工业厂房混凝土排架结构设计相关要点

发表时间:2020/6/8   来源:《基层建设》2020年第5期   作者:蔡庆
[导读] 摘要:随着各领域的不断提高,极大地促进了工业建设体系的发展,提高了社会生产效率。
        中国轻工业武汉设计工程有限责任公司  湖北武汉  430000
        摘要:随着各领域的不断提高,极大地促进了工业建设体系的发展,提高了社会生产效率。为满足现代化工业生产需要,现今工业厂房的建设规模之大、功能需求之多与以往相比有较大的不同。作为传统的钢筋混凝土排架结构的设计如何适应新时代工业建设的需要,如何能满足业主较高质量较高标准的设计要求,这些都是作为结构设计人员必须面对和充分考虑的问题,需要设计人员采取一定有效的设计方式。为此,强化研究与探索混凝土排架结构工业厂房的设计意义十分重大。
        关键词:工业厂房;混凝土;排架结构设计;要点
        引言
        国民企业的发展迎来了繁荣时期,越来越多的企业开始大范围开展工厂厂房的建设活动。在我国工业厂房建设中,经常使用的一种结构是钢筋混凝土框排架结构,本文就钢筋混凝土框排架结构设计中的问题以及设计要点分析进行讨论,以供业内人士参考。
        1钢筋混凝土框排架结构设计中的问题
        1.1注意构造设计
        应该加长大跨径柱网的框架结构的楼梯间处的框架柱,避免使楼梯间处的框架柱成为短柱。如果框架结构外面是带形窗,就要设置相应的窗过梁;框架结构的长度要严格按照规范值测量,可以利用混凝土浇筑的方法减少建筑中的有害缝隙。
        1.2注意“强剪弱弯”
        所谓“强剪弱弯”,指的是通过人为方式改善承重结构的抗弯能力和抗剪能力,有利于提高承重结构的延展性和弹性。所以在钢筋混凝土框排架结构设计中要注意“强剪弱弯”,以提高建筑的稳定性。
        1.3留意“强柱弱梁”节点
        当房梁端面形成塑性铰、柱端面处于非弹性工作状态而没有变形并且节点处于弹性工作状态时,建筑就可以抵抗较大的地震。柱端截面抗弯能力增加幅度越大,在强震的冲击作用力下越不会出现层侧移现象,这样可以保证柱端的承重结构不被压垮。所以应该尽可能增加柱截面的尺寸大小,并且控制柱的轴压比在规定范围之内,保证梁端纵向受拉钢筋的配筋在较低水平,这样可以保证在遭遇大地震时,承重柱端截面可以形成塑性铰。
        1.4计算方面的问题
        计算简图直接关系计算结果的准确性,所以对于计算简图的处理要慎重。例如基础梁的计算简图处理,基础梁的安装有一定的高度要求,它的底层计算高度应该取其基础顶面到一层楼板顶面的高度,并且还要考虑到承重问题。
        2设计要点分析
        2.1结构荷载统计和计算要与实际相符
        框架结构设计中荷载的输入往往比较简单,设计人员只需按照建筑功能根据荷载规范选用相关数值。然而排架结构的设计需要设计人员对各种荷载进行统计计算和处理,例如吊车荷载的输入需要根据结构力学影响线的知识对多台吊车荷载的轮压进行组合并进行折减;例如高低跨屋面雪荷载的输入需要考虑雪的堆积效应根据规范进行等效计算;再例如排架柱顶的荷载输入时,屋架支座埋件中心应与柱顶埋件中心重合,柱顶埋件偏心于上柱截面时,并应考虑屋架支座传来的荷载因与上柱截面中心偏心而产生的弯矩;再例如计算排架基础时应按围护墙和排架下柱中心的实际偏心距离来考虑墙体的附加荷载对基础产生的偏心弯矩等等。只有荷载的输入正确符合实际,才能使得设计的厂房结构构件具有合乎实际的承载能力要求。


        2.2重视结构的变形设计
        工业厂房的内部往往存在较多的地面荷载,如设备重量或物料堆载。这些附加荷载的存在会使排架柱基础产生额外附加沉降,当产生的地基附加沉降量超过一定限值时,吊车轨顶高度会变小,使得吊车在使用和检修时受到影响;相邻排架柱因区域堆载不同而产生较大的基础沉降差时会使吊车梁及其上吊车轨道产生倾斜,从而导致吊车行进受阻或受损;此外过大的沉降差还会引起维护墙体产生裂缝,从而导致墙体漏水,墙面受潮发霉,外立面观感质量变差。此外还有一点值得重视的是,车间里的设备基础应告知业主按设备厂家要求进行正规设计,因为这些设备一般价格昂贵,精度较高,对地基变形异常敏感,地基的变形往往会使设备产生受损以至业主产生巨大损失,导致业主对设计人员的不信任。以上种种现象都会直接影响到业主对厂房的使用感受,给业主生产加工带来不利影响,甚至造成安全隐患,作为设计人员在这方面应尤其重视。
        2.3重视钢筋混凝土排架结构的支撑系统设计
        钢筋混凝土排架结构的支撑系统除了在传递荷载方面起到关键作用外,还是整个厂房结构能否形成一个有机整体的核心因素所在。钢筋混凝土排架结构的各榀排架在柱间支撑系统及吊车梁等相关杆件的联系作用下,厂房结构在沿其纵向的整体性得到加强,刚度变大,在纵向荷载作用下,使得各榀排架的受力更加均匀,结构的安全度可靠性自然而然有很大提高。同理屋面横向水平支撑及纵向水平支撑的设置使得整个屋面结构成为一个几何不变体系,使得整个屋面具有良好的刚度,能够很好的承受屋面荷载,并把荷载均匀地传递到各榀排架中去。
        2.4外墙围护系统设计要与计算假定相符
        外墙围护结构的设计应符合计算假定,例如柱边与排架柱贴砌而且有钢筋的拉结时,垂直于排架方向进行纵向地震作用验算时可计入普通砖墙的折算刚度;轻型墙体与柱采用柔性连接时一般不考虑其纵向刚度而只计入其重量作为附加重量施加于排架柱上进行排架纵向抗震设计。现在的钢筋混凝土结构排架厂房一般高度较高,外墙围护砌体高度随之也愈来愈高,所以在设计外墙围护结构还应注重对砌体结构的高厚比验算,外立面窗户较多且面积较大时如墙体虽然满足高厚比的验算要求此时仍应采用相应的加强措施,如大窗户两侧加设构造柱,构造柱截面及配筋适当加强,圈梁适当加密等等,使外墙围护结构有良好的整体刚度。
        2.5重视钢筋混凝土排架结构的埋件设计
        钢筋混凝土排架结构中存在较多的预埋件,如牛腿顶面处、上柱柱顶处,上柱侧边靠近吊车梁边缘处以及有柱间支撑跨排架柱的侧面。这些预埋件的受力因与连接构件受力形式的不同而不尽相同,例如牛腿顶面埋件除承受吊车梁传递过来的剪力外还承受有吊车梁重、吊车自重及吊重荷载传递过来的压应力;与十字形柱间支撑相连接的预埋件,一般支撑斜杆按拉杆设计,并计入压杆的卸载效应,埋件的设计主要考虑按拉剪设计;与人字形柱间支撑相连接的预埋件,一般一杆受拉一杆受压,此时埋件设计应同时考虑压剪和拉剪两种工况,取包络值。埋件锚筋的间距和锚板的厚度因受力形式不同也存在较大的区别,抗震设防地区的锚筋计算面积以及锚固长度根据规范要求还应乘以相应放大系数。因现今我国建筑类设计规范更新速度较快,钢筋混凝土排架结构的相关配套标准图集存在更新滞后,甚至有的图集已经不再更新,因此会存在相关设计人员依旧不假思索的沿用旧图集的相关埋件设计做法,而没有考虑到现行规范的修改,从而埋下隐患。综上所述,设计预埋件首先因分析埋件的受力方式,根据所承受得荷载计算锚筋面积,并按规范构造及计算要求调整锚筋间距及锚板厚度;选用相关图集标准做法时,一定要查明适用条件并应作计算复核。
        结语
        钢筋混凝土框排架结构在工业厂房建设中的应用越来越广泛,随着科技的进步,这种结构的稳定性也不断得到改善,但是在实际应用中还是存在一些不足之处,设计师在设计的过程中应该避免由于设计的问题而导致建筑的质量问题,以免给企业造成不必要的经济损失。
        参考文献
        [1]叶扬.论钢筋混凝土框排架结构设计中的关键问题[J].建筑知识:学术刊,2019,(05):67-67.
        [2]袁有云.探讨钢筋混凝土框排架结构设计中的关键问题[J].建筑建材装饰,2019,(12).
        [3]别新军,肖长江.火力发电厂主厂房钢筋混凝土框排架结构的设计探讨[J].城乡建设,2019,(02).
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