單層磚柱工業(yè)廠房的抗震設(shè)計(jì)

摘 要：在我國(guó)規(guī)模不大的工業(yè)廠房中單層磚墻因其具備的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便、成本低廉的特點(diǎn)得到廣泛的推廣。磚墻廠房的磚墻是主要的承載重力和側(cè)重力的部分，因?yàn)椴牧系拇嘈蕴攸c(diǎn)，所以其抗震性不如鋼筋混凝土廠房的好；因?yàn)榇u墻廠房里面是空曠的沒有其他的墻作為承載重量的支撐，所以在地震時(shí)，其抗震性不如民用砌體的建筑，所以依據(jù)磚墻廠房抗震性差的原因，找出抗震差的薄弱結(jié)構(gòu)，制定相應(yīng)的抗震方法，提升其抗震能力是很有必要的。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；磚柱；廠房

1 地震震害及其特點(diǎn)

地震震害表明：6、7度區(qū)單層磚柱廠房破壞較輕，少數(shù)磚柱出現(xiàn)彎曲水平裂縫：8度區(qū)出現(xiàn)倒塌或局部倒塌，主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞；9度區(qū)廠房出現(xiàn)較為嚴(yán)重的破壞，倒塌率較大。

從抗震性差的特點(diǎn)來(lái)講，廠房最薄弱的關(guān)節(jié)就是磚墻，外部豎直墻的墻體在窗臺(tái)處或者廠房底部形成水平方向的裂縫，內(nèi)部豎直墻的墻體在底部也會(huì)形成水平方向的裂縫，因?yàn)閴w的破壞導(dǎo)致廠房倒塌。廠房山墻在遇到地震的情況下會(huì)形成以水平裂縫為方向的橫向向外彎曲的裂縫，檁條拔出、山墻向外傾斜，地震較大的話，山墻會(huì)向外倒塌、劈開房頂?shù)顾７宽數(shù)慕ㄖ灿绊懼鴱S房的抗震能力，在建筑廠房的時(shí)候一般是重視墻體的建筑輕視房頂?shù)慕ㄖ话憬ㄖ宽數(shù)牟牧鲜窍′佂逡约袄銛偼邽橹鳎目臻g作用以及豎直方向的剛度很差，發(fā)生地震時(shí)房頂容易傾斜。

2 適用范圍及結(jié)構(gòu)布置

2.1 單跨和等高多跨的單層磚柱廠房，當(dāng)無(wú)吊車且跨度和柱頂標(biāo)高均不大時(shí)，地震破壞較輕。不等高廠房由于高振型的影響，變截面柱的上柱震害嚴(yán)重又不易修復(fù)，容易造成屋架塌落。因此規(guī)定磚柱廠房的適用范圍為單跨或等高多跨且無(wú)橋式吊車的中小型廠房，6-8度時(shí)廠房的跨度不大子15米且柱頂標(biāo)高下大于6.6米，9度時(shí)跨度不大于12米且柱頂標(biāo)高不大于4.5米。

2.2 建筑廠房時(shí)應(yīng)該選擇簡(jiǎn)單形狀的平立面

平面最好是矩形形狀，當(dāng)平面建筑成T、L的形狀時(shí)，廠房的角落抗震性會(huì)比較差，尤其是在平面的剛度不一樣時(shí)，將會(huì)形成集中的應(yīng)力。如果建筑的廠房立體面更復(fù)雜，房屋的墻面高低不規(guī)整的時(shí)候，因?yàn)檎駝?dòng)而發(fā)生碰撞，地震帶來(lái)的災(zāi)害就會(huì)更嚴(yán)重。

3 結(jié)構(gòu)體系

3.1 地震時(shí)廠房破壞程度與屋蓋類型有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)重型屋蓋廠房震害重，輕型屋蓋廠房震害輕，在高烈度區(qū)影響更為明顯。因此要求6-8度時(shí)宜采用輕型屋蓋，9度時(shí)應(yīng)采用輕型屋蓋。根據(jù)地震震害調(diào)查表明：6、7度時(shí)的單跨和等高多跨磚柱廠房基本完好或輕微破壞，8、9度時(shí)排架柱有一定的震害甚至倒塌。因此《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（G8Jll一89）規(guī)定：6、7度時(shí)可采用十字形截面的無(wú)筋磚柱，8度1、2類場(chǎng)地應(yīng)采用組合磚柱，8度3、4類場(chǎng)地及9度時(shí)邊柱宣采用組合磚柱，中柱直采用鋼筋混凝土柱。經(jīng)過(guò)地震震害分析發(fā)現(xiàn)：非抗震設(shè)計(jì)的單層磚柱廠房經(jīng)過(guò)8度地震也有相當(dāng)數(shù)量的廠房基本完好，所倒塌的廠肩大部份在設(shè)計(jì)和施工上也存在先天不足，因此正常設(shè)計(jì)正常施工和正常使用的無(wú)筋磚柱單層廠后，在8度區(qū)仍然具有一定的抗震能力。由此能夠得出，針對(duì)八度區(qū)采取單層磚墻的廠房使用鋼筋的數(shù)量要求很嚴(yán)格，在進(jìn)行修改抗震標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，把八度區(qū)一、二類場(chǎng)地所應(yīng)該使用的組合磚墻數(shù)量改成了最好使用的組合磚墻數(shù)量，這里不再是頂死的規(guī)則，而是可以允許設(shè)計(jì)人員依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況選擇鋼筋的數(shù)量。一般情況下，如果廠房采用單層磚墻的建筑模式，如果結(jié)構(gòu)剛性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，承載力能夠滿足所要承載的力度，可以不用配置鋼筋。

3.2 針對(duì)廠房是單層磚墻模式的，仍然要求具備充分的剛度和強(qiáng)度，僅僅依靠墻體當(dāng)做抗側(cè)力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，假如使用鋼筋混凝土建筑的廠房一樣預(yù)留防震縫，在地震時(shí)只會(huì)形成更大的地震剪力，剪壞墻體。為了增加單層磚墻豎直方向的抗震能力，在柱與柱之間和柱的整體能夠全面連接的豎直方向的磚墻，分單柱間支撐的重力，這是最經(jīng)濟(jì)可行的措施。

4 抗震承載力計(jì)算

4.1 橫向抗震計(jì)算

建筑的廠房是以單層磚墻為主的，其橫向抗震能力的計(jì)算簡(jiǎn)圖，可以按照以下幾點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)選擇：①如果建筑的廠房柱是邊柱為組合的柱墻或者沒有鋼筋的磚柱、中間的磚柱是鋼筋混凝土的材料時(shí)，可以使用上面是鉸接、下面是固定連接的徘架結(jié)構(gòu)；②如果建筑的廠房廠肩中柱是鋼筋混凝土的材料，邊柱是沒有鋼筋的磚柱，在明確了解廠房自振時(shí)間基礎(chǔ)上，磚柱下端可以按照固接結(jié)構(gòu)建筑，在計(jì)算水平地震作用時(shí)，磚柱下端可以按照鉸接結(jié)構(gòu)建筑。這主要是考慮到在地震發(fā)生時(shí)，隨著震動(dòng)，形狀會(huì)越來(lái)越變形，沒有鋼筋的磚柱下面開始產(chǎn)生裂縫形成破壞，因而全部的橫向抗震作用都集中到鋼筋混凝土建筑的中柱上。在計(jì)算廠房是屋頂重量輕單層墻體建筑的時(shí)候，可以不考慮空間方面，使用平面排架進(jìn)行計(jì)算。針對(duì)屋頂廠肩材料是鋼筋混凝土材料和密鋪望板瓦的，就不能不考慮空間的作用，抗震性要按照空間分析方法進(jìn)行計(jì)算，單位了計(jì)算簡(jiǎn)便，在一定條件下的廠房可以按照平面排架展開計(jì)算，在考慮空間影響的時(shí)候，要對(duì)計(jì)算的抗震性進(jìn)行修整。

4.2 縱向抗震計(jì)算

對(duì)建筑的廠房模式是以混凝土作為屋頂?shù)亩嗫绲雀叽u柱，在斟酌屋頂剛性度時(shí)，在縱向地震影響下，每根磚柱側(cè)移剛度和每個(gè)磚柱之間的分配是正比的關(guān)系：當(dāng)考慮屋蓋的彈性進(jìn)行空間分析時(shí)，側(cè)移剛度較大柱列分配的地震作用比按剛性屋蓋分配的地震作用小，而側(cè)移剛度較小柱列分配的地震作用比按剛性屋蓋分配的地震作用大。設(shè)計(jì)中為了利用剛性屋蓋假定時(shí)縱向地震作用分配形式簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，可以針對(duì)不同屋蓋形式對(duì)柱列的側(cè)移剛度乘以修正系數(shù)，做為縱向地震分配時(shí)的柱列剛度，并對(duì)所計(jì)算的廠房自振周期進(jìn)行修正，以考慮屋蓋的彈性影響。

5 抗震構(gòu)造措施

5.1 建筑圈梁結(jié)構(gòu)能夠增加廠房建筑的整體性，但是圈梁的抗震效果很差，在發(fā)生地震時(shí)容易在連接的地方被拉斷，所以在建筑梁圈的時(shí)候要求現(xiàn)場(chǎng)澆筑并且在廠房柱頂標(biāo)高處順著房屋的外墻和承重內(nèi)墻閉合。針對(duì)八分度范圍還要順著墻高每隔3、4米的距離就布置一道圈梁，能夠提升磚墻的抗震能力，同時(shí)能夠制約在地震時(shí)形成的裂縫的擴(kuò)張，降低墻體受到的損害。如果地基的土質(zhì)是新填的土或者軟弱粘性土、液化土或者分布很不均勻的土層時(shí)，在遇到地震的時(shí)候容易形成地面裂縫，假如裂縫越過(guò)廠房，會(huì)因?yàn)閽陝藕艽螅毫褟S房，在廠房頂部裝置圈梁，能夠減輕地震帶來(lái)的破壞。如果圈梁也同時(shí)作為門窗過(guò)梁或者抵御不規(guī)則降落作用下，圈梁的橫截面面積和裝置的鋼筋數(shù)量除了達(dá)到抵抗地震的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定外，還要依據(jù)實(shí)際承載的重力計(jì)算確定。

5.2 磚墻廠房最薄弱的環(huán)節(jié)是山墻建筑，地震發(fā)生時(shí)山墻會(huì)形成傾斜狀態(tài)或者部分倒塌甚至全部倒塌的現(xiàn)象，發(fā)生這種情況是因?yàn)樯綁敳亢蛷S房頂部的結(jié)構(gòu)沒有連接牢固。為了使山墻和廠房頂部能夠牢固的連接，應(yīng)該在山墻頂部使用鋼筋混凝土臥梁，經(jīng)過(guò)臥梁內(nèi)部的預(yù)先埋留的配件和廠房頂部的結(jié)構(gòu)配件進(jìn)行錨拉。

因?yàn)樯綁Ω叨群蛯挾榷驾^大，在地震橫向作用下，墻體會(huì)因?yàn)閮?nèi)部的平面彎曲應(yīng)力而形成水平方向的裂縫，墻體會(huì)因?yàn)閮?nèi)部的剪力形成交叉方向的裂縫；在地震縱向作用下，墻體會(huì)向外歪斜。在山墻墻內(nèi)建筑安裝鋼筋，能夠預(yù)防或者降低上面所說(shuō)的地震危害的后果，配置的鋼筋數(shù)量和壁柱的截面積不能比排架柱小，同時(shí)經(jīng)過(guò)墻頂和房頂結(jié)構(gòu)配件、臥梁進(jìn)行連接。

為了能夠有效的防止橫墻和山墻遇到的震害，對(duì)墻面的挖洞必須要要規(guī)范要求，挖洞的水平橫截面積不能占總橫截面積的一半。八、九度時(shí)要在橫墻和山墻兩端建筑構(gòu)造柱，九度時(shí)在洞口兩側(cè)建筑構(gòu)造柱。