建筑结构抗震第六章单层厂房抗震设计

宜采用
矩形截面
管柱
平腹杆 双肢柱
增强这些部位 的抗剪能力
回顾：
6.1 震害分析 6.2 抗震设计 6.3 抗震构造措施和连接的计算要求
6.2.2 横向抗震计算
1. 计算简图
空间结构
单层厂房
平面排架
等高排架 不等高排架
单自由度体系 多自由度体系
1. 计算简图--平面排架
第六章:单层厂房抗震设计
第六章:单层厂房抗震设计
6.1 震害分析 6.2 抗震设计 6.3 抗震构造措施和连接的计算要求 6.4 计算实例
6.1 震害分析
单层混凝土柱厂房的震害
总体较轻 主要是维护结构的破坏 维护墙:起承受和传递水平地震力的作用
刚度和质量分布对厂房的动力反应很大影响 其布置不合理是造成厂房危害的重要原因
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，或是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
围护墙的布置：均匀、对称
厂房的一端设缝而不能布置横墙时，另一端宜采用轻质挂板山墙
多跨厂房的 砌体围护墙
厂房内部有 砌体隔墙
外贴式 嵌砌式 嵌砌于柱间
边柱列（嵌砌有墙） 导致
刚差 度悬 相殊
中柱列（一般只有柱间支撑）
边跨屋盖 因扭转效 应过大而 发生震害
与柱脱开或与柱构造 处理柔性连接的方法
避免局部刚度过大或 形成短柱而引起震害
有突出屋面天窗 不宜采用 预应力混凝土或钢
架的屋盖
筋混凝土空腹屋架
砖柱厂房的天窗不应通至厂房单元的端 开间，且天窗不应采用端砖壁承重
预应力混凝土屋架
柱的选型：
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在8、9度 地震区
矩形 工字形 斜腹杆双肢柱
矩形
薄壁工字形柱 腹板开孔柱 预制腹板的工字形柱 平腹杆双肢柱 管柱
工字形
斜腹杆 双肢柱
柱底至室内地坪以 上500mm范围内 阶形柱的上柱
天窗架和屋架的选型：
6～8度地震区
钢屋架
屋架 宜采用
8度区III、IV类场地 9度区 屋架跨度大于24m时
跨度不大于15m
预应力混凝土 钢筋混凝土屋架
可采用
钢筋混凝 土屋面梁
有突出屋面天窗架
不宜采用 预应力混凝土 钢筋混凝土空腹屋架
天窗架和屋架的选型：
可采用
柱距为12m
预应力混凝土托架（梁）
当采用钢屋架时亦可采用钢托架（梁）
营口中板厂
墙体和柱拉结不良而在地震 时发生墙面大片倒塌的现象
天窗震害
型天窗是厂房抗震的薄弱部位，在6度区就有震害的实例
主要表现:
支撑杆件失稳弯曲 支撑与天窗立柱连接节点被拉脱 天窗立柱根部开裂或折断等 因为型天窗位于厂房最高的部位
柱的震害:
7度区 从整体上看 8度和9度区
10度区
一般无震害 出现裂缝
天窗架和屋架的选型：
宜采用 钢结构
有条件时或9度区最好 不要采用突出屋面的 形天窗，而宜采用重心
低的下沉式天窗
宜采用
天窗架
突出屋面 较小的避风型天窗架
刚结构
钢筋混凝土
抗震性能好的结构
6～8度
可采用
天窗的侧板、 端壁板与屋面板
杆件截面为矩形的 钢筋混凝土天窗架
轻质板材
大型屋面板
突出屋面天窗架 下沉式天窗
4.纵向围护砖墙出现斜裂缝
6.2 抗震设计
6.2.1 设计原则
结构的布置和选型：
➢平面布置和抗侧力结构形式 ➢围护墙的布置 ➢天窗架和屋架的选型 ➢柱的选型
平面布置和抗侧力结构形式：
结构布置 应合理
平面
避免显著 扭转震动
对称
(
平
否面
则复
杂
）
设防震缝
单 厂 平 面 布 置
厂房纵横跨交接处， 对大柱网厂房等可不 设柱间支撑的厂房
缝宽采用 100～150mm
其他情况 缝宽采用50～90mm
竖向：减少刚度突变
各跨的高度应尽可能相同 两个主厂房之间的过渡跨至少应 有一侧采用防震缝与主厂房脱开
平面布置和抗侧力结构形式：
厂房的横向抗侧力体系
形成
纵向柱列
排架
柱间 支撑 纵墙
常为屋盖横梁（屋架） 与柱铰接的排架形式
厂房的纵向抗侧力体系
少数的倒塌
因为其在设计 中考虑了水平
力的作用
柱的局部震害: ➢上柱柱身变截面处酥裂或折断
柱的局部震害:
➢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
➢由于高振型的影响，高低跨两个屋盖产生相反方向 的运动，使中柱柱肩产生竖向拉裂
柱的局部震害:
➢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
3.在设有柱间支撑的跨间，由于其刚度大，屋架端头与屋面板 边肋连接点处的剪力最为集中，往往首先被剪坏；这使得纵 向地震力的传递转移到内肋，导致屋架上弦受到过大的纵向 地震力而破坏。当纵向地震力主要由支撑传递时，若支撑数 量不足或布置不当，会造成支撑的失稳，引起屋面的破坏或 屋盖的倒塌。另外，柱根处也会发生沿厂房纵向的水平断裂
围护墙的布置：
单层钢筋混凝土 柱厂房的围护墙 外侧柱距为12m
不等高厂房的高跨封墙和 纵横向厂房交接处的悬墙
8、9度
轻质墙板或 钢筋混凝土大型墙板
轻质墙板
天窗架和屋架的选型：
薄弱
天窗
削弱屋盖的整体刚度
环节
天窗在纵向的起始部位应尽可能远 离伸缩缝区段（厂房单元）的端部
8度和9度时宜从厂房单元端部 第三 柱间开始设置
厂房受纵向水平地震作用时的破坏程度重于受横向地震作用时的破坏程度
主要破坏形式:
1.天窗两侧竖向支撑斜杆拉断，节点破坏，天窗架沿厂房纵向倾斜， 甚至倒下砸塌屋盖
2.屋面板与屋架的连接焊缝剪断，屋面板从屋架上滑脱坠地。 屋盖的纵向地震力是通过屋面板焊缝从屋架中部向屋架的两端传递的，
屋架两端的剪力最大。因此，屋架的震害主要是端头混凝土酥裂掉角、 支撑大型屋面板的支墩折断、端节间上弦剪断等
➢柱间支撑产生压屈
营口中板厂
位于8度区的营口中板厂轧钢车 间, 其柱子主要是双肢管柱, 局 部为工字形钢筋混凝土柱。
地震后, 位于标高9米圈梁 以上的纵墙几乎通长倒塌, 吊车梁附近管柱有破坏, 个别柱的柱根有细裂缝。
砖柱厂房:
抗震性能远不如钢筋混凝土厂房 屋盖的震害现象有：
屋面的瓦下滑和掉落； 冷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结点拉脱，或木杆件被拉断； 重屋盖的天窗两侧竖向支撑或结点拉脱，或钢杆件被压屈