建筑结构抗震设计讲义一五

第5章

单层钢筋混凝土柱厂房

一、课程内容：§5-1震害及其分析§5-2抗震设计一般规定§5-3单层单跨厂房抗震计算§5-4抗震构造措施§5-5单层钢筋混凝土柱厂房抗震设计二、重点和难点：1、§5-1震害及其分析(破坏机理)2、§5-3单层单跨厂房抗震计算三、基本要求：§5-5单层钢筋混凝土柱厂房抗震设计结构抗震设计§5-1震害及其分析装配式单层钢筋混凝土柱厂房，是工业建筑中采用得比较普遍的一种建筑类型。从震害分析来看，存在着屋盖重、连接差、支撑弱、构件强度不足等薄弱环节。一、屋盖系统二、柱三、墙体四、支撑结构抗震设计一、屋盖系统主要震害表现为：屋面板震落（主要原因是由于屋面板与屋架(梁)的焊点数量不足或焊接不牢，板间没有灌缝或灌缝质量很差）、屋面板错动以及屋架(梁)与柱连接处破坏（因为构件支承长度不足，施焊不符合要求，或埋件锚固强度不足所致）。天窗架刚度远小于下部主体结构，且处于厂房最高部位，由于“鞭端效应”的影响，地震作用较大，而其与屋架的连接构造又过于薄弱，支撑强度稳定性不足，尤其是当纵向焊接质量较差时，极易发生倾斜，严重的甚至倒塌。结构抗震设计二、柱钢筋混凝土柱常见的震害有(1)上柱在牛腿附近因弯曲受拉出现水平裂缝、酥裂或折断；(2)上柱柱头由于与屋架连接不牢、连接件被拔出或松动引起劈裂或酥碎；(3)下柱由于内力过大，承载力不足，在柱根附近产生水平裂缝或环裂；震害严重时可发生酥碎、错位，乃至折断；(4)设有柱间支撑的厂房，在柱间支撑与柱的连接部位，由于支撑应力集中，多有水平裂缝出现。

结构抗震设计三、墙体（和）四、支撑三、墙体

单层钢筋混凝土柱厂房外围护砖墙、高低跨处的高跨封墙和纵、横向厂房交接处的悬墙，过去都仅视作围护结构，大都未经设防，这些墙较高，与柱及屋盖连接较差，地震时最容易外闪，连同圈梁大面积倒塌；特别是高跨封墙倒塌，更易砸坏低跨屋盖，砸坏厂房设备，造成严重的次生灾害。四、支撑在一般情况下，屋盖支撑和柱间支撑多系按构造设置，而且有的工程支撑数量不足，形式不够合理、刚度偏弱，强度偏低等，地震时极易失稳。当节点板构造单薄，在地震作用下容易扭折，或焊缝被撕开，或拉脱锚件、拉断锚筋，致使支撑失效，造成主体结构错位或倾倒。

结构抗震设计§5-2抗震设计一般规定

规范对钢筋混凝土柱厂房的抗震设计在以下几方面有具体规定：一、厂房结构布置

二、厂房天窗架的设置

三、厂房屋架的设置

四、厂房柱的设置

五、厂房围护墙和女儿墙的布置

结构抗震设计一、厂房结构布置(1)多跨厂房宜等高和等长。(2)厂房的贴建房屋和构筑物，不宜布置在厂房的角部和紧邻沉降缝处。(3)厂房体形复杂或有贴建房屋和构筑物时，宜设防震缝。(4)两个主厂房之间的过渡跨至少应有一侧采用防震缝与主厂房脱开。(5)厂房内上吊车的铁梯不应靠近防震缝设置；多跨厂房上吊车的铁梯不宜设置在同一横向轴线附近。(6)厂房平台应与厂房主体结构脱开。(7)厂房的同一结构单元内，不应采用不同的结构型式，厂房端部应设屋架，不应采用山墙承重；厂房单元内不应采用横墙和排架混合承重。(8)厂房各柱列侧移刚度应均匀。

结构抗震设计二、村厂房保天窗巨架的诉设置(1沃)天窗洪宜采豪用突贫出屋炎面较掉小的搅避风睬型天品窗，润有条破件或9度时秤宜采愤用下岩沉式钱天窗替。(2缎)突出谅屋面港的天乎窗宜洲采用粪钢天灵窗架锈；6-翁8度时冲，可惩采用蚕矩形虽截面槽杆件韵的钢抓筋混愉凝土百天窗禾架。(3苏)8度和9度时粥，天河窗架瓦宜从扭厂房致单元值端部演第三材柱间搁开始幕设置(4钞)天窗页屋盖踪蝶、端途壁板伴和侧陈板，埋宜采仁用轻供型板躁材。结构敌抗震肚设计三、淋厂房玩屋架育的设鲁置(1未)厂房饭宜采戚用钢指屋架撕或重动心较绕低的播预应冬力混怜凝土撑、钢朋筋混污凝土搁屋架挠。(2衣)跨度尼不大莲于15m时可便采用唤钢筋鲜混凝海土屋魄架。(3喉)跨度吨大于24m，或8度Ⅲ尸、Ⅳ知类场旅地和9度时丧，宜泻优先托采用猴钢屋理架。(4双)跨度距为12m时，毅可采栽用预楚应力泛混凝群土托报架(梁)；当计采用娇钢屋与架时过，也景可采盈用钢喝托架(梁)。(5洁)有突卸出屋旁面的衫天窗忆架的呆屋盖拆，不忧宜采先用预对应力净混凝尚土或僻钢筋究混凝划土空咱腹屋荣架。结构感抗震间设计四、瘦厂房鲜柱的猾设置(1猛)8度和9度时巨，宜骗采用拾矩形托、工坟字形挠截面狱柱或终斜腹仿杆双狡肢柱沫，不犬宜采咬用薄馒壁工咳字形撒柱、拼腹板商开孔红工字卡形柱抽，预猫制腹缴板的捷工字溪形柱多和管禁柱。(2疤)柱底苏至室办内地花坪以嗓上50肺0mm范围币内和鸽阶形裳柱的蓝上柱使宜采昆用矩锡形截嘉面。结构督抗震卵设计五、翅厂房常围护雁墙和差女儿毕墙的床布置(1橡)、厂房阅的围辈护墙鸦宜采斯用轻酷质墙库板，炮或钢氏筋混语凝土结大型渔墙板敞；(2尾)、厂房享的砌锻体隔从墙和均围护粗墙应矩符合蝴规范热要求姥：1)推砌体吃隔墙袋宜与掀柱脱薯开或然柔性槐连接虫，并焰采取减措施秧使墙更体稳喜定，志隔墙骑顶部兄应设百现浇御钢筋岔混凝鸣土压毕顶梁闸。2)匪厂房赤的砌灿体围罪护墙蠢宜采透用外怪贴式允并与锄柱可部靠拉害接。3)院砌体垄围护然墙在困一些酿部位翼应设既置现湾浇钢榆筋混帅凝土轧圈梁厦。4)鞋圈梁训的构唤造应慈符合负规范笨要求暴。5)辰8度源Ⅲ、拾Ⅳ类探场地片和9遗度时运，砖予围护贵墙的近预制墓基础统梁应改采用桂现浇鸽接头袍；当饲另设透条形幻玉基础岁时，齐在基携础顶感面标就高处骑应设不置连喉续的蜂现浇尊钢筋韵混凝厌土圈痰梁。6)墙梁铜宜采摆用现单浇。(3溜)、霜砌体暖女儿信墙在阵人流容出入则口应仿与主谣体结帆构锚诊固，秆防震撞缝处知应留触有足升够的嘱宽度际，缝僵两侧溜的自术由端租应予垒加强结构奸抗震顿设计§5询-3架单层事单跨迫厂房户抗震妥计算单层教钢筋稀混凝标土柱挺厂房爬，应例进行犬纵、乘横向撑抗震压计算劳。计阔算范吐围：建造添在7度I、Ⅱ类场通地、钥柱高甘不超用过l0拢m且结柄构单阴元两愈端有雅山墙脏的单吉跨厂踪蝶房，锯可不延进行叛横向胸及纵德向计塑算，胶但应作符合管抗震伞构造菌措施宿规定叫。计算秒方法循：规范药规定班，一哑般情刘况下既，应颤按多粪质点朝空间范结构触进行劳分析矿；当弹符合包一定左条件忧时，寇也可巩采用鉴简化蚊方法首计算熄。纵、察横向粥抗震亮计算敞简化长方法腔：一、树横向吧计算二、赚纵向写计算桑-汗--蕉-他柱列桶法、膏修正肠刚度总法和爸拟能束量法结构哭抗震既设计一、税横向驴计算1、基本海假定2、结构决计算歌简图3、饲等效矮重力间荷载斑代表唉值4、烈横向解基本散周期察的计紧算5、勒横向铸自振稀周期弯的修嚼正6、排架权地震臭作用蔬的计服算7、排架载内力课分析买及调朽整8、内力皇组合9、构件范抗震痰承载股力验机算结构摩抗震兆设计1、基本队假定2、结构卫计算拨简图1、基本它假定（1逃）、厂房馒按平犬面排辰架计鞭算，本但须笨考虑手山墙童对厂对房空狗间工案作、感屋盖屡弹性铺变形任与扭转转，木以及窄吊车批桥架饮的影躲响。孤这些抗影响鼠分别卸通过冤不同父调整墙系数攀对地练震作民用、收地震炉内力纤加以善调整扭。（2远）、厂房唱按平抵面排定架进侮行动氧力计巨算时坟，将莲重力裁荷载细集中腔于柱世顶和即吊车院梁标蓬高处(如有汇必要燥时)。（3反）、地震舅作用朋沿厂亦房高道度按条倒三珍角形睁分布拥。2、结构灯计算江简图根据辉以上钞假定句，进疾行单秘层厂互房横辆向计婚算时伸，取朵一榀米排架娘作为禾计算舅单元略。它馆的动锹力分面析计盯算简苏图，叙可根迷据厂仰房类啦型的赞不同列，取掩为质聋量集涛中在臂不同前标高旁处的猎下端罚固定悬的弹激性直万杆。结构法抗震击设计单跨切及多涌跨等例高厂热房计亲算简恭图确定晨单层约厂房好自振带周期棕和无鼻吊车清单层本厂房辽地震创作用严时，衔厂房茧质量茎均集谱中于搅屋盖义标高翼处。的这样邀，对卡于单签跨及味多跨战等高妻厂房限，可严简化煮成单蚂质点傅体系意。在计简算厂估房横欲向自树振周孙期时思，一等般不偿考虑垃吊车吐桥架边重力欠荷载东，因切为它章对排麦架自割振周胆期影独响很啊小。政这样专处理凭，对撤厂房诵抗震忧计算圣是偏谷于安盟全的条。确定湿厂房森地震杀作用跌时，杂对于捞设有姓吊车县的厂伍房、岸除将途厂房援重力摄荷载猎按照远动能贩等效距原则透集中到于屋离盖标水高处乡丰以外瓶，还绳要考蛛虑吊赠车桥拜架重爷力荷猜载，规一般株是把必某跨园吊车再桥架雀重力矮荷载断集中痕于该垃跨的坦任一痕柱吊倦车梁彩的顶房诚面标沙高处匠。结构厨抗震确设计两跨馆不等泪高厂领房计削算简偷图两跨唯不等末高厂能房可锦简化投成两衡个质滥点体册系结构盗抗震敬设计3、胖等效种重力焦荷载钟代表恳值计算获单跨束及等咬高多防跨厂榜房自仿振周耕期和哥地震懂作用钉时，庭集中寻于屋成盖标事高处驳质点时等效同重力妻荷载载代表均值，涉可按惊下式盟计算壤：结构嗓抗震慰设计4、民横向巡寿基本欣周期具的计搂算单跨夸和等苹高多芦跨厂贵房可矛简化划成单缸质点稠体系草，横耕向基胳本周把期可剥按下胡式计偷算：其中结构主抗震君设计5、捡横向遣自振使周期轰的修恼正由于孩各类解厂房筐横向略基本终周期专均按兆铰接嫂排架磁计算钥简图慨计算俘的，分实际攻中，拜屋架患与柱柿之间桨的连善接，概或多泪或少救有某货些固补结作掏用，搞此外丈，在百计算券中也异未考度虑围颤护墙滴对排裤架侧竿向变焰形的骑约束肌影响滴，因抱而按供上述票公式源所算润得的膝基本召周期淹偏长镜。规范穗规定篮，由添钢筋兄混凝盒土屋尺架或景钢屋军架与草钢筋厘混凝燥土柱巡寿组成绸的排销架有耳纵墙市时取阶周期雄计算叶值的80％，绘无纵王墙时畅取90％。结构姐抗震舅设计6、排架惊地震厉作用妥的计夕算（1涂）、厂房平总水息平地划震作警用标暂准值（2显）、质点i的水考平地类震作恨用标溪准值沿厂拐房排凳架高职度的书质点i的水寇平地箭震作见用标骑准值连为：若是昌单层坑单跨室则无宇或结构拴抗震勇设计7、排架执内力找分析揉及调矿整求出瞧地震苹作用绣标准稠值Fi（若是辈单层轻单跨辆则是FEK）后，葵便可引把它页当作呆静载肯施加灾在排贝架屋休盖和务吊车队轨顶稍标高痒处，勒按一醒般方轧法进号行排沟架内驱力分校析，页然后替再求烛出各馋柱的妈控制扩截面贤的地鲁震内慈力。在确冒定吊作车轨洁顶标替高处第的地穴震作抹用所奔引起纺的柱篇的内悼力时译，可植利用子静力语计算墓中吊岩车横慈向刹座车力允所产鸽生的绕柱的慰内力无乘以占相应朽比值反求得编。规范狐规定绩：在携进行妙排架芽内力煎分析窄中，笑除了跨按上丢述一缘瑞般规乎定计艰算外恋，还盯要对理构件芝的一饭些特痛殊部辆位的最地震矿效应葱进行洲补充喇计算屯和调南整：1、突出速屋面但的天名窗架妈地震亦作用壤标准镜值的朵调整2、高低灿跨交舒接处隶的钢含筋混靠凝土扁柱内镇力的隔调整3、吊车毯桥架汪对排芝架柱雨局部言地震踩作用态效应避的修辫正结构义抗震泉设计8、内力格组合内力泰组合询原则殖：在抗波震设路计中委，内钢力组题合是凯指地图震内遥力(由于紧地震筝作用棋是往册复作及用的毒，故剑地震卷内力挖符号廉可正昼可负)和与惧其相稿对应替的正退常荷讯载引雹起的详内力爽根据陪可能耍出现碍的最注不利卫情况商所进趁行的答组合咬。规范先规定疼，进装行地荡震内傍力组枕合时达，不自考虑喉吊车越横向土水平停制动全力引桃起的陵内力遵。当考梳虑地裤震后工的内博力组菌合(包括志荷载范分项删系数毯、承乐载力承抗震巴调整咏系数抗影响)小于躲正常摧荷载骆下的门内力尽组合予时，机应取图正常埋荷载论下的娘内力邻组合坑。结构舅抗震盗设计9、构件否抗震占承载教力验少算单层阻钢筋确混凝墨土柱恼厂房匠柱的启抗震圈承载宣力验楚算，皇按《乓混凝则土结组构设预计规晚范》(GB融50种01领0)进行净：单层逝钢筋遥混凝留土柱偶厂房询，排滋架柱拿截面套的抗侦震承静载力环验算书应满隐足：R-湾--丹-构件另承载零力设兰计值--诵--告承载毫力抗梢震调蚕整系茂数结构堤抗震歉设计二、晒纵向妥计算1、足计算仿方法2、映修正告刚度责法3、天窗刻的纵造向抗叛震计偿算结构培抗震钢设计1、遇计算获方法(1以)、柱扁列法适用述范围哲：1)自、纵墙忍对称鸭布置矿的单历跨厂妇房。2)邻、轻型外屋盖(由瓦匀楞铁翁、石胁棉瓦量等材疫料建仁造)多跨球等高代厂房到。(2体)、修正胁刚度某法适用神范围妄：柱惨顶标博高不同大于议15m且平不均跨鹿度不终大于30m的单节跨或硬等高凝多跨杏钢筋珍混凝离土柱污厂房狠。(3攻)、拟能测量法适用享范围滔：仅邮适用繁于钢炒筋混民凝土仪无檩筝及有径檩屋公盖的初两跨不等阔高厂奥房的迹纵向敌抗震农计算慎。结构劫抗震政设计2、检修正刘刚度警法（1遍）、计算面原则钢筋铸混凝躁土无营檩和筝有檩铲体系寒的弹睬性屋美盖的坚水平沃刚度犯很大西，厂丽房的每空间芝工作晓明显绍，厂临房沿猜纵向甜的振唤动特劈燕性接闭近刚粉性屋傍盖厂缴房。并因此晴，可自以按州刚性蜡屋盖曾厂房县的计舍算原屯则进矿行计刻算，踩但为糟了反芒映屋夏盖变碍形的宁影响犬，须宏对厂衡房的默纵向凳自振粉周期既和柱绳列侧跑移刚屿度加稻以修幕正。湿这种筋方法月就称躁为修猜正刚悟度法旦。结构泛抗震希设计（2框）、厂房基纵向唤自振俭周期1)骂、按单夜质点许体系略确定这种罗方法雪假定猛厂房抛整个待屋盖旦是理萄想的词刚性炒体，野将所吃有柱漂列重应力荷蔑载代蹦表值小按动拘能等谢效原简则集扶中到纱屋盖打标高弦处，拍并与阶屋盖隶重力淡代表永值加虽在一死起，够将各左柱列靠侧移铲刚度夹也加毫在一累起，嫩形成型单质船点弹虚性体酱系，鸡其自醒振周赛期按仪单质寻点弹钟性体丙系计跟算：2)摔、按规播范许科可的驴经验演公式赌确定①、砖围尿护墙爹厂房②、敞开侨、半帝敞开遭或墙钉板与迹柱子坦柔性阶连接巷的厂躲房结构旗抗震追设计（3站）、址柱列共水平羡地震摄作用悦标准邮值绕-塔--苏-底东部剪注力法对于兔无桥真式吊塘车的损厂房葬，整创个柱条列的郑各项谢重力筝荷载说集中这到柱灭顶标伐高处滤；对桃于有炸桥式户吊车哨的厂租房，嘱整个群柱列赖的各灵项重赛力荷摘载应抚分别宗集中窝到柱币顶标涉高处赔和吊粮车梁节顶标跃高处闭。1)短、厂房知结构劫底部牵剪力无吊单车厂色房有吊秃车厂镰房结构肚抗震身设计2）魔、第i柱列勿地震纯作用买标准蕉值无吊宗车厂耻房：有吊落车厂蛇房：①第i柱列满屋盖乓标高理处的废地震垫作用碍标准加值②第i柱列强吊车荣梁顶纹标高朋处的至纵向牙地震柏作用兄标准求值，梦根据盟地震姓作用禽沿厂环房高轰度呈聚倒三犬角分欺布的曾假定然，可犬按下即式确阴定：为集械中于异第i柱列许吊车煎梁标徐高处配的等贱效重族力荷剥载。结构解抗震慎设计（4拉）、览抗侧励力构们件水蚂平地委震作雷用的非计算1)摩、无吊泽车柱符列第i柱列拾一根哗柱在泊柱顶售标高筐处的深水平钻地震联作用循标准很值第i柱列君一片降支撑纺在柱别顶标荒高处霸的水符平地动震作责用标江准值第i柱列俘一片裂墙在劝柱顶四标高韵处的紫水平尸地震沾作用丸标准挖值结构你抗震胶设计2）饲、有休吊车爷柱列为了都简化丛计算职，可岔粗略席地假著定柱秩为剪庙切杆凑，并技取整材个柱酬列所占有柱幻玉的总勺侧移注刚度牙为该颠柱列帝全部截柱间市支撑恋总侧痕移刚乓度的站10保％，即①第i柱列西一根腹柱在杏柱顶棍标高葱处所便分配部的地震沃作用外标准禾值（茄同无苗吊车毁柱列膀）②第i柱列病一片撕支撑掘在柱菊顶标血高处玩所分偷配的地震耕作用麦标准沟值（恨同无泡吊车隔柱列吉）③第i柱列撇一片耳墙在钟柱顶跨标高裁处所驴分配优的地震虹作用拿标准承值（怖同无属吊车谷柱列流）吊车君所引辩起的每地震崇作用把标准汗值，晌则由丧柱和斥支撑米承受壮：①一啄根柱池所分朽配的亚水平驻地震翅作用怒标准织值②一疯片支停撑所柜分配娘的水伙平地漠震作旧用标崖准值结构铺抗震盯设计3、天窗捕的纵膊向抗冈震计警算天窗悦架的孤纵向走抗震魂计算泪，可客采用仇空间献结构姥分析搏法，括并应肚考虑壶屋盖斧平面跑弹性搬变形物和纵膀墙的萄有效典刚度程；柱高牢不超乡丰过15m的单根跨和顺等高超多跨妨钢筋购