杨云飞

（山西省建筑材料工业设计研究院 山西太原 030013）

工业建筑结构设计要点

杨云飞

（山西省建筑材料工业设计研究院 山西太原 030013）

工业建筑以工业生产为核心，其内部构造与外部形态与常见的建筑必然会存在较大差异，因为工业建筑受载情况比较复杂，这对建筑结构设计提出了特殊的要求。鉴于此，本文从设计依据、结构计算、结构设计总说明、地基和基础、混凝土结构、砌体结构、钢结构等方面针对工业建筑结构设计要点进行了归纳总结。

工业建筑；结构设计；要点分析

近年来随着我国工业建设的发展和科学技术的进步，工艺技术不断更新，工业建筑的结构体系日趋多样化、复杂化，建筑布置与竖向体型也越来越复杂，工业基础设施更加完善，并拥有了独立自主建设的能力，很多工业建筑都在朝着高水平、高质量的方向发展，这样才能与我国不断发展的工业经济相适应。工业建筑首先要满足工业生产的要求，结构本身要承受较大的静、动荷载以及振动的作用，处处彰显功能主义气息，有很强的经济适用性。本文结合笔者多年的工作实践，主要从设计依据、结构计算、结构设计总说明、地基和基础、混凝土结构、砌体结构、钢结构等方面，分析了工业建筑结构设计需注意的要点。

1 设计依据

1.1 建筑抗震设防类别

建筑抗震设计所采用的建筑抗震设防类别，必须符合《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008）的规定。

1.2 建筑抗震设计参数

（1）正确使用岩土工程勘察报告所提供的岩土参数，正确采用岩土工程勘察报告对基础形式、地基处理、防腐蚀措施（地下水有腐蚀性时）等提出的建议并采取了相应措施。

（2）建筑抗震设计采用的抗震设防烈度、设计基本地震加速度和所属设计地震分组，按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）附录A采用；对已编制抗震设防区划的城市，按批准的抗震设防烈度或设计地震参数采用；对于在规范上未明确的地区，地震动参数的取值应由勘察单位依据GB50011-2001第1.0.4、1.0.5条提供。

2 结构计算

2.1 软件的适用性

（1）使用通过有关部门鉴定的软件。

（2）计算软件的技术条件，符合现行工程建设标准的规定，并阐明其特殊处理的内容和依据。

2.2 计算分析

（1）计算模型的建立，必要的简化计算与处理，必须符合工程的实际情况。

（2）所采用软件的计算假定和力学模型，符合工程实际。

（3）复杂结构进行多遇地震作用下的内力和变形分析时，采用不少于两个不同的力学模型的软件进行计算，并对其计算结果进行分析比较。

（4）所有计算机计算结果，应经分析判断确认其合理、有效后方可用于工程设计。

2.3 结构构件及节点

（1）结构构件具有足够的承载能力，必须满足《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）第3.2.2条、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）第3.3.2条及其它规范、规程有关承载力极限状态的设计规定。

（2）结构连接节点及变截面悬臂构件各截面承载力必须满足规范、规程的要求。

3 结构设计总说明

（1）建筑结构类型及概况，建筑结构安全等级和设计使用年限，建筑抗震设防分类、抗震设防烈度（设计基本地震加速度及设计地震分组）、场地类别和结构抗震等级，地基基础设计等级，砌体结构施工质量控制等级，基本雪压和基本风压，地面粗糙度等。

（2）设计±0.000标高所对应的绝对标高、持力层土层类型及承载力特征值。

（3）设计荷载，包括规范未做出具体规定的荷载均应注明使用荷载的标准值。

（4）混凝土结构的环境类别、材料选用、强度等级、材料性能（包括钢材强屈比等性能指标）和施工质量的特别要求等。

（5）受力钢筋混凝土保护层厚度，结构的统一做法和构造要求及标准图选用。

（6）建筑物的耐火等级、构件耐火极限、钢结构防火、防腐蚀及施工安装要求等。

（7）施工注意事项及施工质量验收的特殊要求等。

4 地基和基础

4.1 基础选型与地基处理

（1）合理确定基础选型、埋深和布置，基础底面标高不同或局部未达到勘察报告建议的持力层时结构的处理措施。

（2）明确桩基类型选择、桩的布置、试桩要求、成桩方法、终止沉桩条件、桩的检测及桩基的施工质量验收要求。

（3）提出深基础施工时，基础施工中施工单位应注意的安全问题，制定基坑开挖和工程降水时消除对毗邻建筑物的影响及确保边坡稳定的措施。

4.2 地基和基础设计

（1）单桩承载力的确定是否正确，群桩的承载力计算是否正确；桩身混凝土强度是否满足桩的承载力设计要求。

（2）筏形基础的设计计算方法是否正确，见GB50007-2011 第8.4.14～8.4.18条。

（3）地基承载力及变形计算、桩基沉降验算是否正确。

（4）基础设计（包括桩基承台），除抗弯计算外，是否进行了抗冲切及抗剪切验算以及必要时的局部受压验算，见GB5007-2011第8.2.7条、8.3.1条、8.3.2条、8.5.17～8.5.23条等。

（5）天然地基基础是否按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第4.2.2条进行抗震验算。

5 混凝土结构

5.1 结构布置

（1）房屋结构的高度是否在规范、规程规定的最大适用高度以内。

（2）结构平面布置是否规则，抗侧力体系布置、刚度、质量分布是否均匀对称；对平面不规则的结构（扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不连续等）是否采取了有效措施；不应釆用严重不规则的设计方案。

（3）结构竖向高宽比控制、竖向抗侧力构件的连续性及载面尺寸、结构材料强度等级变化是否合理；对竖向不规则结构（侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续、楼层承载力突变、竖向局部水平外伸或内缩及出屋面的小屋等）是否采取了有效措施。

（4）结构伸缩缝、沉降缝、防震缝的设置和构造是否符合规范要求。

（5）填充墙、女儿墙和其他非结构构件及其与主体结构的连接是否符合规范的规定，是否安全可靠。

5.2 结构计算

（1）结构平面简图和荷载平面简图是否正确。

（2）抗震设计时，地震作用计算原则是否符合规范GB50011-2010第5.1节的要求。

（3）需进行时程分析时，岩土工程勘察报告是否提供了相关资料，地震波和加速度有效峰值等计算参数的取值是否正确。

（4）结构计算的分析判断：

结构计算总信息参数输入是否正确，自振周期、振型、层侧向刚度比、带转换层结构的等效侧向刚度比、楼层地震剪力系数、有效质量系数等是否在工程设计的正常范围内并符合规范、规程要求；层间弹性位移（含最大位移与平均位移的比）、弹塑性变形验算时的弹塑性层间位移；首层墙、柱轴压比、混凝土强度等级及断面变化处的墙、柱轴压比、柱有效计算长度系数等是否符合规范规定。

6 砌体结构

6.1 结构布置

（1）墙体材料（包括±0.000以下的墙体材料）、房屋总高度、层数、层高、高宽比和横墙最大间距应符合规范要求；墙体材料还应符合工程所在地墙改政策的规定。

（2）平面布置宜简单对称，应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重方案，墙体构造应满足规范规定。

（3）纵横墙上下应连续，传力路线应清楚；横墙较少的多层普通砖、多孔砖住宅楼的总高度和层数接近或达到《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）表7.1.2规定限值，加强措施应符合第7.3.14的要求。

（4）楼、屋盖与墙体的连接、楼梯间墙体的拉结连接（包括出屋顶部分）、楼、屋盖圈梁和构造柱（芯柱）的布置应符合规范要求。

6.2 结构计算

（1）多层砌体房屋的抗震验算和静力计算，应按规范规定进行。

（2）抗震设防地区的砌体结构除砌体抗剪强度是否满足规范要求外，还要注意门窗洞边形成的小墙垛承压强度是否满足规范要求。

（3）悬挑结构构件，除进行承载力计算外，还应进行抗倾覆和砌体局部受压承载力验算。

（4）应按规范规定验算梁端支承处砌体的局部受压承载力。

7 钢结构

钢结构设计图中是否注明了所采用的钢材的牌号和质量等级（必要时尚应注明钢材的力学性能和化学成分等附加保证项目）、连接材料型号，以及所要求的焊缝质量等级，是否注明了钢结构的耐火等级、除锈等级及涂装要求。

7.1 普通钢结构

（1）采用的钢材和连接材料的强度设计值是否符合规范规定。

（2）结构构件或连接计算时，单面连接的单角钢及施工条件较差的高空安装焊缝，是否按规范要求将强度设计值乘了相应的折减系数，见《钢结构设计规范》（GB50017-2003）第3.4.2条。

（3）在建筑物的每一个温度区段内，是否按规范GB50017-2003第8.1.4条的要求设立了独立的空间稳定支撑系统。

（4）拉弯构件和压弯构件，除强度计算外，还应进行平面内和平面外的稳定性计算。

（5）柱脚设计时，不得用柱脚锚栓来承受柱脚底部的水平反力，见GB50011-2010第9.2.16.4条。

（6）柱脚锚栓埋置在基础中的深度，是否符合规范GB50017-2003第8.4.14条的要求。构件拼接时，拼接设计弯矩的取值是否符合规范GB50017-2003第9.3.4条的要求。

（7）受弯构件设计时，除强度计算外，还应进行局部稳定和整体稳定计算，以及挠度计算，并满足规范的相关规定和构造。

（8）受压构件（轴心受压构件和压弯构件）的局部稳定应符合GB50017-2003第5.4节的规定。

（9）钢构件的焊接连接设计中，应注意角焊缝的焊脚尺寸和板件厚度的关系、焊缝长度及节点板的设计计算和构造是否符合规范要求。

7.2 薄壁型钢结构

（1）设计刚架、屋架、檩条和墙梁时，是否考虑由于风吸力作用引起构件内力变化的不利影响（如檩条自由翼缘的稳定性等），此时永久荷载的分项系数应取1.0。天沟及跨度较大、坡度较小的轻钢结构屋面是否考虑了积水荷载、或积灰荷载的作用。

（2）采用的钢材和连接材料的强度设计值是否符合规范的规定。

（3）结构构件或连接计算时，在GB50018-2002第4.2.7条所列举的五种情况下，是否按规范要求对强度设计值乘了相应的折减系数。

（4）屋盖是否设置了支撑体系；当支撑为圆钢时，是否设置了拉紧装置。

（5）门式刚架是否设置了支撑体系，在设置柱间支撑的开间是否同时设置了屋盖横向水平支撑；当支撑体系设置在第二开间时，第一开间的相应位置是否设置了刚性系杆；刚架转折处（边柱柱项和屋脊处）及多跨房屋相应位置的中间柱顶，是否沿房屋纵向全长设置了刚性系杆。

（6）在刚架横梁的受压翼缘及刚架柱顶内侧翼缘受压区，是否按规范规定设置了隅撑。

（7）受压板件和压弯板件是否考虑了有效宽度。

（8）构件端板连接是否采用了高强度螺栓，端板厚度是否进行了设计计算。

8 结语

综上所述，在工业建筑结构设计工作中，结构设计要考虑的事项很多，鉴于此设计工作者一定要严格按照相关规范、标准进行设计，对影响因素进行全方位的考虑，进一步优化结构设计，这样才能使建筑的技术性能与经济性能得到有效的统一。

[1]《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）[S].

[2]《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）[S].

[3]《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）[S].

[4]《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）[S].

[5]《钢结构设计规范》（GB50017-2003）[S].

[6]建筑工程施工图设计文件审查要点.

TU318

A

1673-0038（2015）24-0015-03

2015-4-25

杨云飞（1983-），男，工程师，本科，主要从事建筑、结构设计工作。