探讨多层工业厂房的结构设计

摘要：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。本文主要对多层工业厂房的结构设计进行了分析探讨。

关键词：工业厂房；结构；设计；注意问题

中图分类号：TU318文献标识码： A

引言

随着人们物质文化生活水平的不断提高，人们的居住环境有了较大的改善，体现了新的建筑理念。在经济的带动下，我国的产业结构有了很大程度的调整，面对结构调整和人们新的建筑理念，传统的厂房设计已无法适应当前社会发展的需求，厂房从其以功能性为开始向科技和人文等多方面的方向发展，同时也从单层结构向多层结构发展，因此在现代化的企业当中，对其厂房的设计有了很大的变化，所以需要科学的设计理念满足现在跨度大、荷载大、开洞多等多层厂房的特点，并针对设计过程中的具体情况进行进一步的探讨。

一、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、控制横向框架与纵向框架的周期

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。

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。

3、地震区的多层厂房宜少或不设防震

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——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。

4、支撑系统的设计

对于钢结构的厂房来说，通常为了确保厂房整体刚度，控制厂房位移，以及明确地传递纵向水平力，同时还要考虑到厂房中设备运行对钢结构的影响，必须结合厂房高度、跨度、温度区段的长度等具体情况来设置支撑系统。钢结构的支撑系统目前主要有屋盖支撑和柱间支撑。 

4.1柱间支撑系统 

厂房设计过程中必须要在每一温度区段内设置柱间支撑系统，同时也要充分考虑到屋盖横向水平支撑的协同工作问题。由于下柱支撑的位置是决定钢结构纵向变形的主要因素，同时还会影响到温度应力的大小，因而当厂房长度较长时不宜将柱间支撑设置在纵向端头跨内，否则吊车梁等纵向机构不能够随着环境温度变化向温度区段的两端伸缩。根据《建筑抗震设计规范》的要求，当7度厂房单元长度大于120m（采用轻型围护材料时为150m）、8度和9度厂房单元大于90m（采用轻型围护材料时为120m）时，应在厂房单元1/3区段内各布置一道下柱支撑。为了提升厂房结构上部的纵向刚度，以及传递纵向地震作用和山墙的风力，还应该在温度区段的两端柱间设计上柱支撑。 

4.2屋盖支撑系统 

屋盖支撑系统通常是由垂直支撑、纵向支撑、横向支撑以及系杆组成。屋盖支撑系统的设计应该结合厂房的高度、柱网布置、厂房跨度、屋盖结构形式以及厂房内设备的振动情况进行综合考虑。此外，屋面支撑系统的布置，还应根据柱间支撑的位置总体考虑，使屋面支撑与柱间支撑形成简洁的传力路径，并形成有效的提高厂房刚度的措施。如果厂房内有大型振动设备的厂房，其屋盖还应该设置纵向水平支撑。 

二、结构设计中应注意的问题

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。

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。

2.1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。

2.2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。

2.3和电梯井筒相连接的框架的考虑

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。

结束语

综上所述，工业厂房在新形势下随着工业结构的调整有了较大的变化，其厂房因生产经营的需要开始向多层方向发展，在对多层厂房进行结构设计时，首先要做到结构造型的合理性，施工时严格按照施工图的设计来完成，结构计算时要经过反复的测试，以求得到准确的数值，保证设计的最佳化。

参考文献

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