單層工業(yè)廠房抗震的概念設(shè)計(jì)

1、<p>　　單層工業(yè)廠房抗震的概念設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)是決定建筑物本身抗震性能的重要性因素，也是建筑施工難易度與工程造價(jià)高低的重要影響因素。本文主要分析了單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì) </p><p>　　關(guān)鍵詞：廠房；抗震；概念設(shè)計(jì) </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU352.1+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A </p>

2、<p>　　一、抗震概念設(shè)計(jì)的含義 </p><p>　　建筑抗震設(shè)計(jì)是指按照建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震反應(yīng)與破壞機(jī)制、過(guò)程根據(jù)一定的原則靈活運(yùn)用抗震設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)布置。由于影響建筑物抗震性能的因素很多很難對(duì)地震作用進(jìn)行準(zhǔn)確的估算，所以“概念設(shè)計(jì)”的作用要比“數(shù)值計(jì)算”的作用顯得更為重要。概念設(shè)計(jì)是建筑物結(jié)構(gòu)抗震性能的決定性因素，也是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的首要問(wèn)題。 </p><p>　

3、　二、抗震概念設(shè)計(jì)遵循的基本原則 </p><p>　?。ㄒ唬┱w合理性原則 </p><p>　　基礎(chǔ)設(shè)置須滿足建筑物相關(guān)的規(guī)定要求，使得其所對(duì)應(yīng)的承載力與相應(yīng)的結(jié)構(gòu)剛強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)完美的結(jié)合，也就能夠可靠的將建筑結(jié)構(gòu)中的各荷載進(jìn)行有效的傳遞至基礎(chǔ)。這種整體的構(gòu)件布置能夠?qū)⒔ㄖ锔鞑糠钟行У慕M合在一起從而產(chǎn)生極好的整體抗震性。 </p><p>　?。ǘ┙Y(jié)構(gòu)合理性原則

4、 </p><p>　　建筑物本身的對(duì)稱布局是實(shí)現(xiàn)建筑物整體質(zhì)量布置對(duì)稱性的基礎(chǔ)，從而使建筑物的抗側(cè)力大大加強(qiáng)且會(huì)對(duì)外力產(chǎn)生一種均衡的抵抗性，從而使建筑物的結(jié)構(gòu)抗震性大大增強(qiáng)。 </p><p>　?。ㄈ┬螤詈?jiǎn)單原則 </p><p>　　形狀簡(jiǎn)單的建筑物設(shè)計(jì)往往結(jié)構(gòu)比較明確，也就方便了我們對(duì)建筑物各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行具體準(zhǔn)確的受力分析，而且這種形狀簡(jiǎn)單的建筑物結(jié)構(gòu)受地震

5、破壞的程度相對(duì)較輕，部分相對(duì)薄弱的區(qū)域也很容易得到控制和修復(fù)，從而確保建筑物抗震要求的實(shí)現(xiàn)。 </p><p>　?。ㄋ模┴Q向均勻原則 </p><p>　　建筑物豎向上的均勻能夠有效避免建筑物外力作用下由于剛度不足而發(fā)生突發(fā)性的結(jié)構(gòu)扭曲現(xiàn)象，從而大大增強(qiáng)建筑物整體的強(qiáng)度和剛度。因此設(shè)計(jì)師在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先考慮建筑物豎向上的受力情況，將建筑物轉(zhuǎn)換層所對(duì)應(yīng)的上下部分的結(jié)構(gòu)比例控制在合

6、理范圍之內(nèi)，盡量使轉(zhuǎn)換層所承受的荷載相均衡，同時(shí)還應(yīng)考慮建筑物內(nèi)部墻柱等承重結(jié)構(gòu)上下連接的一致性，這種剛度趨向的均衡和結(jié)構(gòu)的延伸能夠保證建筑物各構(gòu)件將地震產(chǎn)生的能量進(jìn)行很好的吸收和傳遞，從而減少地震所產(chǎn)生的能量對(duì)建筑物的破壞。在對(duì)建筑物填充墻設(shè)置的時(shí)候?yàn)楸ＷC結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，還應(yīng)該考慮墻柱之間的結(jié)構(gòu)狀況，在保證建筑物整體受力情況不受破壞的基礎(chǔ)上，按照規(guī)定的要求設(shè)置抗震縫。 </p><p>　　三、單層工業(yè)廠房抗震的概

7、念設(shè)計(jì) </p><p>　　（一）合理的結(jié)構(gòu)布置 </p><p>　　單層廠房平面布置的體型要簡(jiǎn)單、規(guī)則，每個(gè)部分結(jié)構(gòu)剛度、質(zhì)量要保持均勻?qū)ΨQ。當(dāng)平面和立面布置較為復(fù)雜或結(jié)構(gòu)差別太大，以及在廠房側(cè)邊貼建生活間等房屋時(shí)，可以用抗震縫把相鄰的部分分開(kāi)?？拐鹂p兩側(cè)應(yīng)布置墻或柱，抗震縫的寬度要按照房的高度和設(shè)計(jì)烈度不同取值，一般取不小于5-9 cm和10-15cm。 </p>&

8、lt;p>　　在設(shè)計(jì)排架結(jié)構(gòu)時(shí)，因?yàn)闃?gòu)件的抗推剛度和屈服強(qiáng)度比，即構(gòu)件實(shí)際截面跟配筋計(jì)算出的屈服剪力與該截面地震剪力的比值，沿豎向變化，變化部位會(huì)因此產(chǎn)生較大的塑性變形集中，發(fā)生嚴(yán)重破壞。所以，等高廠房與不等高廠房相比，后者伸壁小柱抗推剛度和屈服強(qiáng)度比的突然減小，會(huì)引起地震時(shí)塑性變形集中，導(dǎo)致小柱由于過(guò)大變形而破壞。為了確保強(qiáng)度和剛度的連續(xù)變化，防止高階振型地震反應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，在設(shè)計(jì)單廠時(shí)，排架結(jié)構(gòu)應(yīng)該選用等高的。 </

9、p><p>　　（二）保證結(jié)構(gòu)的延性 </p><p>　　構(gòu)件的抗推剛度大，一定會(huì)吸收較大的地震作用和較多的輸入能量，然而構(gòu)件的強(qiáng)度低，說(shuō)明構(gòu)件的屈服強(qiáng)度比值低，容易產(chǎn)生早期破壞。構(gòu)件的延性小，就表示構(gòu)件所能消耗的地震能量少。一多一少，最終結(jié)果是使構(gòu)件產(chǎn)生的破壞比較嚴(yán)重。除區(qū)柱的根部，其它部位不會(huì)出現(xiàn)塑性鉸。 </p><p>　　單層廠房中的主要承重構(gòu)件是鋼筋混凝土

10、柱。在地震作用下很多廠房會(huì)由于柱破壞而發(fā)生倒塌。通常，鋼筋混凝土柱的抗震性能是否良好，與鋼筋混凝土柱所使用的材料的延性相關(guān)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在一般配筋率的情況下，截面破壞時(shí)鋼筋首先達(dá)到屈服，這時(shí)構(gòu)件還能有很大的塑性變形。這種結(jié)構(gòu)可以耐受的變形能力就是結(jié)構(gòu)的延性。 </p><p>　　當(dāng)?shù)卣鸷奢d引起的構(gòu)件截面內(nèi)力超過(guò)結(jié)構(gòu)的相應(yīng)強(qiáng)度指標(biāo)而使結(jié)構(gòu)開(kāi)裂或鋼筋屈服時(shí)，對(duì)延性結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，并不是說(shuō)已經(jīng)破壞，而還能繼續(xù)吸收和消耗地

11、震能量，所以，延性結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能。而鋼筋混凝土在設(shè)計(jì)主要承重構(gòu)件時(shí)，它延性要足夠好，要確保結(jié)構(gòu)構(gòu)件不產(chǎn)生脆性破壞。然而鋼筋混凝土構(gòu)件的剪切破壞是接近脆性破壞的。剪切破壞先發(fā)生就無(wú)法充分發(fā)揮整個(gè)結(jié)構(gòu)的延性性質(zhì)，所以應(yīng)防止剪切破壞。在單層廠房中，柱承受地震引起的橫向水平力，有些對(duì)橫向水平剪力比較敏感的形式因剪切而破壞較為常見(jiàn)。此外，因?yàn)橹写嬖诩袅?，使得柱的抗壓?qiáng)度降低，導(dǎo)致有的柱被破壞。所以在設(shè)計(jì)柱時(shí)，要重視剪力作用。 </

12、p><p>　?。ㄈ┙Y(jié)構(gòu)重量的影響 </p><p>　　地震對(duì)結(jié)構(gòu)作用的大小與結(jié)構(gòu)的重量基本成正比。重量越大，地震作用就大，震害就重；反之則就輕。廠房應(yīng)該優(yōu)先采用輕質(zhì)屋面結(jié)構(gòu)來(lái)提高抗震性能。 </p><p>　　（四）輕質(zhì)材料的應(yīng)用 </p><p>　　地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)作用的大小，幾乎與建筑結(jié)構(gòu)的重量成正比，重量大，地震作用就大，震害就重，

13、重量小地震作用就小，震害就輕。這一規(guī)律已被國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)所證實(shí)。廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)優(yōu)先采用輕質(zhì)屋面結(jié)構(gòu)鋼網(wǎng)架GRC輕質(zhì)屋面板把常用的鋼屋架，鋼筋混凝上屋面板結(jié)構(gòu)的47N/mm2降為28N/mm2，顯著地改善了建筑物的抗震性能。因此輕質(zhì)而整體性又好的屋蓋有利于建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的提高 </p><p>　?。ㄎ澹┲蜗到y(tǒng)的布置 </p><p>　　震害說(shuō)明，造成房屋大面積倒塌的主要原因是支撐布置不足

14、或不合格。柱間支撐是確保廠房縱向剛度和將屋蓋地震荷載傳到基礎(chǔ)的重要構(gòu)件。單層廠房的縱向抗震能力不夠高，所以縱向震害較為明顯，特別是多跨廠房的中柱列，震害更加明顯。通常7°以上地震區(qū)必須在廠房中設(shè)置柱間支撐；當(dāng)設(shè)計(jì)烈度為8°, 9°時(shí)，不但要在廠房單元中段設(shè)柱間支撐，還應(yīng)在兩端增設(shè)上柱支撐；當(dāng)廠房縱向較長(zhǎng)，屋面較重，跨度較大且為多跨時(shí)，每個(gè)柱列還可以設(shè)兩道以上柱間支撐，支撐位置可設(shè)在單元中段三分之一范圍內(nèi)。

15、</p><p><b>　　（六）柱及聯(lián)接點(diǎn) </b></p><p>　　在設(shè)計(jì)單層廠房時(shí)，排架要按鉸接考慮，而實(shí)際構(gòu)造采用屋架與支柱之間焊接連接，可使節(jié)點(diǎn)的剛性較大，基本上不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，在地震作用下，廠房排架產(chǎn)生較大的水平力，要是屋架與柱及屋架支座構(gòu)造沒(méi)考慮地震力，而且延性又差，所以在地震沖擊下，輕則柱頂開(kāi)裂壓酥，重則混凝土剝落，預(yù)埋板拔開(kāi)，錨筋拉脫，屋架端頭破壞，

16、有的甚至將上柱拉斷。螺栓連接有利于提高聯(lián)接點(diǎn)的延伸，在變形較大時(shí)，可以起鉸作用，防止屋架端和柱發(fā)生嚴(yán)重震害。 </p><p>　?。ㄆ撸┙Y(jié)構(gòu)方案與構(gòu)造 </p><p>　　為了使結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有較好的延性，結(jié)構(gòu)方案和構(gòu)造也是很重要的，如避免采用長(zhǎng)細(xì)構(gòu)件，使結(jié)構(gòu)和構(gòu)件不致因失穩(wěn)而破壞在應(yīng)力集中區(qū)，如節(jié)點(diǎn)及梁、柱的端部采用較密的箍筋或連續(xù)的螺旋箍把混凝土箍緊，受拉鋼筋留有足夠的錨固長(zhǎng)度，限制構(gòu)

17、件過(guò)大的配筋率，避免構(gòu)件發(fā)生脆性破壞等為了增強(qiáng)屋架端頭的延性，端頭應(yīng)有固邊鋼筋底部與柱連接的預(yù)埋板應(yīng)加強(qiáng)錨固，不應(yīng)采用僅有錨爪的單獨(dú)預(yù)埋板應(yīng)與下銥主筋或非預(yù)應(yīng)力加斜板焊牢 </p><p>　　在一般靜力設(shè)計(jì)中，柱頂沒(méi)有什么特殊要求，實(shí)際上柱頂是處于素混凝土的狀態(tài)，在強(qiáng)地震作用下，柱頂?shù)膽?yīng)力狀態(tài)很復(fù)雜，因而柱上端比較容易出現(xiàn)裂縫、酥碎、剪裂、鋼筋彎折或外鼓等破壞為了提高柱頂?shù)目拐鹉芰?，增?qiáng)柱頂?shù)难有?，?yīng)在柱頂50

18、0mm范圍內(nèi)箍筋加密 </p><p><b>　　（八）圍護(hù)結(jié)構(gòu) </b></p><p>　　采用磚墻圍護(hù)時(shí)，為了防止地震時(shí)磚圍護(hù)墻出現(xiàn)外閃和倒塌，增加墻體平面外的穩(wěn)定性，一定要使圍護(hù)墻體與屋蓋構(gòu)件拉結(jié)，圍護(hù)墻和山墻應(yīng)沿全高與柱妥善拉結(jié)，防止墻呈懸壁狀態(tài)，在條件允許時(shí)，圍護(hù)墻應(yīng)優(yōu)先采用大型鋼筋混凝土墻板或其它輕質(zhì)材料。高低跨廠房的高跨封墻，以及縱橫交接處的懸墻，最

19、好采用輕質(zhì)材料，并與屋蓋構(gòu)件及柱有軍固錨拉；如采用磚墻，一定要使墻體與屋蓋構(gòu)件和柱相聯(lián)結(jié)，確保穩(wěn)定性良好。 </p><p><b>　　結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，建筑設(shè)計(jì)所呈現(xiàn)出的多樣化和高水平化對(duì)建筑設(shè)計(jì)師的要求越來(lái)越高，建筑抗震性能良好的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)是建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的完美結(jié)合，因此作為現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師只有在掌握

20、扎實(shí)的建筑理論知識(shí)的基礎(chǔ)上借助結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)不斷創(chuàng)新，才能滿足社會(huì)日益提高的建筑結(jié)構(gòu)要求。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]邢仕瑞,王勇華. 工業(yè)廠房抗震概念設(shè)計(jì)[J]. 科技信息,2012,12:336. </p><p>　　[2]楊素娟,魏曉坤. 單層工業(yè)廠房抗震的概念設(shè)計(jì)[J]. 遼寧建材