多層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、多層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計【摘要】隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，工業(yè)廠房建筑大規(guī)模出現(xiàn)， 單層工業(yè)廠房漸漸被有著諸多的優(yōu)點的多層工業(yè)廠房取代，多層工業(yè)廠房成為了廠房設(shè)計的首選。因此，要做好多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計， 以達到安全和經(jīng)濟的平衡點。本文對多層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了 分析探討?！娟P(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)體系；多層工業(yè)廠房；結(jié)構(gòu)設(shè)計要點一、多層工業(yè)廠房三個主要的結(jié)構(gòu)體系現(xiàn)在常用的支撐體系、純框架體系、鋼架加支撐的混合體是多層 工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的三種主要體系。1、支撐體系也是框架體系，剛接框架是其橫向設(shè)計結(jié)構(gòu)，柱間 支撐為這個框架體系的縱向結(jié)構(gòu)設(shè)計，抵抗著水平負荷的載重?？v向 較長、橫向較短的廠房適用這種體系，因為它

2、相對來說是比較的經(jīng)濟， 而柱間支撐影響著我們廠房的使用情況則是它的缺點。2、是純框架的體系，相比我們的框架體系，純框架體系設(shè)置的 最特別之處是它中間是沒有柱間支撐的，鋼接框架在縱向和橫向都被 采用。把廠房縱橫兩個方向都設(shè)計成剛接框架，不設(shè)置柱間支撐。其 優(yōu)點是使用空間不受影響，缺點是柱不宜采用工字型柱，而要采用兩 個方向慣性矩差別不大的截面形式（如箱形柱），這樣就導致用鋼量 有所增加。3、鋼架加支撐的混合體系，在橫向設(shè)計結(jié)構(gòu)上，它的框架體系 與剛接框架是一樣，而在縱向設(shè)計結(jié)構(gòu)上，它則是由鋼架和支撐混合縱向構(gòu)成的的形式它的抵抗水平力是由鋼架和支撐兩者共同形成的 彎矩被縮短能夠突出它的優(yōu)點，要求過

3、大的樓面剛度是它的缺點， 變 形樓面、柱間的不協(xié)調(diào)都是由于剛度不足導致的， 剛度不足就很難有 效的發(fā)揮支撐效果。二、多層工業(yè)廠房的基本特征1、平面結(jié)構(gòu)布置和柱網(wǎng)布置多層工業(yè)廠房在平面布置中，通常為了滿足工藝要求，使結(jié)構(gòu)布 局不規(guī)整，柱網(wǎng)不規(guī)則，布梁不整齊，甚至有工藝要求在主受力構(gòu)件 上開孔的現(xiàn)象。同時廠房內(nèi)部一般空間較大，柱距多為612m ,局 部有抽柱設(shè)計的，柱距會增大到18m 以上。這使得結(jié)構(gòu)傳力復雜， 受力不明確，設(shè)計中容易產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象。2、豎向結(jié)構(gòu)布置和層高多層工業(yè)廠房的層高較大，能達到 48m ,且豎向布置經(jīng)常出 現(xiàn)錯層、夾層，樓板開大洞，這使得樓板無法提供足夠的平面內(nèi)剛度， 結(jié)

4、構(gòu)有效質(zhì)量沿豎向分布不均勻。在地震作用下，結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生短柱效應”，使得局部柱段水平剪力成為截面設(shè)計的控制因素。3、各種類型的荷載工業(yè)廠房的集中荷載主要包括設(shè)備自重，有時還需要考慮設(shè)備的 震動擾力，根據(jù)規(guī)范要求進行動力計算。懸掛荷載主要包括管道荷載， 吊車荷載，有時管道還產(chǎn)生水平荷載及彎矩。 板面荷載主要根據(jù)生產(chǎn) 工藝的要求，在不同的生產(chǎn)樓地面有不同的活荷載取值， 但這種活荷 載一般均大于民用建筑中的活荷載。4、樓面及基礎(chǔ)形式工業(yè)廠房樓面一般采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓面， 但由于工藝所提設(shè) 備荷載要求，樓板或出現(xiàn)開洞，或出現(xiàn)局部厚度變化。廠房的基礎(chǔ)形式多采用柱下獨立基礎(chǔ)， 柱下條形基礎(chǔ)，若地基承 載力

5、低，可采用灰土擠密樁、砂樁等方法處理，亦可采用灌注樁，直 接作用在堅硬的土層上面。5、輕型圍護結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的圍護結(jié)構(gòu)一般不作為承重體系，通常采用輕質(zhì)材料，屋蓋結(jié)構(gòu)多采用鋼桁架楝條體系加鋪輕質(zhì)保溫層。此種輕型圍護材料 有利于減輕結(jié)構(gòu)自重，減少地震反應。三、多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計要點多層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中一定要遵循幾點原則：第一要使柱網(wǎng)的位置對稱均勻；第二使房屋的剛度中心和質(zhì)量中心盡量相近， 這樣可以減 少屋子空間扭轉(zhuǎn)作用；第三是結(jié)構(gòu)盡量簡捷、規(guī)則。這樣做的目的都 是為了避免出現(xiàn)應力集中和變形突變的凹角和收縮，避免豎向變化過 多的外挑和內(nèi)收，要求沿豎向的剛度不發(fā)生突變或者少突變的情況出 現(xiàn)。一般多層廠房

6、的結(jié)構(gòu)都是采用的框架結(jié)構(gòu)， 有的也采用框剪結(jié)構(gòu)（比方說層數(shù)比較多或者工藝條件許可的情況下可以采用），多層廠房在一般情況下來說都需要較大的空間。1、控制橫向框架與縱向框架的周期多層廠房的特點是跨度大，所以一定要注意控制橫向框架與縱向 框架的周期。因為橫向跨度大，柱子少，而縱向柱間距離比較小，柱子多，所以一般情況下采取橫向控制，使縱橫方向的抗震能力能基本 上相同。2、電梯間的位置一定要布置合理為了更加適應貨物設(shè)備等運輸方便，多層廠房一般都要設(shè)置電梯 的位置，在設(shè)計的過程中要考慮到電梯井筒對建筑物的偏心影響，因為鋼筋混凝土電梯井筒剛度很大，在設(shè)計結(jié)構(gòu)位置布置中要盡量避免 井筒放在建筑物的角部和端部這

7、兩個地方，萬一遇到工藝需要布置在 這樣的位置時，那對其周期的樓板和框架要采取加強的措施。3、地震區(qū)的多層廠房宜少或不設(shè)防震地震區(qū)房屋的伸縮縫是合一的，當房屋較長時，宜采取下列一些 構(gòu)造措施和施工措施以少設(shè)伸縮縫及防震縫；施工中，每隔 40m設(shè) 置一道，800mm1400mm寬的后澆帶，后澆帶的位置設(shè)在結(jié)構(gòu)受力影響最小的區(qū)段；在溫度影響較大的頂層、底層、山墻和內(nèi)縱 墻端開間的墻體等部位，適當提高配筋率；加厚屋面隔熱保溫層或設(shè) 置架空層形成通風屋面。4、支撐系統(tǒng)的設(shè)計對于鋼結(jié)構(gòu)的廠房來說，通常為了確保廠房整體剛度，控制廠房 位移，以及明確地傳遞縱向水平力，同時還要考慮到廠房中設(shè)備運行 對鋼結(jié)構(gòu)的影

8、響，必須結(jié)合廠房高度、跨度、溫度區(qū)段的長度等具體 情況來設(shè)置支撐系統(tǒng)。鋼結(jié)構(gòu)的支撐系統(tǒng)目前主要有屋蓋支撐和柱間 支撐。(1)柱間支撐系統(tǒng)廠房設(shè)計過程中必須要在每一溫度區(qū)段內(nèi)設(shè)置柱間支撐系統(tǒng)，同時也要充分考慮到屋蓋橫向水平支撐的協(xié)同工作問題。由于下柱支撐 的位置是決定鋼結(jié)構(gòu)縱向變形的主要因素， 同時還會影響到溫度應力 的大小，因而當廠房長度較長時不宜將柱間支撐設(shè)置在縱向端頭跨內(nèi)， 否則吊車梁等縱向機構(gòu)不能夠隨著環(huán)境溫度變化向溫度區(qū)段的兩端 伸縮。根據(jù)建筑抗震設(shè)計規(guī)范的要求，當7度廠房單元長度大于 120m （采用輕型圍護材料時為150m ）、8度和9度廠房單元大于 90m （采用輕型圍護材料時為120m ）時，應在廠房單元1/3區(qū)段 內(nèi)各布置一道下柱支撐。為了提升廠房結(jié)構(gòu)上部的縱向剛度， 以及傳 遞縱向地震作用和山墻的風力，還應該在溫度區(qū)段的兩端柱間設(shè)計上 柱支撐。（2）屋蓋支撐系統(tǒng)屋蓋支撐系統(tǒng)通常是由垂直支撐、 縱向支撐、橫向支撐以及系桿 組成。屋蓋支撐系統(tǒng)的設(shè)計應該結(jié)合廠房的高度、柱網(wǎng)布置、廠房跨 度、屋蓋結(jié)構(gòu)形式以及廠房內(nèi)設(shè)備的振動情況進行綜合考慮。止匕外， 屋面支撐系統(tǒng)的布置，還應根據(jù)柱間支撐的位置總體考慮， 使屋面支 撐與柱間支撐形成簡潔的傳力路徑，并