大跨度混凝土廠房梁的經(jīng)濟(jì)性影響因素研究

杜明昊

摘要：本文分析了雙層大跨度混凝土工業(yè)廠房首層頂梁的配筋率與梁的截面選取、跨度之間的關(guān)系，通過具體計(jì)算實(shí)例得出了梁截面配筋和混凝土用量與跨度之間的關(guān)系，論述了在不考慮凈空要求的前提下，僅通過調(diào)整梁截面大小而不采用預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)廠房的最大跨度，為將來不同形式的廠房設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：混凝土廠房;大跨度;梁截面;

1 前言

隨著國內(nèi)工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，工業(yè)廠房的需求與日俱增，在廠房需要不斷滿足日趨現(xiàn)代化、多樣化、復(fù)雜化的生產(chǎn)工藝的前提下，雙層工業(yè)廠房建筑便得到了廣泛的應(yīng)用。相較于普通的單層工業(yè)廠房，雙層工業(yè)廠房具有首層頂荷載較大、空間構(gòu)造較為復(fù)雜、開洞多等特點(diǎn)，這對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高的要求，而如何做出經(jīng)濟(jì)合理、安全適用的混凝土廠房對(duì)于企業(yè)的生產(chǎn)和建設(shè)具有重要的意義。

本文著重對(duì)雙層工業(yè)廠房首層頂梁進(jìn)行研究，分析了不同跨度、不同截面的混凝土梁的配筋及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，為將來不同的廠房設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。

2 雙層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

2.1 層高及柱網(wǎng)

廠房層高一般較普通結(jié)構(gòu)高，常見的工業(yè)廠房底層層高為5.0m左右，上部層高多為4.0～5.0m，層高可以根據(jù)不同的工藝流程進(jìn)行調(diào)整，某些對(duì)凈高有特殊要求的廠房上部層高還可達(dá)到6m。

雙層鋼筋混凝土廠房一般為多跨廠房，各跨度視需要可相同或不同。按照不同的工藝及物流布置，廠房的跨度和柱距也各有不同。

2.2 設(shè)計(jì)相關(guān)活荷載

荷載是雙層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，荷載不同可能會(huì)導(dǎo)致工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)整體計(jì)算結(jié)果大相徑庭。荷載的取值，應(yīng)該考慮工藝布置、生產(chǎn)用途、建設(shè)方需求等因素所產(chǎn)生的特殊活荷載。

2.3 梁、柱、板的截面選取

2.3.1 樓板厚度

雙層鋼筋混凝土廠房的樓板受到建筑功能、結(jié)構(gòu)布置、工藝需求等諸多方面的影響，既要保證結(jié)構(gòu)整體的安全性，同時(shí)又要滿足結(jié)構(gòu)的舒適性。樓板還需要根據(jù)梁的網(wǎng)格形式，確定是屬于單向板還是雙向板。

2.3.2 梁截面

大跨度混凝土梁截面高度可按計(jì)算跨度的1/10～1/18確定，在層高一定的前提下，梁的高度會(huì)受到各種因素限制，例如建筑凈高要求、通風(fēng)線路排布、工藝流程需要等。在無法調(diào)整梁高的情況下，可以考慮梁端加腋、橫向加寬梁等措施進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

2.3.3 柱截面

通常情況下，鋼筋混凝土柱截面一般會(huì)大于所支撐梁的梁截面，同時(shí)需要注意，柱的剪跨比宜大于2;柱的截面高度與寬度的比值不宜大于3。

3 實(shí)例計(jì)算

3.1結(jié)構(gòu)選型

一般多層大跨度工業(yè)廠房均為多跨廠房，為讓計(jì)算較為貼合實(shí)際，本文選取如下結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行計(jì)算：（計(jì)算軟件盈建科4.0）

廠房的橫向?yàn)槿纾謩e為兩個(gè)18m ～ 30m的跨度（選取相同值）和一個(gè)6m的小跨度，縱向選取五跨6m柱距的模型進(jìn)行計(jì)算探究。經(jīng)計(jì)算可知，該簡化模型即可以模擬不同跨度的梁的配筋率情況，且中間跨梁端的配筋為控制條件。

結(jié)合上圖我們可以得出結(jié)論，在梁截面為定值時(shí)，隨著跨度的增大，梁端配筋率會(huì)明顯增大;當(dāng)跨度一定時(shí)，增大梁截面，梁端配筋率會(huì)下降。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，梁端縱向受拉鋼筋的配筋率不宜大于2.5%，這說明我們可以將配筋率2.5%作為限值，大于2.5%的點(diǎn)均為梁端配筋超限的梁，不宜采用普通混凝土梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，如無法增大截面處理，可以嘗試采用預(yù)應(yīng)力混凝土梁或增大材料強(qiáng)度等方式進(jìn)行調(diào)整設(shè)計(jì)。

3.2鋼筋用量計(jì)算結(jié)果

同樣按照計(jì)算的配筋率結(jié)果，我們可以得出在滿足計(jì)算配筋的條件下，配筋率不大于2.5%的情況下，單位建筑面積的鋼筋用量如下表4所示

結(jié)合上表我們可以得出結(jié)論，當(dāng)保持梁截面不變時(shí)，廠房跨度增加，鋼筋用量會(huì)明顯增加;當(dāng)梁截面增大時(shí)，鋼筋用量會(huì)略微降低。故在沒有凈高、功能等限制的情況下，如果結(jié)構(gòu)不滿足計(jì)算要求，設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)先采用增大梁高作為解決措施，但是隨著跨度不斷增大，單位鋼筋用量增加顯著，即使做較大的梁確實(shí)能滿足結(jié)構(gòu)要求，但是在鋼筋用量上非常不經(jīng)濟(jì)，建議根據(jù)建設(shè)方要求，采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)或者高強(qiáng)鋼筋等技術(shù)措施進(jìn)行調(diào)整。

4 結(jié)束語

綜上，隨著雙層鋼筋混凝土廠房應(yīng)用越來越廣泛，其結(jié)構(gòu)布置的經(jīng)濟(jì)性和合理性也備受相關(guān)人員的關(guān)注;由于其平面布局較為規(guī)整，在柱網(wǎng)選擇和相關(guān)斷面選擇上對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師提出更加細(xì)致的要求。結(jié)合歷年來類似項(xiàng)目的工程經(jīng)驗(yàn)，建議設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，需充分了解構(gòu)件布置和材料用量之間的關(guān)系，在方案階段提出合理的平面布局（包含柱網(wǎng)布置）、梁板截面等，結(jié)合使用荷載和后期使用要求，根據(jù)規(guī)范相關(guān)規(guī)定確定合理的計(jì)算荷載，進(jìn)行充分的對(duì)比分析，確定合理的構(gòu)件斷面取值，并注重特殊節(jié)點(diǎn)部位的構(gòu)造處理，努力使建筑達(dá)到安全、舒適、美觀的要求。

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