工业建筑中的单跨框架结构设计实践探讨
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３）当结构高度大于 ２４ｍ且抗震设防分类为乙类时，结 构框架柱应按大震弹性设计，框架梁应按中震弹性设计，或 经过专家评审后采取更高的性能目标设计。
６ 合理布置楼面次梁
在楼面次梁的布 置 上，采 取 尽 量 避 免 单 跨 框 架 承 担 竖 向荷载的布置方式，这 样 可 减 小 框 架 柱 在 单 跨 方 向 上 的 弯 矩，从而减小框架柱 的 破 坏。 此 时 单 跨 框 架 方 向 上 的 框 架 梁受力较小、需要的承载力较小，但在设计中需要保证框架 梁具有足够刚度，梁截面高度取不小于跨度的 １／１０。平面 布置示例见图 ３。
１ 尽量在单跨方向设置少量剪力墙或交叉柱间支撑
特别是在高烈度 区，最 好 在 方 案 阶 段 让 结 构 形 成 多 道 抗震防线。接收条件时，和工艺管道专业协商，让设备和管 线 避 开 需 要 布 置 剪 力 墙 及 支 撑 的 轴 线 处，避 免 空 间 碰 撞。 剪力墙或支撑的布 置 应 使 结 构 的 刚 心 和 质 心 尽 量 重 合，以 减小结构在地震作用下的扭转破坏。典型的平面布置示例 见图 １，图 ２。
摘 要：单跨框架结构为没有冗余约束的空间结构，抗震性能差。基于概念设计，通过优化结构布置、加强构造措施及采用性能化
设计方法，提高单跨框架结构的抗震性能，从而为工业建筑中单跨框架结构的应用提供了一种可行的设计方法。
关键词：单跨框架结构，工业建筑，概念设பைடு நூலகம்，抗震设防分类，性能化设计
中图分类号：ＴＵ３１８
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３ 保证结构楼板连续性 楼板整体连续且保证板厚不小于 １００ｍｍ可保证其整
体刚度，从而使所有框架柱能同时参与抵抗水平作用，以避 免形成各个击破、连 续 倒 塌。 当 楼 板 不 可 避 免 需 要 开 大 洞 时，有效楼板宽度不应小于该层楼板宽度的 ５０％，且楼板 开洞的总面积不应大于该层楼板面积的 ３０％。并且需要 将开洞处楼板加厚且加强配筋或在洞口周边布置次梁从而 增加楼板的刚度。 ４ 严格控 制 结 构 的 层 间 变 形，且 保 证 框 架 柱 有 较 大 的 变形能力
５ 采取性能化设计方法
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２ 保证结构竖向刚度的均匀性 根据《抗规》对结构竖向不规则的定义，当该层侧向刚
度小于相邻上一层的 ７０％，或小于其上相邻三个楼层侧向 刚度平均值的 ８０％时，为侧向刚度不规则，此时在地震时 该层为薄弱层。在地震作用下，该层会产生集中变形，导致
根据结构的高度、抗 震 设 防 分 类 及 抗 震 设 防 烈 度 的 大 小尽可能的提高性 能 目 标，确 保 结 构 在 地 震 作 用 下 的 安 全 可靠。
文献标识码：Ａ
０ 引言
单跨框架结构由 于 没 有 冗 余 约 束，抗 震 设 防 起 不 到 多 道防线设防的要求，往往在地震作用下破坏严重。根据《抗 规》规定：甲、乙类建筑及高度大于 ２４ｍ的丙类建筑，不应 采用单跨框架结构，高度不大于 ２４ｍ的丙类建筑，不宜采 用单跨框架结构。
但是在工业建筑 中，由 于 工 艺 条 件 的 限 制 及 使 用 功 能 的要求，单跨框架结 构 的 使 用 不 可 避 免，而 且 层 高 很 大，比 如：栈桥支架、转运 站、拉 紧 装 置、支 撑 设 备 的 支 架 等，这 些 结构经常 采 用 单 跨 框 架 结 构 的 形 式，并 且 往 往 高 度 超 过 ２４ｍ，而有些结构还是乙类建筑，在地震作用下可能导致有 毒气体和液体的泄露，产生严重的次生灾害。
使用单跨框架结构既然不可避免，虽然《抗规》有规定 “特殊要求的工 业建筑 其 抗 震 设 计 应 按 有 关 专 门 规 定 执 行”，但是严格按规范条款要求不易实现，也不现实，所以需 要进行概念设计，采 取 一 些 构 造 措 施 和 计 算 来 保 证 工 程 中 所使用的单跨框架 结 构 安 全 可 靠、经 济 合 理。 本 文 将 从 以 下几个方面就单跨框架结构设计中所采用的一些有效的构 造措施和计算方法展开论述。
力，实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的性能目标。 ２）当结构为高度小于 ２４ｍ的多层且抗震设防分类为
乙类或高度大于 ２４ｍ、抗震设防分类为丙类时，结构按中 震设计。按《高 规》抗 震 性 能 水 准 为 ２的 要 求 进 行 设 计。 框架柱抗剪、抗弯按 弹 性 设 计；框 架 梁 抗 剪 按 弹 性，抗 弯 按 不屈服设计。框架的 抗 震 等 级 定 义 为 四 级，抗 震 构 造 措 施 的抗震等级定义为比常规设计的有关规定降低 １度采用。
结构破坏甚至倒塌。 单跨框架结构因 为 冗 余 约 束 少，所 以 在 设 计 中 应 采 取
更为严格的竖向刚 度 控 制，尽 量 做 到 各 楼 层 的 侧 向 刚 度 相 近，避免形成薄弱层 的 集 中 变 形 破 坏。 在 方 案 设 计 阶 段 需 要和工艺管道专业 沟 通 确 定 各 楼 层 的 高 度，使 每 层 的 层 高 相接近。
失稳的根源是二阶 Ｐ—Δ效应，对于单跨框架结构来 说更应尽量避免产生二阶 Ｐ—Δ效应，特别在地震作用下 单跨框架结构不应产生 Ｐ—Δ效应，这样可增大框架的稳 定性，避免结构倒塌。 在 设 计 中 应 使 结 构 满 足 刚 重 比 的 要 求。框架柱的截面尺寸不应小于 ５００×５００，控制柱轴压比 小于 ０．１５，且柱箍筋沿柱全高加密，箍筋直径不小于 １０，保 证框架柱具有比较 大 的 变 形 能 力，这 样 即 使 在 地 震 作 用 下 柱端出铰也不会引起框架的倒塌。
１）当结构为单层、抗震设防分类为丙类或乙类且楼面没有 荷载较大的设备时，可按多遇地震弹性设计，但抗震构造措施 的抗震等级提高一级，以增加结构的延性，改善结构的变形能
收稿日期：２０２００９１１ 作者简介：王晓斌（１９７８），男，高级工程师
·３０·
第２０４６２卷０年第１２４２期月 山 西 建 筑
第２０４２６卷０年第１２２４期 月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ
ＤＶｅｏｃｌ．．４ ６２Ｎ０ｏ２．０２４
·２９·
文章编号：１００９６８２５（２０２０）２４００２９０３
工业建筑中的单跨框架结构设计实践探讨
王晓斌
（赛鼎工程有限公司，山西 太原 ０３００３２）
６ 合理布置楼面次梁
在楼面次梁的布 置 上，采 取 尽 量 避 免 单 跨 框 架 承 担 竖 向荷载的布置方式，这 样 可 减 小 框 架 柱 在 单 跨 方 向 上 的 弯 矩，从而减小框架柱 的 破 坏。 此 时 单 跨 框 架 方 向 上 的 框 架 梁受力较小、需要的承载力较小，但在设计中需要保证框架 梁具有足够刚度，梁截面高度取不小于跨度的 １／１０。平面 布置示例见图 ３。
１ 尽量在单跨方向设置少量剪力墙或交叉柱间支撑
特别是在高烈度 区，最 好 在 方 案 阶 段 让 结 构 形 成 多 道 抗震防线。接收条件时，和工艺管道专业协商，让设备和管 线 避 开 需 要 布 置 剪 力 墙 及 支 撑 的 轴 线 处，避 免 空 间 碰 撞。 剪力墙或支撑的布 置 应 使 结 构 的 刚 心 和 质 心 尽 量 重 合，以 减小结构在地震作用下的扭转破坏。典型的平面布置示例 见图 １，图 ２。
摘 要：单跨框架结构为没有冗余约束的空间结构，抗震性能差。基于概念设计，通过优化结构布置、加强构造措施及采用性能化
设计方法，提高单跨框架结构的抗震性能，从而为工业建筑中单跨框架结构的应用提供了一种可行的设计方法。
关键词：单跨框架结构，工业建筑，概念设பைடு நூலகம்，抗震设防分类，性能化设计
中图分类号：ＴＵ３１８
! "#$%&'()*+,-.
３ 保证结构楼板连续性 楼板整体连续且保证板厚不小于 １００ｍｍ可保证其整
体刚度，从而使所有框架柱能同时参与抵抗水平作用，以避 免形成各个击破、连 续 倒 塌。 当 楼 板 不 可 避 免 需 要 开 大 洞 时，有效楼板宽度不应小于该层楼板宽度的 ５０％，且楼板 开洞的总面积不应大于该层楼板面积的 ３０％。并且需要 将开洞处楼板加厚且加强配筋或在洞口周边布置次梁从而 增加楼板的刚度。 ４ 严格控 制 结 构 的 层 间 变 形，且 保 证 框 架 柱 有 较 大 的 变形能力
５ 采取性能化设计方法
! "#$%&'()*+,-
２ 保证结构竖向刚度的均匀性 根据《抗规》对结构竖向不规则的定义，当该层侧向刚
度小于相邻上一层的 ７０％，或小于其上相邻三个楼层侧向 刚度平均值的 ８０％时，为侧向刚度不规则，此时在地震时 该层为薄弱层。在地震作用下，该层会产生集中变形，导致
根据结构的高度、抗 震 设 防 分 类 及 抗 震 设 防 烈 度 的 大 小尽可能的提高性 能 目 标，确 保 结 构 在 地 震 作 用 下 的 安 全 可靠。
文献标识码：Ａ
０ 引言
单跨框架结构由 于 没 有 冗 余 约 束，抗 震 设 防 起 不 到 多 道防线设防的要求，往往在地震作用下破坏严重。根据《抗 规》规定：甲、乙类建筑及高度大于 ２４ｍ的丙类建筑，不应 采用单跨框架结构，高度不大于 ２４ｍ的丙类建筑，不宜采 用单跨框架结构。
但是在工业建筑 中，由 于 工 艺 条 件 的 限 制 及 使 用 功 能 的要求，单跨框架结 构 的 使 用 不 可 避 免，而 且 层 高 很 大，比 如：栈桥支架、转运 站、拉 紧 装 置、支 撑 设 备 的 支 架 等，这 些 结构经常 采 用 单 跨 框 架 结 构 的 形 式，并 且 往 往 高 度 超 过 ２４ｍ，而有些结构还是乙类建筑，在地震作用下可能导致有 毒气体和液体的泄露，产生严重的次生灾害。
使用单跨框架结构既然不可避免，虽然《抗规》有规定 “特殊要求的工 业建筑 其 抗 震 设 计 应 按 有 关 专 门 规 定 执 行”，但是严格按规范条款要求不易实现，也不现实，所以需 要进行概念设计，采 取 一 些 构 造 措 施 和 计 算 来 保 证 工 程 中 所使用的单跨框架 结 构 安 全 可 靠、经 济 合 理。 本 文 将 从 以 下几个方面就单跨框架结构设计中所采用的一些有效的构 造措施和计算方法展开论述。
力，实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的性能目标。 ２）当结构为高度小于 ２４ｍ的多层且抗震设防分类为
乙类或高度大于 ２４ｍ、抗震设防分类为丙类时，结构按中 震设计。按《高 规》抗 震 性 能 水 准 为 ２的 要 求 进 行 设 计。 框架柱抗剪、抗弯按 弹 性 设 计；框 架 梁 抗 剪 按 弹 性，抗 弯 按 不屈服设计。框架的 抗 震 等 级 定 义 为 四 级，抗 震 构 造 措 施 的抗震等级定义为比常规设计的有关规定降低 １度采用。
结构破坏甚至倒塌。 单跨框架结构因 为 冗 余 约 束 少，所 以 在 设 计 中 应 采 取
更为严格的竖向刚 度 控 制，尽 量 做 到 各 楼 层 的 侧 向 刚 度 相 近，避免形成薄弱层 的 集 中 变 形 破 坏。 在 方 案 设 计 阶 段 需 要和工艺管道专业 沟 通 确 定 各 楼 层 的 高 度，使 每 层 的 层 高 相接近。
失稳的根源是二阶 Ｐ—Δ效应，对于单跨框架结构来 说更应尽量避免产生二阶 Ｐ—Δ效应，特别在地震作用下 单跨框架结构不应产生 Ｐ—Δ效应，这样可增大框架的稳 定性，避免结构倒塌。 在 设 计 中 应 使 结 构 满 足 刚 重 比 的 要 求。框架柱的截面尺寸不应小于 ５００×５００，控制柱轴压比 小于 ０．１５，且柱箍筋沿柱全高加密，箍筋直径不小于 １０，保 证框架柱具有比较 大 的 变 形 能 力，这 样 即 使 在 地 震 作 用 下 柱端出铰也不会引起框架的倒塌。
１）当结构为单层、抗震设防分类为丙类或乙类且楼面没有 荷载较大的设备时，可按多遇地震弹性设计，但抗震构造措施 的抗震等级提高一级，以增加结构的延性，改善结构的变形能
收稿日期：２０２００９１１ 作者简介：王晓斌（１９７８），男，高级工程师
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第２０４６２卷０年第１２４２期月 山 西 建 筑
第２０４２６卷０年第１２２４期 月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ
ＤＶｅｏｃｌ．．４ ６２Ｎ０ｏ２．０２４
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文章编号：１００９６８２５（２０２０）２４００２９０３
工业建筑中的单跨框架结构设计实践探讨
王晓斌
（赛鼎工程有限公司，山西 太原 ０３００３２）