第七章单层厂房建筑结构抗震

•上柱验算罕遇地震下的弹塑 性变形
——放大系数（1.3~2.6）
P163表5-8
h ——上柱高
§ 4 单层厂房考虑空间工作与扭转影响振动分析
n 一、厂房的空间工作和扭转效应
n 空间工作效应取决于： n 1.有无山墙（或横墙）及屋盖的横向刚度 n 2.屋盖增加了厂房的刚度。 n 3.山墙的间距越小厂房的刚度越大。 n 扭转效应： n 1.仅一端有山墙的厂房，会产生扭转振动。 n 2.靠近伸缩缝处的排架柱比其他位置的排架柱
对中柱列 对边柱列 查表P174表5-13
位移的求法见图 按单柱列求解 4、 抗震规范建议经验公式
按修正刚度法计算单跨或等高多跨的 钢筋砼柱厂房纵向地震作用时，当柱顶高 不大于15m，平均跨度不大于30m。
纵向基本周期经验公式：
——围护墙影响系数，砖围护墙
=1.0 敞开，半敞开围护墙板
——屋盖类型系数，大型屋面板，钢 筋砼屋架1.0。 钢屋架0.85
通过设防的厂房，对7度地震作用有足够的 抗震能力，也存在一些薄弱环节。
对7度以上地震作用抵抗力不足。弱点：纵 向抗震能力差、构件连接单薄、支撑体系弱等。 1、屋盖体系
7度区，柱间支撑处屋面板支座酥裂。 8度区，屋面板错动、震落、倒塌。 9度区，屋面大面积倒塌。
2、 天窗架
突出屋面的π 形天窗架在8度以上会造成大面积 的倾倒，是厂房的薄弱部分。
2、 计算公式
⑴ 单跨和等高多跨厂房，按单质点体系。
考虑不同结构引入调整系数
——调整系数P157表5-6
——排架的侧向柔度
=F
=(1-X1)
⑵ 两跨不等高厂房
能量法
考虑
⑶ 三跨不对称带升高中跨厂房
二、地震作用计算 1、 计算简图：质量分布的位置及大小
⑴ 无吊车 同周期计算简图
无吊车厂房计算简图
二、单层钢筋砼柱厂房
6、7度区，主体结构完好，少数围护砖墙 开裂外闪，突出屋面的π形天窗局部破坏。8度 区，主体结构不同程度破坏，上柱裂缝，柱与屋 盖的连接破坏π 形天窗倾倒，个别屋盖塌落。 9度区：砖围护墙大量倒塌，π 形天窗架大量倾 倒，不少屋盖塌落。10、11度区，大多数厂房倒 塌破坏。 震害表明：
地震作用甚至超过单排柱的地震作用。
厂房横向抗震计算小结
n 1.规范规定：在某些情况下可不进行厂房横向和纵向的抗 震计算。（7度，ⅠⅡ，4.5米 ，10米）
n 2.横向自振周期的计算：用能量法，
n 质量的计算采用折算质量法，将分散质量间作用影响。各质点的地震作用：
⑵ 有吊车（将吊车考虑成一个质点）
吊车：单跨时为一台，多跨时，不超过两 台，软钩时，不计吊重，硬钩时取吊重的30%。
在吊车梁顶面将吊车重量分布于两柱上。
屋盖处的重量（无吊车）
对于柱、墙的折算系数0.5，是用柱底 部弯矩等效原则得到的。
将柱或墙分成五个质点，各个为0.2， 按振型分解反应谱法求出柱底部的弯矩。 由底部弯矩相等，求出在柱顶的折算质量， 由算例，最后建议取为0.5。
拉压杆的刚度都考虑，
压杆按临界状态刚度计算。
2、 纵向砖墙
⑴ 无洞或单洞墙 上下端转动受约束的情况
下端固定，上端自由
K ——小洞口影响系数
——砖墙开裂等刚度折减系数 ⑵ 多洞墙
3、 柱列刚度 ⑴ 仅柱顶作用水平力时
⑵ 当柱列作用两个地震力时
刚度矩阵
三、地震作用的计算 1、计算简图，无吊车时
檐墙
对于半刚性柱间支撑：
---压杆非弹性工作阶段的卸载系数，长细 比为60，100，200时，可分别为0.7，0.6，0.5。
2、杆件截面强度 只验算拉杆
3、节点予埋件锚筋抗震验算（p183）
二、节点：1.柱顶。2.牛腿。 三、柱的强度计算：注意内力组合
1.重力荷载代表值+水平地震作用 2.竖向（恒载+活载）+风载+吊车水平荷载
横墙 纵墙
注意 ：
与周期计算时不同。周期计算时按动
能等效。地震作用计算时，按几何位置划
分。
0.7
是考虑纵墙上部重量较大
有吊车时：
吊车梁顶
柱顶：
2、 柱列地震作用 ⑴ 柱列法（轻型屋盖）：
作用于第s柱列柱顶标高处的纵向水平 地震作用时，
作用于吊车梁顶面标高处的地震作用
⑵ 修正刚度法（砼柱大型屋面板等高厂房） 某一柱列的地震作用
2、 厂房横向地震作用 ⑴ 底部剪力法（考虑空间及扭转作用修正）
——修正系数，表5-9，5-10 P170
：单质点
多质点
（2）各质点地震作用分配
⑶ 有斜腹杆的桁架式天窗架的地震作用
由于这种天窗架的刚度大，可将其视
为一个质点计算地震作用，不乘放大系数。
当天窗架跨度大于9m时（或9度时），
可将求得的天窗架地震作用乘以1.5放大系
震害重。
二、按多质点空间结构计算地震作用
n 1.计算简图 n 横向由排架和山墙构件组成。 n 纵向由排架和纵墙及柱间支撑组成。 n 将厂房的质量集中于屋盖处。 n 结构的质点数，只考虑横向振动时为N=n*h，考
虑平动与扭转同时作用时，N=（n+1)*h. n 2.运动方程及地震作用计算 n 用振型分解法计算多自由度振动方程.
⑶ 拟能量法（不等高厂房）
作用于边柱列柱顶的地震作用 作用于高低跨交接处连接点处 的地震作用：
3、 构件的地震作用
⑴ 仅柱列顶部作用地震作用时：
柱列顶部位移应相等，各构件的地震 作用按刚度分配。
⑵ 当柱列作用两个地震力时
柱列侧移：
分配给柱的力：
分配给支撑的力： 分配给墙的力：
四、天窗地震作用
为主，地震作用沿高度为倒三角形分布。
自振周期计算简图
集中于屋盖处的质点等效重力荷载代 表值 的计算：
——屋盖部分重量，自重，雪荷载， 积灰荷载
——柱自重 ——吊车梁自重 ——纵墙重
•—— 高低跨封墙重
系数1.0、0.5、0.25时按动能等效折算 质量的折减系数。
吊车桥架的影响：吊车桥梁的刚度将 使结构的刚度增大即周期减小，而吊车桥 架的重量又使结构的周期增大，为了简化 计算，在计算周期时，不考虑桥架的影响。
6、 围护墙 开裂、外闪、脱落、倒塌。
§2 厂房结构的抗震措施
一、体型与防震缝
平面宜规则。 单层砖柱厂房：屋盖较轻时（轻型钢 屋架等）可不设防震缝， 屋盖较重时（钢 筋砼）与贴建的建筑之间，设50~70mm的 防震缝。 单层砼柱厂房：多跨宜为等高，体型 复杂时，宜设缝。纵横跨交接处的100~150mm， 其它为50~90mm。
五、支撑系统
屋盖支撑见表5-2、5-3、5-4 上弦横向 端部竖向 下弦横向 跨中竖向 柱间支撑：
设置位置，最大长细比，节点连接。 六、围护墙与隔墙
墙板优于砖墙，砖围护墙应设置圈梁， 设拉筋于柱连接。
计算要点：
§3 横向抗震计算
单层厂房的抗震计算包括横向 和纵向两个方向的计算。
当满足有关抗震构造措施时，规范规定： 7 度时，ⅠⅡ类场地，柱高不超过4.5m且两端均有 山墙的单跨及等高多跨砖柱厂房，和柱高不超过
n 用振型分解反应谱法计算地震作用.
三、考虑空间作用和扭转影响的调整系数
n 单厂横向地震作用简化计算=平面排架计算+空间 作用影响
n 对不同的排架结构形式进行空间的平动与扭转振 动分析，将其结果与平面排架振动分析结果进行 对比，得出空间工作与扭转影响效应的调整系数 ζ1ζ2
n 简单的结论：山墙的间距越大，厂房的空间作用 越小，排架上的地震剪力越大；有檩屋盖厂房的 地震剪力大于无檩屋盖厂房；当山墙的间距超过 一定距离时，有檩屋盖厂房及高低跨出的上柱的
一、自振周期
1、 柱列法
⑴ 计算简图 适用于轻型柔性 屋盖。 柱顶质量为
——屋盖荷载
——纵墙 ——吊车梁
——柱自重 ——横墙或山墙 ——吊车重量
⑵ 计算公式
第s柱列的周期
---周期折减系数，无围护墙0.9有围护墙0.8
——s柱列的总刚度（KN/m） 包括排架柱，柱间支撑，围护墙等。 2、 修正刚度法（适用于刚度较大的屋盖） ⑴ 计算简图 将所有的屋盖质量合并 为集中质量，所有排架 柱刚度合并为一个刚度。
螺栓连接 四、柱
单层砖柱房屋 6、7度时可采用十字形无筋砖柱，8度ⅠⅡ 类场地采用竖向配筋组合砖柱，9度时和8度
（III，IV类场地）中柱采用钢筋砼柱。
单层钢筋砼柱厂房，截面选取，箍筋 加密，加密区最小间距和直径要求 柱顶与屋架连接
8度时宜用螺栓连接， 9度时宜用钢板铰连接 钢板铰宜于耗能， 在苏联近期地震 中经受了考验。
⑵ 计算公式
K ——修正系数，表5-12 P174 3、 拟能量法（适用于两跨不等高厂房）
⑴ 计算简图：将柱列半跨范围内的重力荷载 代表值按动能等效原则等效到柱与屋盖连接处
⑵ 计算公式
两跨不等高厂房、屋盖的空间作用及 扭转效应使中柱列和边柱列地震力不同。 计算的方法是将中柱列和边柱列 的重力 荷载值进行调整，再按能量法求自振周期。
数。
（4） 桥式吊车处的地震作用，求出的 动力放大系数
乘以
3、 不等高厂房高低跨交接处中柱的地震
内力修正
由于高振型的影响，将使这部分截面 的内力大于用底部剪力法求出的内力。这 些截面的内力乘以系数修正。 ⑴ 高跨一侧有低跨时
⑵ 高跨两侧有低跨时
——空间影响系数
——高低跨跨数 ——高低跨屋盖的重力荷载代表值 ——高跨两侧低跨屋盖总的重力荷 载代表值。 三、罕遇地震作用下抗震变形验算 规范要求： 8度III ，IV 类场地 9度
n
对不同的位置的计算值进行放
n
大修正：天窗架，吊车梁，高
n
低跨处等。