摘 要：在工業廠房的抗震設計時，合理的結構布置、保證結構的延性、減輕結構上部的重量、考慮到支撐系統的布置、柱及節點的廷性以及圍護結構的穩定性，是單層工業廠房抗震概念設計重要內容。良好的概念設計可以從根本上消除結構計算的薄弱環節，使整個廠房具有較高的總體抗震能力。
關鍵詞：工業廠房；抗震設計；合理結構
Abstract: in the industrial workshop of the seismic design, reasonable structure layout, ensure the ductility of the structure, reduce the weight of the upper structure, considering the support system arrangement, column and the connection point and he Bi retaining structure stability, is the single industrial workshop anti-seismic concept design important content. The concept of good design can eliminate fundamentally the structure calculation of the weak link, make whole plant has higher overall seismic capability.
Keywords: industrial workshop; Seismic design; Reasonable structure
中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：
引言
所謂抗震概念設計就是進行結構抗震設計時，應著眼于結構的總體地震反應，按照建筑結構的破壞機制和破壞過程，靈活地運用抗震設計準則，全面地合理地解決結構設計中的基本問題。既要注意總體布置上的原則，又要顧及到關鍵部位的細節，從根本上提高建筑結構的抗震能力。
1合理的建筑結構總體布置
工業廠房的建筑與結構設計應符合抗震的概念設計要求。工業廠房建筑及其抗側力結構的平面布置宜規則、對稱和具有良好的整體性，對不規則的建筑方案應按規定采取相應的加強措施。當廠房平、立面布置復雜或結構高差、剛度相差很大，以及在廠房側邊貼建生活樓房區或輔助房屋時\\(如變配電間、水泵房、中心控制室等\\)，應用抗震縫將兩個相鄰部分分開?？拐鹂p兩側應布置墻或柱，抗震縫的寬度按房屋高度和設計烈度不同，取不小于7～11cm和15～20cm。不宜采用無端屋架的山墻承重方案。在有條件時，圍護墻宜優先采用大型鋼筋混凝土墻板或其它輕質板材。高低跨廠房的高跨封墻，以及縱橫跨交接處的懸墻，應盡量采用輕質板材，并應與屋蓋構件及柱有牢固錨拉。如采用磚墻，必須使墻體與屋蓋構件和柱之間有可靠連接，保證共有足夠的穩定性。構件的抗推剛度和屈服強度比，即構件實際截面和配筋計算出屈服剪力的比值。如果沿豎向突變，突變部位會因此出現較大的應力集中或塑性變形集中，發生嚴重破壞。等高廠房與不等高廠房相比較，后者伸壁小柱抗推剛度和屈服強度比的突然減小，將引起地震時構件塑性變形集中，從而使小柱因過大變形而破壞。為保證強度和剛度的連續變化，應避免高階振型地震反應對結構帶來的不利影響。所以在廠房的抗震設計中，應優先選用兩跨等高的排架結構。
2保證結構的延性
構件的抗推剛度大，勢必要吸收較大的地震作用和較多的輸入能量，而構件的強度低，則表明構件的屈服強度比值低，容易發生早期破壞。構件的延性小，就意味著構件所能消耗的地震能量較少。一多一少，其結果是使構件發生嚴重的破壞。除柱根部外，其它部位不出現塑性鉸。
鋼筋混凝土柱是單層廠房中的主要承重構件。在強烈地震作用下有不少廠房因柱破壞而引起整個廠房倒塌。一般來說鋼筋混凝土柱具有良好的抗震性能，這與鋼筋混凝土柱所用材料具有較好的延性有關。我們知道鋼筋混凝土結構在一般配筋率的情況下，截面破壞時鋼筋首先達到屈服，這時構件還能有很大的塑性變形。這種結構能夠耐受的變形能力就是結構的廷性。地震作用是對結構能量的輸入，當地震荷載引起的構件截面內力超過結構的相應強度指標而使結構開裂或鋼筋屈服時，對延性結構來說，并不意味著已經破壞，而還能繼續吸收和消耗地震能量，因此延性結構具有良好的抗震性能。而在設計鋼筋混凝土主要承重構件時，應使它具有足夠的延性，也就是保證結構構件不發生脆性破壞。但是鋼筋混凝土構件的剪切破壞是接近脆性破壞的。剪切破壞先發生就不能夠使整個結構的延性性得到充分發揮，因此應防止剪切破壞。在單層廠房中，柱承受地震引起的橫向水平力，一些對橫向水平剪力比較敏感的形式如平腹雙肢柱、腹板開口的工字形柱、薄壁工字形柱等因剪切而破壞較為普遍和明顯。同時由于柱中剪力的存在，亦降低了柱的抗壓強度，致使有些柱遭受破壞。因此在柱的設計中，不能忽略剪力作用。為了保證結構有足夠的廷性，不致因剪切而引起破壞，上述對抗剪切不利或反應敏感的形式采用時應當慎重。
3結構重量的影響
地震對結構作用的大小，幾乎與結構的重量成正比。重量大，地震作用就大，震害就重；反之，震害就輕。廠房宜優先采用輕質屋面結構來提高抗震性能。
4支撐系統的布置
震害表明，支撐布置不足或不合格是造成房屋大面積倒塌的重要原因。柱間支撐是保證廠房縱向剛度和將屋蓋地震荷載傳到基礎的重要構件。單層廠房的縱向抗震能力是不高的，因此縱向震害比較明顯，尤其是多跨廠房的中柱列，震害更為明顯。一般7度以上地震區必須在廠房中設置柱間支撐；當設計烈度為8度、9度時，除在廠房單元中段設柱間支撐外，在兩端應增設上柱支撐；當廠房縱向較長，屋面較重，跨度較大且為多跨時，每一柱列亦可設兩道以上柱間支撐，支撐位置可設在單元中段三分之一范圍內。
5節點連接要求
在單層廠房設計中，排架是按鉸接考慮的，而實際構造采用屋架與支柱之間焊接連接，可使節點具有較大的剛性，基本上無轉動的可能，在強烈地震作用下，廠房排架產生較大的水平力，如果屋架與屋架支座構造設計沒有考慮到此地震力，而且延性又差，那么在地震沖擊下，輕則柱頂開裂壓酥，重則混凝土剝落，預埋板被拔開，錨筋拉脫，屋架端頭破壞，有的甚至將上柱拉斷。螺栓連接有利于提高節點的延性，在變形較大的情況下，可以起鉸作用，以避免屋架端頭和柱發生嚴重震害，即使遭到破壞也容易修復。
6構件構造
為了使結構構件具有較好的延性，結構方案和構造也是很重要的。如避免采用長細構件，使結構和構件不致因失穩而破壞。在應力集中區，如節點及梁、柱的端部采用較密的箍筋或連續的螺旋箍把混凝土箍緊，受拉鋼筋留有足夠的錨固長度；限制構件過大的配筋率，避免構件發生脆性破壞等。為了增強屋架端頭的延性，端頭應有固邊鋼筋，底部與柱連接的預埋板應加強錨固，不應采用僅有錨爪的單獨預埋板，應與主筋或非預應力加斜板焊牢。在一般靜力設計中，柱頂沒有什么特殊要求，實際上柱頂是處于素混凝土的狀態，在強地震作用下，柱頂的應力狀態很復雜。因而柱上端比較容易出現裂縫、酥碎、剪裂、鋼筋彎折或外鼓等破壞。為了提高柱頂的抗震能力，增強柱頂的延性，應在柱頂500mm范圍內箍筋加密。
7圍護結構
當采用磚圍護墻時，必須使圍護墻體與屋蓋構件接結，圍護墻與山墻應沿全高與柱妥善拉結，以保證地震時墻體平面外的穩定，防止使墻呈懸臂狀態。在有條件時，圍護墻宜優先采用大型鋼筋混凝土墻板或其它輕質材料。高低跨廠房的高跨封墻，以及縱橫交接處的懸墻，應盡量采用輕質材料，并與屋蓋構件及柱有牢固錨拉，如采用磚墻，必須使墻體與屋蓋構件和柱有可靠連接，保證其有足夠的穩定性。圈梁隨同墻體一起倒塌的例子較多，這說明圈梁必須與柱或屋蓋構件具有良好的拉結，否則在地震作用下，起不到增強廠房整體性的作用。這時頂部圈梁尤為重要，因廠房頂部在地震作用下產生位移最大，圈梁所受的沖擊力亦大，為此頂部的圈梁應加強與屋蓋構件或柱的拉結。山墻承重對抗震來說是不利的，一旦山墻出現嚴重破壞或倒塌，將造成嚴重后果，因此不宜采用山墻承重方案，而必須設置端屋架。
結束語
從廠房的抗震設計中，我們理解到，廠房的結構抗震分析，已由平面排架分析，改為考慮房屋屋蓋剪切變形等空間結構分析，如鋼網架的應用。由局部的、定性的規定，上升為總體的、定量的規定；從單一的構件抗震，上升為廠房的整體結構的抗震。而由于地震的不確定性和復雜性以及結構力學模型與實際情況的差異，結構計算很難把握住建筑物的抗震薄弱環節，因此，良好的概念設計，則可以從根本上消除薄弱環節，使整個建筑物具有較高的總體抗震能力。在設計各種建筑物時，必須考慮地震的作用能力，并采用適當的行之有效的抗震措施。
參考文獻：
[1]周獻祥.結構設計筆記.水利水電出版社.2008
[2]祝英杰，谷偉.結構抗震設計.北京大學出版社.2009.
[3]米蘭·扎塞克.建筑抗震概論.中國建筑工業出版社.2010.
[4]朱鏡清.結構抗震分析原理[M].地震出版社.2002.
[5]龔思禮.建筑抗震設計手冊（第二版）.中國建筑工業出版社
