1、第9章 單層鋼筋混凝土柱廠房抗震設(shè)計(jì) 工程抗震9.1 震害概述（1）橫向（2）縱向 屋面板墜落；天窗架傾倒；屋架破壞；柱間支撐；山墻；女兒墻等9.2 結(jié)構(gòu)布置的一般原則（詳細(xì)看教材，規(guī)范）（1）體型與抗震縫體型簡單、規(guī)則、剛度質(zhì)量分布均勻。振動(dòng)特性相差比較大的廠房用抗震縫將結(jié)構(gòu)分開。廠房端部用屋架承重屋蓋，而不是山墻承重。輔助房屋等設(shè)施布置不應(yīng)在角部和鄰近抗震縫。（2）屋蓋體系用輕屋蓋減輕地震作用。天窗位置剛度突變對結(jié)構(gòu)抗震不利，宜采用輕質(zhì)材料的天窗，必要時(shí)也可以采用下沉式天窗。屋蓋支撐起到加強(qiáng)剛度的作用，合理設(shè)置，滿足相關(guān)要求。（3）柱柱是廠房的重要承重構(gòu)件。鋼筋混凝土柱一般具有較好的抗震性

2、能，但要注意柱的截面選擇，變截面位置容易成為結(jié)構(gòu)的抗震弱點(diǎn)。合理布置柱間支撐。（4）維護(hù)墻體磚墻地震破壞比較嚴(yán)重，宜用大型墻板。9.3 單層廠房的橫向抗震（1）計(jì)算模型空間結(jié)構(gòu)或者平面排架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)受力比較均勻的簡單廠房可用平面排架計(jì)算（2）自振周期計(jì)算簡圖和重力荷載代表值自振周期計(jì)算簡化為單質(zhì)點(diǎn)體系和多質(zhì)點(diǎn)體系。重力荷載代表值分結(jié)構(gòu)自振頻率計(jì)算和地震作用計(jì)算兩種情況（頻率等效、作用等效），等高廠房自振頻率計(jì)算時(shí)集中在屋蓋處的重力荷載代表值為：G=1.0G屋蓋+0.5G雪+0.5G積灰+0.5G吊車梁+0.25G柱+0.25G縱墻+1.0G檐墻（不等高的情況參見教材7.2-7.3）其中的系數(shù)是

3、可變荷載組合系數(shù)和質(zhì)量換算系數(shù)。換算系數(shù)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，如吊車梁集中到相鄰低跨屋蓋處時(shí)取1.0G吊車梁。 （3）地震作用的計(jì)算簡圖和重力荷載廠房的質(zhì)量集中在屋蓋處吊車橋架重、吊重Gcr的質(zhì)量集中在該跨兩柱子吊車梁頂面位置等高廠房地震作用計(jì)算時(shí)集中在屋蓋處的重力荷載代表值為：G=1.0G屋蓋+0.5G雪+0.5G積灰+0.75G吊車梁+0.5G柱+0.5G縱墻+1.0G檐墻（不等高的情況參見教材7.5-7.6）（4）橫向自振周期計(jì)算單跨和等高多跨G1：集中在屋蓋處的重力荷載代表值(kN)g：重力加速度;11：柔度系數(shù)兩跨不等高廠房 嚴(yán)密算法或者近似算法計(jì)算自振頻率。按近似計(jì)算方法計(jì)算時(shí)(能

4、量法)，基本周期為三跨不等高時(shí)廠房的基本周期近似算法與兩跨相似（5）橫向自振周期調(diào)整實(shí)際結(jié)構(gòu)屋架與柱子之間不是完全的鉸接，以及山墻的影響，實(shí)際的自振周期小于計(jì)算值，根據(jù)規(guī)范的規(guī)定需要進(jìn)行自振周期調(diào)整。鋼筋混凝土屋架或鋼屋架與鋼筋混凝土柱組成的排架，有縱墻時(shí)取周期計(jì)算值的80%，無縱墻時(shí)取90%。（6）排架地震作用按底部剪力法計(jì)算時(shí)，屋面（廠房）、吊車重量引起的地震荷載作用的計(jì)算簡圖分別如下。底部剪力等高廠房不等高廠房作用在屋蓋以及吊車梁上的地震荷載 柱距不超過12m的廠房，單跨取一臺，多跨不超過2臺，軟鉤不考慮吊重，硬鉤考慮30%的吊重。一臺吊車作用在一根柱上所在跨的柱頂高度作用在一根柱子上的

5、重力荷載天窗架的橫向水平地震作用一般天窗架的地震作用跨度大于9度或者烈度9度時(shí)，考慮增大系數(shù)1.5。Gsl=1.0G天窗屋蓋+0.5G天窗積雪+0.5G天窗積灰Hsl：天窗屋蓋標(biāo)高的高度，由廠房基礎(chǔ)頂面算起。（7）排架內(nèi)力分析排架內(nèi)力計(jì)算過程如下：按結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力（內(nèi)容省略）對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行調(diào)整 1）考慮空間效應(yīng)及扭轉(zhuǎn)影響 2）不等高廠房高低跨交界處上柱內(nèi)力修正 3）對有吊車廠房的上柱截面內(nèi)力修正計(jì)算結(jié)果調(diào)整1）考慮空間效應(yīng)及扭轉(zhuǎn)影響實(shí)際廠房具有空間作用：山墻、屋架與柱頂連接剛度等具有空間作用和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)抗震規(guī)范：按平面鉸接排架進(jìn)行橫向地震計(jì)算時(shí)，對鋼筋混凝土屋蓋的等高廠房排架柱和不等

6、高廠房除高低跨交接處上柱以外的全部排架柱各截面的地震彎矩和剪力，均應(yīng)考慮空間效應(yīng)及扭轉(zhuǎn)影響。考慮空間效應(yīng)及扭轉(zhuǎn)影響尚應(yīng)符合如下4個(gè)條件（否則要采用考慮空間效應(yīng)的計(jì)算模型直接計(jì)算，不能通過調(diào)整的方法考慮空間效應(yīng)）：基本烈度為7、8度的地震區(qū)；山墻的間距Lt與廠房總跨度B之比Lt /B8或 B12m；山墻的厚度不小于240mm，開洞水平面積50%，與屋蓋系統(tǒng)連接良好；柱頂高度 15m。B）高低跨交接處高跨上柱的地震效應(yīng)（M、V）增大效應(yīng) 增大系數(shù) ： 高低跨交接處的空間工作影響系數(shù)。 高振型 的影響因素： 空間作用 集中在高、低跨的柱頂重力荷載代表值計(jì)算跨度C）吊車橋架對廠房地震的增大效應(yīng)吊車梁頂

7、面標(biāo)高處的上柱截面由吊車橋架引起的地震剪力和彎矩乘以增大系數(shù)： 考慮吊車的局部振動(dòng)放大地震荷載的影響（8）排架內(nèi)力組合 內(nèi)力組合：地震作用引起的內(nèi)力和與其相應(yīng)的豎向荷載引起的內(nèi)力，根據(jù)可能出現(xiàn)的最不利荷載組合情況，進(jìn)行組合。組合效應(yīng)為重力荷載分項(xiàng)系數(shù)1.2水平地震荷載分項(xiàng)系數(shù)1.3重力荷載代表值效應(yīng)包括懸吊物重力標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值得效應(yīng)考慮增大系數(shù)或調(diào)整系數(shù)（9）截面抗震驗(yàn)算 一般表達(dá)式： SR/RER結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力設(shè)計(jì)值RE承載力調(diào)整系數(shù)，與柱子的軸壓比有關(guān)，軸壓比小于0.15時(shí)取0.75，否則取0.8。（10）抗震驗(yàn)算其他問題側(cè)向水平變位受約束（短柱），按下式驗(yàn)算柱頭抗剪：

8、V（0.042bch0fc+Asvfyv+0.054N）/RE V 柱頂剪力設(shè)計(jì)值 RE承載力抗震調(diào)整系數(shù)（1.0）重力與水平地震力同時(shí)作用下，不等高廠房低跨柱的牛腿（支撐屋架牛腿）縱向水平受拉鋼筋截面積：9.4 單層廠房的縱向抗震計(jì)算（1）計(jì)算模型空間結(jié)構(gòu)或者柱列，為了方便設(shè)計(jì)，常用簡化方法計(jì)算。兩種簡化計(jì)算方法修正剛度法擬能量法，適用兩跨不等高廠房縱向地震作用效應(yīng)計(jì)算，是一種考慮空間效應(yīng)的近似算法（不介紹） （2）修正剛度法適用范圍柱頂標(biāo)高15m，平均跨度30m的單跨或多跨等高鋼筋砼無檁和有檁屋蓋的廠房。計(jì)算原理1）假定剛性屋蓋，按單質(zhì)點(diǎn)體系計(jì)算周期。2）按柱列剛度比例分配地震作用，并考慮

9、縱向圍墻剛度或中列柱支撐的強(qiáng)弱對柱列側(cè)移量的影響。縱向自振周期計(jì)算(按廠房整體計(jì)算，公式需確認(rèn)，按教材) Gi：集中在第i列柱柱頂處的等效重力荷載(kN) Gi=1.0G屋蓋+0.5G雪+0.5G積灰+0.25(G柱+G橫墻) +0.35G縱墻+0.5(G吊車+G吊車梁)0.35剪切等效k 周期修正系數(shù)g 重力加速度Ki第i柱列總剛度 Ki=Kc+Kb+Kw柱、支撐和墻的剛度總和，考慮墻開裂折減墻體剛度折減系數(shù)對于單跨或者等高多跨鋼筋混凝土柱磚圍護(hù)墻結(jié)構(gòu)，縱向自振周期也可以按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算（規(guī)范公式） 屋蓋類型系數(shù)(混凝土1.0，鋼屋架0.85)。l廠房跨度（m），多跨取平均跨度H基礎(chǔ)頂面至柱頂

10、的高度（m）。 對于敞開、半敞開等廠房，基本周期還應(yīng)考慮圍護(hù)墻影響系數(shù)。柱列地震作用作用于第i列柱柱頂標(biāo)高處地震力： Kai i列柱柱頂?shù)恼{(diào)整側(cè)移剛度Ki i列柱柱頂?shù)目倐?cè)移剛度柱列剛度調(diào)整系數(shù)分別為維護(hù)墻影響和柱間支撐影響廠房單元柱列總等效重力荷載代表值（kN）： 1.0G屋蓋+0.5G雪+0.5G積灰+0.5G柱+0.5G橫墻+0.7G縱墻 （無吊車廠房） Geq= 1.0G屋蓋+0.5G雪+0.5G積灰+0.1G柱+0.5G橫墻+0.7G縱墻 （有吊車廠房） 縱向圍墻的剛度對柱列側(cè)移量的影響系數(shù) 中列柱支撐對柱列側(cè)移量的影響系數(shù)作用于柱列吊車梁頂標(biāo)高處的縱向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值：作用于i柱列吊

11、車梁頂標(biāo)高處的等效重力荷載代表值： Gci = 0.4G柱+1.0（ G吊車梁+0.5G吊車 ） Hci 、Hi第i柱列吊車梁頂高度及柱列頂高度（m）構(gòu)件地震作用無吊車廠房：第i柱列中，一根柱子、一片支撐、一片磚墻所分擔(dān)的縱向地震作用分別為：墻體剛度折減系數(shù) 有吊車廠房：柱列側(cè)移ui1和ui2 由此求得柱子、支撐、磚墻所分擔(dān)的縱向地震作用 柱子柱間支撐磚墻縱向柱列的剛度 柱列剛度為柱、支撐以及墻體的剛度之和 Ks=Kc+Kb+Kw 一般可通過柔度計(jì)算求逆得到， K=-1 關(guān)鍵是構(gòu)件的柔度系數(shù)計(jì)算方法。 縱向柱列各構(gòu)件的柔度 單柱是考慮屋蓋吊車梁等的約束影響系數(shù)柱間支撐A）柔性支撐（150），受

12、壓桿的作用可以忽略。不考慮水平桿的變形考慮水平桿的變形 交叉支撐的斜桿內(nèi)力B）半剛性支撐（=40150），考慮壓桿穩(wěn)定系數(shù)，受壓的作用考慮一部分（不考慮水平桿及兩邊柱子的變形）交叉支撐的斜桿內(nèi)力C）剛性支撐（40），考慮受壓桿的作用（不考慮水平桿變形）磚墻的柔度（按照砌體結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法）A）無吊車B）有吊車9.5 單層鋼筋砼柱廠房的構(gòu)造措施（1）無檁屋蓋構(gòu)件的連接要求屋面板與屋架焊牢，靠近柱列的屋面板與屋架焊縫長度80mm；6、7度時(shí)有天窗廠房的端開間，或8、9度時(shí)的各開間垂直屋架方向兩側(cè)相鄰的大型屋面板頂面焊牢；8、9度時(shí)，屋面板端頭底面的預(yù)埋件采用角鋼并與主筋焊牢；非標(biāo)準(zhǔn)屋面采用裝配整體式

13、接頭，或?qū)逅慕乔械艉笈c屋架焊牢。屋架端部頂面預(yù)埋錨筋，8度時(shí) 410，9度時(shí) 412。屋蓋支撐要求此外，屋蓋支撐還要求滿足下列條件：天窗開洞范圍內(nèi)，在屋架脊點(diǎn)處應(yīng)設(shè)上弦通長水平壓桿。屋架跨中豎向支撐在跨度方向的間距，6-8度時(shí)不大于15m，9度時(shí)不大于12m，當(dāng)僅在跨中設(shè)一道時(shí)，應(yīng)設(shè)在跨中屋架屋脊處，設(shè)二道時(shí)，應(yīng)在跨度方向均勻布置。屋架上、下弦通長水平系桿與豎向支撐宜配合設(shè)置。跨度不大于15m的無腹桿鋼筋砼組合屋架上弦橫向支撐在廠房單元兩端各設(shè)一道，8度每隔36m和9時(shí)每隔24m應(yīng)增設(shè)一道。柱距不小于12m且屋架間距為6m的廠房，拖架區(qū)段及其相鄰開間應(yīng)設(shè)下弦縱向水平支撐。屋蓋支撐桿件宜用型鋼

14、。（2）有檁屋蓋構(gòu)件的連接要求檁條應(yīng)與屋架焊牢，有足夠的支承長度；雙脊檁應(yīng)在跨度1/3處相互拉結(jié)；壓型鋼板應(yīng)與檁條連接，槽瓦、瓦楞鐵、石棉瓦等應(yīng)與檁條拉結(jié)；屋蓋支撐要求（3）屋架屋架上弦第一節(jié)間和梯形屋架端豎桿的配筋，6、7度時(shí)不宜小于412，89度時(shí)不宜小于414；梯形屋架的端豎桿截面寬度宜與上弦寬度相同；屋架上弦端部支撐屋面板的小立柱的截面不宜小于200mm，高度不宜大于500mm，主筋宜采用形，67度時(shí)不宜少于412，89度時(shí)不宜少于414，箍筋可采用6，間距宜為100mm。鋼筋砼組合屋架的上弦宜為矩形截面，下弦應(yīng)采用型鋼。（3）柱箍筋加密柱頭；上柱；牛腿或肩梁；柱根；柱間支撐與柱連接節(jié)

15、點(diǎn)和柱變位受平臺、嵌砌內(nèi)隔墻等約束的部位。1）加密箍筋直徑2）不等高廠房低跨屋蓋的中柱牛腿增設(shè)的抗拉鋼筋6、7度時(shí)不少于212，8度時(shí)不少于214，9度時(shí)不少于216；抗拉鋼筋應(yīng)與牛腿面的預(yù)埋板焊牢；柱子根部自柱底至設(shè)計(jì)地坪以上500mm高度范圍內(nèi)采用矩型截面；在牛腿箍筋加密區(qū)范圍內(nèi)，柱截面采用矩型。3）山墻抗風(fēng)柱的配筋要求抗風(fēng)柱柱頂以下300mm和牛腿面以上300mm的箍筋直徑不宜小于6mm，間距不應(yīng)大于100mm，肢距不宜大于250mm；抗風(fēng)柱的變截面牛腿處宜設(shè)置縱向受拉鋼筋。4）大柱網(wǎng)廠房柱的截面配筋柱截面采用正方形或接近于正方形的矩形；柱軸壓比，67度時(shí)不宜大于0.8，8度時(shí)不宜大于0.7，9度時(shí)不應(yīng)大于0.6。縱向鋼筋宜沿柱截面周邊對稱配置；柱頭和柱根的箍筋應(yīng)加密。（4）柱間支撐柱間支撐按廠房單元布置；柱間支撐的桿件采用型鋼，支撐形式宜采用交叉，交角不宜大于55度；采用帶吸能內(nèi)框的消能柱間支撐吸收地震能量。8度時(shí)廠房跨度不小于18m的多跨廠房的中柱和9度時(shí)多跨廠房的各柱，柱頂宜設(shè)置通長水平壓桿。柱間支撐與柱連