多层工业厂房结构设计理论与应用研究.docVIP

多层工业厂房结构设计理论与应用研究 　　【摘要】随着我国社会经济的不断发展，对工业厂房的使用要求越来越高，这就使对厂房的结构设计在整个建筑设计过程中显得越来越重要。本文主要介绍了多层工业厂房常用的结构体系、结构设计的要点以及在结构计算中应注意的问题，最后结合一个工程实例详细的分析看多层工业厂房结构设计相关问题。 　　【关键词】多层工业厂房 结构设计 应用 　　 　　 引言 　　 随着国民经济的迅速发展，工业建筑要不断满足现代大工业生产，工艺不断更新的要求，过去那种单一功能，单一建筑形式已经不适应生产方式改变的需要，联合车间、灵活车间、工业大厦等多功能厂房应运而生。另外，建设用地的紧张以及工艺流程的需要，越来越多地多层厂房甚至高层厂房出现。多层厂房的特点是跨度大、荷载大 、开洞多 、有多层吊车，在设计过程中，有些问题值得总结和探讨。 　　 　　 一、多层工业厂房常用的结构体系 　　 　　 1.框架――支撑体系。即横向设计成刚接框架，纵向设计成柱一支撑体系，用柱间支撑抵抗水平荷载。这种体系经济节约，但柱问支撑可能会影响使用。这种形式特别适用于纵向较长，横向较短的厂房。 　　 2.纯框架体系。把厂房纵横两个方向都设计成刚接框架，不设置柱间支撑。其优点是使用空间不受影响，缺点是柱不宜采用工字型柱，而要采用两个方向惯性矩差别不大的截面形式(如箱形柱)，使用钢量增加。 　　 3.钢架加支撑的混合体系。这种形式与第一种形式不同之处在把纵向设计成钢架和支撑混合的型式，靠两者共同抵抗水平力。这种形式可以有效地减少柱的纵向弯矩，但要求楼面刚度大，否则柱子间的变形不协调，无法充分发挥柱间支撑的作用。 　　 　　 二、多层工业厂房结构设计要点 　　 多层厂房因为工艺布置的要求，一般都需要大空间，结构通常采用框架结构，在层数较多、工艺条件许可的情况下也可以采用框剪结构。结构布置的原则是：尽量使柱网对称均匀布置，使房屋的刚度中心与质量中心相近，以减小房屋的空间扭转作用，结构体系要求简捷、规则、传力明确。避免出现应力集中和变形突变???凹角和收缩，以及竖向变化过多的外挑和内收，力求沿竖向的刚度不突变或少突变。 　　 其中有几点应加以注意： 　　 　　 2.1 控制横向框架与纵向框架的周期 　　 由于多层厂房跨度方向、尺寸较大，柱子少；而柱距方向尺寸较小，柱子多。一般都是横向控制，使纵横向的抗震能力大致相同，不仅有利于抗震，也使设计更为经济合理。 　　 　　 2.2 合理布置电梯间的位置 　　 多层厂房由于设备、货物很重，竖向运输的需要，均要设置电梯。钢筋混凝土电梯井筒刚度很大，应充分考虑电梯井筒对建筑物的偏心影响，在结构布置上尽量避免电梯井筒布置在建筑物的角部和端部。当工艺布置需要而不可避免时，应对周围的楼板及框架采取加强措施。 　　 　　 2.3 地震区的多层厂房宜少或不设防震缝 　　 地震区房屋的伸缩缝是合一的，当房屋较长时，宜采取下列一些构造措施和施工措施以少设伸缩缝及防震缝；施工中，每隔40m设置一道800mm一个1400mm宽的后浇带，后浇带的位置设在结构受力影响最小的区段；在温度影响较大的顶层、底层、山墙和内纵墙端开间的墙体等部位，适当提高配筋率；加厚屋面隔热保温层或设置架空层形成通风屋面。 　　 　　 2.4 设计要做好与相关专业的技术协调工作 　　 厂房都是为生产服务的，厂房设计中结构专业作为配套专业首先应满足工艺要求，结构设计也只能服从于工艺条件，而工艺设计人员在工艺布置时，经常与结构设计发生矛盾，要开洞的地方是框架梁，设备本来可以沿梁布置却布置在了跨中等。所提荷载也经常偏大，有时甚至把设备的荷载作为均布荷载提出。尤其 在方案阶段，结构设计人员应多与工艺协调，尽量了解工艺布置，使设计和施工都减少了许多不必要的麻烦。 　　 　　 三、结构计算中应特别注意的问题 　　 由于计算机的普及，结构计算大部分由计算机代替，但在多层厂房结构计算过程中仍有些问题需加以注意。 　　 　　 3.1 楼面等效荷载的计算 　　 荷载计算是结构计算的条件，荷载取值的准确性直接关系到计算结果的准确性，工艺条件中的荷载问题，如某个工程工艺提出楼面均布荷载为15 kN/m2，而根据工艺的设备布置图和设备的重量，根据规范给出楼面等效荷载的计算方法，计算出的楼面均布荷载按10 kN/m2考虑即可。 　　 　　 3.2 柱子计算长度的调整 　　 由于厂房一般均有吊车，结构计算软件（如PK）将牛腿作为一个节点输入， 计算时软件将牛腿以下作为一层，而将牛腿以上至楼面作为另一层，见下图1， 如对柱子计算长度不加干预，软件即认为柱子计算长度系数分别是一层1.0；二层1.25；三层1.25；四层1.2