多层厂房（共10篇）
多层厂房 篇1
1 引言
随着社会的进步和技术的快速发展，厂房设计要求也越来越高，传统的单层厂房已不能满足正常使用要求，多层厂房日益增多。下面，笔者结合个人设计经验，浅议一下多层厂房的结构设计，不足之处，敬请各位同行指正。
2 工程实例
本工程为两层框架结构，1层为生产厂房，2层为培训厂房，建筑轴线宽度为24.3m，长度为54m，两层层高均为7.5m，在1层、2层分别设了1台5t的桥式吊车，抗震设防烈度为7度，设计分组为第三组，基本加速度为0.1g，框架抗震等级为三级，采用柱下独立基础，框架梁、柱、基础的混凝土等级为C40，钢筋采用HPB300级、HRB400级，结构计算采用中国建筑科学研究院的PKPM系列软件（2010版），平面布置如图1所示。
2.1 大跨度梁截面形式的选用
对于本工程来说，跨度为24.3m的大梁的截面形式的选用尤为重要，为保证本工程满足“安全、经济、适用”的原则，笔者分别采用了型钢混凝土、钢梁、预应力混凝土梁3种截面形式进行了试算，其中预应力筋选用钢绞线（1×7)s15.2，具体梁参数见表1。
从工程造价、施工难度等方面综合比较，本工程采用用后张法有黏结预应力混凝土梁较为合适。
2.2 吊车荷载的输入
为方便加工件的运送，本工程在1层、2层分别设了1台5t的桥式吊车，对于吊车荷载的输入，在PKPM软件中可以直接由软件自动导入，在选取软件库中的标准吊车荷载后，即可完成本工程吊车荷载的布置。
2.3 考虑大型机床等设备布置，楼面活荷载的选用
本工程2层为培训教室，里面布置了大量的机床设备，考虑设备运行时的振动影响，应按《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）(2006版）4.2.1条及附录C规定输入楼面均布荷载，本工程的机床型号为C6132型，属第四类金工车间，计算楼面板时，楼面活荷载取值为8.0kN/m2，计算楼面次梁时，楼面活荷载取值为6.0kN/m2，计算框架主梁、框架柱、基础时，楼面活荷载取值为5.0kN/m2，本工程楼面结构采用了井字梁结构，楼面板厚度为120mm。
另外，根据《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2001）(2006版）4.2.3条规定，生产车间的楼梯活荷载，可按实际情况采用，但不宜小于3.5kN/m2，所以本工程楼梯间活荷载取值为3.5kN/m2。
2.4 主要计算结果
2.4.1 结构整体抗倾覆验算结果
抗倾覆验算结果见表2。
2.4.2 结构整体稳定验算结果
稳定验算结果见表3。
该结构刚重比Di×Hi/Gi大于10,能够满足规范(5.4.4)的整体稳定验算；该结构刚重比Di×Hi/Gi大于20,可以不考虑重力二阶效应。
2.4.3 周期、地震力与振型
地震作用最大的方向=-0.020°
2.4.4 位移
X方向地震作用下的楼层最大层间位移角:1/1290(第2层第1塔)。
Y方向地震作用下的楼层最大层间位移角:1/1490(第2层第1塔)。
X方向风荷载作用下的楼层最大层间位移角:1/4305(第1层第1塔)。
Y方向风荷载作用下的楼层最大层间位移角:1/2470(第1层第1塔)。
3 注意事项
3.1 考虑机器振动荷载影响
工业建筑楼面不同于民用建筑，设计时应考虑设备运行时的振动荷载，荷载输入应严格按荷载规范要求输入，如没用充分依据，应严格按厂家提供的设备参数进行折算。
3.2 抗震设计参数的输入
预应力混凝土结构的抗震设计参数与普通混凝土结构的抗震设计参数取值有所不同，如《预应力混凝土结构抗震设计规程》第3.1.2规定，以预应力混凝土框架结构、板柱-框架结构作为主要抗侧力体系的建筑结构，其阻尼比应取0.03，而普通混凝土结构的阻尼比取0.05。
3.3 预应力锚具的位置
预应力筋的锚具设置应满足规范要求，不得随意设置，《预应力混凝土结构抗震设计规程》第3.2.10规定，后张预应力筋的锚具不宜设置在粱柱节点核心区，并应布置在粱端箍筋加密区以外，所以本工程的锚具设置在框架柱外侧。
3.4 预应力梁纵向配筋率的控制
根据《预应力混凝土结构抗震设计规程》第4.2.2规定，预应力混凝土框架梁纵向受拉钢筋按非预应力钢筋抗拉强度设计值换算的配筋率不应大干2.5%(HRB400级钢筋)或3.0%（HRB335级钢筋)，在软件计算完后，设计人应手工核算，这一点应引起设计人的注意。
参考文献
[1]GB50011—2010建筑抗震设计规范[S].
[2]GB50009—2001建筑结构荷载规范(2006年版)[S].
[3]GB50010—2010混凝土结构设计规范[S].
[4]JGJ140—2004.预应力混凝土结构抗震设计规程[S]
多层厂房 篇2
分类有:(1)纯框架结构。纯框架结构在多层工业厂房结构设计中，不涉及柱间支撑，横纵方向上，全部配置框架结构，确保厂房结构具备优质的空间功能。纯框架结构体系中，配置箱形的柱子，还要增加钢材料的用量;(2)框架与支撑结构。框架与支撑结构，是指在多层工业厂房结构中，横向设计刚接框架，纵向设计柱+支撑体系，柱间的支撑，抵抗了结构中的水平荷载，降低了多层工业厂房结构的经济成本;(3)钢架与支撑结构。多层工业厂房中的钢架与支撑结构设计，减少了主结构的纵向弯矩，其对楼面刚度有很大的要求，以免柱间发生矛盾问题，不能影响到柱间支撑。
多层厂房 篇3
关键词:多层厂房 设计 结构
随着国民经济的迅速发展，工业建筑要不断满足现代大工业生产，工艺不断更新的要求，过去那种单一功能，单一建筑形式已经不适应生产方式改变的需要，联合车间、灵活车间、工业大厦等多功能厂房应运而生。另外，建设用地的紧张以及工艺流程的需要，越来越多地多层厂房甚至高层厂房出现。多层厂房的特点是跨度大、荷载大、开洞多、有多层吊车，在设计过程中，有些问题值得总结和探讨。
一、多层工业厂房结构设计要点
多层厂房因为工艺布置的要求，一般都需要大空间，结构通常采用框架结构，在层数较多、工艺条件许可的情况下也可以采用框剪结构。结构布置的原则是：尽量使柱网对称均匀布置，使房屋的刚度中心与质量中心相近，以减小房屋的空间扭转作用，结构体系要求简捷、规则、传力明确。避免出现应力集中和变形突变的凹角和收缩，以及竖向变化过多的外挑和内收，力求沿竖向的刚度不突变或少突变。
1.控制横向框架与纵向框架的周期。由于多层厂房跨度方向、尺寸较大，柱子少；而柱距方向尺寸较小，柱子多。一般都是横向控制，使纵横向的抗震能力大致相同，不仅有利于抗震，也使设计更为经济合理。
2.合理布置电梯间的位置。多层厂房由于设备、货物很重，竖向运输的需要，均要设置电梯。钢筋混凝土电梯井筒刚度很大，应充分考虑电梯井筒对建筑物的偏心影响，在结构布置上尽量避免电梯井筒布置在建筑物的角部和端部。当工艺布置需要而不可避免时，应对周围的楼板及框架采取加强措施。
3.地震区的多层厂房宜少或不设防震缝。地震区房屋的伸缩缝是合一的，当房屋较长时，宜采取下列一些构造措施和施工措施以少设伸缩缝及防震缝；施工中，每隔40m设置一道800mm一个1400mm宽的后浇带，后浇带的位置设在结构受力影响最小的区段；在温度影响较大的顶层、底层、山墙和内纵墙端开间的墙体等部位，适当提高配筋率；加厚屋面隔热保温层或设置架空层形成通风屋面。
二、常用的结构体系
1.框架一支撑体系。即横向设计成刚接框架，纵向设计成柱一支撑体系，用柱间支撑抵抗水平荷载。这种体系经济节约，但柱问支撑可能会影响使用。这种形式特别适用于纵向较长，横向较短的厂房。
2.纯框架体系。把厂房纵横两个方向都设计成刚接框架，不设置柱间支撑。其优点是使用空间不受影响，缺点是柱不宜采用工字型柱，而要采用两个方向惯性矩差别不大的截面形式(如箱形柱)，使用钢量增加。
3.钢架加支撑的混合体系。这种形式与第一种形式不同之处在把纵向设计成钢架和支撑混合的型式，靠两者共同抵抗水平力。这种形式可以有效地减少柱的纵向弯矩，但要求楼面刚度大，否则柱子间的变形不协调，无法充分发挥柱间支撑的作用。
三、结构设计中应注意的问题
1.结构设计与工艺设计的协调。厂房都是为生产服务的，厂房设计中结构专业作为配套专业首先应满足工艺要求，结构设计也只能服从于工艺条件。而工艺设计人员在工艺布置时，经常与结构设计发生矛盾，要开洞的地方是框架梁，设备本来可以沿梁布置却布置在了跨中等。所提荷载也经常偏大，有时甚至把设备的荷载作为均布荷载提出。尤其在方案阶段，结构设计人员应多与工艺协调，尽量了解工艺布置，使设计和施工都减少了许多不必要的麻烦。
2.结构计算。随着计算机软硬件的迅速发展，解决了复杂的结构计算问题，使结构工程师们从繁重的琐碎的计算工作中解脱出来。他们可以把大量的精力放在结构方案的选择比较上，合理的确定结构方案及结构布置，从而提高设计水平及质量，降低工程成本。
（1）楼面等效荷载的计算。荷载计算是结构计算的条件，荷载取值的准确性直接关系到计算结果的准确性，工艺条件中的荷载问题，如某个工程工艺提出楼面均布荷载为15kN/m2，而根据工艺的设备布置图和設备的重量，根据规范给出楼面等效荷载的计算方法，计算出的楼面均布荷载按10kN/m2考虑即可。
由于多层工业建筑与一般多高层民用建筑结构形式、楼面活荷载等有许多不同之处，多层工业建筑楼面活荷载大于多高层民用建筑。有的中小型机床上楼层、柱上、梁上还有吊车荷载，它的跨度柱网一般比民用建筑大，层高相对较高，最大特点是整个平面几乎没有内隔墙。多层工业建筑一般采用现浇钢筋掘凝土板梁柱结构，板厚比一般民用建筑厚，楼板的平面刚度可视为无穷大，电梯货梯间，如不用剪力墙：整个刚度重心移向剪力墙，而电梯或货梯一般设在端头，结构刚度布局就不合理，所以电梯货梯间就使用框架填充墙结构。
（2）节点核心区的抗剪验算。框架节点的设计应遵循“强柱弱梁更强节点”的原则，一二级抗震等级的节点还应进行受剪承载力计算。由于多层厂房的梁柱中心线往往不能重合，加之柱的截面比较大，节点偏心也比较大，对柱节点核心区的构造和受力都有较大的不利影响。因此，大跨度、大空间、大荷载的多层厂房的节点核心区的抗剪验算显得更为重要。
（3）裂缝宽度、罕遇地震的验算。裂缝宽度的验算是为了满足正常使用状态的要求，规范规定混凝土梁的裂缝宽度不应大于0.3mm，如计算中超过，可以通过减小钢筋截面、增加钢筋根数来调整，如果还不满足要求，应修改柱梁截面重新计算。抗震设计的原则是三不准，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。所进行的抗震验算仅满足“小震不坏”，构造上加强来满足“中震可修”，罕遇地震的验算则是满足“大震不倒”。规范规定79度时楼层屈服强度系数小于0.5的框架结构宜进行高于本地区设防烈度预估的罕遇地震作用下薄弱层(部位)的抗震变形计算，并且规定结构薄弱(部位)层间弹塑性位移角应小于1/50。多层厂房的设备投资经常远远大于土建投资，罕遇地震的验算应属必要。
（4）与电梯井筒相连框架的考虑。过去设计按纯框架计算，电梯井壁按构造配筋，这样偏低不安全，框架部分应按壁式框架计算出的数值进行配筋，电梯井壁则应按剪力墙配筋。
另外，多层厂房一般有多层多台吊车，在设计中采取的办法是将一层吊车作为吊车荷载输入，而将其余层的吊车荷载作为活荷载考虑。
多层厂房结构易损性分析 篇4
关键词：多层厂房,非线性动力时程分析,非线性静力分析,易损性
0 引言
吕大刚和王光远[1]提出了结构局部地震易损性的概念, 通过构造结构局部性能指标与其参数之间的一个新的功能函数, 给出了局部地震易损性的可靠度表达式;根据可靠性灵敏度的概念, 提出了构造结构局部性能指标概率密度函数的新方法, 并详细推导了结构可靠指标对局部性能指标参数的灵敏度表达式。张令心[2]采用概率方法借助于拉丁超立方采样技术和非线性地震反应时程分析对多层住宅砖房的地震易损性进行分析, 其分析样本是根据多层住宅砖房目前常用设计参数值的范围选定参数的代表值, 并由这些代表值构成的。分析中考虑了地震荷载、结构反应和结构承载力的不确定性, 易损性曲线分别对五个不同结构破坏程度的极限状态给出。朱健[3]通过按建筑结构抗震规范的规定构造加速度反应谱作为随机激励, 构筑了我国四川地区典型钢筋混凝土结构单层厂房有限元模型, 采用拟动力时程方法对结构的抗震性能进行了分析计算, 得到了钢筋混凝土结构厂房的易损性曲线;同时, 针对原型结构在地震作用下柱基础容易发生屈服破坏的情况, 对原型结构基础采取了铅芯阻尼橡胶支座隔震加固措施, 并对加固后的厂房结构进行了计算分析并得到了修正易损性曲线, 通过对比得到结构在地基不失稳的前提下, 在小震时发生中度以上损伤的概率非常小, 在大震时随着承重结构进入塑性屈服发生中度以上的损伤概率开始逐渐变大, 而且厂房结构纵横两个方向的易损性概率在大震时有差异, 采取隔震加固措施后结构损伤概率明显减小。但是多层厂房的易损性评价还没有人涉及。
1 多层厂房的特点及适用范围
1.1 多层厂房的特点
(1) 建筑物占地面积小, 这不但节约用地, 而且还降低了基础和屋顶的工程造价及工程管线的长度, 节约建设投资和维护管理费;
(2) 厂房宽度较小, 顶层房间可不设天窗而用侧窗采光, 屋面雨雪水排除方便, 屋顶构造简尽, 屋顶面积较小, 有利于节省能源;
(3) 交通运输面积大。这是出于多层厂房不仅有水平方向, 也有垂直方向的运输系统 (如电梯间、楼梯间、坡道等) , 这样就增加了用于交通运输的面积和体积;
(4) 内于多层厂在楼层上要布置设备, 易受梁板结构经济合理性的制约网尺寸较小, 不利于工艺改革和设备更新, 厂房的通用性较小;
(5) 在楼层L布置振动较大的设备时, 结构计算及构造处理复杂。
1.2 多层厂房的适用范围
(1) 生产工艺流程适于垂直布置的企业。这类企业的原材料大部分为柱状和粉状的散料或液体。经一次提升 (或升向) 后, 可利用原料的自重自上而下传送加工, 直至产品成型。如面粉厂、造纸厂、啤酒厂、乳品厂和化工厂的某些生产车间;
(2) 设备、原料及产品重量较轻的企业 (楼面荷载小于2t m2) , 单件垂直运输小于3t的企业;
(3) 生产上要求在不同层面上操作的企业, 如化工厂的大型蒸馏塔等设备, 高度比较高, 生产又需在不同层高进行;
(4) 生产工艺对生产环境有特殊要求的企业。由干多层厂房层间房间体积小, 容易解决生产所要求的特殊环境 (如恒温恒湿、净化洁净、无尘无菌等) 。属于这类企业的有仪表、电子、医药及食品类企业;
(5) 建筑用地紧张及城建规划的需要。
2 非线性元素的仿真
本文采用SAP2000分析多层厂房结构。在SAP2000程序中, 仿真杆件局部非线性行为的方式为采用非线性元素 (简称Nllink Element) , 其中包含了阻尼 (Damper) 、隔震器 (Isolator) 、塑性元素 (Plastic) 、开裂的纯压构件 (Gap) 与开裂的纯拉构件 (Hook) 等, 而这些非线性元素之行为仿真都是由线性弹簧之基本理论推导而来。
由许多实际地震结构物损伤案例得知, 多层混凝土结构多自梁柱接头部分开始损坏, 而从材料力学与结构力学之理论得知, 受地震力影响之楼房结构, 以梁柱接头部分所承受之弯矩为最大, 为首先破坏之主因。为进一步仿真结构物达屈服后, 较真实之非线性行为, 本研究分别于梁柱杆件二端以具回滞特性之元素来进行仿真。因本文采用有限元素分析软件SAP2000作为辅助工具进行研究, 在模拟过程中除用Ritz Vector Method进行模态分析以了解其基本周期外, 主要是利用逐步直接积分之方式, 进行非线性动力分析, 目的为了解楼房结构之杆件消能过程, 进而得知其受损状况及耐震能力。大部分之建筑结构动态反应分析中, 不同来源之阻尼, 均以迟滞阻尼比来表示。此时, 迟滞阻尼是用等值阻尼比来考虑, 但通常若变形较大将导致较大之误差;在较细部的分析, 迟滞阻尼经常以考虑非弹性回复力的特性用劲度来反应, 即透过非弹性分析。在高楼分析中, 钢构件之迟滞阻尼比可取约2%来做计算。建立多层厂房结构非线性模型来进行地震时程反应分析, 藉助SAP2000作为辅助分析工具, 故上段说明在SAP2000程序中, 结构物分析模型的非线性行为仿真方式。为了了解杆件非线性之反应过程, 本研究使用非线性动力时程分析来观察杆件之消能现象。此分析法是在结构物上加载与时间相关之作用, 如地震力。并逐步求解每个时间点之动态反应反应。
本文将用SAP2000建立一个实际的厂房模型, 进行非线性动力时程分析和非线性侧推分析, 进而得知高科技厂房在地震力的作用下的非线性行为, 并利用分析后所得到数据和所定义的损伤程度, 经由统计学的方法, 最后得到结构物的易损性曲线。
3 多层厂房模型和分析结果
分析采用的多层厂房模型如图1。分析选取10条地震波, 其性质见表1。
易损性曲线的建立需要定义损伤程度的界限值, 本文所采用的损伤为层间相对转角, 其值由非线性静力分析曲线、规范HAZUS[4]与SEAOC的规定所得到, 其值整理如表2。分析结果如图2所示。
由Pushover分析所得之易损性曲线, 在Sa=0.4g时, 损伤率小于7.23%, 属于轻度损伤;在Sa=0.6g时, 损伤率大于7.23%小于19.5%, 属于中度损坏;在Sa=1.2g时, 损伤率为56.9%, 大于50%, 此时属于严重损坏;而在Sa=3g时, 已非常接近倒塌的状态。最后比较Pushover分析所定义的损坏度界限值与规范定义的损坏度界限值绘出的易损线彼此之间的差异, 如图2所示。由图可看出, 由于规范所订的损伤度界限值较高, 故其易损性曲线会有低估的情形, 其中HAZUS所定义的界限值所绘出的易损性曲线期趋势与Pushover分析较为相近。
由此可知, 规范所定义之损伤度界限值可能无法完全符合厂房的实际损伤情形, 故需进一步做详细的实验与软件分析得到真正符合多层厂房损坏程度的界限值。
4 结论
(1) 在本研究中由Pushover分析定义之界限值所绘出之易损性曲线可用来评估位于多层厂房在不同强度地震力的影响下, 发生损失的程度, 而在与灾害风险评估规范HAZUS与耐震性能规范SEAOC所定义的界限值所绘出的易损性曲线进行比较后, 可看出由规范定义之界限值其绘出的易损性曲线较为低估。
(2) 在将Interstory Drift Ratio换算成结构物损伤率 (Damage Ratio) 时, 如果用线性内插会有在低Sa被高估, 而高Sa被低估的情形发生, 故在计算结构物易损性曲线前, 需将损伤界限值经由对数常态分布公式绘出后, 再利用期望值的概念计算出Interstory Drift Ratio与Damage Ratio的关系图, 较为符合实际情况。
5 建议
(1) 本研究所分析的厂房模型为二维模型, 仅考虑厂房较弱的方向, 且并未加入阻尼器, 故未来可以建立三维的分析模型并加入阻尼器, 使分析的结果更准确也更符合实际情况。
(2) 本研究主要探讨厂房的外部结构在地震力作用下的损坏程度, 但厂房的设备昂贵, 甚至为厂房受灾害损失的主要来源, 故将来可在决定厂房的易损性时, 加入地震所带来的震动对于厂房内部设备损伤程度的影响。
(3) HAZUS与SEAOC所定义损伤界限值, 可能不够完善, 希望藉由非线性静力分析与非线性动力分析加以研究, 找出真正符合多层厂房结构的损伤度界限值。
参考文献
[1]吕大刚, 王光远.基于可靠度和灵敏度的结构局部地震易损性分析.自然灾害学报, 15 (4)
[2]张令心, 江近仁, 刘洁平.多层住宅砖房的地震易损性分析.地震工程与工程振动, 22 (1)
[3]朱健, 谭平, 周福霖, 基于位移的钢筋混凝土结构单层厂房易损性分析.振动与冲击, 29 (1)
多层厂房 篇5
学生：
指导教师：阎慧群
建筑工程专业毕业设计任务书(附件)
一.设计题目 ××多层办公楼（教学楼，轻型工作制厂房。。。）设计
建设单位：××投资有限公司·××局（△财政局、国土局、房管局……）
二.建筑结构
1．建筑面积：4000m以上。2．建筑层数：5层以上。
3．结构形式：砼框架结构； 2三.场地条件
场地位于××省××市××路旁，用地范围55m×65m（地形图坐标采用大地坐标系，高程系统为黄海高程系统）, 场地平整, 地下无构筑物及其它设施，参考地形图如下。
地形图 1：500
四.自然条件
1．地质条件：详地质报告。
2．抗震设防：按所在区位查抗震规范附录A确定。
3．50年一遇基本风压及常年主导风向：查荷载规范及当地气象资料确定。
4．气温：查当地气象资料，年平均气温××℃，最低气温××℃，最高气温××℃。5．相对湿度：查当地气象资料，最热月平均为××％，最冷月平均为××％。
6．降雨量：查当地气象资料，平均年降雨量××mm，多集中在×～×月，占年雨量的××%，最大暴
-1-四川大学建筑与环境学院土木工程系
学生：
指导教师：阎慧群
雨强度××mm/h。
7．雪载、冻土：查荷载规范及地基基础规范确定。
五.施工要求
1．施工工期：由设计者合理确定。
2．施工单位：资质等级分为特级、一级、二级、三级，由设计者提出等级建议。3．施工监理：资质等级分为甲级、乙级、丙级，由设计者提出等级建议。
六.设计要求
(一)建筑设计
1．功能要求：
办公楼要求：1层为业务大厅，2层为会议室和办公室，3层及以上为办公室等。教学楼要求：根据甲方投资意向,设计各种功能用途的教室和办公室等。
轻型工作制厂房: 根据甲方投资意向和具体厂房工艺流程要求，设计各种功能用途的办公室和生产加工车间等。
2．建筑风格：按适用、经济、美观的原则自主决定。
3.消防设计：按现行《高层民用建筑设计防火规范》执行。4.建筑节能：按现行《民用建筑节能设计标准》执行。
5.无障碍设计：按现行《城市道路和建筑物无障碍设计规范》按现行。6.人防设计：不考虑。7．图纸要求：
1）按建筑施工图设计要求绘制总平面、各层平面图，立面图及剖面图，主要楼梯间、卫生间大样图。2）图幅应尽量统一, 每张图应有图框图标，首页应有图纸目录、门窗表及建施说明，总平面图应在其它图纸前面。
3）成图比例、线型、字体等按现行《房屋建筑制图统一标准》、《总图制图标准》的要求。8．建筑设计说明书文本，主要内容为：
1）建筑总体设计，包括建筑规模、平面布局、对外交通等。2）建筑平面设计，包括各层平面的功能安排、交通组织等。3）建筑立面设计，包括外墙门窗形式、外墙装饰材料及色调等。
4）消防设计，包括防火分区、防火间距、消防车道、安全疏散、防火设计等。5）节能设计，包括屋面、外墙和门窗等部分。(二)结构设计
1．设计内容及步骤：
1)结构平面布置(包括基础与主体两部分)。
2)确定梁、柱、墙的截面形式、相关尺寸及材质要求。3)确定楼盖形式。
4)荷载计算(手算按有代表性的计算单元所承受的荷载)。
5)设计计算：水平地震作用应先按整体结构计算，然后按抗侧刚度将水平力分配到所计算的抗侧力构件上，内力计算至少选取一榀主框架进行，对边柱、中柱等基础应作设计计算，并选取一个主要楼梯进行设计计算。
6)从确定计算简图、荷载计算、内力分析和不利组合到截面承载力计算和构造措施，均需全面完成，框架计算分手算和电算两部分，并有对比分析说明。2．图纸要求：
1)按结构施工图要求绘制基础平面布置图及基础构件详图、各层结构平面布置图、主要承力构件施 工图及楼梯详图。
2)图幅应尽量统一, 每张图应有图框图标，结构设计说明（包括设计依据、结构标准、结构材料、-2-四川大学建筑与环境学院土木工程系
学生：
指导教师：阎慧群
施工要求以及各部分施工图尚需用文字说明的内容）应放在第一张结施图上。3）成图比例、线型、字体等按现行《建筑结构制图标准》的要求。3．结构设计说明书和计算书文本，其主要内容为： 1)工程概况。2)设计依据。
3)结构布置及选用建筑材料。
4)特殊工程问题的处理及新材料、新结构、新工艺、新设计思路等。5)对手算、电算主要结果的比较，分析及结论。
6)计算书应包括各步骤的计算过程和计算结果，必要的图表和电算资料。(三)施工组织设计
1． 设计依据：
1）施工图、场地地质资料及当地气象资料。2）工程开竣工期限。2）劳动定额等。2． 设计内容：
1）简述工程概况及施工条件。2）计算工程量。
3）确定施工方案、施工方法。3）编制施工进度计划。
4）编制施工机具、设备需要量计划。5）编制材料、构件、半成品需要量计划。6）编制劳动力需要计划。7）确定临时生产、活动设施。8）确定临时供水、供电管线。9）制订生产技术安全措施。10）作出施工平面布置。3.提交成果：
1）施工组织设计文本。2）工程量计算书。3）施工进度图表。4）施工平面布置图。
七.成果汇总
多层钢结构工业厂房设计初探 篇6
具体而言, 设计多层钢结构工业厂房需要遵循以下几个原则:第一, 建筑结构设计的整体化。多层钢结构工业厂房的设计与传统的钢结构建筑设计不同, 后者是遵循的是先建筑后结构的原则, 而多层钢结构则采用特殊的材料结合先进的设计软件, 所以可以实现建筑设计与结构设计的同步完成, 即建筑结构一体化设计, 采用这种方法可以将建筑风格更完整的表现出来。此外, 围护系统与主体结构的设计也要统一进行。第二, 优化截面设计。在选择截面时优先选择厚度薄的, 因为在用钢量相等的条件下, 截面越大刚度也就越大, 并且不能忽略相关规范中最小截面的问题;如果屋架杆件角钢的边长需要利用C级螺栓连接支撑杆件, 则要注意螺栓最大直径的选择;此外, 为了备料方便, 多层钢结构工业厂房所采用的角钢品种、规格最好控制在五种以内, 如果两种规格的尺寸比较接近, 可以尽量代用统一规格。
二、多层钢结构工业厂房的设计
(一) 常用的结构体系
具体而言, 多层钢结构工业厂房设计的常用结构体系包括以下几种:第一, 纯框架体系, 即将厂房无需设置柱间支撑, 其纵横两个方向均设计为刚接框架。第二, 框架-支撑体系, 该结构的横向设计为刚接框架, 纵向设计则为柱-支撑体系, 其主要目的是通过柱间支撑将水平荷载抵消掉。第三, 钢架加支撑的混合体系, 与第一种结构体系不同, 钢架加支撑混合体系是将纵向设计为钢架与支撑混合的形式, 二者共同作用抵抗水平力。
(二) 柱网布置与支撑体系
在进行柱网布置过程中需要遵循以下原则:与生产工艺、厂房的正常使用要求相符;保证建筑、结构的经济性与合理性;采用先进的施工方法;与厂房建筑统一化;适应工厂的生产发展与未来的技术革新等。支撑体系中, 中心支撑与偏心支撑是最重要的柱间支撑。通常多层钢结构工业厂房最好选择中心支撑, K型支撑则最好不要用。不过如果厂房处于强震区域, 则最好采用偏心支撑, 这种支撑形式的延性与耗能能力相对较好。
(三) 楼盖布置
楼盖的类型包括压型钢板现浇钢筋混凝土组合楼板、装配整体式预制钢筋混凝土楼板、装配式预制钢筋混凝土楼板以及普通的现浇混凝土楼板等。各种楼板形式不同, 其优缺点也有所不同:比如压型钢板现浇钢筋混凝土的组合楼板整体刚度相对较好, 但是成本也比较高;而压型钢板现浇楼板以及装配整体式预制钢筋混凝土楼板的施工效率比较高。对于多层钢结构工业厂房而言, 压型钢板现浇钢筋混凝土组合楼板比较适用。
(四) 设置变形缝
变形缝主要有三种, 即伸缩缝、沉降缝以及防震缝。如果厂房的长宽过大, 外界气温环境发生变化时, 结构内部会产生温度应力, 该应力可以拉裂墙面、屋面, 对建筑结构的正常使用产生影响。而设置伸缩缝即是将厂房分为数个温度区段, 可以有效的抑制温度应力对结构的影响。设置伸缩缝时要从基础顶面做起, 分开两个温度区段的上部结构, 预留相应宽度的缝隙, 这样一旦气温发生变化, 上部结构也可以沿着水平方自由变形。
三、利用软件对结构内力进行分析
利用软件对结构内力进行分析时要注意以下几点:第一, 网格生成平面简化。对于网格布置比较复杂的工业厂房而言, 如果完全根据实际情况利用软件建模, 则会产生大量的近节点, 从而影响到分析结果的准确性, 要在与实际出入不大的情况下采取相应的简化手段。第二, 柱间支撑并不是简单的构造措施, 在软件分析时其属于一种受力杆件, 厂房纵向周其与水平位移受支撑刚度的直接影响。如果结构中包括柱间支撑, 但是采用纯框架模型分析, 则无法保证地震力评估的准确性, 并且纯框架模型的侧移相对较大, 因此柱的用钢量有可能会大于有支撑的结构计算模型。第三, 通常工业厂房的都有较大的楼板开洞, 并且和钢梁间的约束相对较弱, 所以建模时可以把楼板设定为弹性楼板。第四, 在软件建模分析过程中, 钢梁整体失稳模型为平面外的弯扭失稳, 并且钢梁的抗扭模量比较小, 因此要采用铰接的方式设计主次梁节点, 以免出现主梁平面外弯扭失稳的现象。
四、工程设计实例
某工程为多层钢结构厂房, 总建筑面积达4000m2, 首层高4.4m, 二层标高12m, 局部两层为7m与16m, 局部一层为10.5m, 夹层层高4.5m, 建筑总高22.2m。为满足生产设备的承重要求, 其四周设置4根箱形柱, 柱距纵向5-11m, 横向4-15m;为节约建设成本箱形柱12m以上采用工字型截面柱, 其余框架也为工字型柱。屋面檩条为薄壁C型钢, 墙面为外挂夹芯板;为降低成本, 楼面为普通现浇混凝土楼板。
具体设计过程如下:首先进行荷载计算, 该厂房所处环境的基本风压为0.3 kN/m2, 地震烈度7度, 地震加速度0.1g, 阻尼比0.35, 限于篇幅, 此处略于计算过程。接下来确定荷载工况, 该工程要将X方向的地震力作用与风力作用、Y方向地震力作用与风力作用、以及恒载作用与活载作用下的标准内力考虑进来。在利用软件进行结构分析过程中, 利用STS空间建模, Sawe软件完成框架杆件的强度和稳定、自振周期和节点强度等计算。
对上述计算结果进行分析可知, 结构水平方向的主要振型没有明显的突变, 证明结构沿高度方向的质量与刚度的分布是合理的。本结构框架梁柱除受主要设备集中力的8根柱子采用箱形柱外, 其余均采用焊接工字形截面, 框架柱间支撑采用双槽钢支撑。计算分析表明, 各种梁、柱设计应力均控制在规范允许设计限值的90%, 结构构件的强度、刚度、稳定性好。各类节点验算也符合规范的要求。
参考文献
[1]张海玲:《多层钢结构工业厂房设计问题分析》, 《科技向导》, 2011 (9) 。
钢框架结构多层工业厂房施工浅谈 篇7
关键词：框架结构,螺栓连接节点,抗剪键,安装连接耳板,吊装技术
1 设计说明及工程概况
梅河口正大饲料公司饲料加工所有厂房采用钢结构, 且节点形式为避免现场焊接质量的不稳定要求全部采用螺栓连接节点。在设计过程中, 由于湿磨车间8台浸泡罐荷重大 (操作荷载为3200kN/台) , 且厂房平面布局不规则, 竖向荷载分布不均匀, 在按8度抗震设计的通化地区使用钢结构来实现这样的使用功能难度较大, 目前尚找不到已有的成熟经验, 且工程造价较高, 最后由于业主方的坚决反对而将其他车间改为传统的钢筋混凝土结构, 仅留下玉米加工车间仍采用钢结构。
玉米加工车间内有多台除尘装置和振动较大的滚筒筛, 荷载较大, 同时由于各使用分区高度的不同存在竖向荷载分布的不均匀现象和错层引起的短柱现象。综合考虑抗震要求和结构设计要求, 该厂房的结构形式采用了纯框架结构体系, 框架柱采用截面为400×400的焊接箱形柱, 壁板厚为32mm, 按运输和安装需要分成上下两节, 接口现场焊接;梁采用热轧H型钢梁, 梁柱连接的刚接节点采用工厂焊接的树状节点, 以伸出的短梁实现框架梁的拼接, 且拼接节点大胆采用了翼缘和腹板全螺栓连接的节点形式;由于防火要求较高, 楼板为降低工程造价, 设计成非组合楼板, 楼承板采用国产镀锌V75-200-600 (Ⅰ型) 压型板;厂房的围护结构采用了保温玻璃丝棉彩钢压型板轻质墙, 下部为1.00m高空心砖墙。
2 工程主要特点和难点
(1) 玉米加工车间毗邻新建的玉米接收卸车坑和玉米筒仓以及原有玉米储库, 施工场地狭小, 吊装难度较大。
(2) 梁拼接节点 (见图1) 螺栓数量较多, 最多的一个节点高强螺栓数量多达206颗, 一根框架梁的拼接要完成412颗高强螺栓的安装, 且螺栓和安装孔的配合公差只有2mm, 要在规范允许的范围内将高强螺栓全部穿入安装孔, 这给安装精度提出了较高的要求。
(3) 翼缘螺栓连接使梁的上翼缘局部因为节点板和螺栓的原因高度增加, 使楼承板在节点处无法正常铺设, 这与国内以前采用的翼缘焊接、腹板螺栓连接的习惯做法有所不同。
(4) 上节框架柱的安装由于受底层框架安装精度和拼装顺序的影响, 其安装质量是制约上层框架安装精度的主要因素, 如何合理安排上节柱的安装顺序以及确定合理的安装方法, 是保证质量和安装工期的关键课题。
(5) 该多层厂房高度较高, 顶层高度为24m, 这给框架结构的安装和围护结构的施工安全带来了很大难度, 选择合理的安全措施是加快施工进度的主要手段。
3 主要施工方案
根据上述工程特点和难点的分析, 并针对业主方对施工工期的迫切要求, 按照场地条件和吊装高度以及允许的回转半径, 吊装施工采用两台吊车 (25t和50t汽车吊) 同时作业的分件吊装法, 在划分好的施工段内按照吊装顺序分别进行柱和梁的安装。在局部区域立完第一节框架柱的同时完成该区域的一、二、三层框架梁的安装, 使该区间形成完整的空间结构体系, 并向两侧扩展。在该区间底层柱上所有的框架梁安装完成后, 继续安装上一节柱, 并校核垂直度和上下柱的偏心, 继续形成该区间的上层框架体系, 以此为基准扩展其他区间的上层框架。
在底部的三层框架全部形成后、上节柱校核完成的同时可进行底层所有框架节点高强螺栓的终拧, 并铺设楼承板, 焊接抗剪栓钉, 绑扎钢筋, 进行楼承板的圈边, 分层浇筑混凝土楼板或三层楼板同时浇筑 (按有关规定, 最多不可超过五层) 。
框架形成后应及时进行柱脚的二次灌浆, 以便在顶层框架安装之前将除尘设备的罐体先行置于厂房内, 坐落在第二层框架梁上, 以减少设备安装的高度和吊装费用, 降低单位工程的施工成本。同时砌筑底部砖墙, 做好地面施工。
楼板强度满足安装要求时, 立刻进行滚筒筛等大型设备的安装, 然后可封闭预留的墙面施工洞口, 进行围护结构彩钢板的施工。
4 难点工艺施工措施
4.1 框架柱安装质量的控制
(1) 底层第一节框架柱的施工。
为保证框架柱的安装精度, 以实现框架全螺栓连接节点的顺利安装, 底层的第一节框架柱的施工将是整个工程施工质量的关键。为此, 在做好基础验收的交接工作的同时, 应将准确的基础锚栓测量结果绘制成平面图, 注明锚栓相对轴线的偏差大小, 同时用硬板纸制作锚栓群样板, 并以样板为准, 对框架柱地脚板预留的螺栓孔位置进行修正, 保证箱形柱翼缘方向和腹板方向的两条中心线分别和样板上的建筑轴线相对应。
在这里应该提出的是柱脚的抗剪键做法。通常的抗剪键做法是在基础短柱上预留方形洞口, 在柱脚板下焊接一段槽钢或工字钢作为抗剪键, 待安装结束后二次灌浆时一起将抗剪键浇筑在基础短柱里。这样做存在两个实际问题无法解决, 一是基础锚栓偏差或基础预留洞口的偏差可能造成抗剪键无法准确落入预留的孔洞内, 或者落入后和洞口的某一边贴紧, 无法再对框架柱的安装校核进行位置上的调整;二是很多土建施工队伍对柱脚的二次灌浆认识不足, 敷衍了事, 往往在柱脚底部以手工捣实作为灌浆的主要施工方法, 导致抗剪键的孔洞内混凝土量不足, 抗剪键不能埋入基础短柱混凝土内, 无法传递柱底的水平推力;另外, 灌浆料的使用由于成本较高, 在很多工程里都不被采用。
鉴于以上情况, 建议采用抗剪键 (见图2) 做法:在基础短柱里沿垂直于柱的腹板方向预埋一段工字钢, 工字钢下部有锚筋, 顶面与基础短柱顶面平齐, 在框架柱安装校正完成并把紧螺栓后, 以两块钢板将柱脚板和预埋工字钢上翼缘焊接形成两块抗剪连接件, 在二次灌浆时埋进后浇混凝土中。
在底层的第一节框架柱安装结束并进行垂直度和轴线校核后, 可选择一个中间区域作为标准框架, 形成一个具有纵横两个方向框架的空间框架体系。该框架内一层梁的安装应放慢速度, 在吊车的配合下将上下翼缘和腹板的高强螺栓完全按照设计要求穿入安装螺孔, 结构形成后应再次对柱的垂直度进行复测, 调整后方可以该区间作为基准, 向两侧同时安装一层框架梁。
(2) 上一节框架柱的施工。底层框架形成后, 上一节柱的安装将是工程安装质量的第二个关键。下柱柱头的铣平加工为上柱的安装提供了保证, 但上柱底部的焊接衬板如果没有经过刨平顶紧的特殊加工仍会给安装带来较大的难度, 同时使接口的坡口间隙较大, 无法保证该接口全熔透焊的焊接质量。该节点处安装连接耳板的设计也是影响安装质量的关键因素。耳板除了要保证施工荷载和风载下的稳定和强度要求外, 还要考虑偏心、日照引起的应力变形影响以及安装中对上柱进行校核的可调整要求, 建议耳板的螺栓孔直径应比螺栓直径大3~4mm, 同时安装螺栓应以采用高强螺栓为宜。
上节柱的安装应以其上框架梁的安装完成后作为焊接的条件, 在基准单元框架复测合格后方可进行柱接口处的焊接。为防止焊接变形, 保证焊接质量, 多道焊的起点和终点以及焊接顺序必须严格遵守焊接工艺的规定, 安装耳板的割除时间也应以焊接规定完成的步骤为依据。
4.2 螺栓连接节点下楼承板的施工措施
楼承板按照设计要求, 在中部的框架梁处不得断开, 全部按连续板进行设计。在遇到螺栓连接的节点处, 楼承板无法按照正常的铺设高度连续铺设。针对这一情况, 可在框架梁翼缘两侧按节点范围的长度增设四块角铁翼板, 作为楼承板因跨过螺栓节点切割削弱后的端部支撑结构, 保证此处栓钉布置的数量, 同时也加长了施工过程中形成的板的端跨的搭接长度。
经过这样处理后的楼承板在节点处必须增设泡沫堵头作为板材切割后形成的孔洞的封边, 以避免混凝土浇筑过程中的漏浆现象, 减少对钢结构造成的污染。
楼承板铺设施工过程中, 栓钉焊是制约其施工进度的主要因素, 同时栓钉的焊接质量也是控制的要点之一。为保证栓钉的焊接质量, 在焊接时应保证楼承板和钢梁的贴紧程度, 必要时在焊接位置应采用下压或锤击的方法使楼承板与钢梁紧密贴合。
4.3 框架安装的安全措施
(1) 框架柱的吊装措施。框架柱吊装由于高度较高, 柱的自重较大, 最重的第一节柱高达18m, 重约120kN。为避免安装人员到柱顶解除绳扣的危险作业, 柱的吊装采用了弹簧卡环配合吊装钢索的合理捆绑方式作为吊装方法, 在柱就位、柱脚螺栓拧紧后以连接弹簧卡环的棕绳拉开弹簧卡环, 使钢索随着弹簧卡环插销的弹出脱出卡环, 随吊车的转杆被带回地面 (见图4) 。
该方法的使用要求捆绑的工人技术娴熟, 熟悉绳扣的绑扎方式和特点, 绑扎后卡环的位置和拖拽的棕绳的角度要合理, 避免脱开的卡环被柱上的零件挂住或绳索缠绕到柱上无法脱开, 造成更大的危险。该方法的使用要保证拖拽的棕绳有专人看护, 避免棕绳刮到地面的硬物受力而使弹簧卡环的轴销弹开, 造成立柱脱钩的危险。
立柱的吊装采用钢扁担吊装, 双绳起吊, 钢索上端以卡环固定在钢扁担上, 钢索下端和弹簧卡环相连, 同时钢柱的四角要扣四根护角半圆管, 护角也以细钢索和吊装索具相连, 整个吊装索具形成一体, 由一根扁担集中控制。
(2) 框架梁安装的安全措施。由于多层框架的高度较高, 梁拼接节点的螺栓数量较多, 每个节点的操作人员也较一般钢结构安装需用的人员为多。因此无法采用钢结构安装的活动支架或可移动式操作平台来完成上述作业。针对这种树状节点形式的钢框架结构, 吊挂的操作吊篮无疑是最合理的施工措施。
吊篮可以充分利用钢柱上伸出的短梁作为吊点, 在吊车的配合下操作简单, 吊挂方便, 在框架柱之间张拉的生命线钢索的防护下更加安全可靠, 是提高施工速度的有力工具。同时, 在框架梁对接拼接初步完成后, 吊篮可立即增加一道掉挂支架, 使吊篮更加平整, 可以满足节点处上下翼缘和腹板螺栓连接作业的全部要求。如图5所示。
4.4 高强螺栓的施工
高强螺栓的施工是该工程的主要施工内容, 高强螺栓的施工质量是工程质量的基础。高强螺栓应按规范要求进行扭矩系数试验、预拉力试验和节点的抗滑移系数试验。在试验合格后按照扭矩系数试验结果计算的扭矩系数平均值计算高强螺栓的初拧和终拧扭矩, 施工中分两次紧固, 终拧结束后应按计算的扭矩值对高强螺栓进行抽查, 以扭矩扳手采用转角法进行检验, 检查高强螺栓的施工质量。
该厂房地处7度地震区, 且直接承受动力荷载, 虽然梁柱节点均采用工厂焊接节点, 基本可以满足强节点弱构件的设计要求, 但框架梁的拼接节点仍不容忽视, 其施工质量是否满足设计要求将是影响整个结构体系安全的关键所在。
5 结语
梅河口正大饲料公司30万t饲料加工车间是目前我国饲料加工行业首次采用钢框架结构形式的多层工业厂房, 也是在7度抗震区首次采用纯框架结构形式来实现高低错层和操作荷载较大的使用功能的一所具有创造性的工业厂房, 该厂房所采用全螺栓连接节点也是目前国内在框架结构中比较少见的节点形式。在该工程的施工中形成的经验和采用的技术措施经过实践的印证证明具有切合实际的可操作性, 同时经过摸索和改进证明对工程质量的控制和安全、进度的保证都具有一定的意义, 为同类工程的施工提供了较好的借鉴。
参考文献
[1]江正荣, 朱国梁.简明施工手册 (第四版) [M].北京:中国建筑工业出版社, 2005
[2]JGJ/T111-98, 建筑与市政降水工程技术规范.北京:中国建筑工业出版社, 1999
多层厂房 篇8
随着我国经济的快速增长, 在城市建设中对工业建筑的需求越来越大。而随着越来越多的工业建筑的建设, 如何使工业建筑设计的更加经济合理显得尤为重要。工业建筑特别是多层工业厂房, 在结构形式上基本采用框架结构, 而楼盖选型是结构方案设计的主要工作内容。同时楼盖类型的选择对结构的整体性能和经济性有着至关重要的影响。故本文将对这一问题进行探讨, 希望通过具体实例介绍选择楼盖类型的思路和方法。
1 楼盖的结构形式
用于多层工业厂房楼盖的结构形式, 一般分为有梁楼盖和无梁楼盖, 对于有梁楼盖, 常用的形式有:平行梁楼盖、十字梁楼盖、密肋楼盖和井字梁楼盖。密肋楼盖和井字梁楼盖形式比较接近, 不同之处在于密肋楼盖两个方向的次梁间距比较小, 一般不会超过1.5 m。
从荷载的传递情况上来看, 有梁楼盖的荷载先传递给板, 板传递给次梁, 次梁再传递给主梁, 最后主梁传递给柱。一般情况下, 梁越多, 板跨就越小, 板跨越小, 板就越薄。反之, 梁越少, 板就越厚。
由于多层工业厂房荷载较大, 同时伴随有动力荷载, 故楼盖一般采用有梁楼盖。
2 工程概况
本工程为5层厂房, 长67.4 m, 宽25.4 m, 总建筑面积8 559.8 m2, 层高均为4.2 m, 总建筑高度21.45 m, 如图1所示。设防烈度:6度, 设计基本地震加速度:0.05g, 设计地震分组:第一组, 建筑场地类别:Ⅱ类, 特征周期:0.35 s, 框架抗震等级:四级。建筑结构采用钢筋混凝土框架结构体系, 楼盖系统采用现浇钢筋混凝土板。梁板柱混凝土采用C30, 全楼采用HRB400级钢筋。柱网尺寸8.4 m×8.4 m, 柱截面550 mm×550 mm, 板面附加恒载1.4 k N/m2, 板面活载3.5 k N/m2。针对本工程实际情况, 选择4种楼盖方案做详细分析, 对比每个方案优越点。
3 楼盖选型
方案一:十字梁楼盖, 主梁采用300 mm×650 mm, 次梁采用200 mm×500 mm, 板厚采用105 mm平面布置见图2。
方案二:井字梁楼盖, 主梁采用300 mm×600 mm, 次梁采用200 mm×400 mm, 板厚采用70 mm。平面布置见图3。
方案三:横向平行梁楼盖, 纵向主梁采用300 mm×700 mm, 横向主梁和次梁采用200 mm×500 mm, 板厚采用70 mm。平面布置见图4。
方案四:纵向平行梁楼盖, 横向主梁采用300 mm×700 mm, 纵向主梁和次梁采用200 mm×500 mm, 板厚采用70 mm。平面布置见图5。
4 计算分析
分别对四个模型进行整体计算分析, 依据各构件内力进行配筋设计, 然后分别统计四种方案的工程量及部分参数, 得到表1~3。
m3
t
由上表可以得出:井字梁方案梁的数量虽然比十字梁多, 但是混凝土和钢筋的总用量均比十字梁要少。尽管井字梁方案的主梁受力较均匀, 但是如果取井字梁方案的板厚同十字梁方案比较, 则选择十字梁方案较经济。平行梁方案梁的数量同十字梁方案比较, 但是梁的混凝土用量较少, 原因在于其主次梁受力较均匀截面故而较小。四种方案中板的用量最少的是井字梁方案, 而梁的用量最少的是平行梁方案, 柱的用量基本相同。各个方案中板和梁的混凝土用量基本相当, 而柱的混凝土用量相同, 但是梁的钢筋用量最多, 其次是板, 最后是柱。两种平行梁方案的用量基本相同, 但是方案四的周期比比方案三要小。
5 结论
对采用四种楼盖方案的结构进行整体分析, 并根据分析结果进行配筋设计得到两种主要材料的用量, 对比发现平行梁楼盖的上部结构工程用量最小。而平行梁楼盖中, 纵向平行梁楼盖的结构性能尤佳。
参考文献
[1]GB 50010-2010混凝土结构设计规范[S].
[2]东南大学, 同济大学, 天津大学.混凝土结构 (中册) [M].北京:中国建筑工业出版社, 2003.
[3]李国胜.多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例[M].北京:中国建筑工业出版社, 2011.
论多层工业厂房外墙镶贴面砖工艺 篇9
1工程简介
某工业园区要新建两栋厂房, 设计结构体系是钢筋混凝土框架, 厂房地下有一部分区域建有地下室, 地上层数则分别是五层和六层。两栋厂房的总建筑面积是19, 800m2, 第二栋厂房的体量要大一些, 其长度是89m, 宽度则是26.5m, 计划建设的厂房高度是26.38m。工程的耐火等级是2级, 其屋面防水等级是II级, 防抗震水平为7级, 预计使用50年。两栋厂房的外墙±0.000之下使用MU10混凝土砌块以及DM10水泥砂浆来砌筑, 其±0.000之上则使用MU7.5厚度的小型混凝土空心砌块以及DM7.5水泥砂浆进行砌筑, 同时厂房外墙的外保温层主要使用聚苯板材料施工, 施工厚度为65mm, 而饰面砖的整体结构要求是46×46mm。
2施工工艺
2.1固定和安装聚苯板
首先, 我们使用锚定固定法以确保工程的稳定性, 同时每隔1m2的区域内安设七个以上的固定点, 切记固定点若是超出了规划设计的数量则应该对需要固定的范围里的固定数量进行相应的控制措施。在二期工程当中对整个工程使用现浇方法做浇筑出来, 为保证施工质量应该和剪力墙一起施工, 当这一环节的施工做完之后, 应该及时拆除模板。拆除模板的时候注意尽量确保厂房墙体是完整的, 以减少模板拆除给厂房外墙所带来的破坏。在施工过程中有一些细节需要注意使用粘合剂来处理, 这样才能确保聚苯板安装是有效的。
其次, 由于聚苯板属于低强度材料, 如果在重力以及风荷载的影响下就有可能会发生脱落或者开裂情况。所以在施工作业的过程中我们一定要注意对该问题的处理, 以确保工程顺利完成。注意施工时单单使用锚钉固定措施来施工, 让墙面和保温板两者间留下空腔的位置, 那么就会留下较大的质量隐患。为了避免上述情况的发生, 我们在施工的时候确保聚苯板和墙面的结合更紧密, 而且固定非常牢靠, 确保没有空腔留下。不过该工艺操作起来有一定的难度, 必须确保使用全钢的大模板, 而且砼一定要分层次进行浇捣, 同时每一层都应该确保是在500mm的范围之内, 振捣棒也不允许和保温板有接触。
使用粘帖剂进行粘贴的时候一定要尽可能的贴满贴全, 而且贴面砖的地方不能使用, 否则会影响到粘贴剂的持久耐性。外饰面是面砖的工程施工比较适合使用满粘结合锚固法, 这是由于保温体系不稳定的化, 则外墙砖的粘贴质量则很难保证。
2.2抗裂保护层的施工
因为这次工程施工要求外饰面是面砖, 因此我们使用了抗裂砂浆加铺钢丝网来进行施工。其砂浆一共有两层, 底层的厚度是1.5到2mm之间, 将钢丝网固定以后再使用抗裂砂浆来刷上一层, 其总厚度是5mm。
如果直接使用水泥砂浆来当作保护层的话, 那么因为水泥砂浆的强度比较大, 而且缺乏柔性变形, 因此其外部荷载以及收缩变形的应力都会对保温层产生直接影响, 导致保温层出现开裂。因此我们使用专门的抗裂砂浆辅助一定的增强网, 增强网可以使用钢丝网片等代替, 注意网格孔距一定要确保科学合理, 通常评判标准是面砖短边能够覆盖超过2个的网孔最合适。
2.3粘贴面层的施工
在工程施工中我们使用水泥砂浆配以107胶根据常规法进行粘贴, 为了避免灰缝出现吐浆或者龟裂的情况, 因此我们使用易胶泥薄基来进行粘贴, 同时还使用专门的勾缝剂来进行勾缝施工, 实践证明, 这样施工其粘贴样板的外观效果非常好。
3面砖镶贴的常见问题及处理方法
3.1面砖渗漏的原因和预防方法
如果是底层的面砖出现渗漏问题的话, 则我们可以结合找平底灰的方式, 并抹上一层防水砂浆, 需要注意的是抹砂浆的时候不能有遗漏, 涂抹必须平整且均匀。抹砂浆之前确保底层灰是完全湿润的, 这样才能确保底层灰和防水层可以完美结合。
如果是勾缝深度无法保持一致, 则会影响到厂房的质量。通常勾缝面砖的深度是面砖厚度的1/2到3/4, 只有这样才能有围固面砖的效果。为了在施工过程中可以有效把控勾缝的宽度及深度, 我们可以使用φ6、φ8、φ10圆钢进行勾缝处理。
若是勾缝表明过于粗糙且没有光泽, 这还会导致雨水渗透, 最终导致问题不能解决。出现上述问题的原因有两个:勾缝砂浆时其和易性掌握不佳, 过于粘稠或者太稀, 施工人员没有把握好压光的时候;其次, 施工人员操作不规范, 一般面砖勾缝需要压几次才可以压出光泽, 但不少施工人员都是一次完成。通常我们在勾缝之前就需要把墙面使用水浇湿润, 注意湿润度要在合理范围之内。同时, 砂浆稠度以及压光时间也要调和控制好。
若是勾缝中发生小孔或者砂眼问题, 则会知识墙面直接有水进入, 改善方法是聘请专业技术和责任心都比较强的施工人员, 而且勾缝的时候选择细砂最好。
3.2镶贴问题和处理
由于面砖镶贴的施工工艺比较复杂, 而且工序比较多, 所以对于施工人员的技术要求非常高, 一般来说, 在面砖的镶贴过程中可能会出现下面四个技术问题:首先, 局部空鼓, 也就是一块砖的某一个位置有空鼓出现, 原因在于面砖的背面其喂灰量缺乏, 这个时候就需要在面砖的背面另外在加满灰。其次, 边角空鼓, 也就是一块砖的一个角落或者侧边有空鼓发生, 原因在于面砖的背面喂灰不是很平均, 致使凹凸不平, 这个时候需要将砖背面的灰浆给涂抹平均, 确保其厚度大概是一致的。第三, 面砖上口没有位于一条水平线上面, 这是很常见也是比较严重的问题, 因此在施工的时候一定要确保上口的控制线是瞄准的, 镶贴一块之后就需要马上进行校正, 使其和砖的上口和线互相吻合。若是时间控制的不好则在灰浆和墙面粘连牢固之后再来调节面砖, 这时候就很容易致使灰浆和基层脱离或者让面砖和灰浆相互分离, 使得整块面砖出现空鼓情况。
3.3面砖镶贴不够平整
在镶贴面砖的过程当中很容易发生翘角或者不顺直的情况, 出现这种情况主要是因为施工的工艺过于老套, 现在我们可以通过先进的施工工艺来改善。大部分的施工都是使用竖向挂线与横向的单边挂线, 且通常使用尼龙线来进行挂线施工。因为尼龙线的弹性比较大, 所以有风的时候就很容易出现歪斜, 导致镶贴的面砖出现上下不直的情况。而且横向的单边挂线一般仅能确保面砖的一边位于水平面上, 但无法确保面砖的另一边是平直的。所以我建议使用钢丝来挂线, 并采用横向的双面挂线方式, 这样可以有效确保面砖贴面是顺直且平整的。
4结束语
综上所述, 在多层工业厂房的外墙施工中镶贴面砖具有工艺流程简化, 质量好等优势, 其具体的施工步骤当中主要注意聚苯板的安装、抗裂保护层的施工以及粘贴面层的施工三个问题。若是施工过程中出现勾缝处理不好或者面砖渗漏等则需要根据具体原因进行处理, 这样才能确保面砖施工的质量。
参考文献
[1]康勇, 宋磊, 陈相宇.浅论多层工业厂房的结构设计[J].科技致富向导, 2012 (02) .
[2]谢勇.浅谈建筑装饰装修工程的施工质量控制[J].科技资讯, 2012 (04) .
[3]杨冰.高层建筑物外墙面渗漏的处理措施[J].中国新技术新产品, 2012 (04) .
[4]费洪刚.高层建筑外墙保温墙面粘贴饰面砖渗漏问题及防治措施[J].湛江师范学院学报 (自然科学版) , 2013 (04) .
[5]高丽雪.关于建筑外墙防渗漏施工技术的几点思考[J].中国房地产业, 2012 (03) .
多层厂房 篇10
随着我国经济建设的持续发展,土地资源日益匮乏,有些地段更是寸土寸金,而工业建筑大部分都是单层工业厂房,占地面积大,土地使用率低。
为了提高土地的使用率,在一些中、轻工业建筑中出现了大量多层厂房,而且在有些厂房的二楼及其以上楼层都布置了精密加工设备。
在多层工业厂房的设计中,由于精密加工设备的上楼带来的楼板振动是一个很重要的问题。如果设计不当,将严重的影响工艺加工精度及仪器、仪表的正常工作。所以,需要合理的设计,以便使外界对精密加工设备的振动影响降到尽可能低的程度。
在多层厂房楼板振动方面,国内由中国电子工程设计院、机械工业部设计研究院等单位进行了广泛而深入的研究,编制了《多层厂房楼盖抗微振设计规范》和《隔振设计规范》。但《多层厂房楼盖抗微振设计规范》中楼盖的抗微振设计主要考虑楼盖垂直振动的影响,且局限性很大。即使根据《隔振设计规范》采用各种弹簧进行隔振,在有些情况下亦不能达到设计要求,这个问题尤其体现在水平方向的减振上[1,2]。
针对这一问题,本文主要通过数值计算和现场实测,系统的分析了剪力墙在多层厂房防微振中的作用。
2 楼板振动实测分析
2.1 工程简介
为了检验剪力墙的作用,我们选定厂房A,B作为研究对象,两个厂房均为集成电路前工序生产车间,结构基本相同,其中厂房A没有设置剪力墙,厂房B在结构的某些部位设置了剪力墙,但厂房A的柱子比厂房B的尺寸要大。
厂房B的平面图及剪力墙设置情况见图1。厂房B采用桩基,防微振平台下夹层柱距3.6 m×4.2 m,防微振平台与厂房主体结构用隔振缝脱开,防微振平台又分为两部分,即光刻间区平台与大平台区平台,二者之间用隔振缝脱开,防微振平台为钢筋混凝土结构,平台板厚700 mm,光刻间区平台板在纵横向每600 mm留300 mm×300 mm孔,而大平台区平台板沿厂房长边方向留长孔,孔宽度300 mm。我们对其楼板振动进行了现场实测。
2.2 现场实测
测试时,我们在两个工程的下夹层地面和防微振平台布置测点并同时采样,比较防微振平台与下夹层地面的振动速度的均方根值,见表1。
可以看出,厂房A由于没有设置防微振墙,虽然加粗了柱子,但平台的水平向振动还是增大了约25%～28%,而厂房B由于设置了防微振墙,水平向振动只增大了8%,甚至不增加。
3 厂房B动力响应的有限元分析
3.1 桩、土动力相互作用
桩、土动力相互作用主要是考虑土壤对桩的约束作用。目前对这一问题的处理有几种不同的方法:
1)各种规范常用的m法,这是一种静力的方法,它是将土壤对桩的作用简化为弹簧,施加在桩的节点上[3];
2)将土壤用三维实体单元模拟,单元属性与土壤的性质相同,这种方法需要土体取的足够大[5];
3)用较小范围的土体模拟土壤,这种方法需要引入虚拟的人工边界(Artificial Boundary Condition)[5]。
后两种方法可以更好的模拟实际情况,但第二种方法会大大增加整体的自由度,从而牺牲大量计算时间,第三种方法则需要解决复杂的人工边界问题。而第一种方法作为规范推荐的方法,具有概念清晰易懂,实施简捷方便的优点,其计算精度亦可满足工程需要。
3.2 计算模型及参数选择
在本文的分析中,剪力墙用墙单元模拟;桩则分成多段,分别用柱单元模拟;梁、柱构件采用空间梁、柱单元;混凝土楼板采用空间壳单元。
整个平台结构共采用了13 140个空间梁、柱单元、11 584个空间壳单元,21 588个节点,约120 000个自由度。厂房B设置剪力墙的有限元计算模型如图2所示。
在结构的有限元分析中,用等代土弹簧单元来模拟土层对桩的约束作用,即“m”法。“m”法是一种线弹性地基反力法,假定桩侧土体为Winkler离散线性弹簧,不考虑桩土之间的粘着力和摩阻力,把桩视为弹性构件;当桩受到横向荷载作用后,桩土协调变形,任一深度z处所产生的桩侧土水平抗力与该点水平位移x成正比,且地基系数随深度成正比增长[6]。
在本文的分析中,我们取m0=5 000 kN/m4。
3.3 计算工况
为了与实测结果对比,本文进行了两种工况的计算:一种是没有设置剪力墙时结构的响应,另一种是设置剪力墙时结构的响应。本文分别在两个水平方向激励,并同时查看结构在该方向的反应。
两个方向激励的振动波形如图3,图4所示。
3.4 计算结果
采用前面的计算模型和参数,输入振动波,计算得到结构的反应。二层防微振平台与地面振动速度均方根值的对比如表2所示。
计算结果表明,设置剪力墙对减弱平台的水平向有着良好的效果。厂房B设置了剪力墙与未设剪力墙时相比,二层防微振平台的振动减小了约20%。
从表2中可以看出,本文的计算结果与实测结果接近,同时考虑到简化误差、测量误差和材料误差等因素的影响,可以说明本文的有限元模型具有良好的精度,可以作为今后定性分析的计算模型。
4 结语
多层厂房的防微振问题是保证精密设备正常运行的一个重要方面,必须集思广益,采用多种手段加以解决。
1)本文的现场实测与数值分析说明:设置剪力墙是一种行之有效的方法,可以有效减弱楼板的水平向振动。2)实测证明,本文采用的计算模型具有较高的精度。3)本文仅是初步探讨了剪力墙在多层厂房防微振中的作用,剪力墙的位置优化与数量优化等一系列问题还需结合设计经验与数值计算,作进一步的分析、研究。
摘要：提出了采用剪力墙来降低水平向振动的方法,并建立了考虑土层对桩的约束作用的多层厂房有限元模型,通过现场实测和数值计算,证明了设置剪力墙可以有效减弱楼板的水平向振动,同时也说明文中建立的有限元模型具有较高的精度。
关键词：剪力墙,多层厂房,防微振,有限元
参考文献
[1]GB 50190-93,多层厂房楼盖抗微振设计规范[S].
[2]JBJ 22-91,隔振设计规范[S].
[3]JGJ 94-94,建筑桩基技术规范[S].
[4]刘艳华.群桩支承基础板防微振分析与设计[D].北京:清华大学硕士学位论文,2001.
[5]刘晶波,王振宇.考虑土—结构相互作用大型动力机器基础三维有限元分析[J].工程力学,2002,19(3):34-38.