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论工业厂房的抗震结构设计探讨

文章出处:东莞联丰钢构发表时间:2018-07-17
我国属于地震多发的国家,尤其是近几年以来,地震发生频繁,严重威胁到震区人民的人身和财产安全。在此之上,我们深刻认识到,对于建筑物的防震设计在建筑施工中占有非常重要的地位,在建筑物施工过程中要充分考虑到地震的影响,加强厂房的防震能力。坚持预防为主的设计方针,严格执行《中华人民共和国建筑法》及《中华人民共和国防震减灾法》中关于建筑物防震方面的规定,提高建筑物的抗震能力,减少人员的损伤,降低经济损失。在工业厂房建造过程中,要针对工业厂房自身的结构特点,设计出最适合于工业厂房的抗震结构,提高其抗震水平。
 
  1. 抗震设计的相关内容
 
  1.1 设计思想
 
  首先及时设计的思想。在我国,抗震的设计目标需要达到三个水准,而设计的步骤也需要经历两个阶段。这个三个水准简要说就是如果是小震就必须确保不会发生损坏;如果是中型地震则需要保障可以修理成功;如果是大地震则需要做到不会到。两个阶段则是指对多地震区的建筑物结构的负重、弹力进行测算和罕见地震区域的弹塑性测验。
 
  1.2 等级划分
 
  第二个需要了解的内容就是地震的等级。抗震等级的划分是依照建筑物结构的类型、高度来确定,这一内容的确定可以参见有关的表格规范。防震等级的确定是一项非常重要的工作,因为只有了解了建筑物结构的防震等级,才可以保障建筑物的建造是合乎规范的。
 
  1.3 设计的内容
 
  抗震设计的有效与否必须是建立在对抗震设计的内容的了解之上的。具体而言,抗震设计的内容包括了三个方面,分别是防震措施、地震作用以及承受力的计算。这部分需要对防震措施与防震构造措施进行辨析。防震措施是除了以外两个计算之外的内容,它包含了防震构造措施。而防震构造措施是对建筑物的结构以及非结构的细化要求,它不需要进行计算。
 
  2.工业厂房抗震结构体系
 
  2.1 厂房屋盖类型及厂房两端承重山墙
 
  地震对厂房的破坏程度同厂房的屋盖类型密切相关,通常,屋盖类型为重型的厂房在地震中所受灾害要远高于屋盖类型为轻型的厂房,地震烈度越高,这方面的差距就越明显。因此,在建筑行业有明确的规定,在地震烈度为6-8度的地区厂房屋盖宜采用轻型屋盖,而地震烈度为9度的地区,厂房建设时其屋盖类型必须为轻型屋盖。
 
  对于厂房的两端而言,若其采用的是非承重式山墙时,其墙面的顶部同屋顶的面板很难做到贴合,它只能借助于屋架上方的弦,通过该弦与防风柱的上端部位连接从而为山墙的顶端部位提供指点。但这样一来,会使得房屋的整体空间大大降低,同时相对提高山墙的出平面被破坏的可能性。鉴于此,厂房两端在建造时必须使用承重山墙。
 
  2.2 厂房的砖柱设计
 
  根据对震区灾害的调查我们发现,在地震烈度为6或7度的地区,若采用单跨式或等高多跨式的砖柱结构,厂房只会出现轻微的破坏,厂房整体基本完好。而若采用排架式砖柱,在经历烈度为8或9度的地震后,厂房会出现严重损坏,甚至还会导致厂房出现坍塌。我国在《抗震设计规范》中明确规定,6、7度的地震烈度地区可以选用过十字型截面的砖柱,砖柱可以为无筋型,地震烈度属于8度1、2级的地区中柱要采用组合型的砖柱,高于8度1、2级的地区边柱也要采用组合型砖柱,中柱要选用钢筋混凝土型砖柱。
 
  在厂房的实际建造过程中,只单单依靠砖柱来作为抗侧力的主要构件时远远不够的,对于单层砖柱厂房的纵向要求较严,需要其有足够的强度及刚度来抵抗侧力的影响。因此,为了增加厂房的纵向型抗震力,不应设置柱间支柱,需要使用柱间砌筑同砖柱整体相连的纵向砖墙,代替柱间支柱所起到的作用。
 
  2.3 厂房纵横向内隔墙及天窗架
 
  为了充分利用墙面的功能,厂房的纵横向内隔墙要做成抗震式墙体,以此减轻或避免墙面主体结构被破坏。若由于外部原因不能做成抗震式墙体,则首选为轻质型隔墙,使用轻质型隔墙,可以减轻对柱同屋架相连所导致的不利影响。厂房的无窗架不应同厂房单元的端开间相通,若两者相连通的话会大大减轻屋盖的刚度,不利于提高厂房的抗震力。一般来说,天窗架不应选用砖壁式进行承重,,以避免厂房发生严重损坏或坍塌。
 
  3. 防震负重计算
 
  工业厂房防震能力的高低依托于其建造时防震承受力的相关参数的计算。下面本文将从横向以及纵向两个方面对这一内容进行详细的介绍。
 
  3.1 横向方面
 
  对于工业厂房的横向防震承载力的计算需要考虑到两个方面的内容。首先就是工业厂房的柱子是没有钢筋的砖体柱,或者是组合的砖体柱及混凝土柱的情形。这个时候就应该按照下体是固接,上体是铰接的模型进行计算。还有一种情形就是工业厂房的边柱是没有钢筋的柱子,而中间的柱子又是混凝土制成。这个时候就需要考虑到一旦地震发生,边柱就可能因为压力的不断增加而出现开裂的情况进行产生不了作用,使得全部的地震压力转移到中间的柱子上。所以,这时进行防震能力的计算时下体就要按铰接的模型。
 
  3.2 纵向方面
 
  纵向方面也需要分情况而定,第一种情形就是厂房是混凝土建成的多跨型厂房。这种情况下的厂房的盖顶是刚性的,纵向施加的地震压力也是平均分布在各个柱体之间的。当然还需要进行厂房盖的弹性空间分析,根据不同的厂房盖的样式进行不同系数的计算,在加上厂房的自振周期等因素,综合各种情形进行正确的计算。第二种情形就是单跨厂房,需要对其沿跨中断开,单独进行柱子的纵向计算,这时得到的计算结果对于整体的分析结果是一样的。
 
  4. 工业厂房抗震结构设计探讨
 
  在对工业厂房的抗震结构体系进行了描述,并在此基础上对工业厂房的横向抗震以及纵向抗震设计进行了深入阐述后,笔者认为在工业厂房抗震结构具体设计时还有两个注意的设计关键需要注意,一为设计防震缝,二为设计钢柱脚,现具体阐述如下:
 
  4.1 设计防震缝
 
  探讨工业厂房的防震结构体系设计,一般都会设计涉及到防震缝的设置问题。进行了防震缝的设计,可以在很大程度上提高厂房的抗震能力,保障工业厂房的安全,对于那些具有多层的工业厂房结构设计,更是需要特别注意这一方面。意欲做好这一工作,就必须依照国内相关的抗震设计规范进行操作,明白什么必须做以及什么一定不能做,秉持这样的原则才是做好工业厂房防震设计工作的前提。在碰到具体操作的时候,设置防震缝的要求也是有严格规范的,在工业厂房的高度低于16米的情况下,防震缝的宽度急需要达到13毫米;在工业厂房的高度超过 20米,那么防震缝的宽度就需要调到20毫米。当然碰到特殊情况还需要针对具体问题进行具体分析,不能生搬硬套。
 
  4.2 设计钢柱脚
 
  现如今的工业厂房大多都是钢结构的,针对这种情况就不能遗漏钢柱脚这一重要部件的设计。钢柱脚的设计对于钢结构建造的厂房是十分重要的,进行这一设计时,需要把钢柱脚埋到土层内,如果铰接柱脚比较小,那么就必须达到钢柱截面高度的两倍以上。只有正确的做好钢柱脚的设计,才能有效的提高工业厂房的抗震能力。
 
  4.结语
 
  由于工业厂房是工厂进行生产的重要地点,在抗震结构施工方面如果出现工程质量问题,一旦发生地震灾害将会对生产活动产生重大负面影响,甚者危机人民群众的生命安全。有鉴于此,笔者在上文中对抗震设计的相关内容、工业厂房抗震结构体系以及工业厂房抗震结构设计关键进行了探讨,旨在设计出最适合于工业厂房的抗震结构,提高工业厂房抗震能力。
 
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