高地震烈度區工業設計淺談
來源:用戶上傳
作者:
摘 要：本文結合工程實際,簡要談談高地震烈度區工業設計的幾點體會。
關鍵詞：規范；高地震烈度；工業設計
概述
隨著社會的發展，對人類建筑的安全性和舒適性提出了更高的要求。近幾年，地震發生的頻率較高，震害較大，對建筑結構的安全是一個很大的考驗，例如2008年“5.12”汶川地震，2010年“4.14”玉樹地震。根據建筑震害經驗，規范也做了多次的修訂。本文在依據規范設計的前提下，淺談高地震烈度區工業設計中的一些體會。
二、工程簡介
本文所舉實例為云南源鑫炭素工程，是國內近期最大規模的炭素工程之一。工程地址位于云南省紅河州建水縣。云南是地震多發地，建水的地震烈度為8度，地震加速度為0.3g。地震分組為第一組。工程項目主要包含有單層廠房，多層輔助設施，高層廠房及貯倉、煙囪、水池等構筑物。
三、設計方案
首先，設計依據《建筑抗震設計規范》（GB50011-2008）。其次，廠房結構型式的確定。和各專業協調溝通，在條件允許的情況下，盡量采用規則的平面及立面布置；單層廠房的支撐系統設置合理可靠。最后，注意設計中的一些抗震構造措施。例如：（1）主要生產車間的貼建房屋應采用與車間相協調一致的建筑結構，如結構形式不一樣，應脫開設縫，并滿足結構抗震縫的要求 。（2）磚維護與鋼結構主廠房的連接構造，應滿足變形協調統一。（3）鋼柱腳的錨固形式，采用插入式柱腳。（4）柱間支撐部位必須設置水平壓梁，等等。
四、設計中的細節問題
下面以本工程的重點子項之一“高樓部”為例，詳細談談高地震烈度區工業設計中的細節問題。
1、結構選型
作為工業建筑，高樓部有其特殊性。首先相對于同等高度的民用建筑來說，恒載、活載大，且層高較高。其次高樓部平面布置合理，體型簡單，近似正方形，但豎向剛度分布不均勻，有多處錯層，引起豎向剛度突變，各層樓面存在較大洞口。
（1）框架剪力墻結構的適用性。高樓部的柱網布置受工藝流程限制，不允許布置整片的剪力墻。由于工藝平面布置限制，不能將電梯間設置在高樓部柱網內，只能在主體角部設置，這樣勢必引起較大的剛度偏心。為了減小此偏心，樓梯間（電梯間）無法采用鋼筋混凝土結構，而采用框架結構這樣使得整個結構剛度均勻過渡，不致引起應力突變，造成局部破壞。鑒于以上原因，本工程采用框架剪力墻結構，很難實現框架與剪力墻的協同工作，達到該結構形式應有的效果。
（2）框架結構的適用性?！督ㄖ拐鹪O計規范》對房屋最大高度做出了限制，主要是根據地震烈度、場地類別、結構抗震性能、使用要求、經濟效果及抗震措施的特點，由工程經驗粗略判定提出來的。本工程高度48m超過了規范對8度（0.3g）設防時框架結構45m的高度限制。當房屋高度超過規范限值時，設計除應遵守規范規定外，尚應采取一些加強措施。框架結構由于其布置靈活、建筑空間和尺度容易實現、改造余地大，對實現工藝配置和流程十分有利。故本工程采用框架結構，并采用一定的加強措施。
2、本工程采用框架結構時的結構位移控制
高地震烈度地區框架結構的設計，其豎向荷載作用下的承載力要求十分容易滿足，但由于其自身抗側剛度較弱的特點，在水平力作用下的位移，較難控制。結構彈性層間位移的限值，是保證結構在多遇地震作用下，建筑主體結構不受損壞。在實際設計過程中，鋼筋混凝土框架結構的柱、梁截面確定，在高烈度區遠非豎向承載力的要求所控制，多是為了調整結構整體的剛度，以滿足《建筑抗震設計規范》對結構彈性層間位移限值的要求。這種情況在抗震設防烈度8度(0．30g)及以上時，更為明顯。本工程主要采取以下措施，控制框架的層間位移角。
（1）控制整體剛度。通過對柱、梁截面的調整，起到增大整體剛度以達到減小整體位移值，控制最大層問位移角的目的。其中對框架梁的截面調整也是重要手段之一，柱的剛度和梁柱的剛度比越大，框架抗側剛度也就越大。此外建筑層高的控制在整體剛度的控制中也是重要因素之一。建筑平面上，本工程接近方形的平面，對位移控制較為有利，同時在抗震分析上，扭轉效應可相應減小，最大位移與平均位移比值也容易控制。
（2）提高最大位移發生區域角部的局部剛度。由于最大彈性層問位移角限值是多遇地震作用標準值產生的樓層內最大的彈性位移與樓層層高的比值，因此控制好最大位移發生區域的剛度，進而直接控制最大層間位移角。為了滿足工藝凈高的要求和對結構經濟性的控制，不可能也沒有必要為控制位移將整體框柱和框梁的截面都做的很大。對角柱和與角柱相連的兩向的邊框梁增大截面，一般不會影響建筑的功能和使用，可直接減少角區的位移值。
（3）合理地設置結構分析程序中的設計參數。在規范允許的范圍內選取用合理的參數，既真實、有效反映出結構的層間位移角，同時得到一個既安全、又經濟的建筑結構設計?，F今的結構分析都是依靠相應的分析軟件得以實現，而分析軟件為適應各類不同的工程，設計參數都有一定選取范圍，有些參數的設置不合理，會直接造成分析結果的失真，甚至完全錯誤。因此現在的《建筑抗震設計規范》和《高層建筑混凝土結構技術規程》對結構分析以及結構分析軟件中的參數設置都提出了具體要求。由于考慮到填充墻對建筑結構自振周期的影響，《高層建筑混凝土結構技術規程》第3．3．17條要求，在非承重墻體為填充磚墻情況下，應對高層建筑的計算自振周期進行折減，規范建議框架結構可取0．6―0．7，并表明對采用其他非承重墻體時，可根據工程情況確定該系數。由于本工程只有周邊維護，維護墻提較少，該折減系數可取0．9，不宜折減太多，以免過多地增大結構地震作用。根據《高層建筑混凝土結構技術規程》第5．2．2條要求，考慮現澆樓面對框梁的翼緣作用，樓面梁剛度增大系數可根據翼緣情況取1．3～2．0。因此在軟件中對中梁和邊梁剛度的放大可按規范取值，本工程梁截面較大，現澆樓面對框梁的翼緣作用有限，取值1.5，以在計算中增大框架結構整體的抗側剛度。此外，《高層建筑混凝土結構技術規程》第4．6．3條有樓層位移計算不考慮偶然偏心影響的注釋，因此在進行結構彈性層間位移分析時，可不用考慮偶然偏心。
五、結束語
高地震烈度區工業設計的重點在于依據規范。大量的震害經驗表明，嚴格按照規范進行設計、施工和使用的建筑，在遭遇比當地設防烈度高一度的地震作用下，可以達到在預估的罕遇地震下保障生命安全的抗震設防目標。另外應注重建筑抗震概念設計。根據地震災害和工程經驗等所形成的基本設計原則和設計思想，進行建筑和結構總體布置并確定細部構造。
轉載注明來源:http://www.hailuomaifang.com/2/view-579738.htm
