探讨工业厂房钢与混凝土组合结构设计

(合肥水泥研究设计院 230051)

探讨工业厂房钢与混凝土组合结构设计

薛 彪

(合肥水泥研究设计院 230051)

从当前常见的建筑机构设计情况来看，不论是钢结构、木结构还是钢筋混凝土结构，优点和缺点都比较明显。随着建筑项目施工技术的不断发展，钢材与混凝土结构的特性有所凸显，也提升了材料的使用范围。从当前工业厂房钢材料、混凝土材料组合设计工作开展的情况入手，结合近年来的工作经验，对组合结构设计问题加以阐述。

工业厂房；钢结构；混凝土；组合结构设计

引言：

钢筋混凝土结构是较为常见的一种建筑结构，在建筑中得到了广泛的应用。因为钢结构的结构性比较强，所以可以保证建筑整体结构的完整性，在许多工业厂房建设中都有应用。工业厂房不仅跨度大，而且面积也比较大。钢筋混凝土框架结构可以起到支撑建筑物、承重的作用，适用性强。

1 钢筋混凝土框架结构优点分析

钢筋混凝土框架结构比较稳定，而且结构相对可靠，性能优良。因为结构模式比较简单，所以材料的抗震强度也比较大，施工难度较低，便于后期管理维护。近年来随着经济的不断发展，钢筋混凝土框架结构在各种民用建筑中得到了广泛的应用，并且在工业建筑中也开始使用钢筋混凝土结构。钢筋混凝土技术在建设时结构比较简单，项目施工难度也比较小，管理起来相对方便，可以全面提升项目施工质量，并保证厂房结构满足人们日常使用需求。这种工作模式可以全面发挥出厂房的性能，同时还可以提升工业厂房在相关领域的知名度。

因为并不需要安装、拆卸模板，所以从根本上规避了易燃模板失火问题。压型钢板混凝土组合版只需要将钢筋安装到比较重要的位置，即可减少混凝土收缩以及混凝土温度可能带来的负面影响。还可以将压型钢板当成顶棚表面搭建材料。在项目施工彻底完成之后，并不需要安装脚手架，只需要将压型钢板当成安全工作平台来使用。利用压型钢板不同波纹之间的预加工槽实现安装通信，并缩短电力工程项目施工时间。这种工作模式可以有效减少项目施工工期，而且还可以对不同楼层进行同时施工，提升了施工效率。这种压型钢板不仅在运输方面比较方便简捷，而且储存难度较小。因为压型钢板混凝土组合版重量比较轻，所以自身的结构荷载比较小。

钢混凝土组合梁项目施工特点比较明显，因为组合梁和传统钢板梁相比，可以有效减少钢材的使用量，仅为传统模式下钢材使用量的80%，控制了工程项目造价。通过刚混凝土组合梁来提升钢材和混凝土材料的使用性能，并且还从侧面提升了截面强度，有效降低了梁体界面的高度以及建筑整体高度，减少了来自这方面的冲击力，但是也增加了疲劳抗性与抗冲击性。梁体横向强度在不断增加，避免了梁体因为荷载过大而失去稳定性。

2 工业厂房钢筋混凝土框架结构设计形式

绝大部分工业厂房设计，都是在明确建筑主体结构之后再决定对厂房进行设计，基本设计原则就是为了让厂房的结构更加满足工业建筑需求，提升建筑结构的合理性以及建筑结构质量，让设计结果更加科学、合理。

2.1始终秉承有效设计基本原则

在对建筑结构进行设计时，相关设计人员必须要严格遵守各项项目设计规范，全面综合考虑项目建设环境，并对建设环境进行科学性分析，提升设计的可行性。项目设计是后期施工的导向，所以想要保证项目施工的正常进行，就必须科学合理的进行设计。在满足了基本设计目标要求的前提之下，对工业才厂房项目进行整体优化，提升厂房结构性能。

2.2选择项目设计方案

在对框架结构进行设计时，为了全面提升结构设计的稳定性及安全性，设计人员需要综合考虑框架结构所有构成要素。这些要素包含了项目设计基础、项目设计支撑体系以及屋面等诸多内容。项目施工单位必须要保证施工组织设计的科学性，并保证项目施工组织设计内容和项目设计目标完美配合，不旦要考虑到施工、设计需求，还要在项目建设遇到意外情况时，对设计进行变更。

2.3提升结构布置的科学性

针对当前我国工业厂房常见结构情况，绝大部分的工业厂房内部都有生产车间，所以在对厂房进行设计时，要考虑到生产车间对结构的硬性需求。不仅要严格的遵守各项设计规则，同时还要做好项目设计结构设计，让厂房设计更加科学、更加合理，尽可能满足业主的需求，让厂房发挥出其应有的作用。

2.4关注结构受力问题

项目设计人员在设计的过程中，可以利用各种高科技技术以及各种新兴的软件等，结合力学规范的内容，对力学情况进行分析。减少设计失误的基础上，还可以适当提升结构的科学性，让结构更加安全。按照常规设计管理，采用之间或者间接的方式来提升设计水平。比如在面对混凝土现场浇筑施工环节时，如果需要更换混凝土型号，但是在混凝土型号更换之后，其强度难以满足工程项目基本施工要求，工作人员就要对构件尺寸进行变更。间接设计，是利用预制构件模拟受力的作用，结合承受压力的效果来对项目施工图纸进行设计。这种设计方式可以解决很多问题，并减少项目设计完成后的设计变更。利用预应力拉杆等形式，对混凝土受压力部件进行设计，保证设计的规则性、刚度以及延性的要求。

2.5压型钢板混凝土组合板设计

从目前的情况来看，在对组合板进行计算时，计算环节主要分成两个阶段，分别是项目施工阶段和项目使用阶段。在项目施工阶段，所有的压型钢板都必须要通过试验的方式，保证钢板的强度与挠度，在各项指标均达标之后，再将其投入到混凝土底板建设中。在使用项目的阶段，也要分别验算所有荷载作用下的组合板强度以及组合板绕度。根据弹性理论相关知识点，对组合板长期荷载作用下以及组合板短期荷载作用下的变形程度。从长期荷载作用计算的角度来看，工作人员可以将横截面当中的混凝土模量除以两倍的钢材与混凝土弹性模量比值，并将最终结果换算成钢梁截面的总面积。

2.6钢-混凝土组合梁设计关键点

为了全面提升钢梁与混凝土的使用性能，相关工作人员在对项目进行施工的过程中，必然会使用到大量的抗剪连接件，避免不同连接件出现滑动或者竖直掀起等问题。为了从根本上避免出现腹板受到剪力的影响而产生屈曲的情况，工作人员可以在支座的边缘位置，增加劲肋，适当选择一些加厚的钢梁腹板。

2.7型钢混凝土结构式合计分析

为了提升局部的稳定性，让钢结构混凝土稳定性可以满足项目设计基本需求，并保证钢型混凝土结构内部钢型板的厚度，必须要将厚度控制在6mm以上。框架梁体横截面的宽度要控制在300mm以上，以此来提升框架梁对框架节点的限制性能。混凝土的强度要始终控制在C30以上，以此来保证混凝土材料、钢材料可以在项目建设中发挥出自己应有的作用。明确规定混凝土骨料的直径，将混凝土骨料直径控制在1/3个钢外侧混凝土厚度范围内，且要超过25mm，提升混凝土浇筑工作效率。

结束语：

从上文提出的问题来看，虽然刚与混凝土组合结构设计可以节省项目施工成本，提升项目施工质量，但是使用中却经常出现各种问题。分别分析了刚混凝土结构的特点以及和传统结构模式相比的优势，之后从压型钢板混凝土组合板设计、关注结构受力问题、提升结构布置的科学性、选择项目设计方案、始终秉承有效设计基本原则等方面提出了应当如何进行结构设计，希望可以为日后工作的开展提供参考。

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1007-6344（2017）04-0101-01