結(jié)合水泥廠設(shè)計(jì)對(duì)多層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行思考

呂素軍

（新疆凱盛建材設(shè)計(jì)研究院，烏魯木齊　830046）

結(jié)合水泥廠設(shè)計(jì)對(duì)多層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行思考

呂素軍

（新疆凱盛建材設(shè)計(jì)研究院，烏魯木齊830046）

【摘要】水泥生產(chǎn)屬于重工業(yè)生產(chǎn)，生產(chǎn)過程中存在較大震動(dòng)、沖擊、荷載，這對(duì)其工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出新的要求，要求能承受較大的震動(dòng)、沖擊、高溫、腐蝕等。本文以水泥廠為例，分析其多層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】水泥廠；廠房；結(jié)構(gòu)；荷載

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大量新材料、技術(shù)被應(yīng)用到水泥廠多層工業(yè)廠房建設(shè)中，高強(qiáng)材料的推出為廠房的外觀設(shè)計(jì)提供更廣闊的設(shè)計(jì)空間；高強(qiáng)耐用彩色鋼板、復(fù)合夾心板等材料的應(yīng)用增加了水泥廠廠房的色彩；鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用使得廠房的構(gòu)件變得更加明快，體現(xiàn)獨(dú)特的裝飾效果。多層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)系到整個(gè)建設(shè)投資以及將來的可持續(xù)發(fā)展，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)又與生產(chǎn)工藝、區(qū)域環(huán)境、經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件等密切相關(guān)。

1　多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系

多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)體系一般可分成三種：框架-支撐體系；純框架體系；鋼架-支撐體系。框架-支撐體系就是在廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，橫向采用剛性框架結(jié)構(gòu)，縱向采用柱-支撐結(jié)構(gòu)，通過柱間的支撐抵消水平荷載，柱間支撐能保證構(gòu)件的正常工作，保證廠房的穩(wěn)定和一定的剛度，這種結(jié)構(gòu)體系建設(shè)成本低，但柱間支撐會(huì)對(duì)廠房造成一定不良影響，出現(xiàn)橫向短、縱向長的廠房。

純框架體系就是在橫縱向上均采用剛性框架結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)適合于橫縱向慣性相近的截面形式，它能使得廠房空間使用起來較為自由。

鋼架-支撐體系將前兩種結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點(diǎn)集合起來，通過混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)消除水平拉移力。當(dāng)樓面剛度要求較大時(shí)，多采用這種結(jié)構(gòu)形式，能有效發(fā)揮柱間支撐的作用，減少縱向彎矩。

2　多層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1電梯設(shè)計(jì)要點(diǎn)

水泥廠的多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要與生產(chǎn)工藝結(jié)合起來，水泥廠生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)空間要求較大，故而多采用純框架結(jié)構(gòu)，既能充分利用空間，設(shè)計(jì)又非常簡單。若層數(shù)較多，且工藝允許的條件下，可采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，電梯位置的合理設(shè)計(jì)是要點(diǎn)之一。水泥廠生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)的特性決定其貨物自重較大，在廠房內(nèi)的豎向運(yùn)輸都需要電梯，電梯對(duì)位鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，剛度大，對(duì)廠房的重心產(chǎn)生一定的偏移作用，故而很少將電梯設(shè)置在廠房的角落處，那樣會(huì)影響到廠房結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，以免電梯自重對(duì)廠房結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的扭矩作用。當(dāng)無法避免將電梯設(shè)置在角落位置時(shí)，這時(shí)必須做好電梯周圍結(jié)構(gòu)和框架的加固工作。水泥廠廠房結(jié)構(gòu)多采用純框架結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)體系非常簡單，廠房的剛度中心與質(zhì)量中心很接近，這樣有助于避免出現(xiàn)廠房空間結(jié)構(gòu)扭曲現(xiàn)象。

2.2荷載計(jì)算設(shè)計(jì)

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，還需做好荷載的計(jì)算，荷載除了一半的恒載、活載外，積灰荷載、樓面荷載、大面積堆積荷載是水泥廠房特有的之外。其中，積灰荷載的取值可參照現(xiàn)行的相關(guān)行業(yè)準(zhǔn)則，對(duì)近灰源車間的廠房不宜采用帶翻邊的雨棚、平屋頂?shù)?。?duì)積灰建筑屋頂以及相關(guān)構(gòu)件進(jìn)行相應(yīng)抗傾覆驗(yàn)算，在強(qiáng)度設(shè)計(jì)上留有余地，以滿足今后的廠房擴(kuò)建需求。在樓面荷載計(jì)算上，過去常采用提高正層樓面荷載方法，該方法會(huì)造成較高的富余強(qiáng)度，造成經(jīng)濟(jì)損失，我們可以按照區(qū)域內(nèi)的實(shí)際堆載進(jìn)行計(jì)算，在區(qū)域外則按照普通樓面進(jìn)行荷載計(jì)算，這樣更能反映樓面的實(shí)際受力狀況，更為合理。荷載計(jì)算的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到整個(gè)結(jié)構(gòu)計(jì)算的準(zhǔn)確性，且水泥廠的多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與一般的民用高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不一樣，其樓面活荷載大，且樓面上往往會(huì)布置一些與水泥生產(chǎn)有關(guān)的小型設(shè)備，這些設(shè)備的布置非常靈活，所以必須做好廠房等效荷載的計(jì)算，采用正確的計(jì)算方法得出精確結(jié)果，為廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.3橫縱向框架的周期控制

多層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定其縱向方面已較少的柱來支撐整棟廠房，且支柱的跨度方向尺寸大；柱距方向尺寸小，柱子多。因此，在大型工業(yè)廠房設(shè)計(jì)中，往往采用橫向控制方法，使得橫向抗震能力于縱向較為接近，使得廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為合理。

2.4防震設(shè)計(jì)

水泥廠的多層工業(yè)廠房對(duì)抗震要求較高，其本身的設(shè)備工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的震動(dòng)，會(huì)對(duì)廠房結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定沖擊，若廠房處于地震區(qū)時(shí)，有發(fā)展地震的危險(xiǎn)，此時(shí)則必須根據(jù)實(shí)際要求做好廠房的抗震設(shè)計(jì)工作。當(dāng)水泥廠的廠房較長時(shí)，不應(yīng)設(shè)置過多的伸縮縫，這樣不利于提高廠房的抗震性能，往往需要通過一些其他措施來進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，減少伸縮縫。如：在結(jié)構(gòu)受力較小的地方設(shè)置后澆帶，在受溫度影響大的頂層、底層、墻體等位置增加鋼筋數(shù)量，設(shè)置架空層，增加抗震效果。

2.5防腐蝕、高溫設(shè)計(jì)

水泥廠的燒成、化驗(yàn)室、烘干車間等均存在不同程度的腐蝕、高溫問題，處理不當(dāng)就會(huì)對(duì)廠房結(jié)構(gòu)的安全性、使用壽命產(chǎn)生影響。因此，必須通過一定的構(gòu)造設(shè)計(jì)和材料解決這一問題。如：烘干車間生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生酸性介質(zhì)，其對(duì)廠房結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定程度危害，故而其結(jié)構(gòu)不宜采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)和石棉瓦輕鋼結(jié)構(gòu)。過去有些小型水泥廠的烘干房采用瓦楞鐵作為輕鋼屋面的屋面板，幾年下來，屋面就出現(xiàn)嚴(yán)重的滲漏、銹蝕問題，無法正常使用。對(duì)于烘干車間來說，除了有腐蝕氣體外，還會(huì)產(chǎn)生高溫，故而應(yīng)采用超耐熱混凝土，并在梁底與烘干機(jī)之間設(shè)置安全距離，保證廠房的耐久性和安全性。

3　結(jié)束語

水泥廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)非常復(fù)雜且專業(yè)的工作，需要設(shè)計(jì)單位結(jié)合實(shí)際情況、專業(yè)理論知識(shí)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)做好各方面計(jì)算、驗(yàn)算、分析，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，積極打造綠色、舒適、文明的現(xiàn)代化水泥廠多層工業(yè)廠房。

【參考文獻(xiàn)】

[1]任忠堂.結(jié)合水泥廠設(shè)計(jì)淺談多層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013（16）：1-4.

[2]關(guān)慶吉.多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論與應(yīng)用研究[J].商品與質(zhì)量·建筑與發(fā)展，2013（5）：278,280.

[3]張金濤.論多層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].價(jià)值工程，2013（16）：90-91.

【作者簡介】

呂素軍（1973-），安徽霍邱人，大學(xué)本科學(xué)歷，工程師，研究方向：水泥廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。