通信行業鋼結構庫房抗震設計與實現

褚先欣

（遼寧郵電規劃設計院有限公司，遼寧 沈陽 110179）

通信行業鋼結構庫房抗震設計與實現

褚先欣

（遼寧郵電規劃設計院有限公司，遼寧 沈陽 110179）

抗震能力是通信行業鋼結構庫房的一大難題，通過對鋼結構房屋的加固設計與分析，從鋼結構房屋使用的結構類型、高寬比、防震縫等方面對鋼結構庫房的抗震能力進行了分析，對通信行業鋼結構庫房進行了抗震設計，供類似抗震加固設計進行參考。

通信行業；鋼結構庫房；抗震

引言

隨著社會的發展，信息行業得到了迅速的發展，尤其是通信行業。手機、平板電腦等移動設備的普及，導致了移動通信商通信設備數量的急劇增加，各種通信設備都存放在庫房中，庫房質量的好壞直接影響著設備是否能夠正常運行。尤其是在地震環境中，如果庫房的抗震能力不夠強，一次地震破壞的不僅僅是通信設備，更重要的是當地百姓無法使用移動通信設備進行通信，阻礙了用戶的正常生活，給社會帶來了極大的壞影響。

本文針對通信行業的庫房設計以及鋼結構的特點，對通信行業的鋼結構庫房進行分析與設計，提高了鋼結構庫房的抗震能力，本文所設計的鋼結構庫房能夠有效降低地震波能量。

1 鋼結構房屋使用的結構類型

鋼結構庫房的抗震設計最關鍵的問題是抗震結構體系的研究，通過對抗震結構體系的研究，對安全起著決定性的作用。對通信行業鋼結構庫房的抗震結構設計與選擇，有著幾條基本的原則。當前，主要的抗震結構體系有：

1.1 多層砌體庫房

多層砌體庫房的抗震結構體系就是砌體抗震墻，其中較有利的是橫墻承重為主的結構，承重橫墻兼做橫向抗震墻，承重縱墻兼做縱向抗震墻。在特殊情況下，可以采用橫、縱為一體的混合承重結構。

1.2 多層內框架庫房

多層內框架庫房的抗震結構體系為磚墻垛，其內柱為鋼筋砼柱，該結構可以構建大空間的庫房。

1.3 底層框架庫房

底層框架庫房可以作為兩層使用，其中底層可以作為較大空間的庫房，上部可以作為住宅或辦公樓，該結構的庫房上部和下部的材料不盡相同，并且上部分和下部分的強度、剛度也是不連續的，這種框架的房屋在抗震設計中要求比較嚴格。

1.4 框架結構

框架結構是當前房屋的主要結構，該結構在多層和高層建筑中應用的較多，而且建筑平面布置靈活，使用框架結構的建筑可以很容易的布置出大房間。但是，框架結構的缺點在于其側向剛度較小，屬于柔性結構，其抗震能力不夠強。

1.5 框架-抗震墻結構

框架-抗震墻結構是在建筑的鋼筋混凝土的橫向和縱向布置抗震墻，布置抗震墻后的結構與框架結構結合就是框架-抗震墻結構，框架結構和抗震墻結構是一種協同工作的關系，其抗震能力要明顯高于單純的框架結構，在地震波的影響下層間位移幅度較框架結構要小很多。

1.6 抗震墻結構

抗震墻結構的建筑中其橫向、縱向都由抗震墻組成，該結構的抗震能力最強，在地震帶的建筑中得到了廣泛的應用。

2 鋼結構庫房適用的高度

根據專家的設計經驗和國內外地震災害的調查研究得出，為使得庫房的安全性最大化，同時還要考慮經濟適用的要求，鋼結構庫房的高度不宜修建的過高。庫房的最大高度與眾多因素有關，比如結構類型、場地類型等。如表1所示的鋼結構房屋的最大高度表，如果橫向和縱向都不規則的情況下，其最大高度應該適當降低。

表1 鋼結構房屋的最大高度

3 庫房最大寬高比

鋼結構庫房的寬高比是影響結構性能的一個重要指標。庫房的高寬比是指庫房的總高度與結構平面最小寬度的比值，從定義中可以得出，如果庫房的高寬比值增大，鋼結構庫房的變形也會相對增加，其傾覆力矩也會隨著增加，當高寬比超過一定值時，房屋的安全性就大大降低。如表2所示的鋼結構庫房的最大高寬比。

表2 鋼結構的庫房的最大高寬比

4 防震縫的設計

根據抗震概念性設計中布置規則性的原則，在鋼結構的橫向、縱向中不宜設置防震縫。但是，如果在鋼結構設計中出現不規則的情況時，即橫向布置不規則或者縱向布置不規則，可以適當的在合適的位置設置防震縫。其中，防震縫的寬度也是有一定的要求的，該寬度要根據設防烈度和鋼結構類型進行選定，而且其兩側的上部結構應該處于完全分開的狀態。根據研究和經驗，防震縫設計的最小寬度需要滿足以下要求：

對于框架體系的庫房，如果其高度不超過15m，則防震縫的最小寬度應該不小于150mm；如果其高度超過15m，設防烈度分別為6、7、8、9度時，則防震縫的最小寬度在高度每增加5m、4m、3m、2m時，應該加寬30mm；框架-支撐體系的結構其防震縫的寬度為框架結構防震縫寬度的70%；筒體和巨型框架體系的結構其防震縫的寬度為框架結構防震縫寬度的50%。

5 結構體系的選用和布置

一般情況下，如果鋼結構庫房建筑高度不超過12層，則該建筑可以使用框架結構、支撐結構和其他類型的結構。如果鋼結構庫房建筑高度超過12層，那么該建筑就應該使用框架-支撐體系，設防烈度為8度或9度時，該建筑就該使用偏心支撐或帶豎縫抗震墻板或者內藏鋼板的鋼筋混凝土抗震墻，也可以使用其他消能支撐結構。

如果鋼結構庫房采用的是框架-支撐結構，最好的設計就是支撐框架的縱向和橫向布置應該對稱，而且高寬比最好不要超過3。對于不超過12層的鋼結構庫房，最好的結構體系是采用中心支撐，在條件允許的情況下，也可以采用偏心支撐等消能結構。對于超過12層的鋼結構庫房，最好的抗震設計就是采用偏心支撐消能結構，其頂層可以采用中心支撐結構。對于中心支撐的結構框架最好使用交叉支撐或人字形支撐或者單敘桿支撐，最好不要使用K形支撐。其中，梁柱構件軸線的交點就應該是支撐的軸線交匯處，如果確實有特殊情況不能達到此要求，其偏離中心最好不要超過支撐桿件的寬度，否則會對抗震效果起著巨大的負面影響。在這個鋼結構抗震設計中，偏心支撐框架的所有支撐末端都需要與框架的梁進行連接，并且支撐與梁的交點最好能形成消能梁段。

6 庫房樓蓋的設計

鋼結構的庫房建設中，樓蓋的樓板最好使用壓型鋼板與現澆鋼筋混凝土組合的樓板或者采用非組合樓板。

整體式鋼筋混凝土樓板適用于不超過12層建筑的鋼結構庫房結構，也可以使用裝配式樓板或其他輕型樓蓋。對于超過12層的鋼結構庫房，必須對其進行水平支撐設置。如果樓蓋與鋼筋混凝土梁有可靠的聯接，則可以使用壓型鋼板與鋼筋混凝土組合樓板。如果沒有可靠的連接，則可以進行焊接，此種情況適用于裝配式、裝配整體或者輕型樓板的樓蓋，這樣就可以保證樓蓋的整體性。

7 庫房地下室的設計

在對鋼結構庫房地下室進行設計時，框架-支撐的鋼結構縱向連續布置的支撐需要延伸至基礎，框架的柱子至少需要延伸至底下一層。如果鋼結構庫房所在的樓房高度超過12層，則地下室設計的基礎埋置深度，天然地基的高度不能小于樓房高度的1/15，樁基的埋深高度不應該小于樓房高度的1/18。

8 結論

通過對鋼結構庫房的最大高度、高寬比、防震縫、樓蓋、地下室的分析與設計，對不同結構類型的鋼結構庫房進行了不同的選型設計。通過設計后的鋼結構庫房，能夠有效降低地震波的能量，滿足抗震要求。

[1]建筑抗震設計規范（GB50011-2010）[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[2]混凝土結構設計規范（GB50010-2010）[S].北京：中國建筑工業出版，2010.

[3]鋼結構設計規范（GB50017-2003）[S].北京：中國計劃出版社，2003.

[4]張保，聶子云.鋼結構的抗震性能分析與設計[J].硅谷，2009（17）:45-47.

[5]萬松琳，楊曉明.鋼結構加層中支撐對結構抗震性能的影響.2009（4）:13-15.

TU391

A

1671-3362（2013）07-0037-02