浅谈钢结构工业厂房的抗震设计

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1、浅谈钢结构工业厂房的抗震设计【摘要】钢结构施工周期较短，并且具体节能环保、延展性好等优点,特别对于钢结构建筑具有的延展性可以对地震波产生衰减作用，减少地震对钢结构建筑的破坏。本文主要阐述了有关钢结构工业厂房的抗震设计。【关键词】钢结构，工业厂房，抗震设计屮图分类号：TU291文献标识码：A1.刖S山于钢材具有轻质高强的特性，可减轻结构的自重，因此钢材是一种很适宜建造抗慮结构的材料。从而减轻结构所受的地震作用；钢材材质均匀，强度易于保证，因此结构的可靠性大；钢材的延性好，使结构具有很大的变形能力，即使在很大的变形下仍

2、不倒塌，从而可保证结构的安全性。2.钢结构建筑抗震研究现状2.1.结构的抗震设计有两类途径，一类是对外荷载实现联机跟踪和预测，并通过作动器对结构施加控制力來改变结构的动力特性，这就是通常所说的主动控制方法；另一类是通过改善结构本身的特征，实现对结构模态变量的控制或优化，改变结构的动力特性。2.2•我国现行的结构抗震设计，是以承载力为基础的设计，通常取结构的动应力特别是动拉应力为抗震设计时的控制指标；但历次震害表明，结构破坏、倒塌的主要原因是变形过大，超过了结构能承受的变形能力，因此在20世纪90年代，美国学者提出了

3、基于位移的抗震设计以结构的变形作为抗震设计时的控制指标，要求结构的变形值要满足在地震作用下的变形要求。2.3.我国采用的设计反应谱是采用振型分解反应谱法进行结构抗震计算的基础，由人量地震反应谱的统计平均确定。尽管地震反应谱的计算理论是经典的，只要地震记录准确，获得的地震反应谱也将准确，但是山于地憲记录计算的地慮反应谱在长周期段将不真实。而高层建筑钢结构自振周期较大（如金茂大厦、帝王大厦等），地震反应谱长周期段的错误对高层钢结构建筑的影响将较大，因此对于长周期段的反应谱还冇待于进一步研究。另外，钢结构自身阻尼比较小，

4、按现行抗震规范的计算方法，在考虑结构延性以后地震作用力减小的同时又因阻尼比降低而加大。3•工业厂房高层钢结构抗憲设计方案选择3.1.工程概况国内某铜冶炼厂需要从国外引进3台奥斯麦特炉，其屮冇沉降炉、熔炼炉、吹炼炉各有一台，需要将设备集中放置于熔炼炉的主厂房内。熔炼炉主厂房车间平面为矩形厂房，长度为36米，宽度为25米，主跨度为21米，副跨度为4米，其檐口标高为47.2米，总建筑面积为5000平方米。主跨内设置有50T和10T重量级的桥式起重机各一台，其轨顶标高为41.77米，在屋面梁卜•悬挂有供炉子提升氧枪所用的2

5、台10T电动葫芦，该厂房楼面的人部分活载为30kN/m2o工程工艺较为新颖，要求较为严格，施工流程较为复杂，同时室内具有高温热源，受到二氧化硫等气体的腐蚀影响，楼层间的高低差距较大，工程位于7度地震区，厂房业主要求工期较为紧迫。2.2.方案选择由于该工程的特殊性，同时考虑工艺流程配置的特殊要求，综合考虑其他因素，确定采用钢框架结构较为适宜。考虑到厂房形式为自下而上的敞开人空间，没有完整的楼层，其结构空间刚度较弱，在厂房四周设置垂直的支撑，设计时室内柱间无障碍物，便于设备管线的布置。采用钢框架结构的结构体系，具有较为

6、稳定的抗侧刚度，其稳定性取决于柱和梁的连接接点刚度及莫延性。2.3.结构类型选择参考钢结构工业厂房设计中，通常釆用的建筑结构形式有三种：3.3.1第一种为框架和支撑体系，设计时将横向设计为刚接框架，钢架梁和柱子也为刚接；纵向设计成为柱-支撑体系，框架梁和柱子为较接,各柱间的支撑抵抗水平的荷载。此种结构比较适合横向较短，纵向较长的工业厂房，结构较为经济，比较节省钢材，其缺点为各柱间的支撑可能会影响到上部钢结构的使用。1.3.2纯框架结构体系。此种结构为将纵向和横向两个方向上都设计为刚接框架，不在各柱间设置支撑。纯框架

7、结构体系的使用空间不容易受到影响，在设计时不适合采用工字型截面柱，一般适宜采用口形或圆形等两个方向上惯性矩差别不大的截面形式，采用此结构需要较多的钢材用量，施工制作相对较为困难。3.3.3钢架+支撑混合体系。钢架和支撑混合体系综合了框架和支撑体系、纯框架结构体系两种结构体系的优点，结构设计时将纵向设计为钢架和支撑混合的结构形式，在厂房的外侧设置柱间支撑，依靠二者的共同作用来抵抗水平力。钢架和支撑混合体系将少了柱子的纵向弯矩，柱间的支撑抵抗水平力效果较好，设计可以采用工字型的截面柱，此种结构需要较大的楼层刚度，适合采

8、用钢筋混凝土楼面来保证整体的空间刚度，其截面宽度较人。结合工程要求和钢结构各结构体系的优缺点，本方案选择钢架和支撑混合体系。1.钢结构的抗震性能4.1•从材料强度方面來讲，钢材的强度约为混凝土材料的8倍，而材料重度方面，前者重度仅为混凝土重度的3.2倍，因此，针对相同承载条件下，钢材料结构在重量方向比混凝土结构要轻很多。其次，从结构构件的横截面形状來看，钢结