多層工業廠房結構設計研究

祝小凱

摘要：近幾十年來，我國的工業廠房結構發生了巨大的變化，由原來的實用性的廠房變成更具有現代化的廠房.廠房的功能更加齊全，各種不足也不斷得到完善。本文講述了多層廠房結構的特點和優勢，以及設計時應注意的問題。

關鍵詞：工業廠房 結構設計 現代化

由于用地緊張，建設經費等原因，原來的廠房已經不能適應現代經濟建設的需求，所以研究設計新的工業廠房結構設計是很有必要性的，也是國家發展城市現代化迫在眉睫的事情。

1.現代工業廠房的概況

近年來工業建筑在國民經濟發展和社會文明進步中具有重要的地位并發揮著重要的作用。全球經濟一體化要求科技產業化與產業科技化共同發展。這兩者一方面給工業建筑創作提供了多種建筑手法，另一方面也給工業建筑的實踐帶來了新的機遇和挑戰。在這種潮流之下，工業建筑借鑒民用建筑中比較流行的建筑手法，在發展中不斷的與自然環境相協調的同時，也不斷的謀求自身的新的發展。多層工業廠房這一建設思路也就進入了人們的視野。【1】

2.多層工業廠房結構設計的理念解釋

多層工業廠房是在單層工業廠房的基礎上發展來的。多層工業廠房具有管理方便、管線集中、占地面積小等優點，有利于安排豎向生產流程，促進工業生產。其最大特點是每層之間不僅有水平的聯系，還有垂直方向的聯系。這樣，各層間不僅解決了水平方向的聯系，還更好的解決了豎向層間的生產關系，生產可以在不同標高的樓層上同時進行。

2.1工業廠房設計的協調性

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二者的協調性。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，例如，什么地方可以放置什么設備，什么地方可以承受一定的荷載等，都需要有清晰的了解。然而，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，因而在應用階段，會出現廠房不能合理使用的現象。如果二者可以有效的“溝通”，不僅在設計上會順暢，為施工減輕負擔，而且還會最大程度地使廠房資源得到利用。

2.2把握橫向設計和縱向設計

多層廠房跨度方向、尺寸較大，柱子少；柱距方向尺寸較小，柱子多。因而，一般都是橫向控制，使縱橫向的抗震能力大致相當。這樣，不僅有利于抗震，也使設計更為經濟合理。而且，電梯間的位置一定要布置合理。為了使貨物設備等運輸更加方便，多層廠房設計中一般都要設置電梯的位置，要考慮到電梯井筒對建筑物的偏心影響。因為鋼筋混凝土電梯井筒剛度很大，在設計結構位置布置中要盡量避免井筒放在建筑物的角部和端部這兩個地方，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。但是，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。縱向設計來說，柱子的長度對結構的穩定起了很大的作用，所以，明確柱子的最佳調整長度是十分重要的。例如在使用結構計算軟件計算時，將牛腿作為一個節點輸人，牛腿以下作為一層，牛腿以上至樓面作為另一層。如對柱子計算長度不加干預，軟件即認為柱子計算長度系數分別是一層1.0，二層1.25，三層1.25，四層1.25。這樣與實際柱計算長度不符，結果偏于不安全，因而，我們應對柱子計算長度系數作出調整。

2.3控制防震縫的設計

抗震設計的三個準則是“小震不壞，中震可修，大震不倒”。多層廠房的設備投資經常遠遠大于土建投資，其抗震驗算應嚴格符合或者高于抗震設計的三個準則。在地震烈度較高，設備荷載較大時，為了減少水平荷載對結構的影響，設計及施工人員要控制結構位移，優化柱截面，協調工藝對結構進行支撐系統的布置，增加穩定性，增強廠房的整體穩定性和空間剛度，把一些水平荷載傳遞到柱等主要承重構件。裂縫寬度的驗算是為了滿足正常使用狀態的要求，規范規定鋼筋混凝土構件在室內一類環境下，裂縫寬度不應大于 0.3mm，若計算不滿足，在不增加配筋面積的情況下，可通過減小鋼筋直徑，增加鋼筋根數來調整試算；如仍不滿足要求，可加大配筋面積或者修改構件截面尺寸再試算。【2】

3.如何設計工業廠房結構和相應的問題

3.1工業廠房結構模式介紹

工業廠房是工業生產經營活動的場所，一直以來都是以其實用性為主，以滿足生產需要這個要求出發進行設計和建筑的。但隨著社會的快速發展與產業結構的調整，人們的建筑理念也隨之發生變化。追求人文與科技已經成為人們建筑理念中不可或缺的思想，在這一思想指導下，必將帶來工業廠房領域的一次巨大變革。科學技術的不斷發展，帶來了工業生產的不斷改進和提升，工藝流程也隨之變得復雜，建筑布局簡單、生產功能單一的單層工業廠房已不能滿足生產需求。在這一局勢下，工業企業迫切需要合理、經濟的最佳廠房結構設計。而多層工業廠房以其自身的特點和優點，將廣泛應用于工業生產廠房設計，具有更廣闊的前景與前途。

3.2工業廠房結構模式優點分析

多層工業廠房是在單層工業廠房的基礎上發展來的。但是，相對于單層工業廠房，多層工業廠房具有許多優點。從管理角度來看，多層工業廠房具有管理方便、管線集中等優點，有利于安排豎向生產流程，為工業生產帶來很大幫助。多層工業廠房使工廠內部物流距離縮短，同時，開水間、衛生間、會議室、辦公室能夠互相使用，便于實施監控、管理。從經濟角度來看，多層工業廠房能夠很大程度上降低生產成本。首先，集中管理的費用低于分散管理費用。其次，由于多層工業廠房占地少，可以節約用地，使地基的土石方工程量減少，降低了基礎工程量；屋面面積減少，相應地也減少了屋面天溝、雨水管及室外的排水工程等費用，同時也縮短廠區道路和管網；最后，廠房的多功能使用避免了重復建設，減少了成本。

3.3工業廠房設計相應注意的問題

廠房設計過程中，我們要注意協調結構設計和工業設計二者的關系。工業設計人員在布置工藝的時候常常會和結構設計發生沖突，例如，要開洞的地方是框架梁；設備在設計時候本來是布置在沿梁，最后卻布置在了跨中等地方。廠房中的設計都是為了生產服務的，廠房結構設計首先也應該滿足工藝的要求，也只能服從于工藝條件。在具體實施方案的過程中，結構設計人員和工藝設計人員應該多加溝通，全方面的了解工藝布置的情況，多溝通多交流，這樣會避免很多施工過程中的麻煩。除此之外，我們應堅持平面豎向布置規則。多層工業廠房因為工藝布置的要求，空間的跨度較大，一般都采用框架式的結構體系結構。為減小房屋的空間扭轉作用，房屋的剛度中心應該近似于質量中心，結構體系盡量規則簡捷，在能夠明確傳力設置結構體系時，要注意防止變形突變的收縮和凹角應力集中。豎向變化不應過于內收或外挑，盡量沿豎向的剛度少突變，甚至不突變。以前由于科學技術的不發達，結構工程師的主要工作是結構計算上，忽視了結構方案和結構布置。而現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。

結語：

在多層工業廠房結構的設計中，我們要精確地掌握相應的概念并根據相應的需求結構設計方案。即要做好多層次的工業廠房結構設計，概念要清楚明白，合理選擇結構形式；施工和施工圖的設計兩者要緊密結合，避免施工中出現不必要的困難和問題；要計算精準，遇到測量計算的環節一定要反復試算。

參考文獻：

[1]安一清，多層工業廠房結構設計的探討，中國建筑，2012

[2]黃云頁，多層工業廠房結構設計常見問題及解決方法探討，城市建設理論研究，2012