浅谈研发厂房楼面均布活荷载及可变荷载地震组合值系数的取值.pdf

2 0 1 4 年 5 月第 5 期 城 市道桥 与防洪 相关专业 2 5 7 浅谈研发厂房楼面均布活荷载及可变荷载 地震组合值系数的取值 鲍涛 中国建筑上海设计研究院有限公司 上海市2 0 0 0 6 3 摘 要 现行规范未对研发厂房的楼面均布活荷载及可变荷载地震组合值系数的取值作出明确规定 结合工程实例 通过计算分 析及相关资料的整理 对此类厂房的楼面均布活荷载及可变荷载地震组合值系数 WE e的取值提出一些建议 为类似工程设计提供 参 考 关键词 研发厂房 楼面均布活荷载 可变荷载地震组合值系数 地震作用 中图分类号 T U 3 1 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 9 7 7 1 6 2 0 1 4 0 5 0 2 5 7 0 4 0 前言 随着城市规划发展 的需 要 城市高新技 术开 发区为微小高新企业规划了一类可 自由租赁的新 型研发厂房 在建筑结构设计方 面 该类建筑有如 下特点 1 结构设计时 由于租赁方未完全确定 活荷载要求不明确 2 建筑性质为工业厂房 可变 荷载地震组合值系数 的取值现行规范未做出 明确规定 本文结合工程实例 针对 以上 问题 通 过计算分析 对其取值提出一些建议 供类似工程 设计参考 1 工程 实例 1 1 工程简介 该工程位于上海市闸北区 建筑面积为 5 7 万 m 地上 7层 地下 2层 建筑高度为 4 2 m 结构形式 为框剪结构 见图 1 考虑使用的适用性 抗震设 计要求有所提高 主要设计参数如下 结构设计使 用年 限为 5 0 a 地基基础设计 等级为 甲级 抗震设 防分类为 乙类 建筑抗震设 防烈度 为 7度 0 1 g 场地类别为 I V类 场地特征周期为 0 9 0 S 阻尼 比 为 0 0 5 多遇地 震影 响系数 最大值 为 0 O 8 框 架 剪力墙抗震等级分别为二级 一级结构计算程序 版本 为 P K P M S A T WE 2 0 1 0版 建 筑平 面功能 一 层 为产品展示 二 至六层为研发办公及研发展示 七 层为资料室及会议 中心 在使用功 能上 涉及到 光学 仪表 电子等相关产业 1 2 设计取值及计算结果 1 该工程研发办公及研发展示 区域 楼面均 布活荷载按现行荷载规范 J 附录 D 全 国民用建筑 收稿 日期 2 0 1 4 0 1 0 6 作者简介 鲍涛 1 9 7 8 一 男 安徽东至人 工程师 主要从事 结构 工程设 计工作 工程设计技术措施 2 J 进行取值 采用的建筑楼面均 布活荷载见表 1 2 结构按不同的楼面均布活荷载对主要典型 构件 见图 2 的内力进行计算 结果见表 2 对不 同的楼 面均布活荷载及可变荷载地震组合值系数 进行组合计算 结构的抗震设计主要指标结果 见表 3 表 4 2 均布活荷载及可变荷载地震组合值 系数 取值 分析 2 1 均布活荷载取值分析 荷载规 范 中工业建筑 的楼面均 布活荷载没 有给出统一的活荷载折减系数 计算各构件内力 时应根据荷载规范 按各构件的划分荷载来计算 以使用功能为半导体研发区构 件为例 计算 主梁 内力时如按次梁的荷载取值计算 则 主梁 内力 比 按主梁荷载计算时支座弯矩增大 1 2 9 跨中弯矩 增大 2 8 6 剪力增大 1 5 3 柱底轴力增 大 1 2 9 计算次 梁 内力 时如按主梁 的荷载取值计 算 则次梁内力比按次梁荷载计算时支座弯矩减 小 2 2 2 跨 中弯矩减小 2 4 3 剪力减小 2 2 4 如按板 的均布荷载来计算梁柱构件的 内力 则结 果偏差更为 明显 因此 在构件设计 时 荷载应按 对应构件合理取值使计算结果安全合理 2 2 可变荷载地震组合值 系数 取值分析 地震作用计算时 建筑的重力荷 载代表值取结 构和构配件 自重荷载标准值和各可变荷载组合值 之和 值 的取用实际就是考虑有多少 比例的楼 面活荷载参与到计算地震作用的结构质量 中 取值 由表 3 表 4结果可见 随着 I 的增大 结构 重力荷载代表值 结构周期 地震剪力及结构位移 也随之增大 随着活荷载的增大 对地震作用增 幅的影响越明显 当均布活荷载为1 0 k N m 时 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 2 0 1 4 年 5 月第 5 期 城 市道桥 与防洪 相关专业2 5 9 L一 0 伽 一 三 J 支l 莹 K Z A l J T 8 柏0 0 0 图 2 典 型 构 件 不 惫 图 底层剪力增幅为 2 0 2 最大位移增幅为 2 4 2 抗震设计 时应合理取用 E c值 如取值偏低则地 震作用计算偏小 结构 的抗震能力不足 3 楼 面均布活荷载及可变荷载地震组合值 系数 的取值原则 3 1 楼面均布活荷载取值原则 荷载规范 对工业建筑的楼面均布活荷载没有 给出统一的活荷载折减要求 由于对 于不 同用途 的 工业建筑结构 其板 次梁和主梁的均布活荷载比 值 没有共 同的规 律可循 因此对板 次 梁和主梁分 别列出了相应的均布活荷载标准值 柱 墙和基础 采用与设计主梁相同的荷载 且计算时不考虑按楼 层数折减 研发厂房在使用过程中建筑功能存在着多样 性 需对 可能 出现 的活荷 载进行包络设计 难 以参 照规范的某一单项取值 由荷载规范 附录 D的统 计结果可见 主梁与板的楼面均布活荷载比值一般 都小于 0 8 在无可靠资料的情况下 可以将楼板的 楼面均布活荷载乘以 0 8的折减系数作为主梁及 墙柱基础的荷载来 计算 设计 时楼板 次梁与主梁 柱 基础应分别按各 自荷载取值来计算以保证结构 的安全性和经济性 3 2 可变荷载地震组合值系数 E c取值原则 现行抗规f 3 对工业建筑可变荷载地震组合值 系 数 的取值未做明确规定 通常设计中工业厂房 可变荷载地震组合值系数 的取值一般大于民 用建筑 该工程通过分析以上计算结果建议从以下 3个方面来 考虑 1 从可变荷载在地 震发生时 的遇合概率 4 1 来 考虑 参考荷载组合中可变荷载准永久值系数 和可变荷载频遇值系数 来取值 a 可变荷 载准永久组合在某种 意义上与过去 的长期效应组合相同 它考虑了可变荷载对结构作 用的长期性 在设计基准期 内 可变荷载超越荷载 准永久值的概率在 5 0 左右 参照 取值在设计 基准期内可变荷载的地震遇合概率接近 1 0 0 可 考虑作 为 的取值下 限 同时 按荷载 规范lll 5 2 3条要求不应小于 0 6 不宜小于 0 7 b 可变荷 载频遇组合反 映了某一 时段在结构 上出现较大荷载的情况 其考虑 的可变荷载在结构 设计基准期 内超越其 值 的次数 或时间与总 的次数 或时间相 比在 1 0 左右 因此参照 取值在设计 基准期 内可变荷载 的地震遇合概率也是 不可忽视 的 可考虑作为 的取值上限 对照表 4 随着活 荷载的增大 对 比 E 由 0 5增加 到 1 0的结果可 见 结构周期 地震剪力 地震位移增幅幅度显著增 大 由此可见 随着活荷载的增大 地震作用更是不 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 2 6 0 相关专业 城 市道桥 与防洪 2 0 1 4 年 5 月第 5 期 表 4 抗震 指标对 比 均布活 荷载 k N m O 5 1 0 结构各抗 震指标增 幅 结构重力荷载 第一振型 地震作用下底 地震作用下最 代表值增幅 周期增幅 层剪力增幅 大位移增幅 1 4 5 3 1 2 8 1 5 2 l 5 6 6 4 1 6 1 7 6 7 9 2 0 2 l 8 7 24 2 发办公 研发展示 区域 此类建筑功能 区域的使用 活荷载一般为可控活荷载 在设 计基准期 内不会 随时问明显变化 抗 高夫 见 对藏书库 档案库 贮藏室 库房的 值取 0 8 其荷载一般都大于 4 0 k N m 因此 当研发厂房 的楼面均布活荷载为大 于 4 0 k N m 的可控活荷 载时 建议取值不 小 于 0 8 3 按实际荷载情况计算的楼面活荷载 可参 照 民用建筑取 1 0 可忽视 对于较大可控活荷载 建议按 取 4 结论 值 2 参考抗规 3 高规 5 对民用建筑楼面按等效 均布活荷载计算时所取用的 1 王 r 值 研发厂房的建筑使用功能接近民用建筑 如研 4 1 楼面均布活荷载取值 1 根据业 主要求对可能出现 的工艺 按荷载 规范 1J 荷载手册 及厂房资料中提供的荷载取包 下转 第 2 6 3页 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 2 0 1 4年 5 月第 5 期 城 市道桥 与防洪 相关专业 2 6 3 4 7 混凝 土振捣的施工工艺 在浇筑的过程中 使用插入式振捣的方法对 昆 凝土进行振捣 各个振点振捣的时间要控制在 1 9 s 左 右 分层振捣 的厚度为 2 9 c m 当混凝土不 再 出现沉落 没有气泡产生 上浮面平 整时 即可停 止振捣 严禁 出现振捣过度 的情况 模板和振捣棒 之间的距离要控制在作用半径 0 5倍 以内 振捣棒 插人到混凝土后 要保证插点的均匀性 振捣棒插入 要垂直 为了保证混凝土的密实性 防止混凝土灌注缝 出现 进入到混凝土下层的振捣棒深度为 6 1 1 c m 4 8 衬砌 的加 固 该工程使用喷射钢纤维混凝土的方法进行衬 砌加固 在施工的过程 中要按 照 1 1 7 2 1 5 9 0 1 7 0 0 4 水泥 细骨料 粗骨料 钢纤维 速凝 剂 的 比例配置喷射混凝土 水灰 比为 O 4 8 在喷 射 的过程 中 喷射面和喷头 的距离要控制在 1 1 1 4 m 要和衬砌面垂直 按照从上往下的顺序进行 喷射 首次 喷射 的混凝土要做成斜面 然后在斜面 上继续进行施喷 从而保证两次喷射混凝土结合 的 良好性 分层喷射 的时间控制在 0 5 h左右 要 注意对施工中的风压进行控制 5 结语 通 过使用上述的施工方法进行施工 工程斜 井二次衬砌施工顺利完成 衬砌的进度指标和质 量外观均符合设计的要求 取得了非常不错的施 工效果 参考文献 l 窦忠孝 苟彪 彭万平 对乌鞘岭特长隧道斜井施工的思考 J 铁道工程学报 2 0 0 6 2 5 9 6 0 2 闾志刚 鹰鹞山隧道斜井进正洞挑顶施工技术 J 铁道建筑 2 0 0 9 1 1 3 2 9 3 3 0 3 钟有信 郭得福 罗草原 长大斜井有轨运输系统配套设计与施 工技 术 J 隧道建设 2 0 0 8 0 1 5 9 6 0 上接 第 2 6 0页 络值 必要 时可对设计基 准期 内的活荷 载提 出控 制要求 确保结构安全可靠 2 计算时 板 次梁与主梁 墙柱基础分别计 算 在无可靠资料的情况下 可将板的均布活荷载 乘以0 8的折减系数作为主梁及墙柱基础的荷载 4 2 可变荷载地震组合值系数 E c取值 1 下限参考荷载规范 中类似性质荷载 的准永久值系数 取值 上限参考荷载规范 11 中 类似性质荷载的频遇值系数 取值 即 l r 王 且不应小 于 0 6 不宜小于 0 7 2 对 于大于 4 0 k N m 且 为地震 发生时遇合 概率较 大的可控均布活荷载不应小于 0 8 荷载较 大时可按 1 条取 的上限值 3 按实际荷载隋况计算的楼面活荷载取 1 0 参考文 献 1 GB 5 0 0 0 9 2 0 1 2 建 筑结构荷 载规范 S f 2 住房和城乡建设部工程质量安全监管司 中国建筑标准设计 研究院 全国民用建筑工程设计技术措施 2