多層工業廠房的結構設計探析

段擁軍

摘 要：當前，我國的工業發展水平有了非常顯著的提升，同時工業建筑在功能方面還要充分滿足大工業生產的實際需要。此外，其工藝也產生了非常重大的變化。如果在這一過程中不能對以往的車間形式加以改進，就很難滿足當今的生產需要，在這樣的情況下就出現了多功能化的工業廠房，在多層的工業廠房設計過程中存在著很多的問題，這些問題都我們需要注意。

關鍵詞：多層工業；廠房結構；設計

在科學技術的推動下，現代化的工業生產得到了很大的發展，因而對廠房的結構設計也提出了更高的要求。

1 多層工業廠房的概述

一般來說，多層工業廠房是在單層工業廠房的基礎上而建立起來的，由于其改變了傳統單層工業廠房的單一使用功能，加上多層廠房具有空間結構上的優勢，能夠適應生產工藝的多樣化需求，因而受到了工業企業的廣泛關注，并在工業生產中發揮著不可替代的作用。多層工業廠房的優點如下所示：

（1）在多層工業廠房內能夠實現不同樓層的生產。

（2）多層工業廠房的經濟性起到了節約成本的作用。

（3）多層工業廠房具有較小的屋頂面積，這不僅無化了天窗的使用，還有利于排出雨雪，更好地為廠房提供保溫功效。

（4）多層工業廠房使得工作區域得以集中管理，并減少了物料之間的流通距離。

2 多層工業廠房結構體系的分類

目前，多層工業廠房常用的結構體系有純框架體系、框架—支撐體系與混合體3種，每種結構體系都具有不同的優缺點和使用范圍，因此，在多層工業廠房的建設中，設計人員需要按照工程的特點，選擇最適合的結構體系，保證多層工業廠房結構設計的安全性。

首先，純框架體系是一種比較常見的結構形式，由于其在中間位置并沒有設置任何支撐結構，只是單純地運用橫方向與縱方向的剛接，因此，這種框架體系具有占地面積小、施工簡單的優點，但與此同時，如果施工過程中，工作人員使用了工字型鋼柱，這就有可能使得鋼量超出框架結構的負荷，從而破壞廠房結構的整體穩定性。其次，框架—支撐體系是多層工業廠房設計中使用最為廣泛的一種形式，具有較強的經濟性。通常來講，這種結構體系以鋼柱為支撐，從而有效地控制水平剛接框架的荷載，因而比較適合橫向比較短，縱向比較長的廠房結構。但值得注意的是，施工過程中不能使柱間的支撐體系受到任何外力的作用，避免影響工業廠房結構的質量。最后，混合體系是一種新型的結構設計方式，與前面兩種方式相比，具有明顯的優點：在兩種水平抵抗力的作用下，多層工業廠房結構的穩定性非常強；能夠有效地控制縱向彎矩問題。然而，這種型式的框架體系對工廠的樓面剛度具有很高的要求，因此，施工人員需要嚴格分析廠房柱子變形問題，進而保證柱間的支撐作用能夠得到充分的發揮。

3 多層工業廠房結構的設計要點

通常情況下，不同的工業廠房對于其結構的形式具有不同的要求，在功能需求方面也存在著很大的差異，因此要想滿足不同廠房的設計要求，需要嚴格按照設計原則進行，注意結構設計中的要點問題。

3.1 橫向與縱向框架周期的控制

當前，按照工廠的生產要求，在一些跨度比較大的多層工業廠房中，主要運用框架式的結構體系，因此，為了保障在工期內能夠順利完成工業廠房的建設，設計人員需要嚴格控制橫向與縱向的框架周期。在框架式結構體系中，柱子的使用非常少，寬度很大，因而柱子之間的間距比較小，因而對橫向框架周期進行控制，能夠實現工業廠房在橫縱方向的抗震性，達到環保的目的。

3.2 電梯位置的合理布置

在多層工業廠房結構中，為了實現多層操作的可行性，就會在廠房中設置電梯，從而保證貨物的正常運輸。但是由于電梯井大多為鋼筋混凝土結構，其井筒的剛度比較大，所以就容易產生井筒偏心的問題。鑒于此，在對電梯位置進行設計的時候，設計人員需要對電梯井的框架結構進行加固處理，并避免將其位置安置在建筑物周圍。

3.3 地震區域的廠房設計

當多層工業廠房設置在地震區域的時候，應當少設或是不設防震縫，此外，還可以將防震縫與伸縮縫合一，并采取一系列的保護措施。首先，在整個廠房結構中應該每隔40m就設置一道后澆帶，其位置應當為整個建筑結構受力最小的地方，其長度為800mm，寬度為1400mm。其次，在多層工業廠房中受溫度影響較大的區域增加鋼筋的數量，其主要位置有底層、頂層以及山墻等位置，從而增強該區域的配筋率，提高多層工業廠房的穩定性；還有就是在廠房設計中分析地震的加速作用，并通過采取一系列的措施，減少地震對多層工業廠房的影響。最后，為了提高多層廠房的通風性能，在廠房設計中將屋面上架設架空層，使其形成通風屋面。

3.4 相關專業的技術協調

廠房的設計應滿足于其工藝設計人員對設備工藝的要求，工藝設計人員布置工藝時常常與設計人員的想法相沖突。這就要求雙方應在設計方案確定之前多方面進行溝通，將雙方的想法和設計理念綜合體現在設計方案中，將雙方的沖突降至最小甚至消除。

3.5 結構計算中需要注意的問題

在廠房建設之前需要根據工藝圖將各種結構的數據計算出來，隨著計算機的普及和大量使用，建筑中對各結構的計算也轉移到計算機上。需要對多層鋼結構工業廠房的結構進行計算的方面有：柱子長度的調整計算等。

4 結語

總之，在現代工業建筑中，多層工業廠房作為一種具有諸多優勢的結構形式，被廣泛地應用于工業企業當中。與此同時，為了保證多層工業廠房結構的安全性與穩定性，需要設計師嚴格按照工廠的具體需求進行設計，通過選擇合理的廠房結構體系，做好設計要點問題，從而保證廠房工程的順利開展，不斷提高多層工業廠房的整體質量。

參考文獻

[1]劉蕓.多層工業廠房結構設計問題的若干探析[J].中華居民，2012，（10）：37-39.

（作者單位：洛陽礦山機械工程設計研究院有限責任公司）