装配整体式框架结构工业厂房设计实践

杨志泉,郭彦非,刘恒亮

中国汽车工业工程有限公司 天津市 300113

摘要：钢结构技术在大型工业厂房等现代建筑工程中被广泛应用。钢结构厂房的构件批量生产，可缩短工期，同时施工对现场环境的影响较小，材料的利用率较高，得益于多方面的特性，可有效提高钢结构建筑工程的经济效益，发挥出生态环境效益优势。而钢结构技术的细节较多，为充分彰显出该项技术的应用价值，必须加强设计及优化，厘清各项技术细节，以便技术的有效应用。

关键词：装配式；装配整体式；框架结构；标准化；预制构件；工业厂房

引言：工业厂房采用装配整体式框架结构体系，其中单个组团内设置连廊连接各单体，并通过结构设缝等措施将厂房分隔为多个标准厂房单元，实现厂房单体高度标准化，并在单体布置时采用等跨式，进一步提高构件标准化程度。同时工程设计考虑施工工艺简便，优化设计技术措施，采用方便操作的梁柱节点，使构件加工、现场施工更简便，标准化程度更高，从而提高施工效率。

1装配式钢结构建筑优势

预制装配式混凝土建筑是一种现代新型建筑形式，具有建设效率高、工程周期短等优势。尤其是在工业厂房建设施工中，预制装配式混凝土结构优势凸显。

1.1提升建筑设计的准确性

装配式钢结构建筑的构件设计具有突出的准确性，例如结构形式较为清晰，受力条件明确，可借助建筑设计软件做深化设计，充分保证构件的有效性，降低构件尺寸偏差、受力不合理等问题的发生率。其中，通过建模软件的应用，可呈现出有关于构件的三维模型，以便设计人员更加直观地分析构件的特征，评估构件设计是否具有可行性。经过分析后，若发现构件设计存在问题，则及时作出调整，在源头上加强控制，保证构件设计的有效性。在该前提下，有利于构件生产、装配各项后续工作的顺利开展，确保构件的建设质量达到要求。

1.2提高工程施工效率

装配式钢结构建筑工程中通常应用BIM技术，此项技术能够为设计工作的开展提供支持，保证设计的可靠性和精确性，缩短不必要的工期，提高工程施工效率。在全面的安排之下，各项工序的衔接具有紧密性，能够按照计划有条不紊地将各项工作落实到位，加之专业工程人员的配合，可有效提高操作水平。装配式钢结构建筑的施工对环境的适应能力较强，相比现浇混凝土施工方法，装配式施工几乎具备全天候作业的条件，由于突破了施工环境对其的束缚，可更加有效地开展工作，在较短的工期内保质保量完成建设工作。

2装配式技术应用

在制定该工程建筑方案时，结合装配式建筑特点，借鉴装配式建筑设计经验及在施工中遇到的问题，综合考虑施工技术及成本控制等因素。考虑预制加工标准化、施工建造快捷化、施工质量稳定等因素，结合工程具体情况，对结构方案、预制装配技术选择、预制构件形式、节点连接方式等进行结构优化设计，使预制结构构件拼装技术简单可靠，施工方便，以保证质量，提升效率。

2.1高度标准化结构布置

在进行整体布置时，设置连廊连接各单体，并通过结构设缝等技术措施将厂房分隔为多个标准厂房单元，实现厂房单体高度标准化，提高预制框架利用率，最大限度降低成本。标准厂房单体构件截面、结构布置方式统一，提高结构标准化程度。

2.2优化框架节点连接

在目前预制框架结构推广应用中遇到的难题之一是梁柱节点钢筋密集，安装施工难度大。为解决此问题，在设计中进行框架梁柱节点配筋及连接方式的优化，优化措施包括：①首层现浇框架柱钢筋采用与2层预制柱等同的钢筋加附加钢筋的做法，减少钢筋套筒种类和数量；②根据计算要求确定预制框架梁梁底钢筋，减少梁端伸入核心区钢筋数量；③当梁纵筋在梁柱节点内水平锚固长度不满足要求时采用加短钢筋的方式，同时两端梁钢筋交错弯折避免碰撞，钢筋布置遵循“粗而少”的原则，降低钢筋密集度；④框架柱顶层节点采用钢筋锚固板；⑤两个方向框架梁梁高不同，避免钢筋在核心区碰撞。

2.3简化主次梁节点，方便加工制作

考虑到本工程为工业厂房，荷载较大，为单跨双次梁布置，主次梁节点较多，为方便预制主梁制作，主次梁节点后浇区域设置在次梁端部，次梁底筋采用在后浇区域搭接连接的方式，主梁中部不断开，预留抗剪键槽，主梁钢筋预留机械套筒。优化叠合楼板布置方案，现场安装方便快捷目前工程中常用双向叠合板，其预制底板四边出筋，接缝处需预留现浇钢筋搭接区，叠合板端板底伸出的受力筋与叠合梁箍筋现场发生碰撞非常普遍，影响施工进度和施工质量。根据项目特点，采用单向板设计，沿叠合板非受力方向端板底的受力筋不伸出预制板端，拼缝位置不留现浇段，在预制板侧另增设小直径连接钢筋，同时在叠合板叠合面处附加钢筋。这种做法在满足板底钢筋支座锚固要求的前提下，方便叠合板吊装就位，大大降低叠合板安装难度和建造成本。

3装配式钢结构厂房的优化措施

3.1温度伸缩缝的优化

钢结构厂房结构性能易受到温度的影响，温度变幅较大时，存在温度应力。若钢结构的平面尺寸较大，为实现对温度应力的有效控制，需根据钢结构厂房的结构特点布设伸缩缝，基本思路是：根据钢结构厂房的尺寸和受力特点，划分为适量的结构单元，按横向或纵向设置温度伸缩缝。以单柱处理或双柱处理的方式妥善完成温度伸缩缝的处理，并且为控制钢结构纵向的温度裂缝，有必要增设滑动支座，此装置布设在屋顶的支座上可取得较好的应用效果。3.2支撑结构的优化

综合钢结构厂房高度、结构形式等条件，合理进行支撑结构的布置。对于无檩结构，对屋架和屋面做连接处理，使建成的结构具有上弦支撑的作用。但碍于技术条件有限的缘故，支撑结构的布设并非易事，为突破技术的限制，可在屋架上弦、天窗架上弦处设置上弦横向支撑系统，以科学的方法设置后也能够取得较好的支撑效果。

3.3屋面的优化

对钢结构厂房的屋面采取优化措施后，增强屋面结构的稳定性、提升防水性能。在屋面的优化中，需兼顾单坡屋面的长度、屋面的坡度和天沟的形式三大要素。具体实践中，钢结构厂房屋面的坡度在2%～3%，此坡度控制区间难以满足施工要求。结合材料性能、技术水平等因素，将屋面的坡度调整为5%；除了屋面参数的优化外，还需加强对单坡屋面长度的控制，将其稳定在70m以内，此优化设计方式下可更加有效地发挥出厂房的使用功能。对于单坡屋面长度超70m的情况，有必要结合实际状况采取特殊处理措施。

结束语：在装配整体式框架结构设计中借鉴装配式建筑设计经验及在施工中遇到的问题，在结构方案确定过程中，最大限度提高预制构件标准化程度，提高预制模板使用率，节约成本。

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