1、论多层工业厂房的结构设计摘要： 本文主要分析讨论了多层厂房结构设计的特点以及在结构计算中可能遇到的问题和困难，给之后的设计提供更多、更合理、更经济的、更完美的结构设计。 关键词： 多层工业厂房；结构设计；结构计算 0 引言 随着经济的飞速发展，任何事物也都随之改变，尤其是在工业建筑中，变化非常大，多层厂房的出现是适应了现代工业的变化的，它的出现主要是两方面原因引起的，第一是随现代化的大工业生产的发展，工艺标准也在不断的变化和提高，以前功能单一、样式单一的建筑已经不能在适应现代生产方式的需要了，很多多功能多形式的车间比如联合车间、灵活车间、多功能厂房等都应运而生；第二个原因是建设用地变得紧张，需
2、要我们合理的利用土地，加上工艺流程的需要，导致越来越多多层厂房甚至高层厂房出现。这些多层厂房一般具备跨度大、荷载大、开洞多、有多层吊车等特点，所以在设计多层厂房的过程中会有一些值得我们总结和探讨的问题出现。 1 多层工业厂房结构设计要点 多层厂房结构设计中一定要遵循几点原则：第一要使柱网的位置对称均匀；第二使房屋的刚度中心和质量中心尽量相近，这样可以减少屋子空间扭转作用；第三是结构尽量简捷、规则。这样做的目的都是为了避免出现应力集中和变形突变的凹角和收缩，避免竖向变化过多的外挑和内收，要求沿竖向的刚度不发生突变或者少突变的情况出现。一般多层厂房的结构都是采用的框架结构，有的也采用框剪结构，比方
3、说层数比较多或者工艺条件许可的情况下可以采用，多层厂房在一般情况下来说都需要较大的空间。 1.1 多层厂房的特点是跨度大，所以一定要注意控制横向框架与纵向框架的周期。因为宽度大，柱子少，而柱距方向距离比较小，柱子多，所以一般情况下采取的横向控制，为了使纵横方向的抗震能力能基本上相同，这样的设计一方面是增加了抗震能力，另一方面这样的设计更加节约了成本。 1.2 电梯间的位置一定要布置合理。为了更加适应货物设备等运输方便，多层厂房一般都要设置电梯的位置，在设计的过程中要考虑到电梯井筒对建筑物的偏心影响，因为钢筋混凝土电梯井筒刚度很大，在设计结构位置布置中要尽量避免井筒放在建筑物的角部和端部这两个地
4、方，万一遇到工艺需要布置在这样的位置时，那对其周期的楼板和框架要采取加强的措施。 1.3 如果遇到地震区的多层厂房的设计，一把情况下设计时不设置防震线或者尽量少设置，地震区的房屋一般伸缩缝都是合一的，一般房屋较长的时候，会在施工中采取一些措施，比方说每隔 40m 设置一道 800mm 一个 1400mm 宽的后浇带，在结构受力最小的段位设置它的位置，另外可在受温度变化影响比较大的顶层、底层和山墙、内纵墙开间的墙体部位，提高配筋率；也可以采取把层面隔热保护层加厚，或者设置架空层形成通风屋面，用这种构造措施或者施工措施设计减少伸缩缝和防震缝。 2 常用的结构体系 框架-支撑体系。也就是在横向设计的
5、时候采用刚接框架，纵向的时候设计采用成柱间支撑体系，以这种设计方式抵消水平的荷载力，这种设计方式一般会在纵向稍长，横向稍短的厂房中采用，在经济上是一种比较节约的设计方式，但可能柱间支撑多少会影响到使用效果。 纯框架体系。也就是纵向横向两个方向均不采用柱间支撑，完全设计成刚接框架的结构，这种设计的有点就是空间上不会受到影响，但是柱不适宜采用工字型的柱，通常会用两个方向惯性矩差别不太明显的截面式，比如箱型柱，这样使用刚量上也会增加。 钢架和支撑的混合体系。与第一种方式的不同在于要把纵向设计成钢架和支撑混合的结构形式，这种设计方式可以减少柱的纵向弯矩，很有效果，但是会要求楼面的刚度要大，否则会让柱间
6、的变形变的不协调，会让柱间支撑的作用没有办法得到充分发挥。 3 结构设计中应注意的问题 3.1 要注意协调结构设计和工业设计中的矛盾。工业设计人员在布置工艺的时候常常会和结构设计发生冲突，比方说要开洞的地方是框架梁，比方说设备在设计时候本来是布置在沿梁，最后却布置在了跨中等地方，厂房中的设计都是为了生产服务的，厂房结构设计首先也应该满足工艺的要求，也只能服从于工艺条件。在具体实施方案的过程中，结构设计人员和工艺设计人员应该多加沟通，全方面的了解工艺布置的情况，多沟通多交流，这样会避免很多施工过程中的麻烦。 3.2 结构计算。计算机行业的发展，也使得建筑行业随之现代化，以前需要结构设计人员人工计
7、算出很多繁重琐碎的数据，现在依靠计算机就可以轻松的解决带很多复杂的结构计算问题，这样也让结构设计人员把大量的时间和精力放在了如何选择更优秀的结构方案和合理的确定结构方案和布置上，这样在很大程度上提高了设计的质量和水准，也降低了成本。 楼面等效荷载的计算。荷载值是否准确决定着之后的一系列计算的准确性，所以这一个环节是非常重要的，在多层工业建筑和一般多高层的民用建筑中，楼面活荷载是有很多不相同的地方的，一般情况下多高层民用建筑的楼面活荷载是小于多层工业建筑的。层高相对较高的，跨度柱网比民用建筑大一些的中小型机床上楼层、柱上、梁上荷载，它的整个层面一般很少看到有内隔墙。多层建筑的梁柱一般采用的是要比
8、民用建筑厚的现浇钢筋掘凝土结构，楼板的整个平面无限大，电梯间一般使用框架填充墙结构的设置，因为电梯间一般都设置在端头，这样结构刚度的设置会变得不合理。在设计符合工艺条件的荷载问题时，如果一个工程的工艺提出来楼面平均荷载是 15kN/m2，那么就可以多方考虑，参考根据设备的重量和工艺设备布置图的设计，根据楼面等效荷载的计算方法计算出平均荷载按照 10kN/m2 的量考虑就可以了。 节点核心区的抗剪验算。多层厂房的梁柱中心线一般情况下是不能重合的，再加上柱的截面比较大，节点偏离中心也比较大，这方面的影响会对节点核心区的构造和受力都会产生不利的影响，所以空间比较大、跨度比较大的大荷载多层厂房的节点核
9、心区的抗剪验算也是非常重要的一步，这个设计一定要遵循“强柱弱梁更强节点”这一原则。裂缝的宽度、罕见地震的验算。在厂房的抗震设计中，一般个系数参照的是“小震不坏，中震可修，大震不倒” 这样一个原则，罕见地震的验算主要是满足的“大震不倒” 的标准，之前做的抗震验算仅仅满足于“小震不坏” ，“中震可修”这一原则则是要工程构造上来加强巩固。裂缝宽度的验算主要是为了满足平常正常使用状态的要求，其中规定混凝土梁的裂缝宽度不能大于 0.3mm，如果在计算中超过这一个标准，一般采用减小钢筋截面，增加钢筋的数量来改变这一数值，如果通过这个措施还不能达到标准的话，那就要重新修改柱梁的截面重新计算了。和电梯井筒相连
10、接的框架的考虑。在过去的设计中都是按照纯框架进行计算的，电梯井壁按构造的情况进行配筋，这样的设计偏低不安全，合理的计算方式应该是，框架部分应该按照壁式框架计算出的数值进行配筋，电梯井壁应该按照剪力墙进行配筋；另外一方面，多层厂房在设计中一般都会是多层多吊车的设计，这种设计所采用的方法一般是将一层吊车作为吊车荷载进行输入，其余层次的吊车荷载则作为活荷载进行考虑。 4 小结 以上可以看出，要做好多层次的工业厂房结构设计，应做到三个关键点；第一是概念要清楚明白，合理选择结构形式；第二是施工和施工图的设计两者要紧密结合，避免施工中出现不必要的困难和问题；第三点要计算精准，遇到测量计算的环节一定要反复试算，调整截面，以争取最佳的设计效果。
