多層工業廠房結構設計要點探析

徐華冰

（中國瑞林工程技術有限公司 江西南昌 330031）

多層工業廠房結構設計要點探析

徐華冰

（中國瑞林工程技術有限公司 江西南昌 330031）

近年來，隨著我國經濟事業的飛速發展，各種工廠也在很多地方被修建起來。在多層工業廠房修建過程中廠房的結構設計是否能夠滿足工廠日常生產過程中的要求是現代廠房設計工作中的重點。當今我國的多層工業廠房結構設計還存在著很多的問題，例如柱截面面積選取問題、柱子長細比取值等。本文筆者就結合自己多年工作經驗，主要針對多層工業廠房結構設計中常見的問題和相關對策進行了闡述，供同行參考。

多層廠房；結構設計；常見問題；應對方法

前言

隨著我國經濟體制從計劃經濟向著市場經濟的轉化進程加快，現代各種民營工廠遍布我國各地。這就要求在各地進行廠房建設工作，廠房建設最重要的部分是廠房結構設計部分，廠房結構設計過程中除了要保證工廠正常生產過程中的場地使用要求，還要滿足廠房的凈空和廠房結構承載力要求等，所以要對廠房結構的梁設計、柱設計、屋面荷載設計等等投入比較大的精力，但是在實際的設計過程中，廠房結構設計還存在很多問題，下面本文就對這些問題進行分析。

1 多層工業廠房地基設計中常見問題分析

任何建筑物都要具有一定的基礎，多層工業廠房結構由于其中存在吊車或者其他重物等，所以對地基基礎設計更要給予足夠的重視。通常在單層廠房和多層廠房的設計過程中，要根據《巖土工程勘察報告》的相關參數提供來保證廠房的基礎穩定性。但是在實際的設計過程中，往往由于建設單位為了節約投資成本就采用周圍的廠房類比形式來介紹基礎地質情況進行參照的方式。這樣進行廠房地基設計是一種極不科學的方法，在設計過程中，設計方案應該重視地質勘察工作，通過科學詳盡的地質勘查資料、仔細的現場勘察工作、參考周圍建筑物的地基處理方式的三位合一的設計方式來達到地基設計的合理性和科學性。在廠房地基處理過程中，要按照《巖土工程勘察報告》中的地基建議處理方案來進行地基承載力處理。例如，對部分軟弱土質的地層可以進行換土處理或者注漿加固的方式來進行處理。但是往往在實際設計情況中，設計人員對軟土地基沒有足夠的認識就簡單的采用塊石墊層或者砂石墊層的方式來對地基進行簡單處理，這樣一方面不能滿足地基承載力，另一方面也可能造成工程浪費的情況出現。

2 多層工業廠房承重柱截面高度取值問題

多層工業廠房的承重柱截面高度的取值往往存在偏小的情況，這種情況的出現原因一般是由于設計人員對抗震結構設計的把握不到位導致的。在部分要求建筑結構設置抗震等級的地區，廠房的抗震等級一般被設定為抗震烈度六級，但是設計人員通常對這個等級的抗震結構認為是不設置抗震結構的廠房結構，所以廠房的承重柱截面高度取值就會導致偏小的情況出現。如果出現了這種情況就會導致柱子和梁的線性剛度比偏大，使原來的剛性結構轉化成鉸支結構，柱就會受到偏心壓力產生扭矩效應。這種設計會導致建筑物在日后的使用過程中，由于混凝土偏心受壓并且沒有在反向受拉區設置足夠的鋼筋，導致混凝土柱遭到破壞進而廠房的結構受到影響。另外，這與原本廠房設計過程中要求的抗震機構也有著本質的區別，在地震發生過程中，由于柱子并沒有形成比較大的結構承載能力并且本身就存在著一定的結構弱點，導致地震造成的廠房結構破壞。

3 多層工業廠房中構造柱和承重柱混淆

承重柱顧名思義，要承擔建筑物的重量，一般情況，樓板荷載傳到梁上，梁的荷載再傳到柱子上，柱子傳到基礎上。而構造柱主要是為了實現結構的整體性而設置的一種柱。在廠房設計過程中，構造柱和承重柱混淆是指利用構造柱來代替承重柱使用。通過上文承重柱和構造柱的基本介紹我們知道，構造柱并不具有承重能力，只是為了體現結構整體性而設置的，所以如果發生替代現象，就會導致結構的承載能力出現問題。另外構造柱的另一個作用也可以當作抗震機構來使用，構造柱和圈梁組成的整體在地震發生過程中，能夠有效的提升結構整體剛度，降低建筑被破壞的幾率。所以這種混淆設計的現象容易導致建筑物的抗震能力下降。或者構造柱提前受力，導致構造柱的設計要求達不到承載力要求導致破壞，喪失其功能。所以筆者在廠房的構造柱和結構柱設計過程中建議設計人員能夠先了解兩種柱子的用途和功能，然后通過對廠房結構的荷載和自重進行計算，來計算出柱的承載能力然后進行承重柱設計。對構造柱的設計中如果遇到跨度比較小的時候，也可以將構造柱設置與梁的下部，但是要與承重柱區別對待，嚴禁替代現象出現。

4 多層工業廠房設計中縱向框架重視程度不夠

雖然我國當前已經采用了計算機軟件輔助廠房設計的工作，但是往往都會采用二維軟件來進行建模設計工作，并沒有進行三維建模考慮到廠房抗震結構設計。所以在廠房設計過程中只注重設計廠房的橫向框架設計，并沒有注重縱向框架設計。縱向框架往往就簡單的被認為是一種連續梁結構。但是這種縱向設計存在著縱筋、箍筋等的配置不足，導致縱向框架能力無法滿足結構抗震要求。筆者建議設計人員能夠通過利用三維設計軟件來進行廠房結構設計保證廠房的縱向框架結構能力。同時也可以利用二維軟件進行設計完成后結合縱向框架設計進行廠房的綜合設計。

5 多層工業廠房設計懸挑梁高度值偏小

在廠房設置過程中，往往對懸挑梁的強度進和剛度進行了簡單的驗算，但是忽略了量的撓度值驗算工作。這就回導致懸挑梁的高度值偏小現象出現，這種設計方案會在廠房使用過程中造成梁的受壓區應力值偏大，所以就會產生比較大的梁的變形情況出現。隨著這種位移的出現，就會導致梁的開裂問題，這樣就會形成惡性循環，進而對梁的正常使用產生影響。筆者通過設計過程中的計算發現，如果對梁的撓度變形沒有一定的事前考慮，就會導致懸挑梁變形到一定程度之后就會導致梁的支座產生比較大的裂縫，這樣懸挑梁就會失去其工作效果。另外，懸挑梁也是廠房結構中對地震比較敏感的結構，在地震出現過程中，如果懸挑梁的高度值偏小，基本無法體現抗震結構的能力就會遭到破壞，無法達到既定的作用。所以設計人員應該在設計過程中注重懸挑梁高度的設計和選用。

6 多層工業廠房設計中樓板設計問題

筆者通過對多個多層工業廠房設計的觀察發現，在廠房的樓板設計過程中會出現下面幾個比較明顯的問題：①雙向板和單向板混淆。在樓板設計過程中，如果將雙向板當成單向板來設計，就會造成廠房的實際受力狀態和計算受力狀態不相符，會導致樓板出現一個方向的配筋超標另一個方向配筋不足的現象，導致樓板的使用效果下降。②雙向板高度值偏大，這種情況在實際使用過程中可能會導致樓板在兩個方向都產生一定的彎矩值，但是在樓板設計過程中，由于高度過大，就會導致抗彎鋼筋無法起到原有的效果，導致樓板出現質量問題。③在設計過程中，對受力情況沒有進行嚴格的計算，對樓板采取對稱的設計方式，但是往往在實際使用過程中并不是完全對稱的受力情況，這樣也會造成樓板出現質量問題。

7 總結

總之，在多層工業廠房設計過程中，設計方案中的微小問題都能夠引起廠房使用過程中的質量問題和安全問題。所以為了保證工廠的正常生產，在設計過程中，通過設計方案中常見問題的避免和優化工作能夠很好的對廠房地基、構造柱、結構柱、梁、板等結構進行很好的設計，形成建筑物的整體性和安全性。在設計過程中，設計人員要嚴格按照設計規范來進行執行，切忌馬虎粗心造成的廠房結構質量問題。

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TU318

A

1673-0038（2015）52-0116-02

收稿日期：2015-12-10

徐華冰（1990-），男，助理工程師，本科，主要從事工業建筑結構及地鐵結構設計工作。