多層工業廠房的結構設計探析

李正祥

（中冶華天工程技術有限公司，江蘇 南京 210019）

1 概述

隨著人們物質文化生活水平的不斷提高，人們的居住環境有了較大的改善，體現了新的建筑理念。在經濟的帶動下，我國的產業結構有了很大程度的調整，面對結構調整和人們新的建筑理念，傳統的廠房設計已無法適應當前社會發展的需求，廠房從其以功能性為開始向科技和人文等多方面的方向發展，同時也從單層結構向多層結構發展，因此在現代化的企業當中，對其廠房的設計有了很大的變化，所以需要科學的設計理念滿足現在跨度大、荷載大、開洞多等多層廠房的特點，并針對設計過程中的具體進行進一步的探討。

2 多層工業廠房結構設計要點

2.1 控制橫向框架與縱向框架的周期

多層廠房不同于多層住宅，其跨度較大，尺寸也大，同時沒有太多的承重柱子，同時柱距多數情況都是橫向控制的，這樣有效的增加了抗震能力，同時在設計上也更趨于經濟合理。

2.2 合理布置電梯間的位置

多層廠房在設計時充分考慮豎向運輸的需要，面對大型的設備、沉重的貨物，所以電梯在多層廠房中是必不可少的，電梯對豎向運輸起著主要的作用。對于電梯位置的配置還有具體的要求，電梯應盡量不配置在建筑的角部或是端部，這樣可以防止由于井筒的剛度太大而導致建筑物的偏心現象產生，如果在布置上實在無法避開這二個部位時，則應加強其周圍樓板及框架的強度，減弱偏心現象的發生。

2.3 地震區的多層廠房宜少或不設防震縫

地震區房屋的伸縮縫是合一的，當房屋較長時，宜采取下列一些構造措施和施工措施以少設伸縮縫及防震縫；施工中，每隔40m設置一道，800mm一個1400mm寬的后澆帶，后澆帶的位置設在結構受力影響最小的區段；在溫度影響較大的頂層、底層、山墻和內縱墻端開間的墻體等部位，適當提高配筋率；加厚屋面隔熱保溫層或設置架空層形成通風屋面。

3 常用的結構體系

3.1 框架一支撐體系

即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，但柱間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。

3.2 純框架體系

框架體系就是沒有柱間支撐，縱橫方向都采用框架結構，這樣會使廠房的空間部分充分發揮其功能，但框架體系中的柱要采用箱形，而不能采用工字型，同時使用的鋼量還需要增加。

3.3 鋼架加支撐的混合體系

這種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。

4 結構設計中應注意的問題

4.1 結構設計與工藝設計的協調

在對廠房進行設計的過程中，應該保證結構設計和工藝設計的協調性，二者之間應該互相溝通，盡量的為對方提供方便。在進行結構設計之前，應該充分的了解到在廠房中的工藝生產需求，滿足工業生產。在工藝設計階段，應該對廠房的結構設計有充分的了解，在什么地方可以布設什么設備，什么地方可以承受一定的荷載等，都需要有清晰的了解。在實際的設計過程中，往往會因為二者的溝通不暢，出現了不協調的現象，這樣在廠房應用的時候，就會出現矛盾，不能有效的利用。如果二者可以有效的溝通了解，不僅在設計上會順暢，同時還為施工減輕了負擔。

4.2 結構計算

以前由于科學技術的不發達，結構工程師大量的工作都用于結構計算上了，從而忽視了結構方案和結構布置?，F在隨著計算機技術的廣泛應用及軟件技術的迅速發展，結構計算工作通過計算機得到可以得到準確的結果，使結構工程師有大部分的時間放在結構方案的選擇及結構布置上，從而有效的提高了其設計的水平。

4.2.1 樓面等效荷載的計算

荷載計算是結構計算的條件，荷載取值的準確性直接關系到計算結果的準確性。有的中小型機床上樓層、柱上、梁上還有吊車荷載，它的跨度柱網一般比民用建筑大，層高相對較高，最大特點是整個平面幾乎沒有內隔墻。多層工業建筑一般采用現澆鋼筋掘凝土板梁柱結構，板厚比一般民用建筑厚，樓板的平面剛度可視為無窮大，電梯貨梯間，使用框架填充墻結構。

4.2.2 節點核心區的抗剪驗算

框架節點的設計應遵循“強柱弱梁更強節點”的原則，一二級抗震等級的節點還應進行受剪承載力計算。由于多層廠房的梁柱中心線往往不能重合，加之柱的截面比較大，節點偏心也比較大，對柱節點核心區的構造和受力都有較大的不利影響。因此，大跨度、大空間、大荷載的多層廠房的節點核心區的抗剪驗算顯得更為重要。

4.2.3 裂縫寬度、罕遇地震的驗算

裂縫寬度的驗算是為了滿足正常使用狀態的要求，規范規定混凝土梁的裂縫寬度不應大于0.3mm?？拐鹪O計的原則是三不準，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。所進行的抗震驗算僅滿足“小震不壞”，構造上加強來滿足“中震可修”，罕遇地震的驗算則是滿足“大震不倒”，多層廠房的設備投資經常遠遠大于土建投資，罕遇地震的驗算應屬必要。

4.2.4 與電梯井筒相連框架的考慮

在過去設計的過程中，一般都是按照純框架來進行計算的，而對于電梯井的配筋部分也是按照構造計算的，但是這種設計方式往往安全度不夠。框架部分的配筋，應該根據壁式框架的結構進行計算，然后得出相應的數值來考慮配筋，而電梯井壁配筋時則應該根據剪力墻來計算。此外，在多層廠房中，一般情況下，都會有多臺吊車，那么在設計的過程中，就應該將一層上的吊車按照吊車的荷載輸入，而其他剩余的吊車荷載就不該計算在內，應該按照活荷載來進行考慮。

結語

綜上所述，工業廠房在新形勢下隨著工業結構的調整有了較大的變化，其廠房因生產經營的需要開始向多層方向發展，在對多層廠房進行結構設計時，首先要做到結構造型的合理性，施工時嚴格按照施工圖的設計來完成，結構計算時要經過反復的測試，以求得到準確的數值，保證設計的最佳化。

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