單層廠房抗震設(shè)計(jì)

單層廠房抗震設(shè)計(jì)第1頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月第7章單層工業(yè)廠房抗震設(shè)計(jì)第2頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月

教學(xué)目標(biāo)與要求1.了解單層廠房的震害特征及原因。2.深刻理解單層廠房的抗震概念設(shè)計(jì)的要求。3.掌握單層鋼筋混凝土柱廠房的橫、縱向抗震計(jì)算方法。4.熟悉和掌握單層廠房的主要抗震構(gòu)造措施。第3頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月

導(dǎo)入案例5.12在汶川地震中，東方汽輪機(jī)廠的單層工業(yè)廠房排架柱一般完好，牛腿到屋頂柱有破壞；鋼筋混凝土屋架與大型屋面板組成的屋蓋破壞較重；廠房維護(hù)墻破壞嚴(yán)重；輕鋼屋蓋和輕鋼維護(hù)結(jié)構(gòu)破壞較輕。單層工業(yè)廠房的震害為什么具有上述特點(diǎn)呢？單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)應(yīng)包括哪些內(nèi)容呢？我們可以通過本章的學(xué)習(xí)得到了解。第4頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月7.1

震害特征及其原因

和其他結(jié)構(gòu)相比較，單層廠房的震害總的來說較輕，且主要是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞。震害調(diào)查表明，圍護(hù)墻布置不合理是造成廠房震害的重要原因之一，且大型墻板的震害明顯輕于砌體墻。廠房的山墻也易倒塌。如果山墻上直接鋪有屋面板，山墻的倒塌也引起有關(guān)屋面板的墜落。以下分別按廠房橫向排架和縱向柱列兩個(gè)方向的震害來進(jìn)行分析。第5頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月7．1．1橫向地震作用下廠房主體結(jié)構(gòu)的震害廠房的橫向抗側(cè)力體系常為屋蓋橫梁(屋架)與柱鉸接的排架形式。在地震作用下，如果構(gòu)件或節(jié)點(diǎn)承載力不足或變形過大，將會引起相應(yīng)的破壞。主要震害現(xiàn)象有：第6頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月1．柱的局部震害1）上柱柱身變截面處開裂或折斷(圖7-1)。上柱截面較弱，在屋蓋及吊車的橫向水平地震作用下承受著較大的剪力，故柱子處于壓彎剪復(fù)合受力狀態(tài)，在柱子的變截面處因剛度突變而產(chǎn)生應(yīng)力集中，一般在吊車梁頂面附近易產(chǎn)生拉裂甚至折斷。圖7-1上柱震害第7頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月2）柱頭及其與屋架聯(lián)結(jié)的破壞。柱頂與屋面梁的連接處由于受力復(fù)雜易發(fā)生剪裂、壓酥、拉裂或錨筋拔出、鋼筋彎折等震害。3）柱肩豎向拉裂在高低跨廠房的中柱，常用柱肩或牛腿支承低跨屋架，地震時(shí)由于高振型的影響，高低跨兩個(gè)屋蓋產(chǎn)生相反方向的運(yùn)動，柱肩或牛腿所受的水平地震作用將增大許多，如果沒有配置足夠數(shù)量的水平鋼筋，中柱柱肩或牛腿產(chǎn)生豎向拉裂(圖7-2)。圖7-2柱肩豎向裂縫

第8頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月4）下柱震害下柱下部出現(xiàn)橫向裂縫或折斷，后者會造成倒塌等嚴(yán)重后果。5)柱間支撐產(chǎn)生壓屈。

圖7-3柱間支撐壓屈

第9頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月Π型天窗是廠房抗震的薄弱部位，在6度區(qū)就有震害的實(shí)例。震害主要表現(xiàn)為支撐桿件失穩(wěn)彎曲，支撐與天窗立柱連接節(jié)點(diǎn)被拉脫，天窗立柱根部開裂或折斷等。這是因?yàn)棣靶吞齑拔挥趶S房最高部位，地震效應(yīng)大。圖7-4天窗立柱斷裂

（2）Π型天窗架與屋架聯(lián)接節(jié)點(diǎn)的破壞第10頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）圍護(hù)墻開裂外閃、局部或大面積倒倒塌。其中高懸墻、女兒墻受鞭端效應(yīng)的影響，破壞最為嚴(yán)重。

圖7-6J磚墻大部分倒塌

第11頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月7．1．2縱向地震作用下廠房主體結(jié)構(gòu)的震害

（1）屋面板錯(cuò)動墜落在大型屋面板屋蓋中，如屋面板與屋架或屋面梁焊接不牢，地震時(shí)往往造成屋面板錯(cuò)動滑落，甚至引起屋架的失穩(wěn)倒塌（圖7-6）。

歷次地震的震害調(diào)查表明，廠房受縱向水平地震作用時(shí)的破壞程度重于橫向地震作用時(shí)的破壞程度。主要的破壞形式有：第12頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月圖7-6局部屋面板掉落第13頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月

（2）

天窗兩側(cè)豎向支撐斜桿拉斷，節(jié)點(diǎn)破壞，天窗架沿廠房縱向傾斜，甚至倒下砸塌屋蓋。

（3）屋架破壞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。

第14頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月圖7-7屋架與柱頂連接處嚴(yán)重破壞

第15頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）支撐震害在設(shè)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(diǎn)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(zhuǎn)移到內(nèi)肋，導(dǎo)致屋架上弦受到過大的縱向地震力而破壞。當(dāng)縱向地震力主要由支撐傳遞時(shí)，若支撐數(shù)量不足或布置不當(dāng)，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。

（5）縱向地震作用下圍護(hù)結(jié)構(gòu)的震害有山墻、山尖外閃或局部塌落。

第16頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月

圖7-8山墻倒塌

第17頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月磚柱廠房的抗震性能遠(yuǎn)不如鋼筋混凝土廠房。其屋蓋的震害現(xiàn)象有：屋面瓦下滑和掉落；楞攤瓦屋面的木屋架沿廠房縱向向一側(cè)傾斜；木屋架及其氣樓間的豎向交叉支撐或節(jié)點(diǎn)被拉脫，或木桿件被拉斷；重屋蓋的天窗兩側(cè)豎向支撐或節(jié)點(diǎn)被拉脫，或鋼桿件被壓屈。磚柱的震害現(xiàn)象有：內(nèi)部獨(dú)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(cuò)位；高低跨磚柱上柱水平折斷，或支承低跨屋架的柱肩產(chǎn)生豎向裂縫。

墻體的震害主要有：山墻外傾，檁條由墻頂拔出，嚴(yán)重時(shí)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(xì)微水平裂縫，較嚴(yán)重時(shí)水平折斷，并常伴有壁柱磚塊局部壓碎崩落，更嚴(yán)重時(shí)整個(gè)廠房橫向傾倒。

第18頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月7.2單層廠房抗震概念設(shè)計(jì)7．2．1單層鋼筋混凝土柱廠房的一般規(guī)定1．廠房的結(jié)構(gòu)布置①單層廠房的平面布置應(yīng)注意體型簡單、規(guī)則、各部分結(jié)構(gòu)剛度、質(zhì)量均勻?qū)ΨQ，盡量避免體型曲折復(fù)雜、凹凸變化，盡可能選用長方形平面體型。②廠房的毗連房屋沿廠房縱墻或山墻布置，而不宜布置在廠房角部和緊鄰防震縫處。第19頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月③平面復(fù)雜時(shí)，在側(cè)向剛度或高差變化很大的部位，以及沿廠房側(cè)邊有貼建房屋時(shí)，宜設(shè)防震縫。防震縫的兩側(cè)應(yīng)布置墻或柱。在廠房縱橫跨交接處，以及對大柱網(wǎng)廠房等可不設(shè)柱間支撐的廠房，防震縫寬度可采用100～150mm，其他情況可采用50～90mm。在豎向應(yīng)減少剛度突變，各跨的高度應(yīng)盡可能相同。④兩個(gè)主廠房之間的過渡跨至少應(yīng)有一側(cè)采用防震縫與主廠房脫開。⑤廠房內(nèi)用于進(jìn)入吊車的鐵梯不應(yīng)靠近防震縫設(shè)置；多跨廠房各跨上吊車的鐵梯不宜設(shè)置在同一橫向軸線附近。第20頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月⑥工作平臺宜與廠房主體結(jié)構(gòu)脫開。⑦廠房的同一結(jié)構(gòu)單元內(nèi)不應(yīng)采用不同的結(jié)構(gòu)型式，也不應(yīng)采用橫墻和排架混合承重。⑧廠房各柱列的側(cè)移剛度宜均勻。第21頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月2．廠房天窗架的設(shè)置天窗是薄弱環(huán)節(jié)，它削弱屋蓋的整體剛度。從抗震的角度，廠房天窗架的設(shè)置應(yīng)符合下列要求：1）天窗宜采用突出屋面較小的避風(fēng)型天窗，有條件或9度時(shí)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(shí)，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(shí)，天窗宜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。第22頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)合理地布置支撐，使廠房形成空間傳力體系。(2)支撐的布置①柱間支撐除在廠房縱向的中部設(shè)置外，有吊車時(shí)或8度和9度時(shí)尚宜在廠房單元兩端增設(shè)上柱支撐；

②8度且跨度不小于18m的多跨廠房中柱和9度時(shí)多跨廠房的各柱，宜在縱向設(shè)置柱頂通長水平壓桿(圖7—4)，此壓桿可與梯形屋架支座處通長水平系桿合并設(shè)置，鋼筋混凝土系桿端頭與屋架間的空隙應(yīng)采用混凝土填實(shí)。

③廠房單元較長時(shí)，或8度Ⅲ、Ⅳ類場地和9度時(shí)，可在廠房單元中部1／3區(qū)段內(nèi)設(shè)置兩道柱間支撐，且下柱支撐應(yīng)與上柱支撐配套設(shè)置。

第23頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月④有檁屋蓋的支撐布置應(yīng)符合表7-1的要求。

⑤無檁屋蓋的支撐布置應(yīng)符合表7-2的要求；8度和9度跨度不大于15m的屋面梁屋蓋，可僅在廠房單元兩端各設(shè)豎向支撐一道。

第24頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月第25頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月第26頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月第27頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)圍護(hù)墻的布置

①圍護(hù)墻的布置應(yīng)盡量均勻、對稱。

②當(dāng)廠房的一端設(shè)縫而不能布置橫墻時(shí)，則另一端宜采用輕質(zhì)掛板山墻。

③多跨廠房的砌體圍護(hù)墻宜采用外貼式，不宜采用嵌砌式。否則，邊柱列(嵌砌有墻)與中柱列(一般只有柱間支撐)的剛度相差懸殊，導(dǎo)致邊跨屋蓋因扭轉(zhuǎn)效應(yīng)過大而發(fā)生震害。

④廠房內(nèi)部有砌體隔墻時(shí)，也不宜嵌砌于柱間，可采用與柱脫開或與柱柔性連接的構(gòu)造處理方法，以避免局部剛度過大或形成短柱而引起震害。⑤廠房端部宜設(shè)置屋架，不宜采用山墻承重。第28頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月⑦單層鋼筋混凝土柱廠房的圍護(hù)墻宜采用輕質(zhì)墻板或鋼筋混凝土大型墻板，外側(cè)柱距為12m時(shí)應(yīng)采用輕質(zhì)墻板或鋼筋混凝土大型墻板；不等高廠房的高跨封墻和縱橫向廠房交接處的懸墻宜采用輕質(zhì)墻板，8、9度時(shí)應(yīng)采用輕質(zhì)墻板。⑧廠房圍護(hù)墻、女兒墻的布置和構(gòu)造，應(yīng)符合有關(guān)對非結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震要求的規(guī)定。⑥鋼結(jié)構(gòu)廠房的圍護(hù)墻，7、8度時(shí)宜采用輕質(zhì)墻板或與柱柔性連接的鋼筋混凝土墻板，不應(yīng)采用嵌砌砌體墻；8度時(shí)尚應(yīng)采取措施使墻體不妨礙廠房柱列沿縱向的水平位移；9度時(shí)宜采用輕質(zhì)墻板。

第29頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月5．廠房屋架的設(shè)置①廠房宜采用鋼屋架或重心較低的預(yù)應(yīng)力混凝土、鋼筋混凝土屋架。當(dāng)跨度不大于15m時(shí)，可采用鋼筋混凝土屋面梁。在6-8度地震區(qū)可采用預(yù)應(yīng)力混凝土或鋼筋混凝土屋架，但在8度區(qū)Ⅲ、Ⅳ類場地和9度區(qū)，或屋架跨度大于24m時(shí)，宜采用鋼屋架。

②

柱距為12m時(shí)，可采用預(yù)應(yīng)力混凝土托架(梁)；當(dāng)采用鋼屋架時(shí)，亦可采用鋼托架(梁)。

③有突出屋面天窗架的屋蓋不宜采用預(yù)應(yīng)力混凝土或鋼筋混凝土空腹屋架。第30頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月6．廠房柱的設(shè)置①柱子的結(jié)構(gòu)形式，在8、9度地震區(qū)宜采用矩形、工字形或斜腹桿雙肢柱，不宜采用薄壁工字形柱、腹板開孔柱、預(yù)制腹板的工字形柱和管柱，也不宜采用平腹桿雙肢柱。

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，以增強(qiáng)這些部位的抗剪能力。

第31頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月7．2．2單層鋼結(jié)構(gòu)廠房的一般規(guī)定單層鋼結(jié)構(gòu)廠房(不含輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房)抗震設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)布置的總原則與鋼筋混凝土柱廠房相同。廠房的橫向抗側(cè)力體系可采用屋蓋橫梁與柱頂剛接或鉸接的框架、門式剛架。懸壁柱或其他結(jié)構(gòu)體系，縱向可采用柱間支撐，條件受限制時(shí)也可采用剛架結(jié)構(gòu)。構(gòu)件在可能產(chǎn)生塑性鉸的最大應(yīng)力區(qū)內(nèi)，應(yīng)避免焊接接頭，對于厚度大、無法采用螺栓連接者，可采用對焊焊縫等強(qiáng)度連接。屋蓋橫梁與柱頂鉸接時(shí)，宜采用螺栓連接，剛接框架的屋架上弦與柱相連的連接板，不應(yīng)出現(xiàn)塑性變形。第32頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月柱間支撐桿件應(yīng)采用整根材料，超過材料長度最大規(guī)格時(shí)可采用對焊焊縫等強(qiáng)度連接；柱間支撐與構(gòu)件的連接，不應(yīng)小于支撐桿件塑性承載力的1.2倍。當(dāng)橫梁為實(shí)腹梁時(shí)，梁與柱連接及梁與梁拼接的受彎、受剪極限承載力應(yīng)能分別承受梁全截面屈服時(shí)受彎、受剪承載力的1.2倍。第33頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月7．2．3單層磚柱廠房的一般規(guī)定單層磚柱廠房抗震設(shè)計(jì)的一般規(guī)定主要有：單層磚柱廠房適用范圍限定為單跨或等高多跨且無橋式吊車的車間、倉庫等中小型廠房，6～8度時(shí)跨度不大于15m且柱頂標(biāo)高不大于6.6m，9度時(shí)跨度不大于12m且柱頂標(biāo)高不大于4.5m。由于采用輕型屋蓋震害較輕，規(guī)定6～8度時(shí)宜采用、9度時(shí)應(yīng)采用輕型屋蓋(即：木屋蓋和輕鋼屋架、壓型鋼板、瓦楞鐵、石棉瓦屋面的屋蓋)。單層磚柱廠房結(jié)構(gòu)平、立面布置宜符合7．2．1節(jié)的有關(guān)規(guī)定，但其中防震縫的要求有所不同：采用輕型屋蓋時(shí)可不設(shè)縫，采用鋼筋混凝土屋蓋時(shí)縫寬可取50～70mm，防震縫處要設(shè)雙柱或雙墻。第34頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月為使柱能達(dá)到不同烈度時(shí)的抗震要求，8、9度時(shí)應(yīng)采用組合磚柱，且中柱在8度Ⅲ、Ⅳ類場地和9度時(shí)宜采用鋼筋混凝土柱，6、7度時(shí)可采用十字形截面的無筋磚柱。為增強(qiáng)縱向抗震能力，在縱向柱列柱間可砌筑與柱等高且整體連接的磚墻并設(shè)置磚墻基礎(chǔ)，以代替柱間支撐。無此磚墻時(shí)，要在磚柱頂部設(shè)壓桿。廠房兩端應(yīng)設(shè)承重山墻，天窗不應(yīng)通到廠房單元端開間，且不應(yīng)用端磚壁承重。第35頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月7.3鋼筋混凝土單層廠房抗震計(jì)算廠房抗震計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)屋蓋高差和吊車設(shè)置情況，分別采用單質(zhì)點(diǎn)、雙質(zhì)點(diǎn)或多質(zhì)點(diǎn)模型計(jì)算地震作用。有吊車的廠房，當(dāng)按平面框(排)架進(jìn)行抗震計(jì)算時(shí)，對設(shè)置一層吊車的廠房，在每跨可取兩臺吊車，多跨時(shí)不多于四臺。當(dāng)按空間框架進(jìn)行抗震計(jì)算時(shí)，吊車取實(shí)際臺數(shù)?！犊拐鹨?guī)范》規(guī)定，對于設(shè)防烈度7度，Ⅰ、Ⅱ類場地，柱高不超過l0m且結(jié)構(gòu)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)，當(dāng)按抗震規(guī)范的規(guī)定采取抗震構(gòu)造措施時(shí)，可不進(jìn)行橫向及縱向的截面抗震驗(yàn)算。第36頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月沿廠房橫向的主要抗側(cè)力構(gòu)件是由柱、屋架(屋面梁)組成的排架和剛性橫墻；沿廠房縱向的主要抗側(cè)力構(gòu)件是由柱、柱間支撐、吊車梁、連系梁組成的柱列和剛性縱墻。一般單層廠房需要進(jìn)行水平地震作用下的橫向和縱向抗側(cè)力構(gòu)件的抗震強(qiáng)度驗(yàn)算。第37頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月7．3．1橫向抗震計(jì)算1．計(jì)算方法的選擇廠房的橫向地震作用計(jì)算可采用以下三種方法：1）混凝土無檁和有檁屋蓋廠房，一般情況下，宜計(jì)及屋蓋的橫向彈性變形，按多質(zhì)點(diǎn)空間結(jié)構(gòu)分析(圖7-9)。2）混凝土無檁和有檁屋蓋廠房，當(dāng)符合下列條件時(shí)，可采用平面排架計(jì)算柱的地震剪力和彎矩，但要進(jìn)行考慮空間作用和扭轉(zhuǎn)影響的調(diào)整。第38頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月①7度和8度；②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(其中屋蓋長度指山墻到山墻的間距，僅一端有山墻時(shí)，應(yīng)取所考慮排架至山墻的距離；高低跨相差較大的不等高廠房，總跨度可不包括低跨)；③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；④柱頂高度不大于15m。對于9度區(qū)的單層鋼筋混凝土柱廠房，由于砌體墻的開裂，空間作用影響明顯減弱，可不考慮調(diào)整。3）輕型屋蓋（屋面為壓型鋼板，楞鐵，石棉瓦等有檁屋蓋）廠房，柱距相等時(shí)，可按平面排架計(jì)算。第39頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月圖7-9多質(zhì)點(diǎn)空間結(jié)構(gòu)分析模型第40頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月平面排架計(jì)算法是一種簡化計(jì)算方法，便于手算，以下主要介紹按平面排架計(jì)算的方法。等高排架可簡化為單自由度體系，如圖7-10所示。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。例如，當(dāng)屋蓋位于兩個(gè)不同高度處時(shí)，可簡化為二自由度體系，如圖7-11所示。圖7-12示出了在三個(gè)高度處有屋蓋時(shí)的計(jì)算簡圖。應(yīng)注意的是，在圖7-12中，當(dāng)H1=H2時(shí)，仍為三質(zhì)點(diǎn)體系。2．計(jì)算簡圖第41頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月圖7-10等高排架的計(jì)算簡圖圖7-11不等高排架的計(jì)算簡圖（二質(zhì)點(diǎn)體系）圖7-12不等高排架的計(jì)算簡圖（三質(zhì)點(diǎn)體系）第42頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月3．單層廠房的質(zhì)量集中房屋的質(zhì)量一般是分布的。當(dāng)采用有限自由度模型時(shí)，通常需把房屋的質(zhì)量集中到樓蓋或屋蓋處；此時(shí)，當(dāng)自由度數(shù)目較少時(shí)，特別是取單質(zhì)點(diǎn)模型時(shí)，集中質(zhì)量一般并不是簡單地把質(zhì)量“就近”向樓蓋(屋蓋)處堆成即可，若隨意堆成則會引起較大的誤差。將不同處的質(zhì)量折算入總質(zhì)量時(shí)需乘以的系數(shù)就是該處質(zhì)量的質(zhì)量集中系數(shù)。集中質(zhì)量一般位于屋架下弦(柱頂)處。

第43頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月質(zhì)量集中系數(shù)應(yīng)根據(jù)一定的原則確定。計(jì)算結(jié)構(gòu)的動力特性時(shí)，應(yīng)根據(jù)“周期等效”的原則；計(jì)算結(jié)構(gòu)的地震作用時(shí)，對于排架柱應(yīng)根據(jù)柱底“彎矩相等”的原則；對于剛性剪力墻應(yīng)根據(jù)墻底“剪力相等”的原則，經(jīng)過換算分析后確定。第44頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)將單層排架廠房墻、柱、吊車梁等質(zhì)量集中于屋架下弦處時(shí)的質(zhì)量集中系數(shù)列于表7-3中。高低跨交接柱上高跨一側(cè)的吊車梁靠近低跨屋蓋，而將其質(zhì)量集中于低跨屋蓋時(shí)，質(zhì)量集中系數(shù)取1.0。表7－3單層排架廠房的質(zhì)量集中系數(shù)第45頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月1)等高廠房。圖7-10中等高廠房的G1的計(jì)算式為：G1=1.0G屋蓋＋0.5G吊車梁＋0.25G柱＋0.25G縱墻(7-1)(1)計(jì)算自振周期時(shí)的質(zhì)量集中。根據(jù)前述質(zhì)量集中的原理，在計(jì)算自振周期時(shí)，各集中質(zhì)量的重量可計(jì)算如下。2)不等高廠房。圖7-11中不等高廠房的G1的計(jì)算式為：G1=1.0G低跨屋蓋+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(7-2)第46頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月圖7-11中不等高廠房的G2的計(jì)算式為：G2=1.0G高跨屋蓋+0.5G高跨吊車梁(邊跨)+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(7-3)上面各式中，G屋蓋等均為重力荷載代表值(屋蓋的重力荷載代表值包括作用于屋蓋處的活荷載和檐墻的重力荷載代表值)。上面還假定高低跨交接柱上柱的各一半分別集中于低跨和高跨屋蓋處。高低跨交接柱的高跨吊車梁的質(zhì)量可集中到低跨屋蓋，也可集中到高跨屋蓋，應(yīng)以就近集中為原則。當(dāng)集中到低跨屋蓋時(shí)，如前所述，質(zhì)量集中系數(shù)為1.0；當(dāng)集中到高跨屋蓋時(shí)，質(zhì)量集中系數(shù)為0.5。第47頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月吊車橋架對排架的自振周期影響很小。因此，在計(jì)算自振周期時(shí)可不考慮其對質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量的貢獻(xiàn)。這樣做一般是偏于安全的。第48頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)計(jì)算地震作用時(shí)的質(zhì)量集中。2)不等高廠房。圖7-11中不等高廠房的G1的計(jì)算式為：G1=1.0G低跨屋蓋+0.75G低跨吊車梁+0.5G低跨邊柱+0.5G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(7-5)1)等高廠房。圖7-10中等高廠房的G1的計(jì)算式為：G1=1.0G屋蓋＋0.75G吊車梁＋0.5G柱＋0.5G縱墻(7-4)在計(jì)算地震作用時(shí)，各集中質(zhì)量的重量可計(jì)算如下。圖7-11中不等高廠房的G2的計(jì)算式為：G2=1.0G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(7-6)第49頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月確定廠房的地震作用時(shí)，對設(shè)有橋式吊車的廠房，除將廠房重力荷載按前述彎矩等效原則集中于屋蓋標(biāo)高處外，還應(yīng)考慮吊車橋架的重力荷載（軟鉤吊車不考慮吊重，硬鉤吊車尚應(yīng)考慮最大吊重的30％）。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(biāo)高處。如兩跨不等高廠房均設(shè)有吊車如兩跨不等高廠房均設(shè)有吊車，則在確定廠房地震作用時(shí)，按對廠房不利的影響，低跨可取G3或（G3）；高跨可取G4或（G4），按四個(gè)集中質(zhì)點(diǎn)考慮(圖7-13)。應(yīng)注意的是這種模型僅在計(jì)算地震作用時(shí)才能采用，在計(jì)算結(jié)構(gòu)的動力特性(如周期等)時(shí)，是不能采用這種模型的。這是因?yàn)榈踯嚇蚣苁蔷植抠|(zhì)量，此局部質(zhì)量不能有效地對整體結(jié)構(gòu)的動力特性產(chǎn)生明顯的影響。第50頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月圖7-13考慮吊車橋架重量的排架地震作用計(jì)算簡圖第51頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月自振周期T1的計(jì)算公式為：（7-7）其中m為質(zhì)量，K為剛度。對多自由度體系，可用能量法計(jì)算基本自振周期T1，公式為：

（7-8）

其中，mi和Gi分別為第i質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量和重量，ui為在全部Gi(i=1，…，n)沿水平方向的作用下第i質(zhì)點(diǎn)的側(cè)移，n為自由度數(shù)。

4．自振周期的計(jì)算第52頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月抗震規(guī)范規(guī)定，按平面排架計(jì)算廠房的橫向地震作用時(shí)，排架的基本自振周期應(yīng)考慮縱墻及屋架與柱連接的固結(jié)作用。因此，按上述公式算出的自振周期還應(yīng)進(jìn)行如下調(diào)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，有縱墻時(shí)取周期計(jì)算值的80％，無縱墻時(shí)取90％。第53頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)底部剪力法排架的地震作用可用前面講過的方法計(jì)算。用底部剪力法計(jì)算地震作用時(shí)，總地震作用的標(biāo)準(zhǔn)值為：FEk=α1Geq(7-9)其中，α1為相應(yīng)于基本周期T1的地震影響系數(shù)；Geq為等效重力荷載代表值，單質(zhì)點(diǎn)體系取全部重力荷載代表值，多質(zhì)點(diǎn)體系取全部重力荷載代表值的85％。當(dāng)為二質(zhì)點(diǎn)體系時(shí)，由于較為接近單質(zhì)點(diǎn)體系，Geq也可取全部重力荷載代表值的95％。3．排架地震作用的計(jì)算第54頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月質(zhì)點(diǎn)i的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值為(7-10)

其中，Gi和Hi分別為第i質(zhì)點(diǎn)的重力荷載代表值和至柱底的距離，n為體系的自由度數(shù)目。求出各質(zhì)點(diǎn)的水平地震作用后，就可用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法求出相應(yīng)的排架內(nèi)力。底部剪力法的缺點(diǎn)是很難反映高振型的影響。第55頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月對較為復(fù)雜的廠房，例如高低跨高度相差較大的廠房，采用底部剪力法計(jì)算時(shí)，由于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主要由高振型引起，此拉力的計(jì)算是底部剪力法無法實(shí)現(xiàn)的。在這些情況下，就需要采用振型分解法。采用振型分解法的計(jì)算簡圖與底部剪力法相同，每個(gè)質(zhì)點(diǎn)有一個(gè)水平自由度。用前面介紹過的振型分解法的標(biāo)準(zhǔn)過程，就可求出各振型各質(zhì)點(diǎn)處的水平地震作用，從而求出各振型的地震內(nèi)力?？偟牡卣饍?nèi)力則為各振型地震內(nèi)力的按平方和開方的組合。

對二質(zhì)點(diǎn)的高低跨排架，用柔度法計(jì)算較方便，相應(yīng)的振型分解法的計(jì)算步驟如下；

(2)振型分解法第56頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月1)計(jì)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)記二質(zhì)點(diǎn)的水平位移坐標(biāo)分別為x1和x2，其質(zhì)量分別為m1和m2，第一、二振型的圓頻率分別為ωl、ω2，則有取ωl<ω2，則第一、二自振周期分別為記第i振型第j質(zhì)點(diǎn)的幅值為Xij(i，j=1，2)，則有第57頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月第一、

二振型參與系數(shù)第58頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月記第i振型第j質(zhì)點(diǎn)的地震作用為Fij，則有即然后按結(jié)構(gòu)力學(xué)方法求出各振型的地震內(nèi)力。2)計(jì)算各振型的地震作用和地震內(nèi)力第59頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)某一內(nèi)力S在第一振型的地震作用下的值為S，，在第二振型的地震作用下的值為S2，則該地震內(nèi)力的最終值S最終為3)計(jì)算最終的地震內(nèi)力第60頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月在求得地震作用后，便可將作用于排架上的Fi，視為靜力荷載，作用于排架相應(yīng)的i點(diǎn)，如圖7-14所示。6．排架地震作用效應(yīng)的計(jì)算及調(diào)整圖7-14排架地震作用計(jì)算簡圖第61頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月

按結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法對此平面排架進(jìn)行內(nèi)力分析，求出各柱控制截面的地震作用效應(yīng)，并將此簡化結(jié)果作如下修正：（1）考慮空間工作及扭轉(zhuǎn)影響對柱(除高低跨交接處外)地震作用效應(yīng)的調(diào)整；（2）高低跨交接處上柱地震作用效應(yīng)的調(diào)整；（3）吊車橋架引起的地震作用效應(yīng)增大系數(shù)。

第62頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月①顯然，只有廠房兩端均無山墻（中間亦無橫墻）時(shí)，廠房的整體振動（第一振型）才接近單片排架的平面振動。如圖［7－15（a）］所示。各排架有相等的柱頂側(cè)移u0，則可認(rèn)為無空間作用影響。

②當(dāng)廠房兩端有山墻［圖7－15（b）］，且山墻在其平面內(nèi)剛度很大時(shí)，作用于屋蓋平面內(nèi)的地震作用將部分通過屋蓋傳至山墻，而排架所受的地震作用將有所減少，山墻的側(cè)移um可近似為零，廠房各排架的側(cè)移將不等，中間排架處的柱頂側(cè)移u1最大，但u1＜u0。山墻的間距愈??；u1比u0小得愈多，即廠房存在空間工作。此時(shí)各排架實(shí)際承受的地震作用將比按平面排架計(jì)算的小。

（1）考慮空間工作及扭轉(zhuǎn)影響對柱(除高低跨交接處外)地震作用效應(yīng)的調(diào)整單層廠房的排架柱、山墻和屋蓋連成一個(gè)空間受力體系，在地震作用下共同工作。

第63頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月③如果廠房僅一端有山墻，或雖然兩端有山墻，但兩山墻的抗側(cè)剛度相差很大時(shí)，廠房屋蓋的整體振動將復(fù)雜化，除了有空間作用影響外，還會出現(xiàn)較大的平面扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，使得排架各柱的柱頂側(cè)移均不相同［圖7-15c

］，無墻一端的柱頂側(cè)移u2將大于u0，而有墻一端的柱頂側(cè)移u3將小于u0，同樣，各柱實(shí)際承受的地震作用將不同于按單榀平面排架分析的結(jié)果。在彈性階段排架承受的地震作用正比于柱頂側(cè)移，既然在有空間作用時(shí)排架的柱頂側(cè)移u1小于無空間作用時(shí)的柱頂側(cè)移u0，在有扭轉(zhuǎn)作用時(shí)有的排架柱頂側(cè)移u2又大于u0，因此，對按平面排架簡圖求得的排架地震作用則必須進(jìn)行調(diào)整。

第64頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月圖7-15廠房屋蓋的變形（a）無山墻；（b）兩端有山墻；（c）一端有山墻第65頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月1）7度和8度；

2)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(其中屋蓋長度指山墻到山墻的間距，僅一端有山墻時(shí)，應(yīng)取所考慮排架至山墻的距離；高低跨相差較大的不等高廠房，總跨度可不包括低跨)；

規(guī)范規(guī)定，對于鋼筋混凝土屋蓋的單層鋼筋混凝土柱廠房，按上述方法確定基本自振周期且按平面排架計(jì)算排架柱的地震剪力和彎矩，當(dāng)符合下列要求時(shí)，可考慮空間工作和扭轉(zhuǎn)影響：3)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；

4)柱頂高度不大于15m。第66頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)符合上述要求時(shí)，為考慮空間作用和扭轉(zhuǎn)影響，排架柱的彎矩和剪力應(yīng)分別乘以相應(yīng)的調(diào)整系數(shù)(高低跨交接處的上柱除外)，調(diào)整系數(shù)的值可按表7—4采用。表7-4鋼筋混凝土柱（除高低跨交接處上柱外）考慮空間作用和扭轉(zhuǎn)影響的效應(yīng)調(diào)整系數(shù)

第67頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月

①高低跨廠房高振型的影響。當(dāng)排架按第二主振型振動時(shí)，高跨橫梁和低跨橫梁的運(yùn)動方向相反，使高低跨交接處上柱的兩端之間產(chǎn)生了較大的相對位移△(圖7-12)。由于上柱的長度一般較短，側(cè)移剛度較大，故此處產(chǎn)生的地震內(nèi)力也較大。按底部剪力法計(jì)算時(shí)，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(nèi)力偏小較多。②空間作用對它的影響。引入了空間工作影響系數(shù)ζ，考慮具有不同剛度和不同間距的山墻對不同屋蓋形式的空間作用。需要注意的是，當(dāng)山墻間距超過一定范圍時(shí)，考慮空間作用排架地震作用效應(yīng)是放大而不是折減。（2）高低跨交接處上柱地震作用效應(yīng)的調(diào)整不等高廠房高低跨交接處柱，在支承低跨屋蓋的牛腿以上各截面按底部剪力法求得的地震彎矩和剪力應(yīng)乘以增大系數(shù)η。增大系數(shù)η是個(gè)綜合影響系數(shù)，它主要考慮兩方面的影響。第68頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月圖7-16不等高排架的第二振型第69頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月因此，抗震規(guī)范規(guī)定，高低跨交接處的鋼筋混凝土柱的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(yīng)乘以增大系數(shù)η，其值可按下式采用：其中ζ可按表7-7采用；nb為高跨的跨數(shù)；no為計(jì)算跨數(shù)，僅一側(cè)有低跨時(shí)應(yīng)取總跨數(shù)，兩側(cè)均有低跨時(shí)應(yīng)取總跨數(shù)與高跨跨數(shù)之和；GEI為集中于交接處一側(cè)各低跨屋蓋標(biāo)高處的總重力荷載代表值；GEh為集中于高跨柱頂標(biāo)高處的總重力荷載代表值。第70頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月表7-5高低跨交接處鋼筋混凝土上柱空間工作影響系數(shù)z第71頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月吊車橋架是一個(gè)較大的移動質(zhì)量，在地震時(shí)往往引起廠房的強(qiáng)烈局部振動。因此，應(yīng)考慮吊車橋架自重引起的地震作用效應(yīng)，并乘以效應(yīng)增大系數(shù)。按底部剪力法等簡化方法計(jì)算時(shí)，計(jì)算步驟如下：1)計(jì)算一臺吊車對一根柱子產(chǎn)生的最大重力荷載Gc。

（3）吊車橋架引起的地震作用效應(yīng)增大系數(shù)第72頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月2)計(jì)算該吊車重力荷載對一根柱子產(chǎn)生的水平地震作用。此時(shí)有兩種計(jì)算方法。①當(dāng)橋架不作為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)時(shí)，該水平地震作用可近似按下式計(jì)算：

其中，F(xiàn)c為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；α1為相應(yīng)于排架基本周期Tl的地震影響系數(shù)；hc為吊車梁頂面高度；Hc為吊車梁所在柱的高度。②當(dāng)橋架作為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)時(shí)，該處的水平地震作用可直接由底部剪力法求出。(7—19)第73頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月3)按結(jié)構(gòu)力學(xué)求地震作用效應(yīng)(內(nèi)力)。

4)將地震作用效應(yīng)乘以表7-6所示的增大系數(shù)。

注意：對有吊車的廠房，應(yīng)將吊車梁頂面標(biāo)高處的上柱截面內(nèi)力乘以吊車橋架引起的地震作用效應(yīng)增大系數(shù)。因?yàn)樵趩螌訌S房中，吊車是一個(gè)較大的移動質(zhì)量，地震時(shí)它將引起廠房的強(qiáng)烈局部振動，從而使吊車橋架所在的排架的地震作用效應(yīng)突出地增大，造成局部嚴(yán)重破壞，為了防止這種震害的發(fā)生，特將吊車橋架引起的地震作用效應(yīng)予以放大。第74頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月表7-6吊車橋架引起的地震剪力和彎矩增大系數(shù)

第75頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)內(nèi)力組合在抗震設(shè)計(jì)中，地震作用效應(yīng)組合，是指與地震作用同時(shí)存在的其他重力荷載代表值引起的荷載效應(yīng)的不利組合。在單層廠房排架的地震作用效應(yīng)組合中，一般不考慮風(fēng)荷載效應(yīng)，不考慮吊車橫向水平制動力引起的內(nèi)力，也不考慮豎向地震作用。從而可得單層廠房的地震作用效應(yīng)組合的表達(dá)式為：7．排架內(nèi)力組合和構(gòu)件強(qiáng)度驗(yàn)算其中，γG和γEh分別為重力荷載代表值和水平地震作用的分項(xiàng)系數(shù)；CG和CEh分別為重力荷載代表值和水平地震作用的效應(yīng)系數(shù)；

GE和Ehk分別為重力荷載代表值和水平地震作用。

這種地震荷載效應(yīng)組合再與其他規(guī)定的荷載效應(yīng)組合一起進(jìn)行最不利組合。顯然，當(dāng)?shù)卣鹱饔眯?yīng)組合引起的內(nèi)力小于非抗震荷載組合時(shí)的內(nèi)力時(shí)，后者應(yīng)控制設(shè)計(jì)。

第76頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月排架柱一般按偏心受壓構(gòu)件驗(yàn)算其截面承載力。驗(yàn)算的一般表達(dá)式為其中，S為截面的作用效應(yīng)；R為相應(yīng)的承載力設(shè)計(jì)值；γRE為承載力抗震調(diào)整系數(shù)，可按建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB5001-2001)表5.4.2(本書表3-13)取用。兩個(gè)主軸方向柱距均不小于12m、無橋式吊車且無柱間支撐的大柱網(wǎng)廠房，柱截面驗(yàn)算時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮兩個(gè)主軸方向的水平地震作用，并應(yīng)考慮位移引起的附加彎矩。8度和9度時(shí)，高大山墻的抗風(fēng)柱應(yīng)進(jìn)行平面外的截面抗震驗(yàn)算。柱的截面抗震驗(yàn)算可按前述框架柱的方法進(jìn)行，且應(yīng)符合§7.5節(jié)的構(gòu)造要求。(2)柱的截面抗震驗(yàn)算第77頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月

為防止高低跨交接處支承低跨屋蓋的牛腿在地震中豎向拉裂(如圖7-13所示)，應(yīng)按下式確定牛腿的水平受拉鋼筋截面面積As：其中，NG為柱牛腿面上重力荷載代表值產(chǎn)生的壓力設(shè)計(jì)值；

α為牛腿面上重力作用點(diǎn)至下柱近側(cè)邊緣的距離，當(dāng)小于0.3h0時(shí)采用0.3h0；h0為牛腿根部截面(最大豎向截面)的有效高度；NE為柱牛腿面上地震組合的水平拉力設(shè)計(jì)值：

γRE為承載力抗震調(diào)整系數(shù)，其值可采用1.0。(3)支承低跨屋蓋牛腿的水平受拉鋼筋抗震驗(yàn)算第78頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月圖7-17支承低跨屋蓋的柱牛腿第79頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)抗風(fēng)柱與屋架下弦相連接時(shí)，連接點(diǎn)應(yīng)設(shè)在下弦橫向支撐的節(jié)點(diǎn)處，并且應(yīng)對下弦橫向支撐桿件的截面和連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行抗震承載力驗(yàn)算。當(dāng)工作平臺和剛性內(nèi)隔墻與廠房主體結(jié)構(gòu)連接時(shí)，應(yīng)采用與廠房實(shí)際受力相適應(yīng)的計(jì)算簡圖，以考慮工作平臺和剛性內(nèi)隔墻對廠房的附加地震作用影響。(4)其他部位的抗震驗(yàn)算第80頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)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(jì)算分析表明，常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(gè)質(zhì)點(diǎn)(其重力為G屋蓋，其中包括天窗架質(zhì)點(diǎn)的重量G天窗)按底部剪力法計(jì)算。設(shè)算得的作用在G屋蓋上的地震作用為F屋蓋，則天窗架所受的地震作用F天窗為8．突出屋面的天窗架的橫向抗震計(jì)算第81頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月然而，當(dāng)9度時(shí)或天窗架跨度大于9m時(shí)，天窗架部分的慣性力將有所增大。這時(shí)若仍把天窗架和屋蓋作為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)按底部剪力法計(jì)算，則天窗架的橫向地震作用效應(yīng)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(jì)算也可采用底部剪力法。對其他情況下的天窗架，可采用振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算其橫向水平地震作用

第82頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月7．3．2縱向抗震計(jì)算前面已經(jīng)提及，單層廠房受縱向地震作用作用時(shí)的震害是較嚴(yán)重的。因此，必須對單層廠房的縱向進(jìn)行抗震計(jì)算?？v向抗震計(jì)算的目的在于：確定廠房縱向的動力特性和地震作用，驗(yàn)算廠房縱向抗側(cè)力構(gòu)件，如柱間支撐、天窗架縱向支撐等，在縱向水平地震作用作用下的承載能力。第83頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月1)一般情況下，宜考慮屋蓋的縱向彈性變形、圍護(hù)墻與隔墻的有效剛度以及扭轉(zhuǎn)的影響，按多質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行空間結(jié)構(gòu)分析；2)柱頂標(biāo)高不大于15m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(jì)算。

（2）縱墻對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(dú)立計(jì)算。1．計(jì)算方法的選擇抗震規(guī)范規(guī)定，廠房的縱向抗震計(jì)算應(yīng)采用下列方法：（1）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，可采用下列方法：下面分別介紹空間分析法、修正剛度法和柱列法。第84頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月空間分析法適用于任何類型的廠房。屋蓋模型化為有限剛度的水平剪切梁，各質(zhì)量均堆聚成質(zhì)點(diǎn)，堆聚的程度視結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度以及需要計(jì)算的內(nèi)容而定。一般需用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。同一柱列的柱頂縱向水平位移相同，且僅關(guān)心縱向水平位移時(shí)，則可對每一縱向柱列只取一個(gè)自由度，把廠房連續(xù)分布的質(zhì)量分別按周期等效原則(計(jì)算自振周期時(shí))和內(nèi)力等效原則(計(jì)算地震作用時(shí))集中至各柱列柱頂處，并考慮柱、柱間支撐、縱墻等抗側(cè)力構(gòu)件的縱向剛度和屋蓋的彈性變形，形成“并聯(lián)多質(zhì)點(diǎn)體系”的簡化的空間結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，如圖7-18所示。2．空間分析法第85頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月圖7-18簡化的空間結(jié)構(gòu)計(jì)算模型第86頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月一般的空間結(jié)構(gòu)模型，其結(jié)構(gòu)特性由質(zhì)量矩陣［M］、代表各自由度處位移的位移向量｛x｝和相應(yīng)的剛度矩陣［K］完全表示?？捎们懊嬷v過的振型分解法求解其地震作用。下面對圖7-18所示的簡化的空間結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，給出其用振型分解法求解的步驟。第87頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)柱列的側(cè)移剛度和屋蓋的剪切剛度由圖7-18的計(jì)算簡圖，可得柱列的側(cè)移剛度為其中，Ki為第i柱列的柱頂縱向側(cè)移剛度；Kcij為第i柱列第j柱的縱向側(cè)移剛度；Kbij為第i柱列第j片柱間支撐的側(cè)移剛度；Kwij為第i柱列第j柱間縱墻的縱向側(cè)移剛度；m、n、q分別為第i柱列中柱、柱間支撐、柱間縱墻的數(shù)目。式(7-24)中的yk為貼砌磚墻的剛度降低系數(shù)，對地震烈度為7度、8度、和9度，yk的值可分別取0.6、0.4和0.2。(7-24)第88頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月等截面柱的側(cè)移剛度Kc為

(7-25)其中，Ec為柱混凝土的彈性模量；Ic為柱在所考慮方向的截面慣性矩；H為柱的高度；μ為屋蓋、吊車梁等縱向構(gòu)件對柱側(cè)移剛度的影響系數(shù)，無吊車梁時(shí)，μ=1.1，有吊車梁時(shí)，μ=1.5。變截面柱側(cè)移剛度的計(jì)算公式參見有關(guān)設(shè)計(jì)手冊，但需注意考慮μ的影響。1)柱的側(cè)移剛度

第89頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月對于砌體墻，若彈性模量為E，厚度為t，墻的高度為H，墻的寬度為B，并取ρ=H／B，同時(shí)考慮彎曲和剪切變形，則對其頂部作用水平力的情況，相應(yīng)的剛度為2)縱墻的側(cè)移剛度(7-26)第90頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月圖7-19開洞磚墻的剛度計(jì)算第91頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)此公式，可對如圖7-15所示的受兩個(gè)水平力作用的開洞磚墻計(jì)算其剛度矩陣。在這種情況下，洞口把磚墻分為側(cè)移剛度不同的若干層。在計(jì)算各層墻體的側(cè)移剛度時(shí)，對無窗洞的層可只考慮剪切變形(也可同時(shí)考慮彎曲變形)。只考慮剪切變形時(shí)，式(7—26)變?yōu)椋?/p>

(7-27)對有窗洞的層，各窗間墻的側(cè)移剛度可按式(7-26)計(jì)算，即第i層第j段窗間墻的側(cè)移剛度為

(7-28)其中，tij和ρij分別為相應(yīng)墻的厚度和高寬比。第92頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月第i層墻的剛度為，該層在單位水平力作用下的相對側(cè)移為δi＝1/Kwi。因此，墻體在單位水平力作用下的側(cè)移等于有關(guān)各層磚墻的側(cè)移之和。從而可得(以圖7-19為例)：對此柔度矩陣求逆，即可得相應(yīng)的剛度矩陣。

(7-29)

(7-30)第93頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月柱間支撐桁架系統(tǒng)是由型鋼斜桿和鋼筋混凝土柱和吊車梁等組成，是超靜定結(jié)構(gòu)。為了簡化計(jì)算，通常假定各桿相交處均為鉸接，從而得到靜定鉸接桁架的計(jì)算簡圖。同時(shí)略去截面應(yīng)力較小的豎桿和水平桿的變形，只考慮型鋼斜桿的軸向變形。在同一高度的兩根交叉斜桿中一根受拉、另一根受壓；受壓斜桿與受拉斜桿的應(yīng)力比值因斜桿的長細(xì)比不同而不同。當(dāng)斜桿的長細(xì)比λ>200時(shí)，壓桿將較早地受壓失穩(wěn)而退出工作，所以此時(shí)可僅考慮拉桿的作用。當(dāng)λ<200時(shí)，壓桿與拉桿的應(yīng)力比值將是λ的函數(shù)；顯然，λ越小，壓桿參加工作的程度就越大。3)柱間支撐的側(cè)移剛度第94頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月因此，在計(jì)算上可認(rèn)為：λ>150時(shí)為柔性支撐，此時(shí)不計(jì)壓桿的作用；40≤λ≤150時(shí)為半剛性支撐，此時(shí)可以認(rèn)為壓桿的作用是使拉桿的面積增大為原來的(1+j)倍，并且除此之外不再計(jì)及壓桿的其他影響，其中j為壓桿的穩(wěn)定系數(shù)；λ<40時(shí)為剛性支撐，此時(shí)壓桿與拉桿的應(yīng)力相同。據(jù)此，考慮柱間支撐有n層(圖7-20示出了三層的情況)，設(shè)柱間支撐所在柱間的凈距為L，從上面數(shù)起第i層的斜桿長度為Li，斜桿面積為Ai，斜桿的彈性模量為E，斜壓桿的穩(wěn)定系數(shù)為j，則可得出如下的柱間支撐系統(tǒng)的柔度和剛度的計(jì)算公式。第95頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月如圖7-20所示，此時(shí)斜壓桿不起作用。相應(yīng)于力F1和F2作用處的坐標(biāo)(F1和F2分別作用在頂層和第二層的頂面)，第i層拉桿的力為Pil=Li／L，從而可得支撐系統(tǒng)的柔度矩陣的各元素為：相應(yīng)的剛度矩陣可由此柔度矩陣求逆而得。(7-31)(7-32)①柔性支撐的柔度和剛度(λ>150)第96頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月②半剛性支撐(40≤λ≤150)此時(shí)斜拉桿等效面積為(1+ji)倍Ai，除此之外，表觀上不再計(jì)算斜壓桿的影響。在頂部單位水平力作用下，顯然有(7-33)(7-34)第97頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月圖7-20柱間支撐的柔度和剛度第98頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月③剛性支撐(λ<40)此時(shí)有j=1，故一個(gè)柱間支撐系統(tǒng)的柔度矩陣的元素為：(7-35)(7-36)第99頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月④屋蓋的縱向水平剪切剛度屋蓋的縱向水平剪切剛度為其中，ki為第i跨屋蓋的縱向水平剪切剛度；ko為單位面積(1m2)屋蓋沿廠房縱向的水平等效剪切剛度基本值，當(dāng)無可靠數(shù)據(jù)時(shí)，對鋼筋混凝土無檁屋蓋可取2×104kN／m，對鋼筋混凝土有檁屋蓋可取6×103kN／m；Li為廠房第i跨部分的縱向長度或防震縫區(qū)段長度；li為第i跨屋蓋的跨度。(7-37)第100頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)結(jié)構(gòu)的自振周期和振型結(jié)構(gòu)按某一振型振動時(shí)，其振動方程為或?qū)懗上铝行问剑浩渲校瑊X}={X1，X2，…，Xn}為質(zhì)點(diǎn)縱向相對位移幅值列向量;n為質(zhì)點(diǎn)數(shù)；[m]=diag[m1，m2，…，mn]為質(zhì)量矩陣；ω為自由振動圓頻率；λ=1／ω2為矩陣[K]-1[m]的特征值；[K]為剛度矩陣。(7-38)(7-39)第101頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月剛度矩陣[K]可表示為

在上幾式中，Ki為第i柱列(與第j質(zhì)點(diǎn)相應(yīng)的)所有柱的縱向側(cè)移剛度之和；為由柱列側(cè)移剛度Ki組成的剛度矩陣；[k]為由屋蓋縱向水平剪切剛度ki組成的剛度矩陣。(7-41)(7-40)(7-42)第102頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月求解式(7-39)即可得自振周期{T}和振型矩陣[X]：(7-43)(7-44)第103頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)各階振型的質(zhì)點(diǎn)水平地震作用各階振型的質(zhì)點(diǎn)水平地震作用可用一個(gè)矩陣[F]表示：其中，g為重力加速度；[α]=diag[α1，α2，…，αs]，αi為相應(yīng)于自振周期Ti的地震影響系數(shù)，s為需要組合的振型數(shù)；[γ]=diag[γ1，γ2，…，γs]，γj為各振型的振型參與系數(shù)：(7-45)(7-46)第104頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月在式(7-45)中，[X]的表達(dá)式為所以，[F]的第i個(gè)列向量為第i振型各質(zhì)點(diǎn)的水平地震作用，i=1，2，…，s。(7-47)第105頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)各階振型的質(zhì)點(diǎn)側(cè)移各階振型的質(zhì)點(diǎn)側(cè)移顯然可表示為［△］＝[K]-1[F](7-48)[△]的第i個(gè)列向量為第i振型各質(zhì)點(diǎn)的水平側(cè)移，i=l，2，…，s。(5)柱列脫離體上各階振型的柱頂?shù)卣鹆Ω麟A振型的質(zhì)點(diǎn)側(cè)移求出后，由各構(gòu)件或各部分構(gòu)件的剛度，就可求出該構(gòu)件或該部分構(gòu)件所受的地震力。例如，各柱列中由柱所承受的地震力為

其中，為的第i行第j列的元素為第j振型第i質(zhì)點(diǎn)柱列中所有柱承受的水平地震作用。(7-49)第106頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月(6)各柱列柱頂處的水平地震力把所考慮的各振型的地震力進(jìn)行組合(用平方和開方的方法)，即得最后所求的柱列柱頂處的縱向水平地震力。對于常見的兩跨或三跨對稱廠房，可以利用結(jié)構(gòu)的對稱性把自由度的數(shù)目減至為2(如圖7-17所示)，從而可用手算進(jìn)行縱向抗震分析。其他基于振型分解法的方法，與上述基本相似。

第107頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月此法是把廠房縱向視為一個(gè)單自由度體系，求出總地震作用后，再按各柱列的修正剛度，把總地震作用分配到各柱列。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。(1)廠房縱向的基本自振周期1)按單質(zhì)點(diǎn)系確定把所有的重力荷載代表值按周期等效原則集中到柱頂?shù)媒Y(jié)構(gòu)的總質(zhì)量。把所有的縱向抗側(cè)力構(gòu)件的剛度加在一起得廠房縱向的總側(cè)向剛度。再考慮屋蓋的變形，引人修正系數(shù)ψT，得計(jì)算縱向基本自振周期Tl的公式為：其中，i為柱列序號；Gi為第i柱列集中到柱頂標(biāo)高處的等效重力荷載代表值；Ki為第i柱列的側(cè)移剛度，可按式(7-24)計(jì)算；ψT為廠房的自振周期修正系數(shù)，按表7-7采用。

2．修正剛度法(7-50)第108頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月Gi的表達(dá)式為：(7-51)第109頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月其中，ψ1為屋蓋類型系數(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；l為廠房跨度(單位為m)，多跨廠房可取各跨的平均值；H為基礎(chǔ)頂面到柱頂?shù)母叨?m)。2)按抗震規(guī)范方法確定抗震規(guī)范規(guī)定，在計(jì)算單跨或等高多跨的鋼筋混凝土柱廠房縱向地震作用時(shí)，在柱頂標(biāo)高不大于15m且平均跨度不大于30m時(shí)，縱向基本周期T1可按下列公式確定。(7-52)①磚圍護(hù)墻廠房，可按下式計(jì)算：第110頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月②敞開、半敞開或墻板與柱子柔性連接的廠房，可按式(7-52)進(jìn)行計(jì)算并乘以下列圍護(hù)墻影響系數(shù)ψ2

當(dāng)算出的ψ2小于1.0時(shí)應(yīng)采用1.0。(2)柱列地震作用的計(jì)算自振周期算出后，即可按底部剪力法求出總地震作用FEk：然后，把FEk按各柱列的剛度分配給各柱列。這時(shí)，為考慮屋蓋變形的影響，需將側(cè)移大的中柱列的剛度乘以大于l的調(diào)整系數(shù)，將側(cè)移較小的邊柱列的剛度乘以小于1的調(diào)整系數(shù)。(7-53)(7-54)第111頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月這些調(diào)整系數(shù)是根據(jù)對多種屋蓋、跨度、跨數(shù)、有無磚墻等大量工況的對比計(jì)算結(jié)果確定的；并且在大致保持原結(jié)構(gòu)總剛度不變的前提下，對中柱列偏于安全地加大了剛度調(diào)整系數(shù)，對邊柱列則考慮到磚圍護(hù)墻的潛力較大，適當(dāng)減小了剛度調(diào)整系數(shù)。因此，對等高多跨鋼筋混凝土屋蓋的廠房，各縱向柱列的柱頂標(biāo)高處的地震作用標(biāo)準(zhǔn)值為：(7-55)(7-56)第112頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月在上幾式中，F(xiàn)i為第i柱列柱頂標(biāo)高處的縱向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值；αl為相應(yīng)于廠房縱向基本自振周期的水平地震影響系數(shù)；Geq為廠房單元柱列總等效重力荷載代表值；Ki為第i柱列柱頂?shù)目倐?cè)移剛度，按式(7-24)計(jì)算；Kai為第i柱列柱頂?shù)恼{(diào)整側(cè)移剛度；ψ3為柱列側(cè)移剛度的圍護(hù)墻影響系數(shù)，可按表7-8采用，有縱向磚圍護(hù)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(nèi)相應(yīng)數(shù)值的1.5倍采用；ψ4為柱列側(cè)移剛度的柱間支撐影響系數(shù)，縱向?yàn)榇u圍護(hù)墻時(shí)，邊柱列可采用1.0，中柱列可按表7-9采用。第113頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月廠房單元柱列總等效重力荷載代表值Geq，應(yīng)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(shí)采用10％柱自重，無吊車時(shí)采用50％柱自重)。用公式表示時(shí)，即為：對無吊車廠房對有吊車廠房有吊車的等高多跨鋼筋混凝土屋蓋廠房，根據(jù)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(biāo)高處的縱向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值，可按下式確定：

(7-57)(7-58)(7-59)第114頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月其中，F(xiàn)ci為第i柱列吊車梁頂標(biāo)高處的縱向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值；Gci為集中于第i柱列吊車梁頂標(biāo)高處的等效重力荷載代表值，其計(jì)算式為(7-60)表7-8柱列側(cè)移剛度的圍護(hù)墻影響系數(shù)ψ3第115頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月表7-9縱向采用磚圍護(hù)墻的中柱列柱間支撐影響系數(shù)ψ4第116頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月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(gè)構(gòu)件。1)作用在柱列柱頂高度處水平地震作用的分配按式(7-55)算出的第i柱列柱頂高度處的水平地震作用Fi，可按剛度分配給該柱列中的各柱、支撐和磚墻。前面已算出柱列i的總剛度為Ki，則可得如下公式。

(3)構(gòu)件地震作用的計(jì)算第117頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月在第i柱列中，剛度為Kcij的柱j所受的地震力Fcij為剛度為Kbij的第j柱間支撐所受的地震力Fbij為剛度為Kwij叫的第j墻所受的地震力Fwij為其中ψk為貼砌磚墻的剛度降低系數(shù)。(7-61)(7-62)(7-63)第118頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月第i柱列作用于吊車梁頂標(biāo)高處的縱向水平地震作用Fci，因偏離磚墻較遠(yuǎn)，故不計(jì)磚墻的貢獻(xiàn)，并認(rèn)為主要由柱間支撐承擔(dān)。為簡化計(jì)算，對中小型廠房，可近似取相應(yīng)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。2)柱列吊車梁頂標(biāo)高處的縱向水平地震作用的分配第119頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月對于第i柱列，一根柱子所分擔(dān)的吊車梁頂標(biāo)高處的縱向水平地震作用Fcil為(n為柱子的根數(shù)，并且認(rèn)為各柱所分得的值相同)：剛度為Kbj的一片柱間支撐所分擔(dān)的吊車梁頂標(biāo)高處的縱向水平地震作用Fbil為其中∑Kbj為第i柱列所有柱間支撐的剛度之和。

(7-64)(7-65)第120頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月對縱墻對稱布置的單跨廠房和采用輕型屋蓋的多跨廠房，可用柱列法計(jì)算。此法以跨度中線劃界，取各柱列獨(dú)立進(jìn)行分析，使計(jì)算得到簡化。第i柱列沿廠房縱向的基本自振周期為其中，ψT為考慮廠房空間作用的周期修正系數(shù)，對單跨廠房，取ψT=1.0，對多跨廠房按表7-10采用；Gi和Ki的定義與前述相同，即，Gi可按式(7-51)計(jì)算，Ki可按式(7-24)計(jì)算。

作用于第i柱列柱頂?shù)目v向水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值Fi，可按底部剪力法計(jì)算：3．柱列法(7-66)(7-67)第121頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月其中，α1為相應(yīng)于Ti1的地震影響系數(shù)；為按內(nèi)力等效原則而集中于第i柱列柱頂?shù)闹亓奢d代表值，其計(jì)算式為Fi算出后，即可按該柱列各抗側(cè)力構(gòu)件的剛度比例，把Fi分配到各構(gòu)件，相應(yīng)的計(jì)算方法參見前面(3)之2)節(jié)。(7-68)第122頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月

柱間支撐的截面驗(yàn)算是單層廠房縱向抗震計(jì)算的主要目的。規(guī)范規(guī)定，斜桿長細(xì)比不大于200的柱間支撐在單位側(cè)向力作用下的水平位移，可按下式確定：其中，u為單位側(cè)向力作用點(diǎn)的側(cè)向位移；ji為第i節(jié)間斜桿的軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)(按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》采用)；uti為在單位側(cè)向力作用下第i節(jié)間僅考慮拉桿受力的相對位移。

5．柱間支撐的抗震驗(yàn)算及設(shè)計(jì)(7-69)第123頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月對于長細(xì)比小于200的斜桿截面，可僅按抗拉要求驗(yàn)算，但應(yīng)考慮壓桿的卸載影響。驗(yàn)算公式為

其中，Nbi為第i節(jié)間支撐斜桿抗拉驗(yàn)算時(shí)的軸向拉力設(shè)計(jì)值；li為第i節(jié)間斜桿的全長；ψc為壓桿卸載系數(shù)(壓桿長細(xì)比為60、100和200時(shí)，可分別采用0.7、0.6和0.5)；Vbi為第i節(jié)間支撐承受的地震剪力設(shè)計(jì)值；

L為支撐所在柱間的凈距。(7-70)(7-71)第124頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月圖7-22支撐與柱的連接第125頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月無貼砌墻的縱向柱列，上柱支撐與同列下柱支撐宜等強(qiáng)設(shè)計(jì)。柱間支撐端節(jié)點(diǎn)預(yù)埋板的錨件宜采用角鋼加端板(圖7-22)。此時(shí)，其截面抗震承載力宜按下列公式驗(yàn)算：(7-72)(7-73)(7-74)第126頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月其中，N為預(yù)埋板的斜向拉力，可采用按全截面屈服強(qiáng)度計(jì)算的支撐斜桿軸向力的1.05倍；γRE為承載力抗震調(diào)整系數(shù)，可采用1.0；θ為斜向拉力與其水平投影的夾角；n為角鋼根數(shù)；b為角鋼肢寬；Wmin為與剪力方向垂直的角鋼最小截面模量；As為一根角鋼的截面面積；fa為角鋼抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

第127頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月柱間支撐端節(jié)點(diǎn)預(yù)埋板的錨件也可采用錨筋。此時(shí)，其截面抗震承載力宜按下列公式驗(yàn)算：(7-75)(7-76)(7-77)(7-78)第128頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月在上幾式中,As為錨筋總截面面積；eo為斜向拉力對錨筋合力作用線的偏心距，應(yīng)小于外排錨筋之間距離的20％(mm)；ψ為偏心影響系數(shù)；s為外排錨筋之間的距離(mm)；ζm為預(yù)埋板彎曲變形影響系數(shù)；t為預(yù)埋板厚度(mm)；d為錨筋直徑(mm)；ζr為驗(yàn)算方向錨筋排數(shù)的影響系數(shù)，二、三和四排可分別采用1.0、0.9和0.85；ζv為錨筋的受剪影響系數(shù)，大于0.7時(shí)應(yīng)采用0.7。

第129頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月突出屋面的天窗架的縱向抗震計(jì)算，一般情況下可采用空間結(jié)構(gòu)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，可采用底部剪力法計(jì)算其地震作用，但此地震作用效應(yīng)應(yīng)乘以效應(yīng)增大系數(shù)。效應(yīng)增大系數(shù)η的取值為：1)對單跨、邊跨屋蓋或有縱向內(nèi)隔墻的中跨屋蓋，取其中n為廠房跨數(shù)，超過四跨時(shí)取四跨。2)對其他中跨屋蓋，取6．突出屋面天窗架的縱向抗震計(jì)算(7-79)(7-80)第130頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月7．3．3廠房設(shè)計(jì)實(shí)例某雙跨不等高鋼筋混凝土柱廠房(橫剖面見圖7-23)，求此不等高排架在多遇烈度下的橫向水平地震作用、地震作用效應(yīng)，并對地震作用效應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。圖7-23雙跨不等高廠房橫剖面第131頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月廠房的基本數(shù)據(jù)如下：廠房柱距6m，縱向12個(gè)開間，總長72m；A柱列開洞尺寸為3.3×3.9，B柱列開洞尺寸為3.3×1.8，C柱列開洞尺寸為3.3×3.9。在AB跨內(nèi)設(shè)有5t中級工作制吊車兩臺，每臺吊車總重為144KN，吊車輪距為3.5m，BC跨內(nèi)設(shè)有30/5t中級工作制吊車兩臺，每臺吊車總重為350KN，吊車輪距為4.4m。高跨吊車梁梁高為1m，重量為51.3KN/根，低跨吊車梁梁高為0.8m，重量為35.6KN/根。屋蓋為大型鋼筋混凝土屋面板、鋼筋混凝土折線型屋架，低跨屋蓋自重2.6KN/m，高跨屋蓋自重3.2KN/m；柱子混疑土強(qiáng)度等級為C30，截面尺寸如圖7.23所示；圍護(hù)墻為240磚墻，采用MU7.5粘土磚和M5.0混合砂漿；柱間支撐采用A3型鋼；設(shè)防烈度7度，設(shè)計(jì)基本加速度為0.15g，Ⅱ類場地，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，結(jié)構(gòu)阻尼比可取為0.05。第132頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月7.4鋼結(jié)構(gòu)單層廠房抗震計(jì)算7．4．1結(jié)構(gòu)計(jì)算模型和地震作用計(jì)算方法的選擇這里介紹的單層鋼結(jié)構(gòu)廠房的抗震計(jì)算，只適合于鋼柱和鋼屋架承重的單跨或多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房。一般而言．這種廠房的抗震計(jì)算方法與計(jì)算步驟與單層鋼筋混凝土柱廠房基本相同，但在結(jié)構(gòu)計(jì)算模型的選取(排架體系、剛架體系)、計(jì)算模型的基本假定和計(jì)算參數(shù)等方面與混凝土柱廠房有所不同。第133頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月1．結(jié)構(gòu)計(jì)算模型鋼結(jié)構(gòu)廠房屬于空間結(jié)構(gòu)體系，原則上應(yīng)使用空間結(jié)構(gòu)模型計(jì)算地震作用?？臻g結(jié)構(gòu)模型的建立要以構(gòu)件為計(jì)算單元，考慮水平結(jié)構(gòu)、豎向結(jié)構(gòu)及其連接構(gòu)造的實(shí)際情況建立幾何模型和物理模型。一般要借助于規(guī)模較大的有限元分析程序。對于有些典型的工程問題，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，可以采用簡化的結(jié)構(gòu)計(jì)算模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算。例如：第134頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月具體計(jì)算時(shí)，可沿結(jié)構(gòu)平面主軸方向分別建立結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，詳細(xì)情況見下面的橫向、縱向結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖的相關(guān)內(nèi)容對于不設(shè)吊車的單跨或多跨等高排架結(jié)構(gòu)廠房，可使用單質(zhì)點(diǎn)懸臂柱模型。對于不設(shè)吊車的單跨或多跨等高剛架結(jié)構(gòu)廠房，也可將其簡化為單質(zhì)點(diǎn)懸臂柱模型，但在計(jì)算模型柱側(cè)移剛度時(shí)，需要考慮柱頂剛接結(jié)構(gòu)對柱頂約束的影響。對設(shè)有吊車的廠房，由于吊車所在位置具有較大重力荷載，地震作用也較大，一般可按雙質(zhì)點(diǎn)模型計(jì)算地震作用。帶有高低跨的鋼結(jié)構(gòu)廠房，應(yīng)該使用雙(多)質(zhì)點(diǎn)計(jì)算模型。第135頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月

2．地震作用計(jì)算對不等高廠房，不能采用底部剪力法計(jì)算地震作用，只能使用振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算地震作用。特別應(yīng)注意不能在使用平面排架的計(jì)算模型進(jìn)行地震作用和地震作用效應(yīng)計(jì)算之后，使用鋼筋混凝土柱廠房的內(nèi)力調(diào)整方法考慮空間作用。對輕質(zhì)墻板或與柱柔性連接的預(yù)制混疑土墻板，應(yīng)考慮墻體的全部自重，但不考慮剛度影響；與柱貼砌且與柱拉結(jié)的砌體圍護(hù)墻，應(yīng)計(jì)入全部自重，在平行于墻體所在平面方向計(jì)算時(shí)可計(jì)入等效剛度，其剛度折減系數(shù)取0.4。3．圍護(hù)墻的自重和剛度第136頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)結(jié)構(gòu)橫梁或屋架與柱子的連接情況以及屋蓋空間剛度的特點(diǎn)，單層鋼結(jié)構(gòu)廠房的橫向抗震計(jì)算(含地震作用和地震作用效應(yīng)的計(jì)算)可以采用空間結(jié)構(gòu)模型或鉸接排架(剛架)模型，具體可有下列兩種情況：(1)采用輕型屋蓋時(shí)，單跨或多跨廠房可按平面排架或平面剛架結(jié)構(gòu)簡圖計(jì)算。(2)除上述情況之外，一般宜計(jì)入屋蓋變形，采用空間分析方法。7．4．2抗震計(jì)算要點(diǎn)1．橫向抗震計(jì)算第137頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月一般應(yīng)采用空間結(jié)構(gòu)分析方法，考慮屋蓋的縱向彈性變形、圍護(hù)墻和支撐的剛度，建立空間計(jì)算模型。但對于下列情況，可根據(jù)圍護(hù)墻構(gòu)造和屋蓋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，參照柱列剛度的計(jì)算原理選取相應(yīng)計(jì)算方法：(1)采用輕質(zhì)墻板或與柱柔性連接的大型墻板廠房，可按單質(zhì)點(diǎn)模型計(jì)算，各柱列地震作用的分配可參照下列原則進(jìn)行：2．縱向抗震計(jì)算1)鋼筋混凝土無檁屋蓋可按柱列剛度比例分配，作用于第i柱列頂點(diǎn)處的水平地震作用為(7-81)第138頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月式中a1——相應(yīng)于廠房縱向基本周期T1的水平地震影響系數(shù)，按本書第三章計(jì)算；

Geq——廠房各柱列的等效重力代表值，，Gi

是按廠房跨度中線劃分的換算集中到第i柱列柱頂標(biāo)高處的等效重力荷載：屋蓋自重取l00％．雪荷載和積灰荷載各取50％，柱自重取40％，山墻自重取50％，縱墻取70%；

m——縱向柱列數(shù)；

Ki——第i柱列的縱向側(cè)移剛度，包括柱子和柱間支撐的剛度。第139頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月2)輕型屋蓋可按柱列承受的重力荷載代表值的比例分配，各柱列地震作用計(jì)算公式如下：

Fi＝aiGi

(7-82)式中ai——相應(yīng)于第i柱列縱向基本周期Ti的水平地震影響系數(shù)，按本書第三章計(jì)算。由于按上述方法計(jì)算所得中柱列縱向基本周期偏長，應(yīng)乘以近似修正系數(shù)0.8。

3)鋼筋混凝土有檁屋蓋可取上述兩種分配比例的平均值進(jìn)行分配。4)各柱列內(nèi)柱子、支撐的地震作用效應(yīng)計(jì)算可按該柱列內(nèi)側(cè)移剛度比例確定。第140頁，課件共173頁，創(chuàng)作于2023年2月2）縱墻對稱布置的單跨廠房和輕型屋蓋廠房，可按柱列分片獨(dú)立計(jì)算地震作