通信行業(yè)鋼結(jié)構(gòu)庫房抗震設(shè)計與實現(xiàn)

褚先欣

（遼寧郵電規(guī)劃設(shè)計院有限公司，遼寧 沈陽 110179）

通信行業(yè)鋼結(jié)構(gòu)庫房抗震設(shè)計與實現(xiàn)

褚先欣

（遼寧郵電規(guī)劃設(shè)計院有限公司，遼寧 沈陽 110179）

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

通信行業(yè)；鋼結(jié)構(gòu)庫房；抗震

引言

隨著社會的發(fā)展，信息行業(yè)得到了迅速的發(fā)展，尤其是通信行業(yè)。手機、平板電腦等移動設(shè)備的普及，導(dǎo)致了移動通信商通信設(shè)備數(shù)量的急劇增加，各種通信設(shè)備都存放在庫房中，庫房質(zhì)量的好壞直接影響著設(shè)備是否能夠正常運行。尤其是在地震環(huán)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(shè)備，更重要的是當?shù)匕傩諢o法使用移動通信設(shè)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(yè)的庫房設(shè)計以及鋼結(jié)構(gòu)的特點，對通信行業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)庫房進行分析與設(shè)計，提高了鋼結(jié)構(gòu)庫房的抗震能力，本文所設(shè)計的鋼結(jié)構(gòu)庫房能夠有效降低地震波能量。

1 鋼結(jié)構(gòu)房屋使用的結(jié)構(gòu)類型

鋼結(jié)構(gòu)庫房的抗震設(shè)計最關(guān)鍵的問題是抗震結(jié)構(gòu)體系的研究，通過對抗震結(jié)構(gòu)體系的研究，對安全起著決定性的作用。對通信行業(yè)鋼結(jié)構(gòu)庫房的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計與選擇，有著幾條基本的原則。當前，主要的抗震結(jié)構(gòu)體系有：

1.1 多層砌體庫房

多層砌體庫房的抗震結(jié)構(gòu)體系就是砌體抗震墻，其中較有利的是橫墻承重為主的結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)。

1.2 多層內(nèi)框架庫房

多層內(nèi)框架庫房的抗震結(jié)構(gòu)體系為磚墻垛，其內(nèi)柱為鋼筋砼柱，該結(jié)構(gòu)可以構(gòu)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(jié)構(gòu)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(xù)的，這種框架的房屋在抗震設(shè)計中要求比較嚴格。

1.4 框架結(jié)構(gòu)

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

1.5 框架-抗震墻結(jié)構(gòu)

框架-抗震墻結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)結(jié)合就是框架-抗震墻結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)和抗震墻結(jié)構(gòu)是一種協(xié)同工作的關(guān)系，其抗震能力要明顯高于單純的框架結(jié)構(gòu)，在地震波的影響下層間位移幅度較框架結(jié)構(gòu)要小很多。

1.6 抗震墻結(jié)構(gòu)

抗震墻結(jié)構(gòu)的建筑中其橫向、縱向都由抗震墻組成，該結(jié)構(gòu)的抗震能力最強，在地震帶的建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。

2 鋼結(jié)構(gòu)庫房適用的高度

根據(jù)專家的設(shè)計經(jīng)驗和國內(nèi)外地震災(zāi)害的調(diào)查研究得出，為使得庫房的安全性最大化，同時還要考慮經(jīng)濟適用的要求，鋼結(jié)構(gòu)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(guān)，比如結(jié)構(gòu)類型、場地類型等。如表1所示的鋼結(jié)構(gòu)房屋的最大高度表，如果橫向和縱向都不規(guī)則的情況下，其最大高度應(yīng)該適當降低。

表1 鋼結(jié)構(gòu)房屋的最大高度

3 庫房最大寬高比

鋼結(jié)構(gòu)庫房的寬高比是影響結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)庫房的最大高寬比。

表2 鋼結(jié)構(gòu)的庫房的最大高寬比

4 防震縫的設(shè)計

根據(jù)抗震概念性設(shè)計中布置規(guī)則性的原則，在鋼結(jié)構(gòu)的橫向、縱向中不宜設(shè)置防震縫。但是，如果在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)不規(guī)則的情況時，即橫向布置不規(guī)則或者縱向布置不規(guī)則，可以適當?shù)脑诤线m的位置設(shè)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(jù)設(shè)防烈度和鋼結(jié)構(gòu)類型進行選定，而且其兩側(cè)的上部結(jié)構(gòu)應(yīng)該處于完全分開的狀態(tài)。根據(jù)研究和經(jīng)驗，防震縫設(shè)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(yīng)該不小于150mm；如果其高度超過15m，設(shè)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(yīng)該加寬30mm；框架-支撐體系的結(jié)構(gòu)其防震縫的寬度為框架結(jié)構(gòu)防震縫寬度的70%；筒體和巨型框架體系的結(jié)構(gòu)其防震縫的寬度為框架結(jié)構(gòu)防震縫寬度的50%。

5 結(jié)構(gòu)體系的選用和布置

一般情況下，如果鋼結(jié)構(gòu)庫房建筑高度不超過12層，則該建筑可以使用框架結(jié)構(gòu)、支撐結(jié)構(gòu)和其他類型的結(jié)構(gòu)。如果鋼結(jié)構(gòu)庫房建筑高度超過12層，那么該建筑就應(yīng)該使用框架-支撐體系，設(shè)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(nèi)藏鋼板的鋼筋混凝土抗震墻，也可以使用其他消能支撐結(jié)構(gòu)。

如果鋼結(jié)構(gòu)庫房采用的是框架-支撐結(jié)構(gòu)，最好的設(shè)計就是支撐框架的縱向和橫向布置應(yīng)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(jié)構(gòu)庫房，最好的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。對于超過12層的鋼結(jié)構(gòu)庫房，最好的抗震設(shè)計就是采用偏心支撐消能結(jié)構(gòu)，其頂層可以采用中心支撐結(jié)構(gòu)。對于中心支撐的結(jié)構(gòu)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(gòu)件軸線的交點就應(yīng)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(jié)構(gòu)抗震設(shè)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(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)的庫房建設(shè)中，樓蓋的樓板最好使用壓型鋼板與現(xiàn)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(jié)構(gòu)庫房結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)庫房，必須對其進行水平支撐設(shè)置。如果樓蓋與鋼筋混凝土梁有可靠的聯(lián)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(shè)計

在對鋼結(jié)構(gòu)庫房地下室進行設(shè)計時，框架-支撐的鋼結(jié)構(gòu)縱向連續(xù)布置的支撐需要延伸至基礎(chǔ)，框架的柱子至少需要延伸至底下一層。如果鋼結(jié)構(gòu)庫房所在的樓房高度超過12層，則地下室設(shè)計的基礎(chǔ)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(yīng)該小于樓房高度的1/18。

8 結(jié)論

通過對鋼結(jié)構(gòu)庫房的最大高度、高寬比、防震縫、樓蓋、地下室的分析與設(shè)計，對不同結(jié)構(gòu)類型的鋼結(jié)構(gòu)庫房進行了不同的選型設(shè)計。通過設(shè)計后的鋼結(jié)構(gòu)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(shè)計規(guī)范（GB50011-2010）[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[2]混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50010-2010）[S].北京：中國建筑工業(yè)出版，2010.

[3]鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50017-2003）[S].北京：中國計劃出版社，2003.

[4]張保，聶子云.鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能分析與設(shè)計[J].硅谷，2009（17）:45-47.

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

TU391

A

1671-3362（2013）07-0037-02