【摘要】做好多层工业厂房结构设计的关键在于：概念应清楚，结构选型应做到合理；设计应与施工相结合，避免施工困难；结构计算要准确，设计中应反复试算，调整截面，以达到安全和经济的平衡点。本文介绍了多层工业厂房的基本特征，分析研究了多层工业厂房结构设计。
【关键词】多层工业厂房结构设计
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
多层工业厂房常用的结构体系主要有框架一体支撑体系、纯框架体系、钢架加支撑的混合体系。在框架一体支撑体系结构设计中,通常将纵向结构设计为柱-支撑体系,将横向结构设计为钢接框架,利用柱间支撑承受水平荷载。框架-支撑体系非常适用于横向较短、纵向较长的厂房,这种结构体系相对比较经济,它的缺点是柱间支撑将会影响厂房的使用。其次,纯框架体系没有设置柱间支撑,将纵横两个方向的结构均设计为刚接框架。它的优点是不影响厂房的使用空间;缺点是不能选用工字型柱,须要使用在纵横两个方向上没有较大的惯性矩差别的截面形式,从而导致用钢量大大增加。最后,钢架加支撑的混合体系和框架一体支撑体系、纯框架体系的不同点是它将纵向设计为支撑与钢架混合的型式,依靠支撑与钢架共同承受水平力。它的优点是能够显著缩短柱的纵向弯矩,缺点是楼面刚度的要求过大,如果楼面刚度不足,就会导致柱间的不协调、变形,难以有效发挥柱间的支撑作用。
一、多层工业厂房的基本特征
1、平面结构布置和柱网布置多层工业厂房在平面布置中，通常为了满足工艺要求，使结构布局不规整，柱网不规则，布梁不整齐，甚至有工艺要求在主受力构件上开孔的现象。同时厂房内部一般空间较大，柱距多为6~12m，局部有抽柱设计的，柱距会增大到18m 以上。这使得结构传力复杂，受力不明确，设计中容易产生应力集中现象。
2、竖向结构布置和层高多层工业厂房的层高较大，能达到4~8m，且竖向布置经常出现错层、夹层，楼板开大洞，这使得楼板无法提供足够的平面内刚度，结构有效质量沿竖向分布不均匀。在地震作用下，结构可能产生“短柱效应”，使得局部柱段水平剪力成为截面设计的控制因素。
3、各种类型的荷载工业厂房的集中荷载主要包括设备自重，有时还需要考虑设备的震动扰力，根据规范要求进行动力计算。悬挂荷载主要包括管道荷载，吊车荷载，有时管道还产生水平荷载及弯矩。板面荷载主要根据生产工艺的要求，在不同的生产楼地面有不同的活荷载取值，但这种活荷载一般均大于民用建筑中的活荷载。
4、楼面及基础形式工业厂房楼面一般采用现浇钢筋混凝土楼面，但由于工艺所提设备荷载要求，楼板或出现开洞，或出现局部厚度变化。厂房的基础形式多采用柱下独立基础，柱下条形基础，若地基承载力低，可采用灰土挤密桩、砂桩等方法处理，亦可采用灌注桩，直接作用在坚硬的土层上面。
5、轻型围护结构工业厂房的围护结构一般不作为承重体系，通常采用轻质材料，屋盖结构多采用钢桁架檩条体系加铺轻质保温层。此种轻型围护材料有利于减轻结构自重，减少地震反应。
二、多层工业厂房结构设计
1、设计要点
为了保证多层工业厂房的空间足够大，多层工业厂房结构通常采用上文提到的第一种即框架结构，当然如果条件允许的话也可以采用框剪结构。多层工业厂房结构设计原则是：结构设计简洁；柱网对称均匀；传力明确；设计规则。这样可以很大程度上减少工业厂房的空间扭转作用，避免应力集中和变形突变的凹角和收缩等情况的出现。因此在多层工业厂房结构设计过程中应该注意以下几点：
（1）横向控制。众所周知，多层工业厂房的空间跨度大，尺寸大、柱子少；但是柱距方向尺寸较小， 柱子多。因此在多层工业厂房结构设计中应该注意控制横向框架与纵向框架的周期， 一般情况下我们是采用控制横向框架的，从而使纵横向的抗震能力实现同步，这样的结构设计可以在一定程度上抵御自然灾害例如地震，也可以使设计中产生的费用相对较少。
（2）电梯的位置。由于工业货物的运输量大且重，所以电梯在工业厂房中的应用很普遍。多层工业厂房结构设计中，应该避免将电梯井筒布置在工业厂房的角部和端部， 同时还应对周围的楼板及框架进行保护和加固等，充分考虑电梯井筒对工业厂房的偏心影响，合理布置电梯的位置。
（3）伸缩缝、防震缝宜少。处在地震区的多层工业厂房应该少设置防震缝。当房屋较长时，在施工措施和构造措施等措施方面应以少设伸缩缝及防震缝为主，其中，在施工过程中，每相隔40m 设置一道长1400m 宽800m 的后浇带，此外，后浇带当设置在结构受力影响相对不大的地方，还有，由于顶层、底层等部位受温度的影响较大，所以在施工过程中应该合理提高配筋率，与此同时还可以通过设置架空层和加厚多层工业厂房隔热保温层两种方式加强多层工业厂房的空气流通，形成良好的通风效果。
（4）协调。工艺布置应与结构设计相协调。多层工业厂房是为工业生产服务的， 因此在设计工业厂房时要与多层工业厂房的工艺设计人员相协商，尽量了解工艺布置，为设计和施工都省下了不少麻烦。主要需要协商的有：设备的布置、所提荷载的多少、开洞的地方......
2、结构计算
尽管多层工业厂房结构计算的过程多由计算机来进行，但是在在计算过程中还是有一些问题需要特别留心的。
（1）多层工业厂房等效荷载的计算
多层工业厂房等效荷载计算的精准度直接关系到最终计算结果的精准度，因此多层工业厂房等效荷载的计算是很重要的。
（2）柱子的长度计算。据现实生活经验，一般的工业厂房都有吊车的，计算机的结构计算软件将牛腿作为一个节点输入， 在计算时将牛腿以下作为一层，相应的会将牛腿以上的部分（到工业厂房的楼顶）作为另一层，这样计算的结果就和实际的需求不相符合，而且这样计算出来的结果是不安全的，所以我们在多层工业厂房结构计算过程中必须要对柱子的长度进行干预、调整，以达到安全、合理的状态。
（3）自然灾害的预计。随着气候等自然天气的日益变化，地震等自然灾害的发生频率日趋增加，所以对地震灾害的预防显得尤为重要，因此在多层工业厂房结构计算过程中需要对裂缝宽度的进行验算。做到抗震设计的三原则：小震不坏，中震可修，大震不倒。在多层工业厂房结构设计中，万万不可贪图一时利益，而追悔后世，建造成豆腐渣工程，要切实实现高瞻远瞩、有预见性的多层工业厂房结构设计。
（4）与电梯井筒相连的框架。与电梯井筒相连的框架如果单纯的按纯框架设计、电梯井壁按构造配筋的话会显得很不安全，因此在实际设计过程中与电梯井筒相连的框架应该采取按壁式框架进行设计，同时对电梯井壁则应按剪力墙配筋以增加其安全度，实现安全施工、安全生产。
（5）多层吊车。在多层吊车的计算过程中，对一层应该采取吊车荷载输入，其余的多层应该采取活荷载输入。
总而言之,在进行多层工业厂房结构设计时,应当根据实际情况选择合理的结构体系,进行准确的结构计算,不断调整截面,从而设计出符合工艺要求的多层工业厂房结构。
参考文献：
[1] 舒情,李章政,严安斌,李竞夷. 从工业设计的发展看某大型锅炉房设计及其特点[J]. 四川建筑科学研究, 2005,(06) .
[2] 李杰生,兰霞. 浅析多层工业厂房的结构设计[J]. 硅谷, 2008,(10) .
[3] 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) .
[4] 舒情,李章政,严安斌. 多层工业厂房的设计与应用[J]. 四川建筑, 2004,(06) .
[5] 颜家莉,唐雯静. 火电厂多层工业厂房的结构设计[J]. 新疆电力技术, 2009,(03) .
