廠房設(shè)計(jì)中常見問題剖析

彭柱

（中機(jī)國際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司　湖南　長沙　410000）

廠房設(shè)計(jì)中常見問題剖析

彭柱

（中機(jī)國際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司湖南長沙410000）

結(jié)構(gòu)形式；荷載取值；廠房的柱網(wǎng)

1　廠房的結(jié)構(gòu)形式

1.1廠房常用結(jié)構(gòu)形式

根據(jù)結(jié)構(gòu)形式分：門式剛架結(jié)構(gòu)、排架結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、框排架結(jié)構(gòu)。

根據(jù)材料分：鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)。

1.2結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)

（1）門式剛架柱腳可以是固結(jié)和鉸接，有吊車和高大廠房柱腳應(yīng)采用固結(jié)，主體結(jié)構(gòu)一般采用鋼結(jié)構(gòu)，無吊車時中柱可做搖擺柱，屋蓋采用有檁體系，屋面維護(hù)結(jié)構(gòu)宜采用彩板，墻面維護(hù)可以為彩板，也可為磚墻。

（2）排架結(jié)構(gòu)柱腳為剛接，屋架或鋼梁與柱頂鉸接，柱可以是混凝土和鋼結(jié)構(gòu)。

（3）框架結(jié)構(gòu)一般用于多層廠房。

（4）框排架結(jié)構(gòu)適用于頂層大空間的廠房，屋蓋宜采用無檁體系，當(dāng)采用其他屋蓋體系時，應(yīng)加強(qiáng)屋蓋支撐設(shè)置和構(gòu)件之間的連接，保證屋蓋有足夠的剛度，以符合剛性桿的假定要求。

（5）鋼結(jié)構(gòu)是主要由鋼制材料組成的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)主要由型鋼和鋼板等制成的鋼梁、鋼柱、鋼桁架等構(gòu)件組成，各構(gòu)件或部件之間通常采用焊縫、螺栓或鉚釘連接。自重較輕，大部分在工廠加工，且施工簡便周期短，廣泛應(yīng)用于大型廠房，一般結(jié)構(gòu)件表面需涂防火涂料，不適用于強(qiáng)侵蝕環(huán)境。

（6）混凝土結(jié)構(gòu)排架柱和屋架一般現(xiàn)場預(yù)制。

2　廠房荷載取值問題

2.1恒載取值

（1）門式剛架屋面自重較輕，彩板和檁條自重0.12～0.20kN/m2，而作用方向相反的風(fēng)荷載基本風(fēng)壓至少為0.30kN/m2，由于風(fēng)荷載參與組合下屋面構(gòu)件自重對結(jié)構(gòu)有利，故恒載取值偏大較多會使（恒-1.4風(fēng)）組合效應(yīng)減少，掩蓋了下翼緣受壓穩(wěn)定的問題，恒載取值偏大較多還會對剛架柱腳錨栓和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響，柱腳由實(shí)際較為不利的拉彎狀態(tài)變?yōu)檩^為有利的壓彎狀態(tài)，導(dǎo)致錨栓直徑和基礎(chǔ)尺寸和配筋偏小。

（2）墻梁計(jì)算時少算了一側(cè)墻板自重對弱軸的影響。

（3）漏算了吊掛荷載和設(shè)備自重。

2.2風(fēng)荷載取值（1）門式剛架自重輕，對風(fēng)荷載非常敏感，在風(fēng)吸力作用下往往會發(fā)生荷載效應(yīng)反向情況，在基本風(fēng)壓較大的地區(qū)一般由風(fēng)荷載工況控制設(shè)計(jì)，要根據(jù)實(shí)際情況選擇風(fēng)荷載體型系數(shù)。

對于門式剛架輕型房屋，當(dāng)屋面坡度不大于10°、房屋平均高度不大于18m，房屋高寬比不大于1、檐口高度不大于房屋的最小水平尺寸時，風(fēng)荷載體型系數(shù)按CECS102附錄表A的規(guī)定，這些體型系數(shù)主要引用美國金屬房屋制造商協(xié)會MBMA手冊，這是由于低矮房屋受地面粗糙度的影響明顯，湍流規(guī)律復(fù)雜，必須由邊界層風(fēng)洞試驗(yàn)確定體型系數(shù)，該風(fēng)洞試驗(yàn)研究歷經(jīng)了10年，包含封閉式、部分封閉式、敞開式等主次結(jié)構(gòu)，當(dāng)不符合上述低矮房屋條件時，可按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范規(guī)定的體型系數(shù)執(zhí)行.

（2）剛架計(jì)算未區(qū)分端區(qū)和中間區(qū)，維護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算未區(qū)分邊緣帶、中間區(qū)及角部不同的體型系數(shù)，對部分封閉式的房屋類型，仍采取封閉式的體型系數(shù)計(jì)算。

（3）剛架計(jì)算時漏算懸挑構(gòu)件或屋面女兒墻風(fēng)荷載。

（4）風(fēng)荷載作用方向問題，風(fēng)荷載體型系數(shù)表中正號（壓力）表示風(fēng)力由外朝向表面；負(fù)號（吸力）表示風(fēng)力自表面向外離開。

2.3吊車荷載取值

（1）吊車梁計(jì)算時漏算軌道、軌道連接、走道板、管道和支架自重，導(dǎo)致吊車梁不安全。

（2）多臺吊車僅按一臺計(jì)算，導(dǎo)致吊車豎向和水平荷載偏小，或者是廠房長度較長而工藝一跨僅設(shè)一臺吊車時建議結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按兩臺吊車設(shè)計(jì)，以免將來業(yè)主增加吊車導(dǎo)致廠房結(jié)構(gòu)不安全。

（3）吊車工作制不正確，導(dǎo)致吊車梁或主結(jié)構(gòu)計(jì)算不準(zhǔn)確，電動單梁吊車一般用于10t及以下吊車，它的輪壓總重和基本尺寸都小于橋式吊車，對吊車梁的變形控制松于橋式吊車。

（4）設(shè)計(jì)階段建設(shè)方一般吊車還未訂貨，最后甲方選用吊車參數(shù)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)吊車參數(shù)相差很大，建議將結(jié)構(gòu)吊車參數(shù)寫入工藝設(shè)備表，盡量用常用吊車的參數(shù)計(jì)算，并等建設(shè)方吊車訂貨后復(fù)核結(jié)構(gòu)。

2.4雪荷載取值

對門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)而言，沿海地區(qū)主要是抗風(fēng)問題，而內(nèi)地多雪地區(qū)需考慮雪荷載的不利影響，2008年的湖南雪災(zāi)引發(fā)的門剛倒塌事故應(yīng)引起高度關(guān)注，湖南規(guī)定門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)活荷載提高到0.70kN/m2。

（1）基本雪壓取值偏小，不符合GB50009第6.1.2條規(guī)定。該條明確：“對雪荷載敏感的結(jié)構(gòu)，基本雪壓應(yīng)適當(dāng)提高。”門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)雪荷載超過自重較多，建議按百年一遇的基本雪壓考慮，以提高結(jié)構(gòu)的安全度。

（2）屋面雪荷載的取值應(yīng)注意屋面積雪分布系數(shù)（詳見GB5009 -2012的表7.2.1），雪荷載大于活荷載的會直接影響結(jié)構(gòu)的安全，規(guī)范規(guī)定：設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)及屋面的承重構(gòu)件時，屋面板和檁條按積雪不均勻分布的不利情況采用；屋架和拱殼按全跨積雪的均勻分布、不均勻分布和半跨積雪均勻分布的最不利情況采用，框架和柱按全跨積雪的均勻分布情況采用。尤其對檁條，應(yīng)充分考慮雪荷載的不利影響。

3　廠房的柱網(wǎng)

單層廠房跨度以3m為模數(shù)，縱向軸線一般中柱對中，邊柱在柱外皮，重型廠房為保證吊車的側(cè)邊安全距離，需加入插入距；單層廠房柱距一般為6m、12m，屋面維護(hù)結(jié)構(gòu)為彩板時，常采用8m、9m。

4　廠房的高度

（1）廠房高度由工藝定，帶吊車的廠房根據(jù)吊車軌頂標(biāo)高、吊車的高度、安全距離及上部燈具和管線確定屋面梁底或屋架下弦。

（2）廠房女兒墻的高度注意要高于屋脊的屋面板。

5　半龍門吊車

半龍門吊車一側(cè)軌道在地上，另一側(cè)軌道在吊車梁上，一般噸位較小，跨度不大，要特別注意吊車跨度為軌道間距離，并要考慮吊車側(cè)邊的安全距離。

6　廠房內(nèi)的隔墻

廠房內(nèi)的隔墻有到頂和不到頂兩種，一般做外包墻，如縱向隔墻頂高度高于吊車軌頂，在計(jì)算吊車安全距離時要注意墻厚的影響。

7　門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)的支撐和剛性系桿的布置

門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)是單層廠房常用結(jié)構(gòu)形式，適用于主要承重結(jié)構(gòu)為單跨或多跨實(shí)腹門式剛架，具有輕型屋蓋和輕型外墻、無橋式吊車或起重量不大于20t的A1～A5工作式橋式吊車或3t懸掛式起重機(jī)的單層鋼結(jié)構(gòu)，當(dāng)多層建筑的頂層為門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)時，也可參照執(zhí)行。

（1）屋蓋橫向支撐宜設(shè)在溫度區(qū)間端部的第一個或第二個開間。當(dāng)端部支撐設(shè)在第二個開間時，在第一個開間的相應(yīng)位置應(yīng)設(shè)置剛性系桿。

（2）柱間支撐的間距應(yīng)根據(jù)房屋縱向往距、受力情況和安裝條件確定。當(dāng)無吊車時宜取30～45m；當(dāng)有吊車時宜設(shè)在溫度區(qū)段中部，或當(dāng)溫度區(qū)段較長時宜設(shè)在三分點(diǎn)處，且間距不宜大于60m。

（3）當(dāng)建筑物寬度大于60m時，宜在內(nèi)柱列適當(dāng)增加柱間支撐。

（4）當(dāng)房屋高度相對于柱間距較大時，柱間支撐宜分層設(shè)置。

（5）在剛架轉(zhuǎn)折處（單跨房屋邊柱頂和屋脊，以及多跨房屋某些中間柱柱頂和屋脊）應(yīng)沿房屋全長設(shè)置剛性系桿。

（6）由支撐斜桿等組成的水平桁架，其直腹桿宜按剛性系桿考慮。

（7）在設(shè)有帶駕駛室且起重量大于15t橋式吊車的跨間，應(yīng)在屋蓋邊緣設(shè)置縱向支撐桁架。當(dāng)橋式吊車起重量較大時，尚應(yīng)采取其他有效技術(shù)措施增加吊車梁的側(cè)向剛度。

8　鋼結(jié)構(gòu)的防銹和防火

鋼結(jié)構(gòu)的防銹和涂裝應(yīng)綜合考慮結(jié)構(gòu)的重要性、環(huán)境的腐蝕條件、維護(hù)條件及使用壽命，以及施工條件與工程造價等因素，合理選用除銹方法與等級、涂料和涂裝要求。

（1）首先根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)所在地區(qū)確定對結(jié)構(gòu)的侵蝕作用分類，再根據(jù)侵蝕作用類別和構(gòu)件種類確定除銹方法和等級，最后根據(jù)適用環(huán)境構(gòu)件確定油漆種類。

（2）噴刷防火涂料只需進(jìn)行1～2遍底漆涂裝。

9　廠房設(shè)計(jì)收集原始資料的要求

（1）建筑場地有關(guān)的地質(zhì)資料，若建設(shè)場地?zé)o地質(zhì)資料時，可收集附近建筑的地質(zhì)資料作參考，并說明附近建筑距本工程的距離，參考地質(zhì)資料的年代。

（2）建筑場地的地形及環(huán)境，如場地高差情況、周邊建筑及構(gòu)筑物的情況及距本建筑物的距離；場地交通條件，地下是否有防空洞、市政管線、通訊電纜等障礙等。

（3）當(dāng)?shù)氐氖┕つ芰?，與本工程有關(guān)的如鋼結(jié)構(gòu)、預(yù)制混凝土構(gòu)件、地基處理及樁基施工能力和習(xí)慣作法。

（4）當(dāng)?shù)夭捎玫耐ㄓ脠D、地方標(biāo)準(zhǔn)、有無對設(shè)計(jì)特殊要求的地方文件；尤其對荷載等安全方面與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不同的要求等。

（5）甲方對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有無特殊要求，如預(yù)留接建跨、拆除原建筑物等。

（6）對改、擴(kuò)建工程應(yīng)有原工程的現(xiàn)狀資料，包括原有施工圖、竣工圖及現(xiàn)場實(shí)測資料，原有建筑的質(zhì)量情況。

TU391

A

1673-0038（2015）29-0056-02

2015-7-3

彭柱（1972-），男，中級，本科，主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。