探讨关于工业建筑结构设计应注意的几点问题

摘 要 积极收集、整理当地及国内的先进设计资料，结合、总结地方经验，从而对我们的设计做相应的调整。工艺是工业建筑设计的龙头，应该特别注意到工艺特点，以便在结构设计中能够准确考虑工艺设备荷载以及结构布置能够满足工艺设备的需要。在裂缝允许宽度为0.2毫米或抵抗温度应力时，用三级钢不见得经济，其性能指标与二级钢几乎一致。

关键词 工业建筑;结构选型;适用条件;温度应力

前言

随着我国经济建设的快速发展，各地的建设项目日益增多，除了与人们日常生活息息相关的民用建筑外，工业建筑也占据一定的比例。如化工厂房、冶金厂房、屠宰车间等各类工业厂房，以及宿舍、食堂、变配电所、泵房等工业区配套设施建筑。笔者自工作以来所接触的工程项目中有相当比例的工业建筑，对于在不同地区设计的同类厂区，厂房单体建筑各专业设计图纸的相似比例较高。但不同的地区其自然条件、习惯做法不同。

1 收集资料与结构选型

首先要吃透建筑设计意图以及建筑各部分的功能及做法，同时，需要和建筑、水电、暖通空调、勘察等各专业进行咨询了解各专业的各项指标。工艺是工业建筑设计的龙头，应该特别注意工艺特点，以便在结构设计中能够准确考虑工艺设备荷载以及结构布置能够满足工艺设备的需要。此外，不同的地区根据其自然条件会有特殊的做法要求，如《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）。钢结构厂房具有投资较小施工周期短等优点，设计中常采用门式钢架类似的结构形式，对于吊车吨位较大（超过20吨）的单层钢结构厂房，已经超出了《门式刚架轻型房屋结构技术规程》（CECS102：2002）的适用范围，应当按照《钢结构设计规范》（GB50017-2017）来进行设计，长细比、局部稳定、挠度、柱顶位移等均应按照钢结构设计规范进行控制，由于钢结构设计规范中没有规定变截面梁的稳定计算，这类梁构件应按《门式刚架轻型房屋结构技术规程》（CECS102：2002）进行校核验算。对于保温要求较高（如冷库）或是大量重荷悬挂工艺设备的厂房，钢结构形式如果难以满足其要求，则可选用现浇钢筋混凝土框架结构形式，冷库可优先采用板柱剪力墙结构形式[1]。

2 规范的适用与结构布置

现行规范的总则中都标明了其适用条件，程序中的不同假定适用于不同的对应模型。如《冷库设计规范》（GB50072-2010）及《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）的第1.0.2条均提出了该规范的适用条件和不适用的条件。结构专业中的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）及《门式刚架轻型房屋结构技术规程》（CECS102：2002）均在总则里规定了其适用条件[2]。

在程序的使用方面，常用的有PKPM、广厦等。对于框架结构来说，柱网布置特别重要，需要结构师对整个建筑的受力合理性有一定的结构理念，柱网布置及截面设计的合理性对整个建筑的安全与否以及造价的高低起决定性作用。例如6m×9m的柱距，若沿6m方向通常需要布置两根次梁，这样布置会造成9m框架梁的配筋较大，沿9m方向可布置一根次梁就可以划分3m的板带，而6m框架梁的配筋也较经济，次梁上部通筋按架立筋设置也较经济。需要注意的是短跨框架梁的截面高度有时要做调整，通常情况下框架梁高度应比次梁高度高50mm。

3 材料与温度计算方面的几个问题

结构设计中为节省工程造价，降低用钢量，除梁柱箍筋，可采用三级钢。《建筑抗震设计规范》2008年版（GB50011-2001）中3.9.3条有明确规定“普通钢筋宜优先采用延性、韧性和焊接性较好的钢筋;普通钢筋的强度等级，纵向受力钢筋宜选用符合抗震性能指标的HRB400级热轧钢筋”。但是在裂缝允许宽度为0.2毫米或抵抗温度应力时，用三级钢不见得经济，其性能指标与二级钢几乎一致。（注意：当构件受拉时，三级钢的钢筋强度设计值为300兆帕），因而冷间内钢筋混凝土受力钢筋宜采用一级钢和二级钢[3]。

对于工业厂房中的冷库结构设计，温度应力的作用比较突出，在设计中需要重点考虑。冷间的材料要求也应当特别注意，例如冷间内不得使用火山灰质水泥和掺有火山灰质材料的矿渣水泥，冷间用的混凝土强度等级不得低于C20，混凝土水灰比不得大于0.60，每平方米混凝土水泥用量不得少于275kg;冻结间用的混凝土强度等级不得低于C30，每平方米混凝土的水泥用量不得少于300kg。冷间用的混凝土抗冻标号应不低于D50，可掺入适量混凝土外加剂（注意不得使用对钢筋有腐蚀作用的外加剂），以提高混凝土抗冻融破坏能力。冷间内砖砌体应采用强度等级不低于MU10的黏土砖，砌筑用的水泥砂浆强度等级不应低于M7.5。

温度应力的控制一般有抗和放两类措施。放的措施是设缝，每隔多少米设缝，相关规范均有要求，例如比较常见的现浇钢筋混凝土框架结构为55米（室内或土中），而露天环境下为35米。冷库伸缩缝间距在《冷庫设计规范》GB50072-2010中第5.1.4～5.1.5条有明确的要求，库房现浇钢筋混凝土楼板温度伸缩缝间距不应大于50米，如有充分依据或可靠措施，伸缩缝间距可适当增加。结构专业设计人员在建筑方案阶段就应该协同建筑专业人员按此确定，在该距离范围内可不考虑温度应力。抗的措施是温度应力计算和抗温度配筋设计。由于降温速率越小，越能发挥结构的松弛性能，温度应力也就越小，结构抗裂性能也就越好，所以，冷库结构设计中应按《冷库设计规范》GB50072-2010第5.1.14条提出降温要求（在无地下室、不牵扯到降水的条件下，应优先要求结构后浇带在较低温条件下浇筑，不仅仅是60天的条件）[4]。

4 结束语

综上所述，工业建筑结构设计中应对当地做法要求进行充分了解，吃透工艺要求，进行合理经济的结构选型及结构布置和截面设计等，并按照功能的需求合理选材，有效计算，确保实现工业建筑产品的耐久、适用、安全、经济合理。

参考文献

[1] 湿陷性黄土地区建筑规范：GB50025-2004[S].北京：中国标准出版社，2004.

[2] 冷库设计规范：GB50072-2010[S].北京：中国标准出版社，2010.

[3] 建筑抗震设计规范：GB50011-2001[S].北京：中国标准出版社，2001.

[4] 钢结构设计规范：GB50017-2017[S].北京：中国标准出版社，2017.

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