建筑工程抗震设计课件

注意这里所用的各换算系数与上式中不同，前者是考虑结构的周期 （动力）等效，而此处是考虑柱或墙底截面的弯矩等效，其值是通 过对一些单层厂房的实际计算结果统计分析得出的。
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８.３
单层厂房的横向抗震计算
８.３.２横向自振周期计算 在确定厂房的横向地震作用时，其横向基本周期可根据与厂房 结构相应的合理计算简图采用理论方法计算确定。 １.单跨和等高多跨厂房
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８.２
结构布置的一般原则
８.２.２屋盖体系 总的来说，应尽可能选用轻屋盖。 ８.２.３天窗架 为了保证天窗和整个厂房的安全，必须减轻天窗屋盖的重量及 地震反应，故在天窗的选型上最好采用钢天窗和轻型屋面板材。 ８.２.４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，相反回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。 ８.２.５围护墙体： 常用砖墙或大型墙板方案。
屋架与柱头、柱肩节点的破坏
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８.１
概述
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
上柱震害
下柱震害
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８.３
单层厂房的横向抗震计算
8.3.1 计算简图和重力荷载代表值的计算 １.计算简图： 根据厂房类型和质量分布的不同，取重量集中在不同标高处， 下端固定于基础顶面的竖直弹性杆作为计算简图。 集中于第 i 屋盖处的重力荷载代表值 可按下式计算：
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８.４
单层厂房的纵向抗震计算
３.截面承载力验算 在求出斜杆内力之后，即可按下式进行杆件截面的承载力验算： ８.４.５厂房纵向抗震计算的其他问题 １.突出屋面天窗架的纵向水平地震作用 可考虑屋盖水平变形和纵墙的有效刚度，按空间体系分析确定。 柱高不超过15m的单跨和等高多跨钢筋混凝土无凛屋盖厂房， 可按底部剪力法计算，并按效应增大系数调整天窗架的地震作用效 应。 ２.柱间支撑的等强设计 为防止局部严重破坏，宜将上柱支撑和下柱支撑设计成等强结 构，即按弹性状态设计，使上、下柱支撑的屈服强度与地震内力的 比值大致相同。同时，柱间支撑与柱的连接应与支撑杆件等强。
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８.３
单层厂房的横向抗震计算
８.３.７截面抗震验算 8.３.８厂房横向抗震验算的其他问题 １.对于侧向水平变位受约束（如有嵌砌内隔墙，有侧边贴建披屋， 靠山墙的端排架角柱等）处于短柱工作状态的钢筋混凝土柱，可按 下式进行柱头的截面抗剪验算： ２.在重力荷载与水平地震作用同时作用下，不等高厂房支承低跨 屋盖柱的牛腿（柱肩），其纵向水平受拉钢筋截面 A ：应按下式 确定：
8. 单层钢筋混凝土柱厂房的抗震设计
· 本章要点
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掌握：结构体系和结构布臵的基本原则
理解：单层钢筋混凝土柱厂房结构的横向与纵向 抗震计算问题
■ 了解：单层钢筋混凝土柱厂房结构的震害特点
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８.１
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 厂房和单层钢结构厂房等。 承重构件的选择主要取决于厂房的跨度、高度和吊车起重量等 因素。 单层钢筋混凝土厂房通常是由钢筋混凝土柱、钢筋混凝土屋架 或钢屋架以及有檩或无檩的钢筋混凝土屋盖组成的装配式结构。 ８.１.１ 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
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８.３
单层厂房的横向抗震计算
８.３.６ 排架内力分析及组合 １.排架内力分析及调整 （１）考虑空间作用及扭转影响对柱地震作用效应的调整； （２）不等高厂房高低跨交接处柱，在支承屋盖的牛腿面以上各截 面，按底部剪力法求得的地震剪力和弯矩，应乘以增大系数。 增大系数是个综合影响系数，它包含了高低跨厂房高振型的影 响，空间作用的影响。 （３）对有吊车的厂房，应将吊车梁顶面标高处的上柱截面由吊车 桥架引起的地震剪力和弯矩乘以增大系数。 ８.３.７排架内力组合 内力组合是指地震作用引起的内力和与其相应的竖向荷载引起 的内力，根据可能出现的最不利荷载组合情况，进行组合。 一般可不考虑风荷载效应，吊车横向水平制动力引起的内力，竖向 地震作用。
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８.５
单层钢筋混凝土柱厂房构造措施
8.5.5柱间支撑 柱间支撑是保证厂房纵向刚度和抵抗纵向地震作用的重要抗侧 力构件。 柱间支撑的设臵是必不可少的，而且要使刚度适宜，柱间支撑的设 臵应符合下列要求： １.柱间支撑按厂房单元布臵； ２.柱间支撑的杆件应采用型钢，支撑形式宜采用交叉式，其斜杆与 水平面的交角不宜大于55°。 3. 为了有利于厂房纵向地震作用的传递，8度时厂房跨度不小于 18m 的多跨厂房的中柱和 9 度时多跨厂房的各柱，柱顶宜设臵通长 水平压杆。 4. 柱间支撑与柱连接的节点焊缝及柱内锚件应与支撑杆件等强，以 避免节点过早破坏。
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８.４
单层厂房的纵向抗震计算
选择合理的力学模型和计算简图进行厂房纵向抗震分析十分必 要。 为了便于工程设计，根据不同情况可采用下列两种不同的简化 计算方法。 ８.４.１修正刚度法 此法适用于柱顶标高不大于15m且平均跨度不大于30m的单跨或 多跨等高钢筋混凝土无檩和有檩屋盖的厂房，取整个抗震缝区段为 纵向计算单元。 修正刚度法仍采用按柱列刚度比例分配地震作用，但对屋盖的 空间作用及纵向围护墙对柱列侧移的影响作了考虑。 ８.４.２拟能量法 拟能量法以剪扭振动空间分析结果为标准，进行试算对比，找 出各柱列按跨度中心划分质量的调整系数，从而得出各柱列作为分 离体时的有效质量，然后按能量法公式确定整个厂房的自振周期， 并按单独柱列分别计算出各柱列的水平地震作用。 此法一般用于两跨不等高厂房的纵向地震作用效应计算。
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８.５
单层钢筋混凝土柱厂房构造措施
合理的构造措施是提高结构延性，防止结构在地震中倒塌的重 要保证。 ８.５.１无檩屋盖构件的连接与支撑布臵 装配式钢筋混凝土厂房的整体性主要靠构件之间的良好连接和 合理的支撑系统来保证，而厂房的整体性则是抵抗地震作用十分重 要的条件。 屋盖支撑是保证屋盖结构整体刚度的重要条件，是提供屋盖刚 度保证的第二道防线，它能有效地保证屋盖的整体性，即使屋面板 局部塌落，也不会导致整体屋盖的倒塌。 ８.５.２有檩屋盖构件的连接与支撑布臵 ８.５.３屋架 ８.５.４柱 为了增加钢筋混凝土柱的延性，应对柱采取适当的构造措施。
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８.４
单层厂房的纵向抗震计算
８.４.３纵向柱列的刚度 纵向柱列的刚度为柱列中所有柱子、支撑和墙体的刚度之和 ８.４.４ 柱间支撑的抗震验算 １.柔性支撑 对柔性支撑，其交叉支撑的斜杆内力
２.半刚性支撑 对半刚性支撑，交叉支撑的斜杆截面可仅按抗拉验算，并考虑压杆 参与一部分工作，斜杆计算拉力为
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８.３
单层厂房的横向抗震计算
一台吊车重产生的作用在一根柱上的吊车水平地震作用为： 当为多跨厂房时，各跨的吊车地震作用应分别进行计算。 ８.３.５ 天窗架的横向水平地震作用 《抗震规范》规定，对突出屋面且带有斜腹杆的三铰拱式钢筋混 凝土和钢天窗架，其横向地震作用按底部剪力法计算已足够安全， 只对跨度大于９m或烈度９度时，天窗架的横向地震作用效应才乘 以效应增大系数１.５，以考虑高振型的影响。 天窗架的横向水平地震作用按下式计算：
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８.３
单层厂房的横向抗震计算
单层厂房的抗震计算，可以分别取横向和纵向两个方向进行。 《 抗震规范 》 规定，对于设防烈度为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），可不进行横向及纵向的截面抗震验算，但应满足规 定的抗震构造措施要求。 关于钢筋混凝土无檩和有檩屋盖厂房在横向地震作用下的内力 计算，一般情况下宜采用考虑屋盖平面的横向弹性变形，按多质点 空间结构进行内力分析。 当符合一定条件时，也可按平面排架计算。这是一种简化计算 方法，便于手算，但由于与实际情况有出入，所以其计算结果还需 按一定的规定对排架柱的地震剪力和弯矩进行调整。 对于柱距相等的轻型屋盖厂房，也可按平面排架分析其内力。
单层厂房的横向抗震计算
８.３.３横向自振周期的调整 《抗震规范》规定，按平面铰接排架计算的横向自振周期，应按下 列规定加以调整： ( 1 ）由钢筋混凝土屋架或钢屋架与钢筋混凝土柱组成的排架，有纵 墙时取周期计算值的 80 % ，无纵墙时取 9 0%； ( 2 ）由钢筋混凝土屋架或钢屋架与砖柱组成的排架，取周期计算值 的 90 % ; （3）由木屋架、钢木屋架或轻钢屋架与砖柱组成的排架，取周期 计算值。 注意，上述规定不适用于纵墙连有刚度较大的附属建筑物的房屋。
２.两跨不等高厂房
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８.３
单层厂房的横向抗震计算
３.三跨不对称带升高跨厂房 计算这类厂房的自振周期时，一般可简化为三质点体系，采用 能量法计算其基本周期，公式为：
式中
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８.３
山墙倒塌
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８.２
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臵。 ８.２.１体型与抗震缝 １.体型： 单层厂房的平、立面布臵应注意使体型简单、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 对结构复杂的厂房，在侧向刚度或高度变化很大的部位，以及 沿厂房侧边有贴建房屋时，宜设抗震缝。 抗震缝的两侧应布臵墙或柱。 抗震缝的宽度按烈度和结构相邻部分可能产生的侧向位移确定。
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８.３
单层厂房的横向抗震计算
８.３.４排架地震作用的计算 单层厂房平面排架的横向水平地震作用可采用底部剪力法进行 计算。 １.排架结构底部总剪力 ２.第 i 屋盖高度处的 横向水平地震作用
３.吊车重产生的横向水平地震作用 对于柱距为 12m 或 12m 以下的厂房，单跨时应区一台，多跨 时不超过两台。集中的吊车重量为跨内一台最大吊车重，软钩时不 包括吊重，硬钩时要考虑吊重的 30 ％。
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８.１
概述
８.１.２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 柱间支撑杆件压曲 ５.纵向地震作用下围护结构的震害 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
一般可不考虑吊车重量的影响。
确定厂房自振周期的计算简图
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８.３
单层厂房的横向抗震计算
２.计算厂房地震作用时的计算简图和重力荷载集中 对于设有桥式吊车的厂房， 除了把厂房质量集中于屋盖标高 处外，还要考虑吊车重量对柱子 的最不利影响，一般把某跨吊车 的全部重量布臵于该跨两个柱子 的吊车梁顶面处。 集中于 i 屋盖处的重力荷载代表值可按下式计算：