淺析工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中需注意的問題

李峰　韓旭

摘 要：隨著工業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)不斷進行改革，對設(shè)計人員提出了更高的要求。相對于民用等建筑類型，工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計更加復(fù)雜，需要充分考慮各個構(gòu)件的負荷能力，提高設(shè)計水平，為勞動者創(chuàng)造安全、穩(wěn)定的工作環(huán)境。本文從工業(yè)建筑的各個組成構(gòu)件分析了結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要注意的幾個問題，以供相關(guān)工作者參考。

關(guān)鍵詞：工業(yè)建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；構(gòu)件；問題

中圖分類號： TU318 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）22-60-2

0 引言

結(jié)構(gòu)設(shè)計是工業(yè)建筑工程的核心工作，科學(xué)、合理的設(shè)計方案是整個建筑質(zhì)量的有效保障。工業(yè)建筑的組成構(gòu)件所承受的荷載壓力較大，并且各構(gòu)件相互依存，任何一個結(jié)構(gòu)問題的出現(xiàn)，都將直接影響工業(yè)建筑的安全性，所以在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，要結(jié)合建筑的實際設(shè)計需求，選取優(yōu)質(zhì)的建筑材料，對工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的各個部分作出合理設(shè)計。設(shè)計人員可以從地基、梁柱和板件、樓梯、預(yù)埋件、鋼結(jié)構(gòu)等重要結(jié)構(gòu)入手，對設(shè)計中的問題予以研究，從而提高設(shè)計質(zhì)量。

1 地基設(shè)計

地基設(shè)計是工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計最基礎(chǔ)的工作，也是其他結(jié)構(gòu)安全性的可靠保障。一般而言，工業(yè)建筑的建設(shè)場地地質(zhì)情況較為復(fù)雜，并且建設(shè)所需要的資金投入較多、建設(shè)規(guī)模較大，因此需要采用多種多樣的地基形式，以滿足工程建設(shè)的實際需求。工業(yè)建筑的地基荷載較大，常常采用樁基、彈性地基、條形地基等。工業(yè)建筑的輸送皮帶支架通常應(yīng)用底部鉸接的方式，僅僅將軸力和剪力傳送給地基，因此，地基一般采用條形地基的設(shè)計形式。在具體的施工現(xiàn)場，如果采用人工挖孔樁，需要消耗大量的人力、物力，大大影響工程的進度，而采用柱下條形地基，加長地基短柱，提高配筋設(shè)計要求，使得地基更加穩(wěn)固，降低了工程成本。

從設(shè)計角度考慮，地基要選用符合結(jié)構(gòu)耐久性要求的混凝土標(biāo)號，例如C25；地基的配筋要以滿足最小配筋率為標(biāo)準(zhǔn)，合理選型；條形地基的交接部位需要設(shè)置規(guī)范、詳盡的工程圖紙；條形地基的交叉部分要注意基地面積不可重復(fù)使用，要單獨使用，并合理調(diào)整地基的寬度，例如砌體結(jié)構(gòu)局部墻體可以適當(dāng)調(diào)大地基寬度，以滿足較大的荷載需求。在地基設(shè)計中一個常見問題就是，框架填充墻的構(gòu)造柱往往未在地基和樓層設(shè)計圖紙中給出，造成澆注地基及梁時不能預(yù)留構(gòu)造柱鋼筋，因此要在相關(guān)設(shè)計中注意明確框架填充墻的構(gòu)造柱的位置。此外，對于柱下條形地基，如果采用放坡形式的板翼設(shè)計，就需要注意放坡角度，以方便工程的實際施工。

2 梁柱和板件設(shè)計

由于工業(yè)建筑索要承載的壓力較大，因此在對梁柱及板件進行設(shè)計時，所采用的截面一般偏大，選用的鋼筋直徑較大并且鋼筋布置較密集，在一定程度上增加了施工難度。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員為了對截面高度進行控制，提高配筋率至2.5%，實際的施工難以滿足此設(shè)計要求。因為如果鋼筋的配置過于密集，就會使得混凝土澆筑不密實，難以插入探棒，嚴重的甚至造成鋼筋移位，建筑的安全性受到威脅。因此，設(shè)計人員應(yīng)該根據(jù)工程實際，增加截面高度的同時降低配筋率，盡可能避免大量鋼筋堆積在梁柱交接處的情況發(fā)生，從而提高梁柱結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量，方便工程的實際施工。

在梁柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，挑梁的自重占總負荷的比例較小，適合采用等截面的設(shè)計形式，在對挑梁的鋼筋率進行確定時，要選用比計算值較大的數(shù)值，以預(yù)留一定的安全系數(shù)。對于挑梁的底筋設(shè)計，如果載荷大、懸挑大、撓度大，就需要適當(dāng)加大底筋。此外，砌體結(jié)構(gòu)挑梁深入墻體的托梁長度要滿足構(gòu)造要求，并分析計算出抗傾覆的臨界條件。

過梁的設(shè)計要嚴格按照標(biāo)準(zhǔn)圖紙進行，在施工圖中要注意標(biāo)明選用方法和具體圖號。當(dāng)出現(xiàn)過梁作用力過于集中或者門窗洞口較大時，需要通過具體的計算對過梁的受力強度進行驗證，盡可能實現(xiàn)過梁與圈梁的整體澆筑，以便于施工操作，提高抗震性能。此外，過梁的鋼筋配置不可過小，要充分考慮到地震發(fā)生時過梁墻體出現(xiàn)裂縫而失去支撐作用的情況。

針對板件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，通常運用PMCAD等軟件自動生成現(xiàn)澆板配筋的設(shè)計，以提高工作效率，減少人工設(shè)計的失誤。板配筋進行布置時，要注意選用大直徑大間距的形式，其中平均間距要大于200mm。在配筋的分析計算中，要考慮塑性變形情況，板上筋應(yīng)該乘以0.8-0.9的系數(shù)進行折減，板下筋應(yīng)該乘以1.1-1.2的系數(shù)予以放大。對砌體結(jié)構(gòu)板件進行配筋設(shè)計時，需要減小支撐在外墻的板負筋，以降低對磚墻的附加彎矩。對現(xiàn)澆挑板陽角結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，需要配置輻射狀附加筋，并且在板下配置斜筋。

3 樓梯設(shè)計

工業(yè)建筑還涉及辦公樓、員工宿舍等，這些建筑往往需要設(shè)計板式樓梯，以保證建筑的便捷性，同時提高建筑的美觀性。在樓梯結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，要保證梯梁與下面梯板的距離充足，避免因高度不夠?qū)е屡鲱^。梯段的高度一般在20cm以下，還要注意樓梯板與樓面板的平衡銜接，保障行人的上下安全。休息平臺的上部鋼筋應(yīng)該在平行方向上與梯段板保持一致，并注意配筋的相應(yīng)性。首段梯板的設(shè)計要注意基礎(chǔ)的沉降情況，增設(shè)必要的梯梁結(jié)構(gòu)，同時要注意控制撓度，樓梯苦熬度要在5m以下。

在工業(yè)建筑生產(chǎn)廠區(qū)，樓梯結(jié)構(gòu)通常采用鋼梯，鋼梯可以直接從圖集中進行選擇，但是設(shè)計人員需要結(jié)合廠區(qū)的活動需要，將員工上下樓梯的舒適度作為第一要素，進行樓梯的合理設(shè)計。此外，對鋼梯進行設(shè)計時還要考慮到各樓梯在梯梁部位的凈空高度，設(shè)計人員需要先定好各個樓梯平臺的標(biāo)高，再結(jié)合梯段高度、角度關(guān)系等因素選擇合適的鋼梯。如果在休息平臺的混凝框架梁的設(shè)計中沒有將樓梯的凈空高度考慮在內(nèi)，將會導(dǎo)致鋼梯的通行問題，增加修復(fù)成本，影響建筑的經(jīng)濟性，因此設(shè)計人員必須全面、綜合的進行分析設(shè)計，以避免不必要的問題。

4 預(yù)埋件設(shè)計

工業(yè)建筑中需要安裝各種設(shè)備、機器，因此在工程設(shè)計中涉及大量的預(yù)埋件，設(shè)計人員需要結(jié)合施工圖紙，對預(yù)埋件的規(guī)格大小以及尺寸定位進行詳細的掌握。在結(jié)構(gòu)施工圖紙中經(jīng)常出現(xiàn)的問題就是個別部位（例如樓梯）的預(yù)埋件沒有標(biāo)明，導(dǎo)致實際施工中預(yù)埋件的漏埋，增加預(yù)埋件的補設(shè)成本，這就要求設(shè)計人員必須全方位的對建筑結(jié)構(gòu)進行規(guī)劃，避免重復(fù)施工。此外，預(yù)埋件要選擇具有一定受力能力的構(gòu)件，例如工程中設(shè)計重量高達幾噸的皮帶裝置，如果僅僅采用構(gòu)造埋件，將導(dǎo)致埋件被拉脫的情況發(fā)生，因此必須配置相應(yīng)的受力埋件。工業(yè)建筑還涉及很多筒體結(jié)構(gòu)，其庫壁上的預(yù)埋件需要謹慎安裝，以防止庫施工滑膜時造成預(yù)埋件移位現(xiàn)象的發(fā)生，從而保障工程的順利進行。因此，在進行技術(shù)交底時，設(shè)計人員要向施工人員進行詳細闡釋與指導(dǎo)，使其對建筑中涉及的預(yù)埋件不知情況進行全面掌握。

5 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計

除了上述結(jié)構(gòu)外，鋼結(jié)構(gòu)也是工業(yè)建筑中的重要組成部分，在對鋼結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，要充分考慮到工藝性因素，為后期的施工和檢修奠定良好的基礎(chǔ)。例如，在某工業(yè)建筑的設(shè)計中，利用輕型門剛結(jié)構(gòu)對堆棚進行設(shè)計，在斜梁與柱的交接部位采用較高強度的螺栓進行連接。如果在實際的裝配中，最下部的螺栓結(jié)構(gòu)沒有為扳手預(yù)留足夠的空間，將影響力矩扳手的正常使用。因此，在施工設(shè)計時要充分考慮到施工操作的便捷性，預(yù)留足夠的扳手活動空間或者采用其他的柔性諒解方法，以保障施工的順利進行。高強度的螺栓在梁與柱、梁與梁的連接中得到了廣泛應(yīng)用，需要充分考慮到螺栓的位置安排。此外，在施工設(shè)計中要采取有效措施，加強鋼結(jié)構(gòu)的防腐、防銹工作。

在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，還有一個重點內(nèi)容就是桿件結(jié)構(gòu)設(shè)計（桿件內(nèi)力分析）與節(jié)點結(jié)構(gòu)設(shè)計（節(jié)點構(gòu)造分析）。其中節(jié)點結(jié)構(gòu)的設(shè)計對鋼結(jié)構(gòu)的安全性存在較大的影響，節(jié)點結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則就是構(gòu)造簡單、傳力可靠、受力明確、工藝性良好，節(jié)點連接設(shè)計最好設(shè)定10%-15%的安全系數(shù)。對于應(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)計中，這些都是至關(guān)重要的施工時不能隨意加大桿件截面，以保障節(jié)點構(gòu)造的安全性。

6 結(jié)束語

總而言之，在工業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要充分考慮到地基、梁柱與板件、樓梯、預(yù)埋件以及鋼結(jié)構(gòu)等各個結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，全面掌控施工設(shè)計的工藝流程，綜合分析各方面的影響因素，不斷優(yōu)化工業(yè)建筑的構(gòu)造，提高建筑的整體質(zhì)量，延長建筑的使用壽命，實現(xiàn)工業(yè)建筑經(jīng)濟性和技術(shù)性的統(tǒng)一，同時設(shè)計人員要響應(yīng)發(fā)展潮流，努力發(fā)掘先進技術(shù)和新的設(shè)計思路，以推動工業(yè)建筑的發(fā)展。

參 考 文 獻

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