淺議廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見問題

呂漢標(biāo)

（中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 510230）

廠房是一個(gè)人力、物力、財(cái)力比較集中的場(chǎng)所，其安全居于第一位，廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除了保證場(chǎng)所的安全之外，還要有合理的結(jié)構(gòu)。文章從地基、構(gòu)造材質(zhì)、承重梁等多個(gè)角度分析了廠房的構(gòu)造，指明了設(shè)計(jì)中常見的問題，提出了相應(yīng)的解決方案。

1 廠房的地基設(shè)計(jì)中常見問題

房屋必有地基，扎實(shí)的地基是安全的保障。在多層的廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，如果無詳勘的地質(zhì)報(bào)告，只憑建設(shè)單位的口頭或籠統(tǒng)的參照附近建筑物的基礎(chǔ)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，顯然是不負(fù)責(zé)任的行為，更談不上科學(xué)了。為了能夠設(shè)計(jì)出安全的地基與基礎(chǔ)，其設(shè)計(jì)人員就必須根據(jù)地質(zhì)勘察的資料，對(duì)建筑場(chǎng)地進(jìn)行全方位的考察，考察內(nèi)容包括場(chǎng)地基礎(chǔ)的類型、上部的結(jié)構(gòu)、詳細(xì)勘測(cè)數(shù)據(jù)等等。對(duì)于地基比較軟弱的地方，可以采用換土墊層的措施，不能只憑經(jīng)驗(yàn)來處理，需要有科學(xué)的測(cè)量數(shù)據(jù)來進(jìn)行實(shí)測(cè)處理。有部分的設(shè)計(jì)者對(duì)軟弱地基的危害認(rèn)識(shí)不足，僅僅簡(jiǎn)單的采用砂石作為墊層處理一下，這顯然是不夠的。還需要將墊層的寬度和厚度計(jì)算出來，根據(jù)設(shè)計(jì)的廠房樓層的高低、地基需要的承載力情況來夯實(shí)地基，需要灌進(jìn)混凝土的地方就得灌。在廠房設(shè)計(jì)中對(duì)梁柱和基礎(chǔ)的負(fù)荷進(jìn)行折減計(jì)算，根據(jù)現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范采用荷載乘折減系數(shù)來計(jì)算其荷載值，再根據(jù)其荷載值來設(shè)計(jì)地基的參數(shù)。

2 廠房承重柱子截面高度的取值偏小

廠房承重柱子截面高度的取值經(jīng)常出現(xiàn)偏小的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象一般發(fā)生在要求有抗震設(shè)防的地區(qū)，抗震設(shè)防列度為六度。有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員自以為抗震設(shè)防列度為六度就是不設(shè)防，把柱子的截面高度設(shè)計(jì)得偏小，使得梁柱的線剛度比偏大，把梁簡(jiǎn)化為鉸支梁，其柱按照軸心的受壓情況來計(jì)算。這種設(shè)計(jì)對(duì)于結(jié)構(gòu)受力分析比較簡(jiǎn)單，但是給廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)留下了安全隱患。這么做表面上看來，只是忽略了梁柱間的剛結(jié)作用，也就是常言說到的忽略了柱的約束彎矩。由于柱截面以及柱配筋都偏小，一旦結(jié)構(gòu)受荷以后，其柱頂抗彎的強(qiáng)度必定不足，從而就會(huì)使得柱子與梁底附近出現(xiàn)一條或多條水平的裂縫，形成了塑性鉸。這樣子在平常的受荷情況下其柱子均是帶鉸工作，因此影響了廠房的耐久性，也就給廠房的安全帶來隱患。如果遇到地震荷載，必然會(huì)從塑性鉸引起廠房的破壞，嚴(yán)重時(shí)引起廠房的倒塌。這樣的設(shè)計(jì)是違背了現(xiàn)行抗震規(guī)范中"強(qiáng)柱弱梁"的設(shè)計(jì)原則的。

3 一般廠房中構(gòu)造柱同時(shí)兼作承重柱來使用

廠房中構(gòu)造柱同時(shí)兼作承重柱來使用，這也是廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見的問題之一。特別是在磚混結(jié)構(gòu)的廠房中，構(gòu)造柱不但能夠提高廠房墻體的抗震能力，還能夠與圈梁聯(lián)結(jié)在一起，從而形成對(duì)砌體的約束。這樣在限制墻體裂縫，維持豎向承載力，提高結(jié)構(gòu)的抗震性能等方面，有著十分重要的作用。但在現(xiàn)行廠房結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，構(gòu)造柱常常被兼作為承重柱來使用，這么做常會(huì)導(dǎo)致以下幾個(gè)方面的隱患。其一，由于構(gòu)造柱成了承重柱，就會(huì)使得構(gòu)造柱提前受力，這樣不但降低了構(gòu)造柱對(duì)墻體的拉結(jié)和約束作用，并且一旦發(fā)生地震由于構(gòu)造柱位置形成的應(yīng)力集中就首當(dāng)其沖被破壞。這么做構(gòu)造柱就成了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的薄弱部位。其二，廠房的構(gòu)造柱一般生根于地梁之中，沒有另設(shè)基礎(chǔ)，構(gòu)造柱同時(shí)兼作承重柱使用使得柱底基礎(chǔ)的抗沖切、抗彎強(qiáng)度及局部承壓強(qiáng)度達(dá)不到要求。柱底基礎(chǔ)一旦發(fā)生沖切或局部承壓，必會(huì)導(dǎo)致廠房墻體出現(xiàn)裂縫。

對(duì)于這種情況，根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)承重大梁下的柱子時(shí)要計(jì)算承重柱的負(fù)荷。如果梁上的荷載和跨度比較小的時(shí)候，構(gòu)造柱也可布置于梁下。這個(gè)時(shí)候計(jì)算其值，就必須按不考慮構(gòu)造柱作用來計(jì)算墻體的局部承壓和抗彎強(qiáng)度。通過驗(yàn)算合格后，就在梁下設(shè)置構(gòu)造柱。

4 設(shè)計(jì)時(shí)候只考慮了橫向框架而未考慮縱向框架

現(xiàn)階段，部分設(shè)計(jì)人員采用二維的計(jì)算模型來計(jì)算廠房，沒有考慮到三維的抗震設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的時(shí)候只計(jì)算橫向模型，而縱向就按普通的連續(xù)梁來設(shè)計(jì)，梁柱的節(jié)點(diǎn)和框架中的縱筋、箍筋的配置均無法滿足框架的構(gòu)造要求。這種做法未把地震的縱向作用考慮進(jìn)去，在設(shè)計(jì)的時(shí)候就出現(xiàn)梁的支座負(fù)筋，跨中縱筋及箍筋的配筋不足的現(xiàn)象。這種做法是沒有按照現(xiàn)行的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范來做的，在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)候，忽略了縱向框架與橫向框架有著同等的重要性。

5 廠房的懸挑梁高選用太小

由于設(shè)計(jì)人員只注意對(duì)梁的強(qiáng)度和抗傾覆進(jìn)行驗(yàn)算，忽略了對(duì)梁撓度的驗(yàn)算。在廠房的懸挑梁的梁高選用上取值太小，就會(huì)引起梁截面的受壓區(qū)應(yīng)力太高。在日常情況中，就會(huì)出現(xiàn)梁截面受壓區(qū)產(chǎn)生非線性變形的現(xiàn)象。梁撓度會(huì)隨著時(shí)間的推移不斷地加大，挑梁的變形必定引起梁板裂縫的出現(xiàn)，梁板裂縫的寬度隨著挑梁變形的加大而變寬，嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)較大的安全事故。根據(jù)鄙人經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)挑梁的變形發(fā)展到一定時(shí)期后，梁支座截面的上部受拉區(qū)常常出現(xiàn)較寬的豎向裂縫，其支座附近的上部受拉區(qū)也會(huì)出現(xiàn)較寬的豎向裂縫。受支座附近剪彎作用的影響，豎向裂縫向下延伸發(fā)展為斜裂縫，此時(shí)梁就會(huì)被破壞，從而出現(xiàn)安全事故。另外，懸梁對(duì)縱向地震作用很敏感，梁高太小就易破壞，失去了承載力，出現(xiàn)安全事故。

6 廠房樓板設(shè)計(jì)中常見的問題

廠房樓板設(shè)計(jì)中需要注意以下幾個(gè)問題：將雙向板當(dāng)成了單向板來設(shè)計(jì)。這么做，相當(dāng)于計(jì)算與實(shí)際受力狀態(tài)不符，從而會(huì)出現(xiàn)一個(gè)方向配筋過大，而另一方向僅按構(gòu)造配筋，造成配筋不足，導(dǎo)致樓板出現(xiàn)裂縫；雙向板有效高度取值偏大，雙向板在兩個(gè)方向均產(chǎn)生彎矩，由此雙向板跨中正彎矩鋼筋是縱橫疊放的，短跨方向的跨中鋼筋應(yīng)放在下面，長(zhǎng)跨方向的跨中鋼筋置于短跨鋼筋的上面，計(jì)算時(shí)應(yīng)用兩個(gè)方向的各自的有效高度來計(jì)算。一般長(zhǎng)向的有效高度比短向的有效高度小。有的設(shè)計(jì)為圖省事或?qū)Π迨芰φJ(rèn)識(shí)不足，而取兩個(gè)方向的有效高度一致進(jìn)行配筋計(jì)算，致使長(zhǎng)跨有效高度偏大，配筋降低，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件存在安全隱患，甚至出現(xiàn)開縫的現(xiàn)象。

結(jié)束語

廠房的質(zhì)量安全是至關(guān)重要的，有了質(zhì)量可靠的廠房，工人的正常工作才能順利開展。因此，把好廠房質(zhì)量關(guān)是十分重要的，文章列舉了廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最常見的問題，從廠房地基、承重柱、構(gòu)造柱、橫梁、縱梁、懸挑梁和樓板的設(shè)計(jì)等多個(gè)角度進(jìn)行了詳細(xì)描述。將常見問題進(jìn)行了說明，并提出了有借鑒意義的解決方法，供同行參考。

總之，我們結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)按規(guī)范要求以及相應(yīng)的構(gòu)造要求嚴(yán)格執(zhí)行，才能從根本上消除設(shè)計(jì)質(zhì)量的隱患。

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