摘 要：本文以多層廠房工程具體實(shí)例為基礎(chǔ)，深入的分析了多層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，并提出相關(guān)的注意事項(xiàng)。
關(guān)鍵詞：多層廠房 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要點(diǎn) 注意事項(xiàng)
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，過去建筑形式、功能單一的廠房結(jié)構(gòu)已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。為了迎合工藝不斷更新、大工業(yè)生產(chǎn)的形勢(shì)，工業(yè)大廈、聯(lián)合車間等多功能廠房陸續(xù)建成。在工業(yè)用地日益緊張的情況下，多層廠房也是應(yīng)運(yùn)而生。具有荷載大、跨度大、開洞多等特點(diǎn)的多層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，倍受業(yè)界關(guān)注。筆者結(jié)合個(gè)人設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)多層廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，做以下探討：
一 多層廠房工程實(shí)例
本工程為兩層框架結(jié)構(gòu)，1 層為生產(chǎn)廠房，2 層為培訓(xùn)廠房，建筑軸線寬度為 24.3m，長(zhǎng)度為 54m，兩層層高均為 7.5m，在 1 層、2 層分別設(shè)了 1 臺(tái) 5t 的橋式吊車，抗震設(shè)防烈度為 7度，設(shè)計(jì)分組為第三組，基本加速度為0.1g，框架抗震等級(jí)為三級(jí)，采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，框架梁、柱、基礎(chǔ)的混凝土等級(jí)為C40，鋼筋采用 HPB300 級(jí)、HRB400 級(jí)，結(jié)構(gòu)計(jì)算采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院的 PKPM 系列軟件（2010 版），平面布置如圖 1所示。
1 大跨度梁截面形式的選用
對(duì)于本工程來(lái)說(shuō)，跨度為24.3m 的大梁的截面形式的選用尤為重要，為保證本工程滿足“安全、經(jīng)濟(jì)、適用”的原則，筆者分別采用了型鋼混凝土、鋼梁、預(yù)應(yīng)力混凝土梁3種截面形式進(jìn)行了試算，其中預(yù)應(yīng)力筋選用鋼絞線（1×7）s15.2，具體梁參數(shù)見表1。
從工程造價(jià)、施工難度等方面綜合比較，本工程采用用后張法有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁較為合適。
2 吊車荷載的輸入
為方便加工件的運(yùn)送，本工程在1 層、2 層分別設(shè)了 1 臺(tái)5t 的橋式吊車，對(duì)于吊車荷載的輸入，在 PKPM 軟件中可以直接由軟件自動(dòng)導(dǎo)入，在選取軟件庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)吊車荷載后，即可完成本工程吊車荷載的布置。
3 考慮大型機(jī)床等設(shè)備布置，樓面活荷載的選用
本工程2 層為培訓(xùn)教室，里面布置了大量的機(jī)床設(shè)備，考慮設(shè)備運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)影響，應(yīng)按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009―2001）（2006 版）4.2.1 條及附錄 C 規(guī)定輸入樓面均布荷載，本工程的機(jī)床型號(hào)為 C6132 型，屬第四類金工車間，計(jì)算樓面板時(shí)，樓面活荷載取值為8.0kN/m2，計(jì)算樓面次梁時(shí)，樓面活荷載取值為 6.0kN/m2，計(jì)算框架主梁、框架柱、基礎(chǔ)時(shí)，樓面活荷載取值為 5.0kN/m2，本工程樓面結(jié)構(gòu)采用了井字梁結(jié)構(gòu)，樓面板厚度為120mm。另外，根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009―2001）（2006版）4.2.3 條規(guī)定，生產(chǎn)車間的樓梯活荷載，可按實(shí)際情況采用，但不宜小于3.5kN/m2，所以本工程樓梯間活荷載取值為3.5kN/m2。
4 主要計(jì)算結(jié)果
�。�1） 結(jié)構(gòu)整體抗傾覆驗(yàn)算結(jié)果抗傾覆驗(yàn)算結(jié)果見表2。
�。�2 ）結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗(yàn)算結(jié)果
穩(wěn)定驗(yàn)算結(jié)果見表3。
該結(jié)構(gòu)剛重比Di×Hi/Gi大于10，能夠滿足規(guī)范（5.4.4）的整體穩(wěn)定驗(yàn)算；該結(jié)構(gòu)剛重比 Di×Hi/Gi大于20，可以不考慮重力二階效應(yīng)。
�。�3）周期、地震力與振型
地震作用最大的方向= -0.020°
（4） 位移
X 方向地震作用下的樓層最大層間位移角：1/1290 （第 2層第1 塔）。Y 方向地震作用下的樓層最大層間位移角：1/1490 （第 2層第1 塔）。X 方向風(fēng)荷載作用下的樓層最大層間位移角：1/4305 （第1 層第 1 塔）。Y 方向風(fēng)荷載作用下的樓層最大層間位移角：1/2470 （第1 層第1 塔）。
二 多層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
由于工藝布置要求，多層廠房通常需要較大的空間，廠房結(jié)構(gòu)多選用框架結(jié)構(gòu)。在工藝條件許可、廠房層數(shù)較多時(shí)，也可以選用框剪結(jié)構(gòu)。廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則為：保證柱網(wǎng)均勻、對(duì)稱分布，廠房的質(zhì)量中心和剛度中心應(yīng)當(dāng)相近，盡量降低廠房空間的扭轉(zhuǎn)作用；廠房結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)傳力明確、規(guī)則，盡量避免變形突變的收縮和凹角、豎向變化的內(nèi)收和外挑等情況的出現(xiàn)，爭(zhēng)取沿豎向的剛度少突變。在具體的廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)著重把握以下幾點(diǎn)：第一，控制縱向框架和橫向框架的周期。因?yàn)槎鄬訌S房尺寸較大的跨度方向的柱子相對(duì)較少，尺寸較小的柱距方向的柱子相對(duì)較多，所以通常采用橫向控制，以保證縱橫兩個(gè)方向有著大致相同的抗震能力。第二，電梯間的位置應(yīng)當(dāng)合理設(shè)置。因?yàn)槎鄬訌S房的貨物、設(shè)備很重，為了方便豎向運(yùn)輸，需要設(shè)置電梯。地體井筒是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，具有很大的剛度，所以，在布置電梯間時(shí)，應(yīng)盡量避免布置在廠房的端部或角部。如果因?qū)嶋H需要必須布置在廠房的端部或角部時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)電梯井筒周圍的框架和樓板進(jìn)行必要的加強(qiáng)措施。
三 多層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
1 考慮機(jī)器振動(dòng)荷載影響
工業(yè)建筑樓面不同于民用建筑，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮設(shè)備運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)荷載，荷載輸入應(yīng)嚴(yán)格按荷載規(guī)范要求輸入，如沒用充分依據(jù)，應(yīng)嚴(yán)格按廠家提供的設(shè)備參數(shù)進(jìn)行折算。
2 抗震設(shè)計(jì)參數(shù)的輸入
預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)參數(shù)與普通混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)參數(shù)取值有所不同，如《預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)程》第 3.1.2 規(guī)定，以預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)、板柱 - 框架結(jié)構(gòu)作為主要抗側(cè)力體系的建筑結(jié)構(gòu)，其阻尼比應(yīng)取 0.03，而普通混凝土結(jié)構(gòu)的阻尼比取 0.05。
3 預(yù)應(yīng)力錨具的位置
預(yù)應(yīng)力筋的錨具設(shè)置應(yīng)滿足規(guī)范要求，不得隨意設(shè)置，《預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)程》第 3.2.10 規(guī)定，后張預(yù)應(yīng)力筋的錨具不宜設(shè)置在粱柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)，并應(yīng)布置在粱端箍筋加密區(qū)以外，所以本工程的錨具設(shè)置在框架柱外側(cè)。
4 預(yù)應(yīng)力梁縱向配筋率的控制
根據(jù)《預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)程》第4.2.2規(guī)定，預(yù)應(yīng)力混凝土框架梁縱向受拉鋼筋按非預(yù)應(yīng)力鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值換算的配筋率不應(yīng)大干2.5%（HRB400 級(jí)鋼筋） 或 3.0%（HRB335 級(jí)鋼筋），在軟件計(jì)算完后，設(shè)計(jì)人應(yīng)手工核算，這一點(diǎn)應(yīng)引起設(shè)計(jì)人的注意。
結(jié)語(yǔ)：
總之， 多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，需要注意的事項(xiàng)很多，應(yīng)該引起我們的足夠重視。并且要根據(jù)實(shí)際情況選擇合理的結(jié)構(gòu)體系，進(jìn)行準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)計(jì)算，不斷調(diào)整截面，從而設(shè)計(jì)出符合工藝要求的多層廠房結(jié)構(gòu)。
參考文獻(xiàn)：
[1]GB50011―2010 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].
[2]GB50009―2001建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（2006年版）[S].
[3]GB50010―2010 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].
[4]JGJ140―2004.預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)程[S]
