PPT建筑结构抗震设计

第7章单单层厂厂房抗抗震设设计单层厂厂房的的内容容：单层砖砖结构构厂房房、单单层钢钢筋砼砼柱厂厂房、、单层层钢结结构厂厂房本章主主要讲讲解单单层钢钢筋砼砼柱厂厂房一、单单层钢钢筋砼砼柱厂厂房6、7度区，，主体体结构构完好好，少少数围围护砖砖墙开裂外外闪，，突出出屋面面的π形天窗窗局部部破坏坏。8度区，主主体结结构不不同程程度破破坏，，上柱柱裂缝缝，柱柱与屋屋盖的连连接破破坏π形天窗窗倾倒倒，个个别屋屋盖塌塌落。。9度区：：砖围围护墙墙大量量倒塌塌，π形天窗窗架大大量倾倾倒，不不少屋屋盖塌塌落。。10、11度区，，大多多数厂厂房倒倒塌破坏坏。震震害害表明明：通过设设防的的厂房房，对对7度地震震作用用有足足够的的抗震能能力，，也存存在一一些薄薄弱环环节。。§1震害分分析对7度以上上地震震作用用抵抗抗力不不足。。弱点点：纵纵向抗震震能力力差、、构件件连接接单薄薄、支支撑体体系弱弱等。。1、屋盖盖体系系7度区，，柱间间支撑撑处屋屋面板板支座座酥裂裂。8度区，，屋面面板错错动、、震落落、倒倒塌。。9度区，，屋面面大面面积倒倒塌。。2、天天窗架架突出屋屋面的的π形天窗窗架在在8度以上上会造造成大大面积积的倾倾倒，，是厂厂房的的薄弱弱部分分。下沉式式天窗窗震后后基本本完好好。3、柱柱1）上柱柱柱身变变截面处酥酥裂或或折断断2）柱顶顶与屋屋面梁梁的连连接处处由于于受力力复杂杂易发发生剪剪裂压压酥、、拉裂裂或锚锚筋拔拔出、、钢筋筋折断断等震震害。。3）高低低跨处处，中中柱柱柱肩产产生竖竖向拉拉裂。。4）下柱柱下部部出现现横向向裂缝缝或折折断。。4、连接接厂房是是装配配式结结构，，连接接很重重要，，屋面板与与屋架架，天天窗架架与屋屋架、、屋架架与柱柱、吊车梁梁与柱柱、支支撑连连接等等。5、支支撑系系统厂房的的重要要构件件，天天窗架架支撑撑——屋盖垂直直支撑撑——柱间支支撑破坏形形式：：压曲曲，节节点扭扭折、、焊缝缝撕开、锚锚件拉拉脱等等。6、围围护墙墙开裂、、外闪闪、脱脱落、、倒塌塌。二、单单层砖砖厂房房7度区：：未经经设防防的单单层砖砖结构构厂房房，多数只只有轻轻微破破坏或或基本本完好好，少少数为为中等破坏坏。8度区：：多数数有破破坏，，部分分受到到中等等破坏，个个别倒倒塌。。9度区：：大多多数有有严重重破坏坏或倒倒塌，，只有个别别在震震后保保留下下来。。震害：：纵墙墙水平平裂缝缝、砖砖垛折折断、、山墙墙斜裂裂缝。。屋架架支座座联结结处的的局部部破坏坏。§2抗震设设计一、设设计原原则1.结构布布置与与选型型（1）平面布置置和抗侧力力结构形式式厂房的结构构布置应合合理。平面面宜规则、、对称；平面复杂时时，应设防防震缝将平平面分隔成成简单对称称的形状。。单层砖柱厂厂房：屋盖盖较轻时（（轻型钢屋屋架等）可可不设防震震缝，屋屋盖较重时时（钢筋砼砼）与贴建建的建筑之之间，设50~70mm的防震缝。。单层砼柱厂厂房：多跨跨宜为等高高，体型复复杂时，宜宜设缝。纵纵横跨交接接处的100~150mm，其它为50~90mm。厂房横向抗抗侧力体系系：屋盖横梁与与柱铰接的的排架形式式。厂房纵向抗抗侧力体系系：纵向柱列形形成的排架架、柱间支支撑和纵墙墙共同组成成。厂房的同一一结构单元元内不应采采用不同的的结构形式式，也不应应采用横墙墙与排架混混合承重。。（2)支撑的布置置①屋盖支撑布布置上弦横向、、下弦横向向、跨中竖竖向、端部部竖向有檩屋盖的的支撑布置置见表7-1；有檩屋盖的的支撑布置置表7-2；木屋盖的支支撑布置表表7-3。②柱间支撑：：设置位置，，最大长细细比，节点点连接。（3）围护墙的的布置围护墙的布布置应尽量量均匀、对对称。多跨厂房的的砌体围护护墙宜采用用外贴式，，不宜采用用嵌贴式。。厂房端部宜宜设屋架，，不宜采用用山墙承重重。墙板优于砖砖墙，砖围围护墙应设设置圈梁，，设拉筋于于柱连接。。钢结构厂房房的围护墙墙：单层钢筋混混凝土柱厂厂房的围护护墙：厂房围护墙墙女儿墙的的布置和构构造，应符符合有关对对非结构构构件抗震要要求的规定定。（4）天窗架和和屋架的选选型天窗架：①突出屋面的的天窗架宜宜采用钢天天窗架②9度时，可采采用下沉式式天窗③突出屋面的的钢筋砼天天窗，侧板板与天窗架架柱宜采用用螺栓连接接屋架选型：：①单层砖柱厂厂房6~8度宜用轻型型屋盖9度应为轻型型屋盖②单层砼柱厂厂房，屋架L>24m8度III，IV类场地9度③屋面板与屋屋架焊接（（三点焊接接）④规范对屋架架截面和配配筋的构造造作出要求求（5）柱的选型型单层砖柱房房屋6、7度时可采用用十字形无无筋砖柱，，8度ⅠⅡ类场地采用用竖向配筋筋组合砖柱柱，9度时和8度（III，IV类场地）中中柱采用钢钢筋砼柱。单层钢筋砼砼柱厂房，，截面选取取，箍筋加密，加密密区最小间间距和直径径要求柱顶与屋架架连接：8度时宜用用螺栓连连接，9度时宜用用钢板铰铰连接钢板铰宜宜于耗能能，在地震中中经受了了考验。。2.抗震设计计的一般般原则（1）哪些厂厂房可不不进行横横向及纵纵向截面面抗震算算；（2）厂房的的横向抗抗侧力构构件厂房的纵纵向抗侧侧力构件件；（3）哪些厂厂房需考考虑竖向向地震作作用；（4）哪些厂厂房应进进行弹塑塑性变形形验算。。3单层厂房房的质量量集中系系数集中质量量一般位位于屋架架下玹（（柱顶））处。质量集中中的原则则：计算动力力特性时时,根据“周周期等效效”的原原则；计算地震震作用时时，对于于排架根根据柱底底“弯矩矩相等””的原则则，对于于剪力墙墙根据墙墙底“剪剪力相等等”的原原则。二、横横向抗抗震计算算计算要点点：单层厂房房的抗震震计算包包括横向向和纵向两两个方向向的计算算。当满足有有关抗震震构造措措施时，，规范规规定：7度时，ⅠⅡ类场地，，柱高不不超过4.5m且两端均均有山墙墙的单跨跨及等高高多跨砖砖柱厂房房，和柱柱高不超超过10m且两端均均有山墙墙的单跨跨及等高高多跨钢钢筋砼柱柱厂房可可不进行行抗震计计算。主要内容容：计算简图图的取法法，自振振周期的的计算，，内力计计算，强强度计算算等。1、计算简简图（平平面排架架）基本假设设：1、设厂房房的屋盖盖为有限限刚性的的物体。。2、设厂房房每一榀榀排架为为一各独独立隔离离的计算单元，，按单榀榀平面排排架进行行地震作作用分析。3、将质量量集中于于柱顶，，按单质质点及多多质点体系计算算。4、排架在在地震作作用下的的变形以以剪切变变形为主，地地震作用用沿高度度为倒三三角形分分布。（1）计算自自振周期期的质量量集中1）等高厂厂房2）不等高高厂房系数1.0、0.5、0.25是按动能能等效折折算质量的折折减系数数。吊车桥架架的影响响：吊车车桥梁的的刚度将将使结构的的刚度增增大即周周期减小小，而吊吊车桥架的重量量又使结结构的周周期增大大，为了了简化计算，在在计算周周期时，，不考虑虑桥架的的影响。。（2）计算地地震作用用的质量量集中屋盖处的的重量（（无吊车车）1）等高厂厂房2）不等高高厂房无吊车厂厂房计算算简图对于柱、、墙的折折算系数数0.5，是用柱柱底部弯矩等等效原则则得到的的。将柱或墙墙分成五五个质点点，各个个为0.2，按振型型分解反反应谱法法求出柱柱底部的的弯矩。。由底部部弯矩相相等，求求出在柱柱顶的折折算质量量，由算算例，最最后建议议取为0.5。桥式吊车车厂房，，还应考考虑吊车车桥架的的重力荷荷载（将将吊车考考虑成一一个质点点，集中中于该跨跨任一柱柱吊车梁梁顶面标标高处））吊车：单跨时为为一台，，多跨时时，不超超过两台台，软钩钩时，不不计吊重重，硬钩钩时取吊吊重的30%。2、自振振周期的的计算⑴单跨和等等高多跨跨厂房，，按单质质点体系系。考虑不同同结构引引入调整整系数——调整系数数由钢筋混混凝土屋屋架或钢钢屋架与与钢筋混混凝土柱柱组成的的排架，，有纵墙墙时取周周期计算算值的80%，无纵墙时取取90%。——排架的侧向柔柔度=F=(1-X1)⑵两跨不等高厂厂房能量法考虑⑶三跨不对称带带升高中跨厂厂房3、排架地震作用用的计算⑴底部剪力法（（考虑空间及及扭转作用修修正）——修正系数，表表7-6、7-7：单质点多多质点（2）各质点地震震作用分配4、考虑空间作作用和扭转影影响的内力调调整单厂横向地震震作用简化计计算=平面排架计算算+空间作用影响响空间工作效应应取决于：1.有无山墙（或或横墙）及屋屋盖的横向刚刚度2.屋盖增加了厂厂房的刚度。。3.山墙的间距越越小厂房的刚刚度越大。扭转效应：1.仅一端有山墙墙的厂房，会会产生扭转振振动。2.靠近伸缩缝处处的排架柱比比其他位置的的排架柱震害害重。当符合下列条条件时，可考考虑空间工作作和扭转影响响：1）7度和8度；2）厂房单元屋屋盖长度与总总跨度之比小小于8或厂房总跨度度大于12；3）山墙厚度不不小于240mm，开洞所占水水平截面面积积不超过总面面积的50%；4)柱顶高度不大大于15m。对不同的排架架结构形式进进行空间的平平动与扭转振振动分析，将将其结果与平平面排架振动动分析结果进进行对比，得得出空间工作作与扭转影响响效应的调整整系数ζ1ζ2见表7-6。简单的结论：：山墙的间距越越大，厂房的的空间作用越越小，排架上上的地震剪力力越大；有檩檩屋盖厂房的的地震剪力大大于无檩屋盖盖厂房；当山山墙的间距超超过一定距离离时，有檩屋屋盖厂房及高高低跨出的上上柱的地震作作用甚至超过过单排柱的地地震作用。5、不等高厂房高高低跨交接处处中柱的地震震内力修正由于高振型的的影响，将使使这部分截面面的内力大于用用底部剪力法法求出的内力力。这些截面的内力力乘以系数修修正。⑴高跨一侧有低低跨时⑵高跨两侧有低低跨时——空间影响系数数——高低跨跨数——高低跨屋盖的的重力荷载代代表值——高跨两侧低跨跨屋盖总的重重力荷载代表表值。6.吊车桥式引起起的地震作用用效应增大系系数求出的乘乘以以动力放大系系数7.有斜腹杆的桁桁架式天窗架架的地震作用用由于这种天窗窗架的刚度大大，可将其视视为一个质点计计算地震作用用，不乘放大大系数。当天窗架跨度度大于9m时（或9度时），可将求得的天天窗架地震作作用乘以1.5放大系数。8.排架内力组合合和构件强度度验算（1)内力组合单层厂房地震震作用效应组组合表达式：：（不考虑风荷荷载效应、吊吊车横向水平平制动力和竖竖向地震作用用）地震荷载效应应组合与其它它荷载效应组组合一起进行行验算，取其其中最不利的的组合控制设设计。（2）柱的截面抗抗震验算按偏心受压构构件验算：S—截面作用效应应；R—相应的承载力力设计值；—承载力抗震调调整系数，见见表3-16。（3）支承低跨屋屋盖牛腿的水水平受拉钢筋筋抗震验算牛腿水平受拉拉钢筋截面面面积As:9.罕遇地震作用用下抗震变形形验算规范要求：8度III，IV类场地9度上柱验算罕罕遇地震下下的弹塑性性变形——放大系数（（1.3~2.6）h——上柱高10.单层砖柱厂厂房的横向向抗震计算算（自学））砖柱厂房自自振周期的的调整：1）2）砖柱考虑空间作用用效应调整整系数：按多质点空空间结构计计算地震作作用1.计算简图横向由排架架和山墙构构件组成。。纵向由排架架和纵墙及及柱间支撑撑组成。将厂房的质质量集中于于屋盖处。。结构的质点点数，只考考虑横向振振动时为N=n*h，考虑平动与与扭转同时时作用时，，N=（n+1)*h.2.运动方程及及地震作用用计算用振型分解解法计算多多自由度振振动方程.用振型分解解反应谱法法计算地震震作用.厂房横向抗抗震计算小小结1.规范规定：：在某些情情况下可不不进行厂房房横向和纵纵向的抗震震计算。（（7度，ⅠⅡ，4.5米，10米）2.横向自振周周期的计算算：用能量量法，质量的计算算采用折算算质量法，，将分散质质量集中到到屋盖处。。3.地震作用的的计算：底底部剪力法法考虑空间作作用影响。。各质点的的地震作用用：对不同的位位置的计算算值进行放放大修正：天天窗架，吊吊车梁，高高低跨处等。。各质点的质质量：将柱柱（墙）的的质量折算算到柱顶时时用底部弯弯矩等效的的原则。三、纵纵向抗震验验算厂房的纵向向抗震计算算较为复杂杂，针对不同情况提提出了不同同的简化计计算方法。。对于轻型柔性性屋盖，采采用“柱列法”即各个柱列分片进进行计算，，对刚度较较大的钢筋筋砼屋盖结构，，厂房的纵纵向自振周周期和地震震作用可采用“修正刚度法法”。对于两跨跨不等高厂房，采采用“拟能量法”的原则确定定厂房的基本周周期及相应应的纵向地地震作用。。一、自振周周期1、柱列法法⑴计算简图适用于轻型型柔性屋盖。柱顶质量为为——屋盖荷载——柱自重——纵墙——横墙或山墙墙——吊车梁——吊车重量⑵计算公式第s柱列的周期期---周期折减系系数，无围围护墙0.9有围护墙0.8——s柱列的总刚刚度（KN/m）包括排架柱柱，柱间支支撑，围护护墙等。2、修正刚度法法（适用于于刚度较大大的屋盖））⑴计算简图将所有的屋屋盖质量合合并为集中质量量，所有排排架柱刚度合并并为一个刚刚度。⑵计算公式K——修正系数，表5-12P1743、拟能量法（（适用于两两跨不等高高厂房）⑴计算简图：：将柱列半半跨范围内内的重力荷荷载代表值按动动能等效原原则等效到到柱与屋盖盖连接处⑵计算公式两跨不等高高厂房、屋屋盖的空间间作用及扭转效应使使中柱列和和边柱列地地震力不同同。计算的方法法是将中柱柱列和边柱柱列的重重力荷载值进行行调整，再再按能量法法求自振周周期。对中柱列对边柱列查表P174表5-13位移的求法法见图按单柱列求求解4、抗震规规范建议经经验公式按修正刚度度法计算单单跨或等高高多跨的钢筋砼柱厂厂房纵向地地震作用时时，当柱顶顶高不大于15m，平均跨度不不大于30m。纵向基本周周期经验公公式：——围护墙影响响系数，砖砖围护墙=1.0敞开，半半敞开围围护墙板板——屋盖类型型系数，，大型屋屋面板，，钢筋砼屋架架1.0。钢钢屋架0.85——长房跨度度（m），平均值——基础顶面面至柱顶顶高度（（m）对于四周周有外墙墙的单层层单跨砖砖柱厂房房，由于于刚度大大，可不不必计算算周期，，采取计计算地地震作用用。二、厂房房纵向刚刚度柱列+柱间支撑撑+纵墙1、柱k=1/δ2、柱间支撑撑按桁架计计算，仅仅考虑支支撑的轴轴向变形形，不考虑柱柱和梁的的轴向变变形。⑴柔形柱间支支撑在地震作作用下，，压杆将丧失稳稳定而退退出工作作，仅有斜向向拉杆参参加工作作。⑵半刚性柱柱间支撑撑拉压杆的的刚度都都考虑，，压杆按临临界状态态刚度计计算。2、纵向砖墙墙⑴无洞或单单洞墙上下端转转动受约约束的情情况下端固定定，上端端自由K———小洞口影影响系数数——砖墙开裂裂等刚度度折减系系数⑵多洞墙3、柱列列刚度⑴仅柱顶作作用水平平力时⑵当柱列作作用两个个地震力力时刚度矩阵阵三、地震震作用的的计算1、计算简简图，无无吊车时时横墙纵纵墙檐檐墙注意：：与周期计计算时不不同。周周期计算算时按动动能等效效。地震震作用计计算时，，按几何何位置划划分。0.7是考虑纵纵墙上部部重量较较大有吊车时时：吊车梁顶顶柱顶：2、柱列列地震作作用⑴柱列法（（轻型屋屋盖）：：作用于第第s柱列柱顶顶标高处处的纵向向水平地震作用用作用于吊吊车梁顶顶面标高高处的地地震作用用⑵修正刚度度法（砼砼柱大型型屋面板板等高厂厂房）某一柱列列的地震震作用⑶拟能量法法（不等等高厂房房）作用于边边柱列柱柱顶的地地震作用用作用于高高低跨交交接处连连接点处处的地震作作用：3、构件件的地震震作用⑴仅柱列顶顶部作用用地震作作用时：柱列顶部部位移应应相等，，各构件件的地震震作用按刚刚度分配配。⑵当柱列作作用两个个地震力力时柱列侧移移：分配给柱柱的力：分配给支支撑的力力：分配给墙墙的力：：四、天窗窗地震作作用规范建议议：对单单跨、等等高多跨跨、高度度不超过15m的厂房，，突出屋屋面天天窗的纵纵向地震力在底底部剪力力法基础础上乘以以增大系系数。。（单跨跨、边边跨屋屋盖，，有纵纵向内隔隔墙的的中跨跨屋盖盖）（对于于其它它中跨跨屋盖盖）n———厂房跨跨数，，超过过跨按按4跨其它情情况，，天窗窗架的的纵向向抗震震计算算，仍仍可按空空间多多质点点体系系计算算。§6构件和和节点点的抗抗震设设计一、柱柱间交交叉支支撑1、斜杆内内力对于半半刚性性柱间间支撑撑：---压杆非非弹性性工作作阶段段的卸卸载系系数，，长细细比为60，100，200时，可可分别别为0.7，0.6，0.5。2、杆件截截面强强度只验算算拉杆杆3、节点予予埋件件锚筋筋抗震震验算算（p183）二、节节点：：1.柱顶。。2.牛腿。。三、柱柱的强强度计计算：：注意意内力力组合合1.重力荷荷载代代表值值+水平地地震作作用2.竖向（（恒载载+活载））+风载+吊车水水平荷