结构抗震设计(单层厂房)

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1、5单层钢筋混凝土柱厂房抗震设计本章要点掌握：结构体系和结构布置的基本原则；理解：结构横向抗震计算问题；结构纵向抗震计算问题；了解：结构的震害特点。15.１　概述分类１.按生产规模分：大型、中型、小型。２.按主要承重构件的材料分：单层钢筋混凝土柱厂房；单层砖柱厂房；单层钢结构厂房等。承重构件的选择取决于厂房跨度、高度和吊车起重量等。单层钢筋混凝土厂房组成钢筋混凝土柱；钢筋混凝土屋架或钢屋架；有檩或无檩钢筋混凝土屋盖。2单层钢筋混凝土厂房组成3门式刚架排架结构单层钢筋混凝土厂房组成4单层钢筋混凝土厂房横向布置5单层钢筋混凝土厂房纵向布置67单层钢筋

2、混凝土厂房屋盖体系有檩体系无檩体系5.1.1横向地震作用下厂房主体结构的震害横向地震作用主要由横向排架抵抗。震害：１.柱头及其与屋架联结的破坏２.柱肩竖向拉裂8屋架与柱头、柱肩节点的破坏３.上柱柱身变截面处开裂或折断；４.下柱震害；５.п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。9上柱震害下柱震害5.1.2纵向地震作用下厂房主体结构的震害纵向地震作用主要由纵向排架（柱列）抵抗。震害：１.屋面板错动坠落２.п形天窗架倾倒，天窗架立柱在平面外折断３.屋架破坏４.支撑震害５.纵向地震作用下围护结构的震害1011柱间支撑杆件压

3、曲山墙倒塌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5.２　结构布置的一般原则依据抗震设计的基本思想，结构良好的抗震性能，首先取决于良好的结构体系及合理的结构布置。5.2.1体型与抗震缝１.体型：单层厂房的平、立面布置应注意使体型简单、平直。各部分结构的刚度和质量均匀对称，避免凹凸曲折，尽可能选用长方形平面体型。２.抗震缝结构复杂厂房，侧向刚度或高度变化很大部位，及沿厂房侧边有贴建房屋时，宜设抗震缝。抗震缝的两侧应布置墙或柱。抗震缝宽度按烈度和结构相邻部分位移确定。135.2.2屋盖体

4、系：应尽可能选用轻屋盖。5.2.3天窗架必须减轻天窗屋盖的重量及地震反应，最好采用钢天窗和轻型屋面板材。5.2.4柱对于一般单层厂房或较高大的厂房均可以采用钢筋混凝土柱。确定柱子截面时，要选取合适的刚度，过大的抗侧刚度对厂房抗震并不一定有利，相反会引起厂房横向周期的缩短而导致地震荷载的增大。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面。5.2.5围护墙体：常用砖墙或大型墙板方案。145.2单层钢筋混凝土柱厂房的抗震计算震害调查表明: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）主体

5、结构基本无损坏，故《规范》规定这类厂房可不进行横向及纵向的截面抗震验算，仅需满足本节后面所述抗震构造措施的规定。其他情况均应沿厂房平面的两个主轴方向分别考虑水平地震作用，并分别进行抗震验算，每个方向的地震作用应全部由该方向的抗侧力构件承担。8度、9度区跨度大于24m的屋架尚需考虑竖向地震作用。8度Ⅲ、Ⅳ类场地和9度区的高大单层钢筋混凝土柱厂房，还需对阶形柱的上柱进行罕遇地震作用下的弹塑性变形验算。151.厂房的横向抗震计算(1)计算方法的选择《规范》建议分别按不同的屋盖类型采用两种计算方法。轻型屋盖厂房:（指屋面为压型钢板、瓦楞铁、石棉瓦等有檩

6、屋盖）柱距相等时，可按平面排架计算。混凝土无檩和有檩屋盖厂房:一般情况下，宜计及屋盖横向弹性变形，按多质点空间结构分析；当在7度和8度、柱顶高度不大于15m、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、山墙厚度不小于240mm并与屋盖系统有良好的连接、山墙开洞所占的水平截面面积不超过总面积的50%时，可按平面排架计算，并考虑空间工作、扭转及吊车桥架的影响对排架柱的地震剪力和弯矩进行调整。16图5.32确定厂房自振周期的计算简图(2)横向自振周期的计算1).计算简图确定厂房横向自振周期时，取单榀排架作为计算单元。计算简图可取为质量集

7、中在不同标高屋盖处的下端固定于基础顶面的竖直弹性杆，等高厂房可简化为单质点体系（图5.32）。集中于屋盖处的重力荷载代表值G按下式计算：(5.34)式中、——屋盖自重、屋架悬挂荷重;、——乘以可变荷载组合值系数后的雪荷载、屋面积灰荷载；——乘以动力等效（即基本周期等效）换算系数的吊车梁自重、柱自重、外纵墙自重；、、17确定厂房自振周期时，一般可不考虑吊车桥架刚度和重量的影响。因为桥架对厂房横向排架起支撑杆作用，使排架的横向刚度增大；而桥架的重量又使周期等效重量增大。两种影响互相抵消。考虑吊车桥架时厂房横向基本周期小于或等于无吊车桥架时的基本周期

8、，两者差别不大。2).计算公式自振周期的计算公式为图5.33等高排架的侧移(5.6.2)式中G——集中于屋盖处的重力荷载代表值（kN）；g——重力加速