單層廠房建筑結構抗震

第7章單層廠房抗震設計

單層廠房的內容：單層磚結構廠房、單層鋼筋砼柱廠房、單層鋼結構廠房本章主要講解單層鋼筋砼柱廠房一、單層鋼筋砼柱廠房

6、7度區(qū)，主體結構完好，少數(shù)圍護磚墻開裂外閃，突出屋面的π形天窗局部破壞。8度區(qū)，主體結構不同程度破壞，上柱裂縫，柱與屋蓋的連接破壞π形天窗傾倒，個別屋蓋塌落。9度區(qū)：磚圍護墻大量倒塌，π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。震害表明：通過設防的廠房，對7度地震作用有足夠的抗震能力，也存在一些薄弱環(huán)節(jié)?！?震害分析

對7度以上地震作用抵抗力不足。弱點：縱向抗震能力差、構件連接單薄、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)，屋面板錯動、震落、倒塌。9度區(qū)，屋面大面積倒塌。2、天窗架

突出屋面的π形天窗架在8度以上會造成大面積的傾倒，是廠房的薄弱部分。下沉式天窗震后基本完好。3、柱1）上柱柱身變截面處酥裂或折斷2）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、鋼筋折斷等震害。3）高低跨處，中柱柱肩產(chǎn)生豎向拉裂。4）下柱下部出現(xiàn)橫向裂縫或折斷。

4、連接

廠房是裝配式結構，連接很重要，屋面板與屋架，天窗架與屋架、屋架與柱、吊車梁與柱、支撐連接等。5、支撐系統(tǒng)

廠房的重要構件，天窗架支撐——屋蓋垂直支撐——柱間支撐破壞形式：壓曲，節(jié)點扭折、焊縫撕開、錨件拉脫等。6、圍護墻

開裂、外閃、脫落、倒塌。二、單層磚廠房7度區(qū)：未經(jīng)設防的單層磚結構廠房，多數(shù)只有輕微破壞或基本完好，少數(shù)為中等破壞。8度區(qū)：多數(shù)有破壞，部分受到中等破壞，個別倒塌。9度區(qū)：大多數(shù)有嚴重破壞或倒塌，只有個別在震后保留下來。震害：縱墻水平裂縫、磚垛折斷、山墻斜裂縫。屋架支座聯(lián)結處的局部破壞?！?抗震設計一、設計原則1.結構布置與選型（1）平面布置和抗側力結構形式廠房的結構布置應合理。平面宜規(guī)則、對稱；平面復雜時，應設防震縫將平面分隔成簡單對稱的形狀。單層磚柱廠房：屋蓋較輕時（輕型鋼屋架等）可不設防震縫，屋蓋較重時（鋼筋砼）與貼建的建筑之間，設50~70mm的防震縫。單層砼柱廠房：多跨宜為等高，體型復雜時，宜設縫?？v橫跨交接處的100~150mm，其它為50~90mm。廠房橫向抗側力體系：屋蓋橫梁與柱鉸接的排架形式。廠房縱向抗側力體系：縱向柱列形成的排架、柱間支撐和縱墻共同組成。

廠房的同一結構單元內不應采用不同的結構形式，也不應采用橫墻與排架混合承重。（2)支撐的布置①屋蓋支撐布置上弦橫向、下弦橫向、跨中豎向、端部豎向有檁屋蓋的支撐布置見表7-1；有檁屋蓋的支撐布置表7-2；木屋蓋的支撐布置表7-3。

②柱間支撐：設置位置，最大長細比，節(jié)點連接。（3）圍護墻的布置圍護墻的布置應盡量均勻、對稱。多跨廠房的砌體圍護墻宜采用外貼式，不宜采用嵌貼式。廠房端部宜設屋架，不宜采用山墻承重。墻板優(yōu)于磚墻，磚圍護墻應設置圈梁，設拉筋于柱連接。鋼結構廠房的圍護墻：單層鋼筋混凝土柱廠房的圍護墻：廠房圍護墻女兒墻的布置和構造，應符合有關對非結構構件抗震要求的規(guī)定。（4）天窗架和屋架的選型天窗架：①突出屋面的天窗架宜采用鋼天窗架②9度時，可采用下沉式天窗③突出屋面的鋼筋砼天窗，側板與天窗架柱宜采用螺栓連接屋架選型：①單層磚柱廠房6~8度宜用輕型屋蓋9度應為輕型屋蓋②

單層砼柱廠房，屋架L>24m8度III，IV類場地9度③屋面板與屋架焊接（三點焊接）④規(guī)范對屋架截面和配筋的構造作出要求（5）柱的選型單層磚柱房屋6、7度時可采用十字形無筋磚柱，8度ⅠⅡ類場地采用豎向配筋組合磚柱，9度時和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連接：8度時宜用螺栓連接，9度時宜用鋼板鉸連接

鋼板鉸宜于耗能，在地震中經(jīng)受了考驗。2.抗震設計的一般原則（1）哪些廠房可不進行橫向及縱向截面抗震算；（2）廠房的橫向抗側力構件廠房的縱向抗側力構件；（3）哪些廠房需考慮豎向地震作用；（4）哪些廠房應進行彈塑性變形驗算。3單層廠房的質量集中系數(shù)集中質量一般位于屋架下玹（柱頂）處。質量集中的原則：計算動力特性時,根據(jù)“周期等效”的原則；計算地震作用時，對于排架根據(jù)柱底“彎矩相等”的原則，對于剪力墻根據(jù)墻底“剪力相等”的原則。二、橫向抗震計算計算要點：單層廠房的抗震計算包括橫向和縱向兩個方向的計算。

當滿足有關抗震構造措施時，規(guī)范規(guī)定：

7度時，ⅠⅡ類場地，柱高不超過4.5m且兩端均有山墻的單跨及等高多跨磚柱廠房，和柱高不超過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行抗震計算。

主要內容：計算簡圖的取法，自振周期的計算，內力計算，強度計算等。1、計紫算簡圖沖（平面擦排架）基本假帽設：1、設越廠房的它屋蓋為誤有限剛貧性的物驢體。2、設廠天房每一榀習排架為一暢各獨立隔撤離的計算單元，統(tǒng)按單榀平騰面排架進嘗行地震作客用分析。3、將鉗質量集雜中于柱設頂，按閉單質點撲及多質稅點體系計算旬。4、排架求在地震作紫用下的變商形以剪切懂變形為主，皺地震作上用沿高襯度為倒脆三角形椒分布。（1）嬸計算自魔振周期各的質量殺集中1）等高庸廠房2）不等岔高廠房系數(shù)1肚.0、殃0.5遲、0.團25是販按動能愛等效折縣算質量的傳折減系反數(shù)。吊車橋架范的影響：校吊車橋梁律的剛度將使結構泄的剛度槍增大即豆周期減桌小，而貌吊車橋架的重碼量又使拒結構的僵周期增逃大，為訂了簡化計算，在懼計算周期慕時，不考忙慮橋架的峽影響。（2）計挺算地震作普用的質量產(chǎn)集中屋蓋處慣的重量情（無吊逮車）1）等高歲廠房2）不姐等高廠滾房無吊車傭廠房計歲算簡圖對于柱廳、墻的術折算系襪數(shù)0.晚5，是朽用柱底部彎矩揚等效原族則得到牲的。將柱或墻引分成五個憶質點，各非個為0.映2，按振存型分解反株應譜法求鄰出柱底部附的彎矩。呀由底部彎纖矩相等，底求出在柱殊頂?shù)恼鬯愀蕾|量，由貓算例，最績后建議取冰為0.5藥。橋式吊車醒廠房，還鼠應考慮吊蠻車橋架的碼重力荷載兼（將吊車在考慮成一周個質點，祖集中于該閥跨任一柱送吊車梁頂盡面標高處每）吊車：單跨時簽為一臺搏，多跨脅時，不苗超過兩迫臺，軟兼鉤時，里不計吊窯重，硬于鉤時取蒙吊重的恢30%禽。2、自寧振周期抖的計算⑴摔單跨和孟等高多跨世廠房，按舟單質點體涉系?？紤]不比同結構漏引入調勸整系數(shù)——調咽整系數(shù)由鋼筋彈混凝土暗屋架或槐鋼屋架緣瑞與鋼筋租混凝土乞柱組成叉的排架序，有縱爛墻時取堅周期計攝算值的受80%失，無縱皺墻時取啦90%度?！盘柤艿膫壬蛉岫葧?卡F鉤=飽(1-燈X1)⑵兩跨不等友高廠房能量法考慮⑶三跨不對推稱帶升高芬中跨廠房3、排架地傭震作用插的計算⑴獸底鹽部剪力塘法（考紡慮空間越及扭轉劉作用修帝正）——修正系刪數(shù)，表側7-6扔、7-今7：單質點秩多質樹點（2）各緒質點地震斗作用分配4、考慮唱空間作用秋和扭轉影平響的內力帥調整單廠橫軍向地震騎作用簡延化計算妖=平面飛排架計觸算+空晚間作用爆影響空間工作浴效應取決旁于：1.有無菌山墻（或曉橫墻）及知屋蓋的橫田向剛度2.屋秋蓋增加屯了廠房恒的剛度帝。3.山墻南的間距越咱小廠房的意剛度越大碗。扭轉效瞇應：1.僅一米端有山墻跟的廠房，點會產(chǎn)生扭娃轉振動。2.靠近西伸縮縫處天的排架柱怎比其他位刑置的排架接柱震害重眾。當符合下劣列條件時艱，可考慮法空間工作坊和扭轉影獎響：1）7度茅和8度；貼2）廠房惠單元屋蓋出長度與總勞跨度之比蕉小于8或古廠房總跨肺度大于1宿2；3）遼山墻厚度憑不小于2崇40mm走，開洞所惡占水平截嘴面面積不冠超過總面著積的50績%；4)矮柱頂高度去不大于1幣5m。對不同的室排架結構耕形式進行渴空間的平尾動與扭轉宗振動分析隨，將其結蘇果與平面纖排架振動何分析結果吧進行對比扭，得出空油間工作與犯扭轉影響恭效應的調昏整系數(shù)ζ1ζ2見表7邪-6。簡單的暴結論：山墻的間屬距越大，學廠房的空幻玉間作用越勁小，排架被上的地震轎剪力越大郊；有檁屋傻蓋廠房的討地震剪力停大于無檁伙屋蓋廠房救；當山墻縮慧的間距超東過一定距下離時，有作檁屋蓋廠邪房及高低岡跨出的上是柱的地震牽作用甚至樸超過單排進柱的地震恐作用。5、不等高廠寨房高低跨權交接處中塑柱的地震伐內力修正由于高振羅型的影響攏，將使這碰部分截面的內力別大于用探底部剪萬力法求援出的內套力。這些截面的耽內力乘以程系數(shù)修正車。⑴腳高跨一弱側有低跨額時⑵高跨兩側照有低跨時——空間影響騰系數(shù)——高浸低跨跨率數(shù)——高動低跨屋雄蓋的重碎力荷載顧代表值——高跨鄉(xiāng)豐兩側低跨假屋蓋總的渠重力荷載業(yè)代表值。6.吊借車橋式唉引起的承地震作有用效應嫌增大系釀數(shù)求出的坑乘以動成力放大撫系數(shù)7.有斜件腹桿的桁帖架式天窗奴架的地震喂作用由于這種廈天窗架的旗剛度大，底可將其視為一個賄質點計殊算地震臥作用，烘不乘放槍大系數(shù)耐。當天窗馳架跨度乖大于9騾m時（邊或9度死時），可將求臺得的天洽窗架地譯震作用掏乘以1蜘.5放虹大系數(shù)。8.排屢架內力艇組合和肚構件強竊度驗算（1)內逐力組合單層廠腸房地震創(chuàng)作用效爬應組合決表達式冤：（不考薯慮風荷楚載效應詳、吊車鼠橫向水劍平制動摘力和豎恭向地震撞作用）地震荷載綿效應組合越與其它荷完載效應組己合一起進驚行驗算，肉取其中最迫不利的組跳合控制設窮計。（2）柱迷的截面抗洞震驗算按偏心受清壓構件驗庸算：S—截面矮作用效嚴應；R—相應姿的承載圈力設計敗值；—承載力塔抗震調整氏系數(shù)，見蓋表3-1記6。（3）支休承低跨屋武蓋牛腿的刪水平受拉每鋼筋抗震陳驗算牛腿水冰平受拉膠鋼筋截敢面面積As:9.搶罕遇地腦震作用儲下抗震頓變形驗林算規(guī)范要嫂求：8度II巖I，I瘦V類場胸地9度上柱驗商算罕遇戰(zhàn)地震下蜓的彈塑敘性變形——放問大系數(shù)非（1.損3~2紋.6）h——上辱柱高10.那單層磚蹤蝶柱廠房薦的橫向俊抗震計越算（自敞學）磚柱廠房匆自振周期摟的調整：1）2）磚柱考慮空間蹄作用效陷應調整跡系數(shù)：按多質王點空間膀結構計講算地震緒作用1.計本算簡圖橫向由超排架和沿山墻構秤件組成蒙?？v向由排擾架和縱墻慈及柱間支爭撐組成。將廠房的恭質量集中化于屋蓋處放。結構的邊質點數(shù)域，只考竿慮橫向毒振動時慌為N=軍n*h露，考慮鉤平動與兵扭轉同中時作用歪時，N擦=（n亞+1)可*h.2.運搜動方程睡及地震桃作用計蓮算用振型弓分解法上計算多蝦自由度永振動方句程.用振型睛分解反狂應譜法法計算地熟震作用.廠房橫向膛抗震計算騙小結1.規(guī)范凡規(guī)定：在氧某些情況長下可不進萄行廠房橫所向和縱向餐的抗震計米算。（7鋼度，ⅠⅡ傲，4.5爪米，1干0米）2.橫粥向自振爬周期的姐計算：草用能量挖法，質量的籠計算采妥用折算旁質量法誤，將分巡壽散質量瞇集中到計屋蓋處求。3.地震搶作用的計乒算：底部液剪力法考慮空狐間作用隊影響。踐各質點殖的地震鄙作用：對不同珠的位置楊的計算鑼值進行方放大修正：廣天窗架，詢吊車梁，昂高低跨處田等。各質點撐的質量汪：將柱淺（墻）凱的質量猴折算到降柱頂時縮慧用底部盲彎矩等器效的原臣則。三、頓縱向抗震爐驗算廠房的拜縱向抗盜震計算忙較為復手雜，針駁對不同情裳況提出刮了不同緩的簡化賢計算方夕法。對于輕型柔汪性屋蓋，證采用“柱攝列法”即過各個柱列分疼片進行念計算，壯對剛度咸較大的瘋鋼筋砼屋蓋結節(jié)構，廠步房的縱亞向自振待周期和糾地震作用可采用款“修正剛冊度法”。些對于兩跨嗓不等高廠房貿，采用置“擬能孔量法”瓜的原則何確定廠房的基做本周期呼及相應所的縱向歡地震作跑用。一、自勝振周期1、柱列除法⑴逆計什算簡圖適用于輕叮型柔性屋蓋。柱頂質量攀為——屋蓋荷嘴載工——柱屯自重蒸—狗—縱墻喊——橫透墻或山躁墻雙——訊吊車梁谷—劫—吊車矛重量⑵鞭計算公任式第s柱宏列的周描期---谷周期折筐減系數(shù)秤，無圍挎護墻0狂.9有豬圍護墻源0.8——s柱勉列的總剛示度（KN尾/m）包括排架辭柱，柱間柔支撐，圍鞏護墻等。2、修的正剛度薪法（適妄用于剛瓣度較大某的屋蓋兼）⑴圍計狐算簡圖將所有的象屋蓋質量誓合并為集中絡質量，雪所有排翠架柱剛度合毅并為一個雹剛度。⑵謝計威算公式K—閘—修正系嚇數(shù)，表5再-12弟P1頭743、擬能量法出（適用于濕兩跨不等央高廠房）⑴吐計融算簡圖朱：將柱拍列半跨弱范圍內襲的重力臘荷載代表值途按動能舌等效原您則等效雅到柱與暈屋蓋連圾接處⑵周計算公響式兩跨不等扭高廠房、帽屋蓋的空聰間作用及扭轉效納應使中站柱列和否邊柱列展地震力足不同。計算的末方法是頭將中柱察列和邊暖柱列盞的重力荷載值懸進行調靈整，再筍按能量委法求自禮振周期臣。對中柱列對邊柱擇列查表P倚174選表5-揉13位移的萌求法見烘圖按單柱列伙求解4、幻玉抗震規(guī)嫩范建議盒經(jīng)驗公陡式按修正剛風度法計算危單跨或等榆高多跨的鋼筋砼柱冒廠房縱向他地震作用鉤時，當柱逗頂高不大于1穿5m，平斗均跨度不聞大于30袍m?？v向基本磚周期經(jīng)驗化公式：——圍護墻孩影響系湊數(shù)，磚組圍護墻=1.純0敞開，半染敞開圍護兇墻板——屋大蓋類型漸系數(shù)，屋大型屋能面板，澆鋼筋砼屋濾架1.弱0。鏟鋼屋鐮架0.律85——長房印跨度（m旨），平均撒值——基綁礎頂面那至柱頂宏高度（慣m）對于四霉周有外訪墻的單廉層單跨士磚柱廠扯房，由掙于剛度遙大，可菌不必計鄰算周期喬，采取聲計算舟地震作驢用。二、廠干房縱向府剛度柱列+灶柱間支衫撐+縱墻1、柱徹k=1笑/δ2、柱間支疤撐按桁架計趙算，僅考令慮支撐的來軸向變形吉，不考慮柱斷和梁的軸微向變形。⑴柔形柱間支魄撐在地震誼作用下驕，壓桿將喪失慕穩(wěn)定而核退出工價作，僅有斜似向拉桿牙參加工說作。⑵半剛套性柱間洲支撐拉壓桿稻的剛度括都考慮艷，壓桿按辯臨界狀拖態(tài)剛度代計算。2、縱向磚行墻⑴懂無抽洞或單泥洞墻上下端轉摸動受約束洞的情況下端固供定，上屬端自由K—尼—小洞口影湖響系數(shù)——磚墻隙開裂等剛拐度折減系各數(shù)⑵登多洞墻3、柱敘列剛度⑴粉僅堤柱頂作雖用水平傲力時⑵當柱列作買用兩個地屑震力時剛度矩夏陣三、地性震作用且的計算1、計側算簡圖擦，無吊櫻車時橫墻普縱墻紗檐墻注意勒：與周期計圖算時不同魚。周期計崇算時按動鋒能等效。墳地震作用我計算時，托按幾何位打置劃分。0.7倦是考慮臉縱墻上歸部重量浪較大有吊車時補：吊車梁頂柱頂：2、腫柱列地螞震作用⑴柱列法孩（輕型齡屋蓋）所：作用于妥第s柱掙列柱頂呼標高處廁的縱向案水平地震作用作用于吊吹車梁頂面演標高處的昂地震作用⑵則修字正剛度券法（砼爆柱大型銀屋面板歲等高廠帽房）某一柱列挖的地震作吊用⑶拼擬漢能量法袖（不等獎高廠房摸）作用于邊獎柱列柱頂遷的地震作婦用作用于烈高低跨抬交接處霧連接點列處的地震作籠用：3、構蘆件的地震所作用⑴懸僅頁柱列頂幟部作用母地震作作用時：柱列頂部罪位移應相奸等，各構遙件的地震作用按租剛度分宏配。⑵當柱列作漿用兩個地稠震力時柱列側移鋤：分配給鞠柱的力：分配給麗支撐的佳力：分配給泳墻的力鏟：四、天友窗地震澤作用規(guī)范建扶議：對梅單跨、中等高多準跨、高澆度不超過15司m的廠房以，突出屋最面天窗氣的縱向地震力在底艱部剪力法桶基礎上乘修以增大系幻玉數(shù)則。（單跨怕、邊跨燙屋蓋，船有縱向內隔墻煌的中跨屋宴蓋）（對于其不它中跨屋降蓋）n——廠房跨盜數(shù)，超澡過跨按坐4跨其它情尋況，天旁窗架的煎縱向抗哥震計算番，仍可按空間矩多質點體辭系計算?！?肆構件和節(jié)干點的抗震僅設計一、柱倒間交叉顛支撐1、斜桿內力對于半繪剛性柱羨間支撐：---壓桿非即彈性工攜作階段滑的卸載嘆系數(shù)，幻玉長細比為6會0，1仆00，獨200壇時，可慎分別為搏0.7駝，0.飄6，0燭.5。2、