摘 要：目前我國的工業(yè)得到了飛速的發(fā)展，對工業(yè)廠房的需求也越來越多。為了滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)需求，在對工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時要充分考慮到生產(chǎn)需要，合理設(shè)計廠房結(jié)構(gòu)，以保證廠房的安全性與穩(wěn)定性。而其中對其樓面活荷載的取值正是其中一項非常重要的設(shè)計內(nèi)容�，F(xiàn)本文就主要對工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中樓面活荷載取值的相關(guān)問題進(jìn)行研究，并通過實例分析其荷載組合的選擇，以供參考。
關(guān)鍵詞：工業(yè)廠房;結(jié)構(gòu);荷載取值;變化;影響
與普通的民用建筑相比，工業(yè)廠房建筑的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，結(jié)構(gòu)設(shè)計難度更大。這是因為在工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中，不但要充分考慮建筑自身的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性，還要考慮結(jié)構(gòu)的承載能力。廠房中不但有生產(chǎn)設(shè)備等固定荷載，還包括設(shè)備運(yùn)輸、維修、操作等工作中產(chǎn)生的活荷載。若廠房結(jié)構(gòu)的荷載取值不合理，或者采用的荷載組合不恰當(dāng)，則必然會給廠房的安全穩(wěn)定帶來嚴(yán)重影響。一般來講，在工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)該嚴(yán)格按照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB5009-2012）（下稱荷載規(guī)范）的相關(guān)要求進(jìn)行設(shè)計，并結(jié)合不同生產(chǎn)設(shè)備的荷載特點(diǎn)來設(shè)計其相應(yīng)的荷載組合。
1 工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中樓面活荷載取值的影響因素
荷載規(guī)范中荷載特征值是基于設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)的概率統(tǒng)計而確定的。對工業(yè)廠房設(shè)計中，設(shè)備荷載及與設(shè)備相關(guān)的偶然荷載應(yīng)考慮其出現(xiàn)概率，并結(jié)合相關(guān)工藝資料來確定其荷載設(shè)計特征值及組合系數(shù)。對于設(shè)備荷載，還應(yīng)按照規(guī)范要求“需按照設(shè)備安裝和維修過程中的位置變化可能出現(xiàn)的最不利位置”進(jìn)行設(shè)計。對于設(shè)計人員來講，明確設(shè)備相關(guān)各種荷載特性，有針對性的分析，以確定合理的荷載輸入是結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提。目前影響工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計荷載取值的因素主要有以下兩種：
1.1 荷載流線
如果設(shè)計人員只是對公共建筑設(shè)計進(jìn)行設(shè)計，則需要考慮的重要問題就是人員的聚集以及如何分散，為此，需要設(shè)計人員按照流線位置來確定出可變荷載的數(shù)值，但是工業(yè)廠房建筑不僅僅需要對人員流線進(jìn)行必要的考慮，還需要對運(yùn)輸流線進(jìn)行分析，因為運(yùn)輸流向中存在著非常重要的設(shè)備荷載，其對工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)荷載的取值計算有著重要的影響。為此，設(shè)計人員首先對工業(yè)廠房的設(shè)備運(yùn)輸以及檢修流線，尤其是應(yīng)用哪些具體的運(yùn)輸方式都要清晰的掌握。比如某廠房建設(shè)使用的是車輛運(yùn)輸，則需要將其最終的荷載應(yīng)該包括車輛運(yùn)輸荷載;而如果選擇使用吊車吊運(yùn)，則還需要明確吊車臨時停放的位置，防止出現(xiàn)誤操作，以此造成樓板破壞，其中比較常見的就是多層蓋板等;如果有些物質(zhì)需要存儲，而且重量比較大，這時還需要有關(guān)人員考慮該物質(zhì)在不同的狀態(tài)下，所產(chǎn)生的不同的荷載情況。工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計荷載取值時，剎車力以及搬運(yùn)等都是重點(diǎn)考慮的因素，但是具體的可變荷載取值范圍，設(shè)計人員需要依據(jù)所使用的工藝，之后再乘以相應(yīng)的系數(shù)。
1.2 偶然荷載
一般而言，具有一定危險性的工業(yè)廠房，比如石油化工類的廠房，設(shè)計人員在對其進(jìn)行廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)該考慮到偶然荷載因素，比如爆炸或者燃燒所產(chǎn)生的荷載等。盡管偶然荷載出現(xiàn)的機(jī)率比較小，但是設(shè)計人員也需要考慮，并且進(jìn)行詳細(xì)的計算分析，通常情況下，設(shè)計人員都根據(jù)施工工藝以及具體發(fā)生的概率來進(jìn)行荷載取值。有關(guān)規(guī)范中，對工業(yè)廠房的偶然荷載設(shè)計計算，已經(jīng)給出了明確的公式，設(shè)計人員只需要按照公式要求一一帶入其中，進(jìn)行計算即可，但是因為工業(yè)廠房的類別不同，所使用的工藝也有差異，為此，設(shè)計人員在按照公式計算取值時，也需要考慮到現(xiàn)實情況。因為地震荷載與偶然荷載具有一定的相似性，發(fā)生的概率都比較低，因此設(shè)計人員需要注意，在進(jìn)行荷載系數(shù)組合時，兩者不能組合在一起。設(shè)計人員需要注意，工業(yè)廠房荷載取值所使用的軟件中有很多組合直接被軟件設(shè)計為默認(rèn)狀態(tài)，但是很少有軟件將偶然荷載設(shè)置為默認(rèn)狀態(tài)，為此，設(shè)計人員應(yīng)該另外對偶然荷載進(jìn)行計算，以此確保計算合理，樹數(shù)值準(zhǔn)確。
2 荷載組合計算中的常見問題
有些設(shè)計人員認(rèn)為，只有工藝提齊全部管道與設(shè)備荷載時，樓面活荷載取2kN/m2，其他情況需要按樓面活荷載表取用.在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，讓工藝專業(yè)提齊全部管道與設(shè)備荷載資料，這顯然是不現(xiàn)實的.這樣在施工圖設(shè)計階段，就會出現(xiàn)工藝專業(yè)管道荷載、設(shè)備荷載在不停地修改升版過程中越提越多，而樓面活荷載又不能減少的尷尬局面.而且，即使工藝提供全部管道和設(shè)備荷載，如果樓面按照2kN/m2計算，在正常運(yùn)行時可以滿足，但在檢修時樓面需要堆放工具和材料，荷載往往又超過2kN/m2，可能導(dǎo)致樓面部分構(gòu)件出現(xiàn)破壞，因此在沒有弄清荷載工況的情況下，一律按2kN/m2取值是不合適的。在工藝專業(yè)向土建專業(yè)提供荷載資料時，也可能出現(xiàn)荷載類型不明確的情況.例如在提供轉(zhuǎn)運(yùn)站皮帶頭的水平荷載時，沒有明確所提供的荷載是正常運(yùn)行工況還是設(shè)備起動工況.而皮帶機(jī)起動工況下的水平拉力遠(yuǎn)大于運(yùn)行工況，且出現(xiàn)概率很低.如果在沒有弄清荷載類型的情況下將起動工況的荷載與其他出現(xiàn)概率很低的荷載工況組合計算，會導(dǎo)致材料用量增大，造成浪費(fèi)。另外，有些廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在計算框架梁、柱時，樓面活荷載可進(jìn)行折減.由于正常運(yùn)行工況下的設(shè)備和管道荷載是長期作用在結(jié)構(gòu)上的，因此不應(yīng)進(jìn)行折減.在計算過程中，設(shè)備、管道等荷載往往是按樓面活荷載輸入，如果在計算中不加以區(qū)別，與一般樓面活荷載一同折減，則會導(dǎo)致荷載取值偏小，計算結(jié)果偏于不安全。在工業(yè)廠房中，相當(dāng)部分的荷載比較大，但出現(xiàn)概率低（如檢修荷載、設(shè)備起動或調(diào)試荷載等），屬于短期效應(yīng).根據(jù)相關(guān)條文說明：“將短期效應(yīng)作為正常使用條件下的驗算荷載水平在邏輯概念上是有欠缺的”、“可根據(jù)不同的設(shè)計要求，分別采用荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合或頻遇組合”。根據(jù)工業(yè)廠房荷載的特點(diǎn)，在短期效應(yīng)作用下正常使用極限狀態(tài)計算時，應(yīng)按照頻遇組合計算。由于沒有提供相關(guān)荷載的頻遇系數(shù)，部分設(shè)計人員可能會在計算過程中把出現(xiàn)概率低的荷載按標(biāo)準(zhǔn)組合進(jìn)行計算，又造成材料的浪費(fèi)。
3 工程實例
某工業(yè)廠房建筑樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值由原來的1.5kN/m2提高到2.0kN/m2;風(fēng)荷載及雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值的概率取值由原來的30年重現(xiàn)期的最大風(fēng)（雪）壓值調(diào)整為50年重現(xiàn)期的最大風(fēng)（雪）壓值）等帶來的影響比較明顯。按照這些影響因素，算例中采用了抗力參數(shù)和經(jīng)換算的荷載參數(shù)，計算時采用的荷載效應(yīng)組合為：其一，永久荷載+樓面活荷載，，其計算公式為：
S1=1.2SGK+1.4SLK
S2=1.35SGK+0.7×1.4SLK
具體數(shù)值如表1：
表1 工程永久荷載+樓面活荷載數(shù)值
通過上述表中，可知采用規(guī)范S1與規(guī)范S2所計算出來的荷載數(shù)值有很大的差異，而兩者的差異變化，正是此工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計荷載取值的變化范圍。
結(jié)束語
綜上所述，在對工業(yè)廠房進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要充分考慮到廠房的荷載特點(diǎn)，科學(xué)合理的對樓面活荷載進(jìn)行取值，并結(jié)合實際情況與經(jīng)驗教訓(xùn)，確定最佳的荷載組合。事實上，要想保證工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性與可行性，不但要求設(shè)計人員嚴(yán)格遵守荷載規(guī)范，還要求設(shè)計人員能夠結(jié)合實際，靈活運(yùn)用計算方法，只有這樣，才能避免一些計算問題的出現(xiàn)，保證荷載計算的精準(zhǔn)性。
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