多层工业厂房建筑结构设计分析 本文关键词：建筑结构，多层，厂房，工业，分析
多层工业厂房建筑结构设计分析 本文简介：摘要： 结合工程实例,针对多层工业厂房建筑形体以及构件布置的不规则情况,对主体结构进行小震弹性分析、静力时程分析,设计中采取了相应的加强措施。分析结果表明,采取的抗震措施满足规范要求。 关键词： 多层工业厂房;不规则;小震弹性分析;静力时程分析; Abstract： Combinedwithth
多层工业厂房建筑结构设计分析 本文内容：
摘 要： 结合工程实例,针对多层工业厂房建筑形体以及构件布置的不规则情况,对主体结构进行小震弹性分析、静力时程分析,设计中采取了相应的加强措施。分析结果表明,采取的抗震措施满足规范要求。
关键词： 多层工业厂房; 不规则; 小震弹性分析; 静力时程分析;
Abstract： Combined with the engineering example, according to the multi-storey industrial factory building shape and irregular situation of component layout, the main structure is analyzed by small earthquake elastic analysis and static time history analysis, and the corresponding strengthening measures are taken in the design. The analysis results show that the seismic measures taken meet the requirements of the code.
Keyword： multi-storey industrial factory buildings; irregularity; small earthquake elastic analysis; static time history analysis;
1、 工程概况
北京某工业厂区（二期），厂房A层数为地上4层，地下1层，建筑高度22.3m。厂房B层数为地上5层，地下1层，建筑高度24.2m。厂房A、B地下部分通过地下车库连为整体，地上部分为独立的建筑。
建筑使用性质为戊类工业厂房。A厂房地上建筑面积8 657.99m2。B厂房地上建筑面积8 322.52m2。地下部分为地下车库。本文只涉及地上部分。
A厂房地下1层层高5.7m，首层层高7.7m,2、3层层高3.9m,4层层高6.3m（见图1）。
B厂房地下1层层高5.7m，首层层高7.7m,2、3层层高3.9m,4层层高3.4m,5层层高4.8m。
结构设计使用年限50a，抗震设防烈度8度，设计地震分组第二组，设计基本地震加速度0.20g，场地类别为Ⅲ类，抗震设防类别为丙类。基本风压0.45kN/m2，地面粗糙度B类。
图1 A厂房标准层结构平面布置图
2、 结构体系
建筑结构形式为钢筋混凝土框架-剪力墙结构。因工艺要求，剪力墙平面布置受到限制。结构平面结合工艺平面功能设置，将电梯井和楼梯间设置成剪力墙，并在局部外围角部设置剪力墙，与框架共同形成双向抗侧力体系。
为满足规范要求，避免结构竖向刚度、承载力突变。A、B厂房首层剪力墙厚度：电梯井筒外周墙厚500mm，电梯井内墙厚300mm，其余剪力墙厚400～450mm；首层以上电梯井筒内外墙，楼梯间剪力墙均为300mm；外周剪力墙减至300mm；框架柱主要柱距9m，框架柱截面首层700mm×700mm，首层以上600mm×600mm。
3、 建筑形体及构件布置的规则性
因该厂房各层层高相差较大，首层层高H1=7.7m;2、3层层高H2=H3=3.9m,H1/H2=1.97>1.5;JGJ 3—2010根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（以下简称《高规》）第3.5.2-2条[1]，建筑物相邻楼层的侧向刚度变化应符合以下规定：
式中，γ2为考虑层高修正的楼层侧向刚度比；Vi、Vi+1为第i层和第i+1层的地震剪力标准值，kN；Δi、Δi+1为第i层和第i+1层在地震作用标准值作用下的层间位移，m。
γ2<1.1时，该建筑属于侧向刚度不规则结构。
由表1、表2计算结果可知，A厂房侧向刚度不满足《高规》3.5.2-2条，楼层抗剪承载力比值满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》（2016年版，以下简称《抗规》）表3.4.3-2第3条[2],B厂房侧向刚度和抗剪承载力均不满足规范要求，属于竖向不规则结构。
表1 A厂房首层和2层的刚度比、抗剪承载力比计算表
表2 B厂房首层和2层的刚度比、抗剪承载力比计算表
本工程属于多层工业结构，同时具有扭转不规则、平面不规则、竖向不规则。依据《抗规》3.4.3条以及5.1.2条，A厂房属于特别不规则的建筑。B厂房通过局部增加剪力墙，调整部分框架柱平面，在规定的水平力作用下，楼层的最大弹性水平位移（或层间位移），均小于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的1.2倍。不再属于特别不规则的建筑。下文主要针对A厂房的补充计算和分析进行说明。
4 、结构计算和分析
4.1、二道防线调整
表3给出了地震作用下框架柱所分担的倾覆力矩百分比，依据《高规》8.1.3条，应按框架-剪力墙结构进行设计。由表3可知，框架柱分担的比例较少，尤其是Y向，设计时应根据《高规》第8.1.4条对框架部分分担的楼层剪力进行调整，使其能达到二道防线的要求。框架柱数量在顶层有突变，因此，需要分段调整，调整系数上限取5[3]。
表3 A厂房静震工况下框架柱承担的倾覆力矩百分比
4.2、弹性时程分析
针对A厂房特别不规则的情况，采用Satwe、Midas 2种软件进行小震弹性计算，采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算。嵌固端设在地下室顶板，周期折减系数取0.8。通过弹性时程分析与振型分解反应谱法比较基底剪力、层剪力、层间位移角、顶点位移等主要指标，了解结构的地震动特性。
选择了基本符合要求的3组地震波，地震波反应谱与规范谱比较曲线见图2。由图2可知，波谱拟合情况良好。各组地震波计算得到的主要结果见表4。由表4可知，时程分析得到的层间位移趋势与反应谱分析结果基本一致。
图2 地震波反应谱与规范谱比较曲线图
表4 A厂房计算主要结果
由表4可知，3组地震波计算所得的基底剪力的包络值与反应谱计算的基底剪力比值为1.12(X向）和0.93(Y向）；X向时程分析基底剪力大于反应谱分析结果。设计采用时程分析和反应谱分析的包络值，对各层剪力做相应调整。
5、 结语
多层工业厂房同时具有多项不规则的情况，采用框架-剪力墙的结构体系。通过小震弹性计算、静力弹性时程分析计算，对反应谱和时程分析结果进行比较，按照包络值进行设计，确保结构的安全性。
参考文献
[1] JGJ 3-2010高层建筑混凝土结构技术规程[S]
[2] GB 50011-2010建筑抗震设计规范(2016年版)[S].
[3] 李国胜.多高层钢筋混凝土设计优化和合理构造[M].北京:中国建筑工业出版社，2011.
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