單層磚柱工業廠房的抗震設計

摘 要：在我國規模不大的工業廠房中單層磚墻因其具備的結構簡單、施工方便、成本低廉的特點得到廣泛的推廣。磚墻廠房的磚墻是主要的承載重力和側重力的部分，因為材料的脆性特點，所以其抗震性不如鋼筋混凝土廠房的好；因為磚墻廠房里面是空曠的沒有其他的墻作為承載重量的支撐，所以在地震時，其抗震性不如民用砌體的建筑，所以依據磚墻廠房抗震性差的原因，找出抗震差的薄弱結構，制定相應的抗震方法，提升其抗震能力是很有必要的。

關鍵詞：結構設計；磚柱；廠房

1 地震震害及其特點

地震震害表明：6、7度區單層磚柱廠房破壞較輕，少數磚柱出現彎曲水平裂縫：8度區出現倒塌或局部倒塌，主體結構產生破壞；9度區廠房出現較為嚴重的破壞，倒塌率較大。

從抗震性差的特點來講，廠房最薄弱的關節就是磚墻，外部豎直墻的墻體在窗臺處或者廠房底部形成水平方向的裂縫，內部豎直墻的墻體在底部也會形成水平方向的裂縫，因為墻體的破壞導致廠房倒塌。廠房山墻在遇到地震的情況下會形成以水平裂縫為方向的橫向向外彎曲的裂縫，檁條拔出、山墻向外傾斜，地震較大的話，山墻會向外倒塌、劈開房頂倒塌。房頂的建筑也影響著廠房的抗震能力，在建筑廠房的時候一般是重視墻體的建筑輕視房頂的建筑，一般建筑房頂的材料是稀鋪望板以及楞攤瓦為主，它的空間作用以及豎直方向的剛度很差，發生地震時房頂容易傾斜。

2 適用范圍及結構布置

2.1 單跨和等高多跨的單層磚柱廠房，當無吊車且跨度和柱頂標高均不大時，地震破壞較輕。不等高廠房由于高振型的影響，變截面柱的上柱震害嚴重又不易修復，容易造成屋架塌落。因此規定磚柱廠房的適用范圍為單跨或等高多跨且無橋式吊車的中小型廠房，6-8度時廠房的跨度不大子15米且柱頂標高下大于6.6米，9度時跨度不大于12米且柱頂標高不大于4.5米。

2.2 建筑廠房時應該選擇簡單形狀的平立面

平面最好是矩形形狀，當平面建筑成T、L的形狀時，廠房的角落抗震性會比較差，尤其是在平面的剛度不一樣時，將會形成集中的應力。如果建筑的廠房立體面更復雜，房屋的墻面高低不規整的時候，因為振動而發生碰撞，地震帶來的災害就會更嚴重。

3 結構體系

3.1 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。根據地震震害調查表明：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。由此能夠得出，針對八度區采取單層磚墻的廠房使用鋼筋的數量要求很嚴格，在進行修改抗震標準的時候，把八度區一、二類場地所應該使用的組合磚墻數量改成了最好使用的組合磚墻數量，這里不再是頂死的規則，而是可以允許設計人員依據施工現場的實際情況選擇鋼筋的數量。一般情況下，如果廠房采用單層磚墻的建筑模式，如果結構剛性達到標準的時候，承載力能夠滿足所要承載的力度，可以不用配置鋼筋。

3.2 針對廠房是單層磚墻模式的，仍然要求具備充分的剛度和強度，僅僅依靠墻體當做抗側力是遠遠不夠的，假如使用鋼筋混凝土建筑的廠房一樣預留防震縫，在地震時只會形成更大的地震剪力，剪壞墻體。為了增加單層磚墻豎直方向的抗震能力，在柱與柱之間和柱的整體能夠全面連接的豎直方向的磚墻，分單柱間支撐的重力，這是最經濟可行的措施。

4 抗震承載力計算

4.1 橫向抗震計算

建筑的廠房是以單層磚墻為主的，其橫向抗震能力的計算簡圖，可以按照以下幾點標準選擇：①如果建筑的廠房柱是邊柱為組合的柱墻或者沒有鋼筋的磚柱、中間的磚柱是鋼筋混凝土的材料時，可以使用上面是鉸接、下面是固定連接的徘架結構；②如果建筑的廠房廠肩中柱是鋼筋混凝土的材料，邊柱是沒有鋼筋的磚柱，在明確了解廠房自振時間基礎上，磚柱下端可以按照固接結構建筑，在計算水平地震作用時，磚柱下端可以按照鉸接結構建筑。這主要是考慮到在地震發生時，隨著震動，形狀會越來越變形，沒有鋼筋的磚柱下面開始產生裂縫形成破壞，因而全部的橫向抗震作用都集中到鋼筋混凝土建筑的中柱上。在計算廠房是屋頂重量輕單層墻體建筑的時候，可以不考慮空間方面，使用平面排架進行計算。針對屋頂廠肩材料是鋼筋混凝土材料和密鋪望板瓦的，就不能不考慮空間的作用，抗震性要按照空間分析方法進行計算，單位了計算簡便，在一定條件下的廠房可以按照平面排架展開計算，在考慮空間影響的時候，要對計算的抗震性進行修整。

4.2 縱向抗震計算

對建筑的廠房模式是以混凝土作為屋頂的多跨等高磚柱，在斟酌屋頂剛性度時，在縱向地震影響下，每根磚柱側移剛度和每個磚柱之間的分配是正比的關系：當考慮屋蓋的彈性進行空間分析時，側移剛度較大柱列分配的地震作用比按剛性屋蓋分配的地震作用小，而側移剛度較小柱列分配的地震作用比按剛性屋蓋分配的地震作用大。設計中為了利用剛性屋蓋假定時縱向地震作用分配形式簡單的優點，可以針對不同屋蓋形式對柱列的側移剛度乘以修正系數，做為縱向地震分配時的柱列剛度，并對所計算的廠房自振周期進行修正，以考慮屋蓋的彈性影響。

5 抗震構造措施

5.1 建筑圈梁結構能夠增加廠房建筑的整體性，但是圈梁的抗震效果很差，在發生地震時容易在連接的地方被拉斷，所以在建筑梁圈的時候要求現場澆筑并且在廠房柱頂標高處順著房屋的外墻和承重內墻閉合。針對八分度范圍還要順著墻高每隔3、4米的距離就布置一道圈梁，能夠提升磚墻的抗震能力，同時能夠制約在地震時形成的裂縫的擴張，降低墻體受到的損害。如果地基的土質是新填的土或者軟弱粘性土、液化土或者分布很不均勻的土層時，在遇到地震的時候容易形成地面裂縫，假如裂縫越過廠房，會因為掙勁很大，撕裂廠房，在廠房頂部裝置圈梁，能夠減輕地震帶來的破壞。如果圈梁也同時作為門窗過梁或者抵御不規則降落作用下，圈梁的橫截面面積和裝置的鋼筋數量除了達到抵抗地震的標準規定外，還要依據實際承載的重力計算確定。

5.2 磚墻廠房最薄弱的環節是山墻建筑，地震發生時山墻會形成傾斜狀態或者部分倒塌甚至全部倒塌的現象，發生這種情況是因為山墻頂部和廠房頂部的結構沒有連接牢固。為了使山墻和廠房頂部能夠牢固的連接，應該在山墻頂部使用鋼筋混凝土臥梁，經過臥梁內部的預先埋留的配件和廠房頂部的結構配件進行錨拉。

因為山墻高度和寬度都較大，在地震橫向作用下，墻體會因為內部的平面彎曲應力而形成水平方向的裂縫，墻體會因為內部的剪力形成交叉方向的裂縫；在地震縱向作用下，墻體會向外歪斜。在山墻墻內建筑安裝鋼筋，能夠預防或者降低上面所說的地震危害的后果，配置的鋼筋數量和壁柱的截面積不能比排架柱小，同時經過墻頂和房頂結構配件、臥梁進行連接。

為了能夠有效的防止橫墻和山墻遇到的震害，對墻面的挖洞必須要要規范要求，挖洞的水平橫截面積不能占總橫截面積的一半。八、九度時要在橫墻和山墻兩端建筑構造柱，九度時在洞口兩側建筑構造柱。