淺析工業(yè)廠房設計中柱子形式的選擇

1、<p>　　淺析工業(yè)廠房設計中柱子形式的選擇</p><p>　　摘要：鋼筋混凝土柱與鋼柱、鋼管混凝土柱在目前的工業(yè)廠房中運用較多。而鋼管混凝土柱作為一種新興的主要以軸心受壓和偏心較小的受壓構件為主的組合結構，在大型工業(yè)廠房的設計應用中也越來越顯示出其突出的優(yōu)點。本文首先分析了工業(yè)廠房設計中柱子形式，然后介紹了工業(yè)廠房柱子選擇原則和工業(yè)廠房柱子組織方式，最后闡述了工業(yè)廠房鋼筋混凝土柱的特點及應用。 &l

2、t;/p><p>　　關鍵詞：工業(yè)廠房；設計；柱子形式；選擇；應用 </p><p>　　中圖分類號：[F287.2] 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p>　　柱子作為柱梁結構的主要構件，貫穿整個歷史時期，如埃及石柱、非洲圖騰柱、中國木柱、歐洲古典柱式、現(xiàn)代的鋼柱和鋼筋混凝土柱。各個時期對于柱子的使用研究，基于不同需要和不同理論。 </p>&l

3、t;p>　　鋼筋混凝土柱與鋼柱、鋼管混凝土柱在目前的工業(yè)廠房中運用較多。而鋼管混凝土柱作為一種新興的主要以軸心受壓和偏心較小的受壓構件為主的組合結構，在大型工業(yè)廠房的設計應用中也越來越顯示出其突出的優(yōu)點。它們通過鋼材的約束作用，使混凝土處于三向應力狀態(tài)，提高了柱子的承載能力，特別適合于荷載大而斷面小的場合使用。 </p><p>　　1工業(yè)廠房設計中柱子形式分析 </p><p>　

4、　1.1鋼管混凝土柱 </p><p>　　由于三向應力效應，混凝土的棱柱體強度可提2~3倍。與鋼結構相比，整個柱子的表面積減少一半，從而減少了鋼材腐蝕的機會。這種柱子對局部損壞和應力集中都不敏感，表面光滑，不易積灰，且外觀良好。當廠房屋架跨度為36米和吊車Q=125噸時，35~54米高的雙肢鋼管混凝土柱采用外徑402~530毫米、壁厚8~10毫米的鋼管，內(nèi)填400號混凝土。下柱肢距約2米，雙肢間的橫梁為不填混凝

5、土的鋼管。與鋼結構和鋼筋混凝土結構相比，分別可節(jié)約造價56%和66%。 </p><p>　　1.2鋼板—鋼筋混凝土組合結構柱 </p><p>　　柱的斷面為矩形或正方形。這種組合柱成功地發(fā)揮了兩種材料的長處，將受力的鋼板外殼和核心混凝土結合在一起。最簡單的做法是用橫向鋼筋將兩片鋼板聯(lián)接，中間澆注混凝土。見附圖(1)。當柱子的b/6>30時，則應沿斷面寬度方向配置附加橫向鋼筋，見附

6、圖(2)。當柱子的h/b>1時，附加橫向鋼筋應平行于受力鋼板，焊在橫向鋼筋上。見附圖(3)。橫向鋼筋的間距S應保證受力鋼板的穩(wěn)定性以及兩種材料的共同工作，并便于澆灌混凝土。S值一般不大于20厘米。在柱的兩端區(qū)段內(nèi)，S值應縮小(筋距加密)。加密段長度不應小于柱子邊長的兩倍。見附圖(5)。這種結構的受力鋼板直接阻礙混凝土在垂直于鋼板方向上的變形。在與鋼板平行的方向上，混凝土橫向變形也受到兩種材料間的摩擦力和粘結力的阻礙，從而建立了混凝

7、土的三向應力狀態(tài)，提高了核心混凝土的承載能力。當柱的長細比過大時，受力鋼板還應加焊縱向綱筋。見附圖(4)。這種結構適于偏心方向垂直于鋼板平面的偏心受壓構件，其制作工藝簡單，并可取消一切預埋件。制作時先焊制骨架，端頭用相同的鋼板加封，以確保柱子在支座附近區(qū)段的強度和便于柱子的接長，然后再在水平狀態(tài)下澆灌混凝土。它與普通鋼筋混凝土相</p><p>　　2工業(yè)廠房柱子選擇原則 </p><p>

8、;　　在大跨度公共建筑中，鋼筋混凝土的柱梁往往會整體澆注，形成剛架，有利于工人進行生產(chǎn)勞動的場所成為廠房設計的核心。合理的生產(chǎn)工藝即意味著廠房必須要有足夠大的地方，合理的功能流線、布局安排，高效率的生產(chǎn)勞動場所即意味著要有足夠的采光便于工人操作，足夠的通風，保證室內(nèi)良好獻環(huán)境，有效的排水設施，防止落水對生產(chǎn)產(chǎn)品的影響。基于一切以提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量為出發(fā)點的廠房，功能主義設計成為必須基于實用的建筑設計理念，歷史上早就有了，但從來和形式是

9、一個有機整體，沒有象工業(yè)建筑中這樣重點強調(diào)，成為設計的憲法。 </p><p>　　廠房中的生產(chǎn)設備多、體量大、各部生產(chǎn)聯(lián)系密切，并有多種起重運輸工具通行，致使廠房那如具有較大的暢通空間。對大空間和暢通空間的需要導致對大跨度建筑結構的要求，進一步導致對鋼框架結構、鋼筋混凝土框架結構其它大跨度結構的發(fā)展，還可以采取多跨度的方式，為滿足室內(nèi)采光、通風的需要，屋頂上會設天窗，由于構造復雜，屋頂承重結構暴露。 </

10、p><p>　　為了提高生產(chǎn)率，必須不斷使用新的技術，于是每隔一個時期就需要更新設備和重新組織生產(chǎn)線，但廠房不能總是重新建造，于是廠房必須具有通用性，通用空間出現(xiàn)。 </p><p>　　外部體型是內(nèi)部空間的體現(xiàn)。廠房的功能決定了廠房的體型以方整為主，于是廠房的體型組合成為造型組織的出發(fā)點" </p><p>　　3工業(yè)廠房柱子組織方式 </p>

11、<p>　　3.1平面柱網(wǎng)組織 </p><p>　　工廠的柱網(wǎng)組織平面上要方便設備的布置，縱向還有方便懸掛吊車和支撐屋面板，尺度要一致，同時為符合工廠組織的4點原則，因此柱網(wǎng)布置必須統(tǒng)一規(guī)整，符合模數(shù)，如《廠房建筑統(tǒng)一化基本規(guī)則》規(guī)定，跨度小于18m時，按3m的倍數(shù)增長；大于18m時，按6米的倍數(shù)增長。為滿足通用性的要求，采用大的柱網(wǎng)，如有起重量不大于5噸的懸掛式吊車和無吊車的廠房為6*18m，6*

12、24m，12*18m，也可采用12*24m，在有橋式吊車的廠房中，起重量不大于50噸時為6*18m，6*24m，6*30m，12*18m，12*24m，12*30m，12*36m。有時候還采用近方形或方形柱網(wǎng)，其優(yōu)點是縱橫向都能布置生產(chǎn)線。 </p><p>　　3.2縱向柱子組織 </p><p>　　對于單層廠房，柱子的高度要滿足安全生產(chǎn)要求，直接決定了廠房的高度，提出了凈高的概念。對

13、于多層廠房，生產(chǎn)工藝由水平鋪張轉為縱向疊加，每層都存在大的動荷載，因此解決豎向的交通問題，結構整體剛度成為最為重要的問題。 </p><p>　　3.3鋼柱和鋼混柱組織的工業(yè)化形式 </p><p>　　根據(jù)工業(yè)化時代的特點及建筑設計原理，參照工廠柱網(wǎng)的組織形成了兩柱組織的形式，其整體趨勢是整體化和構件化。 </p><p>　　4工業(yè)廠房鋼筋混凝土柱的特點及應用

14、</p><p><b>　　4.1 施工方面 </b></p><p>　　鋼筋混凝土柱需現(xiàn)場就近預制以便于吊裝，占用場地較大，施工周期長。鋼柱和鋼管柱可工廠加工，分段運輸安裝；鋼柱施工周期短但板件較厚，焊接工作量較大；鋼管壁厚較薄，焊接工作量較小，但多一道混凝土澆灌工序，且混凝土被外圍鋼管包覆，管內(nèi)混凝土的澆灌質(zhì)量無法像鋼筋混凝土那樣直觀的檢查，其澆灌質(zhì)量必須依靠

15、嚴格的施工。 </p><p><b>　　4.2 耐火性能 </b></p><p>　　由于鋼管內(nèi)有大量的混凝土，混凝土的比熱比鋼管大的多，而鋼材的導熱系數(shù)又比混凝土大的多。所以發(fā)生火災時，鋼管里面的混凝土會吸收鋼管傳來的大部分熱量，減慢了鋼管的升溫速度，增加了柱子的耐火時間。因而，一旦鋼管部分屈服，溫度不高的混凝土部分仍具有承載力，防止結構的倒塌。另一方面，鋼管

16、混凝土在火災搶險時、在消防沖水時不會像鋼筋混凝土那樣會發(fā)生爆裂。 </p><p>　　4.3 耐腐蝕性能 </p><p>　　混凝土柱子耐腐蝕性能較好。鋼管混凝土柱表面為圓形且總表面積小于型鋼柱，其防腐處理比鋼結構更方便，防腐性能更好。 </p><p><b>　　4.4應用方面 </b></p><p>　　4.

17、4.1在中小型工業(yè)廠房(吊車噸位小，軌底標高低)中采用鋼筋混凝土柱的方案是最經(jīng)濟的，若現(xiàn)場場地不受限制，工期不是特別急，優(yōu)先采用鋼筋混凝土柱。而鋼管混凝土柱方案與鋼柱方案造價相差不大，但鋼管混凝土柱施工周期更長，且在廠房高度不高中柱子形式的選擇的情況下，下柱顯得較粗，廠房整體效果不明顯。由于吊車噸位小，鋼格構柱柱肢基本采用H型鋼即可，減少了鋼板的焊接工作量。因此，鋼柱方案也是較佳選擇。 </p><p>　　4.

18、4.2在大、重型工業(yè)廠房(吊車噸位大，軌底標高高，柱距大，跨度大)中采用鋼管混凝土柱方案比鋼柱方案節(jié)省造價約30%，同時廠房的抗側移剛度大，柱子的安全儲備大。由于廠房高大，鋼管混凝土柱柱肢截面小，整體觀感輕巧，美觀。因此，在此類廠房中鋼管混凝土柱是首選。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]李必瑜主編，建筑構造上冊，中國建筑工業(yè)