關于廠房的抗震設計相關問題的探討

摘要:磚柱廠房是以磚柱(墻)做為承重和抗側力構件，由于材料的脆性性質，其抗震性能比鋼筋混凝土柱廠房差;由于磚往廠房內部空曠、橫墻問距大，地震時的抗倒塌能力不如砌體結構的民用建筑。因此根據磚柱廠房的震害特點，找出杭震的薄弱環節，提出相應的抗震措施，提高其抗震能力是必要的。本文根據國家標準《建筑抗震設計規范》編制的原則，通過對單層磚柱廠房震害分析，提出相應的抗震設計方法。

關鍵詞:磚柱廠房 地震震害 抗震設計 構造方法

1 我國抗震設計的一般規定

1.1 適用范圍 本節適用于下列范圍內的燒結普通磚柱(墻垛)承重的中小型廠房和倉庫:

1.1.1單跨和等高多跨且無橋式吊的車間、倉庫等。

1.1.2 6～8度，跨度不大于15m且柱頂標高不大于6.6m。

1.1.3 9度，跨度不大于12m且柱頂標高不大于4.5m。

超出以上范圍的單層磚柱廠房，應專門研究采取更有效的措施。

2 抗震設計基本要求

2.1 地震時磚排架廠房的破壞程度，不僅決定于各主要抗側力構件的材料和強度，還與整個房屋的振動性狀密切相關。平面或體形不規則，墻體布置不對稱，會使廠房在地震作用下不僅出現空間剪切變形，還會伴有扭轉振動，使震害加重，而且復雜體形引起的強烈局部振動將加重突變部位的震害。因此，為了增加房屋的總體抗震能力，消除局部震害，廠房的平立面體型應簡單規正，力求從總體上使結構質量和剛度分布均勻，質量中心與剛度中心重合，避免剛度突變部位的震害。

2.2 廠房的震害程度與地震烈度、屋蓋結構類型、體形規則程度和廠房尺寸有關，高烈度區、重屋蓋或體型高大的廠房地震反應大，震害破壞重。因此，有條件時磚排架廠房宜采用輕型屋蓋，并控制不同烈度地區的廠房跨度和高度。

2.3 磚砌體屬脆性材料，變形能力差，抗剪、抗拉、抗彎強度很低，地震作用下產生的側向變形，就會使磚柱發生水平斷裂，隨著側移的增加，裂縫向磚柱的內部延伸，使磚柱截面受壓區減小，局壓增大，以致砌體壓碎、崩落，造成廠房橫向倒塌。為了保證廠房的抗震性能，除限制磚排架的使用范圍外，尚應合理選擇磚排架柱的截面型式。

2.4 地震震害表明，加強整體性，充分發揮房屋的空間作用是提高單層磚柱廠房抗震性能的有效措施。為此，有條件時單層磚柱廠房宜采用質量較輕又能保證廠房空間工作的屋蓋，如鋼筋混凝土有檁屋蓋或輕型無檁屋蓋;有條件時宜適當加大房屋的跨度，減小房屋的長度，控制山墻的間距;內橫墻宜做成抗震墻;加強屋蓋支撐系統;設置柱頂閉合圈梁等措施，使廠房的橫向水平地震作用盡可能多地通過屋蓋系統傳遞給山、橫墻，以減輕磚排架在地震作用下的負擔。瓦木屋蓋的廠房，在抗震驗算中雖不能考慮空間作用，但歷次地震表明，即使這種輕型屋蓋房屋，在地震作用下，空間作用的反應還是比較明顯的。因此，當必須采用瓦木屋蓋時，宜架設木望扳。

2.5 山墻在單層磚柱廠房的抗震中具有重要作用，它既可以通過廠房的空間工作，分擔廠房傳來的一部分橫向水平地震作用，減輕磚排架的負擔，同時還承受一部分屋面荷載。在地震作用下，即使是山墻頂部的破壞，也可能導致廠房端開間屋蓋的倒塌。因此，在抗震設計中應著重保證山墻構件的強度和穩定。

2 結構體系設計

2.1 地震時廠房破壞程度與屋蓋類型有關，一般來說重型屋蓋廠房震害重，輕型屋蓋廠房震害輕，在高烈度區影響更為明顯。因此要求6-8度時宜采用輕型屋蓋，9度時應采用輕型屋蓋。地震震害調查表明:6、7度時的單跨和等高多跨磚柱廠房基本完好或輕微破壞，8、9度時排架柱有一定的震害甚至倒塌。因此《建筑抗震設計規范》(G8Jll一89)規定:6、7度時可采用十字形截面的無筋磚柱，8度1、2類場地應采用組合磚柱，8度3、4類場地及9度時邊柱宣采用組合磚柱，中柱直采用鋼筋混凝土柱。經過地震震害分析發現:非抗震設計的單層磚柱廠房經過8度地震也有相當數量的廠房基本完好，所倒塌的廠肩大部份在設計和施工上也存在先天不足，因此正常設計正常施工和正常使用的無筋磚柱單層廠后，在8度區仍然具有一定的抗震能力。

2.2 對于單層磚柱廠房的縱向仍然要求具有足夠的強度和剛度，單靠磚柱做為抗側力構件是不夠的，如果象鋼筋混凝土柱廠房那樣設置柱間支撐，會吸引相當大的地震剪力。使磚拄剪壞。為了增強廠房的縱向抗震承載力，在柱間砌筑與柱整體連接的縱向磚墻，以代替柱間支撐的作用，這是經濟有效的方法。

2.3 當廠房兩端為非承重山墻時，山墻頂部與檁條或屋面板恨難連接，只能依靠屋架上弦與防風柱上端連接做為山墻頂部的支點，這不僅降低了房屋整體空間作用，對防止山墻的出平面破壞也不利，因此廠房兩端均應設置承重山墻。

2.4 廠房的縱橫向內隔墻宣做成抗震墻，其目的充分利用培體的功能，避免主體結構的破壞。當內隔墻不能做成抗震墻時，最好采用輕質隔墻，以避免墻體對柱及柱與屋架連接節點產生不利影響，如果采用非輕質隔墻，則應考慮隔墻對柱及其與屋架節點產生的附加剪力。

2.5 無窗架不應通至廠房單元的端開間，以免過份削弱屋蓋的剛度。天窗架采用磚壁承重時，將產生嚴重的震害甚至倒塌，地震區應避免使用。

3 抗震構造措施

3.1 單層磚柱廠房采用鋼筋混凝上屋蓋時的抗震構造措施可參照鋼筋混凝土柱廠房的有關規定。采用瓦木屋蓋時，設有滿鋪望板的抗震能力比無望板強得多，望板能起到阻止屋架傾斜的作用。地震震害表明，未設上弦及下弦水平支撐的楞攤瓦屋蓋，屋架產主傾斜甚至倒塌的震害較多，因此要有足夠的屋蓋支撐系統，保證屋蓋沿縱向有足夠的剛度和穩定，以滿足抗震的要求。

3.2 圈梁對增強廠房的整體性起到了重要作用，但預制圈梁抗震性能差，地震時在連接外容易拉斷，因此要求圈梁應現澆且在廠房柱頂標高處沿房屋外墻及承重內墻閉合。對于8、分度區還應沿墻高每隔3-4m增設一道圈梁，可提高磚墻的抗震性能，并能夠限制地震時墻體裂縫的開展，減輕墻體破壞。當地基為軟弱粘性土、液化土、新近填土或嚴重不均勻土層時，地震易出現裂縫，如果裂縫穿過廠房將使房屋撕裂，基礎頂面應設置基礎圈梁，以減輕地震災害。當圈梁兼做門窗過梁或抵抗不均勻沉降影響時，圈梁的截面和配筋除滿足抗震構造要求外，還應根據實際受力計算確定。

采用鋼筋混凝土無檁屋蓋的磚柱廠房，地震時在屋蓋處圈梁下一至四皮磚的磚墻上易出現水平裂縫，因此8、9度時，在墻頂沿墻長每隔1m 左右埋設1根8豎向鋼筋，并插入頂部圈梁內，以避免上述震害的產生。

3.3 地震中屋架與磚柱連接不牢，柱頭產主破壞甚至屋蓋坍落的震例是較多的。為了加強屋架與磚柱的連接，柱頂墊塊應與墻頂圈梁整體澆注，屋架與墊塊的預埋件采用螺栓連接或焊接。當墊塊厚度或配筋過小時。預埋件的錨固不能滿足要求，墊塊厚度丁應小于240mm，井配置兩層直徑不小于8間距不大于100mm的鋼筋網。烈度較高時，屋蓋承受的地震作用較大，與墊塊整體澆注的圈粱受到較大的扭矩，墊塊兩側各500mm范圍內圈梁的箍筋應加密，其間距不應大子100mm。

3.4 山墻是磚柱廠房抗震的薄弱部位，地震時產生外傾、局部倒塌甚至全部倒塌，震害的主要原因是山墻頂部與屋蓋系統拉結不牢。為了使屋蓋與山墻可靠連接，應在山培頂部設置鋼筋混凝上臥梁，通過臥梁內的預埋件與屋蓋構件錨拉。

由于山墻比較高大，在橫向地震作用下，墻體內的平面彎曲應力使墻體產主水平裂縫，墻體內的剪力使墻體產生交叉裂縫;在縱向地震作用下，墻體產生平面外傾倒。在山墻壁柱中配筋，可以防止或減輕上述震害的產生，壁柱的截面和配筋不應小于排架柱，并應通到墻頂與臥梁、屋面構件連接。

為了防止山墻和橫墻的剪切破壞，對其開侗應有所限制，開洞的水平截面面積不應超過總截面面積的50%。8、9度時在山墻和橫墻兩端應設置構造柱，9度時在高大洞口兩側應設置構造柱。