摘要：在工业建筑特别是医药行业结构设计中，结构工程师通常都会根据结构的安全性和适用性来考虑结构的布置方案，而甲方又有经济性的硬性要求，既要控制含钢量和混凝土量，又要结构布置合理，从而达到设计和经济性共赢的目的。
关键词：工业建筑；结构设计；十字梁；单向梁；井字梁
前言
随时我国医药行业的快速发展和科学技术的不断进步，医药行业产品的更新换代速度不断加剧，为了适应新的生产线要求，新建项目单体轴网大、荷载大成为一种常态，同时受到楼层净高的限制，而且在项目的投资过程中，甲方也非常重视经济性，这就需要结构工程师具有过硬的设计水平及一定的工程经验，在设计过程中满足功能性需求的前提下，合理优化结构布置，保证结构既安全又经济。本文选取一案例，对十字梁、单向梁及井字梁三种结构布置在同一轴网、同一荷载的情况下进行含钢量和混凝土量的经济性对比分析，为后续实际工程提供参考依据。
1计算模型与计算程序
1.1计算模型
1)计算条件：1、某地区一药材仓库，采用钢筋混凝土框架结构，标准设防类，抗震设防烈度为7度，设计地震加速度0.10g，设计地震分组为第一组，场地类别为II类，50年基本风压为0.55KN/m2，柱网均为9mX9m，楼面恒荷载（不包括自重）为1.65 KN/m2,楼面活荷载为8 KN/m2,楼板厚度均为120mm；2、混凝土强度等级:梁、板、柱均为C30；3、钢筋强度等级：梁、板、柱纵向受力钢筋均采用HRB400，梁、柱箍筋均采用HRB400。三种结构布置选取标准层一跨进行经济性比较分析。
2)截面尺寸:十字梁的主梁截面为300X850,次梁截面250X700；单向梁的主梁截面为300X850,次梁截面250X750；井字梁的主梁截面为300X850,次梁截面250X650；柱截面均为600X600。
三种结构布置如下：
1.2计算程序
三种结构布置均采用中国建筑科学研究院建研科技股份有限公司设计软件事业部(PKPMCAD工程部)编制的PKPM结构设计软件(10版V4.3.4-2019年3月22日)。
2计算结果及对比分析
根据PKPM结构设计软件的计算结果可知三种结构布置的梁、板、柱配筋率及相关参数均满足相关规范要求，并且配筋率都在经济配筋率范围内，再根据PKPM结构工程量统计这一功能将三种结构布置的混凝土和钢筋用量汇总如下表：
由上述列表中可知：对于单位面积混凝土用量，十字梁结构布置比单向梁结构布置节约(0.376－0.373)/0.376=0.80%，十字梁结构布置比井字梁结构布置节约（0.396－0.373）/0.396=5.81%；对于单位面积钢筋用量，单向梁结构布置比十字梁结构布置节约(50.349－47.134)/50.349=6.39%，单向梁结构布置比井字梁结构布置节约（49.455－47.134）/49.455=4.69%；
通过上述计算结果比较可知：1、从三种方案的钢筋用量来看，单向梁相比十字梁、井字梁钢筋用量最少，可见此布置能取得较好的经济效果；2、从三种方案的混凝土用量来看，三者相差甚少，相对于工程造价来说，可以忽略不计；3、考虑到混凝土和钢筋价格的差异性，可以说工程的经济性还是直接体现在钢筋用量上；4、从三种方案对净高的影响程度来看，单向梁截面高度最大，十字梁次之，井字梁最小，这一点单向梁不如其它两种结构布置。
3结论
通过以上计算结果分析可知，对于工业建筑特别是医药行业，其轴网大、荷载大的情况，按单向梁进行结构布置，其含钢量最省，能取得比较好的经济性；而且从施工角度考虑，单向梁结构布置受力方向主要集中在某一方向，布置的模板比其它两种布置相交区域减少，钢筋重叠的区域也相应减少，这样钢筋的绑扎也相应减少，从而方便施工，缩短施工周期，对整个项目来说，也可以产生一定的经济效益，但是由于单向梁是单向受力，某一方向的刚度大于另一方向的刚度，导致结构在两个主轴方向整体刚度差异性较大，还有单向梁截面及主受力方向框架梁的截面相比其它两种方案偏大，对楼层净高有一定影响。所以在对结构进行优化设计时，如果采用三种结构方案进行混合使用，更加合理，不仅可以保证结构安全、经济，同时对使用功能也不造成影响。
参考文献
[1]混凝土结构构造手册[M].第四版.中国建筑工业出版社：中国有色工程有限公司.
[2]GB 50009-2012建筑结构荷载规范[S].
[3]GB 50010-2010混凝土结构设计规范（2015年版）[S].
[4]GB 50011-2010建筑抗震设计规范（2016年版）[S].
[5]GB 50223-2008建筑工程抗震设防分类标准[S].
论文作者:肖明,周维
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年18期
论文发表时间:2019/11/7
标签：结构论文; 截面论文; 三种论文; 钢筋论文; 荷载论文; 经济论文; 用量论文; 《工程管理前沿》2019年18期论文;