浅述工业厂房建筑结构形式的选择及处理

摘要：在工业厂房建筑结构形式选择时，由于整个工业厂房的功能需求相当全面，空间要求相当复杂，建筑体量特别巨大。因此，面对如此复杂的功能空间需求，必须探索科学合理的结构形式予以处理。要确定科学合理的结构形式，首先必须要全面掌握建筑功能需求及其空间需求，再根据其建筑造型要求，科学地选取相应的结构形式并分别予以处理。本文以某大型现代化工业厂房为例，对其结构形式的选择和处理进行分析。

关键词：工业厂房；建筑结构形式；选择；处理

1、工业厂房建筑的结构设计

1.1框架-支撑体系

该体系应用较为普遍，值的是设计横向上的框架结构时，以刚接方式为主，纵向框架设计以柱支撑系统为主，借助柱与柱间的相互支撑，将水平方向上的作用力消除。尽管该结构体系可以减少建筑物造价，但是会给建筑空间使用造成一定的影响，限制了其使用范围，通常应用横短纵长的厂房结构。

1.2纯框架结构

此结构在工业建筑中应用较多，指的是把纵向和横向框架全部设计成刚接形式。此结构设计具备良好的稳定性，不易受到外界因素的影响，但对柱子形式要求较高，无法应用普通的工字型柱，而是以箱形截面柱体为主，这样可以保证柱子在两个方面上的惯性矩相接近。

1.3混合体系

其是指设计以支撑和钢架两种方式结合为主，把纯框架结构的纵向改变成钢架与支撑体系结合的混合方式，从而共同承载水平荷载。混合体系可以降低柱体的纵向弯矩，要求露面刚度较高，进而提升柱体间的协调性，在整个体系中起到较好的支撑作用。

2、工业厂房建筑结构形式的选择

某现代特大工业厂房的生产、管理特点，功能需求多，工艺布置复杂，是一座融生产、仓储、管理、生活、活动等诸多功能为一体的现代综合性工业建筑。同时，不同的功能区围绕着整个生产的流程，分散布置在厂房流水线上的各个区域。在空间需求上，两个主生产车间占地面积达到42016m2，其中一生产车间横向跨度70m，纵向长343m，建筑占地面积达20504m2，结构净空高达13m；另一生产车问，横向跨度90m，纵向长243m，建筑占地面积达22000m2，结构净空分别高达13m和21m。在功能需求上，需求多，工艺复杂，不同的功能区围绕整个生产的流程，分散布置在流水线上的各个区域。根据以上的功能需求，厂房占地而积达14.81万m2，总建筑面积达到17.94万m2，厂房最高达28m，最低为11m。所有功能区的跨度、高度需求千差万别。综上所述，整个厂房的功能需求相当全面，空间要求相当复杂，建筑体量特别巨大。因此，面对如此复杂的功能空间需求，必须探索科学合理的结构形式予以处理。

3、工业厂房建筑结构形式的处理

3.1建筑结构工艺的处理

为减少工业厂房建构结构的温度应力，可设置伸缩缝，将厂房结构分成若干温度区段。伸缩缝的一般做法是从基础顶面开始将相邻温度区段的上部结构完全分开，在伸缩缝两侧设置并列的双排柱、双榀屋架，而基础可做成将双排柱连在一起的双杯口基础。当用砖砌体作为厂房围护墙时，一般要设置圈梁、连系梁、过梁和基础梁。圈梁的作用是将墙体同厂房柱箍在一起，以加强厂房的整体刚度，防止由于地基不均匀沉降、较大振动荷载或地震对厂房引起的不利影响。圈梁设在墙内，并与柱用钢筋拉接。圈梁不承受墙体重量，故柱上不设置支承圈梁的牛腿。圈梁的布置与墙体高度、厂房的刚度要求及地基情况有关。圈梁应连续设置在墙体的同一水平面上，并尽可能沿整个建筑物形成封闭状。圈梁的截面宽度宜与墙厚相同。连系梁的作用是连系纵向柱列，以增强厂房的纵向刚度，并将风荷载传给纵向柱列。此外，连系梁还承受其上面墙体的重量。连梁通常是预制的，两端搁置在柱牛腿上，用螺栓或电焊与牛腿连接。

3.2大跨度生产车间的结构处理

厂房内的主生产车间占地面积达到42016m2，横向跨度达90m，结构净空最高达21m，其结构处理的合理与否是整个厂房建设成败的关键。实践中采取以下措施，合理地解决了建筑的功能及空间使用难题。（1）选用网架结构体系。通过对钢结构、网架结构、混凝土框架结构等结构形式的全面分析论证，选用了网架结构体系。该结构是一种空间的杆系结构，利用厂房周边和中间立柱作为支承点，其结构具有重量轻、强度高、刚度好、立柱少、跨度大等特点。所有的网架杆件和球形节点均在工厂加工而成，现场拼接安装相当简便，极大地提高了施工进度。通过对该结构体系的合理选用，充分解决了工艺设备布置不受柱子及空间高度的约束，充分满足了生产管理等各方面的使用要求。同时，为企业的技术改造、创新留有充分的调整发展空间。经综合性价比分析，其造价也最合理。（2）设置钢格栅安装层。为充分满足生产工艺及公用管线的安装要求，利用网架的球形节点作为受力点，在网架底部增设了钢格栅结构的上人安装层，承载达150kg/m2。彻底解决了厂房上空所有工艺及公用、电气管线安装的困难，同时，也顺利解决了车间吸声吊顶板的安装难题。

3.3防火、抗震设计

（1）防火设计。防火设计也是工业厂房建筑结构设计的一个重要方面，因此，这种防火设计也应该作为一个重要的优化手段存在，尤其是对于钢结构厂房来说，因为其耐火等级相对于混凝土结构的建筑物来说存在着明显的差距，所以更应该重点针对这一缺点进行优化和完善。一般来说，其主要的防火设计优化措施就是采用较为合理的防火涂料在钢结构的表面进行喷涂，进而提升其耐火性能，避免因为高温导致工业厂房建筑结构的损坏，确保其后期使用的安全性。（2）抗震性设计的优化。抗震性也是工业厂房建筑结构设计的一个要点内容，确保工业厂房建筑结构具备较为理想的抗震性是极为必要的一个方面，尤其是对于钢结构的使用来说，这种抗震性的设计显得更为突出，所以在进行抗震性设计时，更应该突出其整体性设计，着重针对钢结构的连接进行严格的控制，保障其連接的稳定性，进而提升其在震动中的抵抗效果，避免因为震动而出现倒塌等问题。

4、结束语

综上所述，在工业生产中，为了顺应工业生产以及建筑工艺更新的速度，越来越多的综合性厂房出现在人们的视野中，这种综合性的工业厂房建筑对结构的要求也越来越高，因此，应该重视其建筑结构形式的选择及处理，通过科学的技术处理，使项目建设投资充分得到了控制，并达到了最佳的使用效果，使建筑结构与建筑功能、建筑形式得到完美的融合。

参考文献：

[1]工业厂房框架结构施工中质量问题的预防和控制[J].叶春.住宅与房地产.2016（12）.

[2]探析工业厂房钢结构设计的现状及改进措施[J].许静波.建材与装饰.2017（10）.

（作者单位：滁州市玉元公路工程有限公司）

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