單層廠房建筑結(jié)構(gòu)抗震ppt課件

1、單層廠房建筑構(gòu)造抗震單層廠房的內(nèi)容： 單層磚構(gòu)造廠房、單層鋼筋砼柱廠房、單層鋼構(gòu)造廠房 影劇院、禮堂、食堂的抗震設(shè)計(jì)也參考本章。 本章主要講解單層鋼筋砼柱廠房1 震害及分析一、單層磚廠房 7度區(qū)：未經(jīng)設(shè)防的單層磚構(gòu)造廠房，多數(shù)只需細(xì)微破壞或根本完好，少數(shù)為中等破壞。 8度區(qū)：多數(shù)有破壞，部分遭到中等破壞，個(gè)別倒塌。 9度區(qū)：大多數(shù)有嚴(yán)重破壞或倒塌，只有個(gè)別在震后保管下來。 震害：縱墻程度裂痕、磚垛折斷、山墻斜裂痕。屋架支座結(jié)合處的部分破壞。二、單層鋼筋砼柱廠房 6、7度區(qū)，主體構(gòu)造完好，少數(shù)圍護(hù)磚墻開裂外閃，突出屋面的形天窗部分破壞。8度區(qū)，主體構(gòu)造不同程度破壞，上柱裂痕，柱與屋蓋的銜接破壞

2、形天窗傾倒，個(gè)別屋蓋塌落。 9度區(qū)：磚圍護(hù)墻大量倒塌， 形天窗架大量傾倒，不少屋蓋塌落。10、11度區(qū)，大多數(shù)廠房倒塌破壞。 震害闡明： 經(jīng)過設(shè)防的廠房，對(duì)7度地震作用有足夠的抗震才干，也存在一些薄弱環(huán)節(jié)。 對(duì)7度以上地震作用抵抗力缺乏。弱點(diǎn)：縱向抗震才干差、構(gòu)件銜接薄弱、支撐體系弱等。1、屋蓋體系 7度區(qū)，柱間支撐處屋面板支座酥裂。 8度區(qū)，屋面板錯(cuò)動(dòng)、震落、倒塌。 9度區(qū)，屋面大面積倒塌。易 破 壞 區(qū)2、 天窗架 突出屋面的 形天窗架在8度以上會(huì)呵斥大面積的傾倒，是廠房的薄弱部分。 下沉式天窗震后根本完好。3、 柱 上柱根部，吊車梁頂面，高低跨中柱牛腿劈裂，下柱根部。易破壞區(qū) 4、銜接

3、廠房是裝配式構(gòu)造，銜接很重要，屋面板與屋架，天窗架與屋架、屋架與柱、吊車梁與柱、支撐銜接等。5、 支撐系統(tǒng) 廠房的重要構(gòu)件，天窗架支撐屋蓋垂直支撐柱間支撐 破壞方式：壓曲，節(jié)點(diǎn)扭折、焊縫撕開、錨件拉脫等。6、 圍護(hù)墻 開裂、外閃、零落、倒塌。2 廠房構(gòu)造的抗震措施一、體型與防震縫 平面宜規(guī)那么。 單層磚柱廠房：屋蓋較輕時(shí)輕型鋼屋架等可不設(shè)防震縫， 屋蓋較重時(shí)鋼筋砼與貼建的建筑之間，設(shè)5070mm的防震縫。 單層砼柱廠房：多跨宜為等高，體型復(fù)雜時(shí)，宜設(shè)縫?？v橫跨交接處的100150mm，其它為5090mm。二、屋蓋體系1、 單層磚柱廠房 68度宜用輕型屋蓋 9度應(yīng)為輕型屋蓋2、 單層砼柱廠房，屋

4、架 L24m 8度 III，IV類場地 9度3、屋面板與屋架焊接三點(diǎn)焊接4、規(guī)范對(duì)屋架截面和配筋的構(gòu)造作出要求鋼屋架三、天窗架1、 突出屋面的天窗架宜采用鋼天窗架2、 9度時(shí)，可采用下沉式天窗3、 突出屋面的鋼筋砼天窗，側(cè)板與天窗架柱宜采用螺栓銜接四、柱 單層磚柱房屋 6、7度時(shí)可采用十字形無筋磚柱，8度類場地采用豎向配筋組合磚柱，9度時(shí)和8度 III，IV類場地中柱采用鋼筋砼柱。 單層鋼筋砼柱廠房，截面選取，箍筋加密，加密區(qū)最小間距和直徑要求柱頂與屋架銜接 8度時(shí)宜用螺栓銜接， 9度時(shí)宜用鋼板鉸銜接 鋼板鉸宜于耗能，在蘇聯(lián)近期地震中經(jīng)受了考驗(yàn)。100101008易破壞區(qū)易 破 壞 區(qū)五、支撐

5、系統(tǒng) 屋蓋支撐見表5-2、5-3、5-4 上弦橫向 端部豎向 下弦橫向 跨中豎向 柱間支撐： 設(shè)置位置，最大長細(xì)比，節(jié)點(diǎn)銜接。六、圍護(hù)墻與隔墻 墻板優(yōu)于磚墻，磚圍護(hù)墻應(yīng)設(shè)置圈梁，設(shè)拉筋于柱銜接。3 橫向抗震計(jì)算計(jì)算要點(diǎn)： 單層廠房的抗震計(jì)算包括橫向 和縱向兩個(gè)方向的計(jì)算。 當(dāng)滿足有關(guān)抗震構(gòu)造措施時(shí)，規(guī)范規(guī)定： 7度時(shí)，類場地，柱高不超越4.5m且兩端均有山墻的單跨及等高多跨磚柱廠房，和柱高不超越10m且兩端均有山墻的單跨及等高多跨鋼筋砼柱廠房可不進(jìn)展抗震計(jì)算。 計(jì)算簡圖的取法，自振周期的計(jì)算，內(nèi)力計(jì)算，強(qiáng)度計(jì)算等。一、自振周期 1、計(jì)算簡圖根本假設(shè)：1、設(shè)廠房的屋蓋為有限剛性的物體。2、設(shè)廠房

6、每一榀排架為一各獨(dú)立隔離的計(jì)算單元，按單榀平面排架進(jìn)展地震作用分析。3、將質(zhì)量集中于柱頂，按單質(zhì)點(diǎn)及多質(zhì)點(diǎn)體系計(jì)算。4、排架在地震作用下的變形以剪切變形為主，地震作用沿高度為倒三角形分布。自振周期計(jì)算簡圖計(jì)算單元計(jì) 算 單 元計(jì)算單元 集中于屋蓋處的質(zhì)點(diǎn)等效重力荷載代表值 的計(jì)算： 屋蓋部分分量，自重，雪荷載，積灰荷載 柱自重 吊車梁自重 縱墻重檐墻縱墻柱吊車梁積灰雪屋蓋）GGGGGGGGi0 . 125. 025. 05 . 05 . 05 . 0(0 . 1iG321 0 . 125. 05 . 025. 00 . 1、iGGGGGGwwlbcRirGcGbGwlGwG 高低跨封墻重 系數(shù)

7、1.0、0.5、0.25時(shí)按動(dòng)能等效折算質(zhì)量的折減系數(shù)。 吊車橋架的影響：吊車橋梁的剛度將使構(gòu)造的剛度增大即周期減小，而吊車橋架的分量又使構(gòu)造的周期增大，為了簡化計(jì)算，在計(jì)算周期時(shí)，不思索橋架的影響。2、 計(jì)算公式 單跨和等高多跨廠房，按單質(zhì)點(diǎn)體系。 思索不同構(gòu)造引入調(diào)整系數(shù) 調(diào)整系數(shù)P157表5-6 排架的側(cè)向柔度 =F =(1-X1)TTKGKTgGT 2211111111a11111111a11a11111g 兩跨不等高廠房能量法 思索 2212iiiiTuGuGkTTK點(diǎn)產(chǎn)生的位移視為荷載在將212121. .GGGGuu22212122121111GGuGGu111112222221

8、111213222123333123 三跨不對(duì)稱帶升高中跨廠房二、地震作用計(jì)算1、 計(jì)算簡圖：質(zhì)量分布的位置及大小 無吊車 同周期計(jì)算簡圖33221123322221112uGuGuGuGuGuGKTT333232131332322212123132121111GGGuGGGuGGGu無吊車廠房計(jì)算簡圖計(jì)算單元計(jì) 算 單 元 有吊車將吊車思索成一個(gè)質(zhì)點(diǎn) 吊車：單跨時(shí)為一臺(tái)，多跨時(shí)，不超越兩臺(tái)，軟鉤時(shí)，不計(jì)吊重，硬鉤時(shí)取吊重的30%。 在吊車梁頂面將吊車分量分布于兩柱上。 屋蓋處的分量無吊車 對(duì)于柱、墻的折算系數(shù)0.5，是用柱底部彎矩等效原那么得到的。 將柱或墻分成五個(gè)質(zhì)點(diǎn)，各個(gè)為0.2，按振型

9、分解反響譜法求出柱底部的彎矩。由底部彎矩相等，求出在柱頂?shù)恼鬯阗|(zhì)量，由算例，最后建議取為0.5。wwlbcriGGGGGG9 . 15 . 05 . 05 . 00 . 12、 廠房橫向地震作用 底部剪力法思索空間及改動(dòng)作用修正 修正系數(shù)，表5-9，5-10 P170 ：單質(zhì)點(diǎn) 多質(zhì)點(diǎn)2各質(zhì)點(diǎn)地震作用分配eqEkGF111eqG1GGeqieqGG85. 0)0(nekkkiiiFHGHGF 有斜腹桿的桁架式天窗架的地震作用 由于這種天窗架的剛度大，可將其視為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)計(jì)算地震作用，不乘放大系數(shù)。 當(dāng)天窗架跨度大于9m時(shí)或9度時(shí)，可將求得的天窗架地震作用乘以1.5放大系數(shù)。4 橋式吊車處的地震作

10、用，求出的 乘以動(dòng)力放大系數(shù)iF0 . 35 . 1e75162表見Pe3、 不等高廠房高低跨交接處中柱的地震 內(nèi)力修正 由于高振型的影響，將使這部分截面的內(nèi)力大于用底部剪力法求出的內(nèi)力。這些截面的內(nèi)力乘以系數(shù)修正。 高跨一側(cè)有低跨時(shí) 高跨兩側(cè)有低跨時(shí))7 .11(2hllhhGGnnn)27 . 11(2hcllhhGGnnn 空間影響系數(shù) 高低跨跨數(shù) 高低跨屋蓋的重力荷載代表值 高跨兩側(cè)低跨屋蓋總的重力荷載代表值。三、罕遇地震作用下抗震變形驗(yàn)算規(guī)范要求：8度III ，IV 類場地9度 2lhnn .lhGG .clG高大單層鋼筋砼柱廠房上柱驗(yàn)算罕遇地震下的彈塑性變形 放大系數(shù)1.32.6

11、P163表5-8 h 上柱高eppp hpp 4 單層廠房思索空間任務(wù)與改動(dòng)影響振動(dòng)分析 一、廠房的空間任務(wù)和改動(dòng)效應(yīng) 空間任務(wù)效應(yīng)取決于： 1.有無山墻或橫墻及屋蓋的橫向剛度 2.屋蓋添加了廠房的剛度。 3.山墻的間距越小廠房的剛度越大。 改動(dòng)效應(yīng)： 1.僅一端有山墻的廠房，會(huì)產(chǎn)生改動(dòng)振動(dòng)。 2.接近伸縮縫處的排架柱比其他位置的排架柱震害重。二、按多質(zhì)點(diǎn)空間構(gòu)造計(jì)算地震作用 1.計(jì)算簡圖 橫向由排架和山墻構(gòu)件組成。 縱向由排架和縱墻及柱間支撐組成。 將廠房的質(zhì)量集中于屋蓋處。 構(gòu)造的質(zhì)點(diǎn)數(shù)，只思索橫向振動(dòng)時(shí)為N=n*h，思索平動(dòng)與改動(dòng)同時(shí)作用時(shí)，N=n+1)*h. 2.運(yùn)動(dòng)方程及地震作用計(jì)算

12、 用振型分解法計(jì)算多自在度振動(dòng)方程. 用振型分解反響譜法計(jì)算地震作用.三、思索空間作用和改動(dòng)影響的調(diào)整系數(shù) 單廠橫向地震作用簡化計(jì)算=平面排架計(jì)算+空間作用影響 對(duì)不同的排架構(gòu)造方式進(jìn)展空間的平動(dòng)與改動(dòng)振動(dòng)分析，將其結(jié)果與平面排架振動(dòng)分析結(jié)果進(jìn)展對(duì)比，得出空間任務(wù)與改動(dòng)影響效應(yīng)的調(diào)整系數(shù)12 簡單的結(jié)論：山墻的間距越大，廠房的空間作用越小，排架上的地震剪力越大；有檁屋蓋廠房的地震剪力大于無檁屋蓋廠房；當(dāng)山墻的間距超越一定間隔時(shí)，有檁屋蓋廠房及高低跨出的上柱的地震作用甚至超越單排柱的地震作用。廠房橫向抗震計(jì)算小結(jié) 1.規(guī)范規(guī)定：在某些情況下可不進(jìn)展廠房橫向和縱向的抗震計(jì)算。7度，4.5米 ，10

13、米 2.橫向自振周期的計(jì)算：用能量法， 質(zhì)量的計(jì)算采用折算質(zhì)量法，將分散質(zhì)量集中到屋蓋處。 3.地震作用的計(jì)算：底部剪力法 思索空間作用影響。各質(zhì)點(diǎn)的地震作用： 對(duì)不同的位置的計(jì)算值進(jìn)展放 大修正：天窗架，吊車梁，高 低跨處等。 各質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量：將柱墻的質(zhì)量折算到柱頂時(shí)用底部彎矩等效的原那么。2212iiiiTuGuGkTeqEkGF11) 0( nekkkiiiFHGHGF5 縱向抗震計(jì)算 廠房的縱向抗震計(jì)算較為復(fù)雜，針對(duì)不同情況提出了不同的簡化計(jì)算方法。對(duì)于輕型柔性屋蓋，采用“柱列法即各個(gè)柱列分片進(jìn)展計(jì)算，對(duì)剛度較大的鋼筋砼屋蓋構(gòu)造，廠房的縱向自振周期和地震作用可采用“修正剛度法。對(duì)于兩跨不

14、等高廠房，采用“擬能量法的原那么確定廠房的根本周期及相應(yīng)的縱向地震作用。一、自振周期1、 柱列法 計(jì)算簡圖適用于輕型柔性屋蓋。柱頂質(zhì)量為 屋蓋荷載 柱自重 縱墻 橫墻或山墻 吊車梁 吊車分量)( 5 . 035. 0)(25. 0crbwlwtcrsGGGGGGGrGwlGbGcGwtGcrGcbaKKKcbaKKKcbaKKKcbaGGGcbaGGGcbaGGGcbaKKKcbaKKKcbaKKK 計(jì)算公式 第s柱列的周期 -周期折減系數(shù)，無圍護(hù)墻0.9有圍護(hù)墻0.8 s柱列的總剛度KN/m 包括排架柱，柱間支撐，圍護(hù)墻等。2、 修正剛度法適用于剛度較大的屋蓋 計(jì)算簡圖 將一切的屋蓋質(zhì)量合并

15、為集中質(zhì)量，一切排架柱剛度合并為一個(gè)剛度。ssTsKGT2TsKcbaKKKcbaKKKcbaKKKGKGK 計(jì)算公式 K 修正系數(shù)，表5-12 P1743、 擬能量法適用于兩跨不等高廠房 計(jì)算簡圖：將柱列半跨范圍內(nèi)的重力荷載代表值按動(dòng)能等效原那么等效到柱與屋蓋銜接處ssTKGKT21wcrbwlwtcrsGGGGGGGG0 . 1)(5 . 035. 0)(25. 0吊車梁吊車橋架cbbaGGGG21cbbaGGGG21cbbaGGGG21cbbaGGGG21 計(jì)算公式 兩跨不等高廠房、屋蓋的空間作用及改動(dòng)效應(yīng)使中柱列和邊柱列地震力不同。計(jì)算的方法是將中柱列和邊柱列 的重力荷載值進(jìn)展調(diào)整，再

16、按能量法求自振周期。 對(duì)中柱列 對(duì)邊柱列 查表P174表5-13sfbsassfbasGGGGG)1 (調(diào)整后的值中柱列重力荷載的代表b0 . 15 . 0b位移的求法見圖按單柱列求解4、 抗震規(guī)范建議閱歷公式 按修正剛度法計(jì)算單跨或等高多跨的鋼筋砼柱廠房縱向地震作用時(shí)，當(dāng)柱頂高不大于15m，平均跨度不大于30m。 縱向根本周期閱歷公式：sassasTuGuGT212)00025. 023. 0(3121HlTcbbau u u u21cbbau u u u21cbbau u u u21cbbauuu u21 圍護(hù)墻影響系數(shù)，磚圍護(hù)墻 =1.0 敞開，半敞開圍護(hù)墻板 屋蓋類型系數(shù)，大型屋面板，

17、鋼 筋砼屋架1.0。 鋼屋架0.85 長房跨度m，平均值 根底頂面至柱頂高度m2232002. 06 . 2Hl1Hl 對(duì)于周圍有外墻的單層單跨磚柱廠房，由于剛度大，可不用計(jì)算周期，采取計(jì)算地震作用。二、廠房縱向剛度 柱列+柱間支撐+縱墻1、 柱 k=1/2、 柱間支撐 按桁架計(jì)算，僅思索支撐的軸向變形，不思索柱和梁的軸向變形。柔度剛度1max1 F1F 柔形柱間支撐 在地震作用下，壓桿將喪失穩(wěn)定而退出任務(wù)，僅有斜向拉桿參與任務(wù)。 半剛性柱間支撐 拉壓桿的剛度都思索，壓桿按臨界形狀剛度計(jì)算。)1 ()1 (1)1 (2132113122212131211211AlAlElAEll2221111

18、22221111222211112EAlNNki112、 縱向磚墻 無洞或單洞墻 上下端轉(zhuǎn)動(dòng)受約束的情況 下端固定，上端自在 K 小洞口影響系數(shù)KNmEtKk )3(311KNmEtKk )75. 0(4311bhhbaak 2 . 11hbhbF111h bhbF111h bh bF111h bh bF111h bh bF111h bh bF111 磚墻開裂等剛度折減系數(shù) 多洞墻k0.2 0.4 0.6 0.4 0.6 0.8 9 8 7 砼柱廠房磚柱廠房度度度jnnjjK 1jnnjjK 11h2h3h4h5h1K21K22K23K3K41K42K43K5KjnnjjK 1jnnjjK 1

19、3、 柱列剛度 僅柱頂作用程度力時(shí)22222222221 1111swbcwwbbccKnnnnnn剛度柱根數(shù)、支撐、墻片數(shù)1111sF1111sF221sF2211sF1211sF 當(dāng)柱列作用兩個(gè)地震力時(shí) 剛度矩陣三、地震作用的計(jì)算1、計(jì)算簡圖，無吊車時(shí) 橫墻 縱墻 檐墻 22222221212112121211111122211211wbcwbcwbcwbcwbcsKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKwwlwtcrsGGGGGG0 . 17 . 05 . 05 . 0留意 ： 與周期計(jì)算時(shí)不同。周期計(jì)算時(shí)按動(dòng)能等效。地震作用計(jì)算時(shí)，按幾何位置劃分。 0.7 是思索縱墻上部分量較大有吊車

20、時(shí)：吊車梁頂柱頂：wlGcrbccsGGGG4 . 0wwlwtcrsGGGGGG0 . 17 . 05 . 01 . 0吊車橋吊車梁2、 柱列地震作用 柱列法輕型屋蓋： 作用于第s柱列柱頂標(biāo)高處的縱向程度地震作用時(shí)， 作用于吊車梁頂面標(biāo)高處的地震作用 修正剛度法砼柱大型屋面板等高廠房 某一柱列的地震作用 ssGF1scscscsHhGF1柱頂高度吊車梁高度 scsHh180 165 155 145 54354431PKKKKKKKKKGFsassassasasasaseqs見表鋼筋砼廠房中柱列鋼筋砼廠房邊柱列磚柱廠房柱列修正剛度柱間支撐系數(shù)圍護(hù)墻系數(shù) 54 3 擬能量法不等高廠房 作用于邊柱

21、列柱頂?shù)牡卣鹱饔?作用于高低跨交接處銜接點(diǎn)處的地震作用：3、 構(gòu)件的地震作用 僅柱列頂部作用地震作用時(shí)：assGF1)2 , 1( )(2211211iHGHGHGGGFsassassiasiasassi) 2 , 1( )(2211211iHGHGHGGGFsassassiasiasassi) 2 , 1 ( )(2211211iHGHGHGGGFsassassiasiasassi 柱列頂部位移應(yīng)相等，各構(gòu)件的地震作用按剛度分配。 當(dāng)柱列作用兩個(gè)地震力時(shí) 柱列側(cè)移：sswwssbbssccFKKFFKKFFKKF 212221121121ssssFFUUsswwssbbssccFKKFFKK

22、FFKKF 分配給柱的力：分配給支撐的力：分配給墻的力：22212122121111scsccscsccUKUKFUKUKF22212122121111sbsbbsbsbbUKUKFUKUKF22212122121111swswwswswwUKUKFUKUKF四、天窗地震作用 規(guī)范建議：對(duì)單跨、等高多跨、高度不超越15m的廠房，突出屋面 天窗的縱向地震力在底部剪力法根底上乘以增大系數(shù) 。 單跨、邊跨屋蓋，有縱向內(nèi)隔墻的中跨屋蓋 對(duì)于其它中跨屋蓋 n廠房跨數(shù)，超越跨按4跨 其它情況，天窗架的縱向抗震計(jì)算，仍可按空間多質(zhì)點(diǎn)體系計(jì)算。n5 . 01n5 . 06 構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)的抗震設(shè)計(jì)一、柱間交叉支撐1、 斜桿內(nèi)