9.3 单层砖柱厂房

(Ⅰ)一般规定

9.3.1 本次修订明确本节适用范围为6~8度(0.20g)的烧结普通砖(黏土砖、页岩砖)、混凝土普通砖砌体。
    在历次大地震中,变截面砖柱的上柱震害严重又不易修复,故规定砖柱厂房的适用范围为等高的中小型工业厂房。超出此范围的砖柱厂房,要采取比本节规定更有效的措施。

9.3.2 针对中小型工业厂房的特点,对钢筋混凝土无檩屋盖的砖柱厂房,要求设置防震缝。对钢、木等有檩屋盖的砖柱厂房,则明确可不设防震缝。
    防震缝处需设置双柱或双墙,以保证结构的整体稳定性和刚性。
    本次修订规定,屋盖设置天窗时,天窗不应通到端开间,以免过多削弱屋盖的整体性。天窗采用端砖壁时,地震中较多严重破坏,甚至倒塌,不应采用。

9.3.3 厂房的结构选型应注意:
    1 历次大地震中,均有相当数量不配筋的无阶形柱的单层砖柱厂房,经受8度地震仍基本完好或轻微损坏。分析认为,当砖柱厂房山墙的间距、开洞率和高宽比均符合砌体结构静力计算的“刚性方案”条件且山墙的厚度不小于240mm时,即:
        ①厂房两端均设有承重山墙且山墙和横墙间距,对钢筋混凝土无檩屋盖不大于32m,对钢筋混凝土有檩屋盖、轻型屋盖和有密铺望板的木屋盖不大于20m;
        ②山墙或横墙上洞口的水平截面面积不应超过山墙或横墙截面面积的50%;
        ③山墙和横墙的长度不小于其高度。
    不配筋的砖排架柱仍可满足8度的抗震承载力要求。仅从承载力方面,8度地震时可不配筋;但历次的震害表明,当遭遇9度地震时,不配筋的砖柱大多数倒塌,按照“大震不倒”的设计原则,本次修订强调,8度(0.20g)时不应采用无筋砖柱。即仍保留78规范、89规范关于8度设防时至少应设置“组合砖柱”的规定,且多跨厂房在8度Ⅲ、Ⅳ类场地时,中柱宜采用钢筋混凝土柱,仅边柱可略放宽为采用组合砖柱。
    2 震害表明,单层砖柱厂房的纵向也要有足够的强度和刚度,单靠独立砖柱是不够的,像钢筋混凝土柱厂房那样设置交叉支撑也不妥,因为支撑吸引来的地震剪力很大,将会剪断砖柱。比较经济有效的办法是,在柱间砌筑与柱整体连接的纵向砖墙井设置砖墙基础,以代替柱间支撑加强厂房的纵向抗震能力。
    采用钢筋混凝土屋盖时,由于纵向水平地震作用较大,不能单靠屋盖中的一般纵向构件传递,所以要求在无上述抗震墙的砖柱顶部处设压杆(或用满足压杆构造的圈梁、天沟或檩条等代替)。
    3 强调隔墙与抗震墙合并设置,目的在于充分利用墙体的功能,并避免非承重墙对柱及屋架与柱连接点的不利影响。当不能合并设置时,隔墙要采用轻质材料。
    单层砖柱厂房的纵向隔墙与横向内隔墙一样,也宜做成抗震墙,否则会导致主体结构的破坏,独立的纵向、横向内隔墙,受震后容易倒塌,需采取保证其平面外稳定性的措施。

(Ⅱ)计算要点

9.3.4 本次修订基本保持了2001规范可不进行纵向抗震验算的条件。明确为7度(0.10g)的情况,不适用于7度(0.15g)的情况。

9.3.5、9.3.6 在本节适用范围内的砖柱厂房,纵、横向抗震计算原则与钢筋混凝土柱厂房基本相同,故可参照本章第9.1节所提供的方法进行计算。其中,纵向简化计算的附录K不适用,而屋盖为钢筋混凝土或密铺望板的瓦木屋盖时,2001规范规定,横向平面排架计算同样考虑厂房的空间作用影响。理由如下:
    ①根据国家标准《砌体结构设计规范》GB 50003的规定:密铺望板瓦木屋盖与钢筋混凝土有檩屋盖属于同一种屋盖类型,静力计算中,符合刚弹性方案的条件时(20~48)m均可考虑空间工作,但89抗震规范规定:钢筋混凝土有檩屋盖可以考虑空间工作,而密铺望板的瓦木屋盖不可以考虑空间工作,二者不协调。
    ②历次地震,特别是辽南地震和唐山地震中,不少密铺望板瓦木屋盖单层砖柱厂房反映了明显的空间工作特性。
    ③根据王光远教授《建筑结构的振动》的分析结论,不仅仅钢筋混凝土无檩屋盖和有檩屋盖(大波瓦、槽瓦)厂房;就是石棉瓦和黏土瓦屋盖厂房在地震作用下,也有明显的空间工作。
    ④从具有木望板的瓦木屋盖单层砖柱厂房的实测可以看出:实测厂房的基本周期均比按排架计算周期为短,同时其横向振型与钢筋混凝土屋盖的振型基本一致。
    ⑤山楼墙间距小于24m时,其空间工作更明显,且排架柱的剪力和弯矩的折减有更大的趋势,而单层砖柱厂房山、楼墙间距小于24m的情况,在工程建设中也是常见的。
    根据以上分析,本次修订继续保持2001规范对单层砖柱厂房的空间工作的如下修订:
        1)7度和8度时,符合砌体结构刚弹性方案(20~48)m的密铺望板瓦木屋盖单层砖柱厂房与钢筋混凝土有檩屋盖单层砖柱厂房一样,也可考虑地震作用下的空间工作。
        2)附录J“砖柱考虑空间工作的调整系数”中的“两端山墙间距”改为“山墙、承重(抗震)横墙的间距”;并将小于24m分为24m、18m、12m。
        3)单层砖柱厂房考虑空间工作的条件与单层钢筋混凝土柱厂房不同,在附录K中加以区别和修正。

9.3.8 砖柱的抗震验算,在现行国家标准《砌体结构设计规范》GB 50003的基础上,按可靠度分析,同样引入承载力调整系数后进行验算。

(Ⅲ)抗震构造措施

9.3.9 砖柱厂房一般多采用瓦木屋盖,89规范关于木屋盖的规定基本上是合理的,本次修订,保持89规范、2001规范的规定;并依据木结构设计规范的规定,明确8度时的木屋盖不宜设置天窗。
    木屋盖的支撑布置中,如端开间下弦水平系杆与山墙连接,地震后容易将山墙顶坏,故不宜采用。木天窗架需加强与屋架的连接,防止受震后倾倒。
    当采用钢筋混凝土和钢屋盖时,可参照第9.1、9.2节的规定。

9.3.10 檩条与山墙连接不好,地震时将使支承处的砌体错动,甚至造成山尖墙倒塌,檩条伸出山墙的出山屋面有利于加强檩条与山墙的连接,对抗震有利,可以采用。

9.3.12 震害调查发现,预制圈梁的抗震性能较差,故规定在屋架底部标高处设置现浇钢筋混凝土圈梁。为加强圈梁的功能,规定圈梁的截面高度不应小于180mm;宽度习惯上与砖墙同宽。

9.3.13 震害还表明,山墙是砖柱厂房抗震的薄弱部位之一,外倾、局部倒塌较多;甚至有全部倒塌的。为此,要求采用卧梁并加强锚拉的措施。

9.3.14 屋架(屋面梁)与柱顶或墙顶的圈梁锚固的修订如下:
    1 震害表明:屋架(屋面梁)和柱子可用螺栓连接,也可采用焊接连接。
    2 对垫块的厚度和配筋作了具体规定。垫块厚度太薄或配筋太少时,本身可能局部承压破坏,且埋件锚固不足。

9.3.15 根据设计需要,本次修订规定了砖柱的抗震要求。

9.3.16 钢筋混凝土屋盖单层砖柱厂房,在横向水平地震作用下,由于空间工作的因素,山墙、横墙将负担较大的水平地震剪力,为了减轻山墙、横墙的剪切破坏,保证房屋的空间工作,对山墙、横墙的开洞面积加以限制,8度时宜在山墙、横墙的两端设置构造柱。

9.3.17 采用钢筋混凝土无檩屋盖等刚性屋盖的单层砖柱厂房,地震时砖墙往往在屋盖处圈梁底面下一至四皮砖范围内出现周围水平裂缝。为此,对于高烈度地区刚性屋盖的单层砖柱厂房,在砖墙顶部沿墙长每隔1m左右埋设一根8竖向钢筋,并插入顶部圈梁内,以防止柱周围水平裂缝,甚至墙体错动破坏的产生。