摘要：钢筋混凝土框排架体系分为钢筋混凝土框架与排架侧向连接组成的侧向框排架结构厂房、下部为钢筋混凝土框架，上部顶层为排架的竖向框排架结构厂房。【1】近年来，由于工艺流程和设备布置的需要，此两种框排架结构体系在工业厂房中使用较为广泛。但随着工艺流程和业主的要求，结构平面和空间布置越来越复杂。在普通烈度地区，此类型结构各方面的抗震性能表现尚可，但在高烈度地震区，此种竖向不规则的框排架结构的抗震性能已基本不能满足规范的相关要求，多处出现异常情况。本文通过对作者所设计的一个工程项目实例，探讨和分析了在高烈度地震区，竖向不规则框排架结构设置框架柱间钢支撑的必要性、设置钢支撑后各方面抗震性能表现以及对钢支撑设计及注意事项做了一些建议，可为结构设计人员提供参考。

1. 工程概况

图1 车间平面图

工程为某大型造纸厂的化机浆车间，位于福建漳州，该地区抗震设防烈度8度(0.2g)，设计地震分组第三组，场地类别为Ⅱ类，设计特征周期为0.45S。车间长147.4米，主跨36米，副跨12米，车间内设置两台50T行车。车间主跨柱顶标高36.000m，屋面为钢桁架，支座与柱顶铰接。车间共设有两处伸缩缝，三个区段，如图1所示;本分析模型取自6-13轴间的第2区段，模型两端部均无山墙柱，主跨在标高10.000m及18.500m设有楼面，副跨分别在10.000m、16.500m、21.4000m    设有楼屋面。剖面为竖向不规则的框排架结构如图2所示。

2. 计算模型及结果分析

2. 各烈度下结构的层刚度比

表2楼层刚度及刚度比(强刚)

3. 各烈度下结构的位移比

表3X向正偏心静震(规定水平力)工况的位移

4. 各烈度下全楼各层梁、柱截面配筋

表4各烈度下计算钢筋用量分层统计表(吨)

由表1~表4的分析数据可知：从抗震性能方面来看：该区段由于首层楼面标高较高，二层楼面仅部分设置，为大开洞情况，层高也较高，层间刚度不满足规范要求，第三层为副跨对于整个结构体系偏心设置，层间位移比不满足规范要求;从截面配筋及用钢量来看：(截面大小均相同情况下)设防烈度为6~7度时，结构梁柱截面配筋都在正常值范围，用钢梁增加不多，当烈度达到8度以后，用钢量明显上升，特别是首层框架柱的用钢量达低烈度时的2.5倍左右，整个首层柱多处出现柱超配筋的情况。

2.2 设置带钢支撑的竖向框排架结构的抗震性能模型分析

表5结构周期及振型方向(强刚)

2. 各烈度下结构的层刚度比

表6楼层刚度及刚度比

3. 各烈度下结构的位移比

表7X向正偏心静震(规定水平力)工况的位移

4.各高烈度下全楼各层梁、柱截面配筋

表8带钢支撑的竖向框排架钢筋用量分层统计表(吨)

由表5~表7的分析结果可以看出，设置框架柱间钢支撑后，结构在地震作用下的动力特性方面发生了变化：1)第一周期的方向发生了改变。由于在厂房首层9~10轴交A轴、E轴处纵向框架柱间设置了双层型钢格构支撑，使得结构X方向的刚度增大，动力特性调整为Y方向为第一周期方向，这样和结构柱截面高度方向一致。2)结构的平面和竖向不规则的情况得到明显改善。楼层侧向刚度比和楼层位移及层间位移均已调整均匀，满足抗震规范要求。如图3所示。结构的用钢量方面：表8相对于表4相应八度区的用钢量减小至80%，其中柱截面配筋减小至74.8%。但随着加速度的增大，地震增强，截面不变的情况下，柱用钢量明显增加至35%，证明此时仅靠柱间钢支撑的调节效果有限，需进一步加大柱截面及支撑刚度来加强抗震。

图3 设置混凝土框架柱间支撑前后层间位移比简图

3. 分析总结及设计建议

参考文献