結(jié)構(gòu)抗震之單層鋼筋混凝土柱廠房PPT

1、第6章 單層鋼筋混凝土柱廠房 一、課程內(nèi)容：6-1 震害及其分析6-2 抗震設(shè)計一般規(guī)定 6-3 單層單跨廠房抗震計算6-4 抗震構(gòu)造措施 6-5單層鋼筋混凝土柱廠房抗震設(shè)計二、重點和難點：1、 6-1 震害及其分析(破壞機理) 2、6-3 單層單跨廠房抗震計算三、基本要求：6-5單層鋼筋混凝土柱廠房抗震設(shè)計結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計6-1震害及其分析 裝配式單層鋼筋混凝土柱廠房，是工業(yè)建筑中采用得比較普遍的一種建筑類型。從震害分析來看，存在著屋蓋重、連接差、支撐弱、構(gòu)件強度不足等薄弱環(huán)節(jié)。一、屋蓋系統(tǒng)二、柱三、墻體四、支撐結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計一、屋蓋系統(tǒng)主要震害表現(xiàn)為： 屋面板震落（主要原因是由于屋面板與屋架(梁

2、)的焊點數(shù)量不足或焊接不牢，板間沒有灌縫或灌縫質(zhì)量很差）、屋面板錯動以及屋架(梁)與柱連接處破壞（因為構(gòu)件支承長度不足，施焊不符合要求，或埋件錨固強度不足所致）。 天窗架剛度遠小于下部主體結(jié)構(gòu)，且處于廠房最高部位，由于“鞭端效應”的影響，地震作用較大，而其與屋架的連接構(gòu)造又過于薄弱，支撐強度穩(wěn)定性不足，尤其是當縱向焊接質(zhì)量較差時，極易發(fā)生傾斜，嚴重的甚至倒塌。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計二、柱鋼筋混凝土柱常見的震害有 (1)上柱在牛腿附近因彎曲受拉出現(xiàn)水平裂縫、酥裂或折斷； (2)上柱柱頭由于與屋架連接不牢、連接件被拔出或松動引起劈裂或酥碎； (3)下柱由于內(nèi)力過大，承載力不足，在柱根附近產(chǎn)生水平裂縫或環(huán)裂；

3、震害嚴重時可發(fā)生酥碎、錯位，乃至折斷； (4)設(shè)有柱間支撐的廠房，在柱間支撐與柱的連接部位，由于支撐應力集中，多有水平裂縫出現(xiàn)。 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計三、墻體（和）四、支撐三、墻體 單層鋼筋混凝土柱廠房外圍護磚墻、高低跨處的高跨封墻和縱、橫向廠房交接處的懸墻，過去都僅視作圍護結(jié)構(gòu)，大都未經(jīng)設(shè)防，這些墻較高，與柱及屋蓋連接較差，地震時最容易外閃，連同圈梁大面積倒塌；特別是高跨封墻倒塌，更易砸壞低跨屋蓋，砸壞廠房設(shè)備，造成嚴重的次生災害。四、支撐 在一般情況下，屋蓋支撐和柱間支撐多系按構(gòu)造設(shè)置，而且有的工程支撐數(shù)量不足，形式不夠合理、剛度偏弱，強度偏低等，地震時極易失穩(wěn)。當節(jié)點板構(gòu)造單薄，在地震作用下容易

4、扭折，或焊縫被撕開，或拉脫錨件、拉斷錨筋，致使支撐失效，造成主體結(jié)構(gòu)錯位或傾倒。 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計6-2抗震設(shè)計一般規(guī)定 規(guī)范對鋼筋混凝土柱廠房的抗震設(shè)計在以下幾方面有具體規(guī)定：一、廠房結(jié)構(gòu)布置 二、廠房天窗架的設(shè)置 三、廠房屋架的設(shè)置 四、廠房柱的設(shè)置 五、廠房圍護墻和女兒墻的布置 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計一、廠房結(jié)構(gòu)布置(1)多跨廠房宜等高和等長。(2)廠房的貼建房屋和構(gòu)筑物，不宜布置在廠房的角部和緊鄰沉降縫處。(3)廠房體形復雜或有貼建房屋和構(gòu)筑物時，宜設(shè)防震縫。(4)兩個主廠房之間的過渡跨至少應有一側(cè)采用防震縫與主廠房脫開。(5)廠房內(nèi)上吊車的鐵梯不應靠近防震縫設(shè)置；多跨廠房上吊車的鐵梯不宜設(shè)置在同一

5、橫向軸線附近。 (6)廠房平臺應與廠房主體結(jié)構(gòu)脫開。(7)廠房的同一結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，不應采用不同的結(jié)構(gòu)型式，廠房端部應設(shè)屋架，不應采用山墻承重；廠房單元內(nèi)不應采用橫墻和排架混合承重。 (8)廠房各柱列側(cè)移剛度應均勻。 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計二、廠房天窗架的設(shè)置(1)天窗宜采用突出屋面較小的避風型天窗，有條件或9度時宜采用下沉式天窗。(2)突出屋面的天窗宜采用鋼天窗架；6-8度時，可采用矩形截面桿件的鋼筋混凝土天窗架。(3)8度和9度時，天窗架宜從廠房單元端部第三柱間開始設(shè)置 (4)天窗屋蓋、端壁板和側(cè)板，宜采用輕型板材。 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計三、廠房屋架的設(shè)置(1)廠房宜采用鋼屋架或重心較低的預應力混凝土、鋼筋混凝

6、土屋架。(2)跨度不大于15m時可采用鋼筋混凝土屋架。(3)跨度大于24m，或8度、類場地和9度時，宜優(yōu)先采用鋼屋架。(4)跨度為12m時，可采用預應力混凝土托架(梁)；當采用鋼屋架時，也可采用鋼托架(梁)。 (5)有突出屋面的天窗架的屋蓋，不宜采用預應力混凝土或鋼筋混凝土空腹屋架。 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計四、廠房柱的設(shè)置(1)8度和9度時，宜采用矩形、工字形截面柱或斜腹桿雙肢柱，不宜采用薄壁工字形柱、腹板開孔工字形柱，預制腹板的工字形柱和管柱。(2)柱底至室內(nèi)地坪以上500mm范圍內(nèi)和階形柱的上柱宜采用矩形截面。 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計五、廠房圍護墻和女兒墻的布置(1)、廠房的圍護墻宜采用輕質(zhì)墻板，或鋼筋混凝土

7、大型墻板；(2)、廠房的砌體隔墻和圍護墻應符合規(guī)范要求：1)砌體隔墻宜與柱脫開或柔性連接，并采取措施使墻體穩(wěn)定，隔墻頂部應設(shè)現(xiàn)澆鋼筋混凝土壓頂梁。2)廠房的砌體圍護墻宜采用外貼式并與柱可靠拉接。3)砌體圍護墻在一些部位應設(shè)置現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁。4)圈梁的構(gòu)造應符合規(guī)范要求。5)8度、類場地和9度時，磚圍護墻的預制基礎(chǔ)梁應采用現(xiàn)澆接頭；當另設(shè)條形基礎(chǔ)時，在基礎(chǔ)頂面標高處應設(shè)置連續(xù)的現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁。6)墻梁宜采用現(xiàn)澆。 (3)、砌體女兒墻在人流出入口應與主體結(jié)構(gòu)錨固，防震縫處應留有足夠的寬度，縫兩側(cè)的自由端應予加強 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計6-3 單層單跨廠房抗震計算單層鋼筋混凝土柱廠房，應進行縱、橫向抗

8、震計算。計算范圍： 建造在7度I、類場地、柱高不超過l0m且結(jié)構(gòu)單元兩端有山墻的單跨廠房，可不進行橫向及縱向計算，但應符合抗震構(gòu)造措施規(guī)定。計算方法：規(guī)范規(guī)定，一般情況下，應按多質(zhì)點空間結(jié)構(gòu)進行分析；當符合一定條件時，也可采用簡化方法計算?？v、橫向抗震計算簡化方法：一、橫向計算二、縱向計算 - 柱列法、修正剛度法和擬能量法結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計一、橫向計算1、基本假定 2、結(jié)構(gòu)計算簡圖3、等效重力荷載代表值4、橫向基本周期的計算5、橫向自振周期的修正6、排架地震作用的計算7、排架內(nèi)力分析及調(diào)整8、內(nèi)力組合9、構(gòu)件抗震承載力驗算結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計1、基本假定 2、結(jié)構(gòu)計算簡圖1、基本假定（1）、廠房按平面排架計

9、算，但須考慮山墻對廠房空間工作、屋蓋彈性變形與扭轉(zhuǎn)，以及吊車橋架的影響。這些影響分別通過不同調(diào)整系數(shù)對地震作用、地震內(nèi)力加以調(diào)整。（2）、廠房按平面排架進行動力計算時，將重力荷載集中于柱頂和吊車梁標高處(如有必要時)。（3）、地震作用沿廠房高度按倒三角形分布。2、結(jié)構(gòu)計算簡圖 根據(jù)以上假定，進行單層廠房橫向計算時，取一榀排架作為計算單元。它的動力分析計算簡圖，可根據(jù)廠房類型的不同，取為質(zhì)量集中在不同標高處的下端固定的彈性直桿。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計單跨及多跨等高廠房計算簡圖 確定單層廠房自振周期和無吊車單層廠房地震作用時，廠房質(zhì)量均集中于屋蓋標高處。這樣，對于單跨及多跨等高廠房，可簡化成單質(zhì)點體系。 在

10、計算廠房橫向自振周期時，一般不考慮吊車橋架重力荷載，因為它對排架自振周期影響很小。這樣處理，對廠房抗震計算是偏于安全的。 確定廠房地震作用時，對于設(shè)有吊車的廠房、除將廠房重力荷載按照動能等效原則集中于屋蓋標高處以外，還要考慮吊車橋架重力荷載，一般是把某跨吊車橋架重力荷載集中于該跨的任一柱吊車梁的頂面標高處。 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計兩跨不等高廠房計算簡圖兩跨不等高廠房可簡化成兩個質(zhì)點體系結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計3、等效重力荷載代表值 計算單跨及等高多跨廠房自振周期和地震作用時，集中于屋蓋標高處質(zhì)點等效重力荷載代表值，可按下式計算： 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計4、橫向基本周期的計算單跨和等高多跨廠房可簡化成單質(zhì)點體系，橫向基本周期可

11、按下式計算：其中結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計5、橫向自振周期的修正 由于各類廠房橫向基本周期均按鉸接排架計算簡圖計算的，實際中，屋架與柱之間的連接，或多或少有某些固結(jié)作用，此外，在計算中也未考慮圍護墻對排架側(cè)向變形的約束影響，因而按上述公式所算得的基本周期偏長。 規(guī)范規(guī)定，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90。 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計6、排架地震作用的計算（1）、廠房總水平地震作用標準值 （2）、質(zhì)點i的水平地震作用標準值沿廠房排架高度的質(zhì)點i的水平地震作用標準值為：若是單層單跨則無 或結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計7、排架內(nèi)力分析及調(diào)整 求出地震作用標準值Fi（若是單層單跨則是FE

12、K）后，便可把它當作靜載施加在排架屋蓋和吊車軌頂標高處，按一般方法進行排架內(nèi)力分析，然后再求出各柱的控制截面的地震內(nèi)力。 在確定吊車軌頂標高處的地震作用所引起的柱的內(nèi)力時，可利用靜力計算中吊車橫向剎車力所產(chǎn)生的柱的內(nèi)力乘以相應比值求得。 規(guī)范規(guī)定：在進行排架內(nèi)力分析中，除了按上述一般規(guī)定計算外，還要對構(gòu)件的一些特殊部位的地震效應進行補充計算和調(diào)整：1、突出屋面的天窗架地震作用標準值的調(diào)整 2、高低跨交接處的鋼筋混凝土柱內(nèi)力的調(diào)整 3、吊車橋架對排架柱局部地震作用效應的修正結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計8、內(nèi)力組合內(nèi)力組合原則： 在抗震設(shè)計中，內(nèi)力組合是指地震內(nèi)力(由于地震作用是往復作用的，故地震內(nèi)力符號可正可負

13、)和與其相對應的正常荷載引起的內(nèi)力根據(jù)可能出現(xiàn)的最不利情況所進行的組合。 規(guī)范規(guī)定，進行地震內(nèi)力組合時，不考慮吊車橫向水平制動力引起的內(nèi)力。 當考慮地震后的內(nèi)力組合(包括荷載分項系數(shù)、承載力抗震調(diào)整系數(shù)影響)小于正常荷載下的內(nèi)力組合時，應取正常荷載下的內(nèi)力組合。 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計9、構(gòu)件抗震承載力驗算 單層鋼筋混凝土柱廠房柱的抗震承載力驗算，按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB50010)進行： 單層鋼筋混凝土柱廠房，排架柱截面的抗震承載力驗算應滿足：R-構(gòu)件承載力設(shè)計值 -承載力抗震調(diào)整系數(shù)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計二、縱向計算1、計算方法2、修正剛度法3、天窗的縱向抗震計算結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計1、計算方法(1) 、柱列法適用

14、范圍：1)、縱墻對稱布置的單跨廠房。 2)、輕型屋蓋(由瓦楞鐵、石棉瓦等材料建造) 多跨等高廠房。(2) 、修正剛度法適用范圍：柱頂標高不大于15m且平均跨度不大于 30m的單跨或等高多跨鋼筋混凝土柱廠房。 (3)、擬能量法適用范圍：僅適用于鋼筋混凝土無檁及有檁屋蓋的兩跨 不等高廠房的縱向抗震計算。 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計2、修正剛度法（1）、計算原則 鋼筋混凝土無檁和有檁體系的彈性屋蓋的水平剛度很大，廠房的空間工作明顯，廠房沿縱向的振動特性接近剛性屋蓋廠房。因此，可以按剛性屋蓋廠房的計算原則進行計算，但為了反映屋蓋變形的影響，須對廠房的縱向自振周期和柱列側(cè)移剛度加以修正。這種方法就稱為修正剛度法。 結(jié)

15、構(gòu)抗震設(shè)計（2）、廠房縱向自振周期1)、按單質(zhì)點體系確定 這種方法假定廠房整個屋蓋是理想的剛性體，將所有柱列重力荷載代表值按動能等效原則集中到屋蓋標高處，并與屋蓋重力代表值加在一起，將各柱列側(cè)移剛度也加在一起，形成單質(zhì)點彈性體系，其自振周期按單質(zhì)點彈性體系計算： 2)、按規(guī)范許可的經(jīng)驗公式確定、磚圍護墻廠房 、敞開、半敞開或墻板與柱子柔性連接的廠房 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計（3）、柱列水平地震作用標準值 -底部剪力法 對于無橋式吊車的廠房，整個柱列的各項重力荷載集中到柱頂標高處；對于有橋式吊車的廠房，整個柱列的各項重力荷載應分別集中到柱頂標高處和吊車梁頂標高處。1)、廠房結(jié)構(gòu)底部剪力 無吊車廠房 有吊車廠

16、房 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計2）、第i柱列地震作用標準值無吊車廠房： 有吊車廠房： 第i柱列屋蓋標高處的地震作用標準值第i柱列吊車梁頂標高處的縱向地震作用標準值，根據(jù)地震作用沿廠房高度呈倒三角分布的假定，可按下式確定： 為集中于第i柱列吊車梁標高處的等效重力荷載。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計（4）、抗側(cè)力構(gòu)件水平地震作用的計算 1)、無吊車柱列第i柱列一根柱在柱頂標高處的水平地震作用標準值第i柱列一片支撐在柱頂標高處的水平地震作用標準值第i柱列一片墻在柱頂標高處的水平地震作用標準值 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計2）、有吊車柱列 為了簡化計算，可粗略地假定柱為剪切桿，并取整個柱列所有柱的總側(cè)移剛度為該柱列全部柱間支撐總側(cè)移剛度的10，即

17、第i柱列一根柱在柱頂標高處所分配的地震作用標準值（同無吊車柱列）第i柱列一片支撐在柱頂標高處所分配的地震作用標準值（同無吊車柱列）第i柱列一片墻在柱頂標高處所分配的地震作用標準值（同無吊車柱列）吊車所引起的地震作用標準值，則由柱和支撐承受： 一根柱所分配的水平地震作用標準值 一片支撐所分配的水平地震作用標準值 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計3、天窗的縱向抗震計算 天窗架的縱向抗震計算，可采用空間結(jié)構(gòu)分析法，并應考慮屋蓋平面彈性變形和縱墻的有效剛度； 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天窗架縱向地震作用，可采用底部剪刀法計算，但天窗架的地震作用效應應分別乘以下列增大系數(shù)：單跨、邊跨屋蓋或有縱向內(nèi)隔墻的中跨屋蓋 ： 其他中跨屋蓋 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計6-4抗震構(gòu)造措施 一、有檁屋蓋構(gòu)件的連接及支撐布置二、無檁屋蓋構(gòu)件的連接 三、屋蓋支撐 四、突出屋面的鋼筋混凝土天窗架 五、混凝土屋架的截面和配筋 六、廠房柱子的箍筋 七、山墻抗風柱的配筋 八、大柱網(wǎng)廠房柱的截面和配筋構(gòu)造 九、廠房柱間支撐的設(shè)置和構(gòu)造 十、8度時跨度