彭柱

（中機(jī)國(guó)際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司　湖南　長(zhǎng)沙　410000）

廠(chǎng)房設(shè)計(jì)中常見(jiàn)問(wèn)題剖析

彭柱

（中機(jī)國(guó)際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司湖南長(zhǎng)沙410000）

結(jié)構(gòu)形式；荷載取值；廠(chǎng)房的柱網(wǎng)

1　廠(chǎng)房的結(jié)構(gòu)形式

1.1廠(chǎng)房常用結(jié)構(gòu)形式

根據(jù)結(jié)構(gòu)形式分：門(mén)式剛架結(jié)構(gòu)、排架結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、框排架結(jié)構(gòu)。

根據(jù)材料分：鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)。

1.2結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)

（1）門(mén)式剛架柱腳可以是固結(jié)和鉸接，有吊車(chē)和高大廠(chǎng)房柱腳應(yīng)采用固結(jié)，主體結(jié)構(gòu)一般采用鋼結(jié)構(gòu)，無(wú)吊車(chē)時(shí)中柱可做搖擺柱，屋蓋采用有檁體系，屋面維護(hù)結(jié)構(gòu)宜采用彩板，墻面維護(hù)可以為彩板，也可為磚墻。

（2）排架結(jié)構(gòu)柱腳為剛接，屋架或鋼梁與柱頂鉸接，柱可以是混凝土和鋼結(jié)構(gòu)。

（3）框架結(jié)構(gòu)一般用于多層廠(chǎng)房。

（4）框排架結(jié)構(gòu)適用于頂層大空間的廠(chǎng)房，屋蓋宜采用無(wú)檁體系，當(dāng)采用其他屋蓋體系時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)屋蓋支撐設(shè)置和構(gòu)件之間的連接，保證屋蓋有足夠的剛度，以符合剛性桿的假定要求。

（5）鋼結(jié)構(gòu)是主要由鋼制材料組成的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)主要由型鋼和鋼板等制成的鋼梁、鋼柱、鋼桁架等構(gòu)件組成，各構(gòu)件或部件之間通常采用焊縫、螺栓或鉚釘連接。自重較輕，大部分在工廠(chǎng)加工，且施工簡(jiǎn)便周期短，廣泛應(yīng)用于大型廠(chǎng)房，一般結(jié)構(gòu)件表面需涂防火涂料，不適用于強(qiáng)侵蝕環(huán)境。

（6）混凝土結(jié)構(gòu)排架柱和屋架一般現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制。

2　廠(chǎng)房荷載取值問(wèn)題

2.1恒載取值

（1）門(mén)式剛架屋面自重較輕，彩板和檁條自重0.12～0.20kN/m2，而作用方向相反的風(fēng)荷載基本風(fēng)壓至少為0.30kN/m2，由于風(fēng)荷載參與組合下屋面構(gòu)件自重對(duì)結(jié)構(gòu)有利，故恒載取值偏大較多會(huì)使（恒-1.4風(fēng)）組合效應(yīng)減少，掩蓋了下翼緣受壓穩(wěn)定的問(wèn)題，恒載取值偏大較多還會(huì)對(duì)剛架柱腳錨栓和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響，柱腳由實(shí)際較為不利的拉彎狀態(tài)變?yōu)檩^為有利的壓彎狀態(tài)，導(dǎo)致錨栓直徑和基礎(chǔ)尺寸和配筋偏小。

（2）墻梁計(jì)算時(shí)少算了一側(cè)墻板自重對(duì)弱軸的影響。

（3）漏算了吊掛荷載和設(shè)備自重。

2.2風(fēng)荷載取值（1）門(mén)式剛架自重輕，對(duì)風(fēng)荷載非常敏感，在風(fēng)吸力作用下往往會(huì)發(fā)生荷載效應(yīng)反向情況，在基本風(fēng)壓較大的地區(qū)一般由風(fēng)荷載工況控制設(shè)計(jì)，要根據(jù)實(shí)際情況選擇風(fēng)荷載體型系數(shù)。

對(duì)于門(mén)式剛架輕型房屋，當(dāng)屋面坡度不大于10°、房屋平均高度不大于18m，房屋高寬比不大于1、檐口高度不大于房屋的最小水平尺寸時(shí)，風(fēng)荷載體型系數(shù)按CECS102附錄表A的規(guī)定，這些體型系數(shù)主要引用美國(guó)金屬房屋制造商協(xié)會(huì)MBMA手冊(cè)，這是由于低矮房屋受地面粗糙度的影響明顯，湍流規(guī)律復(fù)雜，必須由邊界層風(fēng)洞試驗(yàn)確定體型系數(shù)，該風(fēng)洞試驗(yàn)研究歷經(jīng)了10年，包含封閉式、部分封閉式、敞開(kāi)式等主次結(jié)構(gòu)，當(dāng)不符合上述低矮房屋條件時(shí)，可按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范規(guī)定的體型系數(shù)執(zhí)行.

（2）剛架計(jì)算未區(qū)分端區(qū)和中間區(qū)，維護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算未區(qū)分邊緣帶、中間區(qū)及角部不同的體型系數(shù)，對(duì)部分封閉式的房屋類(lèi)型，仍采取封閉式的體型系數(shù)計(jì)算。

（3）剛架計(jì)算時(shí)漏算懸挑構(gòu)件或屋面女兒墻風(fēng)荷載。

（4）風(fēng)荷載作用方向問(wèn)題，風(fēng)荷載體型系數(shù)表中正號(hào)（壓力）表示風(fēng)力由外朝向表面；負(fù)號(hào)（吸力）表示風(fēng)力自表面向外離開(kāi)。

2.3吊車(chē)荷載取值

（1）吊車(chē)梁計(jì)算時(shí)漏算軌道、軌道連接、走道板、管道和支架自重，導(dǎo)致吊車(chē)梁不安全。

（2）多臺(tái)吊車(chē)僅按一臺(tái)計(jì)算，導(dǎo)致吊車(chē)豎向和水平荷載偏小，或者是廠(chǎng)房長(zhǎng)度較長(zhǎng)而工藝一跨僅設(shè)一臺(tái)吊車(chē)時(shí)建議結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按兩臺(tái)吊車(chē)設(shè)計(jì)，以免將來(lái)業(yè)主增加吊車(chē)導(dǎo)致廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)不安全。

（3）吊車(chē)工作制不正確，導(dǎo)致吊車(chē)梁或主結(jié)構(gòu)計(jì)算不準(zhǔn)確，電動(dòng)單梁吊車(chē)一般用于10t及以下吊車(chē)，它的輪壓總重和基本尺寸都小于橋式吊車(chē)，對(duì)吊車(chē)梁的變形控制松于橋式吊車(chē)。

（4）設(shè)計(jì)階段建設(shè)方一般吊車(chē)還未訂貨，最后甲方選用吊車(chē)參數(shù)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)吊車(chē)參數(shù)相差很大，建議將結(jié)構(gòu)吊車(chē)參數(shù)寫(xiě)入工藝設(shè)備表，盡量用常用吊車(chē)的參數(shù)計(jì)算，并等建設(shè)方吊車(chē)訂貨后復(fù)核結(jié)構(gòu)。

2.4雪荷載取值

對(duì)門(mén)式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)而言，沿海地區(qū)主要是抗風(fēng)問(wèn)題，而內(nèi)地多雪地區(qū)需考慮雪荷載的不利影響，2008年的湖南雪災(zāi)引發(fā)的門(mén)剛倒塌事故應(yīng)引起高度關(guān)注，湖南規(guī)定門(mén)式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)活荷載提高到0.70kN/m2。

（1）基本雪壓取值偏小，不符合GB50009第6.1.2條規(guī)定。該條明確：“對(duì)雪荷載敏感的結(jié)構(gòu)，基本雪壓應(yīng)適當(dāng)提高?！遍T(mén)式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)雪荷載超過(guò)自重較多，建議按百年一遇的基本雪壓考慮，以提高結(jié)構(gòu)的安全度。

（2）屋面雪荷載的取值應(yīng)注意屋面積雪分布系數(shù)（詳見(jiàn)GB5009 -2012的表7.2.1），雪荷載大于活荷載的會(huì)直接影響結(jié)構(gòu)的安全，規(guī)范規(guī)定：設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)及屋面的承重構(gòu)件時(shí)，屋面板和檁條按積雪不均勻分布的不利情況采用；屋架和拱殼按全跨積雪的均勻分布、不均勻分布和半跨積雪均勻分布的最不利情況采用，框架和柱按全跨積雪的均勻分布情況采用。尤其對(duì)檁條，應(yīng)充分考慮雪荷載的不利影響。

3　廠(chǎng)房的柱網(wǎng)

單層廠(chǎng)房跨度以3m為模數(shù)，縱向軸線(xiàn)一般中柱對(duì)中，邊柱在柱外皮，重型廠(chǎng)房為保證吊車(chē)的側(cè)邊安全距離，需加入插入距；單層廠(chǎng)房柱距一般為6m、12m，屋面維護(hù)結(jié)構(gòu)為彩板時(shí)，常采用8m、9m。

4　廠(chǎng)房的高度

（1）廠(chǎng)房高度由工藝定，帶吊車(chē)的廠(chǎng)房根據(jù)吊車(chē)軌頂標(biāo)高、吊車(chē)的高度、安全距離及上部燈具和管線(xiàn)確定屋面梁底或屋架下弦。

（2）廠(chǎng)房女兒墻的高度注意要高于屋脊的屋面板。

5　半龍門(mén)吊車(chē)

半龍門(mén)吊車(chē)一側(cè)軌道在地上，另一側(cè)軌道在吊車(chē)梁上，一般噸位較小，跨度不大，要特別注意吊車(chē)跨度為軌道間距離，并要考慮吊車(chē)側(cè)邊的安全距離。

6　廠(chǎng)房?jī)?nèi)的隔墻

廠(chǎng)房?jī)?nèi)的隔墻有到頂和不到頂兩種，一般做外包墻，如縱向隔墻頂高度高于吊車(chē)軌頂，在計(jì)算吊車(chē)安全距離時(shí)要注意墻厚的影響。

7　門(mén)式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)的支撐和剛性系桿的布置

門(mén)式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)是單層廠(chǎng)房常用結(jié)構(gòu)形式，適用于主要承重結(jié)構(gòu)為單跨或多跨實(shí)腹門(mén)式剛架，具有輕型屋蓋和輕型外墻、無(wú)橋式吊車(chē)或起重量不大于20t的A1～A5工作式橋式吊車(chē)或3t懸掛式起重機(jī)的單層鋼結(jié)構(gòu)，當(dāng)多層建筑的頂層為門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，也可參照?qǐng)?zhí)行。

（1）屋蓋橫向支撐宜設(shè)在溫度區(qū)間端部的第一個(gè)或第二個(gè)開(kāi)間。當(dāng)端部支撐設(shè)在第二個(gè)開(kāi)間時(shí)，在第一個(gè)開(kāi)間的相應(yīng)位置應(yīng)設(shè)置剛性系桿。

（2）柱間支撐的間距應(yīng)根據(jù)房屋縱向往距、受力情況和安裝條件確定。當(dāng)無(wú)吊車(chē)時(shí)宜取30～45m；當(dāng)有吊車(chē)時(shí)宜設(shè)在溫度區(qū)段中部，或當(dāng)溫度區(qū)段較長(zhǎng)時(shí)宜設(shè)在三分點(diǎn)處，且間距不宜大于60m。

（3）當(dāng)建筑物寬度大于60m時(shí)，宜在內(nèi)柱列適當(dāng)增加柱間支撐。

（4）當(dāng)房屋高度相對(duì)于柱間距較大時(shí)，柱間支撐宜分層設(shè)置。

（5）在剛架轉(zhuǎn)折處（單跨房屋邊柱頂和屋脊，以及多跨房屋某些中間柱柱頂和屋脊）應(yīng)沿房屋全長(zhǎng)設(shè)置剛性系桿。

（6）由支撐斜桿等組成的水平桁架，其直腹桿宜按剛性系桿考慮。

（7）在設(shè)有帶駕駛室且起重量大于15t橋式吊車(chē)的跨間，應(yīng)在屋蓋邊緣設(shè)置縱向支撐桁架。當(dāng)橋式吊車(chē)起重量較大時(shí)，尚應(yīng)采取其他有效技術(shù)措施增加吊車(chē)梁的側(cè)向剛度。

8　鋼結(jié)構(gòu)的防銹和防火

鋼結(jié)構(gòu)的防銹和涂裝應(yīng)綜合考慮結(jié)構(gòu)的重要性、環(huán)境的腐蝕條件、維護(hù)條件及使用壽命，以及施工條件與工程造價(jià)等因素，合理選用除銹方法與等級(jí)、涂料和涂裝要求。

（1）首先根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)所在地區(qū)確定對(duì)結(jié)構(gòu)的侵蝕作用分類(lèi)，再根據(jù)侵蝕作用類(lèi)別和構(gòu)件種類(lèi)確定除銹方法和等級(jí)，最后根據(jù)適用環(huán)境構(gòu)件確定油漆種類(lèi)。

（2）噴刷防火涂料只需進(jìn)行1～2遍底漆涂裝。

9　廠(chǎng)房設(shè)計(jì)收集原始資料的要求

（1）建筑場(chǎng)地有關(guān)的地質(zhì)資料，若建設(shè)場(chǎng)地?zé)o地質(zhì)資料時(shí)，可收集附近建筑的地質(zhì)資料作參考，并說(shuō)明附近建筑距本工程的距離，參考地質(zhì)資料的年代。

（2）建筑場(chǎng)地的地形及環(huán)境，如場(chǎng)地高差情況、周邊建筑及構(gòu)筑物的情況及距本建筑物的距離；場(chǎng)地交通條件，地下是否有防空洞、市政管線(xiàn)、通訊電纜等障礙等。

（3）當(dāng)?shù)氐氖┕つ芰Γc本工程有關(guān)的如鋼結(jié)構(gòu)、預(yù)制混凝土構(gòu)件、地基處理及樁基施工能力和習(xí)慣作法。

（4）當(dāng)?shù)夭捎玫耐ㄓ脠D、地方標(biāo)準(zhǔn)、有無(wú)對(duì)設(shè)計(jì)特殊要求的地方文件；尤其對(duì)荷載等安全方面與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不同的要求等。

（5）甲方對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有無(wú)特殊要求，如預(yù)留接建跨、拆除原建筑物等。

（6）對(duì)改、擴(kuò)建工程應(yīng)有原工程的現(xiàn)狀資料，包括原有施工圖、竣工圖及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)資料，原有建筑的質(zhì)量情況。

TU391

A

1673-0038（2015）29-0056-02

2015-7-3

彭柱（1972-），男，中級(jí)，本科，主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。