工業廠房鋼與混凝土組合結構設計方法研究

肖 水 廖鵬展

（華電重工股份有限公司，河南 鄭州 450000）

鋼混凝土組合結構是由鋼梁和混凝土板通過栓釘組合起來的新型結構形式，是當前工業廠房建設所采取的主要結構形式之一。根據以往工作經驗，鋼筋混凝土結構在使用過程中容易受到環境等方面影響而出現鋼筋銹漲開裂而導致的耐久性下降，影響廠房的使用壽命，造成安全事故，因此優化鋼與混凝土組合結構設計是提高廠房質量，提高其使用壽命的重要舉措。

1 工業廠房鋼筋混凝土框架結構設計體系分析

1.1 支撐體系

支撐體系為水平鋼框架和縱向設計框架。水平荷載分擔柱間的有效支護。此種設計成本相對較低，但可能會對以后的使用產生影響。此種設計相對適用于橫向短、縱向長的工廠。

1.2 純框架體系

純框架體系設計是由鋼框架構成，在兩個方向上都沒有柱間的支撐。框架體系不影響使用空間，但柱體不適于工字型柱體，使得用鋼量會相應增加[1]。

1.3 鋼架支撐體系

鋼架支撐混合體系能有效地降低柱的縱向彎矩，但要求剛度大，要求樓板剛度大，不然無法充分發揮柱間支撐的作用。

2 工業廠房鋼筋混凝土框架結構設計要點

2.1 各種荷載處理

最重要的是進行豎向荷載和水平荷載的處理，在設計中應綜合考慮，以保證結構的穩定性和可靠性。重力的影響豎向荷載作用，鋼筋混凝土結構需要同時抵抗水平荷載和豎向荷載，從而提高結構的穩定性和可靠性，并對結構起到較好的推動作用。豎向荷載雖然影響結構設計，但最關鍵的部位仍受水平荷載的影響，應引起足夠重視。

2.2 結構變形設計

框架結構容易發生軸向變形，在整個設計過程中必須綜合考慮，并注意工作中的細節處理。通常，框架邊柱的軸壓應力比中柱小，導致側柱軸向變形較小。特別是在高層建筑中，這種情況會變得更加明顯，如不及時處理，可能會帶來更嚴重后果。為了防止這些情況的發生，有必要加強思想認識，加強處理工作，采取有效措施提高設計精度。從而促進二者的有效結合，減少邊柱和中柱的軸向變形，保證結構的穩定性和可靠性。另外，減小側移，有效控制側向位移，保證結構的穩定性。

2.3 結構延性處理

在設計中，對立面和平面進行規則性的布置和處理，以盡量減少地震帶來的不利影響，保證建筑結構的穩定性和可靠性。使建筑的質量和剛度均勻化，使結構合理。并且設計中采用精確的高度比，從而確保結構良好的延性，可以更好的承擔水平荷載，加強對結構的有效保護，以防止結構的損傷和變形[2]。同時要提高結構柱和墻體的設計水平，增強結構的剛度以及抗震性能，使其能更好保地證結構的穩定運行。

2.4 結構受力分析

重視結構受力分析，科學把握結構受力特征，然后采取有效的設計方案，促進設計水平提升。框架結構的受力情況不同，具有其顯著的特點和優點。通常，上層的框架承受較大的剪力，框架不僅承受水平荷載，而且承受豎向荷載，確保結構的穩定性和可靠性，有效地滿足了工作的實際需要。

2.5 合理設計框架結構

根據以上要求進行設計的前提下，為了進一步提升設計水平，我們還需要對進行施工的建筑進行了解，采取相應的辦法，根據以往的慣例，我們常用直接與間接法，最后實現提高設計水平的目的。

2.6 框架直接設計

為了更好地運行和提高效益，需要充分考慮結構的穩定性和可靠性，并對工業廠房的缺陷進行改進和彌補。比如，現場混凝土澆筑時，如果根據設計圖紙來看需要更改澆筑的混凝土型號時，如果更換的混凝土強度要求達不到的話，則需要根據實際情況，改變構件尺寸，采取措施彌補，以保證構件的穩定性，有效提高管理能力。另外還有施工過程中，我們需要進行特殊的防火處理，使結構構件保持良好的完整性和安全性。

2.7 框架結構間接設計

所謂間接設計就是利用預制件來模擬受力情況，然后根據壓力的影響設計圖紙。該方法能有效地解決問題，減少設計后的設計變更。用預應力水平拉桿設計混凝土受力構件。通過間接設計可以對整個建筑進行壓力測試，從而滿足施工過程中的設計要求。

3 工業廠房鋼與混凝土組合結構設計的保障

實現對工業廠房與混凝土組織結構設計的優化必須要做好以下工作：一是要把握基本的鋼與混凝土組合設計原則，通過設計保證廠房使用壽命，強化對廠房的質量控制以及達到最優化的經濟目標，也就是在設計的過程中要綜合考慮建筑項目的全壽命期的成本和效益問題。二是提高設計人員的綜合素質，優化設計理念。三是加強施工管理。保證施工工序嚴格按照設計的要求進行，以此保證工業廠房的質量。

總之，鋼-混凝土組合結構結構充分發揮鋼材和混凝土兩種材料優點，是一種復合結構，結構形式更為合理，受力性能更加優異鋼-混凝土組合結構以其承載力高、造價低、性價比高等優點得到國內外專家的廣泛認可。隨著施工技術的不斷改進，鋼-混凝土組合結構逐步得到完善，大大拓寬了鋼-混凝土組合結構在國內工程結構中的應用范圍。