1、<p>　　淺析工業(yè)廠房設(shè)計(jì)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(yùn)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(gòu)件為主的組合結(jié)構(gòu)，在大型工業(yè)廠房的設(shè)計(jì)應(yīng)用中也越來(lái)越顯示出其突出的優(yōu)點(diǎn)。本文首先分析了工業(yè)廠房設(shè)計(jì)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(diǎn)及應(yīng)用。 &l

2、t;/p><p>　　關(guān)鍵詞：工業(yè)廠房；設(shè)計(jì)；柱子形式；選擇；應(yīng)用 </p><p>　　中圖分類號(hào)：[F287.2] 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p>　　柱子作為柱梁結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件，貫穿整個(gè)歷史時(shí)期，如埃及石柱、非洲圖騰柱、中國(guó)木柱、歐洲古典柱式、現(xiàn)代的鋼柱和鋼筋混凝土柱。各個(gè)時(shí)期對(duì)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(yùn)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(gòu)件為主的組合結(jié)構(gòu)，在大型工業(yè)廠房的設(shè)計(jì)應(yīng)用中也越來(lái)越顯示出其突出的優(yōu)點(diǎn)。它們通過(guò)鋼材的約束作用，使混凝土處于三向應(yīng)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(chǎng)合使用。 </p><p>　　1工業(yè)廠房設(shè)計(jì)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(yīng)力效應(yīng)，混凝土的棱柱體強(qiáng)度可提2~3倍。與鋼結(jié)構(gòu)相比，整個(gè)柱子的表面積減少一半，從而減少了鋼材腐蝕的機(jī)會(huì)。這種柱子對(duì)局部損壞和應(yīng)力集中都不敏感，表面光滑，不易積灰，且外觀良好。當(dāng)廠房屋架跨度為36米和吊車Q=125噸時(shí)，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(hào)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(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，分別可節(jié)約造價(jià)56%和66%。 </p><p>　　1.2鋼板—鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)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(zhǎng)處，將受力的鋼板外殼和核心混凝土結(jié)合在一起。最簡(jiǎn)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(jiàn)附圖(1)。當(dāng)柱子的b/6>30時(shí)，則應(yīng)沿?cái)嗝鎸挾确较蚺渲酶郊訖M向鋼筋，見(jiàn)附

6、圖(2)。當(dāng)柱子的h/b>1時(shí)，附加橫向鋼筋應(yīng)平行于受力鋼板，焊在橫向鋼筋上。見(jiàn)附圖(3)。橫向鋼筋的間距S應(yīng)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(yīng)縮小(筋距加密)。加密段長(zhǎng)度不應(yīng)小于柱子邊長(zhǎng)的兩倍。見(jiàn)附圖(5)。這種結(jié)構(gòu)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(jié)力的阻礙，從而建立了混凝

7、土的三向應(yīng)力狀態(tài)，提高了核心混凝土的承載能力。當(dāng)柱的長(zhǎng)細(xì)比過(guò)大時(shí)，受力鋼板還應(yīng)加焊縱向綱筋。見(jiàn)附圖(4)。這種結(jié)構(gòu)適于偏心方向垂直于鋼板平面的偏心受壓構(gòu)件，其制作工藝簡(jiǎn)單，并可取消一切預(yù)埋件。制作時(shí)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(qiáng)度和便于柱子的接長(zhǎng)，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(huì)整體澆注，形成剛架，有利于工人進(jìn)行生產(chǎn)勞動(dòng)的場(chǎng)所成為廠房設(shè)計(jì)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(dòng)場(chǎng)所即意味著要有足夠的采光便于工人操作，足夠的通風(fēng)，保證室內(nèi)良好獻(xiàn)環(huán)境，有效的排水設(shè)施，防止落水對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)品的影響?；谝磺幸蕴岣呱a(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量為出發(fā)點(diǎn)的廠房，功能主義設(shè)計(jì)成為必須基于實(shí)用的建筑設(shè)計(jì)理念，歷史上早就有了，但從來(lái)和形式是

9、一個(gè)有機(jī)整體，沒(méi)有象工業(yè)建筑中這樣重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)，成為設(shè)計(jì)的憲法。 </p><p>　　廠房中的生產(chǎn)設(shè)備多、體量大、各部生產(chǎn)聯(lián)系密切，并有多種起重運(yùn)輸工具通行，致使廠房那如具有較大的暢通空間。對(duì)大空間和暢通空間的需要導(dǎo)致對(duì)大跨度建筑結(jié)構(gòu)的要求，進(jìn)一步導(dǎo)致對(duì)鋼框架結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)其它大跨度結(jié)構(gòu)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(fēng)的需要，屋頂上會(huì)設(shè)天窗，由于構(gòu)造復(fù)雜，屋頂承重結(jié)構(gòu)暴露。 </

10、p><p>　　為了提高生產(chǎn)率，必須不斷使用新的技術(shù)，于是每隔一個(gè)時(shí)期就需要更新設(shè)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(diǎn)" </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(shè)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(shí)為符合工廠組織的4點(diǎn)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(shí)，按3m的倍數(shù)增長(zhǎng)；大于18m時(shí)，按6米的倍數(shù)增長(zhǎng)。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(wú)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(shí)為6*18m，6*24m，6*30m，12*18m，12*24m，12*30m，12*36m。有時(shí)候還采用近方形或方形柱網(wǎng)，其優(yōu)點(diǎn)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(duì)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(duì)

13、于多層廠房，生產(chǎn)工藝由水平鋪張轉(zhuǎn)為縱向疊加，每層都存在大的動(dòng)荷載，因此解決豎向的交通問(wèn)題，結(jié)構(gòu)整體剛度成為最為重要的問(wèn)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(shí)代的特點(diǎn)及建筑設(shè)計(jì)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(shì)是整體化和構(gòu)件化。 </p><p>　　4工業(yè)廠房鋼筋混凝土柱的特點(diǎn)及應(yīng)用

14、</p><p><b>　　4.1 施工方面 </b></p><p>　　鋼筋混凝土柱需現(xiàn)場(chǎng)就近預(yù)制以便于吊裝，占用場(chǎng)地較大，施工周期長(zhǎng)。鋼柱和鋼管柱可工廠加工，分段運(yùn)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(wú)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(yán)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(dǎo)熱系數(shù)又比混凝土大的多。所以發(fā)生火災(zāi)時(shí)，鋼管里面的混凝土?xí)珍摴軅鱽?lái)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(shí)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(jié)構(gòu)的倒塌。另一方面，鋼管

16、混凝土在火災(zāi)搶險(xiǎn)時(shí)、在消防沖水時(shí)不會(huì)像鋼筋混凝土那樣會(huì)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(jié)構(gòu)更方便，防腐性能更好。 </p><p><b>　　4.4應(yīng)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(biāo)高低)中采用鋼筋混凝土柱的方案是最經(jīng)濟(jì)的，若現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)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(jià)相差不大，但鋼管混凝土柱施工周期更長(zhǎng)，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(gòu)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(biāo)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(jià)約30%，同時(shí)廠房的抗側(cè)移剛度大，柱子的安全儲(chǔ)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(xiàn) </b></p><p>　　[1]李必瑜主編，建筑構(gòu)造上冊(cè)，中國(guó)建筑工業(yè)