化工廠鋼筋混凝土框架節(jié)點抗震設(shè)計探析

謝健(貴州昊華工程技術(shù)有限公司，貴州 貴陽 550001)

0 引言

在化工廠房之中，因為整體工藝流程的需要和一些化學(xué)成分的侵蝕負(fù)作用，也通常讓化工廠房的設(shè)計籌劃都是立足于多階層的鋼筋混凝土框架所開展，從而達(dá)到全面提升廠房框架負(fù)荷程度以及加強(qiáng)抗化學(xué)侵蝕性的效果。而因為鋼筋混凝土的框架同時在建立在桿件體系之上，所以在諸如地震突發(fā)事件的影響之下通常會造成整體框架位移的狀況產(chǎn)生。所以為了更好的規(guī)避鋼筋混凝土框架到受到來自于地域的突發(fā)的所造成的安全影響，所以需充分的依據(jù)我國規(guī)定相關(guān)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)以及原則進(jìn)行科學(xué)性的設(shè)計。

1 影響化工廠鋼筋混凝土框架節(jié)點抗震的核心因素解析

經(jīng)過大量的工程實踐的實際發(fā)生狀況可以充分證明，針對于以剪切變形為核心的鋼筋混凝土框架，當(dāng)受到突發(fā)性的地震災(zāi)害侵?jǐn)_時，整體框架剛度最弱項便是整個框架的梁柱體的交接位置和其緊鄰的梁端。這主要是因為在地震突發(fā)自然災(zāi)害的影響之下，整個框架的節(jié)點會在一瞬間承受著巨大的剪力，這無疑會讓節(jié)點處極為容易受到系統(tǒng)性的破壞。而整體破壞的核心特征為：節(jié)點的核心區(qū)域的鋼筋混凝土框架會產(chǎn)生傾斜甚至是產(chǎn)生裂縫；與此同時混凝土以及柱體鋼筋也會發(fā)生粘合性的裂開問題，這最終會造成混凝土的保護(hù)外層脫落的情況發(fā)生。而影響鋼筋混凝土框架抗震效果的核心因素有以下幾個方面。

1.1 混凝土框架的整體剛度

倘若運用剛度等級相對較低的混凝土框架時，往往在遭遇地震災(zāi)害的時候，整個框架節(jié)點在剪力的影響下會導(dǎo)致節(jié)點的區(qū)域的負(fù)載力瞬間增高，這無疑會讓節(jié)點產(chǎn)生裂縫甚至是碎裂的情況，與此同時也會嚴(yán)重的影響著框架梁體鋼筋在節(jié)點位置的錨固的作用。特別是在剪力的影響之下，框架的梁體縱向鋼筋和節(jié)點位置混凝土的粘合力也會產(chǎn)生衰退的現(xiàn)象，從而引發(fā)縱向鋼筋的位移的情況產(chǎn)生，最終會造成強(qiáng)柱的弱梁的性能嚴(yán)重衰減的問題爆發(fā)。

1.2 柱軸的壓力問題

通常而言，柱軸的壓力所指的是上部框架應(yīng)用在節(jié)點位置的綜合性軸壓力。經(jīng)過大量的工程實踐表明，在縱向的負(fù)載以及突發(fā)性地震災(zāi)害的影響之下，梁柱節(jié)點所承受的壓力盡管極為復(fù)雜，但是核心負(fù)載問題主要是來自于剪力的作用。而在這樣的作用之下，節(jié)點位置的混凝土?xí)殡S著柱體主軸的壓力的提升而迅速的削減，特別是在高軸壓力的情況之下，節(jié)點的截面出受制于自于相關(guān)區(qū)域的混凝土壓力強(qiáng)度超過了其的載荷力度，進(jìn)而導(dǎo)致了節(jié)點位置混凝土的極具破碎化現(xiàn)象產(chǎn)生。而這個時候，就算是全面的提升箍筋相對于混凝土的含量，箍筋也已經(jīng)對于核心區(qū)域的混凝土的整體框架約束的性能大幅削減，這無疑極大的降低了框架階段的鋼度。

1.3 箍筋相對于混凝土的含量問題

經(jīng)過大量的地震類型的突發(fā)工程安全事故表明，框架節(jié)點受到極為嚴(yán)重的損壞，往往和因為節(jié)點位置沒有箍筋亦或是箍筋含量相對較少有著極大的聯(lián)系。特別是在地震壓強(qiáng)的作用之下因為箍筋配比相對較少，往往無法有效的起到對于框架節(jié)點的混凝土核心區(qū)域的束縛作用，從而讓混凝土的抗震強(qiáng)度大幅降低甚至還會出現(xiàn)裂縫的狀況。而縱向鋼筋因為束縛力相對較弱，在柱軸壓力影響之下往往會嚴(yán)重的變形，這也無疑會造成框架節(jié)點產(chǎn)生應(yīng)力性嚴(yán)重破壞的問題產(chǎn)生。

而混凝土的框架節(jié)點，在地震自然災(zāi)害的影響下?lián)p壞頻率最高的通常是角柱、邊柱的節(jié)點等區(qū)域。而造成此種問題的根本就在于，因為某些化工廠生產(chǎn)的流程需求，從而讓相關(guān)設(shè)施的布控以及負(fù)載的分布極為不均衡。盡管很多化工廠的整體構(gòu)造看似十分的對稱，但是因為大型生產(chǎn)設(shè)施的不科學(xué)排布進(jìn)而導(dǎo)致框架部分區(qū)域的柱面極大，而在地震災(zāi)害的影響之下，會導(dǎo)致水平地震合理的運用線不經(jīng)過框架的硬度核心，框架不只是會產(chǎn)生位移情況，甚至還會出現(xiàn)斷裂等極度危險的事故發(fā)生。

1.4 樓板局部不連續(xù)問題

樓板局部不連續(xù)也屬于工廠建在抗震當(dāng)中經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)的一類問題。其核心所指的是工廠類建筑的尺寸以及平面的剛度發(fā)生了巨大的改變，進(jìn)而導(dǎo)致樓面水平的剛度隨之也發(fā)生了極大的變化。從框架抗震的規(guī)劃的角度來解析，樓層局部不連續(xù)的鋼筋混凝土框架需要充分的考慮三個方面的問題：第一，框架整體的抗震解析運算的時候，樓層平面內(nèi)實際的剛度運算模型的選用問題；第二框架的振型的特征以及選取的問題；第三，是樓板局部不能持續(xù)的產(chǎn)生水平剛度變化出框架構(gòu)件的應(yīng)力集中性問題。

2 針對于化工廠鋼筋混凝土框架節(jié)點抗震規(guī)劃的合理建議

2.1 科學(xué)規(guī)范的選用建設(shè)所需的混凝土剛度

多階層的鋼筋混凝土框架整體剛度等級往往不能低于C25 這個級別。而特別是對于相關(guān)化工生產(chǎn)設(shè)施對于整個工廠框架負(fù)荷度要求較大的情況，尤其是要提升框架柱的整體負(fù)荷力。而想要提升負(fù)荷力除了有效的對于柱的截面區(qū)域積極調(diào)控意外，還需要將柱的混凝土剛度整體提升到相關(guān)的要求標(biāo)準(zhǔn)以上。而這個階段更是需要充分的考慮框架節(jié)點位置的混凝土強(qiáng)度等級和柱的強(qiáng)度等級的一致性。

2.2 合理的提升箍筋相對于混凝土的含量

我國相關(guān)的建筑抗震設(shè)計的規(guī)范要求文件中明確的提到了限制最小區(qū)域箍筋率來管控框架節(jié)點中心區(qū)域的整體筋體量。在規(guī)劃設(shè)計的階段需要運用多元化的箍筋模式來提升框架階段的抗震強(qiáng)度。特別是即合理同時整體成本投入相對較低的情況下有效的管控區(qū)域的箍筋率，針對于化工廠而言，建議可以運用井字形狀的綜合箍從而達(dá)到合理又整體成本投入相對較低的基礎(chǔ)上，提升整體的箍筋率，同時還可以讓節(jié)點的核心區(qū)域的混凝土周圍所承載相對平衡的壓力。

2.3 合理規(guī)劃不連續(xù)鋼筋混凝土框架的抗震設(shè)計

針對于樓板局部不連續(xù)的鋼筋混凝土框架的整體運算解析的時候，需要充分的依據(jù)樓板平面但中實際可能變形的狀況，選用適宜的樓板假定運算模型，從而更好的保障框架運算的精準(zhǔn)度。現(xiàn)階段振型分解反應(yīng)譜法以及時程分析法是框架抗震解析的關(guān)鍵，在運用以上方式解析通?？蚣艿卣痦憫?yīng)的時候，需要選取可以反應(yīng)框架核心動力特征的足量的振型進(jìn)行運算，對于常規(guī)的框架，通常只需要選用框架的前幾個階段振型便可以。

樓板局部的不連續(xù)形成水平剛度的巨大變化，往往會引發(fā)框架高振型和相關(guān)系數(shù)的提升，所以在其框架抗震解析的時候，需要注意科學(xué)選用振型參與的數(shù)量。針對于水平剛度的突變區(qū)域，連接構(gòu)件的處理需要科學(xué)的挑選，將連接構(gòu)件的剛度管控在規(guī)范的范疇之內(nèi)。剛度突發(fā)的區(qū)域的構(gòu)件需要開展更為詳盡的解析，從而更好的保障薄弱區(qū)域的框架安全性。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著如今化工廠專業(yè)化設(shè)施的多樣化的發(fā)展，無疑也對于化工廠的鋼筋混凝土框架節(jié)點抗震帶來更高的要求以及挑戰(zhàn)。特別是如今化工廠的專業(yè)設(shè)施以及相關(guān)的運作流程也變得極為復(fù)雜。所以結(jié)合當(dāng)下的發(fā)展需求背景之下，無疑需要借助更加科學(xué)的方式來進(jìn)一步提升化工廠的鋼筋混凝土框架的負(fù)載度。只有如此，才可以在遭遇到諸如地震的突發(fā)事故的影響之下，全面的保障化工廠的安全性。