工业厂房结构形式及设计事项浅谈

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  【摘要】近年来,在社会经济的推动下,我国的工业发展速度也有了显著的改进和提升,在这样的发展背景下,工业厂房的数量和规模也呈现出不断增长的趋势,做好工业厂房建设,对推动我国工业领域的持续发展有重要作用。在工业厂房建设中,结构设计是影响工业厂房建设质量的重要因素,尤其是保证工业设备正常运转的基础;为了搞好工业产房结构设计的质量,保障工业厂房的建设质量,本篇文章主要分析工业厂房常用结构形式及设计事项的要点。
  【关键词】工业厂房;结构设计;要点
  1、工业厂房结构设计的常用类型
  一般情况下,工业厂房的结构设计主要有以下几种类型:
  1.1框架结构
  在立体生产体系下的设备,需要较大的空间来灵活布置生产环节,较少妨碍生产设备的设置,一般采用框架结构的厂房而且也是使用比较广泛的一种结构形式,便于人员安排生产和检修设备,简单来说框架结构就是由钢筋混凝土梁和柱而构成的一种承重结构。而在框架结构工业厂房建设中,墙体并不需要承重,而是选择轻质量预制混凝土构件等来进行砌筑和装配。
  1.2框架+支撑(一般采用钢结构柱间支撑)结构
  简单来说就是指利用横向框架采用单跨或者两跨、纵向框架多跨的结构,并利用立柱之间的支撑作用增加横向的抗侧刚度,当支撑且梁采用钢结构制作时,就成了混合结构形式,适用于多层的贮藏原料仓,房屋屋盖用混凝土梁板结构增加房屋的整体性能,一般用于低烈度地震区,高度比较低需要占较大的面积,一般适用于横向短且纵向长的厂房结构中。
  1.3钢结构
  钢结构施工与传统钢筋混凝土结构施工相比,实现了构件制作过程的工厂优化,而且施工快速便捷,施工人员少而需要一定专业技能,可以有效地提升施工质量,施工期间短产生生产效益,在单层生产厂房和运输皮带廊中很常见,在设备和生产原料占重比低的多层结构中比较适用。
  1.4砖混结构
  一般用于单层且需要隔音效果好的单层设备机房或者多层办公场所,在相当时期内大量采用的结构形式,由于国家考虑环保问题限制粘土砖的使用,现在大部分采用框架结构或者钢结构的形式。
  1.5其它结构形式
  其它例如剪力墙结构、框架-剪力墙、框架-筒体等结构形式,一般用于民用建筑中,在工业厂房中适用性低且实用不高;排烟仓、渣池等特种类结构形式需要采用专门的设计软件设计,例如PKPM软件中专门针对此类的设计软件。
  1.6工业厂房结构设计的各自特点
  不同的结构设计形式,部分类型可以通用也具有各自特点,上述四种结构形式的特点主要展示如下,详情见下表1。
  2、工业厂房结构设计的要点
  2.1防火设计要点
  工业厂房的防火设计本身应该由建筑学专业完成,工业厂房设计常常需要结构专业需要有一些建筑防火设计的概念和常识,有助于一人多才多用,应具备掌握如下内容:根据生产或储藏物质性质及其数量划分火灾危险性;建筑物主要构件的燃烧性能和耐火极限决定建筑的耐火等级,耐火等级不低于规范规定的要求;消防通道以及建筑防火间距在总平面布局或平面布置上的体现,兼顾考虑建筑防爆;建筑物内安全疏散,电气防火,建筑设备防火防爆,建筑装修、保温材料的防火,灭火救援设施及消防设施等等。
  做好防火设计工作,可以有效规避火灾发生,减少经济损失,对工业的稳定发展很重要。工业厂房设计中,防火设计可以对结构材料、建筑构造、火灾预防等进行合理优化。尤其对钢结构工业厂房,耐火性能难免会存在一定的不足,就需要对钢结构构件进行防火分隔、涂刷防火涂层,此外根据厂房或仓库的使用性质在总平面布局上达到防火间距的要求;依靠厂房分区划分的合理性,设计防火隔离避免火灾发生,设置疏散通道减轻人员伤亡,设置消防、防火防爆设施减少财产损失。
  2.2力学理论与实情相结合要点
  没有可靠的力学与结构分析就没有安全而又实用的优秀建筑,建筑结构的合理性,从静力分析到非线性分析,从单模型分析到多模型组合分析,再到内部设备以及外部环境因素,各个方面我们都需要关注,力学知识同我们的生活实际相联系,将理论知识同实际有效结合在一起,促进我们对力学知识的理解和应用。
  做好厂房结构设计,掌握力学的基本理论那是必须的;力学是把各类荷载化繁为简,厂房恒载或活载传递路径要清晰明确,对较复杂的结构需要有冗余的约束保证结构的防连续倒塌;厂房中构件链接在力学计算简化为铰接时,考虑部分刚性受力状态,构造上最好要做成刚性;应用力学分析结构模型时,要考虑施工过程状态,同时考虑人员的技能素养对施工状态的好坏;工业厂房不同于一般民用建筑有现成经验做指导,有时需要有不同的模型相结合分析结构问题,可借助不同模型分析某个具体问题,解决一些过于浮夸做法以便节省开支。
  2.3房屋结构与机器设备关联要点
  房屋结构要考虑机械设备震动产生的影响,对于直接承受机器设备自重的结构,需要把设备的自重乘以各相关的动力系数,动载转化为静载用于结构承承载力计算;工业设备利用热效应明显,需要考虑温度效应产生的温度作用,对于设备温度过高而可以处于封闭状态下,可以要求工艺设计阻隔热传递,对于需要处于明火状态,则按规范要求间隔一定距离,涂刷防火涂料或设置防火隔离墙;设备产生的噪声对人体的健康不可忽略,除了人体在穿戴方面的要求,也要在选择建筑结構形式和装饰上利于阻隔声波传播,有噪声的厂房在总体布局上考虑,布置在远离人员活动多的地方,布置在不利于声波传递的地方;工业设备及其基础的震动频率与厂房的自动周期要在满足规范规定的范围外,要人为有意识的避免产生厂房共振,这有利于设备的运行,保证厂房结构安全。
  2.4厂房结构设计应考虑施工因素的要点
  房屋在组织施工中会遇到各式各样的问题,工业厂房施工因与设备安装过程密切相关,有些设备的安装会参与结构整体受力或承载状态,为了保证施工过程不出关键性问题,需要在前期设计时考虑问题要综合各因素,避免施工工序与设计预想偏离危害结构安全,要与后期施工相配合,设计阶段采取相应的预期措施。
  大型的工业厂房建设一般位于偏僻乡村,一要照顾地方上的农工关系,一些厂房基础性施工要与非专业施工队伍合作,施工过程要考虑人为因素和施工器具的简陋;二要考虑施工材料取用方便,要因地取材、就地使用,要有环保意识造福一方。
  结语:
  在进行工业厂房结构设计中,主要包含两方面的内容:保证结构设计与工业生产相协调,工业厂房建设的目的就是为了为工业发展而服务,所以在设计的工作中充分考虑到工业生产的需求和特点,保证工业厂房的实用性以及适用性;其次,在进行工业厂房结构设计的工作中,保证结构设计的有效性,而需要遵守简约性、实用性、安全性、稳定性、隔音性等各个方面,结构设计过程的环节应以事小细而为之,施工过程勿以事不关己而不为。
  参考文献:
  [1]王金英.工业厂房结构设计要点浅谈[J].中国室内装饰装修天地,2020,(8):223-223.
  [2]张渝.浅析钢结构工业厂房的特征及其设计要点[J].房地产导刊,2019,(23):36-36.
  作者简介:
  袁永文(1978-),男,汉,湖南隆回人,本科,工程师,研究方向:工业厂房的结构设计以及房地产公司的项目管理。
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