单层厂房抗震设计.ppt

第7章单层厂房抗震设计教学提示：单层厂房在我国工业企业中被广泛应用，其地震作用分析应考虑屋盖平面内的弹性变形和山墙可能引起的扭转。本章介绍以空间分析为基础的简化计算方法。
教学要求：本章要求学生了解单层厂房震害特点、抗震规定、抗震计算要点及构造措施。单层厂房包括单层砖结构厂房、单层钢筋混凝土柱厂房和单层钢结构厂房等结构类型，本章介绍前两种。单层砖结构厂房是指以砖柱(墙)承重的中小型厂房。单层钢筋混凝土柱厂房指工业建筑中采用比较普遍的装配式单层钢筋混凝土柱厂房，且厂房内多设置桥式吊车。
虽然单层砖结构厂房和单层钢筋混凝土柱厂房的震害表现有所不同，但由于两者的抗震设计方法有共同之处，故本章将这两种类型的厂房一起叙述。上述震害特点基本上反映了在横向地震作用下单层砖结构厂房的受力性质。由于这类房屋缺少横墙拉结，特别是山墙或横墙间距较大的有檩体系屋盖房屋，屋盖整体性较差，横向地震作用主要由组成排架的纵墙承受，所以纵墙震害较重。而在强震区，当采用钢筋混凝土屋盖，且山墙或横墙的间距不大时，屋盖的整体性较强，厂房的空间作用比较显著；这时，山墙将承受由屋盖传来较强的横向地震作用。当传至山墙或横墙上的横向地震作用超过山(横)墙的抗剪承载力时，墙体就会产生斜裂缝。由于地震的往复作用，墙体上产生的裂缝往往是交叉型的。
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图7.1山墙裂缝装配式单层钢筋混凝土柱厂房的震害一般表现是：6度、7度地震区主体结构完好，少数围护砖墙开裂外闪，个别围护砖墙倒塌，突出屋面的∏形天窗架局部损坏；在8度区，随着场地类别的不同，主体结构有不同程度破坏，与柱和屋盖拉结不好的围护墙大面积倒塌，∏形天窗架大量倾倒，有的重屋盖厂房屋盖塌落；在9度区(特别是第Ⅲ、Ⅳ类场地)主体结构破坏严重。砌体围护结构大量倒塌，∏形天窗架普遍倾倒，不少长房屋盖塌落；在10度、11度地区，许多厂房倾倒毁坏。
不少震害资料还表明，震害的轻重与场地类别密切相关。当结构自振周期与场地卓越周期相接近时，建筑物与地基土产生类似共振现象，震害加重。单层钢筋混凝土厂房纵向抗震能力较差。此外还存在一些构件间联结构造单薄、支撑系统较弱、构件强度不足等薄弱环节，当发生地震时首先破坏。钢筋混凝土单层厂房其主要震害表现如下。5.厂房与生活间相接处的破坏
钢筋混凝土柱单层厂房为较柔的结构体系，而车间的生活间(如办公室、附属用房等)常常是刚性砖混结构，二者刚度相差悬殊，自振频率和变形极不一致。在设计生活间时，往往利用厂房的山墙或纵墙作为生活间墙体的一边，有的承重构件就直接伸入该墙。因此地震时该处普遍遭破坏。破坏现象主要表现为山墙与生活间脱开或互撞，生活间的承重构件拔出，山墙上有通长或局部的水平裂缝等。
7.2.2单层钢筋混凝土柱厂房
1.厂房的结构平面布置
厂房的平立面布置，与单层砖结构厂房的结构平面布置要求相同，但防震缝的设置，应符合下列要求。
厂房体型复杂或有贴建房屋和构筑物时，宜设防震缝；在厂房纵横跨交接处、大柱网厂房或不设柱间支撑的厂房，防震缝宽度可采用100mm～150mm，其他情况可采用50mm～90mm。
2.厂房天窗架的设置
(1)天窗宜采用突出屋面较小的避风型天窗，有条件或9度时宜采用下沉式天窗。
(2)突出屋面的天窗宜采用钢天窗架；6度～8度时，可采用矩形截面杆件的钢筋混凝土天窗架。
(3)8度和9度时，天窗架宜从厂房单元端部第三柱间开始设置。
(4)天窗屋盖、端壁板和侧板，宜采用轻型板材。7.3单层厂房抗震计算由图7.5可知：
(7-5b)
式中：——排架横梁的内力(kN)；

——在a柱柱顶作用单位水平力时，该处引起的位移(m/kN)，如图7.5(b)所示。
(2)两跨不等高厂房。
计算这类厂房的横向基本周期时，一般可简化为二质点体系，其基本周期可按下式计算：式中：——柱列在吊车梁顶标高处的纵向地震作用标准值；
——集中于柱列吊车梁顶标高处的等效重力荷载代表值，包括吊车梁与悬吊物的重力荷载代表值和40%柱子自重；
——柱列吊车梁顶高度；
——柱列柱顶高度。
其余步骤与柱列法相同。
3)柱间支撑地震作用验算
长细比不大于200的斜杆截面可仅按抗拉验算，但应考虑压杆的卸载影响，其拉力可按式(7-32)确定：
(7-32)
式中：——节间支撑斜杆抗拉验算时的轴向拉力设计值；
——i节间斜杆的全长；
——压杆卸载系数压杆长细比为60、100和200时可分别采用0.7、0.6和0.5；
——i节间支撑承受的地震剪力设计值；
——支撑所在柱间的净距。7.4构造要求支撑名称(3)山墙应沿屋面设置现浇钢筋混凝土卧梁，并应与屋盖构件锚拉；山墙壁柱的截面与配筋，不宜小于排架柱壁柱，应通到墙顶并与卧梁或屋盖构件连接。
(4)屋架(屋面梁)与墙顶圈梁或柱顶垫块，应采用螺栓或焊接连接；柱顶垫块应现