探討工業(yè)廠房鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

(合肥水泥研究設(shè)計(jì)院 230051)

探討工業(yè)廠房鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

薛 彪

(合肥水泥研究設(shè)計(jì)院 230051)

從當(dāng)前常見(jiàn)的建筑機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)情況來(lái)看，不論是鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)還是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)都比較明顯。隨著建筑項(xiàng)目施工技術(shù)的不斷發(fā)展，鋼材與混凝土結(jié)構(gòu)的特性有所凸顯，也提升了材料的使用范圍。從當(dāng)前工業(yè)廠房鋼材料、混凝土材料組合設(shè)計(jì)工作開(kāi)展的情況入手，結(jié)合近年來(lái)的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題加以闡述。

工業(yè)廠房；鋼結(jié)構(gòu)；混凝土；組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

引言：

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是較為常見(jiàn)的一種建筑結(jié)構(gòu)，在建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性比較強(qiáng)，所以可以保證建筑整體結(jié)構(gòu)的完整性，在許多工業(yè)廠房建設(shè)中都有應(yīng)用。工業(yè)廠房不僅跨度大，而且面積也比較大。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)可以起到支撐建筑物、承重的作用，適用性強(qiáng)。

1 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)分析

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，而且結(jié)構(gòu)相對(duì)可靠，性能優(yōu)良。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)模式比較簡(jiǎn)單，所以材料的抗震強(qiáng)度也比較大，施工難度較低，便于后期管理維護(hù)。近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在各種民用建筑中得到了廣泛的應(yīng)用，并且在工業(yè)建筑中也開(kāi)始使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土技術(shù)在建設(shè)時(shí)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，項(xiàng)目施工難度也比較小，管理起來(lái)相對(duì)方便，可以全面提升項(xiàng)目施工質(zhì)量，并保證廠房結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足人們?nèi)粘Ｊ褂眯枨?。這種工作模式可以全面發(fā)揮出廠房的性能，同時(shí)還可以提升工業(yè)廠房在相關(guān)領(lǐng)域的知名度。

因?yàn)椴⒉恍枰惭b、拆卸模板，所以從根本上規(guī)避了易燃模板失火問(wèn)題。壓型鋼板混凝土組合版只需要將鋼筋安裝到比較重要的位置，即可減少混凝土收縮以及混凝土溫度可能帶來(lái)的負(fù)面影響。還可以將壓型鋼板當(dāng)成頂棚表面搭建材料。在項(xiàng)目施工徹底完成之后，并不需要安裝腳手架，只需要將壓型鋼板當(dāng)成安全工作平臺(tái)來(lái)使用。利用壓型鋼板不同波紋之間的預(yù)加工槽實(shí)現(xiàn)安裝通信，并縮短電力工程項(xiàng)目施工時(shí)間。這種工作模式可以有效減少項(xiàng)目施工工期，而且還可以對(duì)不同樓層進(jìn)行同時(shí)施工，提升了施工效率。這種壓型鋼板不僅在運(yùn)輸方面比較方便簡(jiǎn)捷，而且儲(chǔ)存難度較小。因?yàn)閴盒弯摪寤炷两M合版重量比較輕，所以自身的結(jié)構(gòu)荷載比較小。

鋼混凝土組合梁項(xiàng)目施工特點(diǎn)比較明顯，因?yàn)榻M合梁和傳統(tǒng)鋼板梁相比，可以有效減少鋼材的使用量，僅為傳統(tǒng)模式下鋼材使用量的80%，控制了工程項(xiàng)目造價(jià)。通過(guò)剛混凝土組合梁來(lái)提升鋼材和混凝土材料的使用性能，并且還從側(cè)面提升了截面強(qiáng)度，有效降低了梁體界面的高度以及建筑整體高度，減少了來(lái)自這方面的沖擊力，但是也增加了疲勞抗性與抗沖擊性。梁體橫向強(qiáng)度在不斷增加，避免了梁體因?yàn)楹奢d過(guò)大而失去穩(wěn)定性。

2 工業(yè)廠房鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式

絕大部分工業(yè)廠房設(shè)計(jì)，都是在明確建筑主體結(jié)構(gòu)之后再?zèng)Q定對(duì)廠房進(jìn)行設(shè)計(jì)，基本設(shè)計(jì)原則就是為了讓廠房的結(jié)構(gòu)更加滿(mǎn)足工業(yè)建筑需求，提升建筑結(jié)構(gòu)的合理性以及建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量，讓設(shè)計(jì)結(jié)果更加科學(xué)、合理。

2.1始終秉承有效設(shè)計(jì)基本原則

在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，相關(guān)設(shè)計(jì)人員必須要嚴(yán)格遵守各項(xiàng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)范，全面綜合考慮項(xiàng)目建設(shè)環(huán)境，并對(duì)建設(shè)環(huán)境進(jìn)行科學(xué)性分析，提升設(shè)計(jì)的可行性。項(xiàng)目設(shè)計(jì)是后期施工的導(dǎo)向，所以想要保證項(xiàng)目施工的正常進(jìn)行，就必須科學(xué)合理的進(jìn)行設(shè)計(jì)。在滿(mǎn)足了基本設(shè)計(jì)目標(biāo)要求的前提之下，對(duì)工業(yè)才廠房項(xiàng)目進(jìn)行整體優(yōu)化，提升廠房結(jié)構(gòu)性能。

2.2選擇項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案

在對(duì)框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，為了全面提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性及安全性，設(shè)計(jì)人員需要綜合考慮框架結(jié)構(gòu)所有構(gòu)成要素。這些要素包含了項(xiàng)目設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、項(xiàng)目設(shè)計(jì)支撐體系以及屋面等諸多內(nèi)容。項(xiàng)目施工單位必須要保證施工組織設(shè)計(jì)的科學(xué)性，并保證項(xiàng)目施工組織設(shè)計(jì)內(nèi)容和項(xiàng)目設(shè)計(jì)目標(biāo)完美配合，不旦要考慮到施工、設(shè)計(jì)需求，還要在項(xiàng)目建設(shè)遇到意外情況時(shí)，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行變更。

2.3提升結(jié)構(gòu)布置的科學(xué)性

針對(duì)當(dāng)前我國(guó)工業(yè)廠房常見(jiàn)結(jié)構(gòu)情況，絕大部分的工業(yè)廠房?jī)?nèi)部都有生產(chǎn)車(chē)間，所以在對(duì)廠房進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮到生產(chǎn)車(chē)間對(duì)結(jié)構(gòu)的硬性需求。不僅要嚴(yán)格的遵守各項(xiàng)設(shè)計(jì)規(guī)則，同時(shí)還要做好項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，讓廠房設(shè)計(jì)更加科學(xué)、更加合理，盡可能滿(mǎn)足業(yè)主的需求，讓廠房發(fā)揮出其應(yīng)有的作用。

2.4關(guān)注結(jié)構(gòu)受力問(wèn)題

項(xiàng)目設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可以利用各種高科技技術(shù)以及各種新興的軟件等，結(jié)合力學(xué)規(guī)范的內(nèi)容，對(duì)力學(xué)情況進(jìn)行分析。減少設(shè)計(jì)失誤的基礎(chǔ)上，還可以適當(dāng)提升結(jié)構(gòu)的科學(xué)性，讓結(jié)構(gòu)更加安全。按照常規(guī)設(shè)計(jì)管理，采用之間或者間接的方式來(lái)提升設(shè)計(jì)水平。比如在面對(duì)混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工環(huán)節(jié)時(shí)，如果需要更換混凝土型號(hào)，但是在混凝土型號(hào)更換之后，其強(qiáng)度難以滿(mǎn)足工程項(xiàng)目基本施工要求，工作人員就要對(duì)構(gòu)件尺寸進(jìn)行變更。間接設(shè)計(jì)，是利用預(yù)制構(gòu)件模擬受力的作用，結(jié)合承受壓力的效果來(lái)對(duì)項(xiàng)目施工圖紙進(jìn)行設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)方式可以解決很多問(wèn)題，并減少項(xiàng)目設(shè)計(jì)完成后的設(shè)計(jì)變更。利用預(yù)應(yīng)力拉桿等形式，對(duì)混凝土受壓力部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證設(shè)計(jì)的規(guī)則性、剛度以及延性的要求。

2.5壓型鋼板混凝土組合板設(shè)計(jì)

從目前的情況來(lái)看，在對(duì)組合板進(jìn)行計(jì)算時(shí)，計(jì)算環(huán)節(jié)主要分成兩個(gè)階段，分別是項(xiàng)目施工階段和項(xiàng)目使用階段。在項(xiàng)目施工階段，所有的壓型鋼板都必須要通過(guò)試驗(yàn)的方式，保證鋼板的強(qiáng)度與撓度，在各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)標(biāo)之后，再將其投入到混凝土底板建設(shè)中。在使用項(xiàng)目的階段，也要分別驗(yàn)算所有荷載作用下的組合板強(qiáng)度以及組合板繞度。根據(jù)彈性理論相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，對(duì)組合板長(zhǎng)期荷載作用下以及組合板短期荷載作用下的變形程度。從長(zhǎng)期荷載作用計(jì)算的角度來(lái)看，工作人員可以將橫截面當(dāng)中的混凝土模量除以?xún)杀兜匿摬呐c混凝土彈性模量比值，并將最終結(jié)果換算成鋼梁截面的總面積。

2.6鋼-混凝土組合梁設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)

為了全面提升鋼梁與混凝土的使用性能，相關(guān)工作人員在對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行施工的過(guò)程中，必然會(huì)使用到大量的抗剪連接件，避免不同連接件出現(xiàn)滑動(dòng)或者豎直掀起等問(wèn)題。為了從根本上避免出現(xiàn)腹板受到剪力的影響而產(chǎn)生屈曲的情況，工作人員可以在支座的邊緣位置，增加勁肋，適當(dāng)選擇一些加厚的鋼梁腹板。

2.7型鋼混凝土結(jié)構(gòu)式合計(jì)分析

為了提升局部的穩(wěn)定性，讓鋼結(jié)構(gòu)混凝土穩(wěn)定性可以滿(mǎn)足項(xiàng)目設(shè)計(jì)基本需求，并保證鋼型混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼型板的厚度，必須要將厚度控制在6mm以上。框架梁體橫截面的寬度要控制在300mm以上，以此來(lái)提升框架梁對(duì)框架節(jié)點(diǎn)的限制性能?；炷恋膹?qiáng)度要始終控制在C30以上，以此來(lái)保證混凝土材料、鋼材料可以在項(xiàng)目建設(shè)中發(fā)揮出自己應(yīng)有的作用。明確規(guī)定混凝土骨料的直徑，將混凝土骨料直徑控制在1/3個(gè)鋼外側(cè)混凝土厚度范圍內(nèi)，且要超過(guò)25mm，提升混凝土澆筑工作效率。

結(jié)束語(yǔ)：

從上文提出的問(wèn)題來(lái)看，雖然剛與混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以節(jié)省項(xiàng)目施工成本，提升項(xiàng)目施工質(zhì)量，但是使用中卻經(jīng)常出現(xiàn)各種問(wèn)題。分別分析了剛混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)以及和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式相比的優(yōu)勢(shì)，之后從壓型鋼板混凝土組合板設(shè)計(jì)、關(guān)注結(jié)構(gòu)受力問(wèn)題、提升結(jié)構(gòu)布置的科學(xué)性、選擇項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案、始終秉承有效設(shè)計(jì)基本原則等方面提出了應(yīng)當(dāng)如何進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，希望可以為日后工作的開(kāi)展提供參考。

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1007-6344（2017）04-0101-01