厂房纵向抗震计算理论的探讨

于 洁，汪一骏

(北京交通大学 土木建筑工程学院，北京 100044)

厂房纵向抗震计算理论的探讨

于 洁，汪一骏

(北京交通大学 土木建筑工程学院，北京 100044)

现行《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)第9.1.8条规定，单层混凝土无檩屋盖厂房的纵向抗震设计可采用附录K.1的修正刚度法。该规定在理论和计算模型上都存在问题，与规范第5.2.6条的纵向地震作用分配原则和第13.2.1条第2款对非结构构件“柔性连接的建筑构件，可不计入刚度”的基本规定相矛盾。附录K.1除仍被个别设计手册、教材引用外，在实际设计中已不再采用。建议在GB 50011—2010修订时删除附录K.1，以消除安全隐患。

单层无檩屋盖厂房 围护墙 刚度 纵向抗震 抗侧力

按GB 50011—2010［1］附录K.1规定的修正刚度法进行单层混凝土无檩屋盖厂房的纵向抗震设计，其核心有两点:①计入厂房两侧与排架柱贴砌且柔性连接的普通砖砌体围护墙的纵向刚度。由于该围护墙的虚拟刚度较大，即使有门窗洞口且墙体在水平地震作用下早已开裂其刚度仍很大(8度地震时刚度折减系数为0.4)，相当于将围护墙视为有洞口且地震中已开裂的抗震墙。虚拟刚度与洞口大小有直接关系。②将1.5 m×6.0 m的无檩混凝土屋盖视作刚度无穷大的现浇板或装配整体式板。以上两点与同一规范中第5.2.6条和13.2.1条完全不符。本文对矛盾之处加以探讨。

1 砖墙能否起抗震墙的作用

1)厂房两侧的围护墙［2］开洞较大，与排架柱贴砌，仅仅沿房屋高度每隔500 mm用2φ6 U形钢筋拉结，属于柔性连接，砖墙顶与混凝土屋面板间没有采取专门的锚固措施，达不到抗震墙与楼、屋面板的连接要求。故围护墙不能作为抗侧力构件。如按规范13.2.1条将围护墙由贴砌改为嵌砌，其增强的刚度可采用周期折减法等简化方法计算。如采取构造措施(规范和国标图至今还没有专门的构造措施)，拟计入围护墙的抗震承载力时，必须先验算该围护墙中的窗间墙的抗震承载力，其满足要求时才能计入围护墙的抗震承载力。作者曾将围护墙视作抗震墙，经过大量验算表明，其抗震承载力远不能满足砌体结构的抗震设计要求。因此单层厂房抗震设计时不能计入围护墙的刚度。

2)GB 50011—2010第7.1.8条第5款规定，抗震墙下应设置条形基础。一般工业单层房屋外墙下均设置基础梁，不设条形基础，因此设计时不能考虑其抗震能力。

2 无檩屋盖厂房1.5 m×6.0 m［2］混凝土屋面

板能否代替现浇或装配整体式屋面板

1)纵向天窗架屋面板开洞面积较大，一般门窗洞口为不开洞的墙体面积的1/2～1/3。

2)多跨双坡屋面，在中列柱的内天沟处屋面板断开，形成了多跨的水平简支剪切梁。

3)中柱柱顶左右两侧多数为下承式屋架的支座，每个屋架端部分别设置2 m高左右的竖向支撑，导致屋面板无法与柱顶牢固相连。除非中柱上升采用上承式屋架。

以上三点在构造上已决定了中柱柱顶受到的纵向水平地震作用不能按屋面刚度分配，只能按屋面从属面积上的重力荷载代表值进行分配。

3 纵向柱列水平地震作用的分配比例分析

以双跨厂房为例，边柱柱列为A，C，中柱为B，而柱本身纵向刚度较小，可忽略。这种厂房的抗侧力分配比例见表1。

表1 抗侧力分配比例%

4 结论

1)砖墙的承载力远远不能满足砌体结构设计规范抗侧力承载力的要求，故厂房抗震设计时不能无条件计入砖墙的刚度和抗震承载力。

2)纵向地震作用为按刚度分配，必须取消下承式梯形屋架的构造要求，即柱顶上升且与屋面板通过圈梁牢固相连的上承式钢屋架形式。

3)在编制国家建筑标准设计图09SG117-1时曾发现:重屋盖体系钢筋混凝土柱单层工业厂房设计中应用GB 50011—2010附录K.1时出现76%的纵向地震作用由围护砖墙承受，柱间支撑只按构造设置的异常情况。对GB 50011—2010砖墙抗震和纵向水平地震作用的分配分歧较大，故该部分未在标准设计图中体现，留给设计院处理。

4)将围护砖墙视作抗震结构涉及到严重的安全问题，是否考虑围护墙得出的中间柱间支撑设计参数相差2～5倍，应引起高度重视。

5)建议砖围护墙混凝土无檩屋面板的单层厂房宜遵守GB 50011—2010第5.2.6条第2款和第13.2.1条第2款规定，地震作用按抗侧力构件从属面积上重力荷载代表值的比例分配。考虑到混凝土无檩屋面板的刚度和边列柱围护墙有一定的卸载作用，设计计算时可将边列柱的地震作用乘以卸载系数0.9，中列柱的地震作用不乘卸载系数。

［1］中华人民共和国住房和城乡建设部．GB 50011—2010 建筑抗震设计规范［S］．北京:中国建筑工业出版社，2010．

［2］中国建筑标准设计研究院．国家建筑标准设计图集99J201-1 平屋面建筑构造(一)［S］．北京:中国计划出版社，1999．

［3］龚思礼．建筑抗震设计手册［M］．2版．北京:中国建筑工业出版社，2002．

［4］NING Hao，LV Xiaoying，WANG Yijun．Researchon Longitudinal Seismic Calculation Theory of Single-story Factory Building［J］．Applied Mechanics and Materials，2012(166-169):2471-2477．

［5］中国建筑标准设计研究院．09SG117-1 单层工业厂房设计示例(一)［S］．北京:中国计划出版社，2009．

(责任审编 李付军)

TU398

:ADOI:10．3969/j．issn．1003-1995．2015．08．10

2015-03-20;

:2015-04-25

于洁(1966— )，女，北京人，工程师。

1003-1995(2015)08-0034-02