1、工业厂房的结构设计及常用体系分析摘要：加强工业厂房的结构设计及常用体系的研究是十分必要的。本文作者结合多年来的工作经验，对工业厂房的结构设计及常用体系进行了研究，具有重要的参考意义。 【关键词】工业厂房；结构设计；常用体系；解决策略 中图分类号：TU318 文献标识码： A 文章编号： 随着近年来我国家经济的快速发展,轻钢结构建筑也在中国建筑领域迅猛发展。钢结构建筑是继钢筋混凝土建筑之后的最具革命性建筑的新发展和新应用。轻钢结构建筑具有以下突出特点: 施工速度快、整体刚度和抗震性能好、结构占有空间面积小、承载力高,在工业厂房中钢结构已逐渐代替了较多的钢筋混凝土结构,以其大跨度、大空间的表现在建
2、筑规模上相当出色。 多层工业厂房结构设计要点根据工艺布置的要求，多层厂房往往需要大空间，同时还要采用框架结构作为结构，在层数较多、工艺条件许可的情况下也可以采用框剪结构。在厂房结构布置中必须遵循以下原则：确保房屋的质量中心与刚度中心相近，尽量使柱网对称均匀布置从而减小房屋的空间扭转作用，结构体系要求规则、简捷、传力明确。避免变形突变的凹角和收缩和出现应力集中，力求沿竖向的刚度少突变和避免竖向变化过多的外挑和内收。 1.1 合理布置电梯间的位置多层厂房由于设备、货物很重，竖向运输的需要，均要设置电梯。钢筋混凝土电梯井筒刚度很大，应充分考虑电梯井筒对建筑物的偏心影响，在结构布置上尽量避免电梯井筒布
3、置在建筑物的角部和端部。当工艺布置需要而不可避免时，应对周围的楼板及框架采取加强措施。 1.2 控制纵向框架与横向框架的周期在厂房结构设计过程中，因为需要考虑到多层厂房跨度方向尺寸较大，而梁柱少，而柱距方向尺寸较小，柱子多。通常情况下都是通过横向控制的，使纵横向的抗震能力大致相同，不仅使该结构设计有利于抗震，也会使得工业厂房的结构设计更为经济合理。 1.3 地震区的多层厂房不应多或不设防震缝因为，地震区房屋的伸缩缝是合一的，如果房屋较长时，宜采取相应的施工措施和构造措施从而保证少设伸缩缝及防震缝；在施工过程中，应该每隔 40m 设置一个1400mm 宽的后浇带，同时，要使后浇带的位置设在结构受
4、力影响最小的区段；而对于温度影响较大的底层、顶层、内纵墙和山墙端开间的墙体等部位，适当提高配筋率。此外，还要合理地设置架空层形成通风屋面或者加厚屋面隔热保温层，从而提高设计效率。 2.工业厂房常用的结构体系 2.1 纯框架体系也就是将工业厂房的纵横两个方向都设计成刚接框架，而非柱间支撑。该体系具有使用空间不受影响的优点，但是期间的柱子不适合采用工字型柱，应该使用两个方向惯性矩差别较小如箱形柱的截面形式，从而使得用钢量增加。 2.2 框架一支撑体系即横向设计成刚接框架，纵向设计成柱一支撑体系，用柱间支撑抵抗水平荷载。这种体系经济节约，但柱问支撑可能会影响使用。这种形式特别适用于纵向较长，横向较短
5、的厂房。 2.3 钢架加支撑的混合体系这种形式与第一种形式不同之处在把纵向设计成钢架和支撑混合的型式，靠两者共同抵抗水平力。这种形式可以有效地减少柱的纵向弯矩，但要求楼面刚度大，否则柱子间的变形不协调，无法充分发挥柱间支撑的作用。 3.厂房结构设计中应注意的问题 3.1 结构设计与工艺设计的协调因为，厂房都是为生产服务的，厂房设计中结构专业作为配套专业首先应满足基本工艺要求，而结构设计也只能服从于工艺条件。而工艺设计人员在布置工艺时，容易与结构设计发生不相符的现象，要开洞的地方是框架梁，设备本来可以沿梁布置却布置在了跨中等。所提荷载也经常偏大，有时甚至把设备的荷载作为均布荷载提出。尤其在方案阶
6、段，结构设计人员应多与工艺协调，尽量了解工艺布置，使设计和施工都减少了许多不必要的麻烦。 3.2 结构计算随着计算机软硬件的迅速发展，解决了复杂的结构计算问题，使结构工程师们从繁重的琐碎的计算工作中解脱出来。他们可以把大量的精力放在结构方案的选择比较上，合理的确定结构方案及结构布置，从而提高设计水平及质量，降低工程成本。 3.2.1 节点核心区的抗剪验算框架节点的设计应遵循“强柱弱梁更强节点”的原则，一二级抗震等级的节点还应进行受剪承载力计算。因为，柱的截面比较大，节点偏心也比较大，使得多层厂房的梁柱中心线往往不能重合，对柱节点核心区的构造和受力都有较大的不利影响。所以，大空间、大跨度、大荷载
7、的多层厂房的节点核心区的抗剪验算显得更为重要。 3.2.2 楼面等效荷载的计算因为厂房的结构计算以荷载计算为条件，荷载取值的准确性直接关系到整个厂房结构计算结果的准确性，对于工艺条件中的荷载问题，例如某个工程工艺提出楼面均布荷载为 15kN/m2，而根据工艺的设备布置图和设备的重量，根据规范给出楼面等效荷载的计算方法，计算出的楼面均布荷载按 10kN/m2 考虑即可。 3.2.3 裂缝宽度、罕遇地震的验算为了确保工业厂房满足正常使用状态的要求，必须规定其混凝土梁的裂缝宽度应该小于 0.3mm，同时，对于裂缝宽度的验算目的是为了如果在计算中超出正常值，则通过减小钢筋截面、增加钢筋根数来调整，如果
8、还不满足要求，应修改柱梁截面重新计算。工业厂房的抗震设计原则是：小震不坏，中震可修，大震不倒。因此，所进行的抗震验算应该在满足“小震不坏”的基础上通过构造上加强来满足“中震可修” ，对于罕遇地震的验算则应该满足“大震不倒” 。相关标准规定,在 79o 时楼层地屈服强度系数不大于 0.5 的工业厂房结构应该需要进行高于本地区设防烈度预估的罕遇地震作用下薄弱层的抗震变形计算，并规定结构薄弱层间弹塑性位移角应小于 1/50。 4.结语 随着今年我国经济的迅速发展，工业厂房建筑的结构设计面临着新的挑战与机遇，传统功能单一，建筑形式单一的厂房结构设计已经不符合时代发展的需要，从而使得灵活车间、联合车间、
9、工业大厦等多功能厂房不断出现。综上所述，由于我国经济建设的快速发展，钢结构重型工业厂房的使用越来越普遍，同时，重型工业厂房在跨度、高度、柱距以及吊车吨位等日益加大。此外，工业厂房结构的方案设计是整个设计过程中不可或缺的一环。所以，我们在进行多层工业厂房结构设计时，必须做到：设计概念清楚，结构选型合理，将施工图的设计与具体施工有机结合起来，结构计算要准确，并且在计算中要反复试算与调整截面，以达到最佳设计。从而确保提高工业厂房的结构设计效率，并为相关企业实现利益最大化提供保障。 【参考文献】 黄蓉.多层工业厂房结构设计J.中外建筑,2003,(03). 张鹏科,来朝辉.钢结构工业厂房设计及施工问题分析J.陕西建筑,2009,(10). 周瑞.某重型钢结构工业厂房结构设计J.建筑结构,2010,(04). 郑欣.框架结构的设计要点新天下工业厂房的设计J.核工程研究与设计,2006,(03). 陈为民,刘志宏.工业厂房屋面系统设计方案改进J.钢结构,2010,(05). 李杰生,兰霞.浅析多层工业厂房的结构设计J.硅谷,2008,(10).
