淺談工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計

1、    淺談工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計    易楠郎海坡摘 要 ：我國經(jīng)濟(jì)正在快速發(fā)展，帶動了工業(yè)廠房基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展，而伴隨著經(jīng)濟(jì)水平和技術(shù)條件的不斷進(jìn)步與發(fā)展，人們開始越來越多的在建筑中使用鋼結(jié)構(gòu)，形成了多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的設(shè)計可以充分發(fā)揮出鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，減輕廠房的自重，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震性能，提高廠房的利用率，同時鋼結(jié)構(gòu)廠房建設(shè)期較短，因此受到了極大的推崇而在多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計中，需要重視一些設(shè)計因素，提高設(shè)計的綜合性能，只有這樣才可以確保多層鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計的合理與實用本文根據(jù)實際的工作經(jīng)驗，對多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的設(shè)計問題進(jìn)行了分析和探討，

2、指出了一些設(shè)計中需注意的問題，并結(jié)合工程實例對促進(jìn)多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的發(fā)展提出建議關(guān)鍵詞： 工業(yè)建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計 優(yōu)化 材料鋼結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特的安全性、可靠性、穩(wěn)定性和承載性，正因為這些性能使其受到工業(yè)廠房設(shè)計人員的熱愛，越來越多的鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房正一在拔地而起，鋼結(jié)構(gòu)下業(yè)廠房成為我國工業(yè)廠房建設(shè)發(fā)展的一種新型建一筑類犁在多層鋼結(jié)構(gòu)下業(yè)廠房的設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要提高對支一撐體系、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造、樓面構(gòu)造等結(jié)構(gòu)布置的重視，并創(chuàng)新設(shè)計思路，優(yōu)化一設(shè)計參數(shù)的計算方法，以保證多層鋼結(jié)構(gòu)下業(yè)廠房各個部分的穩(wěn)定性、一安全性與可靠性，從而保證廠房整體的安全性能與使用性能。一、 設(shè)計基本原則1. 設(shè)計材料選用原則針對不

3、同建筑強(qiáng)度要求選擇不同型號的鋼板，如受力構(gòu)件選擇 q235-b、平臺板選擇 q235-a、吊車梁選擇 q345-c 等。選擇的鋼材要通過國家相關(guān)的質(zhì)量檢測體系認(rèn)證，確保質(zhì)量可靠。在一些特殊要求的工程中要選用特種鋼材，如高爐爐殼選擇 bb503、轉(zhuǎn)爐平臺選擇鑄鐵板等。在鋼板型號確定后，按照鋼板的型號配置對應(yīng)的焊條。如受力構(gòu)件 q235-b 選用 e4315焊條，受力構(gòu)件對焊接要求等級為一級，必須有足夠的焊接牢固度才能承擔(dān)起結(jié)構(gòu)受力主體的重任，沒有特殊要求的結(jié)構(gòu)可以選擇 e4301型焊條。依據(jù)相同原則，助焊劑和焊錫絲也應(yīng)該視具體情況分別對應(yīng)選用。螺栓和螺母也有性能等級之分，同樣要求符合相關(guān)規(guī)定。混

4、凝土的墊層與基層應(yīng)分別采用 c10和 c25型混凝土，結(jié)構(gòu)受力較大的則應(yīng)選用 c30至 c50。此外，還有高溫耐熱性和防水性混凝土可供不同條件要求選用。除了上述材料的選用外，還應(yīng)該注意鋼結(jié)構(gòu)的防銹涂裝。避免結(jié)構(gòu)生銹，影響建筑的剛度和強(qiáng)度。2. 設(shè)計基本要求在對鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力和變形的控制中，有一些要求：鋼梁應(yīng)力強(qiáng)度設(shè)計值乘以90%；鋼柱應(yīng)力強(qiáng)度設(shè)計值乘以95%；鋼構(gòu)件變形=變形容許值乘以100%。在鋼筋混凝土中，結(jié)構(gòu)配筋要求為：框架梁配筋率在1.2%1.7%之間；框架柱配筋率在0.7%1.1%之間；獨(dú)立基礎(chǔ)配筋率大于等于0.15%；單樁單柱承臺0.1%。結(jié)構(gòu)設(shè)計要圍繞安全性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)合理度高、工程質(zhì)量

5、高這三方面，并要依照國家規(guī)程，遵守國家規(guī)定來執(zhí)行。二、 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法1. 結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型和方案建筑工程可以在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案、屋蓋系統(tǒng)方案及圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案三方面對建筑模型進(jìn)行優(yōu)化。在選型、受力分析和造價分析相關(guān)聯(lián)的實施過程中，圍繞綜合目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，確保剛度達(dá)到質(zhì)量要求，并控制載荷扭轉(zhuǎn)力小于規(guī)定數(shù)值。通過選擇參數(shù)、建立函數(shù)、約束條件確定的方法來對建筑工程進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，過程中設(shè)計的多個變量和約束條件屬于非線性優(yōu)化。方案完成后，編制對應(yīng)的運(yùn)算就可以實現(xiàn)對結(jié)果的最終優(yōu)化。2. 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化注意點(diǎn)（1）要注意前期方案的參與目前，大部分建筑師并不參與前期方案結(jié)構(gòu)設(shè)計，對結(jié)構(gòu)合理性和可行性考慮欠妥，給后期設(shè)計人

6、為的提高了難度，這就提高了工程的總投資額。在前期就引入結(jié)構(gòu)優(yōu)化的理念不僅能從全局角度更合理的考慮工程的分布，更能夠節(jié)省投資，在工程開端有效的進(jìn)行控制。（2）根據(jù)不同建筑工程所在的地質(zhì)條件和土壤成分選擇合適的地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)來設(shè)計優(yōu)化方案。（3）注意細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計的把握。如澆筑的異形板拐角容易產(chǎn)生裂縫，可以劃分為矩形板來避免。在鋼筋的選擇方面，注意極限抗拉力和塑性的要求等。三、 工業(yè)建筑設(shè)計優(yōu)化舉例1. 電廠煤斗煤斗屬于大型設(shè)備，具有體積大、高度高的特點(diǎn)，會產(chǎn)生水平地震作用。對其支承構(gòu)件造成的附加彎矩、扭矩等內(nèi)力，則需要相應(yīng)的計算補(bǔ)償其附加內(nèi)力。具體做法為：在設(shè)備重心位置增加設(shè)置支承結(jié)構(gòu)，降低附加內(nèi)力

7、；在支承梁桿軸心垂直的方向增設(shè)梁結(jié)構(gòu)，使支承梁的扭矩轉(zhuǎn)成為作用于梁上的彎矩。而梁的抗彎能力是非常強(qiáng)的，從而使危險轉(zhuǎn)移；支承結(jié)構(gòu)抗扭配筋加強(qiáng)，樓板強(qiáng)度加強(qiáng)。2. 磨煤機(jī)隔振火電廠的發(fā)電離不開將煤炭作為燃料，磨煤機(jī)是重要的設(shè)備工具。振動程度較大會干擾其他設(shè)備的正常運(yùn)行，尤其是配電裝置和發(fā)電機(jī)組所在的控制室。為了解決這些外界干擾問題，彈性支承系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。該系統(tǒng)隔振能力較好，使用彈簧隔振器來消除振動的影響效果明顯。通過實際證明，磨煤機(jī)基礎(chǔ)采用彈簧隔振系統(tǒng)后，與常規(guī)塊式基礎(chǔ)相比具有許多優(yōu)勢。（1）采用彈簧隔振系統(tǒng)后，磨煤機(jī)基礎(chǔ)臺座的體積或重量大約只常規(guī)基礎(chǔ)塊的一半。因而減小了占地空間，有利于工藝布置。

8、（2）采用彈簧隔振系統(tǒng)后，減小了磨煤機(jī)產(chǎn)生的振動，減小了磨煤機(jī)對周圍廠房及工作人員的振動影響。不會有明顯的振動傳遞到主廠房上?；A(chǔ)的隔振效率可達(dá)到90%以上，并可降低噪聲。另外，由振動引起的鍋爐及鍋爐內(nèi)襯的損壞和由于振動而造成的火力發(fā)電廠的運(yùn)行事故也可以避免。（3）由于磨煤機(jī)基礎(chǔ)臺座與鍋爐房廠房結(jié)構(gòu)分離，磨煤機(jī)基礎(chǔ)的施工相對獨(dú)立，并有很大的靈活性。磨煤機(jī)基礎(chǔ)的施工可以交叉進(jìn)行，可以縮短施工周期。（4）簡化磨煤機(jī)的調(diào)平，其基礎(chǔ)沉降可以通過彈簧隔振器得到調(diào)平。（5）采用彈簧隔振系統(tǒng)后，磨煤機(jī)本身所受的動荷載很小，降低了磨煤機(jī)的磨損，使磨煤機(jī)的運(yùn)行可靠性提高。同時還可以延長磨煤機(jī)的使用壽命，延長磨煤

9、機(jī)的大修周期。（6）與常規(guī)基礎(chǔ)相比，采用彈簧隔振系統(tǒng)后，磨煤機(jī)基礎(chǔ)的振動具有可控性。采用彈簧隔振基礎(chǔ)后，傳到基礎(chǔ)下面的荷載較小，因而可以減少地基基礎(chǔ)的處理費(fèi)用。3. 吊車水平載荷很多工廠的生產(chǎn)都需要吊車運(yùn)送沉重的貨物，吊車載荷分為水平和豎直兩個方向。sap2000在結(jié)構(gòu)分析中能夠?qū)⒌踯嚨乃捷d荷以等效靜載荷的形式施加在排架柱上，豎直載荷則通過移動靜載荷方式施加。具體步驟為：縱向水平載荷的標(biāo)準(zhǔn)值確立；橫向水平載荷的標(biāo)準(zhǔn)值確立；吊車水平載荷施加；吊車豎向載荷施加；吊車載荷輸入。sap2 000中的橋梁模塊能夠?qū)Φ踯囕d荷結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體優(yōu)化，減少數(shù)據(jù)計算人員的工作量。提高工作效率，完成優(yōu)化的設(shè)計需要。四、 結(jié)語綜上所述，工業(yè)建設(shè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項復(fù)雜的工作，需要綜合考慮各個方面的問題。從原材料的選用、設(shè)計的基本要求、設(shè)計方案的優(yōu)化等方面，結(jié)合工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。不斷的優(yōu)化設(shè)計方