淺談工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需注意的問題

馮雪花

(中昊（大連）化工研究設(shè)計(jì)院有限公司 116023)

淺談工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需注意的問題

馮雪花

(中昊（大連）化工研究設(shè)計(jì)院有限公司 116023)

伴隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)、工藝不斷發(fā)展更新，工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)體系也愈發(fā)復(fù)雜化，建筑整體布局呈現(xiàn)多樣化形態(tài)，這對(duì)設(shè)計(jì)者提出了更高的要求。鑒于工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)涉及多方面知識(shí)，它成為近年來需要加以重視和探究的一線課題。筆者基于多年的工作實(shí)踐，分析了工業(yè)建筑設(shè)計(jì)需注意的要點(diǎn)。

工業(yè)建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 發(fā)展趨勢(shì)

引言

工業(yè)建筑在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域占有舉足輕重的地位，它具有一般建筑的共性，但在設(shè)計(jì)和施工方面又具有自身的特點(diǎn)。由于工業(yè)建筑是以工業(yè)生產(chǎn)為導(dǎo)向，它的外形、內(nèi)部構(gòu)造與我們熟知的常規(guī)形式和固有類型差別很大，處處彰顯出功能主義的氣息，表現(xiàn)出很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)適用性、靈活性和高科技特征。可以說，一個(gè)優(yōu)秀的工業(yè)建筑設(shè)計(jì)作品，既要滿足庫存、運(yùn)輸、設(shè)備安置等生產(chǎn)要求，還要能提供適宜的勞動(dòng)環(huán)境。

1.工業(yè)建筑設(shè)計(jì)中需注意的問題

工業(yè)建筑的受載情況復(fù)雜，這對(duì)諸多構(gòu)件的材料和結(jié)構(gòu)組合提出特殊要求。同時(shí)工業(yè)建筑具有大量的預(yù)埋件，一有遺漏就需要立即在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行修補(bǔ)，不僅增加了成本，而且放慢了施工速度。以下對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工中遇到的問題，結(jié)合筆者設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)要論述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的一些問題。

1）地基

工業(yè)建筑的投資大、占地面積廣、地質(zhì)情況復(fù)雜多變，故在設(shè)計(jì)時(shí)需采用多種地基形式。載荷較大的地方采用樁基、獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、彈性地基梁等。工業(yè)建筑的輸送皮帶支架一般采用底部鉸接形式，傳給地基的只有剪力和軸力，所以一般把地基設(shè)計(jì)為樁下條形基礎(chǔ)[1]。從設(shè)計(jì)角度而言，混凝土標(biāo)號(hào)應(yīng)符合結(jié)構(gòu)耐久性要求（一般采用C25）。地基的配筋應(yīng)盡量降低配筋率。條基交接部位的鋼筋設(shè)置要有詳細(xì)的工程圖。條基交叉處的基底面積只能單獨(dú)使用，不可重復(fù)使用，并要合理調(diào)整基寬。砌體結(jié)構(gòu)局部墻體作用有較大的集中載荷，應(yīng)根據(jù)具體要求適當(dāng)加大地基寬度。另外需特別注意的是柱下條形基礎(chǔ)，如果基礎(chǔ)的翼緣板采用緩坡形式，應(yīng)注意坡角不可過于陡峭，否則施工工藝性較差。

2）梁和板件的合理設(shè)計(jì)

工業(yè)建筑受載較大，為保證強(qiáng)度要求，常把梁和柱的截面積設(shè)計(jì)得較大，鋼筋粗而密，給施工造成不同程度的困難。某些設(shè)計(jì)人員為了控制截面高度，將配筋率提高到2.5%，實(shí)際中很難做到這一點(diǎn)。如果鋼筋分布過于稠密，在梁柱結(jié)點(diǎn)區(qū)，混凝土很難澆注密實(shí)，無法插入探棒，造成鋼筋嚴(yán)重移位，留下安全隱患。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)首先考慮增加截面高度，降低配筋率，在特殊場(chǎng)合可適當(dāng)增加截面寬度。為了方便施工，盡量避免在梁柱交接處出現(xiàn)大量鋼琴堆積的情況。在沒有特殊載荷的情況下，配筋率應(yīng)小于1.7%，利于梁結(jié)構(gòu)塑性鉸的形成，提高抗震性能。

挑梁的自重相對(duì)總載荷比較小，做成變截面對(duì)減輕自重貢獻(xiàn)不大，所以應(yīng)盡量將挑梁做成等截面形式。在計(jì)算挑梁鋼筋率時(shí)，應(yīng)預(yù)留合適的安全系數(shù)。當(dāng)挑梁載荷大、懸挑大、撓度大時(shí)需適當(dāng)加大底筋。砌體結(jié)構(gòu)挑梁深入墻體的托梁長度應(yīng)滿足構(gòu)造要求，并計(jì)算抗傾翻臨界條件。

過梁的設(shè)計(jì)可以按標(biāo)準(zhǔn)圖選用，但要在施工圖中特別標(biāo)明選用方法和具體圖號(hào)。如果門窗洞口較大或過梁作用有集中力時(shí)，應(yīng)通過具體計(jì)算驗(yàn)證過梁的受力強(qiáng)度。在設(shè)計(jì)時(shí)，盡量將過梁與圈梁整體澆注，既便于施工也利于抗震。過梁的鋼筋不可配置過小，以充分考慮地震時(shí)過梁墻體出現(xiàn)裂縫而無法形成支撐的作用。

現(xiàn)澆板配筋多借助軟件自動(dòng)生成，例如常用的PMCAD。這樣可以加快速度，減少筆誤。在計(jì)算配筋時(shí)，應(yīng)考慮塑性變形重分布，將板上筋應(yīng)力乘以0.8—0.9的折減系數(shù)，將板下筋乘以1.1—1.2的放大系數(shù)。如果按彈性力學(xué)理論計(jì)算雙向板鋼筋應(yīng)力，結(jié)果偏于保守，不必再人為放大。在給砌體結(jié)構(gòu)的板件進(jìn)行配筋時(shí)，要注意支撐在外墻的板負(fù)筋不宜過大，否則會(huì)對(duì)磚墻產(chǎn)生過大的附加彎矩。

板配筋盡量采取大直徑大間距形式，間距值不小于200毫米，板上板下鋼筋宜均勻分布，直徑類型不宜過多。在設(shè)計(jì)時(shí)，要注意將現(xiàn)澆挑板陽角配置輻射狀附加筋，同時(shí)要對(duì)現(xiàn)澆挑板陽角的板下配置斜筋。

3）柱形件的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，軸向受力構(gòu)件的應(yīng)用極為廣泛。柱截面選用時(shí)，為了經(jīng)濟(jì)，宜優(yōu)先選用鋼管混凝土柱或型鋼格構(gòu)柱。如角鋼、槽鋼、工字鋼和鋼管，也可用型鋼或鋼板制成組合截面柱。組合截面柱的腹桿體系有綴條式和綴板式兩種。考慮到性價(jià)比，在工藝允許的情況下可增加縱向系桿，以減小廠房柱的平面外計(jì)算長度。

支撐桿件的結(jié)構(gòu)通常設(shè)計(jì)為單拉桿，或者是一鐮一壓桿件的組合形式。實(shí)際中根據(jù)受力大小和桿件長度靈活選用。單桿設(shè)計(jì)目前處于主流地位，也即在前后片桿件之間不設(shè)置綴條，這樣便于架設(shè)中間穿行管道、樓梯和參觀走廊。

4）樓梯的設(shè)計(jì)

工業(yè)建筑中的機(jī)房、宿舍和辦公場(chǎng)所等生活區(qū)建筑樓梯多采用板式結(jié)構(gòu)，既美觀大方也方便施工。但要給梯梁和梯板之間留下足夠的高度，尤其是建筑入口處。梯段高度差不大于20cm，避免絆倒。休息平臺(tái)與梯段板平行方向的上部筋應(yīng)拉通，且與梯段板的配筋相配合。特殊條件下，例如板式樓梯跨度大于五米，不容易滿足撓度，則要施工圖中特別注明加大反拱。第一段梯板的基礎(chǔ)要考慮沉降，必要時(shí)需設(shè)置梯梁增強(qiáng)穩(wěn)定性。

5）預(yù)埋件的合理埋設(shè)

工業(yè)建筑是一個(gè)載體，其中安裝有各種設(shè)備，這就需要很多預(yù)埋件。在施工圖中，設(shè)計(jì)人員要在結(jié)施圖中明確標(biāo)明預(yù)埋件的大小規(guī)格和定位尺寸。某些單位在結(jié)施圖中漏掉樓梯埋件，需在現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)埋，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。技術(shù)交底時(shí)，要特別向施工單位闡明埋件要求。埋件要可以承受一定的附加載荷。工業(yè)建筑筒體結(jié)構(gòu)庫壁的埋件安裝要特別注意，否則出現(xiàn)滑膜時(shí)會(huì)使埋件移位，造成安裝困難。

2.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

工業(yè)建筑中鋼結(jié)構(gòu)較為常見，鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也應(yīng)具有良好的工藝性，方便施工和檢修。例如某工程設(shè)計(jì)，采用輕型門剛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)堆棚，在斜梁與柱的交匯處采用高強(qiáng)度螺栓連接。在現(xiàn)場(chǎng)裝配時(shí)，最下部的螺栓未留夠足夠的扳手空間，導(dǎo)致力矩扳手無法完全使用。假若設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮施工方便，留下扳手空間或采用其他柔性連接方法，問題就能得到解決。水泥廠的窯尾大量采用鋼結(jié)構(gòu)，高強(qiáng)度螺栓廣泛應(yīng)用于梁與柱、梁與梁的連接，施工時(shí)要特別注意螺栓的位置排布。另外在結(jié)施圖中要特別注意鋼結(jié)構(gòu)防銹處理、制作安裝工序。

節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中很重要，桿件設(shè)計(jì)（桿件內(nèi)力分析）與節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（節(jié)點(diǎn)構(gòu)造分析）是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容[2]。鋼結(jié)構(gòu)的安全性在很大程度上取決于節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造設(shè)計(jì)。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要力求構(gòu)造簡(jiǎn)單、傳力可靠、受力明確、工藝性良好。節(jié)點(diǎn)連接設(shè)計(jì)最好設(shè)定10%—15%的安全系數(shù)。應(yīng)力較小的構(gòu)件，其連接焊縫長度通常大于120mm。在工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，這些都是至關(guān)重要的。施工時(shí)不能隨意加大桿件截面，以免破壞節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的安全性。

結(jié)語

在進(jìn)行工業(yè)建筑設(shè)計(jì)時(shí)，安全性、耐久性和實(shí)用性是設(shè)計(jì)基本原則，這要求設(shè)計(jì)人員一定要嚴(yán)格遵守相關(guān)國標(biāo)和設(shè)計(jì)規(guī)范，深入理解各個(gè)工藝流程，全面細(xì)致的考慮各方面影響因素，不斷優(yōu)化建筑構(gòu)造，實(shí)現(xiàn)工業(yè)建筑經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性的統(tǒng)一。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員要響應(yīng)發(fā)展潮流，努力發(fā)掘先進(jìn)技術(shù)和新的設(shè)計(jì)思路，不斷提高工業(yè)建筑的質(zhì)量。

[1]何俊奎，郭義峰等. 淺談工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的一些問題[J]．四川建材，2007，5：219—220．

[2]蘭文清. 鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題[J]. 內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì), 2008，（8）：199-201.

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1007-6344（2015）04-0157-01