多层厂房结构设计

多层厂房结构设计探析

摘要：本文以多层厂房工程具体实例为基础，深入的分析了多层厂房结构设计的要点，并提出相关的注意事项。

关键词：多层厂房结构设计设计要点注意事项

随着我国经济的迅猛发展，过去建筑形式、功能单一的厂房结构已经难以满足现代化生产的需要。为了迎合工艺不断更新、大工业生产的形势，工业大厦、联合车间等多功能厂房陆续建成。在工业用地日益紧张的情况下，多层厂房也是应运而生。具有荷载大、跨度大、开洞多等特点的多层工业厂房的结构设计，倍受业界关注。笔者结合个人设计实践经验，对多层厂房的结构设计，做以下探讨：一多层厂房工程实例

本工程为两层框架结构，1 层为生产厂房，2 层为培训厂房，建筑轴线宽度为 24.3m，长度为 54m，两层层高均为 7.5m，在 1 层、2 层分别设了 1 台 5t 的桥式吊车，抗震设防烈度为 7度，设计分组为第三组，基本加速度为0.1g，框架抗震等级为三级，采用柱下独立基础，框架梁、柱、基础的混凝土等级为c40，钢筋采用 hpb300 级、hrb400 级，结构计算采用中国建筑科学研究院的pkpm 系列软件（2010 版），平面布置如图 1所示。

1 大跨度梁截面形式的选用

对于本工程来说，跨度为24.3m 的大梁的截面形式的选用尤为重要，为保证本工程满足“安全、经济、适用”的原则，笔者分别采用了型钢混凝土、钢梁、预应力混凝土梁3种截面形式进行了试

算，其中预应力筋选用钢绞线（1×7）s15.2，具体梁参数见表1。

从工程造价、施工难度等方面综合比较，本工程采用用后张法有黏结预应力混凝土梁较为合适。

2 吊车荷载的输入

为方便加工件的运送，本工程在1 层、2 层分别设了 1 台5t 的桥式吊车，对于吊车荷载的输入，在 pkpm 软件中可以直接由软件自动导入，在选取软件库中的标准吊车荷载后，即可完成本工程吊车荷载的布置。

3 考虑大型机床等设备布置，楼面活荷载的选用

本工程2 层为培训教室，里面布置了大量的机床设备，考虑设备运行时的振动影响，应按《建筑结构荷载规范》（gb50009—2001）（2006 版）4.2.1 条及附录 c 规定输入楼面均布荷载，本工程的机床型号为 c6132 型，属第四类金工车间，计算楼面板时，楼面活荷载取值为8.0kn/m2，计算楼面次梁时，楼面活荷载取值为

6.0kn/m2，计算框架主梁、框架柱、基础时，楼面活荷载取值为5.0kn/m2，本工程楼面结构采用了井字梁结构，楼面板厚度为

120mm。另外，根据《建筑结构荷载规范》（gb 50009—2001）（2006版）4.2.3 条规定，生产车间的楼梯活荷载，可按实际情况采用，但不宜小于3.5kn/m2，所以本工程楼梯间活荷载取值为3.5kn/m2。

4 主要计算结果

（1）结构整体抗倾覆验算结果抗倾覆验算结果见表2。

（2 ）结构整体稳定验算结果

稳定验算结果见表3。

该结构刚重比di×hi/gi大于10，能够满足规范（5.4.4）的整体稳定验算；该结构刚重比 di×hi/gi大于20，可以不考虑重力二阶效应。

（3）周期、地震力与振型

地震作用最大的方向= -0.020°

（4）位移

x 方向地震作用下的楼层最大层间位移角：1/1290 （第 2层第1 塔）。y 方向地震作用下的楼层最大层间位移角：1/1490 （第 2层第1 塔）。x 方向风荷载作用下的楼层最大层间位移角：1/4305 （第1 层第 1 塔）。y 方向风荷载作用下的楼层最大层间位移角：1/2470 （第1 层第1 塔）。

二多层厂房结构设计要点

由于工艺布置要求，多层厂房通常需要较大的空间，厂房结构多选用框架结构。在工艺条件许可、厂房层数较多时，也可以选用框剪结构。厂房结构设计的原则为：保证柱网均匀、对称分布，厂房的质量中心和刚度中心应当相近，尽量降低厂房空间的扭转作用；厂房结构应当传力明确、规则，尽量避免变形突变的收缩和凹角、竖向变化的内收和外挑等情况的出现，争取沿竖向的刚度少突变。在具体的厂房结构设计中，应当着重把握以下几点：第一，控制纵向框架和横向框架的周期。因为多层厂房尺寸较大的跨度方向的柱子相对较少，尺寸较小的柱距方向的柱子相对较多，所以通常

采用横向控制，以保证纵横两个方向有着大致相同的抗震能力。第二，电梯间的位置应当合理设置。因为多层厂房的货物、设备很重，为了方便竖向运输，需要设置电梯。地体井筒是钢筋混凝土结构，具有很大的刚度，所以，在布置电梯间时，应尽量避免布置在厂房的端部或角部。如果因实际需要必须布置在厂房的端部或角部时，应当对电梯井筒周围的框架和楼板进行必要的加强措施。

三多层厂房结构设计注意事项

1 考虑机器振动荷载影响

工业建筑楼面不同于民用建筑，设计时应考虑设备运行时的振动荷载，荷载输入应严格按荷载规范要求输入，如没用充分依据，应严格按厂家提供的设备参数进行折算。

2 抗震设计参数的输入

预应力混凝土结构的抗震设计参数与普通混凝土结构的抗震设计参数取值有所不同，如《预应力混凝土结构抗震设计规程》第3.1.2 规定，以预应力混凝土框架结构、板柱 - 框架结构作为主要抗侧力体系的建筑结构，其阻尼比应取 0.03，而普通混凝土结构的阻尼比取 0.05。

3 预应力锚具的位置

预应力筋的锚具设置应满足规范要求，不得随意设置，《预应力混凝土结构抗震设计规程》第 3.2.10 规定，后张预应力筋的锚具不宜设置在粱柱节点核心区，并应布置在粱端箍筋加密区以外，所以本工程的锚具设置在框架柱外侧。

4 预应力梁纵向配筋率的控制

根据《预应力混凝土结构抗震设计规程》第4.2.2规定，预应力混凝土框架梁纵向受拉钢筋按非预应力钢筋抗拉强度设计值换算的配筋率不应大干2.5%（hrb400 级钢筋）或 3.0%（hrb335 级钢筋），在软件计算完后，设计人应手工核算，这一点应引起设计人的注意。

结语：

总之，多层工业厂房结构设计是一项复杂的工程，需要注意的事项很多，应该引起我们的足够重视。并且要根据实际情况选择合理的结构体系，进行准确的结构计算，不断调整截面，从而设计出符合工艺要求的多层厂房结构。

参考文献：

[1]gb50011—2010 建筑抗震设计规范[s].

[2]gb50009—2001建筑结构荷载规范（2006年版）[s].

[3]gb50010—2010 混凝土结构设计规范[s].

[4]jgj140—2004.预应力混凝土结构抗震设计规程[s]