结合水泥厂设计浅谈多层工业厂房的结构设计

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摘 要：改革开放以来，随着我国经济的飞速发展，现代化的工业生产线不断涌现，生产工艺。技术也在不断创新、改进。这就导致了原先形式和功能单一的工厂房已满足不了现代大工业发展的需求。空间布置灵活、复杂的工业多层厂房在这种背景下渐渐出现，这种新型的建筑已成为现代化工业发展的主流。以水泥厂的典型建筑水泥磨房为例，其内部既有大型振动设备，又有大吨位吊车及提升设备，由于工艺功能的多样化必然极大增加了结构设计的复杂程度。因此，这就需要结构设计人员不断的改进设计思路来适应现代化生产的需求，加强结构上的分析， 重视多层厂房的工艺特点，让多层厂房在满足工艺需求的前提下，尽可能经济合理，并考虑多功能需求。

关键词：多层工业厂房；结构设计要点；结构计算

中图分类号：TB482.2 文献标识码：A 文章编号：

引言

现今的工业建筑需要在国民经济快速发展的背景下渐渐满足工艺持续更新、现代大工业生产的需求。多层厂房的设计问题有许多应加强考虑，它有着荷载大、跨度大、吊车多、开洞多的特点。曾经那种形式与功能单一的建筑设计已无法满足现代大工业生产和工艺持续更新的要求。另外，工艺流程和建筑用地的需求也导致大量多功能多层厂房的出现，比如灵活车间、工业大厦等。

一、多层工业厂房结构设计要点 工业建筑一般都存在大柱距、大层高、大型设备较多、结构布置复杂等特点。这就要求我们在设计时，我们的设计要能降低它在空间上扭转的问题，尽量使房屋的质量和刚度中心重合，尽可能使柱网均匀布置。多层厂房的设计也要达到传力明确、结构简洁、规范的要求，此法在于避免建设过程中产生突变的收缩和凹角，以及在较多竖向变化中的内收外挑，尽量做到不突变。框架结构厂被运用在空间需求量很大的布置上，框剪结构在许可下则被运用在层数较多的建筑中。在多层厂房的建设中需要从各个方面将问题考虑全面，根据厂房的工艺特点来确定结构的布置方式，切忌以偏概全，方式单一。

（1）控制纵向框架与横向框架的周期。多层厂房横纵的抗震性能大致一样，一般横向设计的较为有效。其柱距方向尺寸较小，柱子多；而跨度方向的尺寸较大，柱子少。在对两种框架的控制上要求明确其特点，认真做好结构上的设计工作。

（2）大型设备的.减震、隔震问题。为减小大型设备（如水泥磨、辊压机）基础振动对厂房的影响, 确保厂房的安全, 该类基础的四周和基底均应作隔振构造处理, 根据近几年的工程经验, 该类基础四周一般采用刚性泡沫板将土和厂房的砼地面与设备基础隔离, 最外侧砌砖墙以保护泡沫板不被损坏, 对于紧临设备基础的厂房柱及基础四周也应采取相同的隔离措施。

（3）多层厂房的结构进行设计时，位于地震区域的多层厂房一般要减少伸缩缝、防震缝的设置，在厂房较长的情况下，可以采取设置后浇带的方式来减少伸缩缝以及防震缝的设置，对于后浇带设置的位置应当选择在结构受力影响最小的区域，每隔40米设置一个宽1400nm长800nm的后浇带。同时由于底部和顶层对于温度的感应最为强烈，因此，应该在这些位置适当提高配筋率，同时采用加厚隔热层以及设置架空层来保障厂房的良好的通风效果，保障厂房的正常使用。

（4）工业生产线一般在使用一定时间后，由于新的生产工艺或生产线规模扩大等考虑，常要进行技术改造升级。这就要求我们在初次设计阶段就要预留一定空间，为业主可能的后续技改做考虑。

二、常用的结构体系 （1）框架一支撑体系。此体系常被用来抵抗水平结构上的负载，即纵向为柱支撑，横向为框架支撑。纵向较长，横向较短的厂房易于用此方式。 这种体系节约经济资产，但可能会影响使用柱支撑 ，故使用时因考虑周到，将损失减到最低。（2）纯框架体系。即厂房纵横两个方向都被设计成抗震强的刚接框架，没有设置柱间支撑。这种体系虽然对使用空间无影响，但却不能采用工字型设计，应该使用类似箱型柱的两向惯性矩差别不大的的形式。但利用这种方式会导致建设时的钢的使用量增加。

（3）混合钢架与支撑的体系。此体系重在抵抗水平力，需要运用在钢度大的楼面上。否则，会使柱子失去支撑作用，甚至自身变形。在建设过程中对钢度大的楼面尽量运用此体系来确保厂房水平方向的承载力。

三、结构设计中应注意的问题 （1）协调工艺设计和结构设计。厂房服务生产，要满足工艺要求首先应让结构专业作为它在建筑中的配套专业，结构的设计也要服从条件。另外他们有时甚至把设备的荷载作为均布荷载提出，与理论不相符合。特别在方案阶段，结构设计人员应尽量了解工艺布置，应多与工艺协调，共同商讨最佳方案，最大程度上使施工和设计都减少了许多不必要的麻烦。 工艺设计与结构设计的协调即要求理论知识也需要较强的实践性，避免盲目倾向其一而忽视另一方的重要性，做到两者兼有，考虑到位的理想状态。（2）结构计算。在当今计算机及科学发达的背景下，不少复杂繁琐的计算已得到了解决，工程师也能致力于建筑的设计制造而非繁冗的计算中，这能让工程师在方案的选择上更加精确合理，从而提高设计质量，减少建设成本。这不仅对工程师的工作效率有了进一步提高，而且也减少了计算上产生的误差。

1）作为结构计算的重要条件，荷载计算显得尤为重要，其计算的准确性将直接影响到整个架构计算的准确性。同时由于多层工业厂房的结构设计不同于一般的民用高层建筑，工业建筑一般楼面活荷载较大且楼面上多会布置一些小型设备荷载布置较为灵活，所以我们要注重对于工业厂房等效荷载的计算。

2）节点核心区的抗剪验算。节点核心区是个重要的部位，严重影响到工艺设计步骤。因此，必须保证中心线的重合，避免节点偏心、截面大。此外，荷载、空间、跨度大的多层厂房要对节点进行抗震验算，节点的设计因遵守梁柱越强节点越强的原则，还要根据承载力计算一二级抗震等级的节点。

3）罕遇地震、裂缝宽度的验算。土建投资少是罕遇地震验算被重视的主要因素。规范规定混凝土梁的裂缝宽度不应大于0.3mm，倘若计算中超过了规定范围，可以通过增加钢筋根数、减小钢筋截面来调整；如果依然还不满足要求，应修改柱梁截面，然后重新通过已有方法计算。“小震不坏，中震可修，大震不倒”是抗震设计的原则。在罕遇地震作用下，薄弱层的层间弹塑性位移角要小于1/50，它的抗震变形计算是在规范规定79度时楼层屈服强度系数小于0.5的框架结构下进行的。特别在地震多发区，建筑要求有更大的抗震性，在计算时因加强运用抗震设计的基本原则，仔细验算，避免不必要的失误。

四、结语

对于多层厂房的设计，首先，结构选择应做到合理，概念应了解清楚；准确计算，反复验算，进而调整以达到最佳状态；设计图与施工相结合，避免施工中的麻烦。 多层厂房虽有缺点，但它有着较多的优点，综合考虑，现今对多层厂的应用已有了很大的进展，对未来形势的评估也有很好的反响，在以后的不断改进中会有更明显的进步。

参考文献：

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