單層鋼筋混凝土柱廠房

1、 本章要點 掌握：結構體系和結構布置的基本原則 理解：單層鋼筋混凝土柱廠房結構的橫向與縱向抗震計算問題 了解：單層鋼筋混凝土柱廠房結構的震害特點；分類.按生產(chǎn)規(guī)模分：大型、中型、小型。.按主要承重構件的材料分：單層鋼筋混凝土柱廠房、單層磚柱廠房和單層鋼結構廠房等。承重構件的選擇主要取決于廠房的跨度、高度和吊車起重量等因素。單層鋼筋混凝土廠房通常是由鋼筋混凝土柱、鋼筋混凝土屋架或鋼屋架以及有檁或無檁的鋼筋混凝土屋蓋組成的裝配式結構。.橫向地震作用下廠房主體結構的震害橫向地震作用主要由橫向排架抵抗。震害：.柱頭及其與屋架聯(lián)結的破壞.柱肩豎向拉裂屋架與柱頭、柱肩節(jié)點的破壞.上柱柱身變截面處開裂或折斷

2、.下柱震害.形天窗架與屋架聯(lián)接節(jié)點的破壞.圍護墻開裂外閃、局部或大面積倒塌上柱震害下柱震害.縱向地震作用下廠房主體結構的震害縱向地震作用主要由縱向排架（柱列）抵抗。震害：.屋面板錯動墜落.形天窗架傾倒，天窗架立柱在平面外折斷.屋架破壞.支撐震害柱間支撐桿件壓曲.縱向地震作用下圍護結構的震害大量震害調查及試驗研究表明：鋼筋混凝土單層廠房經(jīng)過抗震設防之后具有良好的抗震性能，是一種較好的抗震結構山墻倒塌依據(jù)抗震設計的基本思想，結構良好的抗震性能，首先取決于良好的結構體系及合理的結構布置。.體型與抗震縫.體型：單層廠房的平、立面布置應注意使體型簡單、平直。各部分結構的剛度和質量均勻對稱，避免凹凸曲折，

3、盡可能選用長方形平面體型。.抗震縫對結構復雜的廠房，在側向剛度或高度變化很大的部位，以及沿廠房側邊有貼建房屋時，宜設抗震縫。抗震縫的兩側應布置墻或柱?？拐鹂p的寬度按烈度和結構相鄰部分可能產(chǎn)生的側向位移確定。.屋蓋體系總的來說，應盡可能選用輕屋蓋。.天窗架為了保證天窗和整個廠房的安全，必須減輕天窗屋蓋的重量及地震反應，故在天窗的選型上最好采用鋼天窗和輕型屋面板材。.柱對于一般單層廠房或較高大的廠房均可以采用鋼筋混凝土柱。確定柱子截面時，要選取合適的剛度，過大的抗側剛度對廠房抗震并不一定有利，相反回引起廠房橫向周期的縮短而導致地震荷載的增大。柱底至室內地坪以上500mm范圍內和階形柱的上柱宜采用矩

4、形面。.圍護墻體：常用磚墻或大型墻板方案。單層廠房的抗震計算，可以分別取橫向和縱向兩個方向進行。 抗震規(guī)范 規(guī)定，對于設防烈度為度，、類場地，柱高不超過10m且結構單元兩端均有山墻的單跨及等高多跨廠房（鋸齒形廠房除外），可不進行橫向及縱向的截面抗震驗算，但應滿足規(guī)定的抗震構造措施要求。關于鋼筋混凝土無檁和有檁屋蓋廠房在橫向地震作用下的內力計算，一般情況下宜采用考慮屋蓋平面的橫向彈性變形，按多質點空間結構進行內力分析。當符合一定條件時，也可按平面排架計算。這是一種簡化計算方法，便于手算，但由于與實際情況有出入，所以其計算結果還需按一定的規(guī)定對排架柱的地震剪力和彎矩進行調整。對于柱距相等的輕型屋蓋

5、廠房，也可按平面排架分析其內力。8.3.1 計算簡圖和重力荷載代表值的計算.計算簡圖：根據(jù)廠房類型和質量分布的不同，取重量集中在不同標高處，下端固定于基礎頂面的豎直彈性桿作為計算簡圖。集中于第 i 屋蓋處的重力荷載代表值可按下式計算：一般可不考慮吊車重量的影響。確定廠房自振周期的計算簡圖.計算廠房地震作用時的計算簡圖和重力荷載集中對于設有橋式吊車的廠房，除了把廠房質量集中于屋蓋標高處外，還要考慮吊車重量對柱子的最不利影響，一般把某跨吊車的全部重量布置于該跨兩個柱子的吊車梁頂面處。集中于 i 屋蓋處的重力荷載代表值可按下式計算：注意這里所用的各換算系數(shù)與上式中不同，前者是考慮結構的周期（動力）等

6、效，而此處是考慮柱或墻底截面的彎矩等效，其值是通過對一些單層廠房的實際計算結果統(tǒng)計分析得出的。.橫向自振周期計算在確定廠房的橫向地震作用時，其橫向基本周期可根據(jù)與廠房結構相應的合理計算簡圖采用理論方法計算確定。.單跨和等高多跨廠房.兩跨不等高廠房.三跨不對稱帶升高跨廠房計算這類廠房的自振周期時，一般可簡化為三質點體系，采用能量法計算其基本周期，公式為：式中.橫向自振周期的調整抗震規(guī)范規(guī)定，按平面鉸接排架計算的橫向自振周期，應按下列規(guī)定加以調整：( 1 ）由鋼筋混凝土屋架或鋼屋架與鋼筋混凝土柱組成的排架，有縱墻時取周期計算值的 80 % ，無縱墻時取 9 0%；( 2 ）由鋼筋混凝土屋架或鋼屋架

7、與磚柱組成的排架，取周期計算值的 90 % ;（3）由木屋架、鋼木屋架或輕鋼屋架與磚柱組成的排架，取周期計算值。 注意，上述規(guī)定不適用于縱墻連有剛度較大的附屬建筑物的房屋。.排架地震作用的計算單層廠房平面排架的橫向水平地震作用可采用底部剪力法進行計算。.排架結構底部總剪力.第 i 屋蓋高度處的橫向水平地震作用.吊車重產(chǎn)生的橫向水平地震作用對于柱距為 12m 或 12m 以下的廠房，單跨時應區(qū)一臺，多跨時不超過兩臺。集中的吊車重量為跨內一臺最大吊車重，軟鉤時不包括吊重，硬鉤時要考慮吊重的 30 。一臺吊車重產(chǎn)生的作用在一根柱上的吊車水平地震作用為：當為多跨廠房時，各跨的吊車地震作用應分別進行計算

8、。. 天窗架的橫向水平地震作用抗震規(guī)范規(guī)定，對突出屋面且?guī)в行备箺U的三鉸拱式鋼筋混凝土和鋼天窗架，其橫向地震作用按底部剪力法計算已足夠安全，只對跨度大于m或烈度度時，天窗架的橫向地震作用效應才乘以效應增大系數(shù).，以考慮高振型的影響。天窗架的橫向水平地震作用按下式計算：. 排架內力分析及組合.排架內力分析及調整（）考慮空間作用及扭轉影響對柱地震作用效應的調整；（）不等高廠房高低跨交接處柱，在支承屋蓋的牛腿面以上各截面，按底部剪力法求得的地震剪力和彎矩，應乘以增大系數(shù)。增大系數(shù)是個綜合影響系數(shù)，它包含了高低跨廠房高振型的影響，空間作用的影響。（）對有吊車的廠房，應將吊車梁頂面標高處的上柱截面由吊車

9、橋架引起的地震剪力和彎矩乘以增大系數(shù)。.排架內力組合內力組合是指地震作用引起的內力和與其相應的豎向荷載引起的內力，根據(jù)可能出現(xiàn)的最不利荷載組合情況，進行組合。一般可不考慮風荷載效應，吊車橫向水平制動力引起的內力，豎向地震作用。.截面抗震驗算8.廠房橫向抗震驗算的其他問題.對于側向水平變位受約束（如有嵌砌內隔墻，有側邊貼建披屋，靠山墻的端排架角柱等）處于短柱工作狀態(tài)的鋼筋混凝土柱，可按下式進行柱頭的截面抗剪驗算：.在重力荷載與水平地震作用同時作用下，不等高廠房支承低跨屋蓋柱的牛腿（柱肩），其縱向水平受拉鋼筋截面 A ：應按下式確定：選擇合理的力學模型和計算簡圖進行廠房縱向抗震分析十分必要。為了便

10、于工程設計，根據(jù)不同情況可采用下列兩種不同的簡化計算方法。.修正剛度法此法適用于柱頂標高不大于15m且平均跨度不大于30m的單跨或多跨等高鋼筋混凝土無檁和有檁屋蓋的廠房，取整個抗震縫區(qū)段為縱向計算單元。修正剛度法仍采用按柱列剛度比例分配地震作用，但對屋蓋的空間作用及縱向圍護墻對柱列側移的影響作了考慮。.擬能量法擬能量法以剪扭振動空間分析結果為標準，進行試算對比，找出各柱列按跨度中心劃分質量的調整系數(shù)，從而得出各柱列作為分離體時的有效質量，然后按能量法公式確定整個廠房的自振周期，并按單獨柱列分別計算出各柱列的水平地震作用。此法一般用于兩跨不等高廠房的縱向地震作用效應計算。.縱向柱列的剛度縱向柱列

11、的剛度為柱列中所有柱子、支撐和墻體的剛度之和. 柱間支撐的抗震驗算.柔性支撐對柔性支撐，其交叉支撐的斜桿內力.半剛性支撐對半剛性支撐，交叉支撐的斜桿截面可僅按抗拉驗算，并考慮壓桿參與一部分工作，斜桿計算拉力為.截面承載力驗算在求出斜桿內力之后，即可按下式進行桿件截面的承載力驗算：.廠房縱向抗震計算的其他問題.突出屋面天窗架的縱向水平地震作用可考慮屋蓋水平變形和縱墻的有效剛度，按空間體系分析確定。柱高不超過15m的單跨和等高多跨鋼筋混凝土無凜屋蓋廠房，可按底部剪力法計算，并按效應增大系數(shù)調整天窗架的地震作用效應。.柱間支撐的等強設計為防止局部嚴重破壞，宜將上柱支撐和下柱支撐設計成等強結構，即按彈

12、性狀態(tài)設計，使上、下柱支撐的屈服強度與地震內力的比值大致相同。同時，柱間支撐與柱的連接應與支撐桿件等強。合理的構造措施是提高結構延性，防止結構在地震中倒塌的重要保證。.無檁屋蓋構件的連接與支撐布置裝配式鋼筋混凝土廠房的整體性主要靠構件之間的良好連接和合理的支撐系統(tǒng)來保證，而廠房的整體性則是抵抗地震作用十分重要的條件。屋蓋支撐是保證屋蓋結構整體剛度的重要條件，是提供屋蓋剛度保證的第二道防線，它能有效地保證屋蓋的整體性，即使屋面板局部塌落，也不會導致整體屋蓋的倒塌。.有檁屋蓋構件的連接與支撐布置.屋架.柱為了增加鋼筋混凝土柱的延性，應對柱采取適當?shù)臉嬙齑胧?。柱間支撐柱間支撐是保證廠房縱向剛度和抵抗縱向地震作用的重要抗側力構件。柱間支撐的設置是必不可少的，而且要使剛度適宜，柱間支撐的設置應符合下列要求：.柱間支撐按廠房單元布置；.柱間支撐的桿件應采用型鋼，支撐形式宜采用交叉式，其斜桿與水平面的交角不宜大于55。3. 為了有利于廠房縱向地震作用的傳遞，8度時廠房跨度不小于 18m 的多跨廠房的中柱和 9 度時多跨廠房的各柱，柱頂宜設置通長水平壓桿。4. 柱間支撐與柱連接的節(jié)點焊縫及柱內錨件應與支撐桿件等強，以避免節(jié)點過早破壞。8.5.6 連接節(jié)點在單層鋼筋混凝土廠房的抗震措施中，屋