建筑結構抗震第六章單層廠房抗震設計

1、第六章第六章: :單層廠房抗震設計單層廠房抗震設計第六章第六章: :單層廠房抗震設計單層廠房抗震設計6.1 6.1 震害分析震害分析6.2 6.2 抗震設計抗震設計6.3 6.3 抗震構造措施和連接的計算要求抗震構造措施和連接的計算要求6.4 6.4 計算實例計算實例6.1 6.1 震害分析震害分析單層混凝土柱廠房的震害單層混凝土柱廠房的震害總體較輕主要是維護結構的破壞維護墻:起承受和傳遞水平地震力的作用 剛度和質量分布對廠房的動力反應很大影響 其布置不合理是造成廠房危害的重要原因墻體和柱拉結不良而在地震時發(fā)生墻面大片倒塌的現(xiàn)象營口中板廠營口中板廠天窗震害天窗震害 型天窗是廠房抗震的薄弱部位，

2、在6度區(qū)就有震害的實例主要表現(xiàn)主要表現(xiàn):支撐桿件失穩(wěn)彎曲支撐與天窗立柱連接節(jié)點被拉脫天窗立柱根部開裂或折斷等因為型天窗位于廠房最高的部位柱的震害柱的震害: :從整體上看從整體上看7度區(qū)一般無震害8度和9度區(qū)出現(xiàn)裂縫10度區(qū)少數(shù)的倒塌因為其在設計中考慮了水平力的作用柱的局部震害柱的局部震害:上柱柱身變截面處酥裂或折斷柱的局部震害柱的局部震害:柱頂與屋面梁的連接處由于受力復雜易發(fā)生剪裂、 壓酥、拉裂或錨筋拔出、鋼筋彎折等震害由于高振型的影響，高低跨兩個屋蓋產生相反方向 的運動，使中柱柱肩產生豎向拉裂柱的局部震害柱的局部震害:下柱下部出現(xiàn)橫向裂縫或折斷，后者會造成倒塌等 嚴重后果柱間支撐產生壓屈位于

3、8度區(qū)的營口中板廠軋鋼車間, 其柱子主要是雙肢管柱, 局部為工字形鋼筋混凝土柱。地震后, 位于標高9米圈梁以上的縱墻幾乎通長倒塌, 吊車梁附近管柱有破壞, 個別柱的柱根有細裂縫。 營口中板廠營口中板廠磚柱廠房磚柱廠房: :抗震性能遠不如鋼筋混凝土廠房屋蓋的震害現(xiàn)象有屋蓋的震害現(xiàn)象有：重屋蓋的天窗兩側豎向支撐或結點拉脫，或鋼桿件被壓屈屋面的瓦下滑和掉落；冷攤瓦屋面的木屋架沿廠房縱向向一側傾斜；木屋架及其氣樓間的豎向交叉支撐或結點拉脫，或木桿件被拉斷；磚柱的震害現(xiàn)象有磚柱的震害現(xiàn)象有：內部獨立磚柱在底部發(fā)生水平裂縫；柱頂混凝土墊塊底面出現(xiàn)水平裂縫，少數(shù)發(fā)生錯位；高低跨磚柱上柱水平折斷，或是支承低跨

4、屋架的柱肩產生豎向裂縫墻體的震害主要有墻體的震害主要有：山墻外傾，檁條由墻頂拔出，嚴重時山墻尖向外傾倒，端開間屋面局部塌落；外縱墻在窗臺高度處出現(xiàn)細微水平裂縫，較嚴重時水平折斷，并常伴有壁柱磚塊局部壓碎崩落，更嚴重時整個廠房橫向傾倒廠房受縱向水平地震作用時的破壞程度重于受橫向地震作用時的破壞程度廠房受縱向水平地震作用時的破壞程度重于受橫向地震作用時的破壞程度主要破壞形式主要破壞形式:1.天窗兩側豎向支撐斜桿拉斷，節(jié)點破壞，天窗架沿廠房縱向傾斜， 甚至倒下砸塌屋蓋2.屋面板與屋架的連接焊縫剪斷，屋面板從屋架上滑脫墜地。 屋蓋的縱向地震力是通過屋面板焊縫從屋架中部向屋架的兩端傳遞的，屋架兩端的剪力

5、最大。因此，屋架的震害主要是端頭混凝土酥裂掉角、支撐大型屋面板的支墩折斷、端節(jié)間上弦剪斷等3.在設有柱間支撐的跨間，由于其剛度大，屋架端頭與屋面板 邊肋連接點處的剪力最為集中，往往首先被剪壞；這使得縱 向地震力的傳遞轉移到內肋，導致屋架上弦受到過大的縱向 地震力而破壞。當縱向地震力主要由支撐傳遞時，若支撐數(shù) 量不足或布置不當，會造成支撐的失穩(wěn)，引起屋面的破壞或 屋蓋的倒塌。另外，柱根處也會發(fā)生沿廠房縱向的水平斷裂4.縱向圍護磚墻出現(xiàn)斜裂縫6.2.1 6.2.1 設計原則設計原則結構的布置和選型結構的布置和選型：平面布置和抗側力結構形式圍護墻的布置天窗架和屋架的選型柱的選型6.2 6.2 抗震設

6、計抗震設計平面布置和抗側力結構形式平面布置和抗側力結構形式：結構布置 應合理合理(平面復雜） 否則設防震縫廠房縱橫跨交接處，對大柱網廠房等可不設柱間支撐的廠房縫寬采用100150mm其他情況縫寬采用5090mm豎向：減少剛度突變 各跨的高度應盡可能相同 兩個主廠房之間的過渡跨至少應 有一側采用防震縫與主廠房脫開 平面對稱避免顯著扭轉震動單廠平面布置平面布置和抗側力結構形式平面布置和抗側力結構形式：廠房的橫向抗側力體系廠房的橫向抗側力體系常為屋蓋橫梁（屋架）與柱鉸接的排架形式廠房的縱向抗側力體系廠房的縱向抗側力體系縱向柱列排架排架柱間柱間支撐支撐縱墻縱墻形成圍護墻的布置：圍護墻的布置：均勻、對稱

7、廠房的一端設縫而不能布置橫墻時，另一端宜采用輕質掛板山墻多跨廠房的砌體圍護墻外貼式嵌砌式宜不宜邊柱列（嵌砌有墻）中柱列（一般只有柱間支撐）差懸殊剛度相邊跨屋蓋因扭轉效應過大而發(fā)生震害導致廠房內部有 砌體隔墻嵌砌于柱間不宜與柱脫開或與柱構造處理柔性連接的方法適用避免局部剛度過大或形成短柱而引起震害圍護墻的布置：圍護墻的布置：單層鋼筋混凝土柱廠房的圍護墻輕質墻板或鋼筋混凝土大型墻板外側柱距為12m不等高廠房的高跨封墻和縱橫向廠房交接處的懸墻輕質墻板8、9度宜應宜應天窗天窗削弱屋蓋的整體剛度薄弱環(huán)節(jié)天窗在縱向的起始部位應盡可能遠離伸縮縫區(qū)段（廠房單元）的端部 8度和9度時宜從廠房單元端部 第三 柱間

8、開始設置天窗架天窗架和屋架的選型：天窗架天窗架和屋架的選型：天窗架天窗架突出屋面 較小的避風型天窗架抗震性能好的結構宜采用應優(yōu)先選用宜采用鋼結構68度桿件截面為矩形的鋼筋混凝土天窗架可采用有條件時或9度區(qū)最好不要采用突出屋面的形天窗，而宜采用重心低的下沉式天窗天窗的側板、端壁板與屋面板輕質板材大型屋面板不宜采用宜采用突出屋面天窗架鋼筋混凝土剛結構下沉式天窗天窗架和屋架屋架的選型：屋架屋架預應力混凝土鋼筋混凝土屋架宜采用鋼屋架68度地震區(qū)可采用8度區(qū)III、IV類場地9度區(qū)屋架跨度大于24m時宜采用跨度不大于15m鋼筋混凝土屋面梁可采用有突出屋面天窗架預應力混凝土鋼筋混凝土空腹屋架不宜采用天窗架

9、和屋架屋架的選型：柱距為12m預應力混凝土托架（梁）當采用鋼屋架時亦可采用鋼托架（梁）有突出屋面天窗架的屋蓋預應力混凝土或鋼筋混凝土空腹屋架磚柱廠房的天窗不應通至廠房單元的端開間，且天窗不應采用端磚壁承重預應力混凝土屋架可采用不宜采用柱的選型：柱的選型：在8、9度 地震區(qū)矩形工字形斜腹桿雙肢柱管柱平腹桿雙肢柱矩形工字形斜腹桿雙肢柱薄壁工字形柱腹板開孔柱預制腹板的工字形柱平腹桿雙肢柱管柱不宜采用宜采用柱底至室內地坪以上500mm范圍內階形柱的上柱矩形截面宜采用增強這些部位的抗剪能力回顧：6.1 6.1 震害分析震害分析6.2 6.2 抗震設計抗震設計6.3 6.3 抗震構造措施和連接的計算要求抗

10、震構造措施和連接的計算要求6.2.2 6.2.2 橫向抗震計算橫向抗震計算1. 1. 計算簡圖計算簡圖單層廠房單層廠房空間結構平面排架等高排架不等高排架單自由度體系多自由度體系等高排架可簡化為單自由度體系等高排架可簡化為單自由度體系:1. 1. 計算簡圖計算簡圖- -平面排架平面排架計算自振周期時的質量集中：計算自振周期時的質量集中： G = 1.0 G屋蓋 + 0.5G雪 + 0.5G積灰 + 0.5G吊車梁 + 0.25G柱 + 0.25G縱墻+ 1.0 G檐墻計算地震作用時的質量集中計算地震作用時的質量集中: G = 1.0 G屋蓋 + 0.5G雪 + 0.5G積灰 + 0.75G吊車梁

11、 + 0.5G柱 + 0.5G縱墻+ 1.0 G檐墻1. 1. 計算簡圖計算簡圖- -平面排架平面排架不等高排架，可按不同高度處屋蓋的數(shù)量和屋蓋之間的連接方式，不等高排架，可按不同高度處屋蓋的數(shù)量和屋蓋之間的連接方式， 簡化成多自由度體系簡化成多自由度體系:二質點體系二質點體系屋蓋位于兩個 不同高度處簡化1. 1. 計算簡圖計算簡圖- -平面排架平面排架不等高排架，可按不同高度處屋蓋的數(shù)量和屋蓋之間的連接方式，不等高排架，可按不同高度處屋蓋的數(shù)量和屋蓋之間的連接方式， 簡化成多自由度體系簡化成多自由度體系:三質點體系三質點體系三個高度處有屋蓋簡化計算自振周期時的質量集中計算自振周期時的質量集中

12、： G1 = 1.0 G低跨屋蓋 + 0.5G低跨雪+0.5G低跨積灰+0.5G低跨吊車梁 + 0.25G低跨邊柱 + 0.25G低跨縱墻 + 1.0G高跨吊車梁（中柱）+ 0.25G中柱下柱 + 0.5G中柱上柱 + 0.5G高跨封墻+1.0G低跨檐墻 G2 = 1.0 G高跨屋蓋 + 0.5G高跨吊車梁（中柱） + 0.25G高跨邊柱 + 0.25G高跨外縱墻 + 0.5G中柱上柱 + 0.5G高跨封墻+0.5G高跨雪+0.5G高跨積灰+1.0G高跨檐墻計算地震作用時的質量集中：計算地震作用時的質量集中：G1 = 1.0 G低跨屋蓋 + 0.75G低跨吊車梁 + 0.5G低跨邊柱 + 0.

13、5G低跨縱墻 + 1.0G高跨吊車梁（中柱） + 0.5G中柱下柱 + 0.5G中柱上柱 + 0.5G高跨封墻 +0.5G低跨雪+0.5G低跨積灰+1.0G低跨檐墻G2 = 1.0 G高跨屋蓋 + 0.75G高跨吊車梁（邊跨） + 0.5G高跨邊柱 + 0.5G高跨外縱墻 + 0.5G中柱上柱 + 0.5G高跨封墻+0.5G高跨雪+0.5G高跨積灰+1.0G高跨檐墻1. 1. 計算簡圖計算簡圖- -平面排架平面排架二質點體系二質點體系1. 1. 計算簡圖計算簡圖確定廠房的地震作用時，對設有橋式吊車的廠房，還應考慮吊車確定廠房的地震作用時，對設有橋式吊車的廠房，還應考慮吊車 橋架的重力荷載橋架的

14、重力荷載一般是把某跨吊車橋架的重力荷載集中于該跨任一柱吊車梁的頂面標高處。如兩跨不等高廠房均設有吊車，則在確定廠房地震作用時可按四個集中質點考慮（下圖）吊車橋架處理吊車橋架處理 為質點：為質點：僅在計算地震作用時 才能采用 對單自由度體系，自振周期對單自由度體系，自振周期T的計算公式為：的計算公式為：2.2. 自振周期的計算自振周期的計算km2T質量對多自由度體系，可用能量法計算基本自振周期對多自由度體系，可用能量法計算基本自振周期T1，公式為：，公式為：n1iiin1i2ii1uGum2T剛度第i質點的質量第i質點的重量全部Gi (i = 1, ., n)沿水平方向的作用下第i質點的側移自由

15、度數(shù)2.2. 自振周期的計算自振周期的計算抗震規(guī)范規(guī)定，按平面排架計算廠房的橫向地震作用時，排架的基本自抗震規(guī)范規(guī)定，按平面排架計算廠房的橫向地震作用時，排架的基本自振周期應考慮縱墻及屋架與柱連接的固結作用振周期應考慮縱墻及屋架與柱連接的固結作用。按上述公式算出的自振周期還應進行如下調整：由鋼筋混凝土屋架或鋼屋架與鋼筋混凝土柱組成的排架有縱墻無縱墻80%周期計算值90%周期計算值由鋼筋混凝土屋架或鋼屋架與磚柱組成的排架90%周期計算值3.3.排架地震作用的計算排架地震作用的計算- -底部剪力法：底部剪力法：eq1EKGF質點質點i的水平地震作用標準值為的水平地震作用標準值為：EKn1jjjii

16、iFHGHGF體系的自由度數(shù)目相應于基本周期T1的地震影響系數(shù)等效重力荷 載代表值第i質點的重力荷載代表值第i質點至柱底的距離單質點體系全部重力荷載代表值多質點體系全部重力荷載代表值的85%（二質點體系）（也可取全部重力荷 載代表值的95%）求出各質點的水平地震作用后，就可用結構力學方法求出相應的排架內力缺點：很難反映高振型的影響3.3.排架地震作用的計算排架地震作用的計算對較為復雜的廠房(例如高低跨高度相 差較大的廠房)底部剪力法不能反映高振型的影響， 誤差較大高低跨相交處柱牛腿的水平拉力振型分解法底部剪力法無法實現(xiàn)此拉力的計算引起計算簡圖相同振型分解法：振型分解法：各振型各質點處的水平地震

17、作用各振型的地震內力總的地震內力3.3. 排架地震作用的計算排架地震作用的計算- -振型分解法振型分解法 ： 1）計算平面排架各振型的自振周期、振型幅值和振型參與系數(shù)）計算平面排架各振型的自振周期、振型幅值和振型參與系數(shù)對二質點的高低跨排架，用柔度法計算較方便，相應的振型分解對二質點的高低跨排架，用柔度法計算較方便，相應的振型分解 法的計算步驟如下：法的計算步驟如下：2112212222111222111221mm4)mm()mm(211、 x1 、x2： 二質點水平位移坐標 m1 、m2：二質點質量， 1、2： 第一、二振型的圓頻率 取12，則第一、二自振周期分別為：22112T,2TijX

18、2212222111222121122211111211mm1X, 1Xmm1X, 1X 記第i振型第j質點的幅值 為 (i,j=1,2)，則有222222112222112212221111221111XmXmXmXmXmXmXmXm 第一、二振型參與系數(shù)3.3. 排架地震作用的計算排架地震作用的計算- -振型分解法振型分解法 ： 2）計算各振型的地震作用和地震內力計算各振型的地震作用和地震內力 第第i振型第振型第j質點的地震作用為質點的地震作用為jijiiijGXF，i,j = 1,2 即，即，2222222121222121211121111111GXFGXFGXFGXF然后按結構力學方

19、法求出各振型的地震內力。然后按結構力學方法求出各振型的地震內力。3.3. 排架地震作用的計算排架地震作用的計算- -振型分解法振型分解法 ： 3）計算最終的地震內力）計算最終的地震內力2212SSS某一內力S在第一振型的地震作用下的值某一內力S在第二振型的地震作用下的值為S2該地震內力 的最終值4.4.考慮空間工作和扭轉影響的內力調整考慮空間工作和扭轉影響的內力調整7度和8度；廠房單元屋蓋長度與總跨度之比小于8或廠房總跨度 大于12m；山墻的厚度不小于240mm，開洞所占的水平截面積不 超過總面積的50%，并與屋蓋系統(tǒng)有良好的連接；柱頂高度不大于15m。當符合下列要求時，可考慮空間工作和扭轉影

20、響：當符合下列要求時，可考慮空間工作和扭轉影響： 為考慮空間作用和扭轉影響，排架柱的彎矩和剪力應分別乘以相應的為考慮空間作用和扭轉影響，排架柱的彎矩和剪力應分別乘以相應的調整系數(shù)調整系數(shù) ，調整系數(shù)的值可按下表采用：，調整系數(shù)的值可按下表采用：屋屋 蓋蓋山墻山墻屋蓋長度屋蓋長度(m) 303642485460667278849096鋼筋鋼筋混凝混凝土無土無檁屋檁屋蓋蓋兩端兩端山墻山墻等高等高廠房廠房0.750.750.750.80.80.80.850.850.850.9不等不等高廠高廠房房0.850.850.850.90.90.90.950.950.951.0一端山墻一端山墻1.051.151

21、.21.251.31.31.31.31.351.351.351.35鋼筋鋼筋混凝混凝土土有有檁屋檁屋蓋蓋兩端兩端山墻山墻等高等高廠房廠房0.80.850.90.950.951.01.01.051.051.1不等不等高廠高廠房房0.850.90.951.01.01.051.051.11.11.15一端山墻一端山墻1.01.051.11.11.151.151.151.21.21.21.251.254.4.考慮空間工作和扭轉影響的內力調整考慮空間工作和扭轉影響的內力調整當排架按第二主振型振動時，高跨橫梁和低跨橫梁的運動方向相反，當排架按第二主振型振動時，高跨橫梁和低跨橫梁的運動方向相反，使高低跨交接

22、處上柱的兩端之間產生了較大的相對位移使高低跨交接處上柱的兩端之間產生了較大的相對位移 （如圖）（如圖）5.5. 高低跨交接處上柱地震作用效應的調整高低跨交接處上柱地震作用效應的調整上柱的長度一般較短，側移剛度較大，故此處產生的地震內力也較大 高低跨交接處的鋼筋混凝土柱支承低跨屋蓋牛腿以上各截面，按底部剪力法求得的地震彎矩和剪力應乘以增大系數(shù)，其值可按下式采用：)GGnn7 . 11 (EhEL0b5.5. 高低跨交接處上柱地震作用效應的調整高低跨交接處上柱地震作用效應的調整按底部剪力法計算時，由于主要反映了第一主振型的情況，算得的高低跨交接處上柱的地震內力偏小較多不等高廠房高低跨交接處 的空間

23、工作影響系數(shù)，可按下表采用高跨的 跨數(shù) 計算跨數(shù)集中于交接處一側各低跨屋蓋 標高處的總重力荷載代表值集中于高跨柱頂標高處 的總重力荷載代表值僅一側有低跨兩側均有低跨總跨數(shù)總跨數(shù)與高跨跨數(shù)之和屋蓋屋蓋山墻山墻屋蓋長度屋蓋長度(m) 3642485460667278849096鋼筋混凝鋼筋混凝土無檁屋土無檁屋蓋蓋兩端山兩端山墻墻0.70.76 0.82 0.88 0.941.01.06 1.06 1.06 1.06一端山一端山墻墻1.25鋼筋混凝鋼筋混凝土有檁屋土有檁屋蓋蓋兩端山兩端山墻墻0.91.01.051.11.11.15 1.15 1.151.21.2一端山一端山墻墻1.05高低跨交接處鋼

24、筋混凝土上柱空間工作影響系數(shù)高低跨交接處鋼筋混凝土上柱空間工作影響系數(shù) 5.5. 高低跨交接處上柱地震作用效應的調整高低跨交接處上柱地震作用效應的調整)GGnn7 . 11 (EhEL0b計算步驟：計算步驟： （2）計算該吊車重力荷載對一根柱子產生的水平地震作用。（1）計算一臺吊車對一根柱子產生的最大重力荷載Gc。1）當橋架不作為一個質點時，該水平地震作用可近似按下式計算：HhGFcc1c2）當橋架作為一個質點時，該處的水平地震作用可直接由底部剪力法求出。6.6.吊車橋架引起的地震作用效應增大系數(shù)吊車橋架引起的地震作用效應增大系數(shù)吊車橋架是一個較大的移動質量，在地震時往往引起廠房的強烈局部振動

25、。因此，應考慮吊車橋架自重引起的地震作用效應，并乘以效應增大系數(shù)吊車橋架引起的并作用于一根柱吊車梁頂面處的水平地震作用相應于排架基本周期T1的地震影響系數(shù)吊車梁頂面高度吊車梁所在柱的高度（3）按結構力學求地震作用效應（內力）。（4）將地震作用效應乘以下表所示的增大系數(shù)屋蓋類型屋蓋類型山墻山墻邊柱邊柱高低跨柱高低跨柱其他中柱其他中柱鋼筋混凝土無鋼筋混凝土無檁屋蓋檁屋蓋兩端山墻兩端山墻2.02.53.0一端山墻一端山墻1.52.02.5鋼筋混凝土有鋼筋混凝土有檁屋蓋檁屋蓋兩端山墻兩端山墻1.52.02.5一端山墻一端山墻1.52.02.06.6.吊車橋架引起的地震作用效應增大系數(shù)吊車橋架引起的地震

26、作用效應增大系數(shù)7.7.排架內力組合和構件強度驗算排架內力組合和構件強度驗算1）內力組合）內力組合地震作用效應組合地震作用效應組合是指與地震作用同時存在的其他重力荷載代表值 引起的荷載效應的不利組合不考慮風荷載效應吊車橫向水平制動力引起的內力豎向地震作用S = GCGGE + EhCEhEhk重力荷載代表值的 分項系數(shù)水平地震作用的 分項系數(shù)重力荷載代表值 效應系數(shù)水平地震作用的 效應系數(shù)重力荷載 代表值水平地震作用 2）柱的截面抗震驗算）柱的截面抗震驗算RERS截面的作 用效應相應的承載 力設計值 承載力抗震調整系數(shù)7.7.排架內力組合和構件強度驗算排架內力組合和構件強度驗算 排架柱一般按偏

27、心受壓構件驗算其截面承載力。驗算的一般表達式為8度和9度時，高大山墻的抗風柱應進行平面外的截面抗震驗算應按下式確定牛腿的水平受拉鋼筋截應按下式確定牛腿的水平受拉鋼筋截面面積面面積：REyEy0GsfN2 . 1fh85. 0aNA7.7.排架內力組合和構件強度驗算排架內力組合和構件強度驗算3）支承低跨屋蓋牛腿的水平受拉鋼筋抗震驗算）支承低跨屋蓋牛腿的水平受拉鋼筋抗震驗算柱牛腿面上重力荷載代表值產生的壓力設計值牛腿面上重力作用點至下柱近側邊緣的距離，當小于0.3h0時采用0.3h0牛腿根部截面的有效高度柱牛腿面上地震組合的水平拉力設計值承載力抗震調整系數(shù)，其值可采用1.0當工作平臺和剛性內隔墻與

28、廠房主體結構連接時，應采用與廠房實際受力相適應的計算簡圖，以考慮工作平臺和剛性內隔墻對廠房的附加地震作用影響。7.7.排架內力組合和構件強度驗算排架內力組合和構件強度驗算（4）其他部位的抗震驗算）其他部位的抗震驗算當抗風柱與屋架下弦相連接時，連接點應設在下弦橫向支撐的節(jié)點處，并且應對下弦橫向支撐桿件的截面和連接節(jié)點進行抗震承載力驗算。天窗架所受的地震作用天窗架所受的地震作用F天窗天窗為為:8.8. 突出屋面的天窗架的橫向抗震計算突出屋面的天窗架的橫向抗震計算屋蓋屋蓋天窗天窗FGGF(作用在G屋蓋上的地震作用為F屋蓋)實際震害表明，突出屋面的鋼筋混凝土天窗架，其橫向的損壞并不明顯計算分析表明，常

29、用的鋼筋混凝土帶斜撐桿的三鉸拱式天窗架的橫向剛度很大，其位移與屋蓋基本相同，故可把天窗架和屋蓋作為一個質點按底部剪力法計算8.8. 突出屋面的天窗架的橫向抗震計算突出屋面的天窗架的橫向抗震計算對其他情況下的天窗架，可采用振型分解反應譜法計算其橫向水平地震作用。 當9度時或天窗架跨度大于9m時，天窗架部分的慣性力將有所增大。這時若仍把天窗架和屋蓋作為一個質點按底部剪力法計算，則天窗架的橫向地震作用效應宜乘以增大系數(shù)1.5，以考慮高振型的影響。對鋼天窗架的橫向抗震計算也可采用底部剪力法。確定廠房縱向的動力特性和地震作用，驗算廠房縱向抗側力構件如柱間支撐、天窗架縱向支撐等在縱向水平地震力作用下的承載

30、能力。對單層廠房的縱向進行抗震計算單層廠房受縱向地震力作用時的震害是較嚴重的必須縱向抗震計算的目的在于：縱向抗震計算的目的在于：6.2.36.2.3縱向抗震演算縱向抗震演算（1）一般情況下，宜考慮屋蓋的縱向彈性變形、圍護墻與隔墻的 有效剛度以及扭轉的影響，按多質點進行空間結構分析；（2）柱頂標高不大于15m且平均跨度不大于30m的單跨或等高多 跨的鋼筋混凝土柱廠房，宜采用修正剛度法計算。（3）縱向質量和剛度基本對稱的鋼筋混凝土屋蓋等高廠房，可不 考慮扭轉的影響，采用振型分解反應譜法計算?？拐鹨?guī)范規(guī)定，鋼筋混凝土無檁和有檁屋蓋及有較完整支撐系統(tǒng)的輕型屋蓋廠房，其縱向抗震驗算可采用下列方法：縱墻對

31、稱布置的單跨廠房和輕型屋蓋的多跨廠房，可按柱列分片獨立計算。（1）采用鋼筋混凝土無檁屋蓋時，可按柱列剛度比例分配；（2）采用輕型屋蓋時，可按柱列承受的重力荷載代表值的比例分配；（3）采用鋼筋混凝土有檁屋蓋時，可取上述兩種分配結果的平均值對于鋼柱廠房，當采用輕質墻板或與柱柔性連接的大型墻板時，其縱向可按單質點計算。此時，各柱列的地震作用應按以下原則分配： 1. 1.修正剛度法修正剛度法此法適用于：單跨或等高多跨鋼筋混凝土無檁和有檁屋蓋廠房廠房縱向視為單自由度體系求出總地 震作用 按各柱列的修正剛度分配到各柱列 (1)廠房縱向的基本自振周期廠房縱向的基本自振周期1）按單質點體系確定）按單質點體系確

32、定把所有的重力荷載代表值集中到柱頂?shù)玫浇Y構的總重量。把所有的縱向抗側力構件的剛度加在一起得到廠房縱向的總側向剛度。再考慮屋蓋的變形，引入修正系數(shù)T，計算縱向基本自振周期計算縱向基本自振周期T1的公式為的公式為：iiTiiT1KG2KgG2T柱列序號第i柱列集中到柱頂標高處的等效重力荷載代表值第i柱列的側移剛度廠房的自振周期修正系數(shù)icijbijkwij111K = K + K + K qmnjjj第i柱列的柱頂縱向側移剛度第i柱列第j柱的 縱向側移剛度第i柱列第j片柱間 支撐的側移剛度第i柱列第j柱間縱墻 的縱向側移剛度第i柱列中柱的數(shù)目第i柱列柱間縱墻的數(shù)目第i柱列柱間縱墻的數(shù)目貼砌磚墻的剛

33、度降低系數(shù),地震烈度為7度、8度、和9度， k的值可分別取0.6、0.4和0.2。iiTiiT1KG2KgG2TciKbiKwiK 1）按單質點系確定）按單質點系確定iiTiiT1KG2KgG2TGi = 1.0 (G屋蓋 +0.5G雪+0.5G積灰)+ 0.25(G柱 + G山墻) + 0.35G縱墻 + 0.5(G吊車梁 + G吊車橋)屋蓋縱向圍護墻無檁屋蓋有檁屋蓋邊跨無天窗邊跨有天窗邊跨無天窗邊跨有天窗磚墻1.451.501.601.65無墻、石棉瓦、掛板1.01.01.01.0鋼筋混凝土屋蓋廠房的縱向周期修正系數(shù)T 2）按抗震規(guī)范方法確定）按抗震規(guī)范方法確定抗震規(guī)范規(guī)定，在計算單跨或等

34、高多跨的鋼筋混凝土柱廠房縱向地震作用時，在柱頂標高不大于15m且平均跨度不大于30m時，縱向基本周期縱向基本周期T1可按下列公式確定可按下列公式確定:i)磚圍護墻廠房，可按下式計算：磚圍護墻廠房，可按下式計算：311H00025. 023. 0Tii)敞開、半敞開或墻板與柱子柔性連接的廠房，可按下式進行計算并敞開、半敞開或墻板與柱子柔性連接的廠房，可按下式進行計算并乘以下列圍護墻影響系數(shù)乘以下列圍護墻影響系數(shù) 2：32H002. 06 . 2屋蓋類型系數(shù)，對大型屋面板鋼筋混凝土屋架可取1.0，對鋼屋架可取0.85廠房跨度(單位為m)，多跨廠房可取各跨的平均值基礎頂面到柱頂?shù)母叨?m)2小于1.

35、0時應采用1.0 (2)柱列地震作用的計算柱列地震作用的計算自振周期算出后，即可按底部剪力法求出總地震作用FEK： FEK 1Geq 按各柱列的剛度分配給各柱列對等高多跨鋼筋混凝土屋蓋的廠房，各縱向柱列的柱頂標高處的地震作用標準值為：aiaiEKiKKFFKai = 34Ki第i柱列柱頂標高處的縱向地震作用標準值相應于廠房縱向基本自振周期的水平地震影響系數(shù)廠房單元柱列總等效重力荷載代表值第i柱列柱頂?shù)目倐纫苿偠鹊趇柱列柱頂?shù)恼{整側移剛度柱列側移剛度的圍護墻影響系數(shù)柱列側移剛度的柱間支撐影響系數(shù) 圍護墻類別和烈度柱列和屋蓋類別邊柱列中柱列240磚墻370磚墻無檁屋蓋有檁屋蓋邊跨無天窗 邊跨有天窗

36、 邊跨無天窗 邊跨有天窗7度0.851.71.81.81.97度8度0.851.51.61.61.78度9度0.851.31.41.41.59度0.851.21.31.31.4無墻、石棉瓦或掛板0.901.11.11.21.2柱列側移剛度的圍護墻影響系數(shù)柱列側移剛度的圍護墻影響系數(shù) 3有縱向磚圍護墻的四跨或五跨廠房，由邊柱列數(shù)起的第三柱列可按表內相應數(shù)值的1.5倍采用aiaiEKiKKFFKai = 34Ki 縱向采用磚圍護墻的中柱列柱間支撐影響系數(shù)縱向采用磚圍護墻的中柱列柱間支撐影響系數(shù) 4廠房單元內設置下柱支撐的柱間數(shù)中柱列下柱支撐斜桿的長細比中柱列無支撐40418081120121150

37、150一柱間0.90.951.01.11.251.4二柱間0.90.951.0縱向為磚圍護墻時，邊柱列可采用1.0，中柱列可按上表采用aiaiEKiKKFFKai = 34Ki 廠房單元柱列總等效重力荷載代表值Geq應包括屋蓋的重力荷載代表值、70%縱墻自重、50%橫墻與山墻自重及折算的柱自重（有吊車時采用10%柱自重，無吊車時采用50%柱自重）。 對無吊車廠房對無吊車廠房 Geq = 1.0G屋蓋 0.5G雪0.5G積灰0.5G柱0.7G縱墻0.5（G山墻G橫墻） 對有吊車廠房對有吊車廠房 Geq = 1.0G屋蓋 0.5G雪0.5G積灰 0.1G柱0.7G縱墻0.5（G山墻G橫墻） FEK

38、 1Geq aiaiEKiKKFF 有吊車的等高多跨鋼筋混凝土屋蓋廠房，根據地震作用沿廠房高度呈倒三角分布的假定，柱列各吊車梁頂標高處的縱向地震作用標準值，可按下式確定：icici1ciHHGF第i柱列吊車梁頂標高處的縱向地震作用標準值集中于第i柱列吊車梁頂標高處的等效重力荷載代表值，其計算式為Gci = 0.4G柱1.0（G吊車梁G吊車橋）第i柱列吊車梁頂高度第i柱列柱頂高度 (3)構件地震作用的計算構件地震作用的計算柱列的地震作用算出后，就可將此地震作用按剛度比例分配給柱列中的各個構件。1）作用在柱列柱頂高度處水平地震作用的分配）作用在柱列柱頂高度處水平地震作用的分配按式 算出的第i柱列柱

39、頂高度處的水平地震作用Fi，可按剛度分配給該柱列中的每一根柱、每一片支撐和每一片磚墻。前面已算出柱列i的總剛度為Ki，則可得如下公式:aiaiEKiKKFF在第在第i柱列中，剛度為柱列中，剛度為Kcij的柱的柱j所受的地震力所受的地震力Fcij為：為：iicijijcFKKF剛度為剛度為Kbij的第的第j柱間支撐所受的地震力柱間支撐所受的地震力Fbij為：為：iibijijbFKKF剛度為剛度為Kwij的第的第j縱墻所受的地震力縱墻所受的地震力Fwij為：為：iiwijkijwFKKFicijbijkwij111K = K + K + K qmnjjj 2）柱列吊車梁頂標高處的縱向水平地震作用

40、的分配）柱列吊車梁頂標高處的縱向水平地震作用的分配第i柱列作用于吊車梁頂標高處的縱向水平地震作用Fci，因偏離磚墻較遠，故不計磚墻的貢獻，并認為主要由柱間支撐承擔。為簡化計算，對中小型廠房，可近似取相應的柱剛度之和等于0.1倍柱間支撐剛度之和。由此可得如下公式。對于第i柱列，一根柱子所分擔的吊車梁頂標高處的縱向水平地震作用Fci1為（n為柱子的根數(shù)，并且認為各柱所分得的值相同）：ci1ciFn111F剛度為Kbij的一片柱間支撐所分擔的吊車梁頂標高處的縱向水平地震作用Fbi1為：11.1bijbicibijKFFK 2.2.柱列法柱列法對縱墻對稱布置的單跨廠房和采用輕型屋蓋的多跨廠房，可用柱列

41、法計算。此法以跨度中線劃界，取各柱列獨立進行分析，使計算得到簡化。第第i柱列沿廠房縱向的基本自振周期為：柱列沿廠房縱向的基本自振周期為：iiT1 iKG2TT為考慮廠房空間作用的周期修正系數(shù)，對單跨廠房，取T1.0，對多跨廠房按下表采用：圍護墻天窗或支撐邊柱列中柱列石棉瓦、掛板或無墻有支撐邊跨無天窗1.30.9邊跨有天窗1.40.9無柱間支撐1.150.85磚墻有支撐邊跨無天窗1.600.9邊跨有天窗1.650.9無柱間支撐20.85Gi和Ki的定義與前述相同 作用于第i柱列柱頂?shù)目v向水平地震作用標準值Fi，可按底部剪力法計算：i1iGF1為相應于Ti1的地震影響系數(shù)； 為按內力等效原則而集中

42、于第i柱列柱頂?shù)闹亓奢d代表值，其計算式為： = 1.0 G屋蓋+ 0.5G雪+ 0.5G積灰+ 0.5(G柱 + G山墻) + 0.7G縱墻 + 0.75(G吊車梁 + G吊車橋)iGFi算出后，即可按該柱列各抗側力構件的剛度比例，把Fi分配到各構件，相應的計算方法參見第(3) 節(jié)。 3.3.柱間支撐的抗震驗算及設計柱間支撐的抗震驗算及設計柱間支撐的截面驗算是單層廠房縱向抗震計算的主要目的。斜桿長細比不大于200的柱間支撐在單位側向力作用下的水平位移，可按下式確定：tiiu11u單位側向力作用 點的側向位移 第i節(jié)間斜桿的軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)(按現(xiàn)行國家標準鋼結構設計規(guī)范采用)在單位側向力作用下

43、第i節(jié)間僅考慮拉桿受力的相對位移 對于長細比小于200的斜桿截面，可僅按抗拉要求驗算，但應考慮壓桿的卸載影響。驗算公式為:Nbi Ai f / RE biciibiVL)1 (N第i節(jié)間支撐斜桿抗拉驗算時的軸向拉力設計值第i節(jié)間斜桿的全長 壓桿卸載系數(shù)(壓桿長細比為60、100和200時，可分別采用0.7、0.6和0.5)支撐所在柱間的凈距第i節(jié)間支撐承受的地震剪力設計值無貼砌墻的縱向柱列，上柱支撐與同列下柱支撐宜等強設計柱間支撐端節(jié)點預埋板的錨件宜采用角鋼加端板(下圖)。其截面抗震承載力宜按下列公式驗算：0u0uRENcosVsin7 . 0Ncaminr0ufbfWn3Vsa0uAnf8

44、. 0N預埋板的斜向拉力承載力抗震調整系數(shù)，可采用1.0斜向拉力與其水平投影的夾角角鋼根數(shù)角鋼肢寬與剪力方向垂直的角鋼最小截面模量一根角鋼的截面面積角鋼抗拉強度設計值 柱間支撐端節(jié)點預埋板的錨件也可采用錨筋。其截面抗震承載力宜按下列公式驗算：vrmREsysin8 . 0cosAf8 . 0Nse6 . 011r0dt25. 06 . 0mycvff)d08. 04( 錨筋總截面面積為斜向拉力對錨筋合力作用線的偏心距偏心影響系數(shù)外排錨筋之間的距離(mm)預埋板彎曲變形影響系數(shù)預埋板厚度(mm)錨筋直徑(mm)驗算方向錨筋排數(shù)的影響系數(shù)錨筋的受剪影響系數(shù) 4.4.突出屋面天窗架的縱向抗震計算突出

45、屋面天窗架的縱向抗震計算突出屋面的天窗架的縱向抗震計算，一般情況下可采用空間結構分析法空間結構分析法，并考慮屋蓋平面彈性變形和縱墻的有效剛度。對柱高不超過15m的單跨和等高多跨鋼筋混凝土無檁屋蓋廠房的突出屋面的天窗架，可采用底部剪力法底部剪力法計算其地震作用，但此地震作用效應應乘以效應增大系數(shù) 效應增大系數(shù)效應增大系數(shù) 的取值為的取值為：對單跨、邊跨屋蓋或有縱向內隔墻的中跨屋蓋，取n5 . 01對其他中跨屋蓋，取n5 . 0 廠房跨數(shù)超過四跨時取四跨鋼筋混凝土柱廠房鋼筋混凝土柱廠房1. 1. 屋蓋屋蓋壓型鋼板應與檁條可靠連接， 瓦楞鐵、石棉瓦等應與檁條拉結有檁屋蓋構件的連接應符合下列要求：檁條

46、應與混凝土屋架（屋面梁）焊牢， 并應有足夠的支承長度；雙脊檁應在跨度1/3處相互拉結；6.3 6.3 抗震構造措施和連接的計算要求抗震構造措施和連接的計算要求無檁屋蓋構件的連接應符合下列要求：大型屋面板應與混凝土屋架（屋面梁）焊牢，靠柱列的屋 面板與屋架（屋面梁）的連接焊縫長度不宜小于80mm， 焊縫厚度不宜小于6mm；6度和7度時，有天窗廠房單元的端開間，或8度和9度時各開間，宜將垂直屋架方向兩側相鄰的大型屋面板的頂面彼此焊牢非標準屋面板宜采用裝配整體式接頭，或將板四角切掉后 與混凝土屋架（屋面梁）焊牢屋架（屋面梁）端部頂面預埋件的錨筋，8度時不宜小于410，9度時不宜少于4128度和9度時

47、，大型屋面板端頭底面的預埋件宜采用帶槽口的角鋼并與主筋焊牢屋蓋支撐還應符合下列要求：天窗開洞范圍內，在屋架脊點處應設上弦通長水平壓桿。屋架跨中豎向支撐在跨度方向的間距，68度時不大于15m，9度時不 大于12m；當僅在跨中設一道時，應設在跨中屋架屋脊處；當設二道 時，應在跨度方向均勻布置。屋架上、下弦通長水平系桿與豎向支撐宜配合設置。柱距不小于12m且屋架間距6m的廠房，托架（梁）區(qū)段及其相鄰開間應設下弦縱向水平支撐。屋蓋支撐桿件宜用型鋼。屋蓋支撐桁架的腹桿與弦桿連接的承載力，不宜小于腹桿的承載力。屋架豎向支撐桁架應能傳遞和承受屋蓋的水平地震作用突出屋面的鋼筋混凝土天窗架，其兩側墻板與天窗立柱

48、宜采用螺栓連接。（1）屋架上弦第一節(jié)間和梯形屋架端豎桿的配筋，6度和7度時不宜少于412，8度和9度時不宜少于414。（2）梯形屋架的端豎桿截面寬度宜與上弦寬度相同。（3）屋架上弦端部支撐屋面板的小立柱的截面不宜小于200mm200mm，高度不宜大于500mm，主筋宜采用形，6度和7度時不宜少于412，8度和9度時不宜少于414，箍筋可采用6，間距宜為100mm。 鋼筋混凝土屋架的截面和配筋，應符合下列要求：鋼筋混凝土屋架的截面和配筋，應符合下列要求：2.2. 柱柱廠房柱子的箍筋，應符合下列要求：(1) 下列范圍內柱的箍筋應加密：柱頭，到柱頂以下500mm并不小于柱截面長邊尺寸；上柱，取階形柱

49、自牛腿面至吊車梁頂面以上300mm高度范圍內；牛腿（柱肩），取全高；柱根，取下柱柱底至室內地坪以上500mm；柱間支撐與柱連接節(jié)點，到節(jié)點上、下各300mm(2) 加密區(qū)箍筋間距不應大于100mm，箍筋肢距和最小直徑應符合下表規(guī)定烈度和場地類別6度和7度I、II類場地7度III、IV類場地和8度I、II類場地8度III、IV類場地和9度箍筋最大肢距（mm）300250200箍筋的最 小直徑一般柱頭和柱根688(10)角柱柱頭81010上柱、牛腿和有支撐的柱根8810有支撐的柱頭和柱變位受約束的部位81010山墻抗風柱的配筋，應符合下列要求：抗風柱柱頂以下300mm和牛腿（柱肩）面以上300mm

50、范圍內的箍筋， 直徑不宜小于6mm， 間距不應大于100mm， 肢距不宜大于250mm?？癸L柱的變截面牛腿（柱肩）處，宜設置縱向受拉鋼筋。大柱網廠房柱的截面和配筋構造，應符合下列要求：柱截面宜采用正方形或接近正方形的矩形， 邊長不宜小于柱全高的1/181/16。重屋蓋廠房考慮地震組合的柱軸壓比， 6、7度時不宜大于0.8， 8度時不宜大于0.7， 9度時不宜大于0.6?？v向鋼筋宜沿柱截面周邊對稱配置，間距不宜大于200mm， 角部宜配置直徑較大的鋼筋。柱頭和柱根的箍筋應加密，并應符合下列要求： 加密范圍，柱根取基礎頂面至室內地坪 以上1m，且不小于柱全高的1/6； 柱頭取柱頂以下500mm，且不小于柱截面長邊尺寸。箍筋末端應設135彎鉤，且平直段的長度不應小于箍筋直徑的10倍。當鉸接排架側向受約束，且約束點至柱頂?shù)拈L度l不大于柱截面在該方向邊長的兩倍（排架平面：l2h；垂直排架平面：l2b）時,柱頂預埋鋼板和柱頂箍筋加密區(qū)的構造尚應符合下列要求：a. 柱頂預埋鋼板沿排架平面方向的長度，宜取柱頂?shù)慕孛娓叨萮，但在任何情況下不得小于h/2及300mmb. 柱頂軸向力在排架平面內的偏心距e0在h/6h/4范圍內時，柱頂箍筋加密區(qū)的箍筋體積配筋率不宜小于下列規(guī)定： 一級抗震等級為1.2