第7章单层厂房抗震的设计

第7章单层厂房抗震的设计
•7．1．1横向地震作用下厂房主体结构 的震害
• 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。在地震作 用下，如果构件或节点承载力不足或变形 过大，将会引起相应的破坏。主要震害现 象有：
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•1．柱的局部震害
•1）上柱柱身变截面处开裂或折断 (图7-1)。
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•7.5 单层工业厂房的抗震构造措施
•7．5．1钢筋混凝土厂房 •1．屋盖 •有檩屋盖构件的连接应符合下列要求：
•1)檩条应与混凝土屋架(屋面梁)焊牢，并应有足够的支承 长度。
•2)双脊檩应在跨度1／3处相互拉结。
• 3)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。
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导入案例
• 5.12在汶川地震中，东方汽轮机厂的单层工 业厂房排架柱一般完好，牛腿到屋顶柱有破坏；钢 筋混凝土屋架与大型屋面板组成的屋盖破坏较重； 厂房维护墙破坏严重；轻钢屋盖和轻钢维护结构破 坏较轻。单层工业厂房的震害为什么具有上述特点 呢？单层工业厂房结构抗震设计应包括哪些内容呢？ 我们可以通过本章的学习得到了解。
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•(3)围护墙的布置
➢①围护墙的布置应尽量均匀、对称。
➢②当厂房的一端设缝而不能布置横墙时，则另一端宜采 用轻质挂板山墙。
➢③多跨厂房的砌体围护墙宜采用外贴式，不宜采用嵌砌 式。否则，边柱列(嵌砌有墙)与中柱列(一般只有柱间支撑 )的刚度相差悬殊，导致边跨屋盖因扭转效应过大而发生 震害。
•（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。
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• 图7-8 山墙倒塌
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砖柱厂房的抗震性能远不如钢筋混凝土厂房。其屋盖的 震害现象有：
屋面瓦下滑和掉落；楞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节点 被拉脱，或木杆件被拉断；重屋盖的天窗两侧竖向支撑或 节点被拉脱，或钢杆件被压屈。
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•2．厂房天窗架的设置
•天窗是薄弱环节，它削弱屋盖的整体刚度。从抗震的角 度，厂房天窗架的设置应符合下列要求：
•1）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。
•2）突出屋面的天窗宜采用钢天窗架；6～8度时，可采用 矩形截面杆件的钢筋混凝土天窗架。
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•7.2 单层厂房抗震概念设计
•7．2．1单层钢筋混凝土柱厂房的一般规定
•1．厂房的结构布置 ➢①单层厂房的平面布置应注意体型简单、规则、各部分 结构刚度、质量均匀对称，尽量避免体型曲折复杂、凹凸 变化，尽可能选用长方形平面体型。
➢②厂房的毗连房屋沿厂房纵墙或山墙布置，而不宜布置 在厂房角部和紧邻防震缝处。
➢③厂房单元较长时，或8度Ⅲ、Ⅳ类场地和9度时，可在 厂房单元中部1／3区段内设置两道柱间支撑，且下柱支 撑应与上柱支撑配套设置。
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➢④有檩屋盖的支撑布置应符合表7-1的要求。 ➢⑤无檩屋盖的支撑布置应符合表7-2的要求；8度和9度 跨度不大于15m的屋面梁屋盖，可仅在厂房单元两端各设 竖向支撑一道。
➢ ③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。
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•6．厂房柱的设置
➢①柱子的结构形式，在8、9度地震区宜采用矩形、工字 形或斜腹杆双肢柱，不宜采用薄壁工字形柱、腹板开孔柱 、预制腹板的工字形柱和管柱，也不宜采用平腹杆双肢柱 。 ➢ ②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，以增强这些部位的抗剪能力。
•5．厂房屋架的设置
➢①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。当跨度不大于15m时，可采用钢筋混凝土屋 面梁。在6-8度地震区可采用预应力混凝土或钢筋混凝土 屋架，但在8度区Ⅲ、Ⅳ类场地和9度区，或屋架跨度大于 24m时，宜采用钢屋架。
➢ ② 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)。
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••无无檩檩屋屋盖 盖构 构件 件的 的连 连接接，，应应符符合合下下列列要要求求：： ➢屋焊➢屋焊11面缝面缝))大大板厚板厚型型与度与度屋屋屋不屋不面 面架 宜 架 宜板 板小 小((屋 屋应 应于 于面 面与 与66梁梁mm混 混mm))凝凝的的；；土土连连屋屋接接架架焊焊((缝缝屋屋长长面面度度梁梁不不))焊 焊宜宜牢 牢小 小， ，于 于靠 靠8800柱 柱mm列 列mm的 的， ， ➢➢22))66度度和和77度 度时 时， ，有 有天天窗窗厂厂房房单单元元的的端端开开间 间， ，或 或88度 度和 和99度 度 时时各各开开间间，，宜 宜将 将垂 垂直直屋屋架架方方向向两两侧侧相相邻邻的 的大 大型 型屋 屋面 面板 板的 的顶 顶 面面彼彼此此焊焊牢牢； ；
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•7.1 震害特征及其原因
• 和其他结构相比较，单层厂房的震害总 的来说较轻，且主要是围护结构的破坏。震 害调查表明，围护墙布置不合理是造成厂房 震害的重要原因之一，且大型墙板的震害明 显轻于砌体墙。 • 厂房的山墙也易倒塌。如果山墙上直接铺 有屋面板，山墙的倒塌也引起有关屋面板的 坠落。 • 以下分别按厂房横向排架和纵向柱列两个 方向的震害来进行分析。
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，或支承低跨屋架的柱肩产生竖向裂缝。
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。
• 上柱截面较弱，在屋盖及吊 车的横向水平地震作用下承受着 较大的剪力，故柱子处于压弯剪 复合受力状态，在柱子的变截面 处因刚度突变而产生应力集中， 一般在吊车梁顶面附近易产生拉 裂甚至折断。
•图7-1上柱震害
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•2）柱头及其与屋架联结的破坏。 • 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。 •3）柱肩竖向拉裂 • 在高低跨厂房的中柱，常用柱肩或牛腿支承低跨 屋架，地震时由于高振型的影响，高低跨两个屋盖产 生相反方向的运动，柱肩或牛腿所受的水平地震作用 将增大许多，如果没有配置足够数量的水平钢筋，中 柱柱肩或牛腿产生竖向拉裂(图7-2)。
➢ ⑦单层钢筋混凝土柱厂房的围护墙宜采用轻质墙板或 钢筋混凝土大型墙板，外侧柱距为12m时应采用轻质墙板 或钢筋混凝土大型墙板；不等高厂房的高跨封墙和纵横向 厂房交接处的悬墙宜采用轻质墙板，8、9度时应采用轻质 墙板。
➢⑧厂房围护墙、女儿墙的布置和构造，应符合有关对非 结构构件抗震要求的规定。
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➢③平面复杂时，在侧向刚度或高差变化很大的部位，以 及沿厂房侧边有贴建房屋时，宜设防震缝。防震缝的两侧 应布置墙或柱。在厂房纵横跨交接处，以及对大柱网厂房 等可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。在竖向应减少刚 度突变，各跨的高度应尽可能相同。
•图7-4 天窗立柱断裂
第7章单层厂房抗震的设计
（3）围护墙开裂外闪、局部或大面积倒倒塌。 其中高悬墙、女儿墙受鞭端效应的影响，破坏最为 严重。
•图7-6J 砖墙大部分倒塌
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•7．1．2 纵向地震作用下厂房主体结构的震害
• 历次地震的震害调查表明，厂房受纵向水 平地震作用时的破坏程度重于横向地震作用时 的破坏程度。主要的破坏形式有：
第7章单层厂房抗震的设 计
2020/11/26
第7章单层厂房抗震的设计
第7章 单层工业厂房抗震设计
第7章单层厂房抗震的设计
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教学目标与要求
• 1.了解单层厂房的震害特征及原因。 •2.深刻理解单层厂房的抗震概念设计的要 求。 •3.掌握单层钢筋混凝土柱厂房的横、纵向 抗震计算方法。 •4.熟悉和掌握单层厂房的主要抗震构造措 施。
•3）8度和9度时，天窗宜宜从厂房单元端部第三柱间开始 设置。
•4）天窗屋盖、端壁板和侧板，宜采用轻型板材。
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•(2)支撑的布置
• 应合理地布置支撑，使厂房形成空间传力体系。 ➢①柱间支撑除在厂房纵向的中部设置外，有吊车时或8度 和9度时尚宜在厂房单元两端增设上柱支撑；
➢②8度且跨度不小于18m的多跨厂房中柱和9度时多跨厂 房的各柱，宜在纵向设置柱顶通长水平压杆(图7—4)，此 压杆可与梯形屋架支座处通长水平系杆合并设置，钢筋 混凝土系杆端头与屋架间的空隙应采用混凝土填实。
•图7-2 第7柱章单肩层厂竖房向抗震裂的设缝计
•4）下柱震害 • 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。 •5)柱间支撑产生压屈。