輪胎生產車間的結構選型，目標就是為了充分滿足工藝、建筑、公用工程的各種要求，同時使設計安全可靠，經濟合理且美觀大方。

1、一般國內輪胎生產車間的結構概況

輪胎生產車間一般包括壓延、擠出、裁斷、成型、硫化、成品檢測等主要生產工段，各工段的工藝、建筑、公用工程的需求也不盡相同。目前，國內一般多采用單層多跨廠房，柱距6～12m，單跨跨度一般大于21m，最小層高7～17m。除按照國家規范屋面活荷載取值設計，同時考慮恒荷載、風荷載、雪荷載、地震荷載情況之外，還要考慮其它各專業荷載，盡管各區段情況不同，但大致載荷情況可概述如下：

（1）工藝及機械化運輸：橋式吊車額定起重量一般在0～75t（大噸位吊車一般用于膠料以及巨胎生產），懸掛起重機額定起重量0～5t，除此之外，還有懸掛自動化運輸鏈系統等。

（2）給排水及消防專業：主要是消防管以及屋面排水的懸吊管，部分工程采用了噴淋系統，水管直徑在DN40~DN200，水管間距2～3m在屋面下滿布。

（3）通風專業：置于屋頂的主要是各型通風器、屋頂風機等，懸掛在屋面下的主要有風管、冷凝水管，以及部分工程采用的懸掛通風機平臺等。懸掛式通風機平臺的活荷載一般能達到4～7kN/m2左右。

（4）動力（熱力）專業：主要是各種介質的懸掛管道吊架。

（5）電氣專業：一般是電纜橋架荷載。部分工程車間屋面設置了太陽能發電系統，需要額外增加屋面荷載，大約在20～40kg/m2。

總之，輪胎生產車間是一種荷載類型多而復雜，跨度中等的普通單a層多跨廠房。

2、輪胎生產車間主要的屋蓋結構形式及特點

鋼結構具有強度高、自重輕、抗震性能好、施工速度快等優點，因此在輪胎行業被廣泛采用，本文也僅針對此進行討論，按受力特點國內輪胎生產車間的屋蓋結構類型主要有三類：門式剛架結構、屋（桁）架結構、空間網格結構，這三種結構形式特點闡述如下。

2.1門式剛架

由剛架斜梁和剛架柱組成，并和支撐、系桿、檁條、山墻等一起形成空間整體，梁柱截面采用焊接實腹I型截面，單跨跨度適宜9～36m，柱距宜6～9m。國內輪胎生產車間采用門式剛架時，剛架用鋼量一般在27～45kg/m2浮動。門式剛架的優點：用鋼量少，基礎造價低，經濟性好；施工速度快，能工廠化加工制作現場施工組裝、方便快捷縮短建設周期；結構堅固耐用、抗震性能好；建筑外形新穎美觀，柱網尺寸布置自由靈活等等。門式剛架的缺點：根據《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規范》CECS102:2002總則1.0.2條：“用于起重量不大于20t的A1~A5工作級別橋式吊車或3t懸掛起重機的單層房屋?！?.2.2條：“單跨跨度宜為9～36m”。

盡管目前有工程采取措施超過此限制的，但仍由此可知，門式剛架結構整體剛度不大，抗豎向荷載能力和水平荷能力均較弱，無法承受大噸位吊車或較大懸掛荷載等移動荷載情況；同時，門式剛架空間整體性也較差，局部剛架倒塌容易引起成片倒塌，在大跨度大載荷情況下應慎重使用。

2.2鋼屋（桁）架屋蓋

排架結構一般指柱底剛接、柱與梁鉸接的結構形式，由于輪胎生產車間跨度一般都大于21m，不適宜采用兩端鉸接的實腹式鋼梁屋蓋，因此一般采用普通鋼屋架體系，根據桿件材料分類，基本有角鋼桁架、H型鋼桁架、管桁架等。鋼屋（桁）架屋蓋優點：受力簡單，技術成熟；屋面剛度較門式剛架大很多，能承受較大荷載，尤其是能承受大噸位吊車或移動荷載、懸掛荷載；能適應很大的柱距與跨度，局部需要大柱距時，可以通過局部單獨設置托架形成鋼屋架-托架屋蓋結構。

鋼屋（桁）架屋蓋缺點：與門式剛架構件不同，一般情況不能利用構件截面屈曲后的強度；平面內與平面外剛度相差懸殊，側向容易變形；制作較門式剛架復雜，一般用鋼量偏大；結構占用屋面空間大，盡管可以使用上下弦間腹桿空間布置管線，但上下弦桿以及垂直支撐的設置使管線布置不靈活；鋼屋（桁）架在吊掛大載荷時，一般作用在弦桿節點，也妨礙車間內管道各專業的管線的靈活布置。

2.3空間網格結構

空間網格結構主要是在平面桁架發展而來的空間結構，對于輪胎生產車間，運用一般是指按規律的幾何圖形，用鋼管通過節點連接起來的雙層（多層）平板形網格結構。網架結構優點：具有空間結構傳力簡捷，施工簡便等特點，滿足大面積、大跨度、大柱距要求；經濟指標好，跨度越大每平米用鋼量越??；空間剛度大、整體穩定性好，在火災、地震以及特殊情況下均不易由局部的破壞導致整體倒塌；吊掛方便快捷，調整吊架也方便，同時還能利用腹桿空間布置風機平臺及各專業管線。

網架結構缺點：由于桿件眾多，制作工藝較其它屋蓋形式復雜，節點多，屋面材料選用受限、制造、施工費用較高，而且觀感不好，比較凌亂。

3、屋蓋結構方案選擇的原則

（1）要考慮當地習慣及偏好。盡量選擇適應當地情況，得到業主認可接受的屋面結構類型。

（2）在結構方案上保證結構的安全性。要注意最大單跨跨度的適用性，結構形式是否能滿足橋式吊車起重量和懸掛吊車起重量、輪胎運輸鏈系統的要求，能否承受懸掛風機平臺、大面積懸掛設備平臺以及其它重型懸掛荷載。

（3）基于經濟性能角度考慮結構方案。比較各種可行的結構方案，綜合考慮基礎造價、施工費用后的平米用鋼量較小的方案，應當優先考慮。

（4）基于當地加工制造成熟度、以及運輸施工方面可行性考慮，能縮短建設周期的方案應占優勢。

（5）考慮外專業可能對結構選型的影響。如建筑的柱網要求、屋面曲線以及外立面要求，采光通風要求，機械化運輸的車間內吊車等等。

（6）抗震設防、地質情況等其它影響結構選型的因素。

屋蓋結構選型，一般采用方案對比法，根據條件羅列出可能的方案，并大致進行結構試算分析，列出各種方案的性能及參數，然后根據以上原則及指標結合權重進行標準評定，得分較高者應當優先考慮。

4、近年輪胎生產車間的結構選型工程實例

表1為國內一些輪胎廠房設計的一些具體數據。由上述實際工程案例可以看到，門式剛架已經是目前輪胎行業輪胎生產車間的主要結構形式，當然由于門式剛架的局限性，仍會經常采用鋼屋架或鋼網架結構方案。

5、目前輪胎生產車間屋蓋結構形式的新狀況

近幾年以來，隨著經濟技術發展，筆者認為，國內輪胎生產車間的趨勢主要有以下幾條：

一是大型化趨勢。大型化的柱網尺寸使工藝布置靈活，為生產自動化及運輸提供便利，因此車間的柱網尺寸越來越大，最大單跨跨度也越來越大，目前國內輪胎生產車間最大的單跨跨度已經達到55m。

二是重型化趨勢。由于技術進步，為了保持地面足夠的空間，屋蓋懸掛越來越多，荷載越來越大，這對結構形式的選用提出了新的課題。

三是自動化趨勢。為減少操作人員，車間內的自動化運輸系統應用愈加普遍及深入，運輸鏈系統往往需要結合屋面結構，對屋面結構提出了新的要求。還有部分外資公司在成品區域設置了自動化成品倉庫，此種貨架與主結構合二為一的形式顛覆了常見的結構形式，也收到了良好的效果。

四是環保節能趨勢。輪胎行業是資源消耗產業，在節能減排、低碳經濟的大背景下，以低能耗低排放低污染的方式進行輪胎生產，充分應用清潔能源等，已成為趨勢。目前，國內輪胎行業已經出現一些應用了清潔能源的低碳型廠房，如利用地熱技術、太陽能空氣加熱、光導管照明、利用大面積的廠房屋面建設太陽能光伏發電系統等等，對原有的設計理念和設計參數的取用以及尋求適用輪胎生產車間的結構形式提出嶄新的課題。

6、結語

輪胎生產車間的屋蓋結構選型是結構方案設計階段非常重要的環節，對結構功能、經濟效益和工程造價有極其重大的影響，其影響的因素較多，需要進行復雜的分析和判斷才能較好地解決該問題。

在實際結構選型過程中，經常面臨以下問題：①業主的傾向性以及用鋼量的權重比較大，對結果影響較大，其余設計原則權重較小，這需要反復權衡；②輕鋼門式剛架很多時候需要突破《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規范》的限制，對結構設計人員提出了更多的研究課題；③目前采用的幾種結構形式的輪胎生產車間在高烈度地震、暴雪、臺風、火災等偶遇情況下的表現案例還不夠多；④結構選型需要妥協的結果，需要與各方、各專業統籌協調。

最近幾年，盡管隨著經濟技術的發展，出現了大量新技術形式，但輕鋼門式、鋼屋架、空間網格結構作為最主要的鋼屋蓋結構形式，具有的優點是非常明顯而且無法替代的，隨著材料科學和計算分析的進步，以上幾種鋼屋蓋結構形式仍具有很好的應用價值和發展前景，值得更加深入的研究，以獲得更大的技術成就及經濟社會效益。

參考文獻：
[1]GB50017-2003鋼結構設計規范.北京：中國建筑工業出版社.
[2]CECS102:2002門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程.中國工程建設標準協會.
[3]JGJ7-2010空間網格結構技術規程.北京，中國建筑工業出版社.
[4]輕型鋼結構設計指南（實例和圖集）.北京，中國建筑工業出版社.