浅析钢筋混凝土多层工业厂房设计

浅析钢筋混凝土多层工业厂房设计

作者：毕蕾 张凯强

来源：《房地产导刊》2013年第06期

（烟台鸿鑫建筑安装有限公司 山东烟台 264000）

摘要：作者通过多年的实践经验，从需满足的要求、结构类型、抗震计算到抗震构造措施等方面阐述了此类结构的抗震设计方法。 关键词：多层厂房；框架结构；抗震设计

常见的原料储库建筑，从平面布置上可分为单排库、双排（多排）库、圆形库和矩形库，从竖向布置上可分为多层排库和塔库。由于生产工艺的特殊要求，造成此类建筑结构存在平面和竖向多项不规则。结合作者多年的实践经验，可从以下几个方面阐述设置贮仓的钢筋混凝土多层工业厂房的抗震设计。

1 工业厂房在设计时应满足一定要求

工业厂房是为生产产品提供工作空间场所的建筑物。是为满足生产活动需要的建筑类型。工业厂房设计的本质是在创造一个生产空间加生存空间。设计人员在设计工业厂房时，应根据设计任务书和工艺设计人员提出的生产工艺资料，设计厂房的平面形状，柱网尺寸，剖面形式，建筑体型，选择合理的结构方案和围护结构的类型进行细部构造设计，协调建筑结构，水、热、电、气、通风等各工种，认真贯彻“坚固适用，经济合理，技术先进”的设计原则，在设计中应满足以下基本要求： 1.1 满足生产工艺的要求

生产工艺是工业厂房设计的主要依据，生产工艺对建筑提出的要求就是该建筑使用功能上的要求，因此，建筑设计在建筑面积、平面形状、柱距跨度、剖面形式、厂房高度以及结构方案和构造措施等方面必须满足生产工艺的要求，同时建筑设计还要满足厂房所需的机器设备的安装、操作、运转、检修等方面的要求。 1.2 满足建筑的技术要求

工业厂房的坚固性及耐久性应符合建筑的使用年限，由于厂房静荷载和动荷载比较大，建筑设计应为结构设计的经济合理创造条件，使结构设计更利于满足坚固和耐久的要求，并且使厂房具有较大的通用性和改建扩建的可行性，严格遵守《厂房建筑模数协调标准》及《建筑模数协调统一标准》的规定，合理选择厂房建筑参数（柱距、跨度、柱顶标高等），以便采用标准的通用的结构构件，使设计标准化，生产工厂化，施工机械化，从而提高厂房工业化水平。

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1.3 满足建筑经济要求

在不影响卫生、防火及室内环境要求的条件下，将若干个车间合并成为联合厂房，对现代化连续生产极为有利，因为联合厂房占地较少，外墙面积相应减小，缩短了管网线路，使用灵活，能满足工艺更新的要求。在满足生产要求的前提下，考虑厂房的坚固、耐久，生产操作，设法缩小建筑体积，充分利用建筑空间，合理减少结构面积，提高使用面积。在满足使用要求和施工进度的前提下，应尽量降低材料的消耗，从而减轻构件的自重和降低建筑造价，设计方案应便于采用先进的配套的结构体系及工业化施工方法，但是，必须结合当地的材料供应情况，施工机具的规格和类型以及施工人员的技能来选择施工方案。 1.4 满足卫生及安全要求

要保证厂房内部工作面上的照度以及条件相适应的通风措施，对散发出的有害气体，有害辐射，严重噪声等应采取净化、隔离、消声、隔声措施，美化室内外环境，注意厂房内部的水平绿化，垂直绿化及色彩处理。 2 结构类型

此类建筑结构介于普通建筑物和构筑物之间，其结构形式本质上是框架结构或框架-抗震墙结构（此处所称抗震墙系指贮仓以下支承结构部分的剪力墙，而非贮仓仓壁）。上部的钢筋混凝土墙是作为存放物料的贮仓仓壁，而非一般意义上的剪力墙。

《抗震规范》附录H.1定义了由钢筋混凝土框架与排架侧向连接的侧向框排架结构和下部为钢筋混凝土框架上部顶层为排架的竖向框排架结构。当抗震设防烈度较高或场地较差时，支承结构往往要采用框架-抗震墙结构，由于缺乏规范依据，建议在此情况下应将侧向排架与框架-抗震墙结构脱开，厂房顶层也不要设置排架，使其成为不带排架的框架-抗震墙结构体系。 3 结构方案

当设防烈度为7度（0.10g）及以下、场地类型为Ⅱ类以上时，结构支承可采用框架结构或框架-剪力墙结构体系；当设防烈度7度（0.15g）及以上、场地类型为Ⅲ类以下时，结构支承应视设防烈度、场地类型、建筑体型尺寸、工艺要求等确定所要选取的支承体系类型。 4 抗震等级

《抗震规范》附录H.1.2条规定了钢筋混凝土侧向框排架和竖向框排架的抗震等级。结合《抗震规范》和《构筑物规范》，设置贮仓的钢筋混凝土多层工业厂房支承结构的抗震等级可按下列规定取值：

1）侧向框排架的抗震等级应按《构筑物规范》的规定采用。

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2）竖向框排架的抗震等级应按《抗震规范》第6章框架的高度分界降低4m确定。 3）对于框架侧向和顶层均无排架的框架结构，《抗震规范》和《构筑物规范》均无明确规定，从结构安全起见，建议参照竖向框排架确定抗震等级。

4）当支承结构为框架-抗震墙结构时，设防烈度为6度和7度时，抗震等级按《构筑物规范》的规定采用；设防烈度为8度和9度时，抗震等级按《抗震规范》的规定采用。 5）竖壁的跨高比大于2.5时，仍按不设置贮仓的框架确定抗震等级，即按《抗震规范》第6章框架结构确定抗震等级。 5 结构抗震计算和验算

1）结构计算应采用空间有限元结构分析软件进行分析计算。

2）结构的抗震计算和验算应满足《抗震规范》、《构筑物规范》和《筒仓规范》相关章节的规定。

3）结构建模时，可将仓壁定义为剪力墙，贮料荷载作为活荷载可一分为二分别作用在上下环梁的位置，或在料仓重心处增加一结构层（仅用于结构计算），贮料荷载全部作用在该楼层处。

在计算重力荷载代表值时，贮料的荷载组合值系数取0.9。对于尚不能区分楼面活荷载性质的计算程序，由于一般楼面活荷载比贮料荷载小很多，安全起见，可将可变荷载的组合值系数统一取为0.9。

4）设防烈度为8度和9度时，仓斗与仓壁之间的连接焊缝或螺栓，应计入竖向地震作用的影响，竖向地震作用系数可分别采用0.10和0.20。 6 抗震构造措施

1）无论是框排架结构还是框架-剪力墙结构，支承结构的剪力墙和框架柱宜参照《高规》表3.9.3中部分框支剪力墙结构的底部加强部位的剪力墙和框支框架所对应的抗震等级采取相应的抗震构造措施。

2）支承贮仓的框架柱轴压比不应超过《抗震规范》表6.3.6中部分框支抗震墙结构的规定数值。支承贮仓的抗震墙轴压比不应超过《抗震规范》第6.4.2条和第6.4.5条中的规定数值。 3）支承贮仓的框架柱纵向钢筋最小总配筋率应不小于《抗震规范》表6.3.7中对框支柱的要求。

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4）当出现极短柱（框架柱的剪跨比≤1.5）时，应按《抗震规范》第H.1.7条第4款的要求对框架柱进行加强。 7 结 语

由于钢筋混凝土多层工业厂房结构的复杂性，设计时需考虑多种不利因素，在充分理解规范条文的基础上，正确确定厂房的结构类型，选取适宜的结构力学模型，结构计算时设定合理的计算参数，对计算结果进行分析比较。同时适当提高结构的抗震构造措施，确保地震作用下的结构安全。 参考文献：

[1]GB 50011-2010建筑抗震设计规范[M].北京：中国建筑工业出版社，2010. [2]GB 50191-93构筑物抗震设计规范[M].北京：中国计划出版社，2005. [3]GB 50077-2003钢筋混凝土筒仓设计规范[M].北京：中国计划出版社，2004. [4]JGJ 3-2010高层建筑混凝土结构技术规程[M].北京：中国建筑工业出版社，2011..