工业厂房钢与混凝土组合结构设计方法研究

肖 水 廖鹏展

（华电重工股份有限公司，河南 郑州 450000）

钢混凝土组合结构是由钢梁和混凝土板通过栓钉组合起来的新型结构形式，是当前工业厂房建设所采取的主要结构形式之一。根据以往工作经验，钢筋混凝土结构在使用过程中容易受到环境等方面影响而出现钢筋锈涨开裂而导致的耐久性下降，影响厂房的使用寿命，造成安全事故，因此优化钢与混凝土组合结构设计是提高厂房质量，提高其使用寿命的重要举措。

1 工业厂房钢筋混凝土框架结构设计体系分析

1.1 支撑体系

支撑体系为水平钢框架和纵向设计框架。水平荷载分担柱间的有效支护。此种设计成本相对较低，但可能会对以后的使用产生影响。此种设计相对适用于横向短、纵向长的工厂。

1.2 纯框架体系

纯框架体系设计是由钢框架构成，在两个方向上都没有柱间的支撑。框架体系不影响使用空间，但柱体不适于工字型柱体，使得用钢量会相应增加[1]。

1.3 钢架支撑体系

钢架支撑混合体系能有效地降低柱的纵向弯矩，但要求刚度大，要求楼板刚度大，不然无法充分发挥柱间支撑的作用。

2 工业厂房钢筋混凝土框架结构设计要点

2.1 各种荷载处理

最重要的是进行竖向荷载和水平荷载的处理，在设计中应综合考虑，以保证结构的稳定性和可靠性。重力的影响竖向荷载作用，钢筋混凝土结构需要同时抵抗水平荷载和竖向荷载，从而提高结构的稳定性和可靠性，并对结构起到较好的推动作用。竖向荷载虽然影响结构设计，但最关键的部位仍受水平荷载的影响，应引起足够重视。

2.2 结构变形设计

框架结构容易发生轴向变形，在整个设计过程中必须综合考虑，并注意工作中的细节处理。通常，框架边柱的轴压应力比中柱小，导致侧柱轴向变形较小。特别是在高层建筑中，这种情况会变得更加明显，如不及时处理，可能会带来更严重后果。为了防止这些情况的发生，有必要加强思想认识，加强处理工作，采取有效措施提高设计精度。从而促进二者的有效结合，减少边柱和中柱的轴向变形，保证结构的稳定性和可靠性。另外，减小侧移，有效控制侧向位移，保证结构的稳定性。

2.3 结构延性处理

在设计中，对立面和平面进行规则性的布置和处理，以尽量减少地震带来的不利影响，保证建筑结构的稳定性和可靠性。使建筑的质量和刚度均匀化，使结构合理。并且设计中采用精确的高度比，从而确保结构良好的延性，可以更好的承担水平荷载，加强对结构的有效保护，以防止结构的损伤和变形[2]。同时要提高结构柱和墙体的设计水平，增强结构的刚度以及抗震性能，使其能更好保地证结构的稳定运行。

2.4 结构受力分析

重视结构受力分析，科学把握结构受力特征，然后采取有效的设计方案，促进设计水平提升。框架结构的受力情况不同，具有其显著的特点和优点。通常，上层的框架承受较大的剪力，框架不仅承受水平荷载，而且承受竖向荷载，确保结构的稳定性和可靠性，有效地满足了工作的实际需要。

2.5 合理设计框架结构

根据以上要求进行设计的前提下，为了进一步提升设计水平，我们还需要对进行施工的建筑进行了解，采取相应的办法，根据以往的惯例，我们常用直接与间接法，最后实现提高设计水平的目的。

2.6 框架直接设计

为了更好地运行和提高效益，需要充分考虑结构的稳定性和可靠性，并对工业厂房的缺陷进行改进和弥补。比如，现场混凝土浇筑时，如果根据设计图纸来看需要更改浇筑的混凝土型号时，如果更换的混凝土强度要求达不到的话，则需要根据实际情况，改变构件尺寸，采取措施弥补，以保证构件的稳定性，有效提高管理能力。另外还有施工过程中，我们需要进行特殊的防火处理，使结构构件保持良好的完整性和安全性。

2.7 框架结构间接设计

所谓间接设计就是利用预制件来模拟受力情况，然后根据压力的影响设计图纸。该方法能有效地解决问题，减少设计后的设计变更。用预应力水平拉杆设计混凝土受力构件。通过间接设计可以对整个建筑进行压力测试，从而满足施工过程中的设计要求。

3 工业厂房钢与混凝土组合结构设计的保障

实现对工业厂房与混凝土组织结构设计的优化必须要做好以下工作：一是要把握基本的钢与混凝土组合设计原则，通过设计保证厂房使用寿命，强化对厂房的质量控制以及达到最优化的经济目标，也就是在设计的过程中要综合考虑建筑项目的全寿命期的成本和效益问题。二是提高设计人员的综合素质，优化设计理念。三是加强施工管理。保证施工工序严格按照设计的要求进行，以此保证工业厂房的质量。

总之，钢-混凝土组合结构结构充分发挥钢材和混凝土两种材料优点，是一种复合结构，结构形式更为合理，受力性能更加优异钢-混凝土组合结构以其承载力高、造价低、性价比高等优点得到国内外专家的广泛认可。随着施工技术的不断改进，钢-混凝土组合结构逐步得到完善，大大拓宽了钢-混凝土组合结构在国内工程结构中的应用范围。