7.5 单层空旷房屋
7.5.1 一般规定
1 适用范围和结构特点:
1)单层空旷房屋一般指影剧院、俱乐部、礼堂、食堂等公共建筑。常常由较空旷的单层大厅和附属用房组成的建筑组合体,主要适用于二、三线城市和村镇建筑;
2)单层空旷房屋形成了既不同于单层厂房,又不同于多层砖房,由于主体结构及附属用房多数都采用砖砌体结构,因此亦属于单层砖砌体房屋的一种;
3)根据建筑使用功能的不同,单层空旷房屋往往由若干区段组成建筑群。如影剧院由前厅、观众厅、休息厅和舞台组成。由于用途不同带来的空间分隔,体量均不同,因此产生不同的结构体系和结构布置。从而造成在一幢空旷房屋中有多层砌体,单层排架和多层排架混合构成的情形。根据对实际工程实例的动力数据分析,单层空旷各个组成部分的动力特性差异较大,同时又很难通过相互间设缝来加以分割。这就造成单层空旷房屋抗震设计的特殊性。
2 对于单层空旷房屋中组成的大厅、前厅、舞台及休息厅等之间,原则上不应设缝分隔,应通过加强措施增强相互间的连接,并应防止地震时相互碰撞造成破坏。
3 对单层空旷房屋大厅承重屋盖的选择:
1)不宜采用承重砖柱作为大厅的承重结构;
2)大厅纵墙承重时,屋架支点下应增设钢筋混凝土砖组合柱,不得采用无筋砖柱;
3)屋架支点下宜采用钢筋混凝土柱,屋盖可选用木屋盖、钢筋混凝土屋盖或钢屋盖,应注意完善纵向屋盖的支撑体系。
4 前厅的结构布置:
1)前厅一般为多层砌体结构,前厅与大厅相连,与大厅后墙为共用墙体,不设缝;
2)前厅因功能要求可能层高较高,层数不等,因此要求前厅能独立成多层砌体结构,按砌体结构设置构造柱和圈梁,保持自身的侧向刚度;
3)对前厅大门处和与大厅相连的山墙处,应考虑设置通长的钢筋混凝土壁柱。
5 舞台结构:
1)舞台由高大山墙组成,与大厅相连的舞台口大梁或屋架是地震最易破坏的薄弱环节,因此应将承托舞台口大梁或屋架的墙按主要的抗震墙设计。如舞台口两侧应有强有力的边框,舞台口抗震墙应按要求配置水平钢筋和设置边框,以增强其抗侧力的能力;
2)对舞台周边的高大山墙,应沿墙高设置水平圈梁(系梁),并可与舞台的工作平台相结合,以增强高大山墙平面外的稳定和抗侧力能力;
3)对高大山墙的角部或中部,应考虑设置通长到屋顶的钢筋混凝土柱,其配筋多于一般构造柱。
6 休息厅的结构布置:
1)休息厅一般位于大厅一侧或两侧,分单层或多层砌体结构,与大厅纵墙不设缝分隔。休息厅以墙或梁与大厅纵墙相连,休息厅横墙垂直于大厅纵墙者较多。因此结构布置很难协调一致,休息厅均以单独的多层或单层砌体结构设计;
2)休息厅以墙或梁与大厅相连处,既要考虑房屋的整体性,同时又应考虑到地震时相互碰撞的可能性。因此在构造上要求作特殊处理,防止地震时脱落或破坏倒塌。
7.5.2 抗震计算要点
1 房屋横向计算:
1)礼堂、影剧院一类房屋,可采用整体的空间分析法,也可采用简化的分块计算法,将房屋划分为门厅、观众厅、舞台三大块,分别进行横向抗震分析,并计算相互间的影响,具体计算方法:
(1)门厅、舞台,均可按多层砌体房屋的规定计算;
(2)观众厅则参照单层砖柱厂房的规定计算。
2)食堂、仓库及影剧院观众厅,可采取一个典型开间的单榀排架进行自振周期和地震作用的计算,当符合《建筑抗震设计规范》GB 50011第9.3.5条的规定时,应考虑房屋空间作用,按该规范附录J调整排架柱的地震作用效应。
2 房屋纵向计算:
1)礼堂、影剧院可划分为门厅和观众厅加舞台两大部分,门厅部分可按多层砌体房屋的规定计算;观众厅加舞台部分的纵向计算,可采用底部剪力法,其地震影响系数可取αmax;
2)设防烈度8、9度时,食堂、仓库可参照《建筑抗震设计规范》GB 50011第9.3.6条的规定执行;
3)设防烈度8、9度时,山墙(包括观众厅与门厅交接处的山墙)的壁柱应进行平面外的截面抗震验算。
7.5.3 抗震构造措施
1 大厅部分的构造措施:
1)大厅部分可分为两部分:屋盖系统和大厅的承重结构部分。
(1)大厅屋盖部分在单层空旷房屋中根据选用的材料种类和屋架形式,可参考相应的屋盖系统采取抗震构造措施;
(2)对于大厅承重结构的抗震构造措施,亦可以根据选用的承重结构类型,如钢筋混凝土排架柱或砖砌体排架柱等,可分别对照单层厂房中的构造要求,采取抗震措施。
2 前厅部分的构造措施:
1)前厅部分一般多为多层砖砌体结构,也有少数采用框架填充墙结构;
2)多层砖砌体部分按一般砖砌体采取抗震构造措施。唯一与大厅交接部分的山墙应作特殊处理。山墙作为大厅和前厅的共同墙体,受力比较复杂,如作为大厅的山墙部分,可能层高达十余米而无侧向楼盖支承,观众厅有挑台时可能半高附近出现一层挑台楼盖,因对大厅山墙一侧而言是为两层建筑;而对前厅部分则为多层砌体,可能二、三层,也可能达到四层。从大厅与前厅间的山墙看,墙两侧的楼板一般都不会在同一标高上。因此对于此处的山墙受力十分不利,既是多部位的错层,又可能会受到挑台的拉力。因此除计算时应选用合理的简图外,在构造措施上,必须大力加强该山墙整体性,在砖砌体墙上采取构造柱和加密的水平圈梁分隔山墙,柱间设置水平通长的拉结钢筋。
少数建筑中也有将此山墙改为钢筋混凝土框架和加部分抗震墙结构。这样抗震墙作为大厅尽端的支承结构也是十分必要的;而对于前厅部分框架填充墙结构可能更能适应其使用功能上变化的要求。
3 两侧附属用房的构造措施:
1)大厅与两侧附属用房(休息厅)之间一般均有错层;
2)两侧附属用房多为二、三层多层砖砌体房屋,而大厅的纵向墙体则为单层。因此,对大厅纵墙来说,如为排架柱,则柱间墙承重;如为砖砌体纵墙(组合柱)承重,则由砖砌体墙组成。因此该墙不仅为错层墙体,而且受力复杂。对大厅而言作为屋盖结构的主要受力柱,荷载比较集中,且以轴力和弯矩为主;而对另一侧作为多层砌体墙,则以剪切为主。因此对该墙的构造措施亦应作特殊处理;
3)在楼盖标高处必须设水平封闭圈梁,墙体交接处应沿墙高每500mm设拉结钢筋。另外,在适当部位增设构造柱也是十分必要的措施。
4 舞台高大山墙的构造措施:
1)舞台高大山墙可分为两部分:舞台口山墙和舞台上山墙;
2)对舞台口山墙,考虑其作用突出,震害破坏又较多,因此应予特殊加强:
(1)舞台口山墙一是起大厅、屋盖部分的抗震墙作用;二是舞台山墙起托屋架梁的承重墙作用;舞台口山墙首先要满足观众大厅部分的抗震墙的构造要求。如为砖砌体墙时,在山墙与纵墙交接处应设置边框柱,作为砖砌体抗震墙的边缘。配筋应大于一般加强构造柱的要求,并沿墙高设置水平圈梁(系梁),墙体中宜配置拉结水平钢筋;
(2)舞台口可采用钢筋混凝土大梁或钢和混凝土的托架,以支承舞台上的屋架;
(3)舞台上的另三边高大山墙,可利用工作平台和楼层作为水平支撑,也可单独设置水平圈梁,将高大山墙出平面外的稳定问题予以解决。
1 适用范围和结构特点:
1)单层空旷房屋一般指影剧院、俱乐部、礼堂、食堂等公共建筑。常常由较空旷的单层大厅和附属用房组成的建筑组合体,主要适用于二、三线城市和村镇建筑;
2)单层空旷房屋形成了既不同于单层厂房,又不同于多层砖房,由于主体结构及附属用房多数都采用砖砌体结构,因此亦属于单层砖砌体房屋的一种;
3)根据建筑使用功能的不同,单层空旷房屋往往由若干区段组成建筑群。如影剧院由前厅、观众厅、休息厅和舞台组成。由于用途不同带来的空间分隔,体量均不同,因此产生不同的结构体系和结构布置。从而造成在一幢空旷房屋中有多层砌体,单层排架和多层排架混合构成的情形。根据对实际工程实例的动力数据分析,单层空旷各个组成部分的动力特性差异较大,同时又很难通过相互间设缝来加以分割。这就造成单层空旷房屋抗震设计的特殊性。
2 对于单层空旷房屋中组成的大厅、前厅、舞台及休息厅等之间,原则上不应设缝分隔,应通过加强措施增强相互间的连接,并应防止地震时相互碰撞造成破坏。
3 对单层空旷房屋大厅承重屋盖的选择:
1)不宜采用承重砖柱作为大厅的承重结构;
2)大厅纵墙承重时,屋架支点下应增设钢筋混凝土砖组合柱,不得采用无筋砖柱;
3)屋架支点下宜采用钢筋混凝土柱,屋盖可选用木屋盖、钢筋混凝土屋盖或钢屋盖,应注意完善纵向屋盖的支撑体系。
4 前厅的结构布置:
1)前厅一般为多层砌体结构,前厅与大厅相连,与大厅后墙为共用墙体,不设缝;
2)前厅因功能要求可能层高较高,层数不等,因此要求前厅能独立成多层砌体结构,按砌体结构设置构造柱和圈梁,保持自身的侧向刚度;
3)对前厅大门处和与大厅相连的山墙处,应考虑设置通长的钢筋混凝土壁柱。
5 舞台结构:
1)舞台由高大山墙组成,与大厅相连的舞台口大梁或屋架是地震最易破坏的薄弱环节,因此应将承托舞台口大梁或屋架的墙按主要的抗震墙设计。如舞台口两侧应有强有力的边框,舞台口抗震墙应按要求配置水平钢筋和设置边框,以增强其抗侧力的能力;
2)对舞台周边的高大山墙,应沿墙高设置水平圈梁(系梁),并可与舞台的工作平台相结合,以增强高大山墙平面外的稳定和抗侧力能力;
3)对高大山墙的角部或中部,应考虑设置通长到屋顶的钢筋混凝土柱,其配筋多于一般构造柱。
6 休息厅的结构布置:
1)休息厅一般位于大厅一侧或两侧,分单层或多层砌体结构,与大厅纵墙不设缝分隔。休息厅以墙或梁与大厅纵墙相连,休息厅横墙垂直于大厅纵墙者较多。因此结构布置很难协调一致,休息厅均以单独的多层或单层砌体结构设计;
2)休息厅以墙或梁与大厅相连处,既要考虑房屋的整体性,同时又应考虑到地震时相互碰撞的可能性。因此在构造上要求作特殊处理,防止地震时脱落或破坏倒塌。
7.5.2 抗震计算要点
1 房屋横向计算:
1)礼堂、影剧院一类房屋,可采用整体的空间分析法,也可采用简化的分块计算法,将房屋划分为门厅、观众厅、舞台三大块,分别进行横向抗震分析,并计算相互间的影响,具体计算方法:
(1)门厅、舞台,均可按多层砌体房屋的规定计算;
(2)观众厅则参照单层砖柱厂房的规定计算。
2)食堂、仓库及影剧院观众厅,可采取一个典型开间的单榀排架进行自振周期和地震作用的计算,当符合《建筑抗震设计规范》GB 50011第9.3.5条的规定时,应考虑房屋空间作用,按该规范附录J调整排架柱的地震作用效应。
2 房屋纵向计算:
1)礼堂、影剧院可划分为门厅和观众厅加舞台两大部分,门厅部分可按多层砌体房屋的规定计算;观众厅加舞台部分的纵向计算,可采用底部剪力法,其地震影响系数可取αmax;
2)设防烈度8、9度时,食堂、仓库可参照《建筑抗震设计规范》GB 50011第9.3.6条的规定执行;
3)设防烈度8、9度时,山墙(包括观众厅与门厅交接处的山墙)的壁柱应进行平面外的截面抗震验算。
7.5.3 抗震构造措施
1 大厅部分的构造措施:
1)大厅部分可分为两部分:屋盖系统和大厅的承重结构部分。
(1)大厅屋盖部分在单层空旷房屋中根据选用的材料种类和屋架形式,可参考相应的屋盖系统采取抗震构造措施;
(2)对于大厅承重结构的抗震构造措施,亦可以根据选用的承重结构类型,如钢筋混凝土排架柱或砖砌体排架柱等,可分别对照单层厂房中的构造要求,采取抗震措施。
2 前厅部分的构造措施:
1)前厅部分一般多为多层砖砌体结构,也有少数采用框架填充墙结构;
2)多层砖砌体部分按一般砖砌体采取抗震构造措施。唯一与大厅交接部分的山墙应作特殊处理。山墙作为大厅和前厅的共同墙体,受力比较复杂,如作为大厅的山墙部分,可能层高达十余米而无侧向楼盖支承,观众厅有挑台时可能半高附近出现一层挑台楼盖,因对大厅山墙一侧而言是为两层建筑;而对前厅部分则为多层砌体,可能二、三层,也可能达到四层。从大厅与前厅间的山墙看,墙两侧的楼板一般都不会在同一标高上。因此对于此处的山墙受力十分不利,既是多部位的错层,又可能会受到挑台的拉力。因此除计算时应选用合理的简图外,在构造措施上,必须大力加强该山墙整体性,在砖砌体墙上采取构造柱和加密的水平圈梁分隔山墙,柱间设置水平通长的拉结钢筋。
少数建筑中也有将此山墙改为钢筋混凝土框架和加部分抗震墙结构。这样抗震墙作为大厅尽端的支承结构也是十分必要的;而对于前厅部分框架填充墙结构可能更能适应其使用功能上变化的要求。
3 两侧附属用房的构造措施:
1)大厅与两侧附属用房(休息厅)之间一般均有错层;
2)两侧附属用房多为二、三层多层砖砌体房屋,而大厅的纵向墙体则为单层。因此,对大厅纵墙来说,如为排架柱,则柱间墙承重;如为砖砌体纵墙(组合柱)承重,则由砖砌体墙组成。因此该墙不仅为错层墙体,而且受力复杂。对大厅而言作为屋盖结构的主要受力柱,荷载比较集中,且以轴力和弯矩为主;而对另一侧作为多层砌体墙,则以剪切为主。因此对该墙的构造措施亦应作特殊处理;
3)在楼盖标高处必须设水平封闭圈梁,墙体交接处应沿墙高每500mm设拉结钢筋。另外,在适当部位增设构造柱也是十分必要的措施。
4 舞台高大山墙的构造措施:
1)舞台高大山墙可分为两部分:舞台口山墙和舞台上山墙;
2)对舞台口山墙,考虑其作用突出,震害破坏又较多,因此应予特殊加强:
(1)舞台口山墙一是起大厅、屋盖部分的抗震墙作用;二是舞台山墙起托屋架梁的承重墙作用;舞台口山墙首先要满足观众大厅部分的抗震墙的构造要求。如为砖砌体墙时,在山墙与纵墙交接处应设置边框柱,作为砖砌体抗震墙的边缘。配筋应大于一般加强构造柱的要求,并沿墙高设置水平圈梁(系梁),墙体中宜配置拉结水平钢筋;
(2)舞台口可采用钢筋混凝土大梁或钢和混凝土的托架,以支承舞台上的屋架;
(3)舞台上的另三边高大山墙,可利用工作平台和楼层作为水平支撑,也可单独设置水平圈梁,将高大山墙出平面外的稳定问题予以解决。