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摘要：在工業建筑中普遍采用鋼筋混凝土框架結構，這種框架結構不僅可以滿足工業建筑對結構的要求，還能提升工業建筑的穩定性和安全性。隨著建筑業的不斷發展，鋼筋混凝土框架結構越來越受到重視。本文對在工業建筑中，鋼筋混凝土框架結構的設計應用進行研究，以推動建筑行業發展。

關鍵詞：工業建筑；鋼筋混凝土；框架結構

引言

隨著國內城市化進程的不斷加快，建筑工程的體量與規模急劇增加。現階段，城市中高層建筑的數量越來越多。在進行高層建筑的設計工作時，大多采用框架結構。根據長久以來建筑行業的相關工程實例和經驗，可以看到鋼筋混凝土結構具有很好的穩定性，同時在抗震、抗撕裂、安全性等方面具有非常明顯的優勢，因而廣泛受到人們關注，并在工業建筑推廣采用鋼筋混凝土框架結構設計。工業建筑通常具有面積大，跨度長等特點。盡管一般的框架設計也可以滿足建筑要求，但與鋼筋混凝土框架結構相比，一般的框架結構設計顯得略有不足。本文分析和闡述了工業建筑中鋼筋混凝土框架結構的組成，特點和設計等方面內容。

1整體結構設計標準

現在情況下，工業建筑行業中混凝土框架結構的整體性結構設計來說，主要包含了如下的幾點設計標準：（1）工業建筑工程的基礎性概況和相關標高；（2）建設項目所需要的一切建筑材料，這其中主要包括混凝土、鋼筋和焊條等常用材料和有特殊要求的附加材料；（3）鋼筋混凝土框架的設計依據，其基本的設計依據主要包括有：相關的設計標準和文件、設計圖紙、設計規范和施工現場環境條件；而且應該兼顧到施工設計的安全性，應格外注意建筑物的抗震設防強度、結構的抗震等級、結構的安全等級、建筑物的設計壽命和鋼筋混凝土的氣象環境等因素。對于鋼筋混凝土框架的基礎設計，應著重說明基礎的設計等級，回填土的要求以及地基的實際狀況和承載力等內容；（4）還需要特別關注結構設計圖紙的表達深度，工業建筑設計中為滿足各工藝及設備專業的需求常出現復雜、非常規的節點設計，為更好地指導現場施工過程，避免圖紙表達不明確導致的施工錯誤，相應的節點詳細描述設計圖紙在設計過程中是必不可少的。

2鋼筋混凝土框架結構設計內容

本文研究了鋼筋混凝土框架結構設計優化，重點考慮恒荷載、活荷載和水平地震作用下的荷載作用。在建立模型的過程中，將梁和柱的截面尺寸選擇為設計變量，并以結構重量最小為目標函數。參照相關的結構設計規范，對結構位移、軸壓比、剪跨比和其他約束條件對結構模型做出計算設計。在建筑結構的優化設計中，有些參數量并不是一種連續變化的狀態，所以只能采取有限的離散值，如鋼筋的直徑和柱截面尺寸等數據，必須要符合計算和施工的各項要求，同時也要滿足某些模數的要求，設計變量是離散值決定的。在本文工程實例的設計過程中，將離散變量作為連續變量進行優化。在結構設計完成后，根據模量的要求將具有連續值的離散變量調整為恰當的離散值。在設計模型中，以梁和柱截面尺寸為設計變量。（1）設計變量。設計變量的初值取為：梁截面尺寸：LG1=0.9m，LK1=0.5m；LG2=0.8m，LK2=0.3m；柱截面尺寸：ZG=1.0m，ZK=1.0m。（2）狀態變量。首先，整體位移約束應根據《建筑抗震設計規范》中的相關規定，鋼筋混凝土框架結構需要進行多遇地震情形中的抗震變形計算，建筑樓層內的最大彈性層間位移需要滿足如下公式要求：其中：△ue-多遇地震作用下標準值引起的樓層間中層間彈性位移的最大值，可以采用彈性剛度作為鋼筋混凝土結構構建的截面強度；[θe]-樓層間彈性位移角極限值，框架結構的位移彈性角的極限值為1/550；h-設計樓層的層高。其次，柱子的軸壓比。軸壓比表示柱結構軸壓力的設計值和柱的整個截面積乘以混凝土抗壓剛度設計值從而得到的結果。即：位移比的限值是根據剛性樓板假定的條件下確定的，其平均位移的計算方法也是基于剛性樓板假定。周期比側重控制的是側向剛度與扭轉剛度之間的一種對比關系，而不是絕對值，目的是使抗側力構件的平面布置更有效、更合理，使結構不至于出現過大的扭轉效應。框架結構周期折減系數取0.7~1.0。最后，剪跨比表示構件的截面扭矩與剪力和有效高度乘積的比值。即：（3）目標函數。將實現結構的質量最小為目標函數，給定鋼筋混凝土的自身重量，計算結構的體積，就能夠得到結構的重量。MB=2700•VTOT其中：MB-目標函數；VTOT-混凝土總體積。

3工業建筑中鋼筋混凝土框架結構設計要點

3.1關于框架結構工業建筑的剛度比問題

工業廠房框架結構中常出現首層層高較大的情況，首層層高常常達到相鄰層層高的1-5~2倍。這就導致結構極易出現豎向剛度突變，剛度比不能滿足規范要求，被定義為結構豎向不規則，進而導致結構超限。工程設計中為避免出現此類剛度比導致的結構豎向不規則項，常采用的處理方式為在結構外圍兩側設置結構夾層或在首層半高處設置邊框梁。結構夾層或夾層邊框梁的設置既能有效解決剛度比超規范要求的問題，同時也能極大地減少建筑砌體墻和外立面在首層層高較大時的設計和施工難度。

3.2關于工業建筑活荷載取值的優化設計

工業廠房結構計算中板面活荷載的取值也是結構優化設計的要點。在工業結構設計中可根據《建筑結構荷載規范》附錄中關于工業建筑板面活荷載取值的相關規定對活荷載取值進行優化，既在計算結構主、次梁以及墻柱、基礎時板面活荷載的取值相對于結構樓板計算時活荷載的取值可進行折減，進而對達到對結構構件的截面尺寸和配筋的優化設計。此外，工業廠房結構設計中應注意考慮活荷載最不利布置所帶來的影響。工業廠房建筑中常見大跨度梁的設計，設計中應尤其注意對大跨度結構撓度要求的滿足，尤其是工業建筑中有吊車功能要求時對撓度有更嚴格的要求。設計中也可采用設置預拱度的手段來控制大跨度梁的撓度。

3.3關于鋼筋混凝土框架主梁延伸出的懸挑梁以及次梁的設計

由于次梁上部位置中的鋼筋位于主梁的鋼筋上部，而懸臂梁上部延伸出的主梁相應鋼筋應位于主梁的下部。因而便會使得懸臂梁構件的鋼筋保護層變得太厚。造成這一常見現象的主要因素是由于鋼筋設計和操作過程中，操作工人對加固設計和控制不足導致的，從而造成懸臂梁加固保護層變厚，實際施工工程難度加大，所以導致懸臂部件的受力不合理，甚至受力過大而破壞。所以可以了解到，鋼筋混凝土框架的懸臂構件實際厚度的加固保護和控制是鋼筋混凝土建筑施工中的關鍵點所在。

3.4關于勁性柱主筋與框架梁主筋的錨固長度設計

在目前情況下，由于國際和國內的鋼筋混凝土行業的持續發展，剛性混凝土結構的應用和受關注程度越來越高，并且在各方面的應用都發揮了重要的作用。框架梁中的主筋與H型鋼柱節點的設計是鋼筋混凝土框架結構和施工節點設計中的核心內容。但是由于具體的工業建筑工程施工受到各方面條件的限制，一些施工單位在鋼筋錨固長度上的某些部分的施工不能完全根據工程施工的規范要求進行，所以工程設計人員在設計混凝土框架結構時必須根據實際的節點情況對主筋之間的錨固長度進行優化設計。

4結語

綜上所述，如果在鋼筋混凝土框架結構中仍然使用傳統的建設方式，那么結構設計的可靠性和安全性就不能得到很好的控制。因此有必要對鋼筋混凝土框架結構進行優化設計，這樣做不但可以優化結構的整體性能，還可以降低設計成本。在鋼筋混凝土框架結構的優化設計中，一定要確保相關設計數據的準確無誤，一旦數據出現錯誤，會對框架結構的質量和整體設計造成不可挽救的損失，增加數據差異。因此，鋼筋混凝土框架結構的優化優化對于提高工業建筑的建設質量，促進我國建筑行業的進步起到了不可替代的重要作用。

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作者：茶翊軒 單位：廣東省建筑設計研究院