Some food factory structure modeling practice effect on the design

◎鮮莉莉，馮子江，徐成中（無(wú)錫中糧工程科技有限公司，江蘇　無(wú)錫　214035）

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糧食廠區(qū)組合體結(jié)構(gòu)建模的習(xí)慣做法對(duì)設(shè)計(jì)的影響

Some food factory structure modeling practice effect on the design

◎鮮莉莉，馮子江，徐成中
（無(wú)錫中糧工程科技有限公司，江蘇無(wú)錫214035）

現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依靠軟件，參數(shù)的設(shè)置，模型的建立雖有相關(guān)的文獻(xiàn)支持，但更多時(shí)候往往取決于設(shè)計(jì)人員的習(xí)慣做法.建模做法是否嚴(yán)謹(jǐn)，考慮是否全面合理直接影響到設(shè)計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性安全性.進(jìn)一步影響到配筋量，施工工藝及工程造價(jià)等.以某企業(yè)稻谷綜合加工及倉(cāng)儲(chǔ)烘干項(xiàng)目為例，為滿足功能要求并盡可能利用場(chǎng)地，方便工藝流程安排，將車間配套用房、大米車間、成品庫(kù)副產(chǎn)品庫(kù)、原糧倉(cāng)稻殼倉(cāng)組合成聯(lián)合體（見(jiàn)圖1），相互之間由伸縮縫分開(kāi)成獨(dú)立單體.這種糧食廠區(qū)組合體結(jié)構(gòu)建模的習(xí)慣做法對(duì)設(shè)計(jì)的影響更為明顯.

結(jié)合實(shí)例說(shuō)明如下.

1　聯(lián)合體的分體和整體建模

聯(lián)合體如圖1，各單體緊鄰，防火墻與伸縮縫的合理設(shè)置有效的劃分各個(gè)防火分區(qū).工藝流程的設(shè)計(jì)更為緊湊經(jīng)濟(jì)，廠區(qū)用地的規(guī)劃更為節(jié)約集中.由于各個(gè)單體的功能與結(jié)構(gòu)體系不盡相同，設(shè)計(jì)建模的習(xí)慣做法就是聯(lián)合體各個(gè)單體分開(kāi)單獨(dú)建模.這樣模型相對(duì)簡(jiǎn)單且易滿足規(guī)范要求，各塔結(jié)構(gòu)的參數(shù)指標(biāo)如周期比、位移比等鑒于目前程序的實(shí)際能力，也相對(duì)準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)圖紙的轉(zhuǎn)換整理也相對(duì)便捷.

圖1　一層平面布置圖

但作為一個(gè)聯(lián)合體，伸縮縫處上部主體分開(kāi)，下部基礎(chǔ)已無(wú)法分開(kāi)應(yīng)設(shè)計(jì)成整體.底盤(pán)（如果有底盤(pán)）的計(jì)算、基礎(chǔ)的布置相互牽連影響，不能分開(kāi)看待，一定以整體模型為準(zhǔn).這就要求另外整體建模，設(shè)置多塔號(hào).值得說(shuō)明的是無(wú)論是整體模型還是分散模型，風(fēng)荷載是可以準(zhǔn)確計(jì)算的（定義遮擋），但對(duì)于各塔如果風(fēng)荷載體型系數(shù)不一的時(shí)候，建議在多塔定義里面人為分塔分層指定.這樣的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)才更為準(zhǔn)確.

合理的做法是：建立分體和整體兩個(gè)模型，上部結(jié)構(gòu)結(jié)果以分體模型計(jì)算為準(zhǔn)，基礎(chǔ)結(jié)果以整體模型計(jì)算為準(zhǔn).

2　地梁層的設(shè)置

墻下條基往往會(huì)由于不均勻沉降造成后期的墻體裂縫，所以現(xiàn)在習(xí)慣整體計(jì)算時(shí)加入地梁層，即首層柱的基礎(chǔ)H0段作為計(jì)算模型的第一層柱；二層樓面和首層柱作為計(jì)算模型的第二層.這樣既有一層墻體地梁的配筋計(jì)算結(jié)果，同時(shí)所有荷載直接傳于基礎(chǔ).但查看柱計(jì)算結(jié)果，出現(xiàn)不合理的配筋量變化，不但給現(xiàn)場(chǎng)施工造成不便，而且使首層柱沒(méi)有足夠的抗震安全度.

《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010）第11.4.2條規(guī)定一、二、三、四級(jí)抗震等級(jí)框架結(jié)構(gòu)的底層（無(wú)地下室的基礎(chǔ)以上或地下室以上的首層），柱下端截面組合的彎矩設(shè)計(jì)值，應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.7,1.5,1.3和1.2.第11.4.3條則進(jìn)一步規(guī)定確定框架柱的剪力設(shè)計(jì)值Vc時(shí)，要采用經(jīng)調(diào)整后的框架柱端彎矩設(shè)計(jì)值.所以這個(gè)習(xí)慣做法將直接導(dǎo)致實(shí)際的首層柱沒(méi)有按照規(guī)范進(jìn)行內(nèi)力調(diào)整，配筋結(jié)果偏于不安全，地震時(shí)容易破壞.

合理的做法是：整體模型中建入地梁層，豎向?qū)愠龅亓簩又泻奢d，分散模型中，不建地梁層，將導(dǎo)算出的柱荷載輸入至首層柱上.基礎(chǔ)及地梁計(jì)算以整體建模為準(zhǔn)，梁板柱配筋以分散建模為準(zhǔn).

3　樓梯的整體建模

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（G50011-2010以下簡(jiǎn)稱抗規(guī)）第3.6.6條規(guī)定利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震分析，計(jì)算模型的建立、必要的簡(jiǎn)化計(jì)算與處理，應(yīng)符合結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀況，計(jì)算中應(yīng)考慮樓梯構(gòu)件的影響.也就是樓梯參與整體建模.可真要是用樓梯模型配筋結(jié)果，某些構(gòu)件就不一定能算下來(lái)的，或是結(jié)果偏大.

樓梯的計(jì)算，設(shè)計(jì)的習(xí)慣做法，是整個(gè)樓梯間開(kāi)洞，把相應(yīng)的樓梯恒活載輸在梁上，符合樓梯傳力實(shí)際，方便梁柱的配筋計(jì)算.但計(jì)算結(jié)構(gòu)文件中以結(jié)構(gòu)的整體來(lái)看，有的數(shù)據(jù)將不太符合實(shí)際，缺少一定的參考價(jià)值.

合理的做法是：對(duì)于周期、位移、位移比等的控制，按照樓梯參與的模型考慮.對(duì)于配筋計(jì)算，建議不要讓樓梯參與.這樣對(duì)比的結(jié)果更合理更準(zhǔn)確.樓梯不參與建模，在進(jìn)一步的樓梯圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中，可將梯段一端設(shè)計(jì)成鉸接減少抗震影響.

4　工業(yè)車間組合值系數(shù)取值

大米車間內(nèi)部布滿設(shè)備，工藝提供了詳細(xì)的設(shè)備荷載及洞孔圖紙.常規(guī)做法是按照工藝進(jìn)行梁定位及板開(kāi)洞，梁按實(shí)際情況輸入設(shè)備荷載，樓面輸入等效均布荷載.根據(jù)抗規(guī)第5.1.3條計(jì)算地震作用時(shí)，建筑的重力荷載代表值應(yīng)取結(jié)構(gòu)和構(gòu)配件自重標(biāo)準(zhǔn)值和各可變荷載組合值之和.組合值系數(shù)按實(shí)際情況計(jì)算的樓面活荷載，應(yīng)取1.0.按等效均布荷載計(jì)算的樓面活荷載，應(yīng)取0.5.PKPM默認(rèn)參數(shù)為0.5，設(shè)計(jì)的習(xí)慣做法是加大至1.0.這樣一來(lái)計(jì)算結(jié)果相對(duì)實(shí)際的情況會(huì)不經(jīng)濟(jì).

其實(shí)根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2012）第5.2.2條工業(yè)建筑樓面上無(wú)設(shè)備區(qū)域的操作荷載，可按均布荷載2.0 KN/m2考慮.在設(shè)備所占區(qū)域內(nèi)可不考慮操作荷載和堆料荷載.實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到后期設(shè)備調(diào)整的不可預(yù)見(jiàn)性，以及施工及安裝的可能弊端.均布荷載取值都大于這個(gè)數(shù).同時(shí)第5.2.3條規(guī)定工業(yè)建筑樓面活荷載的組合值系數(shù)頻遇值系數(shù)和準(zhǔn)永久值系數(shù)應(yīng)該實(shí)際情況采用，但在任何情況下，組合值和頻遇值系數(shù)不應(yīng)小于0.7，準(zhǔn)永久值系數(shù)不應(yīng)小于0.6.

合理的做法是：樓面活荷載的組合值系數(shù)可取0.8.這樣既能滿足規(guī)范要求，又能避免配筋過(guò)大而產(chǎn)生的造價(jià)提高.

5　特殊結(jié)構(gòu)體系的抗震等級(jí)

如圖1中原糧倉(cāng)，其抗震設(shè)防烈度為7度，高度為23.5 m，框架剪力墻結(jié)構(gòu).習(xí)慣做法是按抗規(guī)表6.1.2規(guī)定，當(dāng)高度<24 m時(shí)，框架部分抗震等級(jí)為四級(jí)，抗震墻抗震等級(jí)為三級(jí).一層梁柱設(shè)置成框支梁柱，軟件計(jì)算時(shí)抗震等級(jí)自動(dòng)提高一級(jí).這種做法貌似考慮比較全面，安全可靠，實(shí)際上忽略了現(xiàn)在筒倉(cāng)已經(jīng)作為構(gòu)筑物設(shè)計(jì)的事實(shí).

構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50191-2012）表6.1.2給出了新的構(gòu)筑物框架-抗震墻結(jié)構(gòu)抗震要求.7度區(qū)，當(dāng)高度≤24 m時(shí)，不設(shè)筒倉(cāng)的框架抗震等級(jí)為四級(jí).而設(shè)筒倉(cāng)的框架不再以24 m而是以19 m為界，高度在19~50 m之間的框架抗震等級(jí)為三級(jí)，抗震墻抗震等級(jí)為二級(jí).同樣一層梁柱設(shè)置成框支梁柱，其抗震等級(jí)將提高至二級(jí).也就是說(shuō)，原糧倉(cāng)應(yīng)在原有抗規(guī)要求的基礎(chǔ)上提高一度設(shè)計(jì)，否則將不滿足規(guī)范的新規(guī)定，對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震安全埋下嚴(yán)重隱患.

合理的做法是：糧食廠區(qū)中涉及的一些特殊結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)結(jié)合相應(yīng)專業(yè)規(guī)范深入研究，對(duì)比分析，得出最準(zhǔn)確的結(jié)論運(yùn)用到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中.

6　結(jié)語(yǔ)

糧食廠區(qū)的設(shè)計(jì)相對(duì)比較復(fù)雜，結(jié)構(gòu)體系不單一，工藝配套要求高.結(jié)構(gòu)建模時(shí)的一些習(xí)慣做法往往考慮不全面，造成設(shè)計(jì)結(jié)果過(guò)于安全或者存在隱患.在經(jīng)驗(yàn)積累的基礎(chǔ)上，結(jié)合規(guī)范要求，進(jìn)行不同情況的模型結(jié)果對(duì)比，總結(jié)出最為合理精確的做法，對(duì)整個(gè)工程無(wú)論設(shè)計(jì)施工還是工程造價(jià)都至關(guān)重要.

參考文獻(xiàn)：

[1]GB50191-2012構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

[2]GB50011-2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

[3]GB50009-2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

[4]GB50010-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

[5]PKPMN401，61698，64272，13468，58755

摘要：對(duì)于糧食廠區(qū)組合體的建模，大到聯(lián)合體的分體或整體建模，地梁層是否設(shè)置，樓梯是否參與建模，小到工業(yè)車間組合值系數(shù)取值，特殊結(jié)構(gòu)體系抗震等級(jí)的確定等都對(duì)計(jì)算結(jié)果有直接的影響，決定了工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量.

關(guān)鍵詞：聯(lián)合體；地梁層；樓梯間；參數(shù)

Xian lili，F(xiàn)eng Zijiang，Xu Chengzhong
（Wuxi COFCO Engineering & Technology Co., Ltd., Wuxi 214035，China）

Abstract：For food factory assembly modeling, big to a consortium of fission or inte?gral modeling, the ground beam layer is set up, the stairs is involved in modeling, small to industrial workshop portfolio value coefficient values, special seismic structural system to determine the level has a direct effect on the calculation results, determine the quality of the engineering design.

Key words：Consortium；ground beam；stair；parameters.

作者簡(jiǎn)介：鮮莉莉（1982-），女，一級(jí)建造師，國(guó)家監(jiān)理工程師；專業(yè)方向?yàn)榻Y(jié)構(gòu)工程.

收稿日期：2014-06-12

中圖分類號(hào)：TU201.1