工程结构抗震设计第6章 单层钢筋混凝土柱厂房

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6.2.2 屋盖系统 ①天窗架是突出屋面的承重和抗侧力结构，地震反 应较大。突出屋面的天窗，宜用钢天窗架。烈度较低时 也可用钢筋混凝土天窗架，9度区宜采用下沉式井式天 窗。屋盖的屋面板宜采用轻质板材，而不宜用大型屋面 板。天窗宜从厂房端部第二节间开始设置。 ②7～8度区厂房可采用钢筋混凝土屋架，8度区Ⅲ、 Ⅳ类场地和9度区，当屋架跨度大于或等于24m时宜采 用钢屋架。 ③厂房端部宜设屋架承重，不宜采用山墙承重。 ④高大、重大的厂房优先采用轻型屋面。
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因为高低跨厂房在地震时存在高振型的影响，使高 低两个屋盖产生相反方向的运动，增大了牛腿（柱肩） 的地震水平拉力，导致竖向开裂。 （3）柱间支撑与柱的联接部位破坏 设有柱间支撑的厂房，由于支撑的拉力作用和应力 集中的影响，柱上多有水平裂缝出现，严重时，柱间支 撑将柱脚剪断。
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（4）下柱的破坏 下柱由于弯矩、剪力过大，承载力不足，在柱根附 近产生水平裂缝或环裂，严重时发生酥碎、错位甚至折 断。 （5）上柱柱顶破坏 柱顶直接承受来自屋盖的地震作用，如与屋架连接 不牢，连接件被拔出或松动，柱顶混凝土会发生酥碎或 劈裂的震害。
第6章 单层钢筋混凝土柱厂房
本章要点 本章介绍了钢筋混凝土柱单层厂房的震 害特点，详细阐述了单层厂房的横向抗震计算方法，以 及纵向抗震计算的空间分析法、柱列法、修正刚度法和 拟能量法，并结合规范给出了抗震设防原则和抗震构造 措施。Biblioteka 16.1 震害及其分析
单层钢筋混凝土柱厂房通常是由钢筋混凝土排架柱、 有檩或无檩钢筋混凝土屋盖体系组成的装配式结构。凡 是经过正规设计的单层钢筋混凝土厂房，即使未经抗震 设防，由于设计时考虑了风荷载和吊车制动力的作用， 在小震时，厂房主体结构一般完好。中震及大震时，由 于地震作用较大，致使主体结构有不同程度的损坏，严 重时甚至倒塌。
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6.1.3 柱间支撑 当支撑刚度不足时，将导致柱间支撑压屈失稳。支 撑与柱连接部位破坏，会造成支撑部分失效，主体结构 错位或倾倒。
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6.1.4 墙体 厂房的外围护墙、封墙、山墙等，由于墙体较高， 与柱及屋盖的连接较差，地震时易出现墙体开裂、外闪， 严重时局部或全部倒塌。由于受高振型影响，高跨封墙 受力较大，易失稳倒塌。震害表明，围护墙主体比结构 更易遭受破坏。
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6.2.4 围护墙与隔墙 砖墙自重较大，抗震能力较差，为减少震害，应符 合下列要求： ①墙宜采用轻质墙板，或大型钢筋混凝土墙板。外 侧柱距为12m时，应采用大型墙板；高低跨处的高跨封 墙和纵、横向厂房交接处的悬墙宜采用轻质墙板； ②当采用砖砌体作为围护墙时，宜采用外贴式，但 单跨厂房可在两侧均采用嵌砌式； ③砌体隔墙与柱宜采用柔性连接或完全脱开，为保 证墙体的稳定性，隔墙顶应设整体浇注的混凝土压梁。
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6.1.1 屋盖体系 屋盖体系包括屋面板、屋架和天窗架，震害主要表 现为: （1）屋面板 地震时，由于屋面板与屋架或屋面梁焊点不牢或焊 接不牢，造成震落、错位。靠近柱间支撑的屋架端部， 由于该处屋面板传递的水平地震力最大，造成屋面板主 肋出现斜裂缝。
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（2）天窗架 天窗架的刚度远小于下部主体结构，且突出屋面以 上。由于“鞭梢效应”影响，地震作用较大。造成天窗 架立柱根部水平开裂或折断，支撑杆件压曲，天窗架发 生歪斜甚至倒塌。 （3）屋架 屋盖的水平地震力经由屋架向柱头传递，该处的地 震剪力最为集中。导致屋架与柱连接部位预埋件拔出， 端头混凝土酥裂断角等，严重时屋架倒塌。另外，其他 部位的倒塌，也会引起屋架倒塌。
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③分别计算周期和计算地震作用时各集中质点处重 力荷载代表值； ④计算厂房结构的自振周期； ⑤按《规范》规定的方法确定结构各质点上的地震 作用； ⑥在求得相应的地震作用后，将地震作用看做等效 静力荷载，对厂房排架进行结构内力分析； ⑦将地震作用效应进行适当调整后与正常使用荷载 效应组合，进行结构及构件的抗震承载力验算； ⑧对于8度Ⅲ类、Ⅳ类场地和9度时的高大单层钢筋 混凝土柱厂房，宜进行罕遇地震作用下薄弱层（部位） 塑性变形验算。
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6.1.2 钢筋混凝土柱 一般情况下，钢筋混凝土柱有一定的抗震能力，但 局部震害较为普遍，常见的震害有： （1）上柱根部或吊车梁处出现水平裂缝、酥裂或 折断 由于上柱承受着直接从屋盖传来的地震力，而此处 刚度突变，因此，应力集中严重。对于高低跨厂房的中 柱，由于高振型的影响，内力较大，上柱本身的抗震承 载力也相对不足。 （2）高低跨厂房中柱支承低跨屋盖的牛腿（柱肩） 的竖向劈裂
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6.3 单层钢筋混凝土柱厂房抗震设计
《规范》规定，当设防烈度为7度，Ⅰ、Ⅱ类场地 ，柱高不超过10m，并且结构单元两端有山墙的单跨及 等高多跨厂房（锯齿型厂房除外），主体结构基本无损 坏，当按规范规定采取了抗震构造措施后，可不进行抗 震验算。 单层钢筋混凝土柱厂房应分别进行横向和纵向抗震 计算，一般可按以下步骤进行： ①确定厂房所在地区的设防烈度、场地类别、建筑 场地特征周期分区； ②建立厂房的结构计算简图；
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6.2 单层钢筋混凝土柱厂房抗震设计的一般规定
6.2.1 厂房的平面、立面布置 ①为使整个厂房结构的质量和刚度分布均匀，厂房 的平面布置力求简单、规整、平直； ②厂房贴建的工具间、生活间等，不宜布置在厂房 角部和紧邻防震裂缝处； ③厂房的竖向布置要避免质量和高度沿高度的突变， 以免造成应力集中剧烈，使震害加剧； ④厂房体型复杂或有贴建得房屋和构筑物时，宜设 防震缝，使各区段呈矩形状；设防震缝时，应将两侧的 上部结构完好分开，并与沉降缝协同布置。
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6.2.3 柱和柱间支撑 柱是厂房结构最主要的受力构件，厂房排架柱宜采 用矩形截面、工字型截面，或斜腹柱双肢柱，不宜采用 薄壁开孔或预制腹柱的工字型柱。柱底至室内地坪以上 500mm范围内和阶梯形上柱宜采用矩形截面，防止侧向 变形造成柱子劈裂。柱的抗侧移刚度一般不宜过大，防 止吸收较大的地震作用，对厂房整体抗震不利，柱间支 撑宜采用型钢，其斜杆与水平面的夹角不宜大于55°。