7第七章---单层厂房抗震设计.ppt

第七章第七章:单层厂房抗震设计单层厂房抗震设计同济大学土木工程学院建筑工程系第七章第七章:单层厂房抗震设计单层厂房抗震设计7.1 7.1 震害分析震害分析7.2 7.2 抗震设计抗震设计7.3 7.3 抗震构造措施和连接的计算要求抗震构造措施和连接的计算要求7.4 7.4 计算实例计算实例7.1 7.1 震害分析震害分析单层厂房的震害单层厂房的震害总体较轻主要是维护结构的破坏维护墙:起承受和传递水平地震力的作用刚度和质量分布对厂房的动力反应很大影响其布置不合理是造成厂房危害的重要原因7.1 7.1 震害分析震害分析墙体和柱拉结不良而在地震时发生墙面大片倒塌的现象营口中板厂营口中板厂7.1 7.1 震害分析震害分析天窗震害天窗震害型天窗是厂房抗震的薄弱部位，在6度区就有震害的实例主要表现主要表现:支撑杆件失稳弯曲支撑与天窗立柱连接节点被拉脱天窗立柱根部开裂或折断等因为型天窗位于厂房最高的部位7.1 7.1 震害分析震害分析厂房受纵向水平地震作用时的破坏程度重于受横向地震作用时的破坏程度主要破坏形式主要破坏形式:天窗两侧竖向支撑斜杆拉断，节点破坏，天窗架沿厂房纵向倾斜，甚至倒下砸塌屋盖屋面板与屋架的连接焊缝剪断，屋面板从屋架上滑脱坠地。屋盖的纵向地震力是通过屋面板焊缝从屋架中部向屋架的两端传递的，屋架两端的剪力最大。因此，屋架的震害主要是端头混凝土酥裂掉角、支撑大型屋面板的支墩折断、端节间上弦剪断等7.1 7.1 震害分析震害分析在设有柱间支撑的跨间，由于其刚度大，屋架端头与屋面板边肋连接点处的剪力最为集中，往往首先被剪坏；这使得纵向地震力的传递转移到内肋，导致屋架上弦受到过大的纵向地震力而破坏。当纵向地震力主要由支撑传递时，若支撑数量不足或布置不当，会造成支撑的失稳，引起屋面的破坏或屋盖的倒塌。另外，柱根处也会发生沿厂房纵向的水平断裂纵向围护砖墙出现斜裂缝主要破坏形式主要破坏形式:7.1 7.1 震害分析震害分析柱的震害柱的震害:从整体上看从整体上看7度区一般无震害8度和9度区出现裂缝10度区少数的倒塌因为其在设计中考虑了水平力的作用7.1 7.1 震害分析震害分析柱的局部震害柱的局部震害:上柱柱身变截面处酥裂或折断7.1 7.1 震害分析震害分析柱的局部震害柱的局部震害:柱顶与屋面梁的连接处由于受力复杂易发生剪裂、压酥、拉裂或锚筋拔出、钢筋弯折等震害由于高振型的影响，高低跨两个屋盖产生相反方向的运动，使中柱柱肩产生竖向拉裂7.1 7.1 震害分析震害分析柱的局部震害柱的局部震害:下柱下部出现横向裂缝或折断，后者会造成倒塌等严重后果柱间支撑产生压屈7.1 7.1 震害分析震害分析位于8度区的营口中板厂轧钢车间,其柱子主要是双肢管柱,局部为工字形钢筋混凝土柱。地震后,位于标高9米圈梁以上的纵墙几乎通长倒塌,吊车梁附近管柱有破坏,个别柱的柱根有细裂缝。营口中板厂营口中板厂7.1 7.1 震害分析震害分析砖柱厂房砖柱厂房:抗震性能远不如钢筋混凝土厂房屋盖的震害现象有屋盖的震害现象有：重屋盖的天窗两侧竖向支撑或结点拉脱，或钢杆件被压屈屋面的瓦下滑和掉落；冷摊瓦屋面的木屋架沿厂房纵向向一侧倾斜；木屋架及其气楼间的竖向交叉支撑或结点拉脱，或木杆件被拉断；7.1 7.1 震害分析震害分析砖柱厂房砖柱厂房:砖柱的震害现象有砖柱的震害现象有：内部独立砖柱在底部发生水平裂缝；柱顶混凝土垫块底面出现水平裂缝，少数发生错位；高低跨砖柱上柱水平折断，或是支承低跨屋架的柱肩产生竖向裂缝7.1 7.1 震害分析震害分析砖柱厂房砖柱厂房:墙体的震害主要有墙体的震害主要有：山墙外倾，檩条由墙顶拔出，严重时山墙尖向外倾倒，端开间屋面局部塌落；外纵墙在窗台高度处出现细微水平裂缝，较严重时水平折断，并常伴有壁柱砖块局部压碎崩落，更严重时整个厂房横向倾倒7.2.1 7.2.1 设计原则设计原则结构的布置和选型结构的布置和选型：平面布置和抗侧力结构形势支撑的布置围护墙的布置天窗架和屋架的选型柱的选型平面布置和抗侧力结构形式平面布置和抗侧力结构形式：结构布置应合理合理平面对称避免显著扭转震动单厂平面布置7.2.1 7.2.1 设计原则设计原则平面布置和抗侧力结构形式平面布置和抗侧力结构形式：结构布置应合理合理平面对称避免显著扭转震动(平面复杂）否则设防震缝厂房纵横跨交接处，对大柱网厂房等可不设柱间支撑的厂房缝宽采用100150mm其他情况缝宽采用5090mm竖向：减少刚度突变各跨的高度应尽可能相同两个主厂房之间的过渡跨至少应有一侧采用防震缝与主厂房脱开7.2.1 7.2.1 设计原则设计原则平面布置和抗侧力结构形式平面布置和抗侧力结构形式：天窗天窗削弱屋盖的整体刚度薄弱环节天窗在纵向的起始部位应尽可能远离伸缩缝区段（厂房单元）的端部8度和9度时宜从厂房单元端部第三柱间开始设置7.2.1 7.2.1 设计原则设计原则平面布置和抗侧力结构形式平面布置和抗侧力结构形式：厂房的横向抗侧力体系厂房的横向抗侧力体系常为屋盖横梁（屋架）与柱铰接的排架形式钢柱厂房也可采用屋盖横梁与柱顶刚接的框架形式门式刚架等结构体系7.2.1 7.2.1 设计原则设计原则平面布置和抗侧力结构形式平面布置和抗侧力结构形式：厂房的纵向抗侧力体系厂房的纵向抗侧力体系纵向柱列排架排架柱间柱间支撑支撑纵墙纵墙形成钢柱厂房宜采用柱间支撑条件限制时也可采用刚架结构7.2.1 7.2.1 设计原则设计原则平面布置和抗侧力结构形式平面布置和抗侧力结构形式：单层砖柱厂房单层砖柱厂房砖墙（带或不带壁柱）砖柱承重构件：单跨或多跨跨度：515m，个别达18m屋盖结构重屋盖轻屋盖钢筋混凝土实腹梁或屋架上覆钢筋混凝土槽形板或大型屋面板木屋盖和轻钢屋架、瓦楞铁、石棉瓦屋面的屋盖砖柱厂房造价低廉和施工方便抗震性能不如钢筋混凝土需精心合理设计7.2.1 7.2.1 设计原则设计原则支撑布置：支撑布置：7.2.1 7.2.1 设计原则设计原则围护墙的布置：围护墙的布置：均匀、对称厂房的一端设缝而不能布置横墙时，另一端宜采用轻质挂板山墙多跨厂房的砌体围护墙外贴式嵌砌式宜不宜边柱列（嵌砌有墙）中柱列（一般只有柱间支撑）差悬殊刚度相边跨屋盖因扭转效应过大而发生震害导致厂房内部有砌体隔墙嵌砌于柱间不宜与柱脱开或与柱构造处理柔性连接的方法适用避免局部刚度过大或形成短柱而引起震害7.2.1 7.2.1 设计原则设计原则围护墙的布置：围护墙的布置：钢结构厂房的围护墙7、8度度轻质墙板或与柱柔性连接的钢筋混凝土墙板嵌砌砌体墙不宜宜8度度应采取措施使墙体不妨碍厂房柱列沿纵向的水平位移9度度时宜采用轻质墙板7.2.1 7.2.1 设计原则设计原则围护墙的布置：围护墙的布置：单层钢筋混凝土柱厂房的围护墙轻质墙板或钢筋混凝土大型墙板外侧柱距为12m不等高厂房的高跨封墙和纵横向厂房交接处的悬墙轻质墙板8、9度宜应宜应7.2.1 7.2.1 设计原则设计原则天窗架和屋架的选型天窗架和屋架的选型：天窗架天窗架突出屋面较小的避风型天窗架抗震性能好的结构宜采用应优先选用宜采用钢结构68度杆件截面为矩形的钢筋混凝土天窗架可采用有条件时或9度区最好不要采用突出屋面的形天窗，而宜采用重心低的下沉式天窗天窗的侧板、端壁板与屋面板轻质板材大型屋面板不宜采用宜采用突出屋面天窗架钢筋混凝土刚结构下沉式天窗7.2.1 7.2.1 设计原则设计原则天窗架和屋架的选型：天窗架和屋架的选型：屋架屋架预应力混凝土钢筋混凝土屋架宜采用钢屋架68度地震区可采用8度区III、IV类场地9度区屋架跨度大于24m时宜采用跨度不大于15m钢筋混凝土屋面梁可采用7.2.1 7.2.1 设计原则设计原则天窗架和屋架的选型：天窗架和屋架的选型：柱距为12m预应力混凝土托架（梁）当采用钢屋架时亦可采用钢托架（梁）有突出屋面天窗架的屋盖预应力混凝土或钢筋混凝土空腹屋架砖柱厂房的天窗不应通至厂房单元的端开间，且天窗不应采用端砖壁承重预应力混凝土屋架可采用不宜采用7.2.1 7.2.1 设计原则设计原则柱的选型：柱的选型：在8、9度地震区矩形工字形斜腹杆双肢柱管柱平腹杆双肢柱矩形工字形斜腹杆双肢柱薄壁工字形柱腹板开孔柱预制腹板的工字形柱平腹杆双肢柱管柱不宜采用宜采用柱底至室内地坪以上500mm范围内阶形柱的上柱矩形截面宜采用增强这些部位的抗剪能力7.2.1 7.2.1 设计原则设计原则柱的选型：柱的选型：砖柱厂房砖柱厂房6度和7度时十字形截面的无筋砖柱8度和9度时组合砖柱中柱在8度III、IV类场地和9度时宜采用钢筋混凝土柱7.2.1 7.2.1 设计原则设计原则抗震设计的一般原则：抗震设计的一般原则：根据屋盖高差和吊车设置情况选择单质点双质点模型计算地震作用多质点有吊车的厂房，当按平面框（排）架进行抗震计算时，对设置一层吊车的厂房每跨可取两台吊车，多跨时不多于四台按空间框架进行抗震计算时吊车取实际台数7.2.1 7.2.1 设计原则设计原则抗震设计的一般原则：抗震设计的一般原则：轻质墙板或与柱柔性连接的预制钢筋混凝土墙板墙体全部自重刚度不应计入应计入与柱贴砌且与柱拉结的砌体围护墙应计入在平行于墙体方向计算时可计入等效刚度其等效刚度系数可根据柱列侧移的大小取0.20.67.2.1 7.2.1 设计原则设计原则抗震设计的一般原则：抗震设计的一般原则：单层厂房需要进行水平地震作用下的横向抗侧力构件纵向抗侧力构件强度验算由柱、屋架（屋面梁）组成的排架和刚性横墙是由柱、柱间支撑、吊车梁、连系梁组成的柱列和刚性纵墙在8度和9度地震区，对跨度大于24m的屋架，尚需考虑竖向地震作用8度III、IV类场地和9度时，对高大的单层钢筋混凝土柱厂房的横向排架应进行弹塑性变形验算7.2.1 7.2.1 设计原则设计原则抗震设计的一般原则：抗震设计的一般原则：当按抗震规范的规定采取抗震构造措施时 可不进行横向及纵向的截面抗震验算可不进行横向及纵向的截面抗震验算7度I、II类场地，柱顶标高不超过4.5m，且结构单元两端均有山墙的单跨及等高多跨砖柱厂房7度I、II类场地，柱顶标高不超过6.6m，两侧设有厚度不小于240mm且开洞截面面积不超过50%的外纵墙、结构单元两端均有山墙的单跨厂房7度I、II类场地，柱高不超过10m且结构单元两端均有山墙的单跨及等高多跨厂房（锯齿形厂房除外）7.2.1 7.2.1 设计原则设计原则单层厂房的质量集中系数：单层厂房的质量集中系数：分布的质量有限自由度模型质量集中到楼盖或屋盖处不同处的质量折算入总质量时需乘的系数就是该处质量的质量集中系数质量集中系数简单地把质量“就近”向楼盖（屋盖）处堆较大的误差引起自由度数目较少7.2.1 7.2.1 设计原则设计原则单层厂房的质量集中系数：单层厂房的质量集中系数：质量集中系数确定原则：质量集中系数确定原则：计算结构的动力特性“周期等效”原则计算结构的地震作用排架柱“弯矩相等”原则刚性剪力墙墙底“剪力相等”原则7.2.1 7.2.1 设计原则设计原则单层厂房的质量集中系数：单层厂房的质量集中系数：下面以柱和吊车梁为例说明质量集中系数的确定方法：单跨对称厂房排架柱多质点体系单质点体系7.2.1 7.2.1 设计原则设计原则单层厂房的质量集中系数：单层厂房的质量集中系数：多质点体系：取柱和外贴墙沿高度的均布质量3000）kg/m屋盖集中质量M=（02）计算模型的高度m1=m2=m3=m4=m5=排架柱的侧移刚度只考虑柱截面的弯曲变形刚度EI的影响设单质点系的等效集中质量为分布质量集中系数按周期等效，记=T按地震内力等效，记=M7.2.1 7.2.1 设计原则设计原则单层厂房的质量集中系数：单层厂房的质量集中系数：设单质点体系的等效集中质量为分布质量集中系数按周期等效，记=T按地震内力等效，记=M7.2.1 7.2.1 设计原则设计原则单层厂房的质量集中系数：单层厂房的质量集中系数：设单质点体系的等效集中质量为分布质量集中系数按周期等效，记=T使多质点系与相应的单质点系的基本自振周期相等，即可求得T如下表所示01.02.0(kg/m)10000.2520.2470.24630000.2500.2470.246沿柱高的均布质量按周期等效时的分布质量集中系数T实际上，沿柱高的分布质量是非均匀分布的。按此实际情况计算，T的变化也较小。故近似取T=0.257.2.1 7.2.1 设计原则设计原则单层厂房的质量集中系数：单层厂房的质量集中系数：设单质点体系的等效集中质量为分布质量集中系数按周期等效，记=T按地震内力等效记=M按柱底弯矩等效M=0.450.5按柱底剪力等效V=0.650.95计算结果表明：对于排架柱，抗弯强度计算是主要的，因此在计算地震内力时，取沿柱高分布质量的集中系数=M=0.57.2.1 7.2.1 设计原则设计原则单层厂房的质量集中系数：单层厂房的质量集中系数：柱身某处的集中质量m（例如吊车梁）移至柱顶质量为m换算上柱截面与下柱截面抗弯刚度之比EI1/EI2=0.51.0时当吊车梁高度系数（吊车梁高度与柱顶高度之比）=0.750.80屋盖集中质量M与吊车梁质量m之比M/m=04周期等效T=0.420.51柱底弯矩等效M=0.770.817.2.1 7.2.1 设计原则设计原则因此，近似取T=0.5；取M=0.75单层厂房的质量集中系数：单层厂房的质量集中系数：单层排架厂房墙、柱、吊车梁等质量集中于屋架下弦处时的质量集中系数汇总于下表构件类型计算阶段弯曲型墙和柱剪切型墙柱上吊车梁计算自振周期时0.250.350.50计算地震作用效应时0.500.700.75单层排架厂房的质量集中系数高低跨交接柱上高跨一侧的吊车梁靠近低跨屋盖而将其质量集中于低跨屋盖时质量集中系数取1.07.2.1 7.2.1 设计原则设计原则7.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算1.1.计算简图计算简图单层厂房单层厂房空间结构平面排架等高排架不等高排架单自由度体系多自由度体系厂房的横向抗震计算应考虑屋盖平面内的变形，按下图所示的厂房的横向抗震计算应考虑屋盖平面内的变形，按下图所示的多质点空间结构计算：多质点空间结构计算：1.1.计算简图计算简图-空间结构空间结构7.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算等高排架可简化为单自由度体系等高排架可简化为单自由度体系:1.1.计算简图计算简图-平面排架平面排架计算自振周期时的质量集中：计算自振周期时的质量集中：G=1.0G屋盖+0.5G吊车梁+0.25G柱+0.25G纵墙计算地震作用时的质量集中计算地震作用时的质量集中:G=1.0G屋盖+0.75G吊车梁+0.5G柱+0.5G纵墙7.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算1.1.计算简图计算简图-平面排架平面排架不等高排架，可按不同高度处屋盖的数量和屋盖之间的连接方式，不等高排架，可按不同高度处屋盖的数量和屋盖之间的连接方式，简化成多自由度体系简化成多自由度体系:二质点体系二质点体系屋盖位于两个不同高度处简化7.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算1.1.计算简图计算简图-平面排架平面排架不等高排架，可按不同高度处屋盖的数量和屋盖之间的连接方式，不等高排架，可按不同高度处屋盖的数量和屋盖之间的连接方式，简化成多自由度体系简化成多自由度体系:三质点体系三质点体系（当H1H2时，仍为三质点体系）三个高度处有屋盖简化7.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算计算自振周期时的质量集中计算自振周期时的质量集中：G1=1.0G低跨屋盖+0.5G低跨吊车梁+0.25G低跨边柱+0.25G低跨纵墙+1.0G高跨吊车梁（中柱）+0.25G中柱下柱+0.5G中柱上柱+0.5G高跨封墙G2=1.0G高跨屋盖+0.5G高跨吊车梁（边跨）+0.25G高跨边柱+0.25G高跨外纵墙+0.5G中柱上柱+0.5G高跨封墙计算地震作用时的质量集中：计算地震作用时的质量集中：G1=1.0G低跨屋盖+0.75G低跨吊车梁+0.5G低跨边柱+0.5G低跨纵墙+1.0G高跨吊车梁（中柱）+0.5G中柱下柱+0.5G中柱上柱+0.5G高跨封墙G2=1.0G高跨屋盖+0.75G高跨吊车梁（边跨）+0.5G高跨边柱+0.5G高跨外纵墙+0.5G中柱上柱+0.5G高跨封墙1.1.计算简图计算简图-平面排架平面排架二质点体系二质点体系7.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算1.1.计算简图计算简图确定厂房的地震作用时，对设有桥式吊车的厂房，还应考虑吊车确定厂房的地震作用时，对设有桥式吊车的厂房，还应考虑吊车桥架的重力荷载桥架的重力荷载一般是把某跨吊车桥架的重力荷载集中于该跨任一柱吊车梁的顶面标高处。如两跨不等高厂房均设有吊车，则在确定厂房地震作用时可按四个集中质点考虑（下图）吊车桥架处理吊车桥架处理 为质点：为质点：仅在计算地震作用时才能采用7.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算对单自由度体系，自振周期对单自由度体系，自振周期T的计算公式为：的计算公式为：2.2.自振周期的计算自振周期的计算质量对多自由度体系，可用能量法计算基本自振周期对多自由度体系，可用能量法计算基本自振周期T1，公式为：，公式为：刚度第i质点的质量第i质点的重量全部Gi(i=1,.,n)沿水平方向的作用下第i质点的侧移自由度数7.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算2.2.自振周期的计算自振周期的计算抗震规范规定，按平面排架计算厂房的横向地震作用时，排架的基本自抗震规范规定，按平面排架计算厂房的横向地震作用时，排架的基本自振周期应考虑纵墙及屋架与柱连接的固结作用振周期应考虑纵墙及屋架与柱连接的固结作用。按上述公式算出的自振周期还应进行如下调整：由钢筋混凝土屋架或钢屋架与钢筋混凝土柱组成的排架有纵墙无纵墙80%周期计算值90%周期计算值7.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算3.3.排架地震作用的计算排架地震作用的计算-底部剪力法：底部剪力法：质点质点i的水平地震作用标准值为的水平地震作用标准值为：体系的自由度数目相应于基本周期T1的地震影响系数等效重力荷载代表值第i质点的重力荷载代表值第i质点至柱底的距离单质点体系全部重力荷载代表值多质点体系全部重力荷载代表值的85%（二质点体系）（也可取全部重力荷载代表值的95%）求出各质点的水平地震作用后，就可用结构力学方法求出相应的排架内力缺点：很难反映高振型的影响7.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算3.3.排架地震作用的计算排架地震作用的计算对较为复杂的厂房(例如高低跨高度相差较大的厂房)底部剪力法不能反映高振型的影响，误差较大高低跨相交处柱牛腿的水平拉力振型分解法底部剪力法无法实现此拉力的计算引起计算简图相同振型分解法：振型分解法：各振型各质点处的水平地震作用各振型的地震内力总的地震内力7.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算3.3.排架地震作用的计算排架地震作用的计算-振型分解法振型分解法 ：1）计算平面排架各振型的自振周期、振型幅值和振型参与系数）计算平面排架各振型的自振周期、振型幅值和振型参与系数对二质点的高低跨排架，用柔度法计算较方便，相应的振型分解对二质点的高低跨排架，用柔度法计算较方便，相应的振型分解 法的计算步骤如下：法的计算步骤如下：x1、x2：二质点水平位移坐标m1、m2：二质点质量，1、2：第一、二振型的圆频率 取12，则第一、二自振周期分别为：记第i振型第j质点的幅值 为 (i,j=1,2)，则有第一、二振型参与系数7.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算3.3.排架地震作用的计算排架地震作用的计算-振型分解法振型分解法 ：2）计计算各振型的地震作用和地震内力算各振型的地震作用和地震内力记第记第i振型第振型第j质点的地震作用为质点的地震作用为，则有，则有，i,j=1,2即，即，然后按然后按结结构力学方法求出各振型的地震内力。构力学方法求出各振型的地震内力。7.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算3.3.排架地震作用的计算排架地震作用的计算-振型分解法振型分解法 ：3）计算最终的地震内力）计算最终的地震内力某一内力S在第一振型的地震作用下的值某一内力S在第二振型的地震作用下的值为S2该地震内力 的最终值7.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算4.4.考虑空间工作和扭转影响的内力调整考虑空间工作和扭转影响的内力调整7度和8度；厂房单元屋盖长度与总跨度之比小于8或厂房总跨度大于12m(其中屋盖长度指山墙到山墙的间距，仅一端有山墙时，应取所考虑排架至山墙的距离；高低跨相差较大的不等高厂房，总跨度可不包括低跨)；山墙的厚度不小于240mm，开洞所占的水平截面积不超过总面积的50%，并与屋盖系统有良好的连接；柱顶高度不大于15m。4）当符合下列要求时，可考虑空间工作和扭转影响：）当符合下列要求时，可考虑空间工作和扭转影响：7.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算 为考虑空间作用和扭转影响，排架柱的弯矩和剪力应分别乘以相应的为考虑空间作用和扭转影响，排架柱的弯矩和剪力应分别乘以相应的调整系数调整系数(高低跨交接处的上柱除外高低跨交接处的上柱除外)，调整系数的值可按下表采用：，调整系数的值可按下表采用：屋屋 盖盖山墙山墙屋盖长度屋盖长度(m)303642485460667278849096钢筋钢筋混凝混凝土无土无檩屋檩屋盖盖两端两端山墙山墙等高等高厂房厂房0.750.750.750.80.80.80.850.850.850.9不等不等高厂高厂房房0.850.850.850.90.90.90.950.950.951.0一端山墙一端山墙1.051.151.21.251.31.31.31.31.351.351.351.35钢筋钢筋混凝混凝土无土无檩屋檩屋盖盖两端两端山墙山墙等高等高厂房厂房0.80.850.90.950.951.01.01.051.051.1不等不等高厂高厂房房0.850.90.951.01.01.051.051.11.11.15一端山墙一端山墙1.01.051.11.11.151.151.151.21.21.21.251.254.4.考虑空间工作和扭转影响的内力调整考虑空间工作和扭转影响的内力调整7.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算当排架按第二主振型振动时，高跨横梁和低跨横梁的运动方向相反，当排架按第二主振型振动时，高跨横梁和低跨横梁的运动方向相反，使高低跨交接处上柱的两端之间产生了较大的相对位移使高低跨交接处上柱的两端之间产生了较大的相对位移（如图）（如图）5.5.高低跨交接处上柱地震作用效应的调整高低跨交接处上柱地震作用效应的调整上柱的长度一般较短，侧移刚度较大，故此处产生的地震内力也较大7.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算高低跨交接处的钢筋混凝土柱的支承低跨屋盖牛腿以上各截面，按底部剪力法求得的地震弯矩和剪力应乘以增大系数，其值可按下式采用：5.5.高低跨交接处上柱地震作用效应的调整高低跨交接处上柱地震作用效应的调整按底部剪力法计算时，由于主要反映了第一主振型的情况，算得的高低跨交接处上柱的地震内力偏小较多不等高厂房高低跨交接处的空间工作影响系数，可按下表采用高跨的跨数计算跨数集中于交接处一侧各低跨屋盖标高处的总重力荷载代表值集中于高跨柱顶标高处的总重力荷载代表值仅一侧有低跨两侧均有低跨总跨数总跨数与高跨跨数之和7.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算屋盖屋盖山墙山墙屋盖长度屋盖长度(m)3642485460667278849096钢筋混凝钢筋混凝土无檩屋土无檩屋盖盖两端山墙两端山墙0.70.76 0.82 0.88 0.941.01.06 1.06 1.06 1.06一端山墙一端山墙1.25钢筋混凝钢筋混凝土有檩屋土有檩屋盖盖两端山墙两端山墙0.91.01.051.11.11.15 1.15 1.151.21.2一端山墙一端山墙1.05高低跨交接处钢筋混凝土上柱空间工作影响系数高低跨交接处钢筋混凝土上柱空间工作影响系数 5.5.高低跨交接处上柱地震作用效应的调整高低跨交接处上柱地震作用效应的调整7.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算计算步骤：计算步骤：（2）计算该吊车重力荷载对一根柱子产生的水平地震作用。此时有两种计算方法：（1）计算一台吊车对一根柱子产生的最大重力荷载Gc。1）当桥架不作为一个质点时，该水平地震作用可近似按下式计算：2）当桥架作为一个质点时，该处的水平地震作用可直接由底部剪力法求出。6.6.吊车桥架引起的地震作用效应增大系数吊车桥架引起的地震作用效应增大系数吊车桥架是一个较大的移动质量，在地震时往往引起厂房的强烈局部振动。因此，应考虑吊车桥架自重引起的地震作用效应，并乘以效应增大系数吊车桥架引起的并作用于一根柱吊车梁顶面处的水平地震作用相应于排架基本周期T1的地震影响系数吊车梁顶面高度吊车梁所在柱的高度7.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算（3）按结构力学求地震作用效应（内力）。（4）将地震作用效应乘以下表所示的增大系数屋盖类型屋盖类型山墙山墙边柱边柱高低跨柱高低跨柱其他中柱其他中柱钢筋混凝土无钢筋混凝土无檩屋盖檩屋盖两端山墙两端山墙2.02.53.0一端山墙一端山墙1.52.02.5钢筋混凝土有钢筋混凝土有檩屋盖檩屋盖两端山墙两端山墙1.52.02.5一端山墙一端山墙1.52.02.06.6.吊车桥架引起的地震作用效应增大系数吊车桥架引起的地震作用效应增大系数7.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算7.7.排架内力组合和构件强度验算排架内力组合和构件强度验算1）内力组合）内力组合地震作用效应组合地震作用效应组合是指与地震作用同时存在的其他重力荷载代表值引起的荷载效应的不利组合不考虑风荷载效应吊车横向水平制动力引起的内力竖向地震作用S=GCGGE+EhCEhEhk重力荷载代表值的分项系数水平地震作用的分项系数重力荷载代表值效应系数水平地震作用的效应系数重力荷载代表值水平地震作用当重力荷载效应对构件的承载能力有利时(例如，柱为大偏心受压时，轴力N可提高构件的承载力)，其分项系数G应取1.07.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算 2）柱的截面抗震验算）柱的截面抗震验算截面的作用效应相应的承载力设计值承载力抗震调整系数可按下表取用7.7.排架内力组合和构件强度验算排架内力组合和构件强度验算材料结构 构件受力状态钢梁、柱支撑节点板件、连接螺栓连接焊缝0.750.800.850.90砌体两端均有构造柱、芯柱的抗震墙其他抗震墙受剪受剪0.91.0钢筋混凝土梁轴压比小于0.15的柱轴压比不小于0.15的柱抗震墙各类构件受弯偏压偏压偏压受剪、偏拉0.75 0.750.800.850.85排架柱一般按偏心受压构件验算其截面承载力。验算的一般表达式为7.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算 2）柱的截面抗震验算）柱的截面抗震验算7.7.排架内力组合和构件强度验算排架内力组合和构件强度验算柱的截面抗震验算可按前述框架柱的方法进行，且应符合第7.3节的构造要求。两个主轴方向柱距均不小于12m、无桥式吊车且无柱间支撑的大柱网厂房，柱截面验算时应同时考虑两个主轴方向的水平地震作用，并应考虑位移引起的附加弯矩。8度和9度时，高大山墙的抗风柱应进行平面外的截面抗震算。7.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算应按下式确定牛腿的水平受拉钢筋截应按下式确定牛腿的水平受拉钢筋截面面积面面积：7.7.排架内力组合和构件强度验算排架内力组合和构件强度验算3）支承低跨屋盖牛腿的水平受拉钢筋抗震验算）支承低跨屋盖牛腿的水平受拉钢筋抗震验算柱牛腿面上重力荷载代表值产生的压力设计值牛腿面上重力作用点至下柱近侧边缘的距离，当小于0.3h0时采用0.3h0牛腿根部截面(最大竖向截面)的有效高度柱牛腿面上地震组合的水平拉力设计值承载力抗震调整系数，其值可采用1.07.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算当工作平台和刚性内隔墙与厂房主体结构连接时，应采用与厂房实际受力相适应的计算简图，以考虑工作平台和刚性内隔墙对厂房的附加地震作用影响。7.7.排架内力组合和构件强度验算排架内力组合和构件强度验算（4）其他部位的抗震验算）其他部位的抗震验算当抗风柱与屋架下弦相连接时，连接点应设在下弦横向支撑的节点处，并且应对下弦横向支撑杆件的截面和连接节点进行抗震承载力验算。7.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算天窗架所受的地震作用天窗架所受的地震作用F天窗天窗为为:8.8.突出屋面的天窗架的横向抗震计算突出屋面的天窗架的横向抗震计算(作用在G屋盖上的地震作用为F屋盖)实际震害表明，突出屋面的钢筋混凝土天窗架，其横向的损坏并不明显计算分析表明，常用的钢筋混凝土带斜撑杆的三铰拱式天窗架的横向刚度很大，其位移与屋盖基本相同，故可把天窗架和屋盖作为一个质点（其重力为G屋盖，其中包括天窗架质点的重量G天窗）按底部剪力法计算7.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算8.8.突出屋面的天窗架的横向抗震计算突出屋面的天窗架的横向抗震计算对其他情况下的天窗架，可采用振型分解反应谱法计算其横向水平地震作用。当9度时或天窗架跨度大于9m时，天窗架部分的惯性力将有所增大。这时若仍把天窗架和屋盖作为一个质点按底部剪力法计算，则天窗架的横向地震作用效应宜乘以增大系数1.5，以考虑高振型的影响。对钢天窗架的横向抗震计算也可采用底部剪力法。7.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算9.9.单层砖柱厂房的横向抗震计算单层砖柱厂房的横向抗震计算砖柱厂房可按平面排架计算计算结构的刚度（除柱应采用砌体的弹性模量之外）质量集中的方法与前述相同计算结构的基本自振周期（通常按单自由度体系计算）计算出的基本自振周期，需考虑纵墙及屋架与柱连接的固结作用加以调整，采用的调整系数与前述不同。7.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算9.9.单层砖柱厂房的横向抗震计算单层砖柱厂房的横向抗震计算（1）由钢筋混凝土屋架或钢屋架与砖柱组成的排架，取周期计算值的90%。（2）由木屋架、钢木屋架或轻钢屋架与砖柱组成的排架，取周期计算值规范规定，按理论公式算出的砖柱厂房的自振周期还应进行如下调整：排架集中质点处（柱顶）的水平地震作用排架集中质点处（柱顶）的水平地震作用FEK可按下式计算可按下式计算FEK1 7.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算9.9.单层砖柱厂房的横向抗震计算单层砖柱厂房的横向抗震计算（1）采用钢筋混凝土屋盖或密铺望板的瓦木屋盖；（2）基本自振周期是按上述方法确定；（3）7度或8度；（4）两端均有承重山墙；（5）山墙或承重（抗震）横墙的厚度不小于240mm，开洞所占的水平截面积不超过总面积的50%，并与屋盖系统有良好的连接；（6）山墙或承重（抗震）横墙的长度不宜小于其高度；当符合下列要求当符合下列要求时时，可考，可考虑虑空空间间工作，工作，对对按平面排架按平面排架计计算的排架柱的算的排架柱的地震剪力和弯矩加以地震剪力和弯矩加以调调整：整：7.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算9.9.单层砖柱厂房的横向抗震计算单层砖柱厂房的横向抗震计算 当符合下列要求当符合下列要求时时，可考，可考虑虑空空间间工作，工作，对对按平面排架按平面排架计计算的排架柱的算的排架柱的地震剪力和弯矩加以地震剪力和弯矩加以调调整：整：（7）单元屋盖长度（山墙到山墙或承重（抗震）横墙的间距）与总跨度之比小于8或厂房总跨度大于12m。调整的方法是对排架柱的剪力和弯矩分别乘以下表所列的调整系数。屋盖类型山墙或承重（抗震）横墙间距（m）1218243036424854606672钢筋混凝土无檩屋盖0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.85 0.90 0.95 0.95 1.00钢筋混凝土有檩屋盖或密铺望板瓦木屋盖0.65 0.70 0.75 0.80 0.90 0.95 0.95 1.00 1.05 1.05 1.107.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算9.9.单层砖柱厂房的横向抗震计算单层砖柱厂房的横向抗震计算（1）无筋砖柱由地震作用标准值和重力荷载代表值所产生的总偏心距，不宜超过0.9倍截面形心到轴向力所在方向截面边缘的距离；承载力抗震调整系数可采用0.9。（2）组合砖柱的配筋应按计算确定，承载力抗震调整系数可采用0.85偏心受压砖柱的抗震验算，应符合下列要求：偏心受压砖柱的抗震验算，应符合下列要求：7.2.2 7.2.2 横向抗震演算横向抗震演算确定厂房纵向的动力特性和地震作用，验算厂房纵向抗侧力构件如柱间支撑、天窗架纵向支撑等在纵向水平地震力作用下的承载能力。对单层厂房的纵向进行抗震计算单层厂房受纵向地震力作用时的震害是较严重的必须纵向抗震计算的目的在于：纵向抗震计算的目的在于：7.2.37.2.3纵向抗震演算纵向抗震演算（1）一般情况下，宜考虑屋盖的纵向弹性变形、围护墙与隔墙的有效刚度以及扭转的影响，按多质点进行空间结构分析；（2）柱顶标高不大于15m且平均跨度不大于30m的单跨或等高多跨的钢筋混凝土柱厂房，宜采用修正刚度法计算。（3）纵向质量和刚度基本对称的钢筋混凝土屋盖等高厂房，可不考虑扭转的影响，采用振型分解反应谱法计算。抗震规范规定，钢筋混凝土无檩和有檩屋盖及有较完整支撑系统的轻型屋盖厂房，其纵向抗震验算可采用下列方法：7.2.37.2.3纵向抗震演算纵向抗震演算7.2.37.2.3纵向抗震演算纵向抗震演算纵墙对称布置的单跨厂房和轻型屋盖的多跨厂房，可按柱列分片独立计算。（1）采用钢筋混凝土无檩屋盖时，可按柱列刚度比例分配；（2）采用轻型屋盖时，可按柱列承受的重力荷载代表值的比例分配；（3）采用钢筋混凝土有檩屋盖时，可取上述两种分配结果的平均值对于钢柱厂房，当采用轻质墙板或与柱柔性连接的大型墙板时，其纵向可按单质点计算。此时，各柱列的地震作用应按以下原则分配：1.1.空间分析法空间分析法 -适用于任何类型的厂房适用于任何类型的厂房屋盖模型有限刚度的水平剪切梁各质量质点化为堆聚成一般需用计算机进行数值计算7.2.37.2.3纵向抗震演算纵向抗震演算“并联多质点体系并联多质点体系”简化的空间结构计算模型：简化的空间结构计算模型：1.1.空间分析法空间分析法一般的空间结构模型，其结构特性由质量矩阵M、代表各自由度处位移的位移向量X和相应的刚度矩阵K完全表示。可用前面讲过的振型分解法求解其地震作用。7.2.37.2.3纵向抗震演算纵向抗震演算1.1.空间分析法空间分析法下面对简化的空间结构计算模型，给出其用振型分解法下面对简化的空间结构计算模型，给出其用振型分解法求解的步骤求解的步骤：(1)柱列的侧移刚度和屋盖的剪切刚度柱列的侧移刚度和屋盖的剪切刚度可得柱列的侧移刚度为:第i柱列的柱顶纵向侧移刚度第i柱列第j柱的纵向侧移刚度第i柱列第j片柱间支撑的侧移刚度第i柱列第j柱间纵墙的纵向侧移刚度第i柱列中柱的数目第i柱列柱间纵墙的数目第i柱列柱间纵墙的数目贴砌砖墙的刚度降低系数,地震烈度为7度、8度、和9度，k的值可分别取0.6、0.4和0.2。7.2.37.2.3纵向抗震演算纵向抗震演算1.1.空间分析法空间分析法 1）柱的）柱的侧侧移移刚刚度度等截面柱的侧移刚度Kc为柱混凝土的 弹性模量柱在所考虑方向的截面惯性矩柱的高度屋盖、吊车梁等纵向构件对柱侧移刚 度的影响系数无吊车梁有吊车梁1.11.57.2.37.2.3纵向抗震演算纵向抗震演算1.1.空间分析法空间分析法 2）纵墙的侧移刚度纵墙的侧移刚度同时考虑弯曲和剪切变形：弹性模量厚度H/B墙的高度为H墙的宽度为B7.2.37.2.3纵向抗震演算纵向抗震演算1.1.空间分析法空间分析法对无窗洞的层可只考虑剪切变形对无窗洞的层可只考虑剪切变形图示的受两个水平力作用的开洞砖墙计算其刚度矩阵。洞口把砖墙分为侧移刚度不同的若干层。7.2.37.2.3纵向抗震演算纵向抗震演算1.1.空间分析法空间分析法对对有窗洞的有窗洞的层层第i层第j段窗间墙的侧移刚度:第i层墙的刚度为:该层在单位水平力作用下的相对侧移为:墙体在单位水平力作用下的侧移等于有关各层砖墙的侧移之和:对此柔度矩阵求逆，可得相应的刚度矩阵7.2.37.2.3纵向抗震演算纵