多层工业厂房结构设计研究

祝小凯

摘要：近几十年来，我国的工业厂房结构发生了巨大的变化，由原来的实用性的厂房变成更具有现代化的厂房.厂房的功能更加齐全，各种不足也不断得到完善。本文讲述了多层厂房结构的特点和优势，以及设计时应注意的问题。

关键词：工业厂房 结构设计 现代化

由于用地紧张，建设经费等原因，原来的厂房已经不能适应现代经济建设的需求，所以研究设计新的工业厂房结构设计是很有必要性的，也是国家发展城市现代化迫在眉睫的事情。

1.现代工业厂房的概况

近年来工业建筑在国民经济发展和社会文明进步中具有重要的地位并发挥着重要的作用。全球经济一体化要求科技产业化与产业科技化共同发展。这两者一方面给工业建筑创作提供了多种建筑手法，另一方面也给工业建筑的实践带来了新的机遇和挑战。在这种潮流之下，工业建筑借鉴民用建筑中比较流行的建筑手法，在发展中不断的与自然环境相协调的同时，也不断的谋求自身的新的发展。多层工业厂房这一建设思路也就进入了人们的视野。【1】

2.多层工业厂房结构设计的理念解释

多层工业厂房是在单层工业厂房的基础上发展来的。多层工业厂房具有管理方便、管线集中、占地面积小等优点，有利于安排竖向生产流程，促进工业生产。其最大特点是每层之间不仅有水平的联系，还有垂直方向的联系。这样，各层间不仅解决了水平方向的联系，还更好的解决了竖向层间的生产关系，生产可以在不同标高的楼层上同时进行。

2.1工业厂房设计的协调性

在对厂房进行设计的过程中，应该保证结构设计和工艺设计二者的协调性。在进行结构设计之前，应该充分的了解到在厂房中的工艺生产需求，满足工业生产。在工艺设计阶段，应该对厂房的结构设计有充分的了解，例如，什么地方可以放置什么设备，什么地方可以承受一定的荷载等，都需要有清晰的了解。然而，在实际的设计过程中，往往会因为二者的“沟通”不畅，出现了不协调的现象，因而在应用阶段，会出现厂房不能合理使用的现象。如果二者可以有效的“沟通”，不仅在设计上会顺畅，为施工减轻负担，而且还会最大程度地使厂房资源得到利用。

2.2把握横向设计和纵向设计

多层厂房跨度方向、尺寸较大，柱子少；柱距方向尺寸较小，柱子多。因而，一般都是横向控制，使纵横向的抗震能力大致相当。这样，不仅有利于抗震，也使设计更为经济合理。而且，电梯间的位置一定要布置合理。为了使货物设备等运输更加方便，多层厂房设计中一般都要设置电梯的位置，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，这样可以防止由于井筒的刚度太大而导致建筑物的偏心现象产生。但是，如果在布置上实在无法避开这二个部位时，则应加强其周围楼板及框架的强度，减弱偏心现象的发生。纵向设计来说，柱子的长度对结构的稳定起了很大的作用，所以，明确柱子的最佳调整长度是十分重要的。例如在使用结构计算软件计算时，将牛腿作为一个节点输人，牛腿以下作为一层，牛腿以上至楼面作为另一层。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1.25。这样与实际柱计算长度不符，结果偏于不安全，因而，我们应对柱子计算长度系数作出调整。

2.3控制防震縫的设计

抗震设计的三个准则是“小震不坏，中震可修，大震不倒”。多层厂房的设备投资经常远远大于土建投资，其抗震验算应严格符合或者高于抗震设计的三个准则。在地震烈度较高，设备荷载较大时，为了减少水平荷载对结构的影响，设计及施工人员要控制结构位移，优化柱截面，协调工艺对结构进行支撑系统的布置，增加稳定性，增强厂房的整体稳定性和空间刚度，把一些水平荷载传递到柱等主要承重构件。裂缝宽度的验算是为了满足正常使用状态的要求，规范规定钢筋混凝土构件在室内一类环境下，裂缝宽度不应大于 0.3mm，若计算不满足，在不增加配筋面积的情况下，可通过减小钢筋直径，增加钢筋根数来调整试算；如仍不满足要求，可加大配筋面积或者修改构件截面尺寸再试算。【2】

3.如何设计工业厂房结构和相应的问题

3.1工业厂房结构模式介绍

工业厂房是工业生产经营活动的场所，一直以来都是以其实用性为主，以满足生产需要这个要求出发进行设计和建筑的。但随着社会的快速发展与产业结构的调整，人们的建筑理念也随之发生变化。追求人文与科技已经成为人们建筑理念中不可或缺的思想，在这一思想指导下，必将带来工业厂房领域的一次巨大变革。科学技术的不断发展，带来了工业生产的不断改进和提升，工艺流程也随之变得复杂，建筑布局简单、生产功能单一的单层工业厂房已不能满足生产需求。在这一局势下，工业企业迫切需要合理、经济的最佳厂房结构设计。而多层工业厂房以其自身的特点和优点，将广泛应用于工业生产厂房设计，具有更广阔的前景与前途。

3.2工业厂房结构模式优点分析

多层工业厂房是在单层工业厂房的基础上发展来的。但是，相对于单层工业厂房，多层工业厂房具有许多优点。从管理角度来看，多层工业厂房具有管理方便、管线集中等优点，有利于安排竖向生产流程，为工业生产带来很大帮助。多层工业厂房使工厂内部物流距离缩短，同时，开水间、卫生间、会议室、办公室能够互相使用，便于实施监控、管理。从经济角度来看，多层工业厂房能够很大程度上降低生产成本。首先，集中管理的费用低于分散管理费用。其次，由于多层工业厂房占地少，可以节约用地，使地基的土石方工程量减少，降低了基础工程量；屋面面积减少，相应地也减少了屋面天沟、雨水管及室外的排水工程等费用，同时也缩短厂区道路和管网；最后，厂房的多功能使用避免了重复建设，减少了成本。

3.3工业厂房设计相应注意的问题

厂房设计过程中，我们要注意协调结构设计和工业设计二者的关系。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，例如，要开洞的地方是框架梁；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。除此之外，我们应坚持平面竖向布置规则。多层工业厂房因为工艺布置的要求，空间的跨度较大，一般都采用框架式的结构体系结构。为减小房屋的空间扭转作用，房屋的刚度中心应该近似于质量中心，结构体系尽量规则简捷，在能够明确传力设置结构体系时，要注意防止变形突变的收缩和凹角应力集中。竖向变化不应过于内收或外挑，尽量沿竖向的刚度少突变，甚至不突变。以前由于科学技术的不发达，结构工程师的主要工作是结构计算上，忽视了结构方案和结构布置。而现在随着计算机技术的广泛应用及软件技术的迅速发展，结构计算工作通过计算机得到可以得到准确的结果，使结构工程师有大部分的时间放在结构方案的选择及结构布置上，从而有效的提高了其设计的水平。

结语：

在多层工业厂房结构的设计中，我们要精确地掌握相应的概念并根据相应的需求结构设计方案。即要做好多层次的工业厂房结构设计，概念要清楚明白，合理选择结构形式；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；要计算精准，遇到测量计算的环节一定要反复试算。

参考文献：

[1]安一清，多层工业厂房结构设计的探讨，中国建筑，2012

[2]黄云页，多层工业厂房结构设计常见问题及解决方法探讨，城市建设理论研究，2012