上海达源环境科技工程股份有限公司200072
摘要：由于在耐久性、耐腐蚀性方面表现良好，混凝土结构被广泛应用于我国工业建筑建设，混凝土框架结构设计也受到了业界的高度重视。基于此，本文简单介绍了工业建筑混凝土框架结构设计要点，并结合实例围绕工业建筑混凝土框架结构设计开展了更深入探讨，希望由此能够为相关业内人士带来一定启发。
关键词：工业建筑；混凝土框架；结构设计；抗震设计
前言
不同于民用建筑，工业建筑存在错层多、层高大、分布情况复杂等特点，这就使得其混凝土框架结构设计需要考虑更多因素的影响，如抗震设计便必须考虑腐蚀性化学介质造成的侵蚀，而为了尽可能提升工业建筑使用性能，正是本文围绕工业建筑混凝土框架结构设计开展具体研究的原因所在。
1.工业建筑混凝土框架结构设计要点
1.1基本原则
为保证工业建筑混凝土框架结构设计质量，设计师必须遵守一定原则，具体原则如下：（1）有效设计原则。在混凝土框架结构的设计中，设计师必须充分考虑工业建筑所处环境，并严格遵守设计规范，以此保证设计能够更好为后续施工的开展提供依据，设计结构的合理性、安全性能水平也需要得到较好保障，混凝土框架结构在工业建筑中的运行和推广可由此获得有力支持。（2）设计方案选择。为保证混凝土框架结构整体设计的可靠性和稳定性，设计师需综合考虑基础、屋面、支撑体系等所有构成要素，设计方案由此即可更好为施工组织设计提供服务。（3）结构布置原则。考虑到工业厂房内部往往存在多个大型生产车间，设计师必须在混凝土框架结构设计中考虑企业工业生产与生产车间布置的具体需求，以此保证结构设计的科学、合理、实用，并保证设计能够更好满足建设方要求，在满足厂房使用功能的前提下，尽可能提升厂房的运行效益。（4）结构受力分析。设计师需充分结合力学规范与各类新型软件进行结构受力分析，以此保证结构设计的安全性和科学性，减少设计失误的发生几率，混凝土框架结构设计能否较好满足工业建筑的安全、稳定运行需要也能够由此得到较好证明[1]。
1.2相关处理
在具体的工业厂房混凝土框架结构设计中，荷载处理、结构延性处理、结构变形处理、防裂处理同样需要得到重视，具体设计要点如下：（1）荷载处理。设计师需重点做好结构的水平和竖向荷载处理，并在设计中综合考虑荷载对工业建筑结构可靠性和稳定性的影响。具体设计需关注工业建筑室内设置布置、自身重力发生的变化，以此应对竖向荷载带来的影响，地震、风雪等水平荷载带来的影响也需要在设计中得到较好体现。（2）结构变形处理。轴向变形属于工业厂房混凝土框架结构较为容易出现的问题，因此设计师必须重点关注可能引发这类问题的细节，如保证框架中柱的轴压应力大于边柱本身的轴压应力，这样便能够有效控制边柱轴向变形。在多层工业厂房的设计中，设计师需重点做好结构延性处理，并尽可能提升设计精度，以此缩小中柱与边柱的轴向变形差，两者的有效结合、整体结构的可靠与稳定性，便能够得到更好保障。（3）结构延性处理。为进一步提升混凝土框架结构设计质量，结构延性处理同样需要得到重点关注，设计师在做好平面、立面的布置与处理，以此保证厂房结构的可靠性与稳固性，并尽量避免楼层错层情况出现，结构的有效保护也需要得到重点关注。（4）防裂处理。长度较大的混凝土结构工业建筑很容易出现裂缝问题，因此结构设计必须尽量保障平面布置的规则性，变形缝的合理设置也需要得到重视，地基处理、增加抗弯结构体系有效宽度、避免剪力墙超筋问题出现、合理计算柱的轴压比也能够较好服务于裂缝问题的预防[2]。
1.3抗震设计
柱轴压力、配箍率、混凝土的强度、腐蚀性化学介质的侵蚀等均可能对混凝土框架结构工业厂房的节点抗剪强度造成直接影响，并最终导致工业厂房抗震能力下降，因此具体的抗震设计需关注以下几方面要点：（1）混凝土强度选择。对于多层工业厂房来说，其混凝土框架结构中的柱、板、梁必须严格控制强度等级，保证混凝土强度等级不低于C25，而如果厂房中某处的设备荷载较大，设计师需将混凝土强度等级提高到C30及以上，并针对性提升框架柱的截面面积。值得注意的是，设计过程需保证柱与节点处的混凝土强度等级差控制在5MPa内。（2）柱轴压力控制。轴压比范围的合理控制可较好服务于工业混凝土框架结构的抗剪强度提升，一般需控制在0.3~0.5区间。在设备荷载较大的框架节点与底层框架节点，可将轴压比控制在0.4~0.5区间，并针对性调整框架柱界面与混凝土强度等级。（3）配箍率控制。设计师需严格遵循《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）（2016年版）控制配箍率，并针对性选择不同的箍筋形式，本文建议采用井字形复合箍筋，由此直线段箍筋的无支长度可得到较好控制，侧压力的平均分配、框架节点体积配箍率的提升均可由此得到较好保障。此外，由于导致钢筋过于密集的情况在工业厂房混凝土框架结构节点交叉区较为常见，必要时可采用两个U形箍成对套入焊接的方式满足设计需要。（4）提高混凝土的耐蚀性。设计师需结合工业厂房生产实际，结合腐蚀性化学介质的浓度、性质、作用条件开展针对性设计，《工业建筑防腐蚀设计标准》（GB/T50046-2018）应作为设计的依据[3]。
2.实例分析
2.1工程概况
为提升研究的实践价值，本文选择了某地S工业厂房项目作为研究对象，建筑的长度、宽度、高度、柱网参数分别为88.7m、80.7m、22.3m、8.0×8.0m，层高分别为6.9m、6.5m、6.5m，占地面积、建筑面积分别为7158.1m2、19929.1m2，属于典型的混凝土框架架构，由配料区和库区两部分组成。库区、投料和称配区的楼面活荷载取值分别为15.0kN/m2、12.0kN/m2，屋面、剩余分别为2.0kN/m2、5.0kN/m2，各楼面恒载、屋面恒载分别为3.0kN/m2、5.0kN/m2。厂房的场地类别、地震加速度、抗震设防烈度、地震分组、结构抗震等级、场地特征周期分别为Ⅱ类、0.15g、7度、第三组、三级、0.45s[4]。
2.2结构计算分析
设计采用PKPM软件开展空间模型计算，考虑到偶然偏心和双向地震作用，可确定厂房X、Y方向的最小剪切刚度比均为0.96，这说明建筑拥有竖向规则结构，平面一般不规则。进一步计算可确定建筑楼层X、Y方向的最小剪重比参数分别为5.12%、5.38%，这说明混凝土框架结构设计可满足规范要求。
2.3基础与楼层设计
结合地质勘察报告，设计选择了粉土层作为项目基础持力层，并采取级配砂石换填处理方法，处理后地基承载力达到220kPa，并采用柱下独立基础与C20强度等级的混凝土垫层。考虑到厂房的各层均设有大面积库区，因此设计了15.0kN/m2的楼面活荷载参数，并在内楼面设置了井字梁，具体参数为300mm×600mm，通过增强箍筋配置和梁平面外刚度，局部刚度也得到了较好保障。
2.4设计要点总结
设计采用了增大边框梁截面和角柱的方式增强周圈刚度，并选用了多模型设计方法，配合对设计细节的严格把控，如针对性开展框架柱箍筋全高加密处理，设计的水平得到了较好保障。
结论
综上所述，工业建筑混凝土框架结构设计需关注多方面因素影响，在此基础上，本文涉及的结构布置原则、结构变形处理、混凝土强度选择、柱轴压力控制等内容，则提供了可行性较高的工业建筑混凝土框架结构设计路径，而为了进一步提高设计水平。多模型包络设计、基于不同框架体系的针对性设计同样需要得到重视。
参考文献
[1]梁杰,翟璟雪.基于工业与民用建筑多层框架结构设计的探讨[J].建材与装饰,2018(39):133-134.
[2]赵阳,韩静.钢筋混凝土框架工业建筑结构设计研究[J].居舍,2018(05):192.
[3]陈功梅,刘鸿辰.钢筋混凝土框架结构优化设计探讨[J].河南建材,2018(06):80-81.
[4]丁昕,张伟玉,夏尧.钢支撑-混凝土框架体系在结构中的应用[J].建筑结构,2018,48(21):56-59.