多層工業廠房結構設計的理論與應用研究

(山東省紡織設計院，山東 濟南 250013)

在推動改革開放的過程之中，我國的工業發展越來越快，工業建筑除了需要以現有的基礎設施為切入點之外，還需要立足于目前工業化格局，工業化大生產的實質需求，積極突破單一的使用功能。傳統的建筑方式和內部結構優化形式已經不符合現代化發展的實施條件，外加各種附屬功能理念的引進，工業廠房開始朝著多功能方向發展。為了能夠真正落實可持續發展理念，我國必須要積極地發揮多層廠房在空間上的優勢，既滿足工業生產工藝的實質需求，又能夠充分地實現各種生產資源的優化配置利用，保障我國工業能夠獲得進一步的繁榮發展。

1 多層工業廠房的結構設計要點

從目前來看，我國大部分多層廠房在結構設計上能夠實現工藝與建筑領域需求之間的有效對接，工業廠房一般對使用空間的需求相對較大，整體結構必須要以現有的框架體系為前提，保障框架結構形式的簡單性和適用性。如果涉及的建筑層次較多，那么就要在生產工藝允許的條件下，采取新型的運作模式進行更深一步的框架搭建，來滿足多層廠房的需求。

在多層廠房設計時需要以下面幾點為切入點，保證不同空間布局的合理性。廠房的建筑布置對結構的規則性影響重大，抗震性能良好的建筑，需要建筑師與結構工程師的互相配合。不應采用嚴重不規則的設計方案，避免采用特別不規則的方案，宜擇優選用規則的形體。抗側力構件的平面布置宜規則對稱，側向剛度沿豎向宜均勻變化，豎向抗側力構件的截面尺寸和材料強度宜自下而上逐漸減小，避免側向剛度和承載力突變。

多層廠房的內部結構相對比較特殊，因大部分工業廠房所涉及的貨物重量比較大，在內部設計時必須要使用電梯。在前期結構方案設計時，應考慮電梯部位對整個廠房結構的影響。因電梯自身存在一定的自重，再加上電梯的載荷重量，在進行計算分析時需要考慮到，盡量避免設置在建筑物的端部和角部，減小該模塊的設計對整體結構的不利影響。但是當其他的外部因素相對復雜時，那么這種情況就難以避免，設計工作者需要根據實際情況具體分析考慮，并對周圍的結構進行加固處理。

另外，樓梯作為主要的人流疏散通道，通常采用鋼筋混凝土樓梯。因樓梯的剛度較大，對于框架結構，樓梯的布置不應導致結構平面特別不規則。設計時宜采取措施，減少樓梯構件對主體結構剛度的影響。

2 多層工業廠房結構設計理論與應用

首先，對于多層廠房的結構設計來說，在結構布置的過程中，首先需要以規則性、簡明性原則為基礎，平面宜簡單、規則、對稱，減少偏心，了解房屋結構的剛度要求，盡量使剛度中心與質量中心一致，避免空間結構出現偏心扭曲的現象。廠房的跨度相對比較大，但是縱向的柱距一般較小，因此對于大型廠房來說必須要采取橫向控制的形式保證抗震能力的有效提升。

其次，多層廠房一般涉及許多不同的設備或者貨物，樓面活荷載較大。工業建筑樓面堆放原料或成品較多、較重的區域，應按實際情況考慮；一般的堆放情況可按均布活荷載或等效均布活荷載考慮。梁、柱的布置應使樓面板塊分布均勻，受荷面積相近，不宜有較大的承載力突變。因樓面荷載大，設計師根據不同的車間類型和工藝設備按照相關規范或實際的使用情況確定荷載的取值，在結構計算分析時，應單獨區分梁、板、柱的活荷載取值，可以在保證結構安全的前提下，既能滿足使用要求，又能有效的節約成本造價，減小用鋼量。

最后，多層鋼筋混凝土廠房須考慮地震作用，采取抗震措施。設置防震縫屬于對應于抗震變形的構造措施。按規范要求確定的防震縫寬度仍難以避免大震時的碰撞，因此建議宜選用合理的建筑結構結構方案，減少設置防震縫的數量，有條件是應適當加大結構的剛度，減少結構的水平位移量值。當房屋高度較高時，避免采用結構側向剛度相對較小的框架結構，可采用框架-剪力墻結構或少量剪力墻的框架結構。另外，還可適當加大防震縫的寬度，對重要部位可按中震確定防震縫的寬度。

多層工業廠房的結構設計所涉及的內容相對較復雜，設計工作者需要將理論分析與實踐研究相結合，了解不同設計的理論要求與理論基礎，加強不同設計環節之間的聯系配合，實現理論與實踐之間的緊密對接，保障各項結構設計的應用策略能夠在理論的指導之下發揮應有的作用和價值，只有這樣才能夠從整體上促進多層工業廠房結構設計水平的提升。