浅议厂房结构设计常见问题

关键词：厂房结构设计；常见问题；承重柱；构造柱；厂房楼板 

　　厂房是一个人力、物力、财力比较集中的场所，其安全居于第一位，厂房结构设计除了保证场所的安全之外，还要有合理的结构。文章从地基、构造材质、承重梁等多个角度分析了厂房的构造，指明了设计中常见的问题，提出了相应的解决方案。 

　　1 厂房的地基设计中常见问题 

　　房屋必有地基，扎实的地基是安全的保障。在多层的厂房结构设计中，如果无详勘的地质报告，只凭建设单位的口头或笼统的参照附近建筑物的基础来进行设计，显然是不负责任的行为，更谈不上科学了。为了能够设计出安全的地基与基础，其设计人员就必须根据地质勘察的资料，对建筑场地进行全方位的考察，考察内容包括场地基础的类型、上部的结构、详细勘测数据等等。对于地基比较软弱的地方，可以采用换土垫层的措施，不能只凭经验来处理，需要有科学的测量数据来进行实测处理。有部分的设计者对软弱地基的危害认识不足，仅仅简单的采用砂石作为垫层处理一下，这显然是不够的。还需要将垫层的宽度和厚度计算出来，根据设计的厂房楼层的高低、地基需要的承载力情况来夯实地基，需要灌进混凝土的地方就得灌。在厂房设计中对梁柱和基础的负荷进行折减计算，根据现行设计规范采用荷载乘折减系数来计算其荷载值，再根据其荷载值来设计地基的参数。 

　　2 厂房承重柱子截面高度的取值偏小 

　　厂房承重柱子截面高度的取值经常出现偏小的现象，这种现象一般发生在要求有抗震设防的地区，抗震设防列度为六度。有的结构设计人员自以为抗震设防列度为六度就是不设防，把柱子的截面高度设计得偏小，使得梁柱的线刚度比偏大，把梁简化为铰支梁，其柱按照轴心的受压情况来计算。这种设计对于结构受力分析比较简单，但是给厂房的结构设计留下了安全隐患。这么做表面上看来，只是忽略了梁柱间的刚结作用，也就是常言说到的忽略了柱的约束弯矩。由于柱截面以及柱配筋都偏小，一旦结构受荷以后，其柱顶抗弯的强度必定不足，从而就会使得柱子与梁底附近出现一条或多条水平的裂缝，形成了塑性铰。这样子在平常的受荷情况下其柱子均是带铰工作，因此影响了厂房的耐久性，也就给厂房的安全带来隐患。如果遇到地震荷载，必然会从塑性铰引起厂房的破坏，严重时引起厂房的倒塌。这样的设计是违背了现行抗震规范中"强柱弱梁"的设计原则的。 

　　3 一般厂房中构造柱同时兼作承重柱来使用 

　　厂房中构造柱同时兼作承重柱来使用，这也是厂房结构设计中常见的问题之一。特别是在砖混结构的厂房中，构造柱不但能够提高厂房墙体的抗震能力，还能够与圈梁联结在一起，从而形成对砌体的约束。这样在限制墙体裂缝，维持竖向承载力，提高结构的抗震性能等方面，有着十分重要的作用。但在现行厂房结构的设计中，构造柱常常被兼作为承重柱来使用，这么做常会导致以下几个方面的隐患。其一，由于构造柱成了承重柱，就会使得构造柱提前受力，这样不但降低了构造柱对墙体的拉结和约束作用，并且一旦发生地震由于构造柱位置形成的应力集中就首当其冲被破坏。这么做构造柱就成了结构设计中的薄弱部位。其二，厂房的构造柱一般生根于地梁之中，没有另设基础，构造柱同时兼作承重柱使用使得柱底基础的抗冲切、抗弯强度及局部承压强度达不到要求。柱底基础一旦发生冲切或局部承压，必会导致厂房墙体出现裂缝。 

　　对于这种情况，根据笔者的经验，在设计承重大梁下的柱子时要计算承重柱的负荷。如果梁上的荷载和跨度比较小的时候，构造柱也可布置于梁下。这个时候计算其值，就必须按不考虑构造柱作用来计算墙体的局部承压和抗弯强度。通过验算合格后，就在梁下设置构造柱。 

　　4 设计时候只考虑了横向框架而未考虑纵向框架 

　　现阶段，部分设计人员采用二维的计算模型来计算厂房，没有考虑到三维的抗震设计，设计的时候只计算横向模型，而纵向就按普通的连续梁来设计，梁柱的节点和框架中的纵筋、箍筋的配置均无法满足框架的构造要求。这种做法未把地震的纵向作用考虑进去，在设计的时候就出现梁的支座负筋，跨中纵筋及箍筋的配筋不足的现象。这种做法是没有按照现行的建筑抗震设计规范来做的，在框架结构设计时候，忽略了纵向框架与横向框架有着同等的重要性。 

　　由于设计人员只注意对梁的强度和抗倾覆进行验算，忽略了对梁挠度的验算。在厂房的悬挑梁的梁高选用上取值太小，就会引起梁截面的受压区应力太高。在日常情况中，就会出现梁截面受压区产生非线性变形的现象。梁挠度会随着时间的推移不断地加大，挑梁的变形必定引起梁板裂缝的出现，梁板裂缝的宽度随着挑梁变形的加大而变宽，严重的时候会出现较大的安全事故。根据鄙人经验，当挑梁的变形发展到一定时期后，梁支座截面的上部受拉区常常出现较宽的竖向裂缝，其支座附近的上部受拉区也会出现较宽的竖向裂缝。受支座附近剪弯作用的影响，竖向裂缝向下延伸发展为斜裂缝，此时梁就会被破坏，从而出现安全事故。另外，悬梁对纵向地震作用很敏感，梁高太小就易破坏，失去了承载力，出现安全事故。 

　　6 厂房楼板设计中常见的问题 

　　厂房楼板设计中需要注意以下几个问题：将双向板当成了单向板来设计。这么做，相当于计算与实际受力状态不符，从而会出现一个方向配筋过大，而另一方向仅按构造配筋，造成配筋不足，导致楼板出现裂缝；双向板有效高度取值偏大，双向板在两个方向均产生弯矩，由此双向板跨中正弯矩钢筋是纵横叠放的，短跨方向的跨中钢筋应放在下面，长跨方向的跨中钢筋置于短跨钢筋的上面，计算时应用两个方向的各自的有效高度来计算。一般长向的有效高度比短向的有效高度小。有的设计为图省事或对板受力认识不足，而取两个方向的有效高度一致进行配筋计算，致使长跨有效高度偏大，配筋降低，使结构构件存在安全隐患，甚至出现开缝的现象。 

　　结束语 

　　厂房的质量安全是至关重要的，有了质量可靠的厂房，工人的正常工作才能顺利开展。因此，把好厂房质量关是十分重要的，文章列举了厂房结构设计中最常见的问题，从厂房地基、承重柱、构造柱、横梁、纵梁、悬挑梁和楼板的设计等多个角度进行了详细描述。将常见问题进行了说明，并提出了有借鉴意义的解决方法，供同行参考。 

　　总之，我们结构设计人员应按规范要求以及相应的构造要求严格执行，才能从根本上消除设计质量的隐患。 

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