及水平荷載，并將這些荷載傳到橫向框架和縱向框架上。

1.5 墻架.。這個主要是承受墻體的自重和風荷載。

2.工業廠房鋼筋混凝土框架結構設計體系

2.1 框架一支撐體系。這里所說的框架一支撐體系，就是橫向設計成剛接框架，縱向設計成柱一支撐體系，用柱間支撐抵抗水平荷載。這種體系經濟節約，但柱問支撐可能會影響使用。這種形式特別適用于縱向較長，橫向較短的廠房。

2.2 純框架體系。這個體系是把廠房縱橫兩個方向都設計成剛接框架，不設置柱間支撐。其優點是使用空間不受影響，缺點是柱不宜采用工字型柱，而要采用兩個方向慣性矩差別不大的截面形式，使用鋼量增加。

2.3 鋼架加支撐的混合體系。這種混合體系的形式可以有效地減少柱的縱向彎矩，但要求樓面剛度大，否則柱子間的變形不協調，無法充分發揮柱間支撐的作用。

3.工業廠房鋼筋混凝土框架結構設計原則、注意事項

3.1 設計原則。一般來說，在實際框架的結構設計中橫向框架由柱和它所支承的屋架或屋蓋橫梁組成，是單層廠房鋼結構的主要承重體系，承受結構的自重、風、雪荷載和吊車的豎向與橫向荷載，并把這些荷載傳遞到基礎。而屋蓋結構承擔屋蓋荷載的結構體系，包括橫向框架的橫梁、托架、中間屋架、天窗架、檁條等。支撐體系包括屋蓋部分的支撐和柱間支撐等，它一方面與柱、吊車梁等組成單層廠房鋼結構的縱向框架，承擔縱向水平荷載；另一方面又把主要承重體系由個別的平面結構連成空間的整體結構，從而保證了單層廠房鋼結構所必需的剛度和穩定。

吊車梁和制動梁或制動桁架主要承受吊車豎向及水平荷載，并將這些荷載傳到橫向框架和縱向框架上。

3.2 注意事項。我們知道，工業廠房都是為生產服務的，在結構設計與工藝設計時，要考慮它的協調性。在筆者看來，這方面主要體現在兩個方面，第一應滿足工藝要求，結構設計也只能服從于工藝條件。而工藝設計人員在工藝布置時，經常與結構設計發生矛盾，要開洞的地方是框架梁，設備本來可以沿梁布置卻布置在了跨中等。所提荷載也經常偏大，有時甚至把設備的荷載作為均布荷載提出。第二，在方案設計階段，結構設計人員應多與工藝協調，這樣盡量了解工藝布置，使設計和施工都減少了許多不必要的麻煩。

4.工業廠房鋼筋混凝土框架結構設計方法

工業廠房鋼筋混凝土框架結構設計體系應遵循其自有的規律，才能在具體施工工程中保障安全和耐用性。現在根據作者相關工作經驗，淺談下這方面的設計心得與體會。

4.1 直接加固法。筆者單拿它里面的置換混凝土加固法和粘貼纖維增強塑料加固法兩種來說。筆者認為置換混凝土加固法這種方法和加大截面面積的方法非常的類似，但缺點也很明顯，就是施工的濕作業的時間過長，這種方法比較適用于混凝土的強度不高或者梁柱有嚴重的缺陷的施工現場的承重構件上的加固。而粘貼纖維增強塑料加固法，除具有粘貼鋼板相似的優點外，還具有耐腐濁、耐潮濕、幾乎不增加結構自重、耐用、維護費用較低等優點，但需要專門的防火處理，適用于各種受力性質的混凝土結構構件和一般構筑物。

4.2 間接加固法。這種方法是預應力水平拉桿加固的混凝土受彎構件，由于預應力和新增外部荷載的共同作用，拉桿內產生軸向拉力，該力通過桿端錨固偏心地傳遞到構件上，在構件中產生偏心受壓作用，該作用克服了部分外荷載產生的彎矩，減少了外荷載效應，從而提高了構件的抗彎能力。同時，由于拉桿傳給構件的壓力作用，構件裂縫發展得以緩解、控制、斜截面抗剪承載力也隨之提高。

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