多层工业厂房结构设计论议

多层工业厂房结构设计论议

摘要:近年来,多层工业厂房在跨度、高度、平面尺度、柱距等方面的要求不断提高,给结构设计带来了越来越大的挑战。为了使结构设计更加经济、合理,就必须加强多层工业厂房结构设计的关键点分析。

关键词:多层工业厂房结构设计

随着我国经济的持续发展,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,多层工业厂房也是应运而生。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,一直是业界关注的焦点。

1 多层工业厂房常用的结构体系

多层工业厂房常用的结构体系主要有框架一体支撑体系、纯框架体系、钢架加支撑的混合体系。首先,在框架一体支撑体系结构设计中,通常将纵向结构设计为柱-支撑体系,将横向结构设计为钢接框架,利用柱间支撑承受水平荷载。框架-支撑体系非常适用于横向较短、纵向较长的厂房,这种结构体系相对比较经济,它的缺点是柱间支撑将会影响厂房的使用。其次,纯框架体系没有设置柱间支撑,将纵横两个方向的结构均设计为刚接框架。它的优点是不影响厂房的使用空间;

缺点是不能选用工字型柱,须要使用在纵横两个方向上没有较大的惯性矩差别的截面形式,从而导致用钢量大大增加。最后,钢架加支撑的混合体系和框架一体支撑体系、纯框架体系的不同点是它将纵向设计为支撑与钢架混合的型式,依靠支撑与钢架共同承受水平力。它的优点是能够显著缩短柱的纵向弯矩,缺点是楼面刚度的要求过大,如果楼面刚度不足,就会导致柱间的不协调、变形,难以有效发挥柱间的支撑作用。

2 多层工业厂房结构设计中的关键点

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。

3 多层工业厂房设计中的结构确定

随着计算机技术的飞速发展,结构工程师逐渐摆脱了复杂、繁重的结构计算工作,从而能够把精力重点放在选择结构方案上,确定合理的结构布置和结构方案,以降低工程成本,提高多层工业厂房设计的水平。首先,计算楼面等效荷载。结构计算首先需要进行荷载计算,荷载取值是否准确对计算结果的准确性有着直接的影响。多层工业厂房建筑和多层民用建筑在楼面活荷载、结构形式等方面存在着较多的不同点。多层工业厂房楼面的活荷载比多层民用建筑的活荷载要大的多。多层工业厂房的层高相对较高,跨度柱网相对较大,整个平面内没有内隔墙。采用板梁柱结构的多层工业厂房的板厚较厚,楼板平面刚度也非常大。其次,验算节点核心区的抗剪。设计框架节点通常遵循的原则是弱梁强柱更强节点。核心区的节点应计算受剪承载力。因为多层工业建筑的梁祝中心线难以重合,有着较大的柱截面,节点偏心相对较大,所以不利于节点核心区的受力。因此,荷载大、空间大、跨度大的多层工业厂房应当进行节点核心区抗剪验算。第三,验算裂缝宽度。验算裂缝宽度的目的是保证多层工业厂房满足正常使用状态标准。通常,混凝土梁裂缝的宽度应当小于0.3mm。若超过了0.3mm,可以通过增加钢筋根数、减少钢筋截面进行调整。如果仍然无法满足设计要求,

就应当修改柱梁截面进行重新计算。第四,考虑电梯井筒附近的框架。按照纯框架设计计算,按构造进行电梯井壁配筋,会导致配筋偏低不安全。应当按照壁式框架计算电梯井壁相连框架部分的相关数值,然后,电梯井壁按剪力墙进行配筋。最后,多层工业厂房结构应和工艺设计相协调。在进行结构设计时,设计人员应了解工艺布置,结构设计与施工尽量满足工艺要求。

4 结语

总而言之,在进行多层工业厂房结构设计时,应当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工业厂房结构。

参考文献

[1]舒情,李章政,严安斌.多层工业厂房的设计与应用[J].四川建筑,2004(6).

[2]张迪.多层工业产房桩基沉降特性分析与研究[D].河北工业大学,2006.

[3]孙仓龙.现浇混凝土空心无梁楼盖在多层工业厂房的应用及施工实践[J].四川建筑,2008(4).