结构抗震设计(单层厂房).ppt

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1、5 5 单层钢筋混凝土柱厂房抗震设计单层钢筋混凝土柱厂房抗震设计本章要点掌握：结构体系和结构布置的基本原则；理解：结构横向抗震计算问题；结构纵向抗震计算问题；了解：结构的震害特点。15.5.概述概述分类 .按生产规模分：大型、中型、小型。.按主要承重构件的材料分：单层钢筋混凝土柱厂房；单层砖柱厂房；单层钢结构厂房等。承重构件的选择 取决于厂房跨度、高度和吊车起重量等。单层钢筋混凝土厂房组成 钢筋混凝土柱；钢筋混凝土屋架或钢屋架；有檩或无檩钢筋混凝土屋盖。2单层钢筋混凝土厂房组成3门式刚架排架结构单层钢筋混凝土厂房组成4单层钢筋混凝土厂房横向布置5单层钢筋混凝土厂房纵向布置67单层钢筋混凝土厂房

2、屋盖体系有檩体系无檩体系5.1.15.1.1横向地震作用下厂房主体结构的震害横向地震作用下厂房主体结构的震害横向地震作用主要由横向排架抵抗。震害：.柱头及其与屋架联结的破坏.柱肩竖向拉裂8屋架与柱头、柱肩节点的破坏.上柱柱身变截面处开裂或折断；.下柱震害；.形天窗架与屋架联接节点的破坏；.围护墙开裂外闪、局部或大面积倒塌。9上柱震害下柱震害5.1.25.1.2纵向地震作用下厂房主体结构的震害纵向地震作用下厂房主体结构的震害纵向地震作用主要由纵向排架（柱列）抵抗。震害：.屋面板错动坠落 .形天窗架倾倒，天窗架立柱在平面外折断.屋架破坏.支撑震害.纵向地震作用下围护结构的震害1011柱间支撑杆件压

3、曲山墙倒塌大量震害调查及试验研究表明：钢筋混凝土单层厂房经过抗震设防之后具有良好的抗震性能，是一种较好的抗震结构5.5.结构布置的一般原则结构布置的一般原则 依据抗震设计的基本思想，结构良好的抗震性能，首先取决于良好的结构体系及合理的结构布置。5.2.1体型与抗震缝 .体型：单层厂房的平、立面布置应注意使体型简单、平直。各部分结构的刚度和质量均匀对称，避免凹凸曲折，尽可能选用长方形平面体型。.抗震缝结构复杂厂房，侧向刚度或高度变化很大部位，及沿厂房侧边有贴建房屋时，宜设抗震缝。抗震缝的两侧应布置墙或柱。抗震缝宽度按烈度和结构相邻部分位移确定。135.2.2屋盖体系：应尽可能选用轻屋盖。5.2.

4、3天窗架 必须减轻天窗屋盖的重量及地震反应，最好采用钢天窗和轻型屋面板材。5.2.4柱对于一般单层厂房或较高大的厂房均可以采用钢筋混凝土柱。确定柱子截面时，要选取合适的刚度，过大的抗侧刚度对厂房抗震并不一定有利，相反会引起厂房横向周期的缩短而导致地震荷载的增大。柱底至室内地坪以上500mm范围内和阶形柱的上柱宜采用矩形面。5.2.5围护墙体：常用砖墙或大型墙板方案。14 5.25.2单层钢筋混凝土柱厂房的抗震计算单层钢筋混凝土柱厂房的抗震计算 震害调查表明:7度、类场地、柱高不超过10m且结构单元两端均有山墙的单跨及等高多跨厂房（锯齿形厂房除外）主体结构基本无损坏，故规范规定这类厂房可不进行横

5、向及纵向的截面抗震验算，仅需满足本节后面所述抗震构造措施的规定。其他情况均应沿厂房平面的两个主轴方向分别考虑水平地震作用，并分别进行抗震验算，每个方向的地震作用应全部由该方向的抗侧力构件承担。8度、9度区跨度大于24m的屋架尚需考虑竖向地震作用。8度、类场地和9度区的高大单层钢筋混凝土柱厂房，还需对阶形柱的上柱进行罕遇地震作用下的弹塑性变形验算。15 1.1.厂房的横向抗震计算厂房的横向抗震计算 (1)(1)计算方法的选择计算方法的选择规范规范建议分别按不同的屋盖类型采用两种计算方法。建议分别按不同的屋盖类型采用两种计算方法。轻型屋盖厂房轻型屋盖厂房:（指屋面为压型钢板、瓦楞铁、石棉瓦等（指屋

6、面为压型钢板、瓦楞铁、石棉瓦等有檩屋盖）柱距相等时，可按平面排架计算。有檩屋盖）柱距相等时，可按平面排架计算。混凝土无檩和有檩屋盖厂房混凝土无檩和有檩屋盖厂房:一般情况下，宜计及屋盖横一般情况下，宜计及屋盖横向弹性变形，按多质点空间结构分析；当在向弹性变形，按多质点空间结构分析；当在7 7度和度和8 8度、柱度、柱顶高度不大于顶高度不大于15m15m、厂房单元屋盖长度与总跨度之比小于、厂房单元屋盖长度与总跨度之比小于8 8或厂房总跨度大于或厂房总跨度大于12m12m、山墙厚度不小于、山墙厚度不小于240mm240mm并与屋盖系并与屋盖系统有良好的连接、山墙开洞所占的水平截面面积不超过总统有良好

7、的连接、山墙开洞所占的水平截面面积不超过总面积的面积的50%50%时，可按平面排架计算，并考虑空间工作、扭转时，可按平面排架计算，并考虑空间工作、扭转及吊车桥架的影响对排架柱的地震剪力和弯矩进行调整。及吊车桥架的影响对排架柱的地震剪力和弯矩进行调整。16图图5.325.32确定厂房自振周期的计算简图确定厂房自振周期的计算简图 (2)(2)横向自振周期的计算横向自振周期的计算 1).计算简图计算简图 确定厂房横向自振周期时，取确定厂房横向自振周期时，取单榀排架作为计算单元。计算简图单榀排架作为计算单元。计算简图可取为质量集中在不同标高屋盖处可取为质量集中在不同标高屋盖处的下端固定于基础顶面的竖直

8、弹性的下端固定于基础顶面的竖直弹性杆，等高厂房可简化为单质点体系杆，等高厂房可简化为单质点体系（图（图5.325.32）。集中于屋盖处的重力荷载代表值）。集中于屋盖处的重力荷载代表值G G按下式计算：按下式计算：(5.34)式中、屋盖自重、屋架悬挂荷重;、乘以可变荷载组合值系数后的雪荷载、屋面积灰荷载；乘以动力等效（即基本周期等效）换算系数的吊车梁自重、柱自重、外纵墙自重；、17 确定厂房自振周期时，一般可不考虑吊车桥架刚度和重量的影响。因确定厂房自振周期时，一般可不考虑吊车桥架刚度和重量的影响。因为桥架对厂房横向排架起支撑杆作用，使排架的横向刚度增大；而桥架的为桥架对厂房横向排架起支撑杆作用

9、，使排架的横向刚度增大；而桥架的重量又使周期等效重量增大。两种影响互相抵消。考虑吊车桥架时厂房横重量又使周期等效重量增大。两种影响互相抵消。考虑吊车桥架时厂房横向基本周期小于或等于无吊车桥架时的基本周期，两者差别不大。向基本周期小于或等于无吊车桥架时的基本周期，两者差别不大。2).2).计算公式计算公式 自振周期的计算公式为自振周期的计算公式为 图5.33 等高排架的侧移(5.6.2)式中 G 集中于屋盖处的重力荷 载代表值（kN）；g 重力加速度（m/s2）；作用于排架顶部的单位水平力在该处引起的侧（m/kN），其中为排架横杆内力（kN）；是A柱柱顶作用单位水平力时在该处产生的侧移（图5.3

10、3）。18 上述厂房横向自振周期的计算是按铰接排架简图进行的。实际上，屋上述厂房横向自振周期的计算是按铰接排架简图进行的。实际上，屋架与柱的连接因加焊而存在一定程度的刚接作用，厂房纵墙对增大排架架与柱的连接因加焊而存在一定程度的刚接作用，厂房纵墙对增大排架横向刚度也有明显的影响。因此，实际自振周期比计算值要小，横向刚度也有明显的影响。因此，实际自振周期比计算值要小，规范规范规定：由钢筋混凝土屋架或钢屋架与钢筋混凝土柱组成的排架，有纵规定：由钢筋混凝土屋架或钢屋架与钢筋混凝土柱组成的排架，有纵墙时取周期计算值的墙时取周期计算值的80%80%，无纵墙时取，无纵墙时取90%90%。图图5.34 有吊

11、车时的计算简图有吊车时的计算简图(3)横向地震作用计算横向地震作用计算 1)计算简图计算简图 对于无桥式吊车的厂房，计对于无桥式吊车的厂房，计算简图仍如图算简图仍如图5.325.32所示。对于所示。对于有桥式吊车的厂房，除把质量有桥式吊车的厂房，除把质量集中在屋盖处集中在屋盖处G G1 1之外，还要在之外，还要在吊车梁顶面处增设质点吊车梁顶面处增设质点G G2 2（图（图5.345.34）。）。G G2 2等于吊车质量。等于吊车质量。对柱距为对柱距为12m12m或或12m12m以下的厂房，单跨时取以下的厂房，单跨时取1 1台吊车的值，多跨时不超过台吊车的值，多跨时不超过2 2台。对软钩吊车台。

12、对软钩吊车G G2 2仅取桥架重量，不取悬吊物重量；仅取桥架重量，不取悬吊物重量；19对硬钩吊车除取桥架自重外，一般尚取悬吊物重量的对硬钩吊车除取桥架自重外，一般尚取悬吊物重量的30%，硬钩吊车的吊重较大时，硬钩吊车的吊重较大时，组合值组合值系数宜按实际情况采用。系数宜按实际情况采用。计算厂房横向地震作用时，集中于屋盖处质点的等效重力荷载代表值计算厂房横向地震作用时，集中于屋盖处质点的等效重力荷载代表值G1G1按式按式(5.36)(5.36)计算：计算：(5.36)式中、吊车梁、柱、外纵墙换算至屋盖吊车梁、柱、外纵墙换算至屋盖 处的等效重量。处的等效重量。注意：这里所用的各换算系数与式注意：这

13、里所用的各换算系数与式(5.32)(5.32)中不同，前者是考虑结构的周中不同，前者是考虑结构的周期（动力）等效，而此处是考虑柱或墙底截面的弯矩等效，其值是通过对期（动力）等效，而此处是考虑柱或墙底截面的弯矩等效，其值是通过对一些厂房的实际计算结果统计分析得出的。一些厂房的实际计算结果统计分析得出的。2)2)厂房横向地震作用厂房横向地震作用 可采用底部剪力法计算地震作用，作用于排架底部的剪力即总水平地震可采用底部剪力法计算地震作用，作用于排架底部的剪力即总水平地震作用可按式作用可按式(3.108)(3.108)计算，即：计算，即：20 集中于各质点的地震作用计算出来后，按各柱的侧移刚度分配至各

14、柱，集中于各质点的地震作用计算出来后，按各柱的侧移刚度分配至各柱，即得到作用于各厂房柱的横向地震作用。如图即得到作用于各厂房柱的横向地震作用。如图5.345.34所示的情况，各柱的所示的情况，各柱的地震作用为：地震作用为：式中，式中，、分别为分别为A A、B B、C C三柱的抗侧刚度。三柱的抗侧刚度。3)3)天窗架地震作用计算天窗架地震作用计算计算分析表明，常用的钢筋混凝土带有斜腹杆的天窗架，侧移刚度很计算分析表明，常用的钢筋混凝土带有斜腹杆的天窗架，侧移刚度很大，基本上随屋盖平移。因此，大，基本上随屋盖平移。因此，规范规范规定：有斜撑杆的三铰拱式钢规定：有斜撑杆的三铰拱式钢筋混凝土和钢天窗架

15、的横向地震作用计算可采用底部剪力法；跨度大于筋混凝土和钢天窗架的横向地震作用计算可采用底部剪力法；跨度大于9m9m或或9 9度时，天窗架的地震作用效应应乘以增大系数度时，天窗架的地震作用效应应乘以增大系数1.51.5。其他情况下天。其他情况下天窗架的横向水平地震作用可采用振型分解反应谱法计算。窗架的横向水平地震作用可采用振型分解反应谱法计算。21（4）排架内力分析及调整）排架内力分析及调整求得各排架柱上的地震作用后，便可用结构力学的方法对平面排架进求得各排架柱上的地震作用后，便可用结构力学的方法对平面排架进行内力分析，得出各柱控制截面的地震作用效应（即弯矩、剪力）。对行内力分析，得出各柱控制截

16、面的地震作用效应（即弯矩、剪力）。对于用平面排架方法求出的地震作用效应，还需要进行调整。于用平面排架方法求出的地震作用效应，还需要进行调整。1 1）考虑空间作用和扭转影响对柱地震作用效应的调整）考虑空间作用和扭转影响对柱地震作用效应的调整一般的单层钢筋混凝土厂房，因其屋盖通过焊连、设置支撑等构造措一般的单层钢筋混凝土厂房，因其屋盖通过焊连、设置支撑等构造措施而具有一定的整体性，使厂房的竖向抗侧力构件（排架、横墙）和水施而具有一定的整体性，使厂房的竖向抗侧力构件（排架、横墙）和水平抗侧力构件（屋盖）形成空间工作体系。在横向地震力作用下，当厂平抗侧力构件（屋盖）形成空间工作体系。在横向地震力作用下

17、，当厂房两端有山墙（图房两端有山墙（图5.35a5.35a）时，由于山墙在其平面内的刚度远大于排架的）时，由于山墙在其平面内的刚度远大于排架的刚度，因此，各排架的地震作用将部分地通过屋盖传给山墙，即排架所刚度，因此，各排架的地震作用将部分地通过屋盖传给山墙，即排架所受到的地震作用将有所减少。山墙的间距越短，屋盖的整体性越好，山受到的地震作用将有所减少。山墙的间距越短，屋盖的整体性越好，山墙的刚度越大，厂房的空间作用就越显著，排架的地震作用就减少得越墙的刚度越大，厂房的空间作用就越显著，排架的地震作用就减少得越多。当厂房仅一端有山墙（图多。当厂房仅一端有山墙（图5.35b5.35b）时，厂房除了

18、有空间作用影响外，）时，厂房除了有空间作用影响外，还伴随出现平面扭转效应，使远离山墙一端的排架侧移增大。只有在厂还伴随出现平面扭转效应，使远离山墙一端的排架侧移增大。只有在厂房无山墙（图房无山墙（图5.35c5.35c）、且各排架的刚度和质量沿纵向分布均匀时，各排）、且各排架的刚度和质量沿纵向分布均匀时，各排架的侧移才相同，才可视作厂房无空间作用影响，即厂房的整体侧移与架的侧移才相同，才可视作厂房无空间作用影响，即厂房的整体侧移与单个排架的独立侧移是相同的。单个排架的独立侧移是相同的。22图5.35 厂房屋盖的变形设单个排架或无山墙（横墙）厂房排架的柱顶侧移为设单个排架或无山墙（横墙）厂房排架

19、的柱顶侧移为0 0，两端有山墙厂，两端有山墙厂房的中间（侧移最大的）排架的柱顶侧移为房的中间（侧移最大的）排架的柱顶侧移为1 1，仅一端有山墙厂房的山墙，仅一端有山墙厂房的山墙远端第二榀排架（最不利排架）的柱顶侧移为远端第二榀排架（最不利排架）的柱顶侧移为2 2，则在其他条件相同的情，则在其他条件相同的情况下，有况下，有1 10 02 2（见图（见图5.355.35）。因此，对于有空间作用和扭转作用）。因此，对于有空间作用和扭转作用的厂房，按平面排架求得的地震作用效应应予修正。的厂房，按平面排架求得的地震作用效应应予修正。规范规范规定，钢筋规定，钢筋混凝土屋盖的单层钢筋混凝土柱厂房，当按平面排

20、架计算厂房的横向地震混凝土屋盖的单层钢筋混凝土柱厂房，当按平面排架计算厂房的横向地震作用时，等高厂房柱的各截面、不等高厂房除高低跨交接处的上柱以外的作用时，等高厂房柱的各截面、不等高厂房除高低跨交接处的上柱以外的柱各截面，地震作用效应（弯矩、剪力）均应考虑空间作用及扭转影响而柱各截面，地震作用效应（弯矩、剪力）均应考虑空间作用及扭转影响而乘以表乘以表5.125.12中相应的调整系数。中相应的调整系数。23按表按表5.6.15.6.1考虑空间工作和扭转影响时，厂房应符合下列要求：考虑空间工作和扭转影响时，厂房应符合下列要求：设防烈度为设防烈度为7 7度和度和8 8度。度。9 9度时山墙严重破坏，

21、失去空间工作的基度时山墙严重破坏，失去空间工作的基本条件，故不考虑。本条件，故不考虑。厂房单元屋盖长度厂房单元屋盖长度L L与总跨度与总跨度B B之比之比L LB B8 8，或，或B B12m12m。当厂房。当厂房仅一端有山墙时，仅一端有山墙时，L L取所考虑排架至山墙的距离。对高低跨相差较大取所考虑排架至山墙的距离。对高低跨相差较大的不等高厂房，总跨度可不包括低跨。这条限制是保证屋盖在自身的不等高厂房，总跨度可不包括低跨。这条限制是保证屋盖在自身平面内的水平刚度较大，使屋盖的地震作用有效地传给山墙。平面内的水平刚度较大，使屋盖的地震作用有效地传给山墙。山墙（或横墙）厚度山墙（或横墙）厚度24

22、0mm240mm，开洞所占的水平截面面积，开洞所占的水平截面面积50%50%，柱顶高度，柱顶高度15m15m。这是为了保证山墙有足够的强度、刚度和稳定性。这是为了保证山墙有足够的强度、刚度和稳定性。柱顶高度不大于柱顶高度不大于15m15m。这个限制是由于。这个限制是由于7 7度、度、8 8度区，高度大于度区，高度大于15m15m厂房山墙的抗震经验不多，规范考虑到当厂房较高时山墙的稳定厂房山墙的抗震经验不多，规范考虑到当厂房较高时山墙的稳定性和山墙与侧墙转角处应力分布复杂，为保证安全所做的规定。性和山墙与侧墙转角处应力分布复杂，为保证安全所做的规定。24表表5.12 钢筋混凝土柱（除高低跨交接处

23、上柱外）考虑空间工作和钢筋混凝土柱（除高低跨交接处上柱外）考虑空间工作和扭转影响的效应调整系数扭转影响的效应调整系数 屋屋 盖盖山山 墙墙屋屋 盖盖 长长 度度 （m m）303642485460667278849096钢钢筋混筋混凝土无凝土无檩檩屋盖屋盖两端两端山山墙墙等高等高厂房厂房0.750.750.750.80.80.80.850.850.850.9不等不等高厂高厂房房0.850.850.850.90.90.90.950.950.951.0一端山一端山墙墙1.051.151.21.251.31.31.31.31.351.351.351.35钢钢筋混筋混凝土有凝土有檩檩屋盖屋盖两端两端山

24、山墙墙等高等高厂房厂房0.80.850.90.950.951.01.01.051.051.1不等不等高厂高厂房房0.850.90.951.01.01.051.051.11.11.15一端山一端山墙墙1.01.051.11.11.151.151.151.21.21.21.251.25252 2）吊车桥引起的地震作用效应增大系数）吊车桥引起的地震作用效应增大系数吊车桥是一个较大的移动质量，在地震中往往引起厂房的强烈局部振吊车桥是一个较大的移动质量，在地震中往往引起厂房的强烈局部振动，对吊车所在排架产生局部影响，加重震害。因此，对于钢筋混凝土动，对吊车所在排架产生局部影响，加重震害。因此，对于钢筋混

25、凝土柱单层厂房的吊车梁顶标高处的上柱截面，由吊车桥架引起的地震剪力柱单层厂房的吊车梁顶标高处的上柱截面，由吊车桥架引起的地震剪力和弯矩应乘以增大系数，当按底部剪力法等简化方法计算时，增大系数和弯矩应乘以增大系数，当按底部剪力法等简化方法计算时，增大系数可按表可按表5.135.13采用。采用。表表5.13 吊车桥架引起的地震剪力和弯矩增大系数吊车桥架引起的地震剪力和弯矩增大系数屋盖屋盖类类型型山山墙墙边边柱柱高低跨高低跨柱柱其他中其他中柱柱钢钢筋混凝土无筋混凝土无檩檩屋盖屋盖两端山两端山墙墙2.02.53.0一端山一端山墙墙1.52.02.5钢钢筋混凝土有筋混凝土有檩檩屋盖屋盖两端山两端山墙墙1

26、.52.02.5一端山一端山墙墙1.52.02.0若为不等高厂房，还要把高低跨交接柱支承低跨屋盖的牛腿面以上各若为不等高厂房，还要把高低跨交接柱支承低跨屋盖的牛腿面以上各截面的地震内力乘以增大系数。因为高低跨交接处的上柱由于高振型的截面的地震内力乘以增大系数。因为高低跨交接处的上柱由于高振型的影响将产生较大的变形和内力。影响将产生较大的变形和内力。26 （5）排架内力组合排架内力组合 单层厂房排架的地震作用效应与其他荷载效应组合时，一般可不考虑单层厂房排架的地震作用效应与其他荷载效应组合时，一般可不考虑风荷载效应、吊车横向水平制动力引起的内力，以及竖向地震作用影响；风荷载效应、吊车横向水平制动

27、力引起的内力，以及竖向地震作用影响；只考虑水平地震作用效应（内力符号可正可负）与厂房重力荷载（包括结只考虑水平地震作用效应（内力符号可正可负）与厂房重力荷载（包括结构自重、雪荷载和积灰荷载、有吊车时应考虑吊车的竖向荷载）效应的组构自重、雪荷载和积灰荷载、有吊车时应考虑吊车的竖向荷载）效应的组合。因此，荷载效应组合的一般表达式为：合。因此，荷载效应组合的一般表达式为：(5.37)式中 重力荷载分项系数，一般取1.2；水平地震作用分项系数，可取1.3；排架在重力荷载、水平地震作用下的荷载效应系数 重力荷载代表值；水平地震作用标准值。、（6）截面抗震验算截面抗震验算 对单层钢筋混凝土柱厂房，排架柱截

28、面的抗震验算应满足下列一般表对单层钢筋混凝土柱厂房，排架柱截面的抗震验算应满足下列一般表达式的要求：达式的要求：27(5.38)式中式中:R R结构构件承载力设计值，按结构构件承载力设计值，按混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范 中偏心受压构件的承载力计算公式规定计算；中偏心受压构件的承载力计算公式规定计算；RERE 承载力抗震调整系数，对钢筋混凝土偏心受压柱，当轴压比小承载力抗震调整系数，对钢筋混凝土偏心受压柱，当轴压比小于于0.150.15时，取时，取0.750.75；当轴压比大于；当轴压比大于0.150.15时，取时，取0.800.80。对于两个主轴方向柱距均不小于对于两个主轴方向柱距均

29、不小于12m12m、无桥式吊车且无柱间支撑的大柱、无桥式吊车且无柱间支撑的大柱网厂房，柱截面抗震验算应同时计算两个主轴方向的水平地震作用，并应计网厂房，柱截面抗震验算应同时计算两个主轴方向的水平地震作用，并应计入位移引起的附加弯矩。入位移引起的附加弯矩。2.2.厂房的纵向抗震计算厂房的纵向抗震计算 历历次次地地震震，特特别别是是海海城城、唐唐山山地地震震，厂厂房房沿沿纵纵向向发发生生破破坏坏的例子很多，而且中柱列的破坏普遍比边柱列严重得多。的例子很多，而且中柱列的破坏普遍比边柱列严重得多。这这是是由由于于在在纵纵向向地地震震作作用用下下，纵纵墙墙参参与与了了工工作作，并并且且屋屋盖盖在在其其平

30、平面面内内产产生生了了纵纵向向水水平平变变形形，使使中中柱柱列列侧侧移移大大于于边边柱柱列列侧移。侧移。因因此此，规规范范规规定定，钢钢筋筋混混凝凝土土屋屋盖盖厂厂房房的的纵纵向向抗抗震震计计算算，要要考考虑虑围围护护墙墙和和隔隔墙墙的的有有效效刚刚度度、强强度度和和屋屋盖盖的的变变形形，采用多质点空间结构分析。采用多质点空间结构分析。28 只有当柱顶标高不大于只有当柱顶标高不大于15m15m且平均跨度不大于且平均跨度不大于30m30m的单跨或的单跨或等高多跨钢筋混凝土柱厂房，才能采用等高多跨钢筋混凝土柱厂房，才能采用“修正刚度法修正刚度法”进行进行近似计算。近似计算。29 不等高和纵向不对称

31、厂房，需要考虑厂房的扭转影响，现阶段尚无合适不等高和纵向不对称厂房，需要考虑厂房的扭转影响，现阶段尚无合适的简化方法。的简化方法。除了修正刚度法外，简化方法还有柱列法和拟能量法。除了修正刚度法外，简化方法还有柱列法和拟能量法。柱列法适用于单跨厂房或轻屋盖等高多跨厂房；柱列法适用于单跨厂房或轻屋盖等高多跨厂房；拟能量法仅适用于钢筋混凝土无檩及有檩屋盖的两跨不等高厂房。拟能量法仅适用于钢筋混凝土无檩及有檩屋盖的两跨不等高厂房。本节只介绍修正刚度法，该法是规范编制组选用多种简化方法与空间分本节只介绍修正刚度法，该法是规范编制组选用多种简化方法与空间分析计算结果比较而得到的。析计算结果比较而得到的。(

32、1)(1)纵向基本自振周期的计算纵向基本自振周期的计算 对于砖围护墙的厂房，对于砖围护墙的厂房，抗震规范抗震规范根据对柱顶标高不大于根据对柱顶标高不大于15m15m且平均跨且平均跨度不大于度不大于30m30m的单跨或等高多跨钢筋混凝土柱厂房的纵向基本周期实测结果，的单跨或等高多跨钢筋混凝土柱厂房的纵向基本周期实测结果，经统计整理，给出如下经验公式：经统计整理，给出如下经验公式：(5.39)式中：式中：1屋盖类型系数，大型屋面板钢筋混凝土屋架可采用屋盖类型系数，大型屋面板钢筋混凝土屋架可采用1.01.0，钢屋架采用钢屋架采用0.850.85；l 厂房跨度（厂房跨度（m m），多跨厂房可取各跨的平

33、均值；），多跨厂房可取各跨的平均值；H基础顶面至柱顶的高度（基础顶面至柱顶的高度（m m）30 式中式中 围护墙影响系数，小于围护墙影响系数，小于1.01.0时应采用时应采用1.01.0。当厂房为敞开、半敞开或墙板与柱子柔性连接时，可按当厂房为敞开、半敞开或墙板与柱子柔性连接时，可按(5.39)(5.39)式计算，并乘以下列围护墙影响系数：式计算，并乘以下列围护墙影响系数：(5.40)（2）柱列的柔度和刚度）柱列的柔度和刚度 要计算柱列抗侧力构件（柱、支撑、纵墙）的地震作用，需要先要计算柱列抗侧力构件（柱、支撑、纵墙）的地震作用，需要先算出柱列的柔度和刚度，柱列的刚度由柱列各抗侧力构件的刚度叠

34、算出柱列的柔度和刚度，柱列的刚度由柱列各抗侧力构件的刚度叠加而成。下面先讨论各抗侧力构件的柔度和刚度计算方法，然后给加而成。下面先讨论各抗侧力构件的柔度和刚度计算方法，然后给出柱列刚度的计算公式。出柱列刚度的计算公式。31图5.6.536 支撑的侧移 1 1）柱的柔度和刚度）柱的柔度和刚度 等截面柱等截面柱侧移柔度侧移柔度 (5.41)侧移刚度侧移刚度 (5.42)式中式中 H H、柱的高度、截面惯性矩；柱的高度、截面惯性矩；混凝土的弹性模量；混凝土的弹性模量；屋盖、吊车梁等纵向构件对柱侧移刚度的影响屋盖、吊车梁等纵向构件对柱侧移刚度的影响 系数，系数，无吊车梁时无吊车梁时=1.1=1.1，有

35、吊车梁时，有吊车梁时=1.5=1.5。变截面柱：计算公式参阅有关设计手册，但需注意考虑变截面柱：计算公式参阅有关设计手册，但需注意考虑 的影响。的影响。32 2 2）柱间支撑的柔度和刚度柱间支撑的柔度和刚度 一般的柱间支撑均采用半刚性支撑，支撑杆件的长细比一般的柱间支撑均采用半刚性支撑，支撑杆件的长细比=40200=40200。在确。在确定支撑柔度时，不计柱和水平杆的轴向变形，以简化计算。图定支撑柔度时，不计柱和水平杆的轴向变形，以简化计算。图5.6.55.6.5表示设表示设有上柱支撑和下柱支撑的柱间支撑，在单位力有上柱支撑和下柱支撑的柱间支撑，在单位力F=1F=1的作用下可求得柱顶的侧的作用

36、下可求得柱顶的侧移，即支撑的侧移柔度如下式：移，即支撑的侧移柔度如下式：(5.43)侧移刚度为侧移刚度为 (5.44)式中式中 下柱支撑的斜杆长和截面面积；下柱支撑的斜杆长和截面面积；上柱支撑的斜杆长和截面面积；上柱支撑的斜杆长和截面面积；E E钢材的弹性模量；钢材的弹性模量；L L柱间支撑的宽度；柱间支撑的宽度；分别为下柱和上柱支撑斜杆受压时的稳定系数，根据杆分别为下柱和上柱支撑斜杆受压时的稳定系数，根据杆 件长细比件长细比，由，由钢结构设计规范钢结构设计规范查得查得 33 3)3)纵向砖墙的柔度纵向砖墙的柔度 有关砖墙的侧向柔度和刚度的计算，参见第有关砖墙的侧向柔度和刚度的计算，参见第7

37、7章。章。4)4)柱列的柔度和刚度柱列的柔度和刚度 图图5.375.37表示表示i i柱列各抗侧力构件仅在柱顶设置水柱列各抗侧力构件仅在柱顶设置水平连杆的简化力学模型，第平连杆的简化力学模型，第i i柱列柱顶标高的侧移刚度等于各抗侧力构件柱列柱顶标高的侧移刚度等于各抗侧力构件在同一标高的侧移刚度之和，即在同一标高的侧移刚度之和，即(5.45)其中其中:分别为一根分别为一根柱、一片支撑和一片墙体的顶柱、一片支撑和一片墙体的顶点侧移刚度。点侧移刚度。第第i i柱列的侧移柔度为柱列的侧移柔度为(5.46)图5.37 仅在柱顶设置水平连杆的力学模型34 （3 3）柱列地震作用计算）柱列地震作用计算 采

38、用底部剪力法进行计算。对于无桥式吊车的厂房，整个柱列的各项重采用底部剪力法进行计算。对于无桥式吊车的厂房，整个柱列的各项重力荷载集中到柱顶标高处；对于有桥式吊车的厂房，整个柱列的各项重力力荷载集中到柱顶标高处；对于有桥式吊车的厂房，整个柱列的各项重力荷载应分别集中到柱顶标高处和吊车梁顶标高处。荷载应分别集中到柱顶标高处和吊车梁顶标高处。1 1）屋盖标高处厂房的纵向地震作用）屋盖标高处厂房的纵向地震作用 集中到第集中到第i i柱列的屋盖标高处的等效重力荷载代表值柱列的屋盖标高处的等效重力荷载代表值G Gi i为为有吊车时：无吊车时：(5.47)(5.48)作用在屋盖标高处的第作用在屋盖标高处的第

39、i i柱列厂房纵向地震作用标准值为：柱列厂房纵向地震作用标准值为：(5.49)(5.50)35式中式中 相应于厂房纵向基本自振周期的水平地震影响系数，按第相应于厂房纵向基本自振周期的水平地震影响系数，按第3 章方法确定；章方法确定；i 柱列柱顶标高处纵向地震作用标准值；柱列柱顶标高处纵向地震作用标准值；Kai i 柱列柱顶的总侧移刚度，应包括柱列柱顶的总侧移刚度，应包括i柱列内柱子和上、下柱间柱列内柱子和上、下柱间 支撑的侧移刚度及纵墙的折算侧移刚度的总和。贴砌砖围护支撑的侧移刚度及纵墙的折算侧移刚度的总和。贴砌砖围护 墙侧移刚度的折减系数，在墙侧移刚度的折减系数，在7、8、9度时可分别取度时

40、可分别取0.6、0.4和和 0.2。柱列侧移刚度的柱间支撑影响系数，纵向为砖围护墙时，边柱列侧移刚度的柱间支撑影响系数，纵向为砖围护墙时，边 柱列可采用柱列可采用1.0，中柱列可按表，中柱列可按表5.15采用。采用。i柱列柱顶的调整侧移刚度；柱列柱顶的调整侧移刚度；柱列侧移刚度的围护墙影响系数，可按表柱列侧移刚度的围护墙影响系数，可按表5.14采用；有纵采用；有纵 向砖围护墙的四跨或五跨厂房，由边柱列数起的第三柱向砖围护墙的四跨或五跨厂房，由边柱列数起的第三柱 列，可按表内相应数值的列，可按表内相应数值的1.15倍采用；倍采用；36表表5.14 围护墙影响系数围护墙影响系数3围护墙类别围护墙类

41、别和烈度和烈度柱柱 列列 和和 屋屋 盖盖 类类 别别边边跨无天窗跨无天窗中中 柱柱 列列240240砖墙砖墙370370砖墙砖墙无无檩檩屋盖屋盖有有檩檩屋盖屋盖边边跨有天窗跨有天窗边边跨无天窗跨无天窗边边跨有天窗跨有天窗7 7度度0.851.71.81.81.97 7度度8 8度度0.851.51.61.61.78 8度度9 9度度0.851.31.41.41.59 9度度0.851.21.31.31.4无无墙墙、石棉瓦或挂板、石棉瓦或挂板0.901.11.11.21.2表表5.15 纵向采用砖围护墙的中柱列柱间支撑影响系数纵向采用砖围护墙的中柱列柱间支撑影响系数4 厂房厂房单单元内元内设设

42、置置下柱支撑的下柱支撑的柱柱间间数数中柱列下柱支撑斜杆的中柱列下柱支撑斜杆的长细长细比比中柱列中柱列无支撑无支撑40408081120121150150一柱一柱间间0.90.951.01.11.251.4二柱二柱间间0.90.951.037 2)柱列各吊车梁顶标高处的地震作用柱列各吊车梁顶标高处的地震作用 对于有桥式吊车的厂房，集中到第对于有桥式吊车的厂房，集中到第i柱列的吊车梁顶标高处的等效重力柱列的吊车梁顶标高处的等效重力荷载代表值荷载代表值 为：为：(5.51)式中式中 集中于第集中于第i柱列吊车梁顶标高处的等效重力荷载代表值；柱列吊车梁顶标高处的等效重力荷载代表值；集中于第集中于第i柱

43、列的吊车桥重力荷载代表值。柱列的吊车桥重力荷载代表值。作用于第作用于第i柱列吊车梁顶标高处的地震作用标准值，可按柱列吊车梁顶标高处的地震作用标准值，可按 下式确定：下式确定：(5.52)式中 第第i柱列吊车梁顶标高处的纵向地震作用标准值；柱列吊车梁顶标高处的纵向地震作用标准值；第第i柱列吊车梁顶高度；柱列吊车梁顶高度；第第i柱列高度。柱列高度。38 (4)构件地震作用构件地震作用 1)无吊车厂房（仅柱列顶部作用地震力时）无吊车厂房（仅柱列顶部作用地震力时）因为在纵向地震力作用下各构件顶部的位移应相等，所以柱列地震作因为在纵向地震力作用下各构件顶部的位移应相等，所以柱列地震作用应按各构件的侧移刚

44、度分配至柱列中的各构件。所以，用应按各构件的侧移刚度分配至柱列中的各构件。所以，一根柱分配到的纵向地震作用标准值：一根柱分配到的纵向地震作用标准值：(5.53)一片支撑分配到的纵向地震作用标准值：一片支撑分配到的纵向地震作用标准值：(5.54)一片墙分配到的纵向地震作用标准值：一片墙分配到的纵向地震作用标准值：(5.55)39式中式中 考虑砖墙开裂后柱列的侧移刚度，即考虑砖墙开裂后柱列的侧移刚度，即 (5.56)贴砌的砖围护墙侧移刚度折减系数，贴砌的砖围护墙侧移刚度折减系数，7、8、9度时分度时分 别取别取0.6、0.4、0.2。2)有吊车厂房（柱列有两个地震力时）有吊车厂房（柱列有两个地震力

45、时）柱列在柱顶和吊车梁顶标高处都有地震作用，在柱列在柱顶和吊车梁顶标高处都有地震作用，在 和和 作用点处作用点处柱列侧移为柱列侧移为(5.57)由上式可求出柱列在柱顶的侧移由上式可求出柱列在柱顶的侧移ui1和吊车梁顶标高处的侧移和吊车梁顶标高处的侧移 。根据同一柱列的柱子、支撑和砖墙在柱顶标高处及吊车梁顶标高处位根据同一柱列的柱子、支撑和砖墙在柱顶标高处及吊车梁顶标高处位 移协调的原则，第移协调的原则，第i柱列，柱子所分担的纵向地震作用为：柱列，柱子所分担的纵向地震作用为：40(5.58)第第i柱列，柱间支撑所分担的纵向地震作用为：柱列，柱间支撑所分担的纵向地震作用为：(5.59)第第i柱列，

46、砖墙所分担的纵向地震作用为：柱列，砖墙所分担的纵向地震作用为：(5.60)式中：式中：Kc11、Kc12、Kc21、Kc22、Kb11、Kb12、Kb21、Kb22、Kw11、Kw12、Kw21、Kw22 第第i柱列中柱子、支撑、砖墙的侧移刚度。柱列中柱子、支撑、砖墙的侧移刚度。41 (5)突出屋面天窗架的纵向抗震计算突出屋面天窗架的纵向抗震计算 地震震害表明，没有考虑抗震设防的一般钢筋混凝土天窗架，其横向受地震震害表明，没有考虑抗震设防的一般钢筋混凝土天窗架，其横向受损并不明显，而纵向破坏却相当普遍。破坏的特点是多跨厂房震害比单跨损并不明显，而纵向破坏却相当普遍。破坏的特点是多跨厂房震害比单

47、跨厂房重；多跨厂房边跨支撑破坏程度比中跨重。这是由于多跨厂房中天窗厂房重；多跨厂房边跨支撑破坏程度比中跨重。这是由于多跨厂房中天窗架竖向支撑参与了屋盖纵向水平地震作用的传递工作，导致靠近纵墙的天架竖向支撑参与了屋盖纵向水平地震作用的传递工作，导致靠近纵墙的天窗支撑受力增大，而且随跨数的增加而增大。窗支撑受力增大，而且随跨数的增加而增大。天窗架的纵向抗震计算，可采用空间结构分析法，并计及屋盖平面弹性天窗架的纵向抗震计算，可采用空间结构分析法，并计及屋盖平面弹性变形和纵墙的有效刚度。这是比较精确和适用性较广的方法。变形和纵墙的有效刚度。这是比较精确和适用性较广的方法。对于柱高不超过对于柱高不超过1

48、5m的单跨和等高多跨混凝土无檩屋盖厂房的天窗架纵的单跨和等高多跨混凝土无檩屋盖厂房的天窗架纵向地震作用计算，可采用底部剪力法，但天窗架的地震作用效应应乘以增向地震作用计算，可采用底部剪力法，但天窗架的地震作用效应应乘以增大系数大系数。单跨边跨屋盖或有纵向内隔墙的中跨屋盖，增大系数为：。单跨边跨屋盖或有纵向内隔墙的中跨屋盖，增大系数为：(5.61)其他中跨屋盖的增大系数为其他中跨屋盖的增大系数为(5.62)42 用底部剪力法计算天窗架纵向地震作用时，可近似按下式计算：用底部剪力法计算天窗架纵向地震作用时，可近似按下式计算：(5.63)式中式中 G 集中于某跨天窗屋盖标高处的等效重力荷载代表值；集

49、中于某跨天窗屋盖标高处的等效重力荷载代表值；、分别为该天窗屋盖和厂房屋盖的高度；分别为该天窗屋盖和厂房屋盖的高度；相应于基本自振周期的水平地震影响系数。相应于基本自振周期的水平地震影响系数。435.3 单层钢筋混凝土柱厂房的抗震构造措施单层钢筋混凝土柱厂房的抗震构造措施 单层钢筋混凝土柱厂房是预制装配式结构，连接节点多，预埋铁件多，单层钢筋混凝土柱厂房是预制装配式结构，连接节点多，预埋铁件多，结构的整体性较差。因此，加强结构整体性是单层厂房抗震构造措施的主结构的整体性较差。因此，加强结构整体性是单层厂房抗震构造措施的主要目的。为此要注意三个问题：要目的。为此要注意三个问题：重视连接节点的设计和

50、施工，应使预埋件的锚固承载力、节点的承载力重视连接节点的设计和施工，应使预埋件的锚固承载力、节点的承载力大于连接构件的承载力，防止节点先于构件破坏；同时，节点构造应具有大于连接构件的承载力，防止节点先于构件破坏；同时，节点构造应具有较强的变形能力和耗能能力，防止发生脆性破坏。较强的变形能力和耗能能力，防止发生脆性破坏。完善支撑体系，保证结构的稳定性。完善支撑体系，保证结构的稳定性。提高构件薄弱部位的强度和延性，防止构件局部破坏导致厂房的严重破提高构件薄弱部位的强度和延性，防止构件局部破坏导致厂房的严重破坏或倒塌。坏或倒塌。441.屋盖系统屋盖系统 加强屋盖系统的整体性不仅关系到屋盖本身的空间整