多层厂房受工艺条件限制,结构布置往往不规则,如柱图、竖向错层、顶部跨度大、顶部凸出等。多层厂房是由竖向结构和多层楼板结构组成的空结构。楼板开洞多且大,承重结构承受的荷载大。设计的主要内容包括立式结构型、多层钢结构厂房、多层钢筋混凝土结构厂房和由这两种结构组成的多层厂房。
一、垂直结构类型
多层厂房有以下几种主要的竖向结构类型:
(1)框架结构。框架结构由主梁和刚性柱组成,采用多种结构形式,在厂房中常采用水平和垂直两种形式。在风荷载(或其他水平作用)作用下,这种结构既有弯曲引起的侧向位移,又有层间剪切引起的位移。这种类型可以为生产提供除柱体以外的通畅空空间。
(2)框架-1支撑(或剪力墙)结构。在框架柱之间设置支撑或剪力墙,分别形成框架支撑结构或框架剪力墙结构。这种结构刚度大,是一种有效传递水平力的体系,有时用于高大的多层厂房。
二。多层钢结构厂房
由于荷载大、层高高、跨度大、辐射热强度高,多层厂房常采用钢结构。多层钢结构厂房由柱体系、楼盖体系、屋盖体系和墙架体系等组成。当相邻单层厂房有吊车跨越时,还包括吊车梁系统的组成部分:
(1)柱式系统。立柱系统由立柱及其支架(如有需要)组成。设计时应先确定柱网,再根据荷载确定柱截面形式。在厂房的横向,柱与基础的连接一般设计为刚性连接;在设备的纵向方向上,立柱和基础之间的连接通常被认为是铰链。地板,一般为连续贯穿柱。
柱支撑通常由双角钢、T形钢、宽翼缘工字梁、焊接工字梁或其他形式的钢组成。通过焊接或高强度螺栓与柱或主梁连接。
(2)地板系统。楼盖系统由主梁和次梁组成,其上铺设钢板(由主梁和次梁焊接而成)或现浇钢筋混凝土板。必要时,应在板材上铺设保护面层。主梁可以是焊接工字钢或宽翼缘工字钢;当荷载较大时,可采用箱形截面或由两个宽翼缘的工字钢组成的箱形截面。主梁柱采用焊接或高强螺栓连接,或者梁翼缘采用焊接连接,梁腹板采用高强螺栓连接。梁常采用焊接工字钢、轧制工字钢或宽翼缘工字钢,通过焊接、高强度螺栓或螺栓(荷载小)与主梁连接。一般与主梁接合,有时重叠在主梁上,一般采用铰链设计。
(3)屋顶系统。一般采用轻型屋顶,其结构布局类似于单层钢结构厂房。
(4)墙架系统和吊车梁系统。多层钢结构厂房的墙架体系和吊车梁体系与单层钢结构厂房相似。
三。多层钢筋混凝土结构厂房
钢筋混凝土结构广泛应用于多层厂房中。它具有成本低、维护量少、耐腐蚀性好的优点。多层钢筋混凝土厂房往往多跨(图1),柱网密集,柱距在6-12m之间,有时跨度较大。
(一)多层钢筋混凝土结构厂房的施工方法
多层钢筋混凝土厂房的施工方法可分为现浇结构、预制装配式结构和预制装配式整体结构。
图1 多层钢筋混凝土结构厂房剖面简 a-锌精馏厂;b-烧结厂1.现浇结构。现浇多层厂房的主体承重结构是现浇的。这种结构需要大量的模板,所以施工进度慢,周期长。但结构整体性强,节点变形小,抗震性能好。随着标准钢模板的采用和混凝土垂直输送设备的诞生,现浇结构尤其是在高烈度地震区是最佳结构。
2.预制装配结构和预制装配整体结构。该结构的梁、柱构件分别在预制厂预制,运至现场后,按照设计的连接方式进行组装,形成多层厂房承重结构。这种结构省去了模板,构件在工厂预制,可以与现场土方开挖同时进行,可以大大缩短工期。但接头变形大,结构整体性差。为了克服上述缺点,可以采用预制装配整体结构,即在构件连接处预留空,安装焊接后进行二次浇筑混凝土,使构件之间的连接处类似于现浇结构。在预制装配式结构中,梁与柱的连接节点是关键部位,常用的有齿槽节点和开口牛腿节点。一般水平方向采用开口牛腿式接头,纵向采用齿槽式接头。
(2)多层钢筋混凝土结构厂房的组成
多层钢筋混凝土厂房由柱、梁、楼板、屋顶和剪力墙组成。
1.地板和屋顶结构。它由主梁、次梁和板组成。当楼板结构承受荷载和作用时,需要计算截面承载力、构件变形(和裂缝宽度)。当受到动力作用时,还需要计算结构的动力效应(楼板的竖向振幅,结构的水平振幅和振动速度等。)根据相关规范。有时会采取隔振措施,以减少机器本身扰动引起的结构振动。
2.结构。长度超过规定长度的多层厂房应设置伸缩缝;有时按要求设置施工缝,以避免施工时构件出现裂缝。如果地基较差,厂房竖向高差较大,应设置沉降缝。有抗震设防要求的多层厂房,伸缩缝可与抗震设防拼接,但应加大缝宽。
3.柱截面通常为矩形、正方形或圆形。柱的计算长度l0以及与矩形截面的短边尺寸或柱的圆形截面的直径d之比不得超过规范。
4.梁截面通常为矩形或T形。其高度一般为梁计算跨度的1/15-1/20。梁截面高宽比一般不大于4。楼层高度有限时,宜加大宽度,设置受压钢筋。
5.剪力墙一般采用钢筋混凝土结构,其混凝土强度等级不应低于C20,厚度一般不小于140mm,且不小于层高的1/20。