多层工业厂房的结构设计探析

段拥军

摘 要：当前，我国的工业发展水平有了非常显著的提升，同时工业建筑在功能方面还要充分满足大工业生产的实际需要。此外，其工艺也产生了非常重大的变化。如果在这一过程中不能对以往的车间形式加以改进，就很难满足当今的生产需要，在这样的情况下就出现了多功能化的工业厂房，在多层的工业厂房设计过程中存在着很多的问题，这些问题都我们需要注意。

关键词：多层工业；厂房结构；设计

在科学技术的推动下，现代化的工业生产得到了很大的发展，因而对厂房的结构设计也提出了更高的要求。

1 多层工业厂房的概述

一般来说，多层工业厂房是在单层工业厂房的基础上而建立起来的，由于其改变了传统单层工业厂房的单一使用功能，加上多层厂房具有空间结构上的优势，能够适应生产工艺的多样化需求，因而受到了工业企业的广泛关注，并在工业生产中发挥着不可替代的作用。多层工业厂房的优点如下所示：

（1）在多层工业厂房内能够实现不同楼层的生产。

（2）多层工业厂房的经济性起到了节约成本的作用。

（3）多层工业厂房具有较小的屋顶面积，这不仅无化了天窗的使用，还有利于排出雨雪，更好地为厂房提供保温功效。

（4）多层工业厂房使得工作区域得以集中管理，并减少了物料之间的流通距离。

2 多层工业厂房结构体系的分类

目前，多层工业厂房常用的结构体系有纯框架体系、框架—支撑体系与混合体3种，每种结构体系都具有不同的优缺点和使用范围，因此，在多层工业厂房的建设中，设计人员需要按照工程的特点，选择最适合的结构体系，保证多层工业厂房结构设计的安全性。

首先，纯框架体系是一种比较常见的结构形式，由于其在中间位置并没有设置任何支撑结构，只是单纯地运用横方向与纵方向的刚接，因此，这种框架体系具有占地面积小、施工简单的优点，但与此同时，如果施工过程中，工作人员使用了工字型钢柱，这就有可能使得钢量超出框架结构的负荷，从而破坏厂房结构的整体稳定性。其次，框架—支撑体系是多层工业厂房设计中使用最为广泛的一种形式，具有较强的经济性。通常来讲，这种结构体系以钢柱为支撑，从而有效地控制水平刚接框架的荷载，因而比较适合横向比较短，纵向比较长的厂房结构。但值得注意的是，施工过程中不能使柱间的支撑体系受到任何外力的作用，避免影响工业厂房结构的质量。最后，混合体系是一种新型的结构设计方式，与前面两种方式相比，具有明显的优点：在两种水平抵抗力的作用下，多层工业厂房结构的稳定性非常强；能够有效地控制纵向弯矩问题。然而，这种型式的框架体系对工厂的楼面刚度具有很高的要求，因此，施工人员需要严格分析厂房柱子变形问题，进而保证柱间的支撑作用能够得到充分的发挥。

3 多层工业厂房结构的设计要点

通常情况下，不同的工业厂房对于其结构的形式具有不同的要求，在功能需求方面也存在着很大的差异，因此要想满足不同厂房的设计要求，需要严格按照设计原则进行，注意结构设计中的要点问题。

3.1 横向与纵向框架周期的控制

当前，按照工厂的生产要求，在一些跨度比较大的多层工业厂房中，主要运用框架式的结构体系，因此，为了保障在工期内能够顺利完成工业厂房的建设，设计人员需要严格控制横向与纵向的框架周期。在框架式结构体系中，柱子的使用非常少，宽度很大，因而柱子之间的间距比较小，因而对横向框架周期进行控制，能够实现工业厂房在横纵方向的抗震性，达到环保的目的。

3.2 电梯位置的合理布置

在多层工业厂房结构中，为了实现多层操作的可行性，就会在厂房中设置电梯，从而保证货物的正常运输。但是由于电梯井大多为钢筋混凝土结构，其井筒的刚度比较大，所以就容易产生井筒偏心的问题。鉴于此，在对电梯位置进行设计的时候，设计人员需要对电梯井的框架结构进行加固处理，并避免将其位置安置在建筑物周围。

3.3 地震区域的厂房设计

当多层工业厂房设置在地震区域的时候，应当少设或是不设防震缝，此外，还可以将防震缝与伸缩缝合一，并采取一系列的保护措施。首先，在整个厂房结构中应该每隔40m就设置一道后浇带，其位置应当为整个建筑结构受力最小的地方，其长度为800mm，宽度为1400mm。其次，在多层工业厂房中受温度影响较大的区域增加钢筋的数量，其主要位置有底层、顶层以及山墙等位置，从而增强该区域的配筋率，提高多层工业厂房的稳定性；还有就是在厂房设计中分析地震的加速作用，并通过采取一系列的措施，减少地震对多层工业厂房的影响。最后，为了提高多层厂房的通风性能，在厂房设计中将屋面上架设架空层，使其形成通风屋面。

3.4 相关专业的技术协调

厂房的设计应满足于其工艺设计人员对设备工艺的要求，工艺设计人员布置工艺时常常与设计人员的想法相冲突。这就要求双方应在设计方案确定之前多方面进行沟通，将双方的想法和设计理念综合体现在设计方案中，将双方的冲突降至最小甚至消除。

3.5 结构计算中需要注意的问题

在厂房建设之前需要根据工艺图将各种结构的数据计算出来，随着计算机的普及和大量使用，建筑中对各结构的计算也转移到计算机上。需要对多层钢结构工业厂房的结构进行计算的方面有：柱子长度的调整计算等。

4 结语

总之，在现代工业建筑中，多层工业厂房作为一种具有诸多优势的结构形式，被广泛地应用于工业企业当中。与此同时，为了保证多层工业厂房结构的安全性与稳定性，需要设计师严格按照工厂的具体需求进行设计，通过选择合理的厂房结构体系，做好设计要点问题，从而保证厂房工程的顺利开展，不断提高多层工业厂房的整体质量。

参考文献

[1]刘芸.多层工业厂房结构设计问题的若干探析[J].中华居民，2012，（10）：37-39.

（作者单位：洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司）