導(dǎo)語(yǔ)：工業(yè)廠房橫向地震作用計(jì)算分析一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：?jiǎn)螌?a href="http://www.eimio.cn/lunwen/jianzhulunwen/jzkzlw/202011/731482.html" target="_blank">工業(yè)廠房橫向地震作用計(jì)算，是單層工業(yè)廠房抗震設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容。因此，文章以某單層工業(yè)廠房項(xiàng)目為例，依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（2016年版）》（GB50011—2010）相關(guān)內(nèi)容，對(duì)單層工業(yè)廠房橫向地震作用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的計(jì)算分析。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)螌庸I(yè)廠房；橫向地震作用；抗震設(shè)計(jì)

地震是自然界中一種不可抗拒的自然現(xiàn)象，不僅對(duì)人們的正常生產(chǎn)、生活造成了較大的不利影響，而且造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失。單層工業(yè)廠房是我國(guó)覆蓋資產(chǎn)最多、覆蓋面積最大的結(jié)構(gòu)之一，相較于其他類型建筑，具有突出的“空曠”感，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)、屋蓋系統(tǒng)、柱間均以節(jié)點(diǎn)連接成一個(gè)整體，在遇到地震時(shí)，極易出現(xiàn)倒塌現(xiàn)象?；诖?，對(duì)單層工業(yè)廠房橫向地震作用進(jìn)行計(jì)算分析非常必要。

1單層工業(yè)廠房項(xiàng)目概述

某單層工業(yè)廠房為機(jī)加工車間改建項(xiàng)目，排架結(jié)構(gòu)，該單層工業(yè)廠房?jī)?nèi)主要運(yùn)行一輛8t中級(jí)工作制吊車。廠房為長(zhǎng)58m的單跨等高鋼筋混凝土廠房，上柱高度為1.58m，下柱子高度為8.5m，柱子間距離均為5.8m，跨度為14.8m。廠房屋蓋采用預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板+C30鋼筋混凝土屋面梁結(jié)構(gòu)，重力荷載折算為3.65kN/m2；圍護(hù)結(jié)構(gòu)為磚墻+基礎(chǔ)梁形式，厚度為240mm；雪荷載為0.64kN/m2，活荷載為0.48kN/m2。設(shè)計(jì)基本加速度為0.14g，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)分組為第一組Ⅲ類場(chǎng)地。

2單層工業(yè)廠房橫向地震作用計(jì)算

（1）計(jì)算方法。依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（2016年版）》（GB50011—2010）可知，針對(duì)7度Ⅰ類、Ⅱ類場(chǎng)地及柱高低于10m、單元兩端均具有山墻的單跨、等高多跨廠房，可以不進(jìn)行橫向抗震驗(yàn)算。由上述描述可知，該單層工業(yè)廠房不符合免驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)，需要利用恰當(dāng)方法進(jìn)行橫向抗震作用計(jì)算[1]。針對(duì)混凝土有檁屋蓋廠房或者無(wú)檁屋蓋廠房，可以屋蓋的橫向彈性變形為對(duì)象，將其看作質(zhì)點(diǎn)空間結(jié)構(gòu)；而針對(duì)輕型屋蓋廠房，在其柱子間距相等時(shí)，可按照平面排架計(jì)算，并根據(jù)規(guī)范附錄J的條件規(guī)定，對(duì)排架柱地震剪力、彎矩進(jìn)行調(diào)整。由于該單層工業(yè)廠房為輕型屋蓋廠房，且柱子間距相等，因此，應(yīng)按照廠房平面排架進(jìn)行計(jì)算，并依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（2016年版）》（GB50011—2010）附錄相關(guān)規(guī)定，對(duì)排架柱彎矩、地震剪力進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整[2]。（2）計(jì)算過(guò)程依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（2016年版）》（GB50011—2010）相關(guān)要求可知，單層工業(yè)廠房橫向地震作用計(jì)算主要包括一般重力荷載計(jì)算、質(zhì)點(diǎn)集中重力荷載代表值及等高廠房結(jié)構(gòu)計(jì)算、排架基本周期計(jì)算、排架基本作用效應(yīng)計(jì)算等內(nèi)容[3]。首先，在一般重力荷載計(jì)算過(guò)程中，考慮到該單層工業(yè)廠房位于7度區(qū)，且屋蓋長(zhǎng)度、跨度間比例小于8，可以根據(jù)前期數(shù)據(jù)，進(jìn)行屋蓋結(jié)構(gòu)重力荷載、雪荷載計(jì)算過(guò)程的簡(jiǎn)單分析。其中屋蓋結(jié)構(gòu)重力荷載Gw=屋蓋重力荷載×跨度×柱子間距離=3.65×14.8×5.8=313.316kN/m2；而雪荷載Gx=雪重力荷載×跨度×柱子間距離=0.64×14.8×5.8=54.938kN/m2。而柱子自重為上下柱子和，即Gg=0.4×0.7×8.5×25×2+0.4×0.4×1.58×25×2=131.64kN；吊車梁自重Gd及橋架自重Gq分別為58kN、143kN；圍護(hù)墻自重Gwh=5.24×10.3×5.8×2-5.24×1.5×（3.3+1.2）×2=626.0752-70.74=555.3352kN。其次，在質(zhì)點(diǎn)集中重力荷載代表值及等高廠房結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，可以設(shè)定全部結(jié)構(gòu)重力荷載、雪荷載，隨周期內(nèi)力等效原則集中匯聚至柱子頂高位置。隨后可以依據(jù)平面排架，進(jìn)行質(zhì)點(diǎn)集中重力荷載代表值計(jì)算。其中柱子頂標(biāo)高位置基本周期為1倍的屋蓋結(jié)構(gòu)重力荷載、1/2的雪荷載、1/2的吊車梁重力與1/4柱子自重、1/4圍護(hù)墻自重的和，最終結(jié)果為313.316×1+54.938×1/2+131.64×1/4+58×1/2+555.335×1/4=541.529kN。而地震作用計(jì)算時(shí)，可以將1倍的屋蓋結(jié)構(gòu)重力荷載、1/2的雪荷載、3/4的吊車梁重力與1/2柱子自重、1/2圍護(hù)墻自重相加，最終結(jié)果為727.773kN。在這個(gè)基礎(chǔ)上，可以進(jìn)行柱頂標(biāo)高位置作用在一根柱子上吊車橋架重力荷載計(jì)算，柱頂標(biāo)高位置作用在一根柱子上吊車橋架重力與一臺(tái)吊車輪壓作用在一側(cè)柱子牛腿上反力數(shù)值相等。根據(jù)吊車規(guī)格以及前期所提供輪間距離（為103cm），可以進(jìn)行恰當(dāng)計(jì)算，即Gi=Gg×（Gq÷4）÷103=45.69kN。最后，在排架基本周期計(jì)算時(shí)，考慮到上柱高度為1.58m，下柱子高度為8.5m，則柱子總高度為10.08m。此時(shí)，排架基本周期T0=G。上述公式中φ為基本周期調(diào)整系數(shù)，一般取0.8。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（2016年版）》（GB50011—2010）5.2.5條可知，αmax、Tg分別為0.12、0.45，將其代入橫向水平地震計(jì)算公式后，柱頂位置橫向水平地震作用為49.65kN，排架底部總地震剪力為48.95kN，吊車梁面標(biāo)高位置由吊車橋架引起的橫向水平地震作用為2.65kN。（3）地震作用效應(yīng)調(diào)整及抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（2016年版）》（GB50011—2010）附錄J關(guān)于單層工業(yè)廠房橫向地震作用計(jì)算時(shí)排架的基本自振周期計(jì)算內(nèi)容，可以根據(jù)單層工業(yè)廠房縱墻、屋架與柱連接的固結(jié)作用，進(jìn)行恰當(dāng)調(diào)整。即根據(jù)該單層工業(yè)廠房鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與鋼屋架組成的排架特點(diǎn)，取周期計(jì)算值的80%～90%。其中在單層工業(yè)廠房存在縱墻時(shí)可取80%，反之則取90%。同時(shí)，由于該單層工業(yè)廠房位于7度區(qū)，且屋蓋長(zhǎng)度（山墻到山墻的間距或僅一端有山墻時(shí)排架至山墻的距離）、跨度（高低跨相差較大時(shí)不含低跨）間比例小于8，可以將空間工作、扭轉(zhuǎn)影響考慮在內(nèi)，將排架柱與相應(yīng)調(diào)整系數(shù)相乘，同時(shí)將排架柱的彎矩與相應(yīng)調(diào)整系數(shù)相乘?？紤]到該單層工業(yè)廠房非高低跨交接位置上柱以外的鋼筋混凝土柱，該單層工業(yè)廠房長(zhǎng)度為58m，為鋼筋混凝土無(wú)檁條屋蓋，可以根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（2016年版）》（GB50011—2010）附錄J.2.3-1“鋼筋混凝土柱（除高低跨交接位置上柱外）考慮空間工作和扭轉(zhuǎn)影響的效應(yīng)調(diào)整系數(shù)”內(nèi)容，選定考慮空間工作和扭轉(zhuǎn)影響的效應(yīng)調(diào)整系數(shù)為0.75。則排架柱底部截面地震作用效應(yīng)調(diào)整后為313.316×0.75=234.987kN，排架柱側(cè)向截面地震作用效應(yīng)調(diào)整后為54.938×0.75=41.204。在空間工作調(diào)整系數(shù)確定后，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（2016年版）》（GB50011—2010）中關(guān)于抗震設(shè)計(jì)“三個(gè)水準(zhǔn)”目標(biāo)（小震不壞、中震可修、大震不倒），可以進(jìn)行防震縫、剛性柱腳的恰當(dāng)設(shè)計(jì)。即為了保證遭受低于該地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí)單層工業(yè)廠房主體結(jié)構(gòu)不受損壞，或者不需修理后可繼續(xù)應(yīng)用，則在單層工業(yè)廠房防震縫設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)范，在工業(yè)廠房高度達(dá)到20m以上時(shí)，保證防震縫寬度在20mm以上；而在工業(yè)廠房高度小于16m時(shí)，可以控制防震縫寬度在13mm以上。具體設(shè)計(jì)可以根據(jù)單層工業(yè)廠房實(shí)際情況恰當(dāng)確定。同時(shí)在剛性柱腳設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)保證剛性柱腳在柱截面高度的2倍及以上，最大限度提升單層工業(yè)廠房的抗震性能。

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程中，工業(yè)是支柱產(chǎn)業(yè)，工業(yè)廠房是工業(yè)發(fā)展過(guò)程中的基礎(chǔ)設(shè)施，工業(yè)廠房基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)功能狀態(tài)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)效益具有直接的影響。受我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展歷史層面原因影響，單層工業(yè)廠房仍然是我國(guó)工業(yè)廠房的主體。因此，為了降低單層工業(yè)廠房運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的坍塌風(fēng)險(xiǎn)，相關(guān)人員應(yīng)根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（2016年版）》（GB50011—2010）要求，對(duì)單層工業(yè)廠房橫向地震作用進(jìn)行預(yù)先計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果調(diào)整地震剪力。

參考文獻(xiàn)：

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作者:張?jiān)姖?單位:遼寧城建設(shè)計(jì)院有限公司