关键词：工业建筑；钢筋混凝土；框架结构设计
引言
工业建筑不同于民用建筑的特点是，工业建筑都是为生产服务的，工业建筑首先要满足工艺流程的需要，例如建筑物的层高首先要满足设备的高度及操作要求，结构的平面布置要根据工艺设备的平面布置和荷载来确定，考虑泄爆的建筑物需要根据计算后的泄爆面积将墙面或屋面设置为轻质墙板，另外变电所、配电间等工业建筑物局部区域需要设置层高较小的夹层等等，这些往往都与建筑结构布置的对称性、规则性等的原则是相矛盾的，但鉴于刚度大、承载能力高、抗震性能较好、耐腐蚀性能好等特点，钢筋混凝土框架结构仍然是结构设计人员经常选择的结构型式。
1钢筋混凝土框架工业建筑结构设计概述
简单来讲，钢材、混凝土等建筑材料在—般工业建筑混凝土框架的结构设计中是不可缺少的；在设计建筑框架结构时，要求设计者要遵守相关规定和设计标准等一系列的要求；结构设计之初，钢筋混凝土的承载力能力是结构设计人员优先考虑的因素，同时结合建筑物所处的自然环境、使用环境、气象条件、抗震要求等；根据上述因素以及满足工业工艺使用运行下的荷载，利用PKPMSATWE、ETABS、理正结构工具箱、迈达斯等计算软件对建筑结构进行建模计算。当然，除上述的条件外，混凝土结构耐腐蚀性、耐久性，也发挥着重要的作用。钢筋混凝土工程的承载力也是设计人员优先考虑的一环，国内超过九成以上的建筑行业都会考虑在不同的混凝土工程情况时，严格依照混凝土的建筑工程的负荷承载相关规范进行分类计算。而不同情况下计算出的数值也会有相关人员进行整合，最后在选择混凝土构件的截面尺寸时，根据计算出来的混凝土承载情况来选择。倘若混凝土构件的截面尺寸达不到规定的要求，调整整体构建的结构或者截面也是解决这一问题的有效方法。
2钢筋混凝土框架结构设计的原则
在进行钢筋混凝土框架结构设计的过程中，如果需要将其运用在承受巨大压力的方向上必须采用多道结构设计，这是因为如果钢筋混凝土第一道抵抗压力的构件受到破坏，那么就会有第二道或是第三道防线继续承受压力。另外，高层建筑的抗震设计在选择材料上也需要多加重视，在选择材料的问题上，高层建筑需要选择质量较轻、抗压性大的建筑材料，不仅需要具备一定的强度以及变形能力，而且对于材料自身重量也相对较轻。如此，即便是高层建筑因为地震导致楼层倒塌，也会由于建筑材料质量较轻，从而降低对人类的伤害。
3钢筋混凝土框架工业建筑结构设计策略
3.1基础连系梁设计
通过对工业建筑的设计情况进行分析，钢筋混凝土框架梁与框架柱相重合的问题是工业建筑设计中的常见问题。框架柱边长与框架梁界面宽度相同的问题也是工业建筑中的常见问题。为避免此类问题的出现，相关人员在工业建筑设计过程中，需要严格遵循结构整体性的设计原则。根据工业建筑的实际情况，框架梁的主受力钢筋可以穿过框架柱的内侧。框架梁靠近框架柱一边的四角处也需要设置充当架立钢筋的钢筋。工业建筑的挑梁自重在总荷载中所占的比例相对较小，如挑梁截面为等截面，整个设计方案并不会发挥出减轻框架结构自重的作用。在工业建筑钢筋混凝土框架结构中变截面挑梁的箍筋存在差异的情况下，工程的施工难度也会有所增加，同时在基础连系梁设计方面，挑梁的端部不能设计附加斜筋，附加斜筋只能在挑梁端部难以满足其所承受的剪力要求时设置。
3.2梁柱主筋设计
梁柱主筋设计主要指的是钢筋混凝土框架结构中的框架主筋与劲性柱主筋。根据工业建筑的实际情况，与梁柱主筋设计有关的影响因素具有多样化的特点。框架梁主筋与劲性柱主筋往往与实际工程施工要求之间存在一定差异，相关人员在框架梁主筋与劲性柱主筋的设计工作实施期间，需要根据实际情况完成框架节点的深化设计，并要在工业建筑设计过程中，对同直径钢筋的焊接方法进行明确，在钢筋连接过程中，相关人员也需要将直螺纹连接技术应用于钢筋断点部位施工的螺纹钢连接之中。
3.3框架结构柱设计
第一，在电梯井设计方面，设计人员可以采用框架与填充墙相结合的设计方式，在对填充墙的内在构造柱进行加密处理的基础上，设计人员可以采用加强配筋的措施。由于工业建筑中的井筒具有吸收地震力的作用，因而设计者需要对电梯井筒的墙体布置进行优化，第二，在框架柱配筋调整过程中，相关人员需要对不同方向的框架配筋的应用成本进行计算，利用合理化的配筋方式优化房屋建筑的框架柱。在框架结构柱设计过程中，相关人员多会让次梁上层钢筋放置在主梁钢筋之上，此种设计方案可能让悬挑梁钢筋的保护层出现一定负担。为避免此类问题的出现，相关人员在钢筋混凝土框架设计工作开展过程中，需要对悬挑构件钢筋梁保护层的厚度进行严格控制，并要避免设计失误给工程建筑整体结构带来的不利影响。
4实例分析
在本文工程实例的设计过程中，将离散变量作为连续变量进行优化。在结构设计完成后，根据模量的要求将具有连续值的离散变量调整为恰当的离散值。在设计模型中，以梁和柱截面尺寸为设计变量，（图1）。
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图1钢筋混凝土框架结构模型
（1）设计变量。设计变量的初值取为：
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）状态变量。首先，整体位移约束应根据《建筑抗震设计规范》中的相关规定，钢筋混凝土框架结构需要进行多遇地震情形中的抗震变形计算，建筑楼层内的最大弹性层间位移需要满足如下公式要求：
△ue≤[θe]h
其中：△ue-多遇地震作用下标准值引起的楼层间中层间弹性位移的最大值，可以采用弹性刚度作为钢筋混凝土结构构件的截面强度；[θe]-楼层间弹性位移角极限值，框架结构的位移弹性角的极限值为1/550；h-设计楼层的层高。
其次，柱子的轴压比。轴压比表示柱结构轴压力的设计值和柱的整个截面积乘以混凝土抗压刚度设计值从而得到的结果。即：
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位移比的限值是根据刚性楼板假定的条件下确定的，其平均位移的计算方法也是基于刚性楼板假定。周期比侧重控制的是侧向刚度与扭转刚度之间的一种对比关系，而不是绝对值，目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理，使结构不至于出现过大的扭转效应。框架结构周期折减系数取0.6~0.7。最后，剪跨比表示构件的截面弯矩与剪力和有效高度乘积的比值。即：
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（3）目标函数。将实现结构的质量最小为目标函数，给定钢筋混凝土的自身重量，计算结构的体积，就能够得到结构的重量。
MB=2700·VTOT
其中：MB-目标函数；VTOT-混凝土总体积。
结语
在工业建筑中，钢筋混凝土框架结构中的延性设计对抗震能力起到了非常重要的作用，对于钢筋混凝土结构设计的应用，不仅可以提高建筑的抗震性能，同时还促进了我国工业建筑行业的发展。
参考文献
[1]茶翊轩.谈工业建筑中的钢筋混凝土框架结构设计[J].建材与装饰,2019(09):96-97.
[2]赵阳,韩静.钢筋混凝土框架工业建筑结构设计研究[J].居舍,2018(05):192.
论文作者:朱春伟
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年2期
论文发表时间:2020/3/16
标签：钢筋混凝土论文; 工业建筑论文; 框架论文; 截面论文; 结构设计论文; 框架结构论文; 结构论文; 《工程管理前沿》2020年2期论文;