浅谈工业建筑中框架的抗震设计

屠双鎏 周益宇 叶建宁

摘 要：随着我国建筑行业的不断发展，我国对建筑物质量的要求也越来越高。对于建筑物来说，抗震指标是评价建筑物建筑质量的重要标准之一。工业建筑主要通过框架结构构建，但由于框架结构的刚性较强，抵抗地震的能力较弱，因此，对工业建筑中的框架结构进行有效的抗震设计是必不可少的。本文主要对框架的抗震设计展开介绍，提出了有关框架结构抗震设计的方法，以期能够给相关抗震设计提供一定的参考。

关键词：工业建筑；框架；抗震设计

1、前言

随着时代的不断发展，我国在建筑工程领域所取得的成就越来越大。我国工业产业的飞速发展给工业建筑领域提供了较大的市场，各种工业设计和工业建筑如雨后春笋般发展起来。新世纪以来，我国地震发生的概率比较频繁，造成大量房屋坍塌，因此在进行工业建筑设计中，必须要考虑加强建筑物的抗震性能。由于地震本身不确定因素较多，没有明显的发生规律，因此在进行抗震设计时，缺少明确的理论数据参考，具有一定的随机性，在实际处理中可以将重点放在建筑物整体结构的抗震设计上，合理应用抗震方法和原则。

2、工业建筑中框架结构主要存在的抗震问题

到目前为止，我国相应的有关工业建筑抗震的文件较少，还没有明确的抗震设计要求和设计规范。根据《建筑抗震设计规范》，我们能够得到框排架结构建筑物的设计要求，但是没有相关的框架结构的要求。[1]相对于民用建筑来说，工业建筑的使用职能和建筑要求不一样，这是由于工业建筑往往受到工业内容的影响，多出现不规则的建筑结构，这些结构相对于较为规整的民用住房来说，抗震性能较差，稳定性不足，若一味按照文件对民用住房的要求进行工业厂房设计，不仅会大大提高建筑工程的成本投入，而且很有可能无法满足生产要求，不利于企业的生产效益。因此，可以根据实际厂房的职能和人员安排，适当进行抗震设计。比如对于人员活动较多的车间或者核心生产车间需要加强框架抗震设计，而对于那些人员流动较少的区域和厂房可以适当降低抗震要求，减少工程的建设成本，总之，工业建筑的抗震设计需要立足于企业实际生产情况，在保证员工生命财产安全的同时兼顾企业生产效益。[2]

3、结构不规则和相关对策

3.1厂房结构不规则原因

在实际工业建筑建设过程中，由于所具有的职能与民用住宅不同，因此工业建筑通常具有不规则的结构特点，虽然工业建筑相对较矮，没有过高的层数，但是不规则结构依然会造成建筑物整体抗震性能大大降低，影响建筑物综合稳定性。首先，当建筑物整体结构不规则时，会造成建筑物整体的刚度变小，在建设的过程中，工业建筑的柱网通常会出现大小混合配置的现象以满足生产工艺的要求，但是这种柱网不均匀的情况，严重降低了局部刚度，降低了抗震性能。[3]其次，由于产房结构的平面不规则容易引发扭转效应，厂房通常具有大型设备以及相應的仓库，若这些区域安排不合理会造成整个楼层重心的偏离，而发生扭转效应。最后，工业建筑的竖向不规则也是造成其抗震性能不佳的主要原因之一，一般来说工业建筑的单层层高要明显高于普通民用建筑，因此不可避免的会发生竖向错层，设备载荷在楼层之间分布的不均匀会增大竖向错层的程度以及竖向防毒不均匀的程度，造成结构在地震过程中容易出现应力载荷集中释放而发生严重破坏。[4]

3.2解决结构不规则的相关对策

3.2.1避免严重不规则的工业建筑

虽然不规则的工业建筑在某些工业中是必不可少的，但是设计师可以充分分析建筑的职能特点，合理设计工业建筑的外形结构，尤其避免在平面区域严重扭转配置的出现。在实际建筑中，可以将质量较大的设备以及需要承载较多的仓库配置在边缘区域，将较大的柱网配置在边跨抽柱位置，如果一个楼层需要安装多个大型设备以及配置多个料仓，则需要将这些大型装置尽量分散对称布置，并注意靠近整个建筑物的中心位置处，降低扭转力。此外，在竖向布置过程中，根据建筑物实际情况尽量减少短柱布置，要求结构的刚度和质量沿竖向位置处均匀分布，并尽量将质量较大的设备和料仓布置在楼层较低的区域。[5]

3.2.2重视对结构计算结构的分析

对于不同的厂房结构要根据其实际特点和功能要求进行合理的预测和计算，我们可以使用空间结构模型来预测地震的影响，扭转效应不可避免的受到地震干扰而出现在工业建筑结构中，此时利用空间结构模型，能够很好的表现出实际地震对整体结构带来的影响。计算完成之后，检查结构的自振周期对计算结果进行检验，此外，还需要完成在大型地震情况下的薄弱层形变程度，重视对厂房结构薄弱层的加固。

3.2.3加强结构构造

工业厂房建筑面积相对较大，且有过大开洞以及错层短柱的特点，承载较大载荷的其他楼层也属于薄弱位置，在实际的计算过程中难以综合考虑到全部影响因素，因此，加强整体厂房的结构构造是主要的抗震措施。首先可以对楼板较为薄弱的区域进行适当加固，提高整体楼板的刚度，可以适当加宽楼板，加大楼板厚度，在地震较为活跃的地带可以在开洞楼层设置相应的水平支撑，防止楼层水平刚度削弱而造成的稳定性下降。对于承担载荷较多的区域和楼层，需要将支撑柱的尺寸提高一个等级，并采取合适的配筋率，保证整体框架结构的抗震性能。当结构不规则程度较高时，会导致应力集中构件和产生扭转效应的构件数量增多，应该采取合适的措施减少扭转附加应力的影响。[6]

4、防震缝设计

防震缝是提高整体厂房抗震效果的重要方法之一，实际经验表明，在多层的框架结构中设置防震缝能够明显提高建筑物的抗震性能，但抗震缝对建筑物规则性的要求较高，一般用于较为规则的厂房中。在实际设计和应用过程中，不仅需要充分考虑到防震缝的宽度问题，而且需要结合厂房的实际结构特点与建筑材料，合理布置防震缝的位置，在保证其宽度与厂房整体结构相匹配的同时，保证防震缝能够充分发挥出抗震的效果。一般来说，对于较低的厂房结构，防震缝设计宽度在十厘米作用，对于较高的厂房，则需要根据相应的抗震要求合理加宽防震缝，以保证防震缝能够充分发挥效果。此外，在进行合理设计框架结构的过程中，柱脚所发挥的作用是不同忽视的，根据上部分钢柱脚的结构特点不一样可以将其分成刚性固定柱脚与铰接柱脚两种。在具体的设计时，需要根据厂房的实际应用需求，可以合理选择设计方法，既可以埋入，也可以外露。同样的，柱脚设计也可以应用外包式设计，这样不仅能够大大提高柱脚埋入的速度，而且当发生问题时，可以及时发现并更换。对于框架结构来说，柱脚的合理安装和选择能够在很大程度上提高整个结构的稳定性，加强结构的抗性能，并满足其使用要求。

5、结束语

综上所述，与民用建筑结构的抗震需求不同，虽然工业建筑设计没有确定的政策要求，但是设计者们需要根据工业建筑的实际情况合理进行抗震设计，严格按照工艺配置的相关原则完成整体结构设计。在实际建设的过程中，采用适当的防震措施保证整体建筑物的抗震性能，根据不同功能区的设备特点和人员情况，灵活选择抗震技术，在满足建筑物抗震要求的同时注意抗震工作的经济性，以保证厂房整体员工的生命财产安全，提高工业建筑物的稳定性和抗震性能。

参考文献：

[1]蔡勇发.关于钢结构工业厂房的抗震设计分析[J].河南建材，2016（3）：164-165.

[2]许英.浅谈钢结构工业厂房设计及施工问题分析[J].门窗，2013（6）：204-205.

[3]罗森林.钢结构工业厂房结构设计的几点探讨[J].黑龙江科技信息，2013（20）：221.

[4]钟冉. 钢结构工业厂房的抗震设计浅谈[J]. 唐山国际， 2014（06）.

[5]秦明. 关于钢结构工业厂房的抗震设计分析[J]. 设计与施工， 2016（8）.

[6]高希. 浅谈工业建筑中框架的抗震设计[J]. 门窗， 2012（07）.