摘要：隨著國民經濟的迅速發展，工業建筑要不斷滿足現代化工業生產、工藝不斷更新的要求，結構體系日趨多樣化，建筑布置與豎向體型也越來越復雜，這就對結構設計提出更高的要求。混凝土大跨度工業廠房的設計需滿足相關規范，做到經濟合理、安全適用、確保質量，符合節約能源和保護環境的要求。本文首先分析多層混凝土廠房結構的組成部分，然后從四大方面詳細探討了混凝土大跨度工業廠房結構設計的要點。

　　關鍵詞：建筑設計評職范文,期刊征稿,混凝土,大跨度,工業廠房,鋼筋,截面

　　一、大跨度多層混凝土廠房結構的組成部分

　　(一)空間構造

　　空間構造是多層廠房與單層廠房的重要區別之一。多長廠房的構造在長度上有著明確的規定也即需要設置伸縮縫以避免在施工過程中構件之間產生裂縫進而影響到廠房的安全勝。在設計中需要根據實際需要設置合適的施工縫;另外在多層廠房地基質量較差而廠房豎向高差較大還應設置一定的沉降縫以確保地基與廠房之間的牢固度;對于需要增加抗震設防的多層廠房在設計時，可以將伸縮縫可與防震縫合并，但要注意的是縫的寬度要加大，使之相互作用。

　　(二)樓蓋和屋蓋結構

　　樓蓋和屋蓋結構是多層廠房的主體結構之一，主要由主梁與次梁以及板組合而成，是任何多層廠房不可缺少的重要部分。在樓蓋和屋蓋結構的設計中要充分考慮到樓蓋結構的承受荷載和作用，必須要科學合理的計算出樓蓋結構的截面承載力以及裂縫寬度。當受有動力作用時，還要按有關規范計算結構的動力效應(樓蓋的垂直振幅、結構的水平振幅和振動速度等)，有時也采取隔振措施，以降低因機器本身的擾力引起的結構振動。

　　(三)剪力墻

　　剪力墻又稱抗風墻或抗震墻、結構墻。房屋或構筑物中主要承受風荷載或地震作用引起的水平荷載的墻體。剪力墻在多層廠房起著重要作用，通常采用的是鋼筋混凝土結構，但在設計中需要著重注意的是其強度等級不可低于C20、存厚度設計上一般情況下不低于樓層高度的1/20且不低于140mm，以防止結構剪切破壞。

　　(四)梁截面

　　在多層廠房混凝土梁的設計中不可忽視的環節就是確定梁的截面尺寸，一般先由梁的高跨比h/l0確定梁的高度h，再由梁的高寬比確定梁的寬度b(b為矩形截面梁的寬度或T形、I形截面梁的腹板寬度)，并將其模數化。對變形和裂縫寬度要求嚴格的梁，尚應按規定進行擾度驗算及裂縫寬度驗算。梁截面在大多數建筑中表現為矩形或T形，在設計中除了要確定截面尺寸之外,還應注意梁截面高度與寬度的比值一般不大于4。當樓層高度受限制時，需加大寬度，設置受壓鋼筋。

　　二、混凝土大跨度工業廠房結構設計的要點

　　(一)廠房設計的主要層高及柱網尺寸

　　多層鋼筋混凝土廠房層數多為3～5層，建筑高度控制在24m以下。層高一般較普通結構高，常見的底層層高為5.5～7.0m，上部層高多為4.2～5.0m，某些對凈高有特殊要求的廠房上部層高還可達到6m。根據功能需要，一些多層廠房的底層層高高達8～9m，在這種情況下，局部通常會設置夾層作為生產輔房，以充分利用空間。多層鋼筋混凝土廠房一般為多跨廠房，各跨度視需要可相同或不同。按照不同的工藝及物流布置，廠房的跨度和柱距也各有不同。不同用途廠房及倉庫常用的柱距情況如下：

　　1、電力工業廠房：9m×12m;10m×15m;12m×24m;

　　2、圖書庫類廠房：8m×12m;9m×12m;

　　3、機械類廠房：9m×12m;

　　4、普通倉庫：9m×12m;12m×12m。

　　(二)設計中相關活荷載取值

　　多層鋼筋混凝土廠房由于用途不同，活載取值也不盡相同，應滿足《建筑結構荷載規范》關于工業建筑樓面活載取值要求。工業廠房中無設備區域的操作荷載，可按均布荷載2.0kN/m2考慮，設備區的荷載需結合廠房的生產用途及業主的需求確定。

　　設計工業廠房樓面梁、墻、柱基基礎時，可按荷載規范進行折減，倉庫可根據樓面堆放原料或成品較多、較重的區域，應按實際情況考慮;一般的堆放情況可按均布活荷載或等效均布活荷載考慮。在承載能力極限狀態下按荷載基本組合進行設計時，活載的分項系數取1.4，對于標準值大于4.0kN/m2的工業房屋樓面結構的活荷載，應取1.3。

　　當工業樓面荷載大于4.0kN/m2時，現行的計算軟件無法修正活載的分項系數，在設計時可對活載進行等效，使得結構設計更為合理。如活載為8.0kN/m2時，在計算時可僅考慮7.43kN/m2(1.3×8/1.4=7.43)。

　　多層鋼筋混凝土廠房活載與民用建筑相比有許多不同之處，在廠房結構設計時需結合廠房的功能及工藝充分考慮地面、樓面、屋面及其他特殊區域的活載。

　　1、地面活載

　　工業廠房地坪可采用建筑構造地坪和結構架空樓板兩種做法，建筑地坪荷載一般為30.0kN/m2～80.0kN/m2;當采用架空樓板時，荷載一般為15.0kN/m2～35.0kN/m2。

　　2、樓面活載

　　常見的多層工業廠房樓面活載一般為5.0kN/m2~10.0kN/m2，發電機房及變配電房的活載為15.0kN/m2～20.0kN/m2。某些特殊功能的倉庫，樓面荷載也可達到15.0kN/m2～20.0kN/m2，如凍庫的蛋品和果蔬儲存區，荷載考慮15.0kN/m2，而其中的機房荷載則達到20.0kN/m2。其他按實際情況考慮。

　　3、屋面活載

　　屋面分上人屋面和不上人屋面，一般按規范考慮的活載為2.0kN/m2和0.5kN/m2。多層工業廠房屋面通�？紤]后期放置設備，如風機基礎，小水箱等，除了特定設備區域外，其他區域活載一般為4.0kN/m2～5.0kN/m2。

　　4、其他區域活載

　　生產車間的樓梯活載，可按實際情況采用，但不宜小于3.5kN/m2;生產車間的參觀走廊荷載，可采用3.5kN/m2。

　　(三)板、梁、柱斷面合理選擇

　　多層鋼筋混凝土廠房結構構件應結合廠房的物流、建筑功能、荷載等影響因素并參考相關的工程實例選擇，既要確保結構安全、受力合理，同時兼顧經濟合理�？蚣艿闹鞔瘟翰贾眯杞Y合內部的工藝物流凈高要求，確定主次梁體系、井字梁格布置，板格形成單向板或雙向板。

　　通過對比分析可知，在柱網為8m×8m且荷載小于5.0kN/m2的情況下，布置單向梁格較為經濟(若板面有較大的振動荷載，建議考慮雙向板);在柱網為8m×12m且荷載為5.0kN/m2的情況下，布置單向梁格較為經濟，考慮后期荷載和改造需求，建議使用雙向梁格;柱網為8m×12m或12m×12m且荷載10.0kN/m2～15.0kN/m2的情況下，采用井字梁格布置對受力和梁格大。

　　在建筑防火分類為丙類建筑時，在設計滿足要求的情況下，井字梁格的次梁腹板高度(梁底至板底的凈高)宜≤600mm，有利于電專業在造價方面的控制(設置防火報警裝置的區域，如未加設吊頂時，次梁腹板高度大于600mm，須在每一個梁格內設置報警裝置)小均比較合理。

　　(四)構件配筋設計要點及注意細節

　　多層鋼筋混凝土廠房結構荷載較大，在地震作用下既要使結構具有足夠的承載力，又要使結構有一定的延性，結構構件的配筋及構造措施尤為重要。

　　1、板

　　板配筋應滿足計算及構造相關要求，在溫度及收縮應力較大的現澆板區域，應在板的表面雙向配置防裂構造鋼筋。當結構超長未設置伸縮縫時，施工中可結合工期要求采用膨脹加強帶。

　　2、梁

　　(1)在廠房結構中，荷載較大，主次梁節點處剪力較大，根據混凝土規范此處的剪力由附加鋼筋承擔，需設置附加箍筋或吊筋。一般活載為5.0kN/m2～8.0kN/m2時，在主次梁節點處的主梁上設置5～6道附加箍筋或設置吊筋2、14及3道附加箍筋，承擔次梁傳來的剪力。

　　(2)工業廠房荷載較大，梁剪力比普通結構大，箍筋加密區隨受力特征的變化設置也有所不同。當結構布置為井字梁格時，箍筋通常加密至第一道次梁。

　　3、柱

　　(1)由于廠房荷載較大，梁斷面高達350×1000或400×1200時，為滿足強柱弱梁的措施，使得結構在地震作用下形成梁端先出鉸的耗能體系，建議柱子軸壓比的限值比規范要求普通框架結構降低些，并加強柱子配筋及構造。

　　(2)柱子縱筋應采用HRB400級及以上的高強鋼筋，箍筋采用復合箍筋。角柱應采用雙偏壓驗算，并適當加強配筋。

　　(3)柱子混凝土強度等級不應低于C30，底層可根據層數及荷載將混凝土強度等級提高到C35～C40，滿足軸壓比要求，兼顧配筋和斷面合理。

　　梁柱節點區的設計也應引起重視，一、二、三級框架的節點核芯區應進行抗震驗算，四級框架可不進行抗震驗算，但應符合抗震構造措施。

　　結語

　　綜上，多層鋼筋混凝土廠房應用越來越廣泛，其結構布置的合理性和經濟性也備受關注;由于其平面布局較為規整，在柱網選擇和相關斷面選擇上對結構設計師提出更加精細化的要求。結合今年來類似項目的工程經驗，建議設計人員在進行結構設計之前，充分了勘成果合理利用地形的優勢，在方案階段提出合理的平面布局(包含柱網布置)，結合使用荷載和后期使用要求，根據規范相關規定確定合理的計算荷載，進行充分的對比分析，確定合理的構件斷面取值，并注重特殊節點部位的構造處理。

　　參考文獻：

　　[1]魏民，孫守崗.鋼筋混凝土結構工業廠房改造中的加固處理方法[J].華章，2011.13.

　　[2]安一清.多層工業廠房結構設計的探討[J].2003.2.

　　[3]劉嘯，賈銳.鋼管混凝土結構在工業廠房中的應用研究[J].科協論壇，2013.2.