鋼結構工業廠房抗震設計要點分析

潘栩+孫偉

摘要：在經濟的不斷發展下，各種工業廠房正在不斷的建立，由于鋼結構廠房具有強度高、柔韌性好和自重低等特點，被廣泛的應用到各種生產企業當中，但是在實際的應用過程中，部分鋼結構工業廠房的抗震設計不合理，導致在發生地震的情況廠房發生較大程度的變形，嚴重威脅人們的生命安全和企業的財產安全，針對這樣的現象，需要加強鋼結構工業廠房的抗震設計，提高工業廠房的抗震性能，以此來保證在發生地震的時候工業廠房能夠處于安全的環境當中。

關鍵詞：鋼結構；工業廠房；抗震設計

引言

鋼結構工業廠房常常應用在工業廠房的設計當中，具有較高的應用價值，但是由于鋼結構強度偏高，整體結構過于死板，在發生地震的情況下，如果缺少合理的設計，特別容易出現廠房結構出現扭曲變形甚至倒塌的現象，這也是目前大部分鋼結構廠房在地震中無法得到有效保存使用的主要原因。本文從實際的工程案例出發，對鋼結構工業廠房的抗震設計要點進行分析。

1工程概況

此鋼結構工業廠房為敞開式建筑物，整體高度為80m，總長度為56m，寬度為30m。此廠房總共布置兩套生產線，根據實際需要，采取的布置方法為從地面到頂部，平面和豎向質量分布并不均勻。此工業廠房的主體結構設計使用年限為50年，根據相應的建筑物抗震標準來看，此工業廠房的整體抗震規格為乙類建筑，安全等級為二級。

2首先是對鋼結構廠房的地形和主體結構進行設計選擇

對于鋼結構的地形設計來說，需要保證場地覆蓋層較薄，以此來保證在發生地震的情況下，減少場地對鋼結構的影響，在另外一個方面，需要選擇具有較大剪切波速的場地，這樣能夠在最大程度上提高鋼結構廠房的抗震性能，最后，在對鋼結構廠房的場地進行選擇的過程中，需要避免建筑物的振動周期與地震周期出現相近的現象，所以說需要避免出現共振現象的發生，以此緩和震動周期，減少地震所帶來的破壞。對于鋼結構廠房的主體結構設計來說，需要結合實際生產的工藝特點和主體結構標準設計等方面來進行設計，在對此廠房的生產特點進行分析之后，可以選擇鋼支撐框架結構來作為主體結構方案。

3抗震設計

3.1對抗震等級進行劃分

在對工業廠房進行抗震設計的過程中，需要結合廠房的類型和高度來劃分抗震等級，并且根據抗震等級來進行相應的計算和設計，對于該廠房來說，由于其是乙類廠房，根據設計標準，廠房32m以上部分為抗震二級設計，32m以下部分的鋼結構設計仍舊為抗震等級二級設計，而混凝土框架結構設計為抗震一級。

3.2對抗側力構件材料和截面進行選擇

該結構的主抗側力構件為梁、柱和垂直支撐，在對結構的抗側剛度和抗扭剛度進行計算分析的基礎上，可以選擇標準為H型的鋼梁為框架鋼梁，其它構件的焊接仍然采用H型鋼梁，構件截面尺寸滿足相應的設計要求，其中鋼梁一般采用Q235B。

3.3鋼結構和混凝土結構的連接設計

對于該工業廠房的整體結構來說，32m以上部分為鋼結構，32m以下部分為混凝土結構，抗震設計分別為二級和一級，對于兩種不同的結構設計，需要采取合理的連接方式來進行過渡，以此使廠房上部結構的應力能夠有效的傳播到下部結構。對于該廠房來說，需要根據當地地震的發生頻率和發生程度進行確定，對于地震多發區域，可以采用插入式柱腳，由于上部鋼結構的結構高度較高，可以在對鋼結構和混凝土進行連接的過程中設置栓釘，以此來保證鋼結構和混凝土之間能夠有效的傳播應力，以此來保證整體結構的穩定程度。

3.4設備與鋼結構的連接方式

該廠房中設備的整體重量較大，分布較為密集，針對這樣的現象，需要采用合適的方式來連接設備、管道和主體結構。一般情況下這樣的連接方式包括這樣兩個部分：首先是將設備或者管道直接采用螺栓與梁相互連接的方式來與鋼結構主體進行連接，另外一種連接方式是采用焊接的方式，將設備與鋼梁進行直接連接，管道可以由焊接在梁上的支架上進行支撐。通過這樣的連接，能夠使設備、管道和主體保持一個整體，以此來提高整體鋼結構的結構剛度。

3.5抗震縫的設計

對于一般的鋼結構廠房來說，在對其進行抗震設計的過程中不需要設置防震縫，但是對于多層廠房的抗震設計來說，為了提高整體的抗震性能，需要進行防震縫的設計。對于該鋼結構工業廠房來說，需要根據相關建筑抗震設計的實際要求和標準來進行，并且在對廠房的使用功能和整體性能進行分析的基礎上，來對防震縫進行設計和計算。在對防震縫進行設計的過程中，需要根據廠房的實際高度和寬度來對縫寬進行調整，對于32m以下的混凝土結構來說，需要保證防震縫的寬度大于鋼筋混凝土結構的1.5倍。

3.6鋼柱腳的設計和埋入

在對鋼柱腳進行設計的過程中，首先需要對鋼柱腳的受力情況進行分析，并且在此基礎上來對鋼柱腳進行選擇，針對此鋼結構工業廠房來說，由于高度較高，可以采用剛性固定柱腳，也可以采用外包式柱腳。對于鋼柱腳的埋入深度來說，需要根據鋼柱腳的特點和鋼柱截面高度來進行確定，對于埋入式柱腳來說，不能小于鋼柱截面高度的兩倍，對于外包式柱腳來說，需要將鋼柱直接置于地下室墻或者基礎截面當中，以此來發揮出最大效果。

4結束語

鋼結構廠房具有較大的實用價值，為了提高鋼結構廠房的抗震效果，需要在對鋼結構廠房的整體高度和使用功能進行分析的基礎上，根據相應的建筑抗震設計標準和對頂來對廠房的抗震等級進行劃分，對于鋼結構和混凝土結構相互連接的工業廠房來說，需要采取合適的連接方式。在另外一個方面，也需要對廠房的使用特點和工藝布置形式進行考慮，并且保證結構在豎向布置、樓板連續性和重量分布上滿足相應的設計規范，以此來在最大程度上保證鋼結構的抗震性能。