粮食厂区组合体结构建模的习惯做法对设计的影响

鲜莉莉，冯子江，徐成中

（无锡中粮工程科技有限公司，江苏无锡214035）

摘要：对于粮食厂区组合体的建模，大到联合体的分体或整体建模，地梁层是否设置，楼梯是否参与建模，小到工业车间组合值系数取值，特殊结构体系抗震等级的确定等都对计算结果有直接的影响，决定了工程设计的质量。

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关键词 ：联合体；地梁层；楼梯间；参数

中图分类号：TU201.1

现在的结构设计依靠软件，参数的设置，模型的建立虽有相关的文献支持，但更多时候往往取决于设计人员的习惯做法。建模做法是否严谨，考虑是否全面合理直接影响到设计结果的准确性安全性。进一步影响到配筋量，施工工艺及工程造价等。以某企业稻谷综合加工及仓储烘干项目为例，为满足功能要求并尽可能利用场地，方便工艺流程安排，将车间配套用房、大米车间、成品库副产品库、原粮仓稻壳仓组合成联合体（见图1），相互之间由伸缩缝分开成独立单体。这种粮食厂区组合体结构建模的习惯做法对设计的影响更为明显。

结合实例说明如下。

1 联合体的分体和整体建模

联合体如图1，各单体紧邻，防火墙与伸缩缝的合理设置有效的划分各个防火分区。工艺流程的设计更为紧凑经济，厂区用地的规划更为节约集中。由于各个单体的功能与结构体系不尽相同，设计建模的习惯做法就是联合体各个单体分开单独建模。这样模型相对简单且易满足规范要求，各塔结构的参数指标如周期比、位移比等鉴于目前程序的实际能力，也相对准确，结构图纸的转换整理也相对便捷。

但作为一个联合体，伸缩缝处上部主体分开，下部基础已无法分开应设计成整体。底盘（如果有底盘）的计算、基础的布置相互牵连影响，不能分开看待，一定以整体模型为准。这就要求另外整体建模，设置多塔号。值得说明的是无论是整体模型还是分散模型，风荷载是可以准确计算的（定义遮挡），但对于各塔如果风荷载体型系数不一的时候，建议在多塔定义里面人为分塔分层指定。这样的基础设计才更为准确。

合理的做法是：建立分体和整体两个模型，上部结构结果以分体模型计算为准，基础结果以整体模型计算为准。2 地梁层的设置

墙下条基往往会由于不均匀沉降造成后期的墙体裂缝，所以现在习惯整体计算时加入地梁层，即首层柱的基础H0段作为计算模型的第一层柱；二层楼面和首层柱作为计算模型的第二层。这样既有一层墙体地梁的配筋计算结果，同时所有荷载直接传于基础。但查看柱计算结果，出现不合理的配筋量变化，不但给现场施工造成不便，而且使首层柱没有足够的抗震安全度。

《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）第11.4.2条规定一、二、三、四级抗震等级框架结构的底层（无地下室的基础以上或地下室以上的首层），柱下端截面组合的弯矩设计值，应分别乘以增大系数1.7,1.5,1.3和1.2。第11.4.3条则进一步规定确定框架柱的剪力设计值Vc时，要采用经调整后的框架柱端弯矩设计值。所以这个习惯做法将直接导致实际的首层柱没有按照规范进行内力调整，配筋结果偏于不安全，地震时容易破坏。

合理的做法是：整体模型中建入地梁层，竖向导算出地梁层柱集中荷载，分散模型中，不建地梁层，将导算出的柱荷载输入至首层柱上。基础及地梁计算以整体建模为准，梁板柱配筋以分散建模为准。

3 楼梯的整体建模

《建筑抗震设计规范》（G50011-2010以下简称抗规）第3.6.6条规定利用计算机进行结构抗震分析，计算模型的建立、必要的简化计算与处理，应符合结构的实际工作状况，计算中应考虑楼梯构件的影响。也就是楼梯参与整体建模。可真要是用楼梯模型配筋结果，某些构件就不一定能算下来的，或是结果偏大。

楼梯的计算，设计的习惯做法，是整个楼梯间开洞，把相应的楼梯恒活载输在梁上，符合楼梯传力实际，方便梁柱的配筋计算。但计算结构文件中以结构的整体来看，有的数据将不太符合实际，缺少一定的参考价值。

合理的做法是：对于周期、位移、位移比等的控制，按照楼梯参与的模型考虑。对于配筋计算，建议不要让楼梯参与。这样对比的结果更合理更准确。楼梯不参与建模，在进一步的楼梯图纸设计中，可将梯段一端设计成铰接减少抗震影响。

4 工业车间组合值系数取值

大米车间内部布满设备，工艺提供了详细的设备荷载及洞孔图纸。常规做法是按照工艺进行梁定位及板开洞，梁按实际情况输入设备荷载，楼面输入等效均布荷载。根据抗规第5.1.3条计算地震作用时，建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和。组合值系数按实际情况计算的楼面活荷载，应取1.0。按等效均布荷载计算的楼面活荷载，应取0.5。PKPM默认参数为0.5，设计的习惯做法是加大至1.0。这样一来计算结果相对实际的情况会不经济。

其实根据建筑结构荷载规范（GB50009-2012）第5.2.2条工业建筑楼面上无设备区域的操作荷载，可按均布荷载2.0 KN/m2 考虑。在设备所占区域内可不考虑操作荷载和堆料荷载。实际设计时，考虑到后期设备调整的不可预见性，以及施工及安装的可能弊端。均布荷载取值都大于这个数。同时第5.2.3条规定工业建筑楼面活荷载的组合值系数频遇值系数和准永久值系数应该实际情况采用，但在任何情况下，组合值和频遇值系数不应小于0.7，准永久值系数不应小于0.6。

合理的做法是：楼面活荷载的组合值系数可取0.8。这样既能满足规范要求，又能避免配筋过大而产生的造价提高。

5 特殊结构体系的抗震等级

如图1中原粮仓，其抗震设防烈度为7度，高度为23.5 m，框架剪力墙结构。习惯做法是按抗规表6.1.2规定，当高度<24 m时，框架部分抗震等级为四级，抗震墙抗震等级为三级。一层梁柱设置成框支梁柱，软件计算时抗震等级自动提高一级。这种做法貌似考虑比较全面，安全可靠，实际上忽略了现在筒仓已经作为构筑物设计的事实。

构筑物抗震设计规范（GB50191-2012）表6.1.2给出了新的构筑物框架-抗震墙结构抗震要求。7度区，当高度≤24 m时，不设筒仓的框架抗震等级为四级。而设筒仓的框架不再以24 m而是以19 m为界，高度在19~50 m之间的框架抗震等级为三级，抗震墙抗震等级为二级。同样一层梁柱设置成框支梁柱，其抗震等级将提高至二级。也就是说，原粮仓应在原有抗规要求的基础上提高一度设计，否则将不满足规范的新规定，对结构的抗震安全埋下严重隐患。

合理的做法是：粮食厂区中涉及的一些特殊结构体系，应结合相应专业规范深入研究，对比分析，得出最准确的结论运用到结构设计中。

6 结语

粮食厂区的设计相对比较复杂，结构体系不单一，工艺配套要求高。结构建模时的一些习惯做法往往考虑不全面，造成设计结果过于安全或者存在隐患。在经验积累的基础上，结合规范要求，进行不同情况的模型结果对比，总结出最为合理精确的做法，对整个工程无论设计施工还是工程造价都至关重要。

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参考文献：

［1］GB50191-2012 构筑物抗震设计规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2012.

［2］GB50011-2010建筑抗震设计规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2010.

［3］GB50009-2012建筑结构荷载规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2012.

［4］GB50010-2010 混凝土结构设计规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2010.

［5］PKPMN401，61698，64272，13468，58755

收稿日期：2014-06-12

作者简介：鲜莉莉（1982-），女，一级建造师，国家监理工程师；专业方向为结构工程。