大跨度混凝土厂房梁的经济性影响因素研究

杜明昊

摘要：本文分析了双层大跨度混凝土工业厂房首层顶梁的配筋率与梁的截面选取、跨度之间的关系，通过具体计算实例得出了梁截面配筋和混凝土用量与跨度之间的关系，论述了在不考虑净空要求的前提下，仅通过调整梁截面大小而不采用预应力钢筋时厂房的最大跨度，为将来不同形式的厂房设计提供参考依据。

关键词：混凝土厂房;大跨度;梁截面;

1 前言

隨着国内工业化进程的不断加快，工业厂房的需求与日俱增，在厂房需要不断满足日趋现代化、多样化、复杂化的生产工艺的前提下，双层工业厂房建筑便得到了广泛的应用。相较于普通的单层工业厂房，双层工业厂房具有首层顶荷载较大、空间构造较为复杂、开洞多等特点，这对结构设计提出了更高的要求，而如何做出经济合理、安全适用的混凝土厂房对于企业的生产和建设具有重要的意义。

本文着重对双层工业厂房首层顶梁进行研究，分析了不同跨度、不同截面的混凝土梁的配筋及经济指标，为将来不同的厂房设计提供了参考依据。

2 双层工业厂房结构设计的要点

2.1 层高及柱网

厂房层高一般较普通结构高，常见的工业厂房底层层高为5.0m左右，上部层高多为4.0～5.0m，层高可以根据不同的工艺流程进行调整，某些对净高有特殊要求的厂房上部层高还可达到6m。

双层钢筋混凝土厂房一般为多跨厂房，各跨度视需要可相同或不同。按照不同的工艺及物流布置，厂房的跨度和柱距也各有不同。

2.2 设计相关活荷载

荷载是双层工业厂房结构的设计要点，荷载不同可能会导致工业厂房结构整体计算结果大相径庭。荷载的取值，应该考虑工艺布置、生产用途、建设方需求等因素所产生的特殊活荷载。

2.3 梁、柱、板的截面选取

2.3.1 楼板厚度

双层钢筋混凝土厂房的楼板受到建筑功能、结构布置、工艺需求等诸多方面的影响，既要保证结构整体的安全性，同时又要满足结构的舒适性。楼板还需要根据梁的网格形式，确定是属于单向板还是双向板。

2.3.2 梁截面

大跨度混凝土梁截面高度可按计算跨度的1/10～1/18确定，在层高一定的前提下，梁的高度会受到各种因素限制，例如建筑净高要求、通风线路排布、工艺流程需要等。在无法调整梁高的情况下，可以考虑梁端加腋、横向加宽梁等措施进行适当调整。

2.3.3 柱截面

通常情况下，钢筋混凝土柱截面一般会大于所支撑梁的梁截面，同时需要注意，柱的剪跨比宜大于2;柱的截面高度与宽度的比值不宜大于3。

3 实例计算

3.1结构选型

一般多层大跨度工业厂房均为多跨厂房，为让计算较为贴合实际，本文选取如下结构形式进行计算：（计算软件盈建科4.0）

厂房的横向为三跨，分别为两个18m ～ 30m的跨度（选取相同值）和一个6m的小跨度，纵向选取五跨6m柱距的模型进行计算探究。经计算可知，该简化模型即可以模拟不同跨度的梁的配筋率情况，且中间跨梁端的配筋为控制条件。

结合上图我们可以得出结论，在梁截面为定值时，随着跨度的增大，梁端配筋率会明显增大;当跨度一定时，增大梁截面，梁端配筋率会下降。根据《混凝土结构设计规范》，梁端纵向受拉钢筋的配筋率不宜大于2.5%，这说明我们可以将配筋率2.5%作为限值，大于2.5%的点均为梁端配筋超限的梁，不宜采用普通混凝土梁进行设计，如无法增大截面处理，可以尝试采用预应力混凝土梁或增大材料强度等方式进行调整设计。

3.2钢筋用量计算结果

同样按照计算的配筋率结果，我们可以得出在满足计算配筋的条件下，配筋率不大于2.5%的情况下，单位建筑面积的钢筋用量如下表4所示

结合上表我们可以得出结论，当保持梁截面不变时，厂房跨度增加，钢筋用量会明显增加;当梁截面增大时，钢筋用量会略微降低。故在没有净高、功能等限制的情况下，如果结构不满足计算要求，设计时优先采用增大梁高作为解决措施，但是随着跨度不断增大，单位钢筋用量增加显著，即使做较大的梁确实能满足结构要求，但是在钢筋用量上非常不经济，建议根据建设方要求，采用预应力混凝土结构或者高强钢筋等技术措施进行调整。

4 结束语

综上，随着双层钢筋混凝土厂房应用越来越广泛，其结构布置的经济性和合理性也备受相关人员的关注;由于其平面布局较为规整，在柱网选择和相关断面选择上对结构设计师提出更加细致的要求。结合历年来类似项目的工程经验，建议设计人员在进行结构设计之前，需充分了解构件布置和材料用量之间的关系，在方案阶段提出合理的平面布局（包含柱网布置）、梁板截面等，结合使用荷载和后期使用要求，根据规范相关规定确定合理的计算荷载，进行充分的对比分析，确定合理的构件断面取值，并注重特殊节点部位的构造处理，努力使建筑达到安全、舒适、美观的要求。

参考文献：

[1]GB50010-2010中国建筑科学研究院.混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2015

[2]GB50009-2012中国建筑科学研究院.建筑结构荷载规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012

[3]JGJ3-2010中国建筑科学研究院.高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2010