装配式铰接微振柱解决面板厂房结构刚度突变的结构

摘要

本发明公开了一种装配式铰接微振柱解决面板厂房结构刚度突变的结构；其特征在于；该结构具有基础筏板或楼层梁、生产层楼层和空心方柱；基础筏板或楼层梁与生产层楼层之间通过预制的空心方柱形成整体，上下节点按铰接节点安装，从而减弱侧向刚度。采用预制微振小柱、铰接节点安装的方法来解决由工艺层高差造成的楼层刚度比过小，结构严重不规则的问题，较之设置柱间支撑，大大降低了施工上的复杂性，缩短了建设工期，提高了施工的效率和方便性，减少了现场支模、绑扎钢筋、浇筑混凝土等工作量，保障了梁柱节点区的施工质量，显著的降低了土建成本。

说明书

技术领域

本发明涉及厂房施工相关的技术领域，具体来讲涉及的是一种装配式铰接微振柱解决面板厂房结构刚度突变的结构。

背景技术

随着电子高端工业发展的日新月异，芯片、显示器件等电子高科技厂房发展迅速，规模越来越大，这类电子厂房具有建设周期短、规模巨大、使用荷载大、投资大、对所在环境抗微振要求越来越高等特点。上述建设特点要求结构设计既要满足工艺生产要求这个首要前提，又要保障结构主体的安全，满足结构设计规范，同时在设计中尽量采取措施利于减少成本，保障施工质量、缩短工期，同时也方便施工。这是此类厂房结构设计的重点和难点，结构设计师必须多角度考虑，不断创新，适应工艺和市场的要求。

发明内容

因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种装配式铰接微振柱解决面板厂房结构刚度突变的结构。采用预制微振小柱、铰接节点安装的方法来解决由工艺层高差造成的楼层刚度比过小，结构严重不规则的问题，较之设置柱间支撑，大大降低了施工上的复杂性，缩短了建设工期，提高了施工的效率和方便性，减少了现场支模、绑扎钢筋、浇筑混凝土等工作量，保障了梁柱节点区的施工质量，显著的降低了土建成本。

本发明是这样实现的，构造一种装配式铰接微振柱解决面板厂房结构刚度突变的结构，其特征在于；该结构具有基础筏板或楼层梁、生产层楼层和空心方柱；基础筏板或楼层梁与生产层楼层之间通过预制的空心方柱形成整体，上下节点按铰接节点安装，从而减弱侧向刚度。

根据本发明所述装配式铰接微振柱解决面板厂房结构刚度突变的结构，其特征在于；空心方柱采用矩形中空截面，现场就位后再用不低于C30的微膨胀混凝土灌注中空部分。

根据本发明所述装配式铰接微振柱解决面板厂房结构刚度突变的结构，其特征在于；空心方柱内部上、下端设有托板，并对应浇筑形成预制柱上部填芯混凝土和预制柱下部填芯混凝土，预制柱上部填芯混凝土与生产层楼板混凝土一起浇筑，预制柱下部填芯混凝土在预制柱安装完成后采用高一级微膨胀混凝土浇筑。

根据本发明所述装配式铰接微振柱解决面板厂房结构刚度突变的结构，其特征在于；托板为厚度5 mm的钢板；

根据本发明所述装配式铰接微振柱解决面板厂房结构刚度突变的结构，其特征在于；空心方柱的端部预留缺口，缺口内填聚苯乙烯泡沫塑料板或其它柔性材料，并安装成品踢脚。

根据本发明所述装配式铰接微振柱解决面板厂房结构刚度突变的结构，其特征在于；缺口尺寸大约为高20mm×宽30mm。

本发明具有如下优点：采用预制微振小柱、铰接节点安装的方法来解决由工艺层高差造成的楼层刚度比过小，结构严重不规则的问题，较之设置柱间支撑，大大降低了施工上的复杂性，缩短了建设工期，提高了施工的效率和方便性，减少了现场支模、绑扎钢筋、浇筑混凝土等工作量，保障了梁柱节点区的施工质量，显著的降低了土建成本。

附图说明

图1是传统做法示意图；

图2是本发明中预制微振柱上下铰接实施示意图；

图3是本发明中空心方柱端部示意图；

图4是本发明中图2中A-A剖视图。

具体实施方式

下面将结合附图1-图4对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明通过改进在此提供一种装配式铰接微振柱解决面板厂房结构刚度突变的结构，如图2-图4所示，可以按照如下方式予以实施；该结构具有基础筏板或楼层梁1、生产层楼层2和空心方柱3；基础筏板或楼层梁1与生产层楼层2之间通过预制的空心方柱3形成整体，上下节点按铰接节点安装，从而减弱侧向刚度。

本发明实施时；空心方柱3采用矩形中空截面，现场就位后再用不低于C30的无收缩砼灌注中空部分。

本发明实施时；空心方柱3内部上、下端设有托板4，并对应浇筑形成预制柱上部填芯混凝土5和预制柱下部填芯混凝土6，预制柱上部填芯混凝土5与生产层楼板混凝土一起浇筑，预制柱下部填芯混凝土6在预制柱3安装完成后采用高一级微膨混凝土浇筑。

本发明实施时；托板4为厚度5 mm的钢板；

本发明实施时；空心方柱3的端部预留缺口，缺口内填聚苯乙烯泡沫塑料板或其它柔性材料7，并安装成品踢脚8；缺口尺寸大约为高20mm×宽30mm。

下面结合某电子厂房的实例进行说明；

概况：某液晶显示器件厂房，位于6度区，其中主要的工序Array、CF、CELL及其支持区等集中于一个生产厂房，由于生产规模及高洁净度的要求，整个生产厂房成为一个大型的单体，该单体建筑总长432.4 m，宽354.4m，单体总建筑面积62万㎡。

由于每个工序的工艺要求，各工序对厂房的柱网、层高和层数要求均不一致，为保障结构的抗震性能，避免在结构设计中出现较多的超规超限，结构设计与工艺协商，在满足工艺生产要求的前提下，将结构主体尽可能的以抗震缝分割，以形成相对规则的结构单元，既有利了抗震设计，又为节省土建造价和工期提供了条件。

由于该建筑是高级别的防微振和洁净厂房。在主生产区工艺要求不设缝，所以该主生产区在结构设计上仍然是平面相对规则但体量大、竖向不规则的结构。主生产区主要特点如下：

a规模大，长349.6m，宽303.4m。

b柱网尺寸大，柱网基本为18.0m×16.2m，局部有18.6m的柱距，柱网平面较规则；

c由于工艺的回风夹道使楼板通长开洞，造成结构平面的不连续，为平面不规则。

d楼层的使用荷载（设备荷载）大，各楼层使用荷载均在1~1.5t/㎡以上，部分区域超过3t/㎡。

e建筑层高较高，两个生产层层高均大于13m，在第二生产层的屋脊处，层高近19m。

f建筑层高高差大，由于生产层下设技术夹层，造成下层层高为相邻上层层高的近2倍。

g建筑檐口处总高40.7m，为高层建筑。

该结构为钢筋混凝土框架结构，二、四层为生产层，工艺要求采用现浇钢筋混凝土华夫板。三层及屋面为钢筋混凝土梁板式楼屋盖体系，其中三层为四层微振柱的支撑层。

结构设计：该建筑具有严重超长，平面和竖向等多项不规则，结构设计针对上述特点，采取计算温度应力，形成平面桁架等多项措施改善结构受力和抗震性能。但其中由生产工艺决定了二层层高为三层层高的2倍，且三层另设置了众多的微振小柱，造成结构竖向的严重不规则，则成为本设计必须解决的设计课题。

生产层工艺设备尺寸及工艺流程要求本建筑生产层有大的柱网，而大柱网不能满足生产层的防微振要求，因此在生产层的下技术夹层需设置防微振小柱网，以减小该厂房生产层的柱距，满足微振动要求。这样，造成该建筑竖向构件间断，竖向结构不连续，侧向刚度不规则。

由于微振柱的增加以及生产层和其下技术夹层层高差距大，造成楼层承载力突变。

针对以上竖向不规则，以往的结构设计是以一、二层设置柱间支撑来考虑的，在《薄膜晶体管液晶显示器工厂设计规范》和《电子工业洁净厂房设计规范》上也有此类结构处理方式的陈述，传统做法如图1；设置柱间支撑确实一定程度上解决了上下层刚度比的问题，但由此也带来结构设计和施工中的难题：

（1）由于结构工艺布置，支撑设置的间距大；结构严重超长，温度应力也较大。在实际计算中，支撑和与支撑连接的柱都受力较大，难以通过结构的计算，从而实际上支撑布置较多且与支撑相连接的柱配筋量太大，这些都提高了土建成本。

（2）钢支撑与钢筋混凝土柱的连接，实际工程中以在钢筋混凝土柱内设置型钢芯柱来与钢支撑连接，但型钢芯柱影响了了框架梁柱节点区钢筋混凝土柱和钢筋混凝土梁内的主筋和箍筋贯通，必须在型钢芯柱上开洞和焊接。且由于本类厂房的特点，梁柱配筋较多，钢筋较密，使得节点区施工更加困难，施工质量难以保障。

（3）由于型钢芯柱和钢支撑的设置，现场钢结构和钢筋混凝土结构交替施工，施工工序增加且繁琐，施工工期延长。

综上，柱间支撑的设置虽然一定程度上解决了上下层刚度不均匀，及规范中对上下层刚度比的限值问题，但由此给施工及工期带来的影响不可避免：型钢芯柱要在施工前依照图纸加工并准确开洞且补强；施工中与钢结构和钢筋混凝土结构交替施工影响施工工期；梁柱节点钢筋量大且与型钢芯柱相互干扰使节点区混凝土浇筑质量无法保证。

为保障施工工期和施工质量，结构设计寻求了另一种的解决措施：

（1）利用生产层及技术下夹层的刚度大的特点，第三层微振小柱采用装配式-预制柱，上下节点按铰接节点安装，使三层小柱形成上下铰接，从而减弱三层侧向刚度。

（2）第一层微振小柱同样采用装配式-预制柱，上下节点按铰接节点安装。

（3）装配式-预制柱采用矩形中空截面，简称空方，现场就位后再用不低于C30的无收缩砼灌注中空部分。

（4）节点采用灌芯式连接或螺栓连接。

采取上述措施，本建筑进行了结构计算，计算指标如下：

可见，其中最小刚度比为0.80×0.7=0.56，满足规范大于0.5的要求，这样也同样在一定程度上解决了竖向严重不规则的问题。在计算过程中可以发现，微振小柱上下设置铰接是关键措施，而采用预制柱、铰接节点安装实现上下铰接的计算假定。

采用预制微振小柱、铰接节点安装的方法来解决由工艺层高差造成的楼层刚度比过小，结构严重不规则的问题，较之设置柱间支撑，大大降低了施工上的复杂性，缩短了建设工期，提高了施工的效率和方便性，减少了现场支模、绑扎钢筋、浇筑混凝土等工作量，保障了梁柱节点区的施工质量，显著的降低了土建成本。

结语：叠层设计的电子厂房由于工艺需求，生产层的下夹层不可避免的带来了结构设计竖向不规则，为避免结构超规超限，改善结构抗震性能，通过本工程采取的预制微振小柱、铰接节点安装的措施，减小生产层下夹层的侧向刚度，较之设置柱间支撑更有利于施工和保障工期，同时降低了成本。微振柱上下铰接做法如图2所示。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。