宋彥鵬

摘要：在工業(yè)廠房的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需要來(lái)合理選擇廠房結(jié)構(gòu)的材料及結(jié)構(gòu)形式，為工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)創(chuàng)造良好的環(huán)境。工業(yè)廠房的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅涉及多領(lǐng)域?qū)W科的理論知識(shí)，而且設(shè)計(jì)內(nèi)容和環(huán)節(jié)的復(fù)雜程度也較高，因此設(shè)計(jì)人員要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，積極運(yùn)用先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，對(duì)傳統(tǒng)的工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法加以創(chuàng)新，嚴(yán)格遵守工業(yè)廠房的基本設(shè)計(jì)原則，提高建筑材料選擇以及結(jié)構(gòu)布局的合理性。

關(guān)鍵詞：工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)形式選擇;設(shè)計(jì)

前言：

要在建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)以及防火設(shè)計(jì)等諸多方面進(jìn)行優(yōu)化，為工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)固性提供可靠的保障，從而全面提高工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，為工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的正常開(kāi)展奠定有利的環(huán)境基礎(chǔ)。

一、工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)形式選擇

1工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)組成。在廠房建筑中支承各種荷載作用的構(gòu)件所組成的骨架，稱為結(jié)構(gòu)。它承載著建筑在施工和使用過(guò)程中可能出現(xiàn)的各種荷載和作用，比如廠房自重，各種工業(yè)設(shè)備，儀器儀表等的重力荷載、風(fēng)雪荷載及地震作用等等。廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是對(duì)這些可能出現(xiàn)的各種荷載和作用進(jìn)行定量分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)用力學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)出安全、適用和耐久的廠房結(jié)構(gòu);組成結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)件主要有板、梁、柱、墻和基礎(chǔ)等。單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)主要是由橫向排架和縱向聯(lián)系構(gòu)件以及支撐所組成。橫向排架包括屋架或屋面梁、柱和柱基礎(chǔ)。橫向排架的特點(diǎn)是把屋架或屋面梁視為剛度很大的橫梁，它與柱的連接為鉸接，柱與基礎(chǔ)的連接為剛接。它的作用主要是承受屋蓋、天窗、外墻及吊車梁等荷載作用?？v向連系構(gòu)件包括吊車梁、基礎(chǔ)梁、連系梁、圈梁、大型屋面板等，這些構(gòu)件的作用是連系橫向排架并保證橫向排架的穩(wěn)定性，形成廠房的整個(gè)骨架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，并將作用在山墻上的風(fēng)力和吊車縱向制動(dòng)力傳給柱子。支撐系統(tǒng)包括屋蓋支撐和柱間支撐兩大類。它的作用是保證廠房的整體性和穩(wěn)定性。單層廠房除骨架之外，還有外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，它包括廠房四周的外墻、抗風(fēng)柱等，它主要起圍護(hù)或分隔作用。

2工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)形式。

2.1 按承重結(jié)構(gòu)的材料分大致可分為：混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和混凝土-鋼結(jié)構(gòu)組合結(jié)構(gòu)。吊車或吊車噸位不超過(guò)5t，且跨度在15m 以內(nèi)，柱頂標(biāo)高在8m 以下，無(wú)特殊工藝要求的小型廠房，可采用由磚柱、鋼筋混凝土屋架或木屋架或輕鋼屋架組成的混合結(jié)構(gòu)。當(dāng)?shù)踯噰嵨辉?50t（中級(jí)載荷狀態(tài)）以上，或跨度大于36m的大型廠房，或有特殊工藝要求的廠房（如設(shè)有10t以上鍛錘的車間以及高溫車間的特殊部位等），一般采用鋼屋架、鋼筋混凝土柱或全鋼結(jié)構(gòu)。其他大部分廠房均可采用混凝土結(jié)構(gòu)。

2.2 按承重結(jié)構(gòu)的形式分。單層廠房結(jié)構(gòu)按其主要承重結(jié)構(gòu)的形式分，有排架結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)和門(mén)式剛架結(jié)構(gòu)等。排架結(jié)構(gòu)是單層廠房中應(yīng)用比較普遍的結(jié)構(gòu)形式。除用于一般單層廠房外，還用于跨度和高度均大，且有較大噸位的吊車或有較大震動(dòng)荷載的大型廠房。裝配式單層廠房的主要承重結(jié)構(gòu)是屋架或屋面梁、柱和基礎(chǔ)。當(dāng)屋架與柱頂為鉸接，柱與基礎(chǔ)頂面為剛接時(shí)，這樣組成的結(jié)構(gòu)叫排架。隨著生產(chǎn)工藝及使用要求的不同，排架結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)成等高或不等高、單跨或多跨的各種形式。門(mén)式剛架的基本特點(diǎn)是柱和梁剛接，柱與基礎(chǔ)的連接多為鉸接。構(gòu)件截面一般為H型鋼。剛架的優(yōu)點(diǎn)是梁柱合一，構(gòu)件種類少，制作較簡(jiǎn)單，且結(jié)構(gòu)輕巧，當(dāng)跨度和高度較小時(shí)，其經(jīng)濟(jì)指標(biāo)稍優(yōu)于排架結(jié)構(gòu)。剛架的缺點(diǎn)是剛度較差，承載后會(huì)產(chǎn)生跨變，梁柱轉(zhuǎn)角處易產(chǎn)生早期裂縫，所以對(duì)于吊車噸位較大的廠房，剛架的應(yīng)用受到一定的限制。門(mén)式剛架種類很多，目前在單層廠房中用得較多的是兩鉸和三鉸兩種形式。同樣，門(mén)式剛架也可用于多跨廠房。它用于屋蓋較輕的無(wú)橋式吊車或吊車噸位較小、跨度和高度亦不大的中小型廠房

二、工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)優(yōu)化。防火設(shè)計(jì)是工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)之一，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化是減小火災(zāi)發(fā)生概率的一項(xiàng)有效措施。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)化其結(jié)構(gòu)的耐火性，并提高消防警報(bào)、排煙以及人員疏散等方面設(shè)計(jì)方案的合理性。目前大部分工業(yè)廠房采用的是鋼結(jié)構(gòu)，其在耐火能力方面與混凝土結(jié)構(gòu)相比存在一定的差距，因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)采取在鋼結(jié)構(gòu)表面刷涂防火涂料等方式來(lái)增強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的防火性能，以防止鋼結(jié)構(gòu)在高溫影響下出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形等問(wèn)題。同時(shí)設(shè)計(jì)人員還應(yīng)對(duì)工業(yè)廠房的平面布局加以優(yōu)化，通過(guò)合理分區(qū)來(lái)設(shè)置消防通道、隔離區(qū)以及疏散通道等，從而達(dá)到優(yōu)化工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)的目的。

2.工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)優(yōu)化。地震是威脅工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)安全的重要因素，因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須高度的重視抗震設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，優(yōu)化工業(yè)廠房的抗震設(shè)計(jì)方案。在工業(yè)廠房的抗震設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員首先要優(yōu)化基址的選擇，盡量避免在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地震活動(dòng)比較頻繁的區(qū)域建廠。同時(shí)在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的平面布局設(shè)計(jì)中要協(xié)調(diào)好整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及結(jié)構(gòu)局部的穩(wěn)定性之間的關(guān)系，加強(qiáng)整體性設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)平面布局以及建筑結(jié)構(gòu)里面時(shí)應(yīng)盡量采用對(duì)稱布局，并簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)形式，選擇矩形等比較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)類型。在設(shè)置鋼架以及柱間支撐結(jié)構(gòu)時(shí)也應(yīng)按照對(duì)稱布局的方法來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以增強(qiáng)工業(yè)廠房整體建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及荷載能力，從而優(yōu)化抗震設(shè)計(jì)方案，提高工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。

3.工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)材料選擇優(yōu)化。優(yōu)化工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，提高建筑材料選擇的合理性是重要的優(yōu)化方向之一。建筑材料在質(zhì)量性能上的差異會(huì)直接影響工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的效果。因此設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)方案中選擇建筑材料時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵守工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范，并根據(jù)工業(yè)廠房的設(shè)計(jì)功能以及實(shí)際需要來(lái)合理選擇建筑材料。同時(shí)在保證建筑材料的質(zhì)量性能符合設(shè)計(jì)規(guī)定的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)充分考慮建筑材料的實(shí)用性以及經(jīng)濟(jì)性，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行全面的對(duì)比分析，從而優(yōu)化建筑材料選擇的性價(jià)比。以工業(yè)廠房建筑中的鋼材選擇為例，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分考慮國(guó)內(nèi)工業(yè)廠房在防火性能方面的要求，因此應(yīng)選擇具有較高耐火能力的鋼材型號(hào)。

4.工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)支撐設(shè)計(jì)優(yōu)化。在設(shè)計(jì)工業(yè)廠房的支撐系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分了解工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的實(shí)際情況，例如機(jī)械設(shè)備在正常運(yùn)行狀態(tài)下所產(chǎn)生的振動(dòng)，工業(yè)生產(chǎn)中所使用的大型設(shè)備的跨度、高度以及噸位等因素，從而合理設(shè)計(jì)支撐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。在支撐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要優(yōu)化的對(duì)象是在廠房的垂由于不同地區(qū)在降雨量上存在較大的差異，因此在設(shè)計(jì)屋面坡度時(shí)應(yīng)充分考慮廠房所在區(qū)域的實(shí)際降雨量因素，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比優(yōu)化，提高屋面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。

5.工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)其他方面的設(shè)計(jì)優(yōu)化。目前在工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中廣泛采用的是鋼結(jié)構(gòu)，而鋼結(jié)構(gòu)如果長(zhǎng)期暴露在潮濕環(huán)境或者腐蝕介質(zhì)中都會(huì)發(fā)生不同程度的銹蝕現(xiàn)象，會(huì)對(duì)工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性造成不利的影。設(shè)計(jì)人員應(yīng)準(zhǔn)確掌握鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象的主要成因機(jī)理，以及相關(guān)的溫濕度、侵蝕介質(zhì)以及環(huán)境因素等，從而在設(shè)計(jì)中通過(guò)采用有抗腐蝕能力的耐候鋼;熱鍍鋅以及在鋼結(jié)構(gòu)表面刷防腐涂料等措施來(lái)解決鋼結(jié)構(gòu)的銹蝕問(wèn)題，從而保證工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)的安全。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，單層工業(yè)廠房的建筑結(jié)構(gòu)形式多種多樣，在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)的選擇中需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理的選擇，使得建筑結(jié)構(gòu)能夠與建筑形式得到完美的融合，保證廠房的安全。

參考文獻(xiàn)：

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[2]李偉.工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的探究[J].居舍，2018（29）：88.