２０１ ７年第１ ６卷第７期 钢筋混凝土框架厂房结构设计分析 口王剑锋 【内容摘要】本文以某药厂内配料车间为例，介绍了结构设计的基本内容，对设计参数及控制指标进行了说明，分析了钢筋混凝 土框架＿Ｔ－业厂房的结构设计特性和受力特点及采取的构造措施。通过工程实例的介绍，为类似项目的结构设计提 供了参考。 【关键词】框架结构；抗震措施；超长结构 【作者单位】王剑锋，中核第四研究设计工程有限公司 一、工程概况 由此可见，该厂房存在层高较高、跨度较大、楼面荷载大 的显著特征。 二、设计原则 本工程为新疆维吾尔自治区伊宁市某药厂配料车间，地 上三层钢筋混凝土框架结构，主要功能分区为配料区、库区、 储罐区、发酵称配区等。建筑物长８８．７０ｍ，宽８０．７０ｍ，柱网 均为８．０ｒｅＸ８．０ｍ，层高分别为６．９ｍ，６．５ｍ，６．５ｍ，建筑高度 ２２．３０ｍ，占地面积７１５８．１０ｍ ，建筑面积１９９２９．１２ｍ 。 根据工艺及建筑功能的要求，各楼面活荷载取值为：库 区１５．０ＫＮ／ｍ ，投料及称配区１２．０ＫＮ／ｍ ，其余５．０ＫＮ／ｍ ， 屋面２．０ＫＮ／ｍ。；各楼面恒载均为５．０ＫＮ／ｍ ，屋面恒载均为 ７．０ＫＮ／ｍ 。根据工艺使用功能需要，三层局部设钢平台，屋 面局部为轻钢屋面。 设计中尽量满足建筑功能及工艺使用要求，结构体系具 有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。整个工程 结构设计中贯彻“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点、弱杆件”的设 计原则，符合国家现行设计规范、规程及行业设计标准的要 求，做到安全、经济、合理、便于施工，使结构体系受力明确， 传力直接，利于抗震。 三、抗震设防 本工程抗震设防烈度７度，设计基本地震加速度值为 ＩＤ，同时探寻地区的认证体系或者运营商的认证系统ＩＰ，从 而通过数据反馈的方式完成认证 。 四、通信系统设计 具体的时间参数清单，而且这些清单也是运营体系完成费用 计算、统筹、报表的关键性数据。此外，在车辆与充放电电源 断开链接后，相关设施则会向管控体系发生反馈消息，而用 通信系统是保证电动汽车充放电、数据漫游、地区认证 以及运营管理的核心所在。而其主要的功能设计如下，一是 户的充放电状态也被替换为等待状态，从而方便决策机制完 成下一段时间的决策 ｊ。 五、结语 认证功能，当车辆与电力系统联系后，则由终端代理商与认 证中心进行通信，以获取认证权限；若车辆处于数据漫游状 综合而言，电动汽车智能网络控制系统可以涵盖用户层 级、充电连接层级、数据输送层级、业务层级、运营层级等多 况，则会与所属区域的认知中心进行合作，而且缺乏认知权 限的用户，则无法享受充放电服务；二是所在地显示功能，即 车辆能够显示自身目前的所在地，同时根据漫游情况进行实 个层级，而其通信体系往往是基于无线和有线网络。当然， 不可忽视的是充放电管控体系、通信系统等基础体系的构 建，除了需要注意对充放电状况的数据收集与管控，同时还 需要强化与管控中心的通信交流，进而保证电动汽车充放电 过程的安全性、可靠性以及智能性。 时更新；三是充放电命令，充放电命令一般是由车辆代理系 统发送至控制体系，同时提供参考参数证据；四是充放电管 控体系，充放电管控体系主要是按照决策需求算出车辆充放 电的相关参数，同时根据具体的状况提出充放电或者等候命 令。而且对于更多对充放电具有明确时间规定的用户，整个 体系往往会结合当前充放电系统特征、电力系统网络数据以 【参考文献】 ［１］蒋玮，王晓东，杨永标，王金明，徐清扬，周赣．智能电网信 息系统体系结构研究［Ｊ］．电力系统自动化，２０１５，９（９）：６２～ ６５ 及用户权限进行调整，以符合不同用户的需求。而且在各个 调度调控时间内（一般调度调控时间为１５分钟），整个管控 系统可以按照决策判定是否持续开展充放电行为，而且这一 阶段中是否存在连续充放电需求反馈，同时发布相关调控命 ［２］曹军威，万宇鑫，涂国煜，张树卿，夏艾碹，刘小非，陈震， 陆超．智能电网信息系统体系结构研究［Ｊ］．计算机学报， ２０１３，１（１）：１４３—１４５ 令，实现与电力系统的电能替换；五是心跳系统，在充放电流 程中，可以构建心跳检测系统，主要是查验通信是否顺畅；六 是与信息系统相似，往往在充放电完成后，需要打印和提供 ［３］许少伦，严正，冯冬涵，张良．基于多智能体的电动汽车充 电协同控制策略［Ｊ］．电力自动化设备，２０１４，ｌ１（１】）：６～８ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ＆Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｒｉｂｕｎｅ ．６０． ２０１ ７年第１ ６卷第７期 ０．１５ｇ，设计地震分组为第三组，场地类别为Ⅱ类，场地特征周 期为０．４５ｓ，并按此计算地震作用，并采取抗震措施。本工程 为标准设防类（丙类），框架抗震等级为三级；抗震构造措施 按７度采用。设计中贯彻“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点、弱 杆件”的设计原则，并且突出抗震概念设计。 楼板有较大洞口部位，洞口附近楼板按弹性楼板设计， 考虑楼板的平面内刚度，适当增加板厚，并对洞口周圈配筋 加强，增加楼板刚度。 （三）屋面设计。由于工艺使用要求，顶层发酵称配区需 拔掉一排柱子，跨度由８ｍ变为１６ｍ，跨度较大，此部分屋面 采用轻钢屋面，钢梁与边列柱用螺栓连接，边跨钢梁间设水 平支撑，水平向用刚性杆连接，轻钢部分自称体系，屋盖采用 四、结构计算分析 本工程采用ＰＫＰＭ系列软件中的ＳＡＴＷＥ模块采用振型 分解反应谱法进行计算分析。计算结果经分析判断合理有 钢檩条，防水采用ＴＯＰ柔性防水。其余屋面为现浇钢筋混凝 效，各抗震指标均控制在规范限值以内，做到建筑物安全可 靠，设计经济合理。计算中考虑偶然偏心及双向地震作用， 计算结果及分析如下。 结构自振周期计算结果为Ｔ。：１．１５７１（Ｘ向平动）；Ｔ２＝ １．１０１０（Ｙ向平动）；Ｔ。＝１．０３９２（扭转）。周期比：Ｔ ／Ｔ１＝ １．０３９２／１．１５７１＝０．８９８＜０．９，满足《高层建筑混凝土结构技 术程｝）ＪＧＪ３—２０１０中第３．４．５条关于周期比限值的要求。 ｘ方向最大值层间位移角：１／６９８；Ｙ方向最大值层间位 移角：１／７３１；Ｘ方向最大扭转位移比：１．２５；Ｙ方向最大扭转 位移比：Ｉ．１９；均满足《建筑抗震设计抗规》关于框架结构中 弹性层间位移角及楼层或层间的最大扭转位移比的要求。 计算结果中楼层ｘ，Ｙ方向最小剪切剐度比均为０．９６， 大于规范规定０．７的限值，所以侧向刚度均匀，为竖向规则 结构。 《抗规》５．２．５条规定楼层最小地震剪力系数不小于 ２．４％，楼层ｘ方向最小剪重比为５．１２％，Ｙ方向最小剪重比 为５．３８％，计算结果满足要求。 五、设计特点及相应构造措施 （一）基础设计。根据所在场地《地勘报告》，持力层为粉 土层，地基承载力特征值ｆａｋ＝１３０ｋｐａ，需进行地基处理。采 用级配砂石换填处理的方案，换填厚度１．６ｍ，处理后地基承 载力特征值不小于２２０ｋｐａ。基底标高一３．１００ｍ，基础采用带 短柱的钢筋混凝土独立基础。由于首层储罐区和配料区地 面上落有较多直径较大的设备，重量不等，较大的直径５． ０ｍ，重约３３０吨，设备基础与柱下独立基础平面无法完全错 开，采用竖向错开的方式，故独立基础埋深较深，设计时同时 考虑设备基础对独立基础的不利影响。 由于地下水及地下土对混凝土结构具有一定的腐蚀性， 对地下结构做了相应防护，混凝土垫层为Ｃ２０，基础、埋入土 中混凝土结构（包括设备基础、挡墙等）及砌体结构表面刷沥 青冷底子油两遍，沥青胶泥涂层厚度不小于３００ｕｍ，来抵御地 下水及地下土对结构的侵蚀。 （二）楼层设计。每层均设有大面积库区，由于库区楼面 活荷载为１５．０ＫＮ／ｍ ，荷载较大且比较均匀，楼面采用纵横 ２５０×５ｏｏｍｍ的井字梁布置，使荷载均匀地传递到双向的框 架梁上，有效地降低梁高，增加空间利用率。 根据工艺使用要求，储罐区上空区域各层需设计为钢平 台，为避免局部刚度被削弱太多，此区域纵横设钢筋混凝土 框架宽梁，增加梁平面外刚度，并加强其箍筋配置。梁侧预 埋钢埋件，用于连接钢梁。 Ｔｎ｜ｌ¨ｓｔｒｉａｌ＆Ｓｅｉ￣ｎｅｅ Ｔｒｉｈｌ１ｎｅ 土屋面，但由于结构面宽为８０ｍ，采用结构找坡（由中部向两 侧找坡３％），以减小屋面面层荷载，利于抗震。 （四）楼梯设计。由于本工程层高较高，均采用四跑楼梯， 楼梯本身的刚度较大，当楼梯构件与主体结构整浇时，梯板起 到斜撑作用，对结构整体刚度规则性的影响非常大，并会使结 构其它构件的计算结果偏小，整体结构会偏于不安全。故梯 板采用滑动支座支承于平台板上，这样楼梯构件对结构刚度 等的影响较小，可不计入结构整体抗震计算，另外楼梯梯柱在 平台以上的做法同构造柱，即先浇上层框架梁，后浇梯柱上半 部分，梯柱不承担框架梁的竖向力。楼梯构件侧移刚度较小， 对结构整体计算影响小，构造要求与计算假定一致。 （五）结构超长设计及施工要求。本工程平面尺寸较大， 长８８．７０ｍ，宽８０．７０ｍ，双向超长结构，每层建筑面积约 ７，２００ｍ ，由于功能要求，中部不能设抗震缝，设计中采取如 下措施。一是楼、屋面混凝土中掺加膨胀剂，采用补偿收缩 混凝土加双向连续式膨胀加强带的施工方法，以减少混凝土 干燥收缩和温度收缩产生的应力。加强带混凝土强度等级 应比两侧补偿收缩混凝土提高一强度等级，设置适量加强钢 筋，并严格控制水泥用量。二是楼板均采用双层双向配筋， 适当提高楼板配筋率，屋面板双层双向配筋间距加密至＠ ｌｏｏｍｍ，均增强其抗裂能力，以抵御混凝土收缩应力及温度等 有害裂缝的产生。三是加强屋面及维护结构的保温隔热措 施，采用ｌｏｍｍ厚阻燃型挤塑聚苯板作为保温材料，外维护 采用３００ｍｍ后陶粒混凝土砌块墙，最大限度地减小结构的温 度变形。四是施工中严格控制混凝土的材料质量，使用低热 水泥，选用级配良好的骨料，严格控制砂石泥含量。对补偿 收缩混凝土加强养护，养护期不少于１４ｄ，保持适度的温度和 适度。基础部分及时回填基坑，缩短结构外露时间。 六、结语 对于层高较高、荷载较大、平面尺寸大的工业厂房，抗震 设计在计算分析的基础上，更应注重概念设计，有的放矢，把 握结构的薄弱环节并给予适当加强。对于超长结构，不能设 抗震缝时可通过采取合理有效的构造措施，最终满足工艺顺 畅使用。 【参考文献】 ［１］混凝土结构设计规范（ＧＢ ５００１０—２０１０） ［２］建筑抗震设计规范（ＧＢ ５００１１—２０１０） ［３］补偿收缩混凝土应用技术规程（ＪＧＪ／Ｔ １７８—２００９） ［４］建筑结构荷载规范（ＧＢ５０００９—２０１２）