第8章单层厂房抗震设计.pptx

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1、8.18.1震害特征及其原因 和其他结构相比较，单层厂房的震害总的和其他结构相比较，单层厂房的震害总的来说较轻，且主要是围护结构的破坏。震害来说较轻，且主要是围护结构的破坏。震害调查表明，围护墙布置不合理是造成厂房震调查表明，围护墙布置不合理是造成厂房震害的重要原因之一，且大型墙板的震害明显害的重要原因之一，且大型墙板的震害明显轻于砌体墙。轻于砌体墙。厂房的山墙也易倒塌。如果山墙上直接铺厂房的山墙也易倒塌。如果山墙上直接铺有屋面板，山墙的倒塌也引起有关屋面板的有屋面板，山墙的倒塌也引起有关屋面板的坠落。厂房纵向的震害一般比横向严重。坠落。厂房纵向的震害一般比横向严重。以下分别按厂房以下分别按厂

2、房横向排架横向排架和和纵向柱列纵向柱列两个两个方向的震害来进行分析。方向的震害来进行分析。第1页/共115页811横向地震作用下厂房主体结构的横向地震作用下厂房主体结构的震害震害 厂房的横向抗侧力体系常为屋盖横梁厂房的横向抗侧力体系常为屋盖横梁(屋架屋架)与柱铰接的排架形式。在地震作用与柱铰接的排架形式。在地震作用下，如果构件或节点承载力不足或变形过下，如果构件或节点承载力不足或变形过大，将会引起相应的破坏。主要震害现象大，将会引起相应的破坏。主要震害现象有：有：第2页/共115页1柱的局部震害柱的局部震害1）上柱柱身变截面处开裂或折断）上柱柱身变截面处开裂或折断(图图8-1)。上柱截面较弱，

3、在屋盖及吊车上柱截面较弱，在屋盖及吊车的横向水平地震作用下承受着较大的横向水平地震作用下承受着较大的剪力，故柱子处于的剪力，故柱子处于压弯剪复合受压弯剪复合受力状态力状态，在柱子的变截面处因刚度，在柱子的变截面处因刚度突变而产生突变而产生应力集中应力集中，一般在，一般在吊车吊车梁顶面梁顶面附近易产生拉裂甚至折断附近易产生拉裂甚至折断。图图8-18-1上柱震害上柱震害第3页/共115页2）柱头及其与屋架联结的破坏。）柱头及其与屋架联结的破坏。柱顶与屋面梁的连接处由于受力复杂易发生柱顶与屋面梁的连接处由于受力复杂易发生剪裂、剪裂、压酥、拉裂或锚筋拔出、钢筋弯折压酥、拉裂或锚筋拔出、钢筋弯折等震害。

4、等震害。3）柱肩竖向拉裂）柱肩竖向拉裂在高低跨厂房的中柱，常用柱肩或牛腿支承低跨在高低跨厂房的中柱，常用柱肩或牛腿支承低跨屋架，地震时由于高振型的影响，高低跨两个屋盖产屋架，地震时由于高振型的影响，高低跨两个屋盖产生相反方向的运动，柱肩或牛腿所受的水平地震作用生相反方向的运动，柱肩或牛腿所受的水平地震作用将增大许多，如果没有配置足够数量的水平钢筋，中将增大许多，如果没有配置足够数量的水平钢筋，中柱柱肩或牛腿产生柱柱肩或牛腿产生竖向拉裂竖向拉裂(图图8-2)。图8-2柱肩竖向裂缝 第4页/共115页4）下柱震害）下柱震害下柱下部出现横向裂缝或折断，后者会造成倒塌下柱下部出现横向裂缝或折断，后者会

5、造成倒塌等严重后果。等严重后果。5)柱间支撑产生压屈。柱间支撑产生压屈。图图8 8-3 柱间支撑压屈柱间支撑压屈第5页/共115页型天窗是厂房抗震的薄弱部位，在型天窗是厂房抗震的薄弱部位，在6度区就有震度区就有震害的实例。震害主要表现为支撑杆件失稳弯曲，支撑害的实例。震害主要表现为支撑杆件失稳弯曲，支撑与天窗立柱连接节点被拉脱，天窗立柱根部开裂或折与天窗立柱连接节点被拉脱，天窗立柱根部开裂或折断等。这是因为断等。这是因为型天窗位于厂房最高部位，地震效型天窗位于厂房最高部位，地震效应大。应大。图图8-4天窗立柱断裂天窗立柱断裂（2）型天窗架与屋架联接节点的破坏第6页/共115页（3）围护墙开裂外

6、闪、局部或大面积倒倒塌。）围护墙开裂外闪、局部或大面积倒倒塌。其中高悬墙、女儿墙受鞭端效应的影响，破坏最为严其中高悬墙、女儿墙受鞭端效应的影响，破坏最为严重。重。图图8-5砖墙大部分倒塌砖墙大部分倒塌 第7页/共115页8 81 12 2纵向地震作用下厂房主体结构的震害（1）屋面板错动坠落）屋面板错动坠落在大型屋面板屋盖中，如屋面板与屋架或在大型屋面板屋盖中，如屋面板与屋架或屋面梁焊接不牢，地震时往往造成屋面板错动屋面梁焊接不牢，地震时往往造成屋面板错动滑落，甚至引起屋架的失稳倒塌（图滑落，甚至引起屋架的失稳倒塌（图8-6）。）。历次地震的震害调查表明，厂房受纵向水平历次地震的震害调查表明，厂

7、房受纵向水平地震作用时的破坏程度重于横向地震作用时的地震作用时的破坏程度重于横向地震作用时的破坏程度。主要的破坏形式有：破坏程度。主要的破坏形式有：第8页/共115页图8-6局部屋面板掉落第9页/共115页（2）天窗两侧天窗两侧竖向支撑斜杆拉断，节点破坏，竖向支撑斜杆拉断，节点破坏，天窗架沿厂房纵向倾斜，甚至倒下砸塌屋盖。天窗架沿厂房纵向倾斜，甚至倒下砸塌屋盖。（3）屋架破坏）屋架破坏屋盖的纵向地震力是通过屋面板焊缝从屋屋盖的纵向地震力是通过屋面板焊缝从屋架中部向屋架的两端传递的，屋架两端的剪力架中部向屋架的两端传递的，屋架两端的剪力最大。因此，屋架的震害主要是端头混凝土酥最大。因此，屋架的震

8、害主要是端头混凝土酥裂掉角、支撑大型屋面板的支墩折断、端节间裂掉角、支撑大型屋面板的支墩折断、端节间上弦剪断等。上弦剪断等。第10页/共115页图8-7屋架与柱顶连接处严重破坏 第11页/共115页（4）支撑震害）支撑震害在设有柱间支撑的跨间，由于其刚度大，屋架端头与在设有柱间支撑的跨间，由于其刚度大，屋架端头与屋面板边肋连接点处的剪力最为集中，往往首先被剪坏；屋面板边肋连接点处的剪力最为集中，往往首先被剪坏；这使得纵向地震力的传递转移到内肋，导致屋架上弦受到这使得纵向地震力的传递转移到内肋，导致屋架上弦受到过大的纵向地震力而破坏。当纵向地震力主要由支撑传递过大的纵向地震力而破坏。当纵向地震力

9、主要由支撑传递时，若支撑数量不足或布置不当，会造成支撑的失稳，引时，若支撑数量不足或布置不当，会造成支撑的失稳，引起屋面的破坏或屋盖的倒塌。另外，柱根处也会发生沿厂起屋面的破坏或屋盖的倒塌。另外，柱根处也会发生沿厂房纵向的水平断裂。房纵向的水平断裂。（5）纵向地震作用下围护结构的震害有山墙、山尖外闪）纵向地震作用下围护结构的震害有山墙、山尖外闪或局部塌落。或局部塌落。第12页/共115页 图8-8山墙倒塌 第13页/共115页砖柱厂房的抗震性能远不如钢筋混凝土厂房。其屋盖的震砖柱厂房的抗震性能远不如钢筋混凝土厂房。其屋盖的震害现象有：害现象有：屋面瓦下滑和掉落；楞摊瓦屋面的木屋架沿厂房纵向屋面

10、瓦下滑和掉落；楞摊瓦屋面的木屋架沿厂房纵向向一侧倾斜；木屋架及其气楼间的竖向交叉支撑或节点被向一侧倾斜；木屋架及其气楼间的竖向交叉支撑或节点被拉脱，或木杆件被拉断；重屋盖的天窗两侧竖向支撑或节拉脱，或木杆件被拉断；重屋盖的天窗两侧竖向支撑或节点被拉脱，或钢杆件被压屈。点被拉脱，或钢杆件被压屈。砖柱的震害现象有：砖柱的震害现象有：内部独立砖柱在底部发生水平裂缝，柱顶混凝土垫块内部独立砖柱在底部发生水平裂缝，柱顶混凝土垫块底面出现水平裂缝，少数发生错位；高低跨砖柱上柱水平底面出现水平裂缝，少数发生错位；高低跨砖柱上柱水平折断，或支承低跨屋架的柱肩产生竖向裂缝。折断，或支承低跨屋架的柱肩产生竖向裂缝

11、。墙体的震害主要有：墙体的震害主要有：山墙外倾，檩条由墙顶拔出，严重时山墙尖向外倾倒，山墙外倾，檩条由墙顶拔出，严重时山墙尖向外倾倒，端开间屋面局部塌落；外纵墙在窗台高度处出现细微水平端开间屋面局部塌落；外纵墙在窗台高度处出现细微水平裂缝，较严重时水平折断，并常伴有壁柱砖块局部压碎崩裂缝，较严重时水平折断，并常伴有壁柱砖块局部压碎崩落，更严重时整个厂房横向倾倒。落，更严重时整个厂房横向倾倒。第14页/共115页8.2 抗震设计的基本要求结构布置单层厂房的平面和竖向布置应注意体型简单、规则、单层厂房的平面和竖向布置应注意体型简单、规则、各部分结构刚度、质量均匀对称，尽量避免体型曲折复杂、各部分结

12、构刚度、质量均匀对称，尽量避免体型曲折复杂、凹凸变化，尽可能选用长方形平面体型，对于多跨厂房宜凹凸变化，尽可能选用长方形平面体型，对于多跨厂房宜等高等长，减轻扭转效应的影响。等高等长，减轻扭转效应的影响。厂房的贴建房屋应沿厂房纵墙或山墙布置，而不宜布厂房的贴建房屋应沿厂房纵墙或山墙布置，而不宜布置在厂房角部和紧邻防震缝处。置在厂房角部和紧邻防震缝处。平面复杂时，在侧向刚度或高差变化很大的部位，以平面复杂时，在侧向刚度或高差变化很大的部位，以及沿厂房侧边有贴建房屋时，宜设防震缝。防震缝的两侧及沿厂房侧边有贴建房屋时，宜设防震缝。防震缝的两侧应布置墙或柱。在厂房纵横跨交接处，以及对大柱网厂房应布置

13、墙或柱。在厂房纵横跨交接处，以及对大柱网厂房等可不设柱间支撑的厂房，防震缝宽度可采用等可不设柱间支撑的厂房，防震缝宽度可采用100150mm，其他情况可采用，其他情况可采用5090mm。在竖向应减少刚度。在竖向应减少刚度突变，各跨的高度应尽可能相同。突变，各跨的高度应尽可能相同。第15页/共115页两个主厂房之间的过渡跨至少应有一侧采用防震缝与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。主厂房脱开。厂房内用于进入吊车的铁梯不应靠近防震缝设置；多厂房内用于进入吊车的铁梯不应靠近防震缝设置；多跨厂房各跨上吊车的铁梯不宜设置在同一横向轴线附近。跨厂房各跨上吊车的铁梯不宜设置在同一横向轴

14、线附近。工作平台、刚性工作间宜与厂房主体结构脱开。工作平台、刚性工作间宜与厂房主体结构脱开。厂房的同一结构单元内不应采用不同的结构型式，也厂房的同一结构单元内不应采用不同的结构型式，也不应采用横墙和排架混合承重。不应采用横墙和排架混合承重。厂房各柱列的侧移刚度宜均匀，当有抽柱时，应采取厂房各柱列的侧移刚度宜均匀，当有抽柱时，应采取抗震加强措施。抗震加强措施。第16页/共115页屋盖体系天窗是薄弱环节，它削弱屋盖的整体刚度。从抗震的角度，厂房天窗架的设置应符合下列要求：1.天窗宜采用突出屋面较小的避风型天窗，有条件或9度时宜采用下沉式天窗。2.突出屋面的天窗宜采用钢天窗架；68度时，可采用矩形截

15、面杆件的钢筋混凝土天窗架。3.8度和9度时，天窗宜宜从厂房单元端部第三柱间开始设置。4.天窗屋盖、端壁板和侧板，宜采用轻型板材。无盖要有良好的空间整体性和有效的刚度。1.天窗架的设置第17页/共115页2屋架的设置厂房宜采用钢屋架或重心较低的预应力混凝土、钢筋混凝厂房宜采用钢屋架或重心较低的预应力混凝土、钢筋混凝土屋架。土屋架。1.1.当跨度不大于当跨度不大于15m15m时，可采用钢筋混凝土屋面梁。时，可采用钢筋混凝土屋面梁。2.2.跨度大于跨度大于24m24m时，或时，或8 8度度、类场地和类场地和9 9度时，应优度时，应优先采用钢屋架。先采用钢屋架。3.3.柱距为柱距为12m时，可采用预应

16、力混凝土托架时，可采用预应力混凝土托架(梁梁)；当采；当采用钢屋架时，亦可采用钢托架用钢屋架时，亦可采用钢托架(梁梁)。4.4.有突出屋面天窗架的屋盖不宜采用预应力混凝土或有突出屋面天窗架的屋盖不宜采用预应力混凝土或钢筋混凝土空腹屋架。钢筋混凝土空腹屋架。5.85.8度（度（0.3g0.3g）和）和9 9度时，跨度大于度时，跨度大于2424米的厂房不宜采米的厂房不宜采用大型屋面板。用大型屋面板。第18页/共115页应合理地布置支撑，使厂房形成空间传力体系。应合理地布置支撑，使厂房形成空间传力体系。3.屋盖的支撑1.单层钢筋混凝土柱厂房单层钢筋混凝土柱厂房第19页/共115页第20页/共115页

17、第21页/共115页第22页/共115页2.单层钢结构厂房第23页/共115页续表：第24页/共115页第25页/共115页第26页/共115页第27页/共115页结构构件柱子的结构形式，在8 8、9 9度地震区宜采用矩形、工字形或斜腹杆双肢柱，不宜采用薄壁工字形柱、腹板开孔柱、预制腹板的工字形柱和管柱，也不宜采用平腹杆双肢柱。柱底至室内地坪以上柱底至室内地坪以上500mm范围内和阶形柱的上范围内和阶形柱的上柱宜采用矩形截面，以增强这些部位的抗剪能力。柱宜采用矩形截面，以增强这些部位的抗剪能力。1、排架柱设置、排架柱设置排架柱市场方的主要承重构件，要有足够的刚度排架柱市场方的主要承重构件，要有

18、足够的刚度排架柱市场方的主要承重构件，要有足够的刚度排架柱市场方的主要承重构件，要有足够的刚度和一定的延性。和一定的延性。和一定的延性。和一定的延性。排架柱分：单肢柱和双肢柱。单肢柱抗震性能好，排架柱分：单肢柱和双肢柱。单肢柱抗震性能好，排架柱分：单肢柱和双肢柱。单肢柱抗震性能好，排架柱分：单肢柱和双肢柱。单肢柱抗震性能好，但自重大；双肢柱轻，但抗震性能不好。但自重大；双肢柱轻，但抗震性能不好。但自重大；双肢柱轻，但抗震性能不好。但自重大；双肢柱轻，但抗震性能不好。第28页/共115页2、柱间支撑应合理地布置支撑，使厂房形成空间传力体系。1 1、柱间支撑除在厂房纵向的中部设置外，有吊车时或、柱

19、间支撑除在厂房纵向的中部设置外，有吊车时或8度和度和9度时尚宜在厂房单元两端增设上柱支撑；厂房单度时尚宜在厂房单元两端增设上柱支撑；厂房单元较长时，或元较长时，或8度度、类场地和类场地和9度时，可在厂房单元度时，可在厂房单元中部中部13区段内设置两道柱间支撑，且下柱支撑应与上区段内设置两道柱间支撑，且下柱支撑应与上柱支撑配套设置。柱支撑配套设置。第29页/共115页3 3 3 3、柱间支撑的杆件应采用型钢，采用交叉形式，斜杆、柱间支撑的杆件应采用型钢，采用交叉形式，斜杆、柱间支撑的杆件应采用型钢，采用交叉形式，斜杆、柱间支撑的杆件应采用型钢，采用交叉形式，斜杆与水平面的夹角不宜大于与水平面的夹

20、角不宜大于与水平面的夹角不宜大于与水平面的夹角不宜大于55555555度，为了避免支撑杆件的度，为了避免支撑杆件的度，为了避免支撑杆件的度，为了避免支撑杆件的失稳破坏，应控制柱间支撑的细长比，最大细长比不失稳破坏，应控制柱间支撑的细长比，最大细长比不失稳破坏，应控制柱间支撑的细长比，最大细长比不失稳破坏，应控制柱间支撑的细长比，最大细长比不宜超过表宜超过表宜超过表宜超过表86868686的规定值，的规定值，的规定值，的规定值，P193P193P193P1932 2、8度且跨度不小于度且跨度不小于18m的多跨厂房中柱和的多跨厂房中柱和9度时多跨度时多跨厂房的各柱，宜在纵向设置柱顶通长水平压杆，此

21、压杆厂房的各柱，宜在纵向设置柱顶通长水平压杆，此压杆可与梯形屋架支座处通长水平系杆合并设置，钢筋混凝可与梯形屋架支座处通长水平系杆合并设置，钢筋混凝土系杆端头与屋架间的空隙应采用混凝土填实。土系杆端头与屋架间的空隙应采用混凝土填实。第30页/共115页围护墙体的布置围护墙体的布置1 1、围护墙的布置应尽量均匀、对称。、围护墙的布置应尽量均匀、对称。2 2、单层钢筋混泥土柱厂房的围护墙体宜采用轻质墙板或、单层钢筋混泥土柱厂房的围护墙体宜采用轻质墙板或钢筋混凝土大型墙板。外侧柱距为钢筋混凝土大型墙板。外侧柱距为12m12m时应采用轻质墙板时应采用轻质墙板或钢筋混凝土大型墙板；不等高厂房的高跨封墙和

22、纵横向或钢筋混凝土大型墙板；不等高厂房的高跨封墙和纵横向厂房交接处的悬墙宜采用轻质墙板，厂房交接处的悬墙宜采用轻质墙板，8 8、9 9度时应采用轻质度时应采用轻质墙板。墙板。3 3、单层钢结构厂房的围护墙体应优先采用轻型板材。、单层钢结构厂房的围护墙体应优先采用轻型板材。第31页/共115页8.3钢筋混凝土单层厂房抗震计算 抗震规范规定，当按抗震规范的规定采取抗震构造措施并符合下列条件之一时，可不进行横向及纵向的截面抗震验算。1、对于设防烈度7度，、类场地，柱高不超过l0m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)。2、7度和8度(0.20g)、类场地的露天吊车栈桥。第32页

23、/共115页 沿厂房横向的主要抗侧力构件是由柱、屋架(屋面梁)组成的排架和刚性横墙；沿厂房纵向的主要抗侧力构件是由柱、柱间支撑、吊车梁、连系梁组成的柱列和刚性纵墙。一般单层厂房需要进行水平地震作用下的横向和纵向抗侧力构件的抗震强度验算。厂房抗震计算时，应根据屋盖高差和吊车设置情况，分别采用单质点、双质点或多质点模型计算地震作用。有吊车的厂房，当按平面框(排)架进行抗震计算时，对设置一层吊车的厂房，在每跨可取两台吊车，多跨时不多于四台。当按空间框架进行抗震计算时，吊车取实际台数。第33页/共115页抗震验算方向1、地面运动方向 实际很复杂，目前工程抗震设计实际一般考虑直角坐标系3个主轴方向的地面

24、运动平动分量。2、抗震强度验算方向 我们一般考虑水平地震作用下验算厂房的横向、纵向的强度验算。第34页/共115页832 横向抗震计算1计算方法的选择厂房的横向地震作用计算可采用以下三种方法：1）混凝土无檩和有檩屋盖厂房，一般情况下，宜计及屋盖的横向弹性变形，按多质点空间结构分析(图8-9)。2）混凝土无檩和有檩屋盖厂房，当符合下列条件时，可采用平面排架计算柱的地震剪力和弯矩，但要进行考虑空间作用和扭转影响的调整。第35页/共115页7度和8度；厂房单元屋盖长度与总跨度之比小于8或厂房总跨度大于12m(其中屋盖长度指山墙到山墙的间距，仅一端有山墙时，应取所考虑排架至山墙的距离；高低跨相差较大的

25、不等高厂房，总跨度可不包括低跨)；山墙的厚度不小于240mm，开洞所占的水平截面积不超过总面积的50，并与屋盖系统有良好的连接；柱顶高度不大于15m。对于9度区的单层钢筋混凝土柱厂房，由于砌体墙的开裂，空间作用影响明显减弱，可不考虑调整。3）轻型屋盖（屋面为压型钢板，楞铁，石棉瓦等有檩屋盖）厂房，柱距相等时，可按平面排架计算。第36页/共115页图8-9多质点空间结构分析模型第37页/共115页 平面排架计算法是一种简化计算方法，便于手算，以下主要介绍按平面排架计算的方法。等高排架可简化为单自由度体系，如图8-10所示。不等高排架，可按不同高度处屋盖的数量和屋盖之间的连接方式，简化成多自由度体

26、系。例如，当屋盖位于两个不同高度处时，可简化为二自由度体系，如图8-11所示。图8-12示出了在三个高度处有屋盖时的计算简图。应注意的是，在图8-12中，当H1=H2时，仍为三质点体系。2计算简图第38页/共115页图8-10等高排架的计算简图图8-11不等高排架的计算简图（二质点体系）图8-12不等高排架的计算简图（三质点体系）第39页/共115页3单层厂房的质量集中房屋的质量一般是分布的。当采用有限自由度模型时，房屋的质量一般是分布的。当采用有限自由度模型时，通常需把房屋的质量集中到楼盖或屋盖处；此时，当自由通常需把房屋的质量集中到楼盖或屋盖处；此时，当自由度数目较少时，特别是取单质点模型

27、时，集中质量一般并度数目较少时，特别是取单质点模型时，集中质量一般并不是简单地把质量不是简单地把质量“就近就近”向楼盖向楼盖(屋盖屋盖)处堆成即可，若处堆成即可，若随意堆成则会引起较大的误差。将不同处的质量折算入总随意堆成则会引起较大的误差。将不同处的质量折算入总质量时需乘以的系数就是该处质量的质量时需乘以的系数就是该处质量的质量集中系数质量集中系数。集中集中质量一般位于屋架下弦质量一般位于屋架下弦(柱顶柱顶)处。处。第40页/共115页质量集中系数应根据一定的原则确定。质量集中系数应根据一定的原则确定。计算结构的动力特性时，应根据计算结构的动力特性时，应根据“周期等效周期等效”的原则；的原则

28、；计算结构的地震作用时，对于排架柱应根据柱底计算结构的地震作用时，对于排架柱应根据柱底“弯矩弯矩相等相等”的原则；的原则；对于刚性剪力墙应根据墙底对于刚性剪力墙应根据墙底“剪力相等剪力相等”的原则，经过的原则，经过换算分析后确定。换算分析后确定。第41页/共115页现将单层排架厂房墙、柱、吊车梁等质量集中于屋架下弦处时的质量集中系数列于表8-3中。高低跨交接柱上高跨一侧的吊车梁靠近低跨屋盖，而将其质量集中于低跨屋盖时，质量集中系数取1.0。表83单层排架厂房的质量集中系数第42页/共115页1)等高厂房。图8-10中等高厂房的G1的计算式为：G1=1.0G屋盖0.5G吊车梁0.25G柱0.25

29、G纵墙 (8-1)(1)计算自振周期时的质量集中。根据前述质量集中的原理，在计算自振周期时，各集中质量的重量可计算如下。2)不等高厂房。图8-11中不等高厂房的G1的计算式为：G1=1.0G低跨屋盖+0.5G低跨吊车梁+0.25G低跨边柱+0.25G低跨纵墙+1.0G高跨吊车梁（中柱）+0.25G中柱下柱+0.5G中柱上柱+0.5G高跨封墙 (8-2)第43页/共115页图8-11中不等高厂房的G2的计算式为：G2=1.0G高跨屋盖+0.5G高跨吊车梁(边跨)+0.25G高跨边柱+0.25G高跨外纵墙+0.5G中柱上柱+0.5G高跨封墙(8-3)上面各式中，G屋盖等均为重力荷载代表值(屋盖的重

30、力荷载代表值包括作用于屋盖处的活荷载和檐墙的重力荷载代表值)。上面还假定高低跨交接柱上柱的各一半分别集中于低跨和高跨屋盖处。高低跨交接柱的高跨吊车梁的质量可集中到低跨屋盖，也可集中到高跨屋盖，应以就近集中为原则。当集中到低跨屋盖时，如前所述，质量集中系数为1.0；当集中到高跨屋盖时，质量集中系数为0.5。第44页/共115页吊车桥架对排架的自振周期影响很小。因此，在计算自振周期时可不考虑其对质点质量的贡献。这样做一般是偏于安全的。第45页/共115页(2)计算地震作用时的质量集中。2)不等高厂房。图8-11中不等高厂房的G1的计算式为：G1=1.0G低跨屋盖+0.75G低跨吊车梁+0.5G低跨

31、边柱+0.5G低跨纵墙+1.0G高跨吊车梁（中柱）+0.5G中柱下柱+0.5G中柱上柱+0.5G高跨封墙(8-5)1)等高厂房。图8-10中等高厂房的G1的计算式为：G1=1.0G屋盖0.75G吊车梁0.5G柱0.5G纵墙 (8-4)在计算地震作用时，各集中质量的重量可计算如下。图8-11中不等高厂房的G2的计算式为：G2=1.0G高跨屋盖+0.75G高跨吊车梁（边跨）+0.5G高跨边柱+0.5G高跨外纵墙+0.5G中柱上柱+0.5G高跨封墙 (8-6)第46页/共115页确定厂房的地震作用时，对设有桥式吊车的厂房，除将厂房重力荷载按前述弯矩等效原则集中于屋盖标高处外，还应考虑吊车桥架的重力荷

32、载（软钩吊车不考虑吊重，硬钩吊车尚应考虑最大吊重的30）。一般是把某跨吊车桥架的重力荷载集中于该跨任一柱吊车梁的顶面标高处。如两跨不等高厂房均设有吊车如两跨不等高厂房均设有吊车，则在确定厂房地震作用时，按对厂房不利的影响，低跨可取G3或（G3）；高跨可取G4或（G4），按四个集中质点考虑(图8-13)。应注意的是这种模型仅在计算地震作用时才能采用，在计算结构的动力特性(如周期等)时，是不能采用这种模型的。这是因为吊车桥架是局部质量，此局部质量不能有效地对整体结构的动力特性产生明显的影响。第47页/共115页图8-13考虑吊车桥架重量的排架地震作用计算简图第48页/共115页自振周期自振周期T1

33、的计算公式为：的计算公式为：（8-7）其中其中m为质量，为质量，K为刚度。为刚度。对多自由度体系，可用能量法计算基本自振周期对多自由度体系，可用能量法计算基本自振周期T1，公式，公式为：为：（8-8）其中，其中，mi和和Gi分别为第分别为第i质点的质量和重量，质点的质量和重量，ui为在全部为在全部Gi(i=1，n)沿水平方向的作用下第沿水平方向的作用下第i质点的侧移，质点的侧移，n为自由为自由度数。度数。4自振周期的计算自振周期的计算第49页/共115页抗震规范规定，按平面排架计算厂房的横向地震作用抗震规范规定，按平面排架计算厂房的横向地震作用时，排架的基本自振周期应考虑纵墙及屋架与柱连接的固

34、时，排架的基本自振周期应考虑纵墙及屋架与柱连接的固结作用。结作用。因此，按上述公式算出的自振周期还应进行如下调整：因此，按上述公式算出的自振周期还应进行如下调整：由钢筋混凝土屋架或钢屋架与钢筋混凝土柱组成的排架，由钢筋混凝土屋架或钢屋架与钢筋混凝土柱组成的排架，有纵墙有纵墙时取周期计算值的时取周期计算值的80，无纵墙无纵墙时取时取90。第50页/共115页(1)底部剪力法底部剪力法排架的地震作用可用前面讲过的方法计算。用底部剪排架的地震作用可用前面讲过的方法计算。用底部剪力法计算地震作用时，总地震作用的标准值为：力法计算地震作用时，总地震作用的标准值为：FEk=1Geq(8-9)其中，其中，1

35、为相应于基本周期为相应于基本周期T1的地震影响系数；的地震影响系数；Geq为等为等效重力荷载代表值，单质点体系取全部重力荷载代表值，效重力荷载代表值，单质点体系取全部重力荷载代表值，多质点体系取全部重力荷载代表值的多质点体系取全部重力荷载代表值的85。当为二质点。当为二质点体系时，由于较为接近单质点体系，体系时，由于较为接近单质点体系，Geq也可取全部重力也可取全部重力荷载代表值的荷载代表值的95。3排架地震作用的计算排架地震作用的计算第51页/共115页质点质点i的水平地震作用标准值为的水平地震作用标准值为 (8-10)(8-10)其中，其中，Gi和和Hi分别为第分别为第i质点的重力荷载代表

36、值和至柱底的质点的重力荷载代表值和至柱底的距离，距离，n为体系的自由度数目。求出各质点的水平地震作为体系的自由度数目。求出各质点的水平地震作用后，就可用结构力学方法求出相应的排架内力。底部剪用后，就可用结构力学方法求出相应的排架内力。底部剪力法的缺点是很难反映高振型的影响。力法的缺点是很难反映高振型的影响。第52页/共115页对较为复杂的厂房，例如高低跨高度相差较大的厂房，对较为复杂的厂房，例如高低跨高度相差较大的厂房，采用底部剪力法计算时，由于不能反映高振型的影响，误采用底部剪力法计算时，由于不能反映高振型的影响，误差较大。高低跨相交处柱牛腿的水平拉力主要由高振型引差较大。高低跨相交处柱牛腿

37、的水平拉力主要由高振型引起，此拉力的计算是底部剪力法无法实现的。在这些情况起，此拉力的计算是底部剪力法无法实现的。在这些情况下，就需要采用振型分解法。下，就需要采用振型分解法。采用振型分解法的计算简图与底部剪力法相同，每个采用振型分解法的计算简图与底部剪力法相同，每个质点有一个水平自由度。用前面介绍过的振型分解法的标质点有一个水平自由度。用前面介绍过的振型分解法的标准过程，就可求出各振型各质点处的水平地震作用，从而准过程，就可求出各振型各质点处的水平地震作用，从而求出各振型的地震内力。总的地震内力则为各振型地震内求出各振型的地震内力。总的地震内力则为各振型地震内力的按平方和开方的组合。力的按平

38、方和开方的组合。对二质点的高低跨排架，用柔度法计算较方便，相应对二质点的高低跨排架，用柔度法计算较方便，相应的振型分解法的计算步骤如下；的振型分解法的计算步骤如下；(2)振型分解法振型分解法第53页/共115页1)计算平面排架各振型的自振周期、振型幅值和振型参与系数计算平面排架各振型的自振周期、振型幅值和振型参与系数记记二二质质点点的的水水平平位位移移坐坐标标分分别别为为x1和和x2，其其质质量量分分别别为为m1和和m2，第第一、二振型的圆频率分别为一、二振型的圆频率分别为l、2，则有，则有取取l2，则第一、二自振周期分别为，则第一、二自振周期分别为记第记第i振型第振型第j质点的幅值为质点的幅

39、值为Xij(i，j=1，2)，则有，则有(8-11)(8-13)(8-12)第54页/共115页第一、第一、二振型参与系数二振型参与系数(8-14)第55页/共115页记第i振型第j质点的地震作用为Fij，则有即然后按结构力学方法求出各振型的地震内力。2)计算各振型的地震作用和地震内力(8-15)(8-16)第56页/共115页设某一内力S在第一振型的地震作用下的值为S，在第二振型的地震作用下的值为S2，则该地震内力的最终值S最终为3)计算最终的地震内力计算最终的地震内力(8-17)第57页/共115页在求得地震作用后，便可将作用于排架上的Fi，视为静力荷载，作用于排架相应的i点，如图8-14

40、所示。6排架地震作用效应的计算及调整图8-14排架地震作用计算简图第58页/共115页按结构力学的方法对此平面排架进行内力分析，求出按结构力学的方法对此平面排架进行内力分析，求出各柱控制截面的地震作用效应，并将此简化结果作如下修各柱控制截面的地震作用效应，并将此简化结果作如下修正：正：（1）考虑空间工作及扭转影响对柱考虑空间工作及扭转影响对柱(除高低跨交接处外除高低跨交接处外)地震作用效应的调整；地震作用效应的调整；（2）高低跨交接处上柱地震作用效应的调整；高低跨交接处上柱地震作用效应的调整；（3）吊车桥架引起的地震作用效应增大系数。吊车桥架引起的地震作用效应增大系数。第59页/共115页显然

41、，只有厂房两端均无山墙（中间亦无横墙）时，厂房的整显然，只有厂房两端均无山墙（中间亦无横墙）时，厂房的整体振动（第一振型）才接近单片排架的平面振动。如图体振动（第一振型）才接近单片排架的平面振动。如图815（a）所示。各排架有相等的柱顶侧移）所示。各排架有相等的柱顶侧移u0，则可认为无空间作，则可认为无空间作用影响。用影响。当厂房两端有山墙图当厂房两端有山墙图815（b），且山墙在其平面内刚度），且山墙在其平面内刚度很大时，作用于屋盖平面内的地震作用将部分通过屋盖传至山墙，很大时，作用于屋盖平面内的地震作用将部分通过屋盖传至山墙，而排架所受的地震作用将有所减少，山墙的侧移而排架所受的地震作用将

42、有所减少，山墙的侧移um可近似为零，可近似为零，厂房各排架的侧移将不等，中间排架处的柱顶侧移厂房各排架的侧移将不等，中间排架处的柱顶侧移u1最大，但最大，但u1u0。山墙的间距愈小；。山墙的间距愈小；u1比比u0小得愈多，即厂房存在空间工作。此小得愈多，即厂房存在空间工作。此时各排架实际承受的地震作用将比按平面排架计算的小。时各排架实际承受的地震作用将比按平面排架计算的小。（1）考虑空间工作及扭转影响对柱考虑空间工作及扭转影响对柱(除高低跨交接处外除高低跨交接处外)地震作地震作用效应的调整用效应的调整单层厂房的排架柱、山墙和屋盖连成一个空间受力体系，在地单层厂房的排架柱、山墙和屋盖连成一个空间

43、受力体系，在地震作用下共同工作。震作用下共同工作。第60页/共115页如果厂房仅一端有山墙，或虽然两端有山墙，但两山如果厂房仅一端有山墙，或虽然两端有山墙，但两山墙的抗侧刚度相差很大时，厂房屋盖的整体振动将复杂化，墙的抗侧刚度相差很大时，厂房屋盖的整体振动将复杂化，除了有空间作用影响外，还会出现较大的平面扭转效应，除了有空间作用影响外，还会出现较大的平面扭转效应，使得排架各柱的柱顶侧移均不相同图使得排架各柱的柱顶侧移均不相同图8-15 c8-15 c，无墙一，无墙一端的柱顶侧移端的柱顶侧移u2将大于将大于u0，而有墙一端的柱顶侧移，而有墙一端的柱顶侧移u3将小将小于于u0，同样，各柱实际承受的

44、地震作用将不同于按单榀平，同样，各柱实际承受的地震作用将不同于按单榀平面排架分析的结果。在弹性阶段排架承受的地震作用正比面排架分析的结果。在弹性阶段排架承受的地震作用正比于柱顶侧移，既然在有空间作用时排架的柱顶侧移于柱顶侧移，既然在有空间作用时排架的柱顶侧移u1小于小于无空间作用时的柱顶侧移无空间作用时的柱顶侧移u0，在有扭转作用时有的排架柱，在有扭转作用时有的排架柱顶侧移顶侧移u2又大于又大于u0，因此，对按平面排架简图求得的排架，因此，对按平面排架简图求得的排架地震作用则必须进行调整。地震作用则必须进行调整。第61页/共115页图8-15厂房屋盖的变形（a）无山墙；（b）两端有山墙；（c）

45、一端有山墙第62页/共115页1）7度和度和8度；度；2)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或厂房总跨度大于或厂房总跨度大于12m(其中屋盖长度指山墙到山墙的间距，仅一端有山墙时，应取所考其中屋盖长度指山墙到山墙的间距，仅一端有山墙时，应取所考虑排架至山墙的距离；高低跨相差较大的不等高厂房，总跨度可虑排架至山墙的距离；高低跨相差较大的不等高厂房，总跨度可不包括低跨不包括低跨)；规范规定，对于钢筋混凝土屋盖的单层钢筋混凝土柱厂房，按规范规定，对于钢筋混凝土屋盖的单层钢筋混凝土柱厂房，按上述方法确定基本自振周期且按平面排架计算排架柱的地震剪力和上述方法确定基本自振周

46、期且按平面排架计算排架柱的地震剪力和弯矩，当符合下列要求时，可考虑空间工作和扭转影响：弯矩，当符合下列要求时，可考虑空间工作和扭转影响：P1993)山墙的厚度不小于山墙的厚度不小于240mm，开洞所占的水平截面积不超过总面，开洞所占的水平截面积不超过总面积的积的50，并与屋盖系统有良好的连接；，并与屋盖系统有良好的连接；4)柱顶高度不大于柱顶高度不大于15m。第63页/共115页当符合上述要求时，为考虑空间作用和扭转影响，排架柱的弯矩和当符合上述要求时，为考虑空间作用和扭转影响，排架柱的弯矩和剪力应分别乘以相应的调整系数剪力应分别乘以相应的调整系数(高低跨交接处的上柱除外高低跨交接处的上柱除外

47、)，调整，调整系数的值可按表系数的值可按表87采用。采用。表表8-7 8-7 钢筋混凝土柱（除高低跨交接处上柱外）考虑空间作用钢筋混凝土柱（除高低跨交接处上柱外）考虑空间作用和扭转影响的效应调整系数和扭转影响的效应调整系数 第64页/共115页高低跨厂房高振型的影响。高低跨厂房高振型的影响。当排架按第二主振型振动时，高跨横梁和低跨横梁的运动方向当排架按第二主振型振动时，高跨横梁和低跨横梁的运动方向相反，使高低跨交接处上柱的两端之间产生了较大的相对位移相反，使高低跨交接处上柱的两端之间产生了较大的相对位移(图图8-12)。由于上柱的长度一般较短，侧移刚度较大，故此处产生的地。由于上柱的长度一般较

48、短，侧移刚度较大，故此处产生的地震内力也较大。按底部剪力法计算时，由于主要反映了第一主振型震内力也较大。按底部剪力法计算时，由于主要反映了第一主振型的情况，算得的高低跨交接处上柱的地震内力偏小较多。的情况，算得的高低跨交接处上柱的地震内力偏小较多。空间作用对它的影响。空间作用对它的影响。引入了空间工作影响系数引入了空间工作影响系数，考虑具有不同刚度和不同间距的山，考虑具有不同刚度和不同间距的山墙对不同屋盖形式的空间作用。墙对不同屋盖形式的空间作用。需要注意的是需要注意的是，当，当山墙间距超过一山墙间距超过一定范围定范围时，考虑空间作用排架地震作用效应是时，考虑空间作用排架地震作用效应是放大而不

49、是折减。放大而不是折减。（2）高低跨交接处上柱地震作用效应的调整）高低跨交接处上柱地震作用效应的调整不等高厂房高低跨交接处柱，在支承低跨屋盖的牛腿以上各截不等高厂房高低跨交接处柱，在支承低跨屋盖的牛腿以上各截面按底部剪力法求得的地震弯矩和剪力应乘以增大系数面按底部剪力法求得的地震弯矩和剪力应乘以增大系数。增大系增大系数数是个综合影响系数，它主要考虑两方面的影响。是个综合影响系数，它主要考虑两方面的影响。第65页/共115页图8-16不等高排架的第二振型第66页/共115页因此，抗震规范规定，高低跨交接处的钢筋混凝土因此，抗震规范规定，高低跨交接处的钢筋混凝土柱的支承低跨屋盖牛腿以上各截面，按底

50、部剪力法求柱的支承低跨屋盖牛腿以上各截面，按底部剪力法求得的地震弯矩和剪力应乘以增大系数得的地震弯矩和剪力应乘以增大系数，其值可按下式，其值可按下式采用：采用：其中其中可按表可按表8-8采用；采用；nb为高跨的跨数；为高跨的跨数；no为计算跨数，仅一侧有低跨时应取总跨数，两侧为计算跨数，仅一侧有低跨时应取总跨数，两侧均有低跨时应取总跨数与高跨跨数之和；均有低跨时应取总跨数与高跨跨数之和；GEI为集中于交接处一侧各低跨屋盖标高处的总重力为集中于交接处一侧各低跨屋盖标高处的总重力荷载代表值；荷载代表值；GEh为集中于高跨柱顶标高处的总重力荷载代表值。为集中于高跨柱顶标高处的总重力荷载代表值。(8-