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【摘 要】 金山和辉光电厂房项目生产以AMOLED技术为主的中小尺寸显示器件，在二层及四层存在大量的工艺设备，以及工艺上为主厂房生产服务的支持栋的设置，造成结构形成刚度突变、不设缝的高低跨结构体系，本工程在设计施工上采用了比较有效的先进技术，本文对此进行总结，供以后的厂房设计施工单位参考借鉴。
【关键词】 电子厂房;深化设计;刚度;柱脚
1.工程概况
上海金山和辉光电主要生产以AMOLED技术为主的中小尺寸显示器件，项目计划总投资近60亿元人民币，为电子厂房类建筑。本项目2012年11月动工，2014年10月开始量产。建设地点位于上海市金山工业区上海新材料产业基地内。规划建筑物占地面积约50223m2，规划总建筑面积约152830m2。
主厂房结构体系为框架支撑结构，为不设缝的高低跨结构，共5层。其中：基础到L20层为钢管混凝土柱钢梁框架-钢支撑结构和钢筋混凝土框架混合结构，L20层～L40层为矩形钢管混凝土钢梁框架-钢支撑结构，L40层以上为钢框架-支撑结构，屋面为大跨桁架结构。由于工艺要求，主厂房布置结构安装大跨度布置，另外设备重量较大，主厂房属于重载、大跨结构，对振动控制较为严格。
厂房平面尺寸为159m*147m，纵向柱距12m，端部柱距15m;厂房沿横向为4个27m跨度（核心区），两侧加设备夹道4.5m跨度，加2个9m支持区柱距。其中支持区框柱截面为700x35方钢管，L20层以下内灌C30混凝土，设备夹道和核心区框柱为900x38方钢管，L40层以下内灌C30混凝土，L20层核心区为华夫板，在钢框柱12mx27m范围内布置钢筋混凝土柱减小板跨。钢梁主要为H型钢梁，钢结构总量约18000t。
2.钢结构深化设计技术
本工程施工图采用了多套结构设计与分析软件和深化设计软件。结构设计分析软件包括ANSYS、Sap2000、MIDAS、Staadpro等，主要应用于结构设计与分析、施工过程仿真分析与施工措施设计;深化设计软件主要包括TeklaStructures（即XSteel）和AutoCAD等，Xsteel软件能有效地完成从设计、详图、材料加工、切割到施工等一系列全过程，具有包括所有的图形编辑手段和数千种易于使用的节点类型库、三维建模简洁、直观、效果图清晰，能自动产生配置图、组装图、零件图、材料表及CNC文件，能从DXF的形式传递二维及三维模型和AutoCAD接口，可处理从简单到复杂的任何钢结构，还可检查整个结构的协调性及碰撞问题，完全保证输出结果正确性等功能。利用AUTOcad2012进行连接节点三维立体图的绘制。
Xsteel建模效果
3.刚度突变处理技术
本工程为电子厂房类建筑，结构受刚度控制，功能用房为L20层及L40层，其中L20层为混凝土框架结构，L40层为钢框架结构。受厂房功能需求，本工程结构跨度大，设备重量大，故此在L30～L40层间采用楼层桁架结构体系。
金山和辉光电电子厂房剖面图
楼层桁架截面高度为5.1m，桁架弦杆中心距为4.4m，板材厚度为36mm，导致结构刚度在此处形成突变，形成薄弱层。为了增加框架柱的延性、改善结构的抗震性能，同时减小L30和L40层纵横向桁架与框架柱之间的刚度差异，本工程进行了如下处理工艺，并在施工中得到很好的实施：
在主厂房核心区钢管柱内灌混凝土形成钢管混凝土柱，并将混凝土内灌高度提高到L40层以上1.2m，以增强核心区节点承载能力，并避免刚度突变过大。钢管内填混凝土后还可以降低框柱的应力水平。
在施工过程中，考虑到混凝土结构施工特点，钢管混凝土施工分两次进行，第一次是在L20华夫板层施工层，进行第一次的外包内灌混凝土，第二次在L30层楼板浇筑时，进行L40层处的混凝土内灌工作。混凝土采用自密实高强度混凝土，加强了振捣工艺，混凝土在浇筑时未出现分层现象，质量良好。
4.结构错层处理技术
本工程1号建筑除主厂房外，两侧设置支持区（功能用房），支持区为框架结构，与主厂房存在错层现象，对结构的抗震，沉降都存在不利影响。为此进行了如下处理：
●立面上高低跨结合处设置了大量的垂直支撑布置，形成很好的纵向受力体系。山墙面按常规进行垂直支撑设置。
高低跨结合处纵向垂直支撑设置
●平面支撑布置：L20层与L40层核心区与支持区之间的设备夹道内楼板较少，为增强核心区和支持区之间的联系，在无楼板的设备夹道内设置水平支撑，并采用弹性楼板分析水平支撑内力并设计。L20核心区为华夫板，刚度较大。
屋面桁架下弦水平支撑设置
●主厂房两侧的支持区采用压型钢板组合楼板，增加结构的扭转刚度，控制位移比、位移角。
●本工程在施工过程中，根据该结构特性，先进行支撑体系的安裝，形成完善的横向及竖向结构体系后，再进行支持栋框架结构安装，提高了结构安装精度。
5.钢柱脚处理技术
刚接柱脚的常见处理方式有外包式和埋入式，埋入式钢柱脚即将钢柱埋入钢筋混凝土中，基础可以是基础梁、独立基础和片筏基础，柱脚传递轴力、剪力和弯矩。埋深一般为2倍至2.5倍柱高。外包式柱脚是将钢柱用混凝土包起来的柱脚。
本工程综合考虑了多项因素，采用了外包式柱脚，具体原因如下：
1.外包式柱脚对电子厂房的刚度匀变做出很大贡献。
2. L20层采用混凝土框架结构体系，为华夫板层，混凝土梁板钢筋与钢柱外包形成很好的锚固。
3.电子厂房洁净度要求高，外包混凝土降低了钢结构腐蚀、脱漆可能造成的不利影响。
本工程外包式柱脚构造措施说明如下：
1.本工程为矩形钢管混凝土截面柱子，钢柱截面宽度为900mm，外包高度至5m，满足3倍柱截面高度的构造要求。
2.外包混凝土的厚度为200mm，外包混凝土最低强度等级C30。
3.在包脚高度范围内应按照构造要求，布置了大量的栓钉，栓钉直径为22*100mm，栓钉竖向间距大于等于200，大于6D;横向间距大于等于150，大于4D，栓钉中心到钢柱边距离大于50mm。
6.结论
本工程目前结构主体部分全部施工结束，在后期进行微震检测，结构第一自振周期检测中，均符合规范及工艺要求，得到了业主等单位的好评。
目前全国各地兴建大量的电子厂房类建筑，本文对该类型建筑的设计施工工艺提供了部分解决思路，可供参考。
参考文献：
[1] JGJ99-98高层民用建筑钢结构设计规程
[2] GB50073-2001洁净厂房设计规范
[3] GB50011-2010建筑抗震设计规范
[4]陈富生，邱国华，范重.高层建筑钢结构设计.北京：中国建筑工业出版社，2000
[5]李国强.多高层建筑钢结构设计.北京：中国建筑工业出版社，2004
【关键词】 电子厂房;深化设计;刚度;柱脚
1.工程概况
上海金山和辉光电主要生产以AMOLED技术为主的中小尺寸显示器件，项目计划总投资近60亿元人民币，为电子厂房类建筑。本项目2012年11月动工，2014年10月开始量产。建设地点位于上海市金山工业区上海新材料产业基地内。规划建筑物占地面积约50223m2，规划总建筑面积约152830m2。
主厂房结构体系为框架支撑结构，为不设缝的高低跨结构，共5层。其中：基础到L20层为钢管混凝土柱钢梁框架-钢支撑结构和钢筋混凝土框架混合结构，L20层～L40层为矩形钢管混凝土钢梁框架-钢支撑结构，L40层以上为钢框架-支撑结构，屋面为大跨桁架结构。由于工艺要求，主厂房布置结构安装大跨度布置，另外设备重量较大，主厂房属于重载、大跨结构，对振动控制较为严格。
厂房平面尺寸为159m*147m，纵向柱距12m，端部柱距15m;厂房沿横向为4个27m跨度（核心区），两侧加设备夹道4.5m跨度，加2个9m支持区柱距。其中支持区框柱截面为700x35方钢管，L20层以下内灌C30混凝土，设备夹道和核心区框柱为900x38方钢管，L40层以下内灌C30混凝土，L20层核心区为华夫板，在钢框柱12mx27m范围内布置钢筋混凝土柱减小板跨。钢梁主要为H型钢梁，钢结构总量约18000t。
2.钢结构深化设计技术
本工程施工图采用了多套结构设计与分析软件和深化设计软件。结构设计分析软件包括ANSYS、Sap2000、MIDAS、Staadpro等，主要应用于结构设计与分析、施工过程仿真分析与施工措施设计;深化设计软件主要包括TeklaStructures（即XSteel）和AutoCAD等，Xsteel软件能有效地完成从设计、详图、材料加工、切割到施工等一系列全过程，具有包括所有的图形编辑手段和数千种易于使用的节点类型库、三维建模简洁、直观、效果图清晰，能自动产生配置图、组装图、零件图、材料表及CNC文件，能从DXF的形式传递二维及三维模型和AutoCAD接口，可处理从简单到复杂的任何钢结构，还可检查整个结构的协调性及碰撞问题，完全保证输出结果正确性等功能。利用AUTOcad2012进行连接节点三维立体图的绘制。
Xsteel建模效果
3.刚度突变处理技术
本工程为电子厂房类建筑，结构受刚度控制，功能用房为L20层及L40层，其中L20层为混凝土框架结构，L40层为钢框架结构。受厂房功能需求，本工程结构跨度大，设备重量大，故此在L30～L40层间采用楼层桁架结构体系。
金山和辉光电电子厂房剖面图
楼层桁架截面高度为5.1m，桁架弦杆中心距为4.4m，板材厚度为36mm，导致结构刚度在此处形成突变，形成薄弱层。为了增加框架柱的延性、改善结构的抗震性能，同时减小L30和L40层纵横向桁架与框架柱之间的刚度差异，本工程进行了如下处理工艺，并在施工中得到很好的实施：
在主厂房核心区钢管柱内灌混凝土形成钢管混凝土柱，并将混凝土内灌高度提高到L40层以上1.2m，以增强核心区节点承载能力，并避免刚度突变过大。钢管内填混凝土后还可以降低框柱的应力水平。
在施工过程中，考虑到混凝土结构施工特点，钢管混凝土施工分两次进行，第一次是在L20华夫板层施工层，进行第一次的外包内灌混凝土，第二次在L30层楼板浇筑时，进行L40层处的混凝土内灌工作。混凝土采用自密实高强度混凝土，加强了振捣工艺，混凝土在浇筑时未出现分层现象，质量良好。
4.结构错层处理技术
本工程1号建筑除主厂房外，两侧设置支持区（功能用房），支持区为框架结构，与主厂房存在错层现象，对结构的抗震，沉降都存在不利影响。为此进行了如下处理：
●立面上高低跨结合处设置了大量的垂直支撑布置，形成很好的纵向受力体系。山墙面按常规进行垂直支撑设置。
高低跨结合处纵向垂直支撑设置
●平面支撑布置：L20层与L40层核心区与支持区之间的设备夹道内楼板较少，为增强核心区和支持区之间的联系，在无楼板的设备夹道内设置水平支撑，并采用弹性楼板分析水平支撑内力并设计。L20核心区为华夫板，刚度较大。
屋面桁架下弦水平支撑设置
●主厂房两侧的支持区采用压型钢板组合楼板，增加结构的扭转刚度，控制位移比、位移角。
●本工程在施工过程中，根据该结构特性，先进行支撑体系的安裝，形成完善的横向及竖向结构体系后，再进行支持栋框架结构安装，提高了结构安装精度。
5.钢柱脚处理技术
刚接柱脚的常见处理方式有外包式和埋入式，埋入式钢柱脚即将钢柱埋入钢筋混凝土中，基础可以是基础梁、独立基础和片筏基础，柱脚传递轴力、剪力和弯矩。埋深一般为2倍至2.5倍柱高。外包式柱脚是将钢柱用混凝土包起来的柱脚。
本工程综合考虑了多项因素，采用了外包式柱脚，具体原因如下：
1.外包式柱脚对电子厂房的刚度匀变做出很大贡献。
2. L20层采用混凝土框架结构体系，为华夫板层，混凝土梁板钢筋与钢柱外包形成很好的锚固。
3.电子厂房洁净度要求高，外包混凝土降低了钢结构腐蚀、脱漆可能造成的不利影响。
本工程外包式柱脚构造措施说明如下：
1.本工程为矩形钢管混凝土截面柱子，钢柱截面宽度为900mm，外包高度至5m，满足3倍柱截面高度的构造要求。
2.外包混凝土的厚度为200mm，外包混凝土最低强度等级C30。
3.在包脚高度范围内应按照构造要求，布置了大量的栓钉，栓钉直径为22*100mm，栓钉竖向间距大于等于200，大于6D;横向间距大于等于150，大于4D，栓钉中心到钢柱边距离大于50mm。
6.结论
本工程目前结构主体部分全部施工结束，在后期进行微震检测，结构第一自振周期检测中，均符合规范及工艺要求，得到了业主等单位的好评。
目前全国各地兴建大量的电子厂房类建筑，本文对该类型建筑的设计施工工艺提供了部分解决思路，可供参考。
参考文献：
[1] JGJ99-98高层民用建筑钢结构设计规程
[2] GB50073-2001洁净厂房设计规范
[3] GB50011-2010建筑抗震设计规范
[4]陈富生，邱国华，范重.高层建筑钢结构设计.北京：中国建筑工业出版社，2000
[5]李国强.多高层建筑钢结构设计.北京：中国建筑工业出版社，2004