建筑结构抗震第六章单层厂房抗震设计.ppt

第六章第六章:单层厂房抗震设计单层厂房抗震设计第六章第六章:单层厂房抗震设计单层厂房抗震设计6.1 6.1 震害分析震害分析6.2 6.2 抗震设计抗震设计6.3 6.3 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6.4 6.4 计算实例计算实例6.1 6.1 震害分析震害分析单层混凝土柱厂房的震害单层混凝土柱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；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:1.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2.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3.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4.纵向围护砖墙出现斜裂缝6.2.1 6.2.1 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式围护墙的布置天窗架和屋架的选型柱的选型6.2 6.2 抗震设计抗震设计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平面对称避免显著扭转震动单厂平面布置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天窗架天窗架和屋架的选型：天窗架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天窗架和屋架屋架的选型：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有突出屋面天窗架预应力混凝土钢筋混凝土空腹屋架不宜采用天窗架和屋架屋架的选型：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回顾：6.1 6.1 震害分析震害分析6.2 6.2 抗震设计抗震设计6.3 6.3 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6.2.2 6.2.2 横向抗震计算横向抗震计算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雪+0.5G积灰+0.5G吊车梁+0.25G柱+0.25G纵墙+1.0G檐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+0.5G雪+0.5G积灰+0.75G吊车梁+0.5G柱+0.5G纵墙+1.0G檐墙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三个高度处有屋盖简化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低跨雪+0.5G低跨积灰+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+1.0G低跨檐墙G2=1.0G高跨屋盖+0.5G高跨吊车梁（中柱）+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+0.5G高跨雪+0.5G高跨积灰+1.0G高跨檐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+0.5G低跨雪+0.5G低跨积灰+1.0G低跨檐墙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+0.5G高跨雪+0.5G高跨积灰+1.0G高跨檐墙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%周期计算值由钢筋混凝土屋架或钢屋架与砖柱组成的排架90%周期计算值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第第i振型第振型第j质点的地震作用为质点的地震作用为，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。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；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。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：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，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土有有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高低跨交接处的钢筋混凝土柱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。（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（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7.7.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 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验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1.0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。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按底部剪力法计算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。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：6.2.36.2.3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：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.修正刚度法修正刚度法此法适用于：单跨或等高多跨钢筋混凝土无檩和有檩屋盖厂房厂房纵向视为单自由度体系求出总地震作用按各柱列的修正刚度分配到各柱列(1)厂房纵向的基本自振周期厂房纵向的基本自振周期1）按单质点体系确定）按单质点体系确定把所有的重力荷载代表值集中到柱顶得到结构的总重量。把所有的纵向抗侧力构件的刚度加在一起得到厂房纵向的总侧向刚度。再考虑屋盖的变形，引入修正系数T，计算纵向基本自振周期计算纵向基本自振周期T1的公式为的公式为：柱列序号第i柱列集中到柱顶标高处的等效重力荷载代表值第i柱列的侧移刚度厂房的自振周期修正系数第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。1）按单质点系确定）按单质点系确定Gi=1.0(G屋盖+0.5G雪+0.5G积灰)+0.25(G柱+G山墙)+0.35G纵墙+0.5(G吊车梁+G吊车桥)屋盖纵向围护墙无檩屋盖有檩屋盖边跨无天窗边跨有天窗边跨无天窗边跨有天窗砖墙1.451.501.601.65无墙、石棉瓦、挂板1.01.01.01.0钢筋混凝土屋盖厂房的纵向周期修正系数T2）按抗震规范方法确定）按抗震规范方法确定抗震规范规定，在计算单跨或等高多跨的钢筋混凝土柱厂房纵向地震作用时，在柱顶标高不大于15m且平均跨度不大于30m时，纵向基本周期纵向基本周期T1可按下列公式确定可按下列公式确定:i)砖围护墙厂房，可按下式计算：砖围护墙厂房，可按下式计算：ii)敞开、半敞开或墙板与柱子柔性连接的厂房，可按下式进行计算并敞开、半敞开或墙板与柱子柔性连接的厂房，可按下式进行计算并乘以下列围护墙影响系数乘以下列围护墙影响系数 2：屋盖类型系数，对大型屋面板钢筋混凝土屋架可取1.0，对钢屋架可取0.85厂房跨度(单位为m)，多跨厂房可取各跨的平均值基础顶面到柱顶的高度(m)2小于1.0时应采用1.0(2)柱列地震作用的计算柱列地震作用的计算自振周期算出后，即可按底部剪力法求出总地震作用FEK：FEK1Geq按各柱列的刚度分配给各柱列对等高多跨钢筋混凝土屋盖的厂房，各纵向柱列的柱顶标高处的地震作用标准值为：Kai=34Ki第i柱列柱顶标高处的纵向地震作用标准值相应于厂房纵向基本自振周期的水平地震影响系数厂房单元柱列总等效重力荷载代表值第i柱列柱顶的总侧移刚度第i柱列柱顶的调整侧移刚度柱列侧移刚度的围护墙影响系数柱列侧移刚度的柱间支撑影响系数围护墙类别和烈度柱列和屋盖类别边柱列中柱列240砖墙370砖墙无檩屋盖有檩屋盖边跨无天窗 边跨有天窗 边跨无天窗 边跨有天窗7度0.851.71.81.81.97度8度0.851.51.61.61.78度9度0.851.31.41.41.59度0.851.21.31.31.4无墙、石棉瓦或挂板0.901.11.11.21.2柱列侧移刚度的围护墙影响系数柱列侧移刚度的围护墙影响系数 3有纵向砖围护墙的四跨或五跨厂房，由边柱列数起的第三柱列可按表内相应数值的1.5倍采用Kai=34Ki纵向采用砖围护墙的中柱列柱间支撑影响系数纵向采用砖围护墙的中柱列柱间支撑影响系数 4厂房单元内设置下柱支撑的柱间数中柱列下柱支撑斜杆的长细比中柱列无支撑40418081120121150150一柱间0.90.951.01.11.251.4二柱间0.90.951.0纵向为砖围护墙时，边柱列可采用1.0，中柱列可按上表采用Kai=34Ki厂房单元柱列总等效重力荷载代表值Geq应包括屋盖的重力荷载代表值、70%纵墙自重、50%横墙与山墙自重及折算的柱自重（有吊车时采用10%柱自重，无吊车时采用50%柱自重）。对无吊车厂房对无吊车厂房Geq=1.0G屋盖0.5G雪0.5G积灰0.5G柱0.7G纵墙0.5（G山墙G横墙）对有吊车厂房对有吊车厂房Geq=1.0G屋盖0.5G雪0.5G积灰0.1G柱0.7G纵墙0.5（G山墙G横墙）FEK1Geq有吊车的等高多跨钢筋混凝土屋盖厂房，根据地震作用沿厂房高度呈倒三角分布的假定，柱列各吊车梁顶标高处的纵向地震作用标准值，可按下式确定：第i柱列吊车梁顶标高处的纵向地震作用标准值集中于第i柱列吊车梁顶标高处的等效重力荷载代表值，其计算式为Gci=0.4G柱1.0（G吊车梁G吊车桥）第i柱列吊车梁顶高度第i柱列柱顶高度(3)构件地震作用的计算构件地震作用的计算柱列的地震作用算出后，就可将此地震作用按刚度比例分配给柱列中的各个构件。1）作用在柱列柱顶高度处水平地震作用的分配）作用在柱列柱顶高度处水平地震作用的分配按式算出的第i柱列柱顶高度处的水平地震作用Fi，可按刚度分配给该柱列中的每一根柱、每一片支撑和每一片砖墙。前面已算出柱列i的总刚度为Ki，则可得如下公式:在第在第i柱列中，刚度为柱列中，刚度为Kcij的柱的柱j所受的地震力所受的地震力Fcij为：为：刚度为刚度为Kbij的第的第j柱间支撑所受的地震力柱间支撑所受的地震力Fbij为：为：刚度为刚度为Kwij的第的第j纵墙所受的地震力纵墙所受的地震力Fwij为：为：2）柱列吊车梁顶标高处的纵向水平地震作用的分配）柱列吊车梁顶标高处的纵向水平地震作用的分配第i柱列作用于吊车梁顶标高处的纵向水平地震作用Fci，因偏离砖墙较远，故不计砖墙的贡献，并认为主要由柱间支撑承担。为简化计算，对中小型厂房，可近似取相应的柱刚度之和等于0.1倍柱间支撑刚度之和。由此可得如下公式。对于第i柱列，一根柱子所分担的吊车梁顶标高处的纵向水平地震作用Fci1为（n为柱子的根数，并且认为各柱所分得的值相同）：刚度为Kbij的一片柱间支撑所分担的吊车梁顶标高处的纵向水平地震作用Fbi1为：2.2.柱列法柱列法对纵墙对称布置的单跨厂房和采用轻型屋盖的多跨厂房，可用柱列法计算。此法以跨度中线划界，取各柱列独立进行分析，使计算得到简化。第第i柱列沿厂房纵向的基本自振周期为：柱列沿厂房纵向的基本自振周期为：T为考虑厂房空间作用的周期修正系数，对单跨厂房，取T1.0，对多跨厂房按下表采用：围护墙天窗或支撑边柱列中柱列石棉瓦、挂板或无墙有支撑边跨无天窗1.30.9边跨有天窗1.40.9无柱间支撑1.150.85砖墙有支撑边跨无天窗1.600.9边跨有天窗1.650.9无柱间支撑20.85Gi和Ki的定义与前述相同作用于第i柱列柱顶的纵向水平地震作用标准值Fi，可按底部剪力法计算：1为相应于Ti1的地震影响系数；为按内力等效原则而集中于第i柱列柱顶的重力荷载代表值，其计算式为：=1.0G屋盖+0.5G雪+0.5G积灰+0.5(G柱+G山墙)+0.7G纵墙+0.75(G吊车梁+G吊车桥)Fi算出后，即可按该柱列各抗侧力构件的刚度比例，把Fi分配到各构件，相应的计算方法参见第(3)节。3.3.柱间支撑的抗震验算及设计柱间支撑的抗震验算及设计柱间支撑的截面验算是单层厂房纵向抗震计算的主要目的。斜杆长细比不大于200的柱间支撑在单位侧向力作用下的水平位移，可按下式确定：单位侧向力作用点的侧向位移第i节间斜杆的轴心受压稳定系数(按现行国家标准钢结构设计规范采用)在单位侧向力作用下第i节间仅考虑拉杆受力的相对位移对于长细比小于200的斜杆截面，可仅按抗拉要求验算，但应考虑压杆的卸载影响。验算公式为:NbiAif/RE第i节间支撑斜杆抗拉验算时的轴向拉力设计值第i节间斜杆的全长压杆卸载系数(压杆长细比为60、100和200时，可分别采用0.7、0.6和0.5)支撑所在柱间的净距第i节间支撑承受的地震剪力设计值无贴砌墙的纵向柱列，上柱支撑与同列下柱支撑宜等强设计柱间支撑端节点预埋板的锚件宜采用角钢加端板(下图)。其截面抗震承载力宜按下列公式验算：预埋板的斜向拉力承载力抗震调整系数，可采用1.0斜向拉力与其水平投影的夹角角钢根数角钢肢宽与剪力方向垂直的角钢最小截面模量一根角钢的截面面积角钢抗拉强度设计值柱间支撑端节点预埋板的锚件也可采用锚筋。其截面抗震承载力宜按下列公式验算：锚筋总截面面积为斜向拉力对锚筋合力作用线的偏心距偏心影响系数外排锚筋之间的距离(mm)预埋板弯曲变形影响系数预埋板厚度(mm)锚筋直径(mm)验算方向锚筋排数的影响系数锚筋的受剪影响系数4.4.突出屋面天窗架的纵向抗震计算突出屋面天窗架的纵向抗震计算突出屋面的天窗架的纵向抗震计算，一般情况下可采用空间结构分析法空间结构分析法，并考虑屋盖平面弹性变形和纵墙的有效刚度。对柱高不超过15m的单跨和等高多跨钢筋混凝土无檩屋盖厂房的突出屋面的天窗架，可采用底部剪力法底部剪力法计算其地震作用，但此地震作用效应应乘以效应增大系数 效应增大系数效应增大系数 的取值为的取值为：对单跨、边跨屋盖或有纵向内隔墙的中跨屋盖，取对其他中跨屋盖，取厂房跨数超过四跨时取四跨钢筋混凝土柱厂房钢筋混凝土柱厂房1.1.屋盖屋盖压型钢板应与檩条可靠连接，瓦楞铁、石棉瓦等应与檩条拉结有檩屋盖构件的连接应符合下列要求：檩条应与混凝土屋架（屋面梁）焊牢，并应有足够的支承长度；双脊檩应在跨度1/3处相互拉结；6.3 6.3 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无檩屋盖构件的连接应符合下列要求：大型屋面板应与混凝土屋架（屋面梁）焊牢，靠柱列的屋面板与屋架（屋面梁）的连接焊缝长度不宜小于80mm，焊缝厚度不宜小于6mm；6度和7度时，有天窗厂房单元的端开间，或8度和9度时各开间，宜将垂直屋架方向两侧相邻的大型屋面板的顶面彼此焊牢非标准屋面板宜采用装配整体式接头，或将板四角切掉后与混凝土屋架（屋面梁）焊牢屋架（屋面梁）端部顶面预埋件的锚筋，8度时不宜小于410，9度时不宜少于4128度和9度时，大型屋面板端头底面的预埋件宜采用带槽口的角钢并与主筋焊牢屋盖支撑还应符合下列要求：天窗开洞范围内，在屋架脊点处应设上弦通长水平压杆。屋架跨中竖向支撑在跨度方向的间距，68度时不大于15m，9度时不大于12m；当仅在跨中设一道时，应设在跨中屋架屋脊处；当设二道时，应在跨度方向均匀布置。屋架上、下弦通长水平系杆与竖向支撑宜配合设置。柱距不小于12m且屋架间距6m的厂房，托架（梁）区段及其相邻开间应设下弦纵向水平支撑。屋盖支撑杆件宜用型钢。屋盖支撑桁架的腹杆与弦杆连接的承载力，不宜小于腹杆的承载力。屋架竖向支撑桁架应能传递和承受屋盖的水平地震作用突出屋面的钢筋混凝土天窗架，其两侧墙板与天窗立柱宜采用螺栓连接。（1）屋架上弦第一节间和梯形屋架端竖杆的配筋，6度和7度时不宜少于412，8度和9度时不宜少于414。（2）梯形屋架的端竖杆截面宽度宜与上弦宽度相同。（3）屋架上弦端部支撑屋面板的小立柱的截面不宜小于200mm200mm，高度不宜大于500mm，主筋宜采用形，6度和7度时不宜少于412，8度和9度时不宜少于414，箍筋可采用6，间距宜为100mm。钢筋混凝土屋架的截面和配筋，应符合下列要求：钢筋混凝土屋架的截面和配筋，应符合下列要求：2.2.柱柱厂房柱子的箍筋，应符合下列要求：(1)下列范围内柱的箍筋应加密：柱头，到柱顶以下500mm并不小于柱截面长边尺寸；上柱，取阶形柱自牛腿面至吊车梁顶面以上300mm高度范围内；牛腿（柱肩），取全高；柱根，取下柱柱底至室内地坪以上500mm；柱间支撑与柱连接节点，到节点上、下各300mm(2)加密区箍筋间距不应大于100mm，箍筋肢距和最小直径应符合下表规定烈度和场地类别6度和7度I、II类场地7度III、IV类场地和8度I、II类场地8度III、IV类场地和9度箍筋最大肢距（mm）300250200箍筋的最 小直径一般柱头和柱根688(10)角柱柱头81010上柱、牛腿和有支撑的柱根8810有支撑的柱头和柱变位受约束的部位81010山墙抗风柱的配筋，应符合下列要求：抗风柱柱顶以下300mm和牛腿（柱肩）面以上300mm范围内的箍筋，直径不宜小于6mm，间距不应大于100mm，肢距不宜大于250mm。抗风柱的变截面牛腿（柱肩）处，宜设置纵向受拉钢筋。大柱网厂房柱的截面和配筋构造，应符合下列要求：柱截面宜采用正方形或接近正方形的矩形，边长不宜小于柱全高的1/181/16。重屋盖厂房考虑地震组合的柱轴压比，6、7度时不宜大于0.8，8度时不宜大于0.7，9度时不宜大于0.6。纵向钢筋宜沿柱截面周边对称配置，间距不宜大于200mm，角部宜配置直径较大的钢筋。柱头和柱根的箍筋应加密，并应符合下列要求：加密范围，柱根取基础顶面至室内地坪以上1m，且不小于柱全高的1/6；柱头取柱顶以下500mm，且不小于柱截面长边尺寸。箍筋末端应设135弯钩，且平直段的长度不应小于箍筋直径的10倍。当铰接排架侧向受约束，且约束点至柱顶的长度l不大于柱截面在该方向边长的两倍（排架平面：l2h；垂直排架平面：l2b）时,柱顶预埋钢板和柱顶箍筋加密区的构造尚应符合下列要求：a.柱顶预埋钢板沿排架平面方向的长度，宜取柱顶的截面高度h，但在任何情况下不得小于h/2及300mmb.柱顶轴向力在排架平面内的偏心距e0在h/6h/4范围内时，柱顶箍筋加密区的箍筋体积配筋率不宜小于下列规定：一级抗震等级为1.2%；二级抗震等级为1.0%；三、四级抗震等级为0.8%。3.3.柱间支撑柱间支撑厂房柱间支撑的构造，应符合下列要求：柱间支撑应采用型钢，支撑形式宜采用交叉式，其斜杆与水平面的交角不宜大于55支撑杆件的长细比，不宜超过下表的规定位置烈度6度和7度I、II类场地7度III、IV类场地和8度I、II类场地8度III、IV类场地和9度I、II类场地9度III、IV类场地上柱支撑250250200150下柱支撑200200150150交叉支撑斜杆的最大长细比厂房柱间支撑的构造，应符合下列要求：下柱支撑的下节点位置和构造措施，应保证将地震作用直接传给基础；当6度和7度不能直接传给基础时，应考虑支撑对柱和基础的不利影响支撑下节点设在基础顶系梁上交叉支撑在交叉点应设置节点板，其厚度不应小于10mm，斜杆与交叉节点板应焊接，与端节点板宜焊接4.4.连接节点连接节点屋架（屋面梁）与柱顶的连接焊接连接螺栓连接钢板铰连接接近刚性，变形能力差8度时宜采用9度可采用9度时宜采用焊接连接螺栓连接钢板铰连接柱顶预埋件的锚筋8度不宜少于4149度时不宜少于416有柱间支撑的柱子，柱顶预埋件尚应增设抗剪钢板山墙抗风柱的柱顶连接部位应在上弦横向支撑与屋架的连接点处使柱顶与端屋架上弦（屋面梁上翼缘）可靠连接预埋板设置不符合在支撑中增设次腹杆或设置型钢横梁，将水平地震作用传至节点部位支承低跨屋盖的中柱牛腿（柱肩）的构造应符合下列要求：牛腿顶面的预埋件，应与牛腿（柱肩）中按计算承受水平拉力部分的纵向钢筋焊接6度和7度时（或三、四级抗震等级时）212不应少于8度时（或二级抗震等级时）214不应少于9度时（或一级抗震等级时）216不应少于低跨屋盖与柱牛腿的连接支承低跨屋盖的中柱牛腿（柱肩）的构造应符合下列要求：(1)牛腿中的纵向受拉钢筋和锚筋的锚固长度应符合第5章中框架梁伸入端节点内的锚固要求(2)牛腿水平箍筋的最小直径为8mm，最大间距为100mm柱间支撑与柱连接节点预埋件的锚接8度III、IV类场地和9度时宜采用角钢加端板其他情况可采用II级钢筋但锚固长度不应小于30倍锚筋直