9.2 结构体系和结构布置
9.2.1 钢结构厂房的结构体系和结构布置应符合本规范第3.2节和本节的有关规定。
9.2.2 框架-支撑结构的布置应符合下列规定:
1 支撑框架在两个方向均宜对称布置,支撑框架之间楼盖的长宽比不宜大于3。
2 支撑框架宜布置在荷载较大的柱间,支撑框架宜上下连续贯通;当受工艺设计条件限制必须错开布置时,应在紧邻柱间连续布置,并宜增加附近楼层或屋面的水平支撑或柱间支撑相互搭接一层,应确保支撑承担的水平荷载和水平地震作用传递至基础。
3 有抽柱的结构,应增加相邻楼、屋盖的水平支撑,并应在相邻柱间设置竖向支撑。
4 支撑的形式沿竖向宜一致。对于采用偏心支撑的厂房,顶层可采用中心支撑。
5 支撑的轴线与框架梁、柱中心线宜在同一平面内。
6 框架-支撑结构的支撑水平杆兼作框架横梁时,框架横梁沿厂房应连续贯通。
7 各柱列的纵向刚度宜相等或接近。
9.2.3 框排架结构厂房结构布置应符合本规范第8.2.4条的规定。
9.2.4 中心支撑框架应符合下列规定:
1 中心支撑框架的支撑宜采用交叉支撑,也可采用人字形支撑、单斜杆支撑和V字形支撑(图9.2.4-1),不宜采用K形支撑。抗震设计时不应采用K形支撑。
图9.2.4-1 中心支撑框架
2 支撑框架的框架梁、柱应采用刚性连接。支撑的两端与框架应采用刚性连接,而结构计算分析时可按铰接计算。
3 支撑杆件的轴线宜交汇于框架梁柱构件轴线的交点,当构造上确有困难时,偏离交点的偏心距不应超过支撑杆件宽度。
4 当采用只能受拉的单斜杆支撑时,应同时设置不同倾斜方向的两组斜杆,且每组中不同方向单斜杆的截面面积在水平方向的投影面积之差不应大于10%(图9.2.4-2)。
图9.2.4-2 单斜杆支撑的布置
9.2.5 偏心支撑框架应符合下列规定:
1 支撑由支撑斜杆及与其相交的框架梁段组成,可采用单斜杆形和人字形(图9.2.5)。
图9.2.5 偏心支撑框架
2 偏心支撑的每根支撑轴线应至少有一端在框架的梁柱节点以外与框架梁轴线相交。
3 支撑框架的框架梁、杜应采用刚性连接。支撑的两端与框架应采用刚性连接,而结构计算分析时可按铰接计算。
9.2.6 屈曲约束支撑框架的支撑宜采用人字形支撑、成对布置的单斜杆支撑等形式,不应采用K形或X形。支撑与柱的夹角宜为35°~55°。
9.2.7 钢结构厂房,当设置地下室时,框架-支撑结构中竖向连续布置的支撑应延伸至基础;钢框架柱应至少延伸至地下一层,其竖向荷载应直接传至基础。
9.2.8 厂房楼(屋)盖结构应符合下列规定:
1 宜采用现浇钢筋混凝土楼板、压型钢板现浇钢筋混凝土组合楼板。非抗震设计和抗震设计6、7度且高度不超过40m的厂房,尚可采用装配整体式钢筋混凝土楼板,亦可采用装配式钢筋混凝土楼板和钢铺板。各种类型楼板均应与厂房主体结构钢梁和楼盖钢梁有可靠连接,应确保楼盖的整体性。
2 设置有振动设备的楼层以及楼板开洞较大,楼层刚度削弱较大的楼层以及直接支承设备的楼板,应采用现浇钢筋混凝土楼板或现浇钢筋混凝土组合楼板。
3 竖向框排架结构中,顶层排架下部嵌固楼层应采用现浇混凝土楼板或现浇混凝土组合楼板,楼板厚度不宜小于150m,并应双层双向配筋。
4 钢铺板楼盖结构,宜沿楼盖四周设置水平支撑;楼板大开洞处以及厂房柱间支撑相应位置应设置水平支撑。当各榀框架侧向刚度相差较大、柱间支撑布置又不规则时,应设置水平支撑。
5 楼盖主、次钢梁的连接宜采用平接方案,即主梁和次梁顶面宜为同一标高。次梁与主梁的连接宜采用铰接构造。次梁有悬臂端时,应采用连续梁布置方案。
6 设置有设备的楼层,应按本规范第3.2.3条第7款的规定设置钢梁支承设备荷载。
7 有腐蚀性环境的楼层,楼盖结构的设计尚应符合现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046的有关规定。
9.2.2 框架-支撑结构体系中支撑框架的布置,应遵循抗侧力中心与水平地震作用合力接近重合的原则,要求在两个方向均宜对称布置,同时支撑框架之间楼盖的长宽比不宜大于3,以保证抗侧力刚度沿长度分布均匀。
中心框架-支撑结构,交叉支撑可按拉杆设计,比较经济,而且构造简单。偏心支撑具有弹性阶段刚度接近中心支撑框架,弹塑性阶段的延性和消能能力接近于延性框架的特点,是一种良好的抗震结构,但构造相对中心框架-支撑结构复杂,因此本条规定,非抗震设计和抗震设计时抗震等级三级、四级且高度不大于40m的厂房,宜优先采用中心框架-支撑结构;抗震等级一级、二级时宜采用偏心支撑。
支撑杆件宜采用整根材料。当采用焊接型钢时,应采用整根型钢制作支撑杆件;当采用热轧型钢时,拼接处应采用拼接板加强,确保杆件达到等强接长。
9.2.4 中心支撑宜优先采用交叉支撑,也可采用人字形支撑、单斜杆支撑和V字形支撑,不宜采用K形支撑;抗震设计时不应采用K形支撑,因为K形支撑在地震作用下有可能因受压斜杆屈曲或受拉斜杆屈服引起较大的侧向变形,使柱发生屈曲甚至倒塌,故在抗震设防区的厂房结构中不应再采用。
9.2.5 偏心支撑框架无论采用何种支撑形式,每根支撑至少有一端应偏离梁、柱节点而直接与框架梁连接,而不是交在梁与柱的交点。在支撑节点与梁柱节点之间的框架梁段或支撑节点与另一支撑节点之间有一段梁,这段梁称为耗能梁段。在大震作用下通过耗能梁段的非弹性变形耗能,达到抗震耗能。偏心支撑框架体系的耗能能力,很大程度取决于耗能梁段。