厂房结构的抗震措施的讨论

康旻楠

摘 要：主要根据厂房结构在地震中的呈现出的震害破坏的基础上讨论了厂房建筑结构在各个构件上的设计原则和抗震构造措施。

关键词：厂房；结构；抗震

根据查阅单层厂房的大量震害表现，又经过汶川地震后所开展的结构构件抗震性能的研究，可清楚地看出这类厂房结构所存在的薄弱环节。设计时必须针对上述薄弱环节，正确确定结构布置，搞好结构构件选型，注意刚度协调，加强厂房的整体性，改进连接构造，保证构件和节点有足够的强度和延性。设计过程中，我认为应注意下列设计原则和抗震构造措施。

1 体型与防震缝

单层厂房的平、立面布置应注意使体型简单、平直，各部分结构的刚度和质量均匀对称，避免凹凸曲折，尽可能选用长方形平面体型。当生产工艺确有必要采用较复杂的平立面布置时，应用防震缝将其分成体型简单的独立单元。

对于单层砖柱厂房，抗震规范规定，当为木屋盖和轻钢屋架、瓦楞铁、石棉瓦屋面等轻型屋盖时，可不设防震缝；当为钢筋混凝土屋盖时，宜在与其贴建房屋之间设防震缝，缝宽可采用50～70mm。

调查表明，单层空旷房屋各部分的连接处不设防震缝时震害亦不重。为避免设缝时带来构造上的困难，抗震规范建議，大厅与前、后厅之间不宜设置防震缝，大厅与两侧附属房屋之间可不设防震缝，但应加强相互的连接，避免拉脱或由于应力集中造成破坏。

对于单层钢筋混凝土柱厂房，抗震规范规定，当为多跨厂房宜采用等高厂房；当厂房体型复杂或有贴建房屋时，宜设防震缝，在厂房纵横跨交接处设缝时缝宽可采用100～150mm，其它情况下缝宽可采用50～90mm；厂房侧边贴建的房屋，宜沿纵墙或山墙布置，不宜在纵墙与山墙交汇的角部布置，以避免由于厂房角度受力复杂和增大扭转效应而加重震害。

2 屋盖体系

单层厂房的结构选型，应使结构构件自身抗震性能良好，并有利于提高厂房的整体抗震能力，减轻屋盖结构的重量，以减小地震时作用于厂房屋盖的惯性力。因此，抗震规范规定，对于单层砖柱厂房，6～8度时宜采用轻型屋盖，9度时应采用轻型屋盖；对于单层钢筋混凝土柱厂房，一般情况下宜采用预应力混凝土或钢筋混凝土屋架，当跨度大于24m或8度Ⅲ、Ⅳ类场地和9度时可采用钢屋架，柱距为12m时可采用预应力混凝土托架。

加强单层厂房屋盖构件间的连接，对于保证厂房屋盖的整体性和纵向地震力传递，极其有效。为此，抗震规范对无檩屋盖构件的连接提出了下列要求：大型屋面板应与屋架（屋面梁）焊牢，靠柱列的屋面板与屋架（屋面梁）的连接焊缝不宜小于80mm；6度和7度时，有天窗厂房单元的端开间，或8度和9度时的各开间，宜采取措施将垂直屋架方向两侧相邻大型屋面板的顶面彼此焊接，作为抵抗地震作用的第二道防线；8度和9度时，大型屋面板端头底面的预埋件宜采用角钢，并应与主筋焊牢，以加强预应力主筋的锚固；非标准屋面板宜采用装配整体式接头，或将板四角切掉后与屋架（屋面梁）焊牢；屋架（屋面梁）端部顶面预埋件的锚筋，8度时不宜小于4？准10，9度时不宜小于4？准12，以保证传递屋盖边缘的纵向地震力。

为了防止由于截面强度不足而出现的震害，抗震规范对钢筋混凝土屋架的截面和配筋提出下列构造要求：屋架上弦第一节间和梯形屋架端竖杆的配筋，6度7度时不宜小于4？准12，8度和9度时不宜小于4？准14，梯形屋架的端竖杆截面宽度宜与上弦宽度相同；屋架上弦端部支承屋面板小立柱的截面不宜小于200×200mm，高度不宜大于500mm，主筋宜采用Π形，6度和7度时不宜小于4？准12，8度和9度时不宜少于4？准14，箍筋可采用？准6，间距l00mm。

为使有檩屋盖具有一定的抗震能力，抗震规范对有檩屋盖构件的连接提出下列构造要求：檩条应与屋架（屋面梁）焊牢，并有足够的支承长度；采用双脊檩时，每对檩条应在跨度的1/3处相互拉结；檩条上的槽瓦、瓦楞铁、石棉瓦等应与檩条拉结。

3 天窗架

由于钢筋混凝土兀形天窗架的震害比较普遍和严重，为保证天窗和整个厂房的安全，关于天窗架的选型和布置，抗震规范作如下规定：突出屋面的天窗架，宜采用钢天窗架；6度、7度和8度时，可采用杆件截面为矩形的钢筋混凝土天窗架；9度时，可采用重心低的下沉式（井式）天窗；天窗屋盖与端壁板宜采用轻型板材；天窗架宜从厂房单元端部第三柱间开始设置。

抗震规范要求，突出屋面的钢筋混凝土天窗架，其两侧墙板与天窗架立柱宜采用螺栓连接。这样，在纵向地震作用下侧板将不致在天窗立柱连接处形成刚性节点，从而减小侧板刚度对天窗变形的约束影响；此外，尚可通过侧板的纵向变位吸收一部分地震能量，以减轻天窗架立柱的受力。

4 柱

由于砖砌体抗剪强度低、延性差等原因，地震区的单层砖柱厂房发生有大量的严重震害，所以抗震规范规定，对于单层砖柱厂房，6度和7度时可采用十字形截面的无筋砖柱，8度I、Ⅱ类场地时应采用有竖向配筋的组合砖柱；8度Ⅲ、Ⅳ类场地和9度时，边柱宜采用上述组合砖柱，中柱宜采用钢筋混凝土柱。空旷砖房大厅砖柱宜采用组合砖柱，柱上端钢筋应锚入屋架底部的钢筋混凝土圈梁内，组合砖柱的纵向钢筋应按计算确定，且6度Ⅲ、Ⅳ类场地和7度时不应少于4？准12，8度和9度时不应少于6？准14。

对于单层钢筋混凝土柱厂房柱的选型，抗震规范规定如下：8度和9度时，宜采用矩形、工字形截面柱或斜腹杆双肢柱，不宜采用薄壁开孔或预制腹板的工字形柱；柱底至设用4？16；有柱间支撑的柱，柱顶预埋件还应增设抵抗地震剪力的抗剪钢板。山墙抗风柱的柱顶应设置预埋板，使柱顶与端屋架的上弦（屋面梁上翼缘）可靠连接，连接节点应具有传递纵向地震作用的足够强度和变形能力。

5 支撑系统

厂房支撑系统是装配式厂房传递和抵抗水平地震作用的主要构件，应保证结构支撑系统的完整性和稳定性，以提高厂房的抗震能力。在总结唐山、海城等地震大量震害经验和分析研究的基础上，抗震规范对各种屋盖支撑和柱间支撑都作了具体规定，现分述如下：

5.1 木屋盖支撑

砖柱厂房一般多采用瓦木屋盖。对于这类屋盖，当有满铺望板时，在7～9度地震内，只有个别厂房因构造不合理造成屋架歪斜。如为未设上弦及下弦水平支撑的冷滩瓦屋盖，8度地震时造成屋架歪斜的震害已很多，9度地震所造成的震害更加严重。为了保证屋盖纵向有足够的刚度和稳定性，抗震规范对木屋盖的支撑布置和间距作了规定。支撑与屋架、天窗架应采用螺栓连接。

5.2 钢筋混凝土屋盖支撑

钢筋混凝土有檩屋盖是具有一定柔性的屋盖体系，其刚度主要靠檩条与屋架的连接来保障，檩条上的瓦材是刚度较差的搁置构件，这显然是不能满足抗震要求的。为了保证屋盖的整体性和屋盖地震作用的传递，计地坪以上500mm范围内和阶形柱的上柱宜采用矩形截面。震害经验表明，上述选型规定，除了保证结构构件本身具有较好的抗震性能外，还有利于提高厂房的整体抗震能力。

为了避免砖山墙倒塌而造成端开间屋盖塌落的严重震害，对于钢筋混凝土柱厂房，抗震规范规定，厂房端部宜设屋架，不宜用山墙承重。对于单层砖柱厂房，抗震规范要求厂房两端均应设置承重山墙，因为山墙承受竖向压力，将对其抗剪能力有所提高。