工业厂房建筑结构形式的选择及处理

1、工业厂房建筑结构形式的选择及处理1 功能空间需求分析 设计人员首先要对建筑的功能和空间需求进行全面的了解， 然后在根据其具体要求， 合理选择结构形式。 本文以山东某大型 工业厂房为例，对结构形式的选择和处理进行深入的探究。在空间需求上，两个主生产车间占地面积达到42000m2,其中一生产车间横向跨度 70m纵向长343m建筑占地面积达 20500m2,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。为充分考虑节地的原则

2、， 在厂房内根据原、 辅料及成品仓储 需要，设置9个立体高架库，单库占地面积达 2500m2而对空 间的要求更加复杂，横向跨度从18m36n各不相同，净空高度也 从21m23m不等，且分散布置在厂房各个不同的区域。同时，厂房内还布置有各类生产辅房、生活辅房、管理办公 用房等，其层高分别为 4.5m, 10.5m, 11.5m 等。根据以上的功能需求，厂一房占地而积达15万m2总建筑面积达到18万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

3、合理的结构形式予以处理。2 结构形式的处理 通过对以上功能需求的全面分析，为充分满足结构的安全 性、适用性、耐久性，并在造型上做到高低错落有致，使建筑充 分地融人周边环境。因此，在结构上就不能干篇一律统一处理， 需要探索相应的合理的结构形式对不同空间要求的功能区块分 别予以处理。2. 1 立体高架库的结构处理在厂房内设置的9个层高24m的立体高架库，由于不同的功 能要求，其高架库分散布置在不同的功能区域。原设计按常规选用了钢筋混凝土框架结构，由于层高较高， 施工难度极大，并存在严重的施工安全隐患 . 同时，其施工周期 长且进度很难得到控制。因此，通过对新材料、新技术全面的探 索，决定选用组合楼

4、承板结构体系，即 : 采用钢筋混凝土柱、型 钢混凝土梁一钢筋析架组合楼板结构。其结构利用压型钢板与混凝土结构内配的钢筋网通过焊接 组合在一起，自成支模板系统，并使其成为建筑的结构骨架。在 施工阶段作为模板承受施工荷载， 在使用阶段又与混凝土共同受 力，承受使用荷载， 充分发挥了压型钢板的抗拉和混凝土的抗压 性能的优点， 成为在施工中以及在使用中整体发生共同受力的结构体系同时，在施工时均为地面匕作业，通过吊机起吊安装就位， 然后直接在结构模板系统内浇涵昆凝土，因此，施工相当简便。采用该结构系统，全面解决了需花费大量人力、物力、财力 搭设24m高满堂高支模架并铺设模板的施工难题，全面消除了满堂高支

5、模架的搭设、拆除，以及高空钢筋绑扎、混凝土浇捣和拆 模施工中存在的严重安全隐患， 并加快了项目的施工进度， 降低 了劳动力的投人，确保了施工安全。2. 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42000m2横向跨度达90m纵向长达370m,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。2.2.1 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、

6、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。2.2.2 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

7、安 装难题。2.2.3 成功选用发泡混凝土屋面板结构体系 在网架屋面系统中， 通过对新材料的全面考察， 充分地论证， 合理地选用了绿色发泡水泥复合板 （太空板 ）结构材料颠覆了设 计传统的轻钢结构PVC卷材柔性屋面系统。该结构是由钢边框、 钢筋析架、发泡水泥芯材、上下面层 （含玻纤网 ） 复合而成。其结构重量轻，并达到了 150kg/m2承重要求（传统柔性系统 屋面不能承重 ） ，又具有隔热、隔声、耐火、防渗的性能，且均 为工厂加工的成品运至现场安装， 施工简便，使费用得到了控制。 更重要的是，其结构使用寿命从柔胜系统量面的 1 0年左右提高 到 50 年，确保了工业厂房在全生命周期中的安全使

8、用。通过以上三方面的结构技术处理， 使整个生产空间结构体系 有机地与功能融于一体， 充分解决了建筑空间的结构难题， 并解 决了工艺、吊顶安装的困难。2. 3 大跨度生产辅房的结构处理在厂房内配套设置的各类生产辅房及仓储用房， 根据功能空 间需求，建筑跨度达20m且为多层结构，楼面荷载达 15kN/m2, 由于受建筑总高的控制，为确保空间使用需求及楼面承重等要 求，就需要探索合理的技术措施予以解决。设计选用的结构形式为混凝土框架结构。 通过对各类承重结 构处理方式进行分析， 为有效地减小梁截面的高度， 抬升使用空 间的高度， 在设计混凝土框架结构的基础上， 通过后张法预应力 技术措施，将框架梁改

9、为预应力梁，有效地降低了梁截面高度。在具体的实施中，通过精心的组织，在混凝土强度达到 80% 时，对预应力筋施加张拉 （ 张拉控制应力限值为 0.75fptk） ，通 过张拉时形成的回弹， 使混凝土梁在投人使用前就受到一定的内 压力，用来局部或全部抵消由于使用荷载而形成的应力。 通过这 一技术措施， 使得混凝土结构的受力更为合理， 成功降低了梁截 面的高度，并增加了空间高度，达到了各方面的使用要求，并充 分发挥出混凝土框架结构的自身优势。选用了预应力梁结构方式后， 由于梁截面积的减小， 从而减 轻了结构的自重。同时，根据承受单位荷载的费用计算，使用预 应力钢筋要比通常框架结构更经济， 从而使得

10、整个工程造价更趋 合理。2. 4 建筑造型及景观建筑的结构处理 项目地处旅游度假区， 环境优美， 地方政府对该项目寄予厚 望，要求项目建设成为现代花园式的工长，因此，对建筑的结构 处理还应充分满足环境景观的要求。景观长廊结构:飞檐外挑9m,檐高22m,形体复杂。通过对各 类结构的分析，钢结构能按不同的造型要求加工、拼装，且结构 轻巧，具有重量轻、用料少、装拆方便、施工周期短，以及跨度 大、安全可靠、经济实用、造型美观等优势，因此，为充分满足 造型和景观要求，选用了钢结构体系。绿化屋顶结构 : 对于生产管理及生活设施区域，为与周边环 境相协调，设置屋顶绿化。根据其使用功能需求，层高低，跨度 小，为充分节约空间，选用了多层混凝土框架结构。同时采用混 凝土框架结构充分满足了屋顶绿化的承重要求， 发挥了混凝土结 构的作用。地下空间结构 : 为创造优美环境，