多层厂房抗震

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第七章 单层钢筋砼柱厂房的抗震设计,第一节 震害分析,一、横向地震作用下厂房主体结构的震害,(1)柱头及其与屋架联结的破坏,(2)柱肩竖向拉裂,(3)上柱柱身变截面处开裂或折断,(4)下柱震害 最常见的是水平裂缝，位于地坪以上窗台以下一段，多发生于厂房的中柱，当下柱的抗剪承载力不足时则产生斜裂缝，平腹杆双肢柱表现为腹杆的环向拉裂。,(5)门形天窗架与屋架联接节点的破坏,(6)围护墙开裂外闪、局部或大面积倒塌 其中高悬墙、女儿墙受鞭端效应的影响，破坏最为严重。,震害分析,二、纵向地震作用下厂房主体结构的震害,(1),屋面板错动坠落,(2),门形天窗架倾倒，天窗架立柱在平面外折断,(3),屋架破坏,屋架端部支承大型屋面板的支墩被切断；屋架端节间上弦剪断。,(4),支撑震害,地震时普遍发生杆件压曲、部分节点板扭折、焊缝撕开、锚件拉脱、锚筋拉断等现象，也有个别杆件被拉断。,(5)纵向地震作用下围护结构的震害有山墙、山尖外闪或局部塌落。,大量震害调查及试验研究表明，钢筋混凝土单层厂房，经过抗震设防之后，具有良好的抗震性能，是一种较好的抗震结构。,第二节,抗震设计一般规定,一、结构布置,多跨厂房宜等高和等长。,厂房的贴建房屋，不宜布置在厂房角部和紧邻防震缝处。,厂房体型复杂或有贴建的房屋和构筑物时，宜设防震缝；在厂房纵横跨交接处、大柱网厂房或不设柱间支撑的厂房，防震缝宽度可采用,100,150mm,，其他情况可采用,50,90mm,。,两个主厂房之间的过渡跨至少应有一侧采用防震缝。,厂房内上吊车的铁梯不应靠近防震缝设置；多跨厂房各跨上吊车的铁梯不宜设置在同一横向轴线附近。,工作平台宜与厂房主体结构脱开。,厂房的同一结构单元内，不应采用不同的结构型式；厂房端部应设屋架，不应采用山墙承重；厂房单元内不应采用横墙和排架混合承重。,厂房各柱列的侧移刚度宜均匀。,屋盖结构,二、屋盖结构,厂房屋架的设置，应符合下列要求：,厂房宜采用钢屋架或重心较低的预应力混凝土、钢筋混凝土屋架。,跨度不大于15m时，可采用钢筋混凝土屋面梁。,跨度大于24m,，,或8度、类场地和9 度时，应优先采用钢屋架。,柱距为12m时，可采用预应力混凝土托架(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不宜采用预应力混凝土或钢筋混凝土空腹屋架。,天窗架的设置,三、天窗架,厂房天窗架的设置，应符合下列要求：,天窗宜采用突出屋面较小的避风型天窗，有条件或9度时宜采用下沉式天窗。,突出屋面的天窗宜采用钢天窗架；68度时，可采用矩形截面杆件的钢筋混凝土天窗架。,8度和9度时，天窗架宜从厂房单元端部第三柱间开始设置。,天窗屋盖、端壁板和侧板，宜采用轻型板材。,四、支撑布置,如下表所示,柱、围护墙体的设置,五、柱,厂房柱的设置，应符合下列要求：,8度和9度时，宜采用矩形、工字形截面柱或斜腹杆双肢柱，不宜采用薄壁工字形柱、腹板开孔工字形柱、预制腹板的工字形柱和管柱。,柱底至室内地坪以上500mm范围内和阶形柱的上柱宜采用矩形截面。,六、围护墙体,在有条件时，围护墙宜优先选用大型墙板或其他轻质板材。,当厂房外侧柱距为,12m,时应采用轻质墙板或钢筋混凝土大型墙板。厂房高低跨处的封墙和厂房纵横向交接处的悬墙宜采用轻质墙板。当高低跨处封墙采用砌体时，不应直接砌在低跨屋盖上。厂房砌体围护墙宜采用外贴式。,第三节 单层厂房的横向抗震计算,单层厂房的抗震计算，可以分别取横向和纵向两个方向进行。抗震规范规定，对于设防烈度为7度，,、,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)，可不进行横向及纵向的截面抗震验算，但应满足规定的抗震构造措施要求。,厂房的横向抗震计算，应采用下列方法：,混凝土无檩和有檩屋盖厂房，一般情况下，宜计及屋盖的横向弹性变形，按多质点空间结构分析；当符合一定条件时，可按平面排架计算，并按有关规定对排架柱的地震剪力和弯矩进行调整。,轻型屋盖厂房，柱距相等时，可按平面排架计算。,注：轻型屋盖指屋面为压型钢板、瓦楞铁、石棉瓦等有檩屋盖。,确定自振周期时的计算简图和重力荷载集中,一、计算简图和重力荷载代表值的计算,1,、确定自振周期时的计算简图和重力荷载集中,按单层厂房的质量集中系数进行重力荷载集中；,高低跨相交柱为中柱，其它均为边柱；,就近集中原则；,当高跨吊车梁集中到低跨屋盖时，质量集中系数为,1.0,；当集中到高跨时，质量集中系数为,0.5,；,1,、确定自振周期时的计算简图和重力荷载集中,确定厂房的自振周期时，可根据厂房类型和质量分布的不同，取重量集中在不同标高处的、下端固定于基础顶面的竖直弹性杆作为计算简图。,集中于第,i,屋盖处的重力荷载代表值可按下式计算：,G,i,1.0G,屋盖,0.5G,雪,0.5G,积灰,1.0G,悬挂,0.5G,吊车梁,0.25G,柱,0.25G,纵墙,0.5G,悬墙,0.5G,悬墙,-高低跨悬墙重假定上下各半，分别集中到高跨和低跨屋盖处；,根据实测资料分析和理论计算的比较可知，在同一个厂房横向计算单元内，当有吊车桥架时，桥架对横向排架起撑杆作用，使结构计算简图改变，横向刚度增大，自振周期变短，而桥架的重量却使自振周期增长。这两者的综合影响，使有吊车桥架的单元横向周期等于或略小于无吊车桥架单元的自振周期。计算厂房的横向自振周期，若考虑桥架的重量，则必须同时考虑其撑杆作用。若只计入吊车重量，会使计算周期增长而偏于不安全。故一般可不考虑吊车重量的影响。,确定自振周期时的计算简图和重力荷载集中,2,、计算厂房地震作用时的计算简图和重力荷载集中,对于设有桥式吊车的厂房，除了把厂房质量集中于屋盖标高处外，还要考虑吊车重量对柱子的最不利影响，一般把某跨吊车的全部重量布置于该跨任一个柱子的吊车梁顶面处。如两跨不等高厂房，每跨皆设有桥式吊车，则确定地震作用时按对厂房的不利影响，低跨可取,G,3,或,(G,3,),；高跨可取,G,4,或,(G,4,),。,集中于,i,屋盖处的重力荷载代表值可按下式计算：,G,i,1.0G,屋盖,0.5G,雪,0.5G,积灰,1.0G,悬挂,0.75G,吊车梁,0.5G,柱,0.5G,纵墙,0.5G,悬墙,确定自振周期时的计算简图和重力荷载集中,横向自振周期计算和调整,二、横向自振周期计算和调整,上述横向自振周期的计算是按铰接排架简图进行的。实际上，屋架与柱的连接因加焊而或多或少存在某些刚接作用，厂房纵墙对增大排架横向刚度也有明显的影响。这些都表明，实际自振周期比计算值小。所以抗震规范规定，按平面铰接排架计算的横向自振周期，应按下列规定加以调整：,(1),由钢筋混凝土屋架或钢屋架与钢筋混凝土柱组成的排架，有纵墙时取周期计算值的,80,，无纵墙时取,90,；,(2),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,；,(3),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。,但应注意，上述规定不适用于纵墙连有刚度较大的附属建筑物的房屋。,排架地震作用的计算,三、排架地震作用的计算,单层厂房可以采用底部剪力法计算地震作用，作用于排架的底部剪力即总水平地震标准值作用为：,F,Ek,1,G,eq,式中,1,相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值；,G,eq,结构等效总重力荷载，单质点取,G,E,，多质点取,G,E,；,G,E,结构的总重力荷载代表值；,G,E,G,i,当为多质点体系时，沿高度作用于质点,i,的水平地震作用为：,天窗架的横向水平地震作用,四、天窗架的横向水平地震作用,在横向，由于天窗架的横向刚度远比厂房排架的刚度大(天窗架横向刚度比排架刚度约大558倍)，因而天窗架在横向相对于排架来说，接近于刚性，在横向水平地震作用下，可认为基本上是随排架平移，其自身变位甚小，第二振型影响极小。大量的分析研究表明，按底部剪力法计算时，地震作用按倒三角形分布，天窗架的地震作用要比按振型分解法计算结果大1527。,抗震规范规定，对突出屋面且带有斜腹杆的桁架式钢筋混凝土天窗架，其横向地震作用按底部剪力法计算已足够安全，只对跨度大于9m或烈度9度时，天窗架的横向地震作用效应才乘以效应增大系数1.5，以考虑高振型的影响，其他情况下天窗架的横向水平地震作用可采用振型分解反应谱法计算。,排架内力分析及组合,五、排架内力分析及组合,考虑空间作用及扭转影响对柱地震作用效应的调整。,A,、钢筋混凝土屋盖的单层钢筋混凝柱厂房，按平面排架计算的排架柱地震剪力和弯矩，当符合下列要求时，可考虑空间工作和扭转影响，并按有关规定进行调整：,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,50%,，并与屋盖系统有良好的连接；,柱顶高度不大于,15m,。,注,:,1.,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；,2.,高低跨相差较大的不等高厂房，总跨度可不包括低跨。,排架柱的剪力和弯矩应分别乘以相应的调整系数，除高低跨度交接处上柱以外的钢筋混凝土柱，其值可按下表采用：,排架内力分析及组合,不等高厂房高低跨交接处柱，在支承低跨屋盖的牛腿面以上各截面，按底部剪力法求得的地震剪力和弯矩，应乘以增大系数,，即：,式中,地震剪力和弯矩的增大系数；,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；,n,h,高跨跨数；,n,0,计算跨数，仅一侧有低跨时应取总跨数，两侧均有低,跨时应取总跨数与高跨跨数之和；,G,Eh,集中于高跨柱顶标高处的总重力荷载代表值；,G,EL,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。,排架内力分析及组合,排架内力分析及组合,B,、钢筋混凝土屋盖和密铺望板瓦木屋盖的单层砖柱厂房，按按平面排架计算的排架柱地震剪力和弯矩，当符合下列要求时，可考虑空间工作，并按有关规定进行调整,:,7,度和,8,度；,两端均有承重山墙；,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,50%,，并与屋盖系统有良好的连接；,山墙或承重,(,抗震,),横墙的长度不宜小于其高度；,单元屋盖长度与总跨度之比小于,8,或厂房总跨度大于,12m,。,注：屋盖长度指山墙到山墙或承重(抗震)横墙的间距。,排架内力分析及组合,考虑空间工作和扭转影响时，两端均有山墙的砖柱，排架柱的剪力和弯矩应分别乘以相应的调整系数，其值可按下表采用。,对有吊车的厂房，因为在单层厂房中，吊车桥架是一个较大的移动质量，地震时它将引起厂房的强烈局部振动，从而使吊车桥架所在排架的地震作用效应突出地增大，造成局部严重破坏，为了以上这种震害的发生，特将吊车桥架引起的地震作用效应予以放大。钢筋混凝土柱单层厂房的吊车梁顶标高处的上柱截面，由吊车桥架引起的地震剪力和弯矩应乘以增大系数，当按底部剪力法等简化计算方法计算时，其值可按下表采用。,排架内力组合,排架内力组合,内力组合是指地震作用引起的内力,(,即作用效应，考虑到地震作用是往复作用，故内力符号可正可负,),和与其相应的竖向荷载,(,即结构自重、雪荷载和积灰荷载，有吊车时还应考虑吊车的竖向荷载,),引起的内力，根据可能出现的最不利荷载组合情况，进行组合。,进行单层厂房排架的地震作用效应和与其相应的其他荷载效应组合时，一般可不考虑风荷载效应，不考虑吊车横向水平制动力引起的内力，也不考虑竖向地震作用，因此，其组合效应的一般表达式可简化为：,S=,G,C,G,G,E,+,Eh,C,Eh,E,hk,截面抗震验算,六、截面抗震验算,对于单层钢筋混凝土厂房，柱截面的抗震验算，应满足下列一般表达式的要求：,S,R/,RE,(1),对于侧向水平变位受约束,(,如有嵌砌内隔墙，有侧边贴建披屋，靠山墙的端排架角柱等,),处于短柱工作状态的钢筋砼柱，可按下式进行柱头的截面抗剪验算：,V,(0.042b,c,h,0,