建筑结构抗震设计

第7章单层厂房抗震设计

单层厂房的内容：单层砖结构厂房、单层钢筋砼柱厂房、单层钢结构厂房本章主要讲解单层钢筋砼柱厂房一、单层钢筋砼柱厂房

6、7度区，主体结构完好，少数围护砖墙开裂外闪，突出屋面的π形天窗局部破坏。8度区，主体结构不同程度破坏，上柱裂缝，柱与屋盖的连接破坏π形天窗倾倒，个别屋盖塌落。9度区：砖围护墙大量倒塌，π形天窗架大量倾倒，不少屋盖塌落。10、11度区，大多数厂房倒塌破坏。震害表明：通过设防的厂房，对7度地震作用有足够的抗震能力，也存在一些薄弱环节。§1震害分析

对7度以上地震作用抵抗力不足。弱点：纵向抗震能力差、构件连接单薄、支撑体系弱等。1、屋盖体系7度区，柱间支撑处屋面板支座酥裂。8度区，屋面板错动、震落、倒塌。9度区，屋面大面积倒塌。2、天窗架

突出屋面的π形天窗架在8度以上会造成大面积的倾倒，是厂房的薄弱部分。下沉式天窗震后基本完好。3、柱1）上柱柱身变截面处酥裂或折断2）柱顶与屋面梁的连接处由于受力复杂易发生剪裂压酥、拉裂或锚筋拔出、钢筋折断等震害。3）高低跨处，中柱柱肩产生竖向拉裂。4）下柱下部出现横向裂缝或折断。

4、连接

厂房是装配式结构，连接很重要，屋面板与屋架，天窗架与屋架、屋架与柱、吊车梁与柱、支撑连接等。5、支撑系统

厂房的重要构件，天窗架支撑——屋盖垂直支撑——柱间支撑破坏形式：压曲，节点扭折、焊缝撕开、锚件拉脱等。6、围护墙

开裂、外闪、脱落、倒塌。二、单层砖厂房7度区：未经设防的单层砖结构厂房，多数只有轻微破坏或基本完好，少数为中等破坏。8度区：多数有破坏，部分受到中等破坏，个别倒塌。9度区：大多数有严重破坏或倒塌，只有个别在震后保留下来。震害：纵墙水平裂缝、砖垛折断、山墙斜裂缝。屋架支座联结处的局部破坏。§2抗震设计一、设计原则1.结构布置与选型（1）平面布置和抗侧力结构形式厂房的结构布置应合理。平面宜规则、对称；平面复杂时，应设防震缝将平面分隔成简单对称的形状。单层砖柱厂房：屋盖较轻时（轻型钢屋架等）可不设防震缝，屋盖较重时（钢筋砼）与贴建的建筑之间，设50~70mm的防震缝。单层砼柱厂房：多跨宜为等高，体型复杂时，宜设缝。纵横跨交接处的100~150mm，其它为50~90mm。厂房横向抗侧力体系：屋盖横梁与柱铰接的排架形式。厂房纵向抗侧力体系：纵向柱列形成的排架、柱间支撑和纵墙共同组成。

厂房的同一结构单元内不应采用不同的结构形式，也不应采用横墙与排架混合承重。（2)支撑的布置①屋盖支撑布置上弦横向、下弦横向、跨中竖向、端部竖向有檩屋盖的支撑布置见表7-1；有檩屋盖的支撑布置表7-2；木屋盖的支撑布置表7-3。

②柱间支撑：设置位置，最大长细比，节点连接。（3）围护墙的布置围护墙的布置应尽量均匀、对称。多跨厂房的砌体围护墙宜采用外贴式，不宜采用嵌贴式。厂房端部宜设屋架，不宜采用山墙承重。墙板优于砖墙，砖围护墙应设置圈梁，设拉筋于柱连接。钢结构厂房的围护墙：单层钢筋混凝土柱厂房的围护墙：厂房围护墙女儿墙的布置和构造，应符合有关对非结构构件抗震要求的规定。（4）天窗架和屋架的选型天窗架：①突出屋面的天窗架宜采用钢天窗架②9度时，可采用下沉式天窗③突出屋面的钢筋砼天窗，侧板与天窗架柱宜采用螺栓连接屋架选型：①单层砖柱厂房6~8度宜用轻型屋盖9度应为轻型屋盖②

单层砼柱厂房，屋架L>24m8度III，IV类场地9度③屋面板与屋架焊接（三点焊接）④规范对屋架截面和配筋的构造作出要求（5）柱的选型单层砖柱房屋6、7度时可采用十字形无筋砖柱，8度ⅠⅡ类场地采用竖向配筋组合砖柱，9度时和8度（III，IV类场地）中柱采用钢筋砼柱。单层钢筋砼柱厂房，截面选取，箍筋加密，加密区最小间距和直径要求柱顶与屋架连接：8度时宜用螺栓连接，9度时宜用钢板铰连接

钢板铰宜于耗能，在地震中经受了考验。2.抗震设计的一般原则（1）哪些厂房可不进行横向及纵向截面抗震算；（2）厂房的横向抗侧力构件厂房的纵向抗侧力构件；（3）哪些厂房需考虑竖向地震作用；（4）哪些厂房应进行弹塑性变形验算。3单层厂房的质量集中系数集中质量一般位于屋架下玹（柱顶）处。质量集中的原则：计算动力特性时,根据“周期等效”的原则；计算地震作用时，对于排架根据柱底“弯矩相等”的原则，对于剪力墙根据墙底“剪力相等”的原则。二、横向抗震计算计算要点：单层厂房的抗震计算包括横向和纵向两个方向的计算。

当满足有关抗震构造措施时，规范规定：

7度时，ⅠⅡ类场地，柱高不超过4.5m且两端均有山墙的单跨及等高多跨砖柱厂房，和柱高不超过10m且两端均有山墙的单跨及等高多跨钢筋砼柱厂房可不进行抗震计算。

主要内容：计算简图的取法，自振周期的计算，内力计算，强度计算等。1、计翻算简忌图（洁平面切排架挨）基本假创设：1、设浑厂房拾的屋嗽盖为羊有限给刚性脚的物源体。2、设呀厂房泪每一累榀排何架为开一各齐独立社隔离爸的计算单元痛，按单总榀平面梦排架进翁行地震津作用分析。3、将产质量设集中烟于柱晃顶，寄按单溜质点唐及多辟质点体系计判算。4、排架耗在地震厦作用下来的变形纪以剪切爷变形为主，粪地震作识用沿高塑度为倒悟三角形散分布。（1）计算朝自振周辰期的质袖量集中1）等勿高厂缎房2）不等擦高厂房系数1.但0、0.5、0.滨25是按动循能等效秩折算质量登的折矿减系降数。吊车丢桥架对的影岗响：插吊车莲桥梁竿的刚纸度将使结构绑的刚度杆增大即宗周期减务小，而适吊车桥架的重气量又使柿结构的沾周期增隶大，为勤了简化计算焦，在作计算甩周期抢时，绳不考拉虑桥坐架的俗影响乌。（2）计算时地震作旅用的质犯量集中屋盖突处的乐重量劲（无么吊车洞）1）等羞高厂匪房2）不等鼻高厂房无吊车角厂房计赞算简图对于柱菜、墙的师折算系染数0.然5，是绑用柱狮底部弯矩揭等效原筛则得到玻的。将柱桑或墙珠分成庆五个汪质点否，各趴个为0.峰2，按振眠型分解气反应谱互法求出善柱底部碗的弯矩龄。由底案部弯矩际相等，盾求出在洋柱顶的贷折算质毒量，由完算例，将最后建婚议取为0.妇5。桥式胖吊车和厂房多，还扫应考炉虑吊均车桥多架的昏重力杂荷载阔（将绘吊车垃考虑部成一照个质蚁点，位集中铅于该赵跨任食一柱嘉吊车屑梁顶乖面标洲高处旅）吊车：单跨含时为窝一台登，多阻跨时行，不哲超过哭两台鹿，软国钩时财，不误计吊闸重，呼硬钩疲时取蔬吊重覆的30%。2、笛自振僵周期篇的计党算⑴单跨穷和等嫌高多底跨厂磁房，服按单婚质点拍体系讯。考虑唱不同饰结构览引入羽调整企系数——调整猾系数由钢筋物混凝土骗屋架或殿钢屋架写与钢筋辩混凝土场柱组成需的排架产，有纵旱墙时取活周期计祸算值的80嫁%，无卧纵墙程时取90%。——排架络的侧阳向柔壳度=F耗=(犯1-押X1株)⑵两跨明不等存高厂倾房能量法考虑⑶三跨不是对称带烟升高中柴跨厂房3、排架地妹震作用年的计算⑴底部剪铺力法（漠考虑空咱间及扭游转作用冠修正）——修正系袋数，表7-6、7-7：单质僻点喂多圆质点（2）各读质点亏地震盐作用劲分配4、考虑羊空间作心用和扭窃转影响每的内力僵调整单厂去横向瘦地震崇作用米简化输计算=平面排伍架计算+空间丧作用灰影响空间工浓作效应亲取决于逃：1.有无山攀墙（或轮横墙）站及屋盖他的横向河刚度2.屋盖俯增加迷了厂洲房的响刚度滩。3.山墙的穗间距越蹈小厂房编的刚度绢越大。扭转效押应：1.仅一端叨有山墙袜的厂房多，会产流生扭转为振动。2.靠近罪伸缩寸缝处枝的排从架柱去比其病他位熟置的消排架仿柱震搜害重身。当符挪合下天列条砍件时据，可游考虑膛空间熄工作狂和扭姥转影旋响：1）7度和8度；2）厂房依单元屋圆盖长度穿与总跨序度之比援小于8或厂房总总跨度漫大于12；3）山墙脖厚度不探小于24要0m筋m，开休洞所有占水轧平截舞面面午积不赖超过竹总面塘积的50俯%；4)柱顶浙高度造不大重于15m。对不理同的织排架驴结构撕形式挥进行匹空间贷的平坛动与橡扭转滑振动柳分析播，将母其结脱果与狼平面丽排架绝振动但分析她结果遍进行突对比检，得坚出空货间工蜘作与盖扭转桨影响撕效应竭的调俘整系碌数ζ1ζ2见表7-印6。简单的你结论：山墙的健间距越州大，厂防房的空午间作用没越小，讨排架上风的地震些剪力越雷大；有录檩屋盖集厂房的录地震剪型力大于唐无檩屋督盖厂房换；当山耗墙的间洽距超过末一定距涝离时，背有檩屋浊盖厂房趴及高低迁跨出的失上柱的格地震作驻用甚至想超过单只排柱的甜地震作徒用。5、不等枕高厂显房高料低跨则交接唇处中端柱的漫地震霞内力穴修正由于高妇振型的砖影响，抱将使这析部分截铲面的内力跌大于用竞底部剪遇力法求胡出的内盲力。这些截面让的内力火乘以系棵数修正稍。⑴高跨一丙侧有低港跨时⑵高跨烫两侧贪有低浑跨时——空间影赏响系数——高低跨无跨数——高低跨贡屋盖的锡重力荷岔载代表紧值——高跨按两侧舱低跨窄屋盖棍总的差重力贪荷载严代表扬值。6.吊车挖桥式醉引起苏的地朋震作构用效作应增骗大系归数求出购的常乘另以动俘力放栽大系除数7.有斜缴腹杆朱的桁抖架式众天窗塔架的南地震痕作用由于咬这种尾天窗植架的秒刚度孕大，岸可将京其视为一个峰质点计惊算地震码作用，位不乘放躲大系数妙。当天伯窗架探跨度康大于9m时（或9度时谱），可将羡求得谅的天揭窗架卖地震续作用讲乘以1.5放大系数。8.排架内堂力组合变和构件冬强度验携算（1)内力皮组合单层厂奶房地震才作用效肝应组合摊表达式到：（不呆考虑笔风荷蚕载效绕应、蠢吊车附横向葬水平翻制动孔力和用竖向欲地震响作用爷）地震药荷载祖效应拴组合肠与其姥它荷起载效往应组蛙合一灵起进踢行验夕算，患取其宝中最桃不利酷的组扔合控授制设月计。（2）柱的据截面抗建震验算按偏心删受压构哄件验算久：S—截面作锤用效应座；R—相应的达承载力膛设计值友；—承载力毒抗震调潜整系数钉，见表3-1常6。（3）支舍承低宣跨屋叮盖牛卵腿的堵水平暴受拉介钢筋释抗震巡寿验算牛腿水剪平受拉闯钢筋截眉面面积As:9.罕遇地蓝震作用时下抗震仙变形验哀算规范白要求区：8度III，IV类场犯地9度上柱验寻算罕遇袍地震下鉴的弹塑肺性变形——放大系徐数（1.餐3~默2.资6）h——上柱高10.单层龄砖柱艺厂房匠的横数向抗茧震计沸算（佛自学姥）砖柱厂降房自振倒周期的吨调整：1）2）砖柱考虑空员间作闻用效踢应调盒整系序数：按多准质点知空间惕结构已计算柜地震漂作用1.计算泪简图横向由盆排架和健山墙构棚件组成冈。纵向由筛排架和搏纵墙及跟柱间支妻撑组成蔬。将厂房扮的质量猪集中于霜屋盖处础。结构筐的质网点数架，只躬考虑告横向澡振动劈燕时为N=痛n*身h，考虑房诚平动刘与扭历转同德时作片用时篇，N=（n+1窃)*h垄.2.运动方训程及地锣震作用才计算用振停型分驰解法谅计算筒多自窄由度男振动盐方程.用振竹型分凭解反距应谱物法计赛算地笛震作唯用.厂房横灭向抗震芦计算小灾结1.规范刚规定杯：在侧某些律情况许下可澡不进舍行厂岭房横公向和喜纵向虾的抗名震计暂算。劳（7度，ⅠⅡ，4.雄5米淋，10米）2.横向自君振周期懂的计算情：用能猎量法，质量超的计盯算采纳用折哪算质星量法怨，将住分散语质量菠集中行到屋辛盖处缺。3.地震释作用柏的计钢算：江底部晓剪力聚法考虑空碎间作用张影响。因各质点尚的地震逆作用：对不盾同的吹位置膏的计扑算值延进行央放大修场正：宗天窗较架，屑吊车拳梁，法高低跨笼处等陪。各质点爬的质量湿：将柱丧（墙）京的质量急折算到验柱顶时手用底部链弯矩等捡效的原铲则。三、占纵向啊抗震摇验算厂房的衫纵向抗响震计算卡较为复瓣杂，针烫对不同负情况驶提出砖了不报同的洽简化偏计算斤方法胆。对于轻沃型柔吉性屋馋盖，塔采用“柱列虚法”即各个柱列分途片进行箩计算，醉对刚度塌较大的拾钢筋砼屋盖牙结构脆，厂光房的虎纵向学自振电周期懒和地梦震作用可步采用“修正热刚度恨法”。对于熔两跨不俭等高厂芬房，勺采用“拟能鉴量法”的原启则确舍定厂房的姿基本赚周期诸及相旋应的链纵向盾地震凶作用疏。一、仁自振砍周期1、柱帆列法⑴计算搭简图适用与于轻钩型柔串性屋盖。柱顶质事量为——屋盖疫荷载——柱自重——纵墙——横墙织或山庄墙——吊车慌梁——吊车重江量⑵计算另公式第s柱列的军周期--茫-周期折驰减系数面，无围导护墙0.9有围护滋墙0.胳8——烂s柱列的巡寿总刚度麦（KN/突m）包括列排架爪柱，街柱间源支撑眉，围妹护墙独等。2、修正申刚度职法（无适用貌于刚晶度较挽大的矛屋盖良）⑴计算简捆图将所有叼的屋盖庄质量合受并为集区中质侮量，馋所有巡寿排架柱刚度黄合并为似一个刚澡度。⑵计算下公式K—返—修正系朝数，表5-1企2P投1743、拟能粮量法糟（适烤用于贡两跨缩慧不等摊高厂碰房）⑴计算肌简图风：将挂柱列帮半跨熊范围炮内的净重力钩荷载代表亭值按辩动能飘等效传原则赢等效嫁到柱绵与屋险盖连推接处⑵计算刑公式两跨统不等穿高厂逝房、票屋盖晕的空拥间作民用及扭转效臣应使中悉柱列和听边柱列割地震力古不同。计算学的方纤法是点将中屡柱列袭和边累柱列喜的需重力荷载值晴进行调傍整，再度按能量筑法求自首振周期情。对中缩慧柱列对边柱味列查表P17购4表5-澡13位移的壳求法见羽图按单柱羊列求解4、抗禁震规范披建议经尼验公式按修已正刚醋度法北计算讯单跨变或等贪高多祝跨的钢筋砼母柱厂房衫纵向地乌震作用黄时，当惕柱顶高不大氧于15周m，平均暑跨度份不大替于30到m。纵向基泡本周期迁经验公票式：——围护霸墙影包响系乘数，杨砖围迁护墙=1意.0敞开，箭半敞开给围护墙课板——屋盖类将型系数尸，大型甩屋面板注，钢筋砼激屋架1.役0。击钢屋架0.灵85——长房跨用度（m），平均展值——基础宅顶面垮至柱芳顶高输度（m）对于扛四周孩有外请墙的筝单层李单跨相砖柱太厂房咏，由霞于刚战度大往，可爹不必脏计算谨周期帽，采暮取半计算嫌地震命作用巨。二、厂涝房纵向染刚度柱列+柱间支哭撑+纵墙1、柱k=同1/蒙δ2、柱间永支撑按桁抬架计挡算，茫仅考凡虑支述撑的弹轴向斯变形棒，不考虑奸柱和梁闭的轴向族变形。⑴柔形柱埋间支临撑在地缺震作给用下臂，压曾杆将丧邪失稳兆定而闷退出柴工作隐，仅有斜修向拉杆捡参加工绑作。⑵半刚性其柱间支债撑拉压杆讯的刚度题都考虑慕，压杆按弓临界状腾态刚度尘计算。2、纵向选砖墙⑴无洞慎或单售洞墙上下端升转动受助约束的晌情况下端固才定，上帐端自由K咱——小洞录口影魂响系郑数——砖墙开办裂等刚啄度折减测系数⑵多洞墙3、夸柱列挪刚度⑴仅柱顶迁作用水音平力时⑵当柱列鹅作用两塞个地震成力时刚度矩搅阵三、地球震作用悦的计算1、计慰算简详图，粗无吊狗车时横墙睡纵墙泼檐墙注意州：与周期蜻计算时葡不同。钱周期计道算时按母动能等膊效。地蚊震作用怠计算时朱，按几巷何位置钞划分。0.典7是考虑淹纵墙上池部重量窜较大有吊家车时街：吊车梁瞒顶柱顶鹊：2、输柱列吓地震降作用⑴柱列拳法（牺轻型劳屋盖疾）：作用于符第s柱列柱岸顶标高裤处的纵耍向水平地震夏作用作用蹄于吊莫车梁挠顶面亦标高绑处的献地震旷作用⑵修正伍刚度映法（传砼柱脊大型贡屋面满板等教高厂堵房）某一晴柱列刘的地扁震作玻用⑶拟能量员法（不蚕等高厂岛房）作用于仆边柱列宋柱顶的侦地震作卵用作用于扭高低跨善交接处耗连接点船处的地笛震作汪用：3、构养件的地宝震作用⑴仅柱列描顶部作滩用地震案作用时：柱列普顶部慕位移俗应相蛙等，归各构核件的饿地震作用按犬刚度分埋配。⑵当柱迷列作撤用两勉个地浪震力园时柱列谁侧移若：分配般给柱托的力：分配给土支撑的熄力：分配稼给墙瞎的力岔：四、天拥窗地震宴作用规范胜建议亚：对两单跨战、等蕉高多腹跨、厨高度遵不超过15m的厂房叶，突出砍屋面裕天窗的供纵向地震力在伍底部剪县力法基谢础上乘冲以增大字系数哄。（单盆跨、逼边跨膀屋盖课，有板纵向内隔植墙的中骨跨屋盖后）（对于涛其它中枯跨屋盖）n——厂房悲跨数匠，超撇过跨关按4跨其它情回况，天隶窗架的贿纵向抗使震计算刻，仍可按空朴间多质拖点体系车计算。§6构件贷和节厘点的寨抗震米设计一、桶柱间神交叉窄支撑1、斜杆内黄力对于半格刚性柱宝间支撑：---压杆非斧弹性工铃作阶段劣的卸载炭系数，跪长细比为60，10陈0，20片0时，腔可分愧别为0.7，0.6，0.板5。2、杆件说截面荐强度只验兄算拉允杆3、节