單層磚柱廠房的抗震設(shè)計(jì)

1、單層磚柱廠房的抗震設(shè)計(jì)作者:ZHW 來(lái)源：國(guó)勤論壇 類(lèi)別：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、論文 日期今日/總瀏覽：2/30單層磚柱廠房的抗震設(shè)計(jì) 作者：ZHW單層磚柱廠房具有選價(jià)低廉、構(gòu)造簡(jiǎn)單、 施工方便等優(yōu)點(diǎn)，在中小型工業(yè)廠肩中得到廣泛應(yīng)用。磚柱廠房是以磚柱(墻)做為 承重和抗側(cè)力構(gòu)件，由于材料的脆性性質(zhì)，其抗震性能比鋼筋混凝土柱廠房差；由于 磚往廠房?jī)?nèi)部空曠、橫墻問(wèn)距大，地震時(shí)的抗倒塌能力不如砌體結(jié)構(gòu)的民用建筑。因 此根據(jù)磚柱廠房的震害特點(diǎn)，找出杭震的薄弱環(huán)節(jié)，提出相應(yīng)的抗震措施，提高其抗 震能力是必要的。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

2、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。從震害特點(diǎn)看，磚柱是廠房的薄弱環(huán)節(jié)，外縱墻的磚柱在窗臺(tái)高度或廠房底部產(chǎn)主水平裂縫，內(nèi)縱墻的磚柱在底 部產(chǎn)生水平裂縫，磚柱的破壞是廠肩倒塌的主要原因。山墻在地震時(shí)產(chǎn)生以水平裂縫 為代表的平面外彎曲破壞，山墻外傾、檁條拔出，嚴(yán)重時(shí)山墻倒塌，端開(kāi)間屋蓋塌落。 屋蓋形式對(duì)廠房抗震性能有一定的影響，重屋蓋廠房的震害普遍重子輕屋蓋廠房，楞 攤瓦和稀鋪望板的瓦木屋蓋，其縱向水平剛度和空間作用較差，地震時(shí)屋蓋易產(chǎn)生傾 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(chē)且跨 度和柱頂標(biāo)高均不大時(shí)，地震破壞較

3、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(chē)的中小型廠房，6- 8度時(shí)廠房的跨度不大子15m且柱頂標(biāo)高 下大于6. 6m, 9度時(shí)跨度不大于12m且柱頂標(biāo)高不大于4 .5m。2 . 2廠房的平立面應(yīng)簡(jiǎn)單規(guī)則。平面宜為矩形，當(dāng)平面為 L、T形時(shí)，廠房陰角部位易產(chǎn)生震害，特別 是平面剛度不對(duì)稱(chēng)，將產(chǎn)生應(yīng)力集中。對(duì)于立面復(fù)雜的廠房，當(dāng)屋面高低錯(cuò)落時(shí)，由 于振動(dòng)的不協(xié)調(diào)而發(fā)主碰撞，震害更為嚴(yán)重。2 . 3當(dāng)廠房體型復(fù)雜或有貼建的房屋(或構(gòu)筑物)時(shí)，應(yīng)設(shè)置防震縫將廠房與附屬建筑分割成各自獨(dú)立、體型簡(jiǎn)單的抗震

4、 單元，以避免地震時(shí)產(chǎn)主破壞。針對(duì)中小型廠房的特點(diǎn)，鋼筋混凝上無(wú)檀屋蓋的磚柱 廠房應(yīng)設(shè)置防震縫，而輕型屋蓋的磚柱廠房可不設(shè)防震縫。防震縫處宜設(shè)置雙柱或雙 墻，以保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和剛度，防震縫的寬度應(yīng)根據(jù)地震時(shí)最大彈塑性變形計(jì) 算確定。一般可采用5070mm 3 .結(jié)構(gòu)體系3.1地震時(shí)廠房破壞程度與屋蓋類(lèi)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。人之地震震害調(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，& 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(G8J

5、II 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(lèi)場(chǎng)地應(yīng)采用組合磚柱，8度3、4類(lèi)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?？梢?jiàn)對(duì) 8度區(qū)的單層磚柱廠房都 配筋的要求是偏嚴(yán)的，在抗震規(guī)范的修訂稿中將 8度1、2類(lèi)場(chǎng)地“應(yīng)”采用組合磚 往改為“宜”采用組合磚柱，允許設(shè)計(jì)人員根據(jù)不同情況對(duì)是否配筋有所選擇。一般 來(lái)說(shuō)，當(dāng)單層磚柱廠房符合砌體結(jié)構(gòu)

6、剛性方案條件，經(jīng)抗震驗(yàn)算承載力滿(mǎn)足要求時(shí)， 可以采用無(wú)筋磚柱。3. 3對(duì)于單層磚柱廠房的縱向仍然要求具有足夠的強(qiáng)度和剛度，單靠磚柱做為抗側(cè)力構(gòu)件是不夠的，如果象鋼筋混凝土柱廠房那樣設(shè)置柱間支撐，會(huì) 吸引相當(dāng)大的地震剪力。使磚拄剪壞。為了增強(qiáng)廠房的縱向抗震承載力，在柱間砌筑 與柱整體連接的縱向磚墻，以代替柱間支撐的作用，這是經(jīng)濟(jì)有效的方法。3.4當(dāng)廠房?jī)啥藶榉浅兄厣綁r(shí)，山墻頂部與檁條或屋面板恨難連接，只能依靠屋架上弦與 防風(fēng)柱上端連接做為山墻頂部的支點(diǎn)，這不僅降低了房屋整體空間作用，對(duì)防止山墻 的出平面破壞也不利，因此廠房?jī)啥司鶓?yīng)設(shè)置承重山墻。3 . 5廠房的縱橫向內(nèi)隔墻宣做成抗震墻，其目的充

7、分利用培體的功能，避免主體結(jié)構(gòu)的破壞。當(dāng)內(nèi)隔墻不能做 成抗震墻時(shí)，最好采用輕質(zhì)隔墻，以避免墻體對(duì)柱及柱與屋架連接節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生不利影響， 如果采用非輕質(zhì)隔墻，則應(yīng)考慮隔墻對(duì)柱及其與屋架節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的附加剪力。3.6無(wú)窗架不應(yīng)通至廠房單元的端開(kāi)間，以免過(guò)份削弱屋蓋的剛度。天窗架采用磚壁承重時(shí)， 將產(chǎn)生嚴(yán)重的震害甚至倒塌，地震區(qū)應(yīng)避免使用。4抗震承載力計(jì)算4.1橫向抗震計(jì)算單層磚往廠房橫向抗震計(jì)算的計(jì)算簡(jiǎn)圖，可按下列規(guī)定選取：(1)當(dāng)廠房柱為 無(wú)筋磚柱或邊柱為組合磚柱、中柱為鋼筋混凝土柱時(shí)，可采用下端為固接、上端為鉸 接的徘架結(jié)構(gòu)模型；(2)當(dāng)廠肩邊柱為無(wú)筋磚柱、中柱為鋼筋混凝士柱，在確定廠房自振周期時(shí)，磚

8、柱下端按固接考慮，在計(jì)算水平地震作用時(shí)，磚柱下端按鉸接考慮。 這主要是考宅到在地震作用下，隨著變形的不斷增加，無(wú)筋磚柱下端開(kāi)裂并退出工作， 囚而全部橫向地震作用由中部的鋼筋混凝土柱承擔(dān)。輕型屋蓋單層磚柱廠房的橫向抗震計(jì)算，可以忽略空間工作影響采用平面排架進(jìn)、廳計(jì)算。對(duì)于鋼筋混凝上屋蓋和 密鋪望板的瓦木屋蓋廠肩，其空間作用不能忽略，應(yīng)按空間分析的方法進(jìn)行計(jì)算：但 為了簡(jiǎn)化，對(duì)于一定條件下的廠房可以按平面排架進(jìn)行計(jì)算，考慮到其空間工作影響，對(duì)計(jì)算的地震作用效應(yīng)要進(jìn)行調(diào)整。4.2縱向抗震計(jì)算對(duì)于鋼筋混凝土屋蓋的等高多跨磚柱廠房，當(dāng)考慮屋蓋為剛性時(shí)，縱向地震作用在各柱列之間的分配與柱列的側(cè) 移剛度成正

9、比：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。對(duì)于縱墻對(duì)稱(chēng)布置的單跨廠房，在廠房縱向沿跨中切開(kāi)，取一個(gè)柱列單獨(dú)進(jìn)行縱向計(jì)算與 對(duì)廠房進(jìn)行整體分析結(jié)果是相同的。 對(duì)于輕型屋蓋的多跨廠房雖然屋蓋仍具有一定的 水平剛度，考慮到屋蓋與磚墻的彈性極限變形值相差較大，為了計(jì)算簡(jiǎn)便，仍可假定 各

10、縱向往列在地震時(shí)獨(dú)立振動(dòng)，按柱列法進(jìn)行計(jì)算。5抗震構(gòu)造措施5 .1單層磚柱廠房采用鋼筋混凝上屋蓋時(shí)的抗震構(gòu)造措施可參照鋼筋混凝土柱廠房的有關(guān)規(guī)定。 采用瓦木屋蓋時(shí)，設(shè)有滿(mǎn)鋪望板的抗震能力比無(wú)望板強(qiáng)得多，望板能起到阻止屋架傾 斜的作用。地震震害表明，未設(shè)上弦及下弦水平支撐的楞攤瓦屋蓋，屋架產(chǎn)主傾斜甚 至倒塌的震害較多，因此要有足夠的屋蓋支撐系統(tǒng)，保證屋蓋沿縱向有足夠的剛度和 穩(wěn)定，以滿(mǎn)足抗震的要求。5 . 2圈梁對(duì)增強(qiáng)廠房的整體性起到了重要作用，但預(yù)制 圈梁抗震性能差，地震時(shí)在連接外容易拉斷，因此要求圈梁應(yīng)現(xiàn)澆且在廠房柱頂標(biāo)高 處沿房屋外墻及承重內(nèi)墻閉合。對(duì)于&分度區(qū)還應(yīng)沿墻高每隔3-4

11、m增設(shè)一道圈梁, 可提高磚墻的抗震性能，并能夠限制地震時(shí)墻體裂縫的開(kāi)展，減輕墻體破壞。當(dāng)?shù)鼗?為軟弱粘性土、液化土、新近填土或嚴(yán)重不均勻土層時(shí)，地震易出現(xiàn)裂縫，如果裂縫 穿過(guò)廠房將使房屋撕裂，基礎(chǔ)頂面應(yīng)設(shè)置基礎(chǔ)圈梁，以減輕地震災(zāi)害。當(dāng)圈梁兼做門(mén) 窗過(guò)梁或抵抗不均勻沉降影響時(shí)，圈梁的截面和配筋除滿(mǎn)足抗震構(gòu)造要求外，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際受力計(jì)算確定。采用鋼筋混凝土無(wú)檁屋蓋的磚柱廠房，地震時(shí)在屋蓋處圈梁下一至四皮磚的磚墻上易出現(xiàn)水平裂縫，因此8 9度時(shí)，在墻頂沿墻長(zhǎng)每隔1m左右埋設(shè)1根8豎向鋼筋，并插入頂部圈梁內(nèi)，以避免上述震害的產(chǎn)生。5 . 3地震中屋架與磚柱連接不牢，柱頭產(chǎn)主破壞甚至屋蓋坍落的震例是較多

12、的。為了加強(qiáng)屋架與磚 柱的連接，柱頂墊塊應(yīng)與墻頂圈梁整體澆注，屋架與墊塊的預(yù)埋件采用螺栓連接或焊 接。當(dāng)墊塊厚度或配筋過(guò)小時(shí)。預(yù)埋件的錨固不能滿(mǎn)足要求，墊塊厚度丁應(yīng)小于240mm井配置兩層直徑不小于8間距不大于100mm勺鋼筋網(wǎng)。烈度較高時(shí)，屋蓋承受的 地震作用較大，與墊塊整體澆注的圈粱受到較大的扭矩，墊塊兩側(cè)各500mn范圍內(nèi)圈梁的箍筋應(yīng)加密，其間距不應(yīng)大子 100mm 5. 4山墻是磚柱廠房抗震的薄弱部位， 地震時(shí)產(chǎn)生外傾、局部倒塌甚至全部倒塌，震害的主要原因是山墻頂部與屋蓋系統(tǒng)拉 結(jié)不牢。為了使屋蓋與山墻可靠連接，應(yīng)在山培頂部設(shè)置鋼筋混凝上臥梁，通過(guò)臥梁 內(nèi)的預(yù)埋件與屋蓋構(gòu)件錨拉。由于山墻比較高大，在橫向地震作用下，墻體內(nèi)的平面彎曲應(yīng)力使墻體產(chǎn)主水平裂縫，墻體內(nèi)的剪力使墻體產(chǎn)