多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計要點探析

徐華冰

（中國瑞林工程技術(shù)有限公司 江西南昌 330031）

多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計要點探析

徐華冰

（中國瑞林工程技術(shù)有限公司 江西南昌 330031）

近年來，隨著我國經(jīng)濟事業(yè)的飛速發(fā)展，各種工廠也在很多地方被修建起來。在多層工業(yè)廠房修建過程中廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計是否能夠滿足工廠日常生產(chǎn)過程中的要求是現(xiàn)代廠房設(shè)計工作中的重點。當(dāng)今我國的多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計還存在著很多的問題，例如柱截面面積選取問題、柱子長細比取值等。本文筆者就結(jié)合自己多年工作經(jīng)驗，主要針對多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見的問題和相關(guān)對策進行了闡述，供同行參考。

多層廠房；結(jié)構(gòu)設(shè)計；常見問題；應(yīng)對方法

前言

隨著我國經(jīng)濟體制從計劃經(jīng)濟向著市場經(jīng)濟的轉(zhuǎn)化進程加快，現(xiàn)代各種民營工廠遍布我國各地。這就要求在各地進行廠房建設(shè)工作，廠房建設(shè)最重要的部分是廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計部分，廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中除了要保證工廠正常生產(chǎn)過程中的場地使用要求，還要滿足廠房的凈空和廠房結(jié)構(gòu)承載力要求等，所以要對廠房結(jié)構(gòu)的梁設(shè)計、柱設(shè)計、屋面荷載設(shè)計等等投入比較大的精力，但是在實際的設(shè)計過程中，廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計還存在很多問題，下面本文就對這些問題進行分析。

1 多層工業(yè)廠房地基設(shè)計中常見問題分析

任何建筑物都要具有一定的基礎(chǔ)，多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)由于其中存在吊車或者其他重物等，所以對地基基礎(chǔ)設(shè)計更要給予足夠的重視。通常在單層廠房和多層廠房的設(shè)計過程中，要根據(jù)《巖土工程勘察報告》的相關(guān)參數(shù)提供來保證廠房的基礎(chǔ)穩(wěn)定性。但是在實際的設(shè)計過程中，往往由于建設(shè)單位為了節(jié)約投資成本就采用周圍的廠房類比形式來介紹基礎(chǔ)地質(zhì)情況進行參照的方式。這樣進行廠房地基設(shè)計是一種極不科學(xué)的方法，在設(shè)計過程中，設(shè)計方案應(yīng)該重視地質(zhì)勘察工作，通過科學(xué)詳盡的地質(zhì)勘查資料、仔細的現(xiàn)場勘察工作、參考周圍建筑物的地基處理方式的三位合一的設(shè)計方式來達到地基設(shè)計的合理性和科學(xué)性。在廠房地基處理過程中，要按照《巖土工程勘察報告》中的地基建議處理方案來進行地基承載力處理。例如，對部分軟弱土質(zhì)的地層可以進行換土處理或者注漿加固的方式來進行處理。但是往往在實際設(shè)計情況中，設(shè)計人員對軟土地基沒有足夠的認識就簡單的采用塊石墊層或者砂石墊層的方式來對地基進行簡單處理，這樣一方面不能滿足地基承載力，另一方面也可能造成工程浪費的情況出現(xiàn)。

2 多層工業(yè)廠房承重柱截面高度取值問題

多層工業(yè)廠房的承重柱截面高度的取值往往存在偏小的情況，這種情況的出現(xiàn)原因一般是由于設(shè)計人員對抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的把握不到位導(dǎo)致的。在部分要求建筑結(jié)構(gòu)設(shè)置抗震等級的地區(qū)，廠房的抗震等級一般被設(shè)定為抗震烈度六級，但是設(shè)計人員通常對這個等級的抗震結(jié)構(gòu)認為是不設(shè)置抗震結(jié)構(gòu)的廠房結(jié)構(gòu)，所以廠房的承重柱截面高度取值就會導(dǎo)致偏小的情況出現(xiàn)。如果出現(xiàn)了這種情況就會導(dǎo)致柱子和梁的線性剛度比偏大，使原來的剛性結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成鉸支結(jié)構(gòu)，柱就會受到偏心壓力產(chǎn)生扭矩效應(yīng)。這種設(shè)計會導(dǎo)致建筑物在日后的使用過程中，由于混凝土偏心受壓并且沒有在反向受拉區(qū)設(shè)置足夠的鋼筋，導(dǎo)致混凝土柱遭到破壞進而廠房的結(jié)構(gòu)受到影響。另外，這與原本廠房設(shè)計過程中要求的抗震機構(gòu)也有著本質(zhì)的區(qū)別，在地震發(fā)生過程中，由于柱子并沒有形成比較大的結(jié)構(gòu)承載能力并且本身就存在著一定的結(jié)構(gòu)弱點，導(dǎo)致地震造成的廠房結(jié)構(gòu)破壞。

3 多層工業(yè)廠房中構(gòu)造柱和承重柱混淆

承重柱顧名思義，要承擔(dān)建筑物的重量，一般情況，樓板荷載傳到梁上，梁的荷載再傳到柱子上，柱子傳到基礎(chǔ)上。而構(gòu)造柱主要是為了實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的整體性而設(shè)置的一種柱。在廠房設(shè)計過程中，構(gòu)造柱和承重柱混淆是指利用構(gòu)造柱來代替承重柱使用。通過上文承重柱和構(gòu)造柱的基本介紹我們知道，構(gòu)造柱并不具有承重能力，只是為了體現(xiàn)結(jié)構(gòu)整體性而設(shè)置的，所以如果發(fā)生替代現(xiàn)象，就會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的承載能力出現(xiàn)問題。另外構(gòu)造柱的另一個作用也可以當(dāng)作抗震機構(gòu)來使用，構(gòu)造柱和圈梁組成的整體在地震發(fā)生過程中，能夠有效的提升結(jié)構(gòu)整體剛度，降低建筑被破壞的幾率。所以這種混淆設(shè)計的現(xiàn)象容易導(dǎo)致建筑物的抗震能力下降?；蛘邩?gòu)造柱提前受力，導(dǎo)致構(gòu)造柱的設(shè)計要求達不到承載力要求導(dǎo)致破壞，喪失其功能。所以筆者在廠房的構(gòu)造柱和結(jié)構(gòu)柱設(shè)計過程中建議設(shè)計人員能夠先了解兩種柱子的用途和功能，然后通過對廠房結(jié)構(gòu)的荷載和自重進行計算，來計算出柱的承載能力然后進行承重柱設(shè)計。對構(gòu)造柱的設(shè)計中如果遇到跨度比較小的時候，也可以將構(gòu)造柱設(shè)置與梁的下部，但是要與承重柱區(qū)別對待，嚴(yán)禁替代現(xiàn)象出現(xiàn)。

4 多層工業(yè)廠房設(shè)計中縱向框架重視程度不夠

雖然我國當(dāng)前已經(jīng)采用了計算機軟件輔助廠房設(shè)計的工作，但是往往都會采用二維軟件來進行建模設(shè)計工作，并沒有進行三維建?？紤]到廠房抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計。所以在廠房設(shè)計過程中只注重設(shè)計廠房的橫向框架設(shè)計，并沒有注重縱向框架設(shè)計?？v向框架往往就簡單的被認為是一種連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。但是這種縱向設(shè)計存在著縱筋、箍筋等的配置不足，導(dǎo)致縱向框架能力無法滿足結(jié)構(gòu)抗震要求。筆者建議設(shè)計人員能夠通過利用三維設(shè)計軟件來進行廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計保證廠房的縱向框架結(jié)構(gòu)能力。同時也可以利用二維軟件進行設(shè)計完成后結(jié)合縱向框架設(shè)計進行廠房的綜合設(shè)計。

5 多層工業(yè)廠房設(shè)計懸挑梁高度值偏小

在廠房設(shè)置過程中，往往對懸挑梁的強度進和剛度進行了簡單的驗算，但是忽略了量的撓度值驗算工作。這就回導(dǎo)致懸挑梁的高度值偏小現(xiàn)象出現(xiàn)，這種設(shè)計方案會在廠房使用過程中造成梁的受壓區(qū)應(yīng)力值偏大，所以就會產(chǎn)生比較大的梁的變形情況出現(xiàn)。隨著這種位移的出現(xiàn)，就會導(dǎo)致梁的開裂問題，這樣就會形成惡性循環(huán)，進而對梁的正常使用產(chǎn)生影響。筆者通過設(shè)計過程中的計算發(fā)現(xiàn)，如果對梁的撓度變形沒有一定的事前考慮，就會導(dǎo)致懸挑梁變形到一定程度之后就會導(dǎo)致梁的支座產(chǎn)生比較大的裂縫，這樣懸挑梁就會失去其工作效果。另外，懸挑梁也是廠房結(jié)構(gòu)中對地震比較敏感的結(jié)構(gòu)，在地震出現(xiàn)過程中，如果懸挑梁的高度值偏小，基本無法體現(xiàn)抗震結(jié)構(gòu)的能力就會遭到破壞，無法達到既定的作用。所以設(shè)計人員應(yīng)該在設(shè)計過程中注重懸挑梁高度的設(shè)計和選用。

6 多層工業(yè)廠房設(shè)計中樓板設(shè)計問題

筆者通過對多個多層工業(yè)廠房設(shè)計的觀察發(fā)現(xiàn)，在廠房的樓板設(shè)計過程中會出現(xiàn)下面幾個比較明顯的問題：①雙向板和單向板混淆。在樓板設(shè)計過程中，如果將雙向板當(dāng)成單向板來設(shè)計，就會造成廠房的實際受力狀態(tài)和計算受力狀態(tài)不相符，會導(dǎo)致樓板出現(xiàn)一個方向的配筋超標(biāo)另一個方向配筋不足的現(xiàn)象，導(dǎo)致樓板的使用效果下降。②雙向板高度值偏大，這種情況在實際使用過程中可能會導(dǎo)致樓板在兩個方向都產(chǎn)生一定的彎矩值，但是在樓板設(shè)計過程中，由于高度過大，就會導(dǎo)致抗彎鋼筋無法起到原有的效果，導(dǎo)致樓板出現(xiàn)質(zhì)量問題。③在設(shè)計過程中，對受力情況沒有進行嚴(yán)格的計算，對樓板采取對稱的設(shè)計方式，但是往往在實際使用過程中并不是完全對稱的受力情況，這樣也會造成樓板出現(xiàn)質(zhì)量問題。

7 總結(jié)

總之，在多層工業(yè)廠房設(shè)計過程中，設(shè)計方案中的微小問題都能夠引起廠房使用過程中的質(zhì)量問題和安全問題。所以為了保證工廠的正常生產(chǎn)，在設(shè)計過程中，通過設(shè)計方案中常見問題的避免和優(yōu)化工作能夠很好的對廠房地基、構(gòu)造柱、結(jié)構(gòu)柱、梁、板等結(jié)構(gòu)進行很好的設(shè)計，形成建筑物的整體性和安全性。在設(shè)計過程中，設(shè)計人員要嚴(yán)格按照設(shè)計規(guī)范來進行執(zhí)行，切忌馬虎粗心造成的廠房結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題。

[1]王健.對某工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計實踐的探討[J].建材發(fā)展導(dǎo)向-規(guī)劃與設(shè)計，2012（5）：67～68.

[2]郭少博.水工業(yè)廠房框架結(jié)構(gòu)設(shè)計分析[J].建材發(fā)展導(dǎo)向-規(guī)劃與設(shè)計（電子版），2011（22）：18～19.

[3]宋戈輝.結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].工程科技-建筑工程技術(shù)（電子版），2012（14）：95～96.

[4]呂漢標(biāo).淺議廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計常見問題[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品-工程建設(shè)（電子版），2012（24）：33～34.

TU318

A

1673-0038（2015）52-0116-02

收稿日期：2015-12-10

徐華冰（1990-），男，助理工程師，本科，主要從事工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)及地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。