潘栩+孫偉

摘要：在經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展下，各種工業(yè)廠房正在不斷的建立，由于鋼結(jié)構(gòu)廠房具有強(qiáng)度高、柔韌性好和自重低等特點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用到各種生產(chǎn)企業(yè)當(dāng)中，但是在實(shí)際的應(yīng)用過程中，部分鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的抗震設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致在發(fā)生地震的情況廠房發(fā)生較大程度的變形，嚴(yán)重威脅人們的生命安全和企業(yè)的財(cái)產(chǎn)安全，針對這樣的現(xiàn)象，需要加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的抗震設(shè)計(jì)，提高工業(yè)廠房的抗震性能，以此來保證在發(fā)生地震的時(shí)候工業(yè)廠房能夠處于安全的環(huán)境當(dāng)中。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；工業(yè)廠房；抗震設(shè)計(jì)

引言

鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房常常應(yīng)用在工業(yè)廠房的設(shè)計(jì)當(dāng)中，具有較高的應(yīng)用價(jià)值，但是由于鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度偏高，整體結(jié)構(gòu)過于死板，在發(fā)生地震的情況下，如果缺少合理的設(shè)計(jì)，特別容易出現(xiàn)廠房結(jié)構(gòu)出現(xiàn)扭曲變形甚至倒塌的現(xiàn)象，這也是目前大部分鋼結(jié)構(gòu)廠房在地震中無法得到有效保存使用的主要原因。本文從實(shí)際的工程案例出發(fā)，對鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析。

1工程概況

此鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房為敞開式建筑物，整體高度為80m，總長度為56m，寬度為30m。此廠房總共布置兩套生產(chǎn)線，根據(jù)實(shí)際需要，采取的布置方法為從地面到頂部，平面和豎向質(zhì)量分布并不均勻。此工業(yè)廠房的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50年，根據(jù)相應(yīng)的建筑物抗震標(biāo)準(zhǔn)來看，此工業(yè)廠房的整體抗震規(guī)格為乙類建筑，安全等級為二級。

2首先是對鋼結(jié)構(gòu)廠房的地形和主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)選擇

對于鋼結(jié)構(gòu)的地形設(shè)計(jì)來說，需要保證場地覆蓋層較薄，以此來保證在發(fā)生地震的情況下，減少場地對鋼結(jié)構(gòu)的影響，在另外一個(gè)方面，需要選擇具有較大剪切波速的場地，這樣能夠在最大程度上提高鋼結(jié)構(gòu)廠房的抗震性能，最后，在對鋼結(jié)構(gòu)廠房的場地進(jìn)行選擇的過程中，需要避免建筑物的振動(dòng)周期與地震周期出現(xiàn)相近的現(xiàn)象，所以說需要避免出現(xiàn)共振現(xiàn)象的發(fā)生，以此緩和震動(dòng)周期，減少地震所帶來的破壞。對于鋼結(jié)構(gòu)廠房的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說，需要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)的工藝特點(diǎn)和主體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)等方面來進(jìn)行設(shè)計(jì)，在對此廠房的生產(chǎn)特點(diǎn)進(jìn)行分析之后，可以選擇鋼支撐框架結(jié)構(gòu)來作為主體結(jié)構(gòu)方案。

3抗震設(shè)計(jì)

3.1對抗震等級進(jìn)行劃分

在對工業(yè)廠房進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的過程中，需要結(jié)合廠房的類型和高度來劃分抗震等級，并且根據(jù)抗震等級來進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算和設(shè)計(jì)，對于該廠房來說，由于其是乙類廠房，根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，廠房32m以上部分為抗震二級設(shè)計(jì)，32m以下部分的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍舊為抗震等級二級設(shè)計(jì)，而混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為抗震一級。

3.2對抗側(cè)力構(gòu)件材料和截面進(jìn)行選擇

該結(jié)構(gòu)的主抗側(cè)力構(gòu)件為梁、柱和垂直支撐，在對結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度和抗扭剛度進(jìn)行計(jì)算分析的基礎(chǔ)上，可以選擇標(biāo)準(zhǔn)為H型的鋼梁為框架鋼梁，其它構(gòu)件的焊接仍然采用H型鋼梁，構(gòu)件截面尺寸滿足相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求，其中鋼梁一般采用Q235B。

3.3鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的連接設(shè)計(jì)

對于該工業(yè)廠房的整體結(jié)構(gòu)來說，32m以上部分為鋼結(jié)構(gòu)，32m以下部分為混凝土結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)計(jì)分別為二級和一級，對于兩種不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要采取合理的連接方式來進(jìn)行過渡，以此使廠房上部結(jié)構(gòu)的應(yīng)力能夠有效的傳播到下部結(jié)構(gòu)。對于該廠房來說，需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐卣鸬陌l(fā)生頻率和發(fā)生程度進(jìn)行確定，對于地震多發(fā)區(qū)域，可以采用插入式柱腳，由于上部鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)高度較高，可以在對鋼結(jié)構(gòu)和混凝土進(jìn)行連接的過程中設(shè)置栓釘，以此來保證鋼結(jié)構(gòu)和混凝土之間能夠有效的傳播應(yīng)力，以此來保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定程度。

3.4設(shè)備與鋼結(jié)構(gòu)的連接方式

該廠房中設(shè)備的整體重量較大，分布較為密集，針對這樣的現(xiàn)象，需要采用合適的方式來連接設(shè)備、管道和主體結(jié)構(gòu)。一般情況下這樣的連接方式包括這樣兩個(gè)部分：首先是將設(shè)備或者管道直接采用螺栓與梁相互連接的方式來與鋼結(jié)構(gòu)主體進(jìn)行連接，另外一種連接方式是采用焊接的方式，將設(shè)備與鋼梁進(jìn)行直接連接，管道可以由焊接在梁上的支架上進(jìn)行支撐。通過這樣的連接，能夠使設(shè)備、管道和主體保持一個(gè)整體，以此來提高整體鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)剛度。

3.5抗震縫的設(shè)計(jì)

對于一般的鋼結(jié)構(gòu)廠房來說，在對其進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的過程中不需要設(shè)置防震縫，但是對于多層廠房的抗震設(shè)計(jì)來說，為了提高整體的抗震性能，需要進(jìn)行防震縫的設(shè)計(jì)。對于該鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房來說，需要根據(jù)相關(guān)建筑抗震設(shè)計(jì)的實(shí)際要求和標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行，并且在對廠房的使用功能和整體性能進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，來對防震縫進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。在對防震縫進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要根據(jù)廠房的實(shí)際高度和寬度來對縫寬進(jìn)行調(diào)整，對于32m以下的混凝土結(jié)構(gòu)來說，需要保證防震縫的寬度大于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的1.5倍。

3.6鋼柱腳的設(shè)計(jì)和埋入

在對鋼柱腳進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，首先需要對鋼柱腳的受力情況進(jìn)行分析，并且在此基礎(chǔ)上來對鋼柱腳進(jìn)行選擇，針對此鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房來說，由于高度較高，可以采用剛性固定柱腳，也可以采用外包式柱腳。對于鋼柱腳的埋入深度來說，需要根據(jù)鋼柱腳的特點(diǎn)和鋼柱截面高度來進(jìn)行確定，對于埋入式柱腳來說，不能小于鋼柱截面高度的兩倍，對于外包式柱腳來說，需要將鋼柱直接置于地下室墻或者基礎(chǔ)截面當(dāng)中，以此來發(fā)揮出最大效果。

4結(jié)束語

鋼結(jié)構(gòu)廠房具有較大的實(shí)用價(jià)值，為了提高鋼結(jié)構(gòu)廠房的抗震效果，需要在對鋼結(jié)構(gòu)廠房的整體高度和使用功能進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)相應(yīng)的建筑抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和對頂來對廠房的抗震等級進(jìn)行劃分，對于鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)相互連接的工業(yè)廠房來說，需要采取合適的連接方式。在另外一個(gè)方面，也需要對廠房的使用特點(diǎn)和工藝布置形式進(jìn)行考慮，并且保證結(jié)構(gòu)在豎向布置、樓板連續(xù)性和重量分布上滿足相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范，以此來在最大程度上保證鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能。