建筑结构抗震设计

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1、第一节第一节 震害及分析震害及分析 7度区：未经设防的单层砖结构厂房，多数只有轻微破坏或度区：未经设防的单层砖结构厂房，多数只有轻微破坏或 基本完好，少数为中等破坏。基本完好，少数为中等破坏。 8度区：多数有破坏，部分受到中等破坏，个别倒塌。度区：多数有破坏，部分受到中等破坏，个别倒塌。 9度区：大多数严重破坏或倒塌，个别在震后保留下来。度区：大多数严重破坏或倒塌，个别在震后保留下来。 震害震害：纵墙水平裂缝、砖垛折断、山墙斜裂缝。屋架支震害震害：纵墙水平裂缝、砖垛折断、山墙斜裂缝。屋架支 座联结处的局部破坏。座联结处的局部破坏。 1纵墙水平裂缝、砖垛折断、山墙斜裂缝或交叉裂缝纵墙水平裂缝、砖

2、垛折断、山墙斜裂缝或交叉裂缝 厂房纵墙产生水平裂缝、砖垛破损，裂缝随烈度的增高而加厂房纵墙产生水平裂缝、砖垛破损，裂缝随烈度的增高而加宽加长，甚至使纵墙折断，房屋倒塌；砖柱的上阶柱内侧弯曲受宽加长，甚至使纵墙折断，房屋倒塌；砖柱的上阶柱内侧弯曲受压破坏较多见。压破坏较多见。90区山墙将出现较严重的斜裂缝或交叉裂缝。区山墙将出现较严重的斜裂缝或交叉裂缝。7.1.1 单层砖厂房单层砖厂房第第7章章 单层厂房抗震设计单层厂房抗震设计且且山山墙墙或或横横墙墙的的间间距距不不很很大大时时，屋屋盖盖整整体体性性较较强强，厂厂房房空空间间作作用用比比较较显显著著；山山（横横）墙墙将将承承受受由由屋屋盖盖传传

3、来来较较大大的的横横向向地地震震作作用用。当当传传至至山山墙墙或或横横墙墙上上的的横横向向地地震震作作用用力力超超过过山山（横横）墙墙的的抗剪承载能力时，墙体就会产生斜裂缝。抗剪承载能力时，墙体就会产生斜裂缝。 2 2山墙水平裂缝、外闪和倒塌，纵墙斜裂缝或交叉裂缝山墙水平裂缝、外闪和倒塌，纵墙斜裂缝或交叉裂缝 造成这种震害的主要原因是，在造成这种震害的主要原因是，在9090区，山墙承受强烈的地区，山墙承受强烈的地震作用，山墙与屋盖缺少必要的锚固措施，山墙处于悬臂状态，震作用，山墙与屋盖缺少必要的锚固措施，山墙处于悬臂状态，在纵向地震作用下产生很大的出平面变位，致使山墙顶部砌体在纵向地震作用下产

4、生很大的出平面变位，致使山墙顶部砌体失去抗震能力而倒塌。由于强烈的地震作用，纵墙在薄弱截面失去抗震能力而倒塌。由于强烈的地震作用，纵墙在薄弱截面内产生斜裂缝或交叉裂缝；产生上述震害是由于在强烈的地震内产生斜裂缝或交叉裂缝；产生上述震害是由于在强烈的地震作用下，纵墙薄弱截面的抗剪承载力不足而引起破坏。作用下，纵墙薄弱截面的抗剪承载力不足而引起破坏。 3 3屋架支座联结处的局部破坏屋架支座联结处的局部破坏 单层砖柱厂房中，由于屋架与砖柱（墙）没有可靠的锚固单层砖柱厂房中，由于屋架与砖柱（墙）没有可靠的锚固措施，地震时锚固螺栓被拔出。屋架移动而造成屋架与砖柱措施，地震时锚固螺栓被拔出。屋架移动而造成

5、屋架与砖柱（墙）联结处的局部破坏。（墙）联结处的局部破坏。 6、7度区：主体结构完好，少数围护砖墙开裂外闪，突出度区：主体结构完好，少数围护砖墙开裂外闪，突出 屋面的屋面的形天窗局部破坏。形天窗局部破坏。 8度区：主体结构不同程度破坏，上柱开裂，柱与屋盖的连度区：主体结构不同程度破坏，上柱开裂，柱与屋盖的连 接破坏，接破坏，形天窗倾倒，个别屋盖塌落。形天窗倾倒，个别屋盖塌落。 9度区：围护大量倒塌，度区：围护大量倒塌，形天窗架大量倾倒，屋盖塌落。形天窗架大量倾倒，屋盖塌落。 10、11度区，大多数厂房倒塌破坏。度区，大多数厂房倒塌破坏。 震害表明震害表明： 通过设防的厂房，对通过设防的厂房，对

6、7度地震作用有足够的抗震能力，也存度地震作用有足够的抗震能力，也存在一些薄弱环节；对在一些薄弱环节；对7度以上地震作用抵抗力不足。度以上地震作用抵抗力不足。 厂房结构的弱点：纵向抗震能力差、构件连接单薄、厂房结构的弱点：纵向抗震能力差、构件连接单薄、 支撑体系弱等。支撑体系弱等。7.1.2 单层钢筋砼柱厂房单层钢筋砼柱厂房7度区：柱间支撑处屋面板支座酥裂。度区：柱间支撑处屋面板支座酥裂。8度区：屋面板错动、震落、倒塌度区：屋面板错动、震落、倒塌9度区：屋面大面积倒塌。度区：屋面大面积倒塌。1、屋盖体系、屋盖体系 2 2、天窗架、天窗架 突出屋面的突出屋面的形天窗架在形天窗架在8 8度以上会造成

7、大面积的倾倒，度以上会造成大面积的倾倒，是厂房的薄弱部分。下沉式天窗震后基本完好。是厂房的薄弱部分。下沉式天窗震后基本完好。 3 3、柱、柱 柱根部，吊车梁顶面，高低跨中柱牛腿劈裂，下柱根部。柱根部，吊车梁顶面，高低跨中柱牛腿劈裂，下柱根部。 4 4、连接、连接 厂房是装配式结构，连接很重要，屋面板与屋架，天窗架厂房是装配式结构，连接很重要，屋面板与屋架，天窗架与屋架、屋架与柱、吊车梁与柱、支撑连接等。与屋架、屋架与柱、吊车梁与柱、支撑连接等。 5 5、支撑系统、支撑系统 厂房的重要构件，天窗架支撑、屋盖垂直支撑、柱间支撑厂房的重要构件，天窗架支撑、屋盖垂直支撑、柱间支撑 破坏形式：压曲，节点

8、扭折、焊缝撕开、锚件拉脱等。破坏形式：压曲，节点扭折、焊缝撕开、锚件拉脱等。 6 6、围护墙、围护墙 开裂、外闪、脱落、倒塌。开裂、外闪、脱落、倒塌。第二节第二节 厂房结构的抗震设计厂房结构的抗震设计7.2.1 设计原则设计原则1. 结构布置及选型结构布置及选型 (1) 防震缝的设置防震缝的设置 厂房的平面、立面布置宜规则简单，平面复杂时可通过设置厂房的平面、立面布置宜规则简单，平面复杂时可通过设置防震缝进行分隔。防震缝进行分隔。 单层砖柱厂房：屋盖较轻时单层砖柱厂房：屋盖较轻时(轻型钢屋盖轻型钢屋盖)可不设防震缝，可不设防震缝， 屋盖较重时屋盖较重时(钢筋砼屋盖钢筋砼屋盖)与贴建的建筑之间设

9、与贴建的建筑之间设5070mm的防震缝。的防震缝。 单层砼柱厂房：多跨宜为等高，体型复杂时，宜设缝。纵横单层砼柱厂房：多跨宜为等高，体型复杂时，宜设缝。纵横跨交接处的缝宽为跨交接处的缝宽为100150mm，其它为，其它为5090mm。 (2) 抗侧力结构体系抗侧力结构体系 厂房横向抗侧力为排架体系厂房横向抗侧力为排架体系(屋架铰接于柱）、框架体系屋架铰接于柱）、框架体系(屋屋架刚接于柱）、横墙及门式刚架体系等。架刚接于柱）、横墙及门式刚架体系等。 厂房纵向抗侧力体系为排架厂房纵向抗侧力体系为排架 (纵向支撑铰接于柱纵向支撑铰接于柱)柱间支柱间支撑纵墙。撑纵墙。 注意：厂房的同一结构单元内，不要

10、采用不同的结构体系，注意：厂房的同一结构单元内，不要采用不同的结构体系，以保证其抗侧移刚度的一致。以保证其抗侧移刚度的一致。 (3) 屋盖体系屋盖体系 单层砖柱厂房单层砖柱厂房: 68度区宜采用轻型屋盖；度区宜采用轻型屋盖； 9度区应采用轻型屋盖。度区应采用轻型屋盖。 单层砼柱厂房单层砼柱厂房: 跨度跨度 L24m时时 8度地区度地区III，IV类场地类场地 钢屋架屋面板钢屋架屋面板(三点焊接三点焊接) 9度地区度地区 跨度跨度 L24m时时 钢筋砼屋架屋面板、肋梁体系钢筋砼屋架屋面板、肋梁体系 (4) 天窗架天窗架 天窗的布置不宜靠近结构单元的端部；同时其型式应满足：天窗的布置不宜靠近结构单

11、元的端部；同时其型式应满足： a. 突出屋面的天窗架宜采用钢天窗架；突出屋面的天窗架宜采用钢天窗架； b. 9度地区，可采用下沉式天窗；度地区，可采用下沉式天窗； c. 突出屋面的钢筋砼天窗，侧板与柱宜采用螺栓连接。突出屋面的钢筋砼天窗，侧板与柱宜采用螺栓连接。 (5) 支撑系统支撑系统 通过设置支撑系统，使结构形成空间体系，支撑系统可分为通过设置支撑系统，使结构形成空间体系，支撑系统可分为 屋盖支撑：上弦横向支撑、下弦横向支撑、屋盖支撑：上弦横向支撑、下弦横向支撑、 跨中竖向支撑、端部竖向支撑。跨中竖向支撑、端部竖向支撑。 柱间支撑：水平支撑、斜向支撑柱间支撑：水平支撑、斜向支撑 (6) 柱

12、柱 单层砖柱房屋：单层砖柱房屋： 6、7度地区可采用十字形无筋砖柱；度地区可采用十字形无筋砖柱； 8度地区度地区、类场地采用竖向配筋组合砖柱；类场地采用竖向配筋组合砖柱； 8度地区度地区(、类场地类场地)和和9度地区的中柱采用钢筋砼柱。度地区的中柱采用钢筋砼柱。 单层钢筋砼柱厂房：单层钢筋砼柱厂房： 厂房中的各种柱采用钢筋砼柱。厂房中的各种柱采用钢筋砼柱。 a. 截面形式和尺寸：矩形、工字形、双肢形、管柱形等。截面形式和尺寸：矩形、工字形、双肢形、管柱形等。 柱截面尺寸按规范要求和构造要求选择。柱截面尺寸按规范要求和构造要求选择。 b. 柱配筋：柱纵向钢筋的配置按承载能力的要求和柱配筋：柱纵向

13、钢筋的配置按承载能力的要求和 构造规定选择。构造规定选择。 柱箍筋按承载能力的要求和构造规定选择柱箍筋按承载能力的要求和构造规定选择 柱箍筋加密范围、加密区最小间距和直径要求。柱箍筋加密范围、加密区最小间距和直径要求。 c. 柱顶与屋架连接柱顶与屋架连接 8度地区宜用螺栓连接，度地区宜用螺栓连接，9度地区度地区 宜用钢板铰连接，钢板铰宜于耗能。宜用钢板铰连接，钢板铰宜于耗能。六、围护墙与隔墙六、围护墙与隔墙 围护墙的布置应尽量均匀、对称。优先采用墙板，砖墙宜围护墙的布置应尽量均匀、对称。优先采用墙板，砖墙宜采用外贴式，不宜采用嵌砌式。采用外贴式，不宜采用嵌砌式。 砖围护墙应设置圈梁，设拉砖围护

14、墙应设置圈梁，设拉筋于柱连接。厂房端部宜设置屋架，不宜采用山墙承重。筋于柱连接。厂房端部宜设置屋架，不宜采用山墙承重。 单层钢筋混凝土柱厂房的围护墙宜采用轻质墙板或钢筋混单层钢筋混凝土柱厂房的围护墙宜采用轻质墙板或钢筋混凝土大型墙板，外侧柱距为凝土大型墙板，外侧柱距为12m时应采用轻质墙板或钢筋混凝时应采用轻质墙板或钢筋混凝土大型墙板；不等高厂房的高跨封墙和纵横向厂房交接处的土大型墙板；不等高厂房的高跨封墙和纵横向厂房交接处的悬墙宜采用轻质墙板，悬墙宜采用轻质墙板，8、9度时应采用轻质墙板。度时应采用轻质墙板。 单层钢筋混凝土多跨厂房的砌体围护墙宜采用外贴式，厂单层钢筋混凝土多跨厂房的砌体围护

15、墙宜采用外贴式，厂房内部有砌体隔墙时，也不宜嵌砌于柱间，可采用与柱脱开房内部有砌体隔墙时，也不宜嵌砌于柱间，可采用与柱脱开或与柱柔性连接的构造处理方法。或与柱柔性连接的构造处理方法。 钢结构厂房的围护墙，钢结构厂房的围护墙，7、8度时宜采用轻质墙板或与柱柔度时宜采用轻质墙板或与柱柔性连接的钢筋混凝土墙板，不应采用嵌砌砌体墙；性连接的钢筋混凝土墙板，不应采用嵌砌砌体墙；8度时尚应度时尚应采取措施使墙体不妨碍厂房柱列沿纵向的水平位移；采取措施使墙体不妨碍厂房柱列沿纵向的水平位移；9度时宜度时宜采用轻质墙板。采用轻质墙板。1. 抗震设计原则抗震设计原则第三节第三节 厂房横向抗震计算厂房横向抗震计算

16、a. 应根据屋盖高差和吊车设置的情况，可采用单质点或多应根据屋盖高差和吊车设置的情况，可采用单质点或多质点模型体系来计算地震作用；当厂房中设置一层吊车时，每跨质点模型体系来计算地震作用；当厂房中设置一层吊车时，每跨可按两台吊车考虑，计算多跨厂房时，吊车总数不超过可按两台吊车考虑，计算多跨厂房时，吊车总数不超过4台。台。 b. 计算要点：厂房抗震计算包括横、纵向两个方向的计算。计算要点：厂房抗震计算包括横、纵向两个方向的计算。厂房横向计算模型为排架体系厂房横向计算模型为排架体系(柱屋盖柱屋盖)和横墙；厂房纵向计算和横墙；厂房纵向计算模型为柱列体系模型为柱列体系(柱柱间支撑纵向梁系柱柱间支撑纵向梁

17、系)和刚性纵墙。和刚性纵墙。 c. 8度、度、9度区内的大跨度厂房度区内的大跨度厂房(24m)，其屋盖体系应考，其屋盖体系应考虑竖向地震作用。虑竖向地震作用。 d. 对于对于8度区度区(、场地场地)、9度区内的高大的单层厂房结度区内的高大的单层厂房结构应进行弹塑性变形计算。构应进行弹塑性变形计算。 e. 在满足有关抗震构造措施时，规范规定下列建筑可不进在满足有关抗震构造措施时，规范规定下列建筑可不进行抗震计算：行抗震计算： (a) . 7度地区度地区、类场地内的柱高不超过类场地内的柱高不超过4.5m且两端均有且两端均有 山墙的单跨及等高多跨砖柱厂房，山墙的单跨及等高多跨砖柱厂房，7.3.1 基

18、本原则基本原则 (b). 7度地区度地区、类场地内的柱高不超过类场地内的柱高不超过10m且两端均且两端均有有 山墙的单跨及等高多跨钢筋砼柱厂房。山墙的单跨及等高多跨钢筋砼柱厂房。 2. 设计计算内容设计计算内容3. 厂房质量集中系数的确定厂房质量集中系数的确定自振周期的计算；自振周期的计算；内力计算；内力计算；强度计算。强度计算。 厂房所有的质量均集中于厂房的屋厂房所有的质量均集中于厂房的屋(楼楼)盖处，但由于各部分盖处，但由于各部分质量的分布及位置的不同，因此不能简单地将其质量全部移至厂质量的分布及位置的不同，因此不能简单地将其质量全部移至厂房的屋房的屋(楼楼)盖处，而需要按一定的原则进行折

19、算。盖处，而需要按一定的原则进行折算。 质量集中的原则是：质量集中的原则是： a. 计算结构自振周期计算结构自振周期（自振频率）时，应按（自振频率）时，应按“周期等效周期等效”原原 则进行。则进行。 b. 计算结构地震作用计算结构地震作用时，应按柱底时，应按柱底“弯矩相等弯矩相等”原则进行。原则进行。mFFEkh计计 算算单单 元元G1G2m1F1FEkh1F2m2h2G1G3m1F1FEkh1F3m3h2G2F2m2h3 基本假设：基本假设： a、设厂房的、设厂房的屋盖为有限刚性屋盖为有限刚性的物体。的物体。 b、以厂房、以厂房每一榀排架为一独立计算单元每一榀排架为一独立计算单元，按，按平面

20、排架进平面排架进 行地震作用分析行地震作用分析。 c、将质量集中于柱顶，按、将质量集中于柱顶，按单质点及多质点体系单质点及多质点体系计算。计算。 d、排架在地震作用下的、排架在地震作用下的变形以剪切变形为主变形以剪切变形为主，地震作用，地震作用 沿高度为倒三角形分布。沿高度为倒三角形分布。 4、计算简图、计算简图 Gr 屋盖部分重量，自重，雪荷载，积灰荷载；屋盖部分重量，自重，雪荷载，积灰荷载； Gc 柱自重；柱自重； Gb 吊车梁自重；吊车梁自重； Gwl 纵墙重；纵墙重； Gw 高低跨封墙重。高低跨封墙重。 系数系数1.01.0、0.50.5、0.250.25是按动能等效折算质量的折减系数

21、。是按动能等效折算质量的折减系数。 吊车桥架的影响：吊车桥梁的刚度将使结构的刚度增大即吊车桥架的影响：吊车桥梁的刚度将使结构的刚度增大即周期减小，而吊车桥架的重量又使结构的周期增大，为了简化周期减小，而吊车桥架的重量又使结构的周期增大，为了简化计算，在计算周期时，不考虑桥架的影响。计算，在计算周期时，不考虑桥架的影响。集中于屋盖处的质点等效重力荷载代表值集中于屋盖处的质点等效重力荷载代表值集中于屋盖处的质点等效重力荷载代表值集中于屋盖处的质点等效重力荷载代表值Gi：式中式中1. 质点的等效重力荷载质点的等效重力荷载7.3.2 结构自振周期的计算结构自振周期的计算 单跨和等高多跨厂房：单跨和等高

22、多跨厂房： 按单质点体系计算自振周期：按单质点体系计算自振周期： 考虑不同结构，引入调整系数考虑不同结构，引入调整系数K KT T，上式改写为：，上式改写为： 排架的侧向柔度排架的侧向柔度d d1111按下式计算：按下式计算：F=1d d1111d d1111x1F=1d d1111d d1111x1d d1111x2d da a1111F=12、 结构自振周期的计算结构自振周期的计算 u1、u2将结构简图转动将结构简图转动900，将，将G1、G2视为垂直于视为垂直于 杆件的荷载，在杆件的荷载，在G1、G2处产生的水平位移。处产生的水平位移。 三跨不对称带升高中跨的厂房结构：三跨不对称带升高中

23、跨的厂房结构： 两跨不等高厂房两跨不等高厂房 采用能量法计算并考虑采用能量法计算并考虑KT影响，计算自振周期：影响，计算自振周期：式中式中mFFEkhG1G2m1F1FEkh1F2m2h2G1G3m1F1FEkh1F3m3h2G2F2m2h3单跨和等高多跨厂房计算简图单跨和等高多跨厂房计算简图两跨不等高厂房计算简图两跨不等高厂房计算简图三跨不等高厂房计算简图三跨不等高厂房计算简图 质量分布的位置及大小决定了内力的分布。质量分布的位置及大小决定了内力的分布。 a、无吊车：与结构周期的计算简图相同。无吊车：与结构周期的计算简图相同。 7.3.3 结构地震作用的计算结构地震作用的计算 b、有吊车（将

24、吊车考虑成一个质点）、有吊车（将吊车考虑成一个质点） 吊车：单跨时为一台，多跨时，不超过两台；吊车：单跨时为一台，多跨时，不超过两台； 软钩时，不计吊重，硬钩时取吊重的软钩时，不计吊重，硬钩时取吊重的30%。 在吊车梁顶面将吊车重量分配于两柱上。在吊车梁顶面将吊车重量分配于两柱上。1、计算简图、计算简图 a、无吊车的等高厂房、无吊车的等高厂房GFFEkh单跨和等高多跨厂房单跨和等高多跨厂房GGG1G2m1F1FEkh1F2m2h2两跨不等高厂房两跨不等高厂房2、屋盖重量的计算、屋盖重量的计算 b、无吊车的不等高厂房、无吊车的不等高厂房 c、有吊车的等高厂房、有吊车的等高厂房 d、有吊车的不等高

25、厂房、有吊车的不等高厂房 注意：注意：上述上述c、d的计算公式适用于软钩吊车的计算公式适用于软钩吊车，当为硬钩吊当为硬钩吊车时车时，吊车自重中应加入吊车自重中应加入30的最大吊重的最大吊重。 对于柱、墙的折算系数对于柱、墙的折算系数0.5，是用柱底部弯矩等效原则得到，是用柱底部弯矩等效原则得到的。将柱或墙分成五个质点，各个为的。将柱或墙分成五个质点，各个为0.2，按振型分解反应谱法，按振型分解反应谱法求出柱底部的弯矩。根据底部弯矩相等的原则，求出在柱顶的求出柱底部的弯矩。根据底部弯矩相等的原则，求出在柱顶的折算质量，依据算例，最后建议取为折算质量，依据算例，最后建议取为0.5。(1) 底部剪力

26、法（考虑空间及扭转作用修正）底部剪力法（考虑空间及扭转作用修正）(h he的取值见规范的取值见规范)z z1 1 修正系数，见规范；修正系数，见规范；Geq 重力荷载代表值；单质点体系重力荷载代表值；单质点体系 GeqG1 ； 多质点体系多质点体系 Geq0.85 S SGib、各质点地震作用分配各质点地震作用分配式中式中 c、 有斜腹杆的桁架式天窗架的地震作用有斜腹杆的桁架式天窗架的地震作用 由于这种天窗架的刚度大，可将其视为一个质点计算地震由于这种天窗架的刚度大，可将其视为一个质点计算地震 作用，不乘放大系数。当天窗架跨度大于作用，不乘放大系数。当天窗架跨度大于9m时（或时（或9度时），度

27、时）， 可将求得的天窗架地震作用乘以可将求得的天窗架地震作用乘以1.5放大系数。放大系数。d、 桥式吊车处的地震作用桥式吊车处的地震作用 求出的求出的Fi乘以动力放大系数乘以动力放大系数h he3、 厂房横向地震作用厂房横向地震作用a、底部剪力底部剪力 (2)(2)振型分解法振型分解法 由于底部剪力法的计算结果不能反映高振型的影响，将其运由于底部剪力法的计算结果不能反映高振型的影响，将其运用于高低跨高度相差较大的厂房时，高低跨相交处水平拉力的计用于高低跨高度相差较大的厂房时，高低跨相交处水平拉力的计算误差较大。在这种情况下，可采用振型分解法。算误差较大。在这种情况下，可采用振型分解法。 振型分

28、解法的计算简图与底部剪力法相同，每个质点有一个振型分解法的计算简图与底部剪力法相同，每个质点有一个水平自由度。对于二质点的高低跨排架，用柔度法计算较方便，水平自由度。对于二质点的高低跨排架，用柔度法计算较方便，相应的振型分解法的计算步骤如下：相应的振型分解法的计算步骤如下： a. 振动参数的计算：振动参数的计算： 体系的自振频率体系的自振频率体系的自振周期体系的自振周期体系的主振型体系的主振型体系的振型参入系数体系的振型参入系数 体系的地震影响系数由体系的地震影响系数由T1、T2及及Tg，根据地震影响曲线计算，根据地震影响曲线计算地震影响系数地震影响系数a a1、 a a2b. 体系两质点上的

29、地震作用体系两质点上的地震作用 第一振型下第一振型下 第二振型下第二振型下 c. 体系在各振型地震作用下的内力体系在各振型地震作用下的内力 根据计算简图的构件及结构参数，按结构力学计算。根据计算简图的构件及结构参数，按结构力学计算。 d. 体系最终的地震内力体系最终的地震内力 如果结构在第一振型地震作用下的内力为如果结构在第一振型地震作用下的内力为S1，在第二振型地，在第二振型地震作用下的内力为震作用下的内力为S2，则最终的地震内力为，则最终的地震内力为 : （3）考虑空间工作和扭转影响的内力调整考虑空间工作和扭转影响的内力调整 当厂房的布置引起明显的空间作用或扭转影响时，应对前面当厂房的布置

30、引起明显的空间作用或扭转影响时，应对前面的计算结果进行调整。当符合下列要求时，采用钢筋混凝土屋盖的计算结果进行调整。当符合下列要求时，采用钢筋混凝土屋盖及柱的单层厂房可考虑空间工作和扭转影响。及柱的单层厂房可考虑空间工作和扭转影响。 a. 7 7度和度和8 8度地区；度地区； b. 厂房单元屋盖长度与总跨度之比厂房单元屋盖长度与总跨度之比12m12m； c. 山墙厚度山墙厚度240mm240mm，洞口水平截面积，洞口水平截面积总面积的总面积的5050； d. 柱顶高度柱顶高度15m15m。 为考虑这一影响，排架柱的弯矩和剪力应分别乘以相应的调为考虑这一影响，排架柱的弯矩和剪力应分别乘以相应的调

31、整系数整系数( (高低跨交接处的上柱除外高低跨交接处的上柱除外) )，调整系数可按下表采用。，调整系数可按下表采用。 系数系数类类型型屋盖屋盖类类型型山山 墙墙 屋屋 盖盖 长长 度度(m)364860728496弯矩弯矩调调整整系数系数钢钢筋筋砼砼无无檩檩盖盖两端山两端山墙墙等高厂房等高厂房0.750.800.800.850.90不等高厂房不等高厂房0.850.900.900.951.00一端山一端山墙墙1.151.251.301.301.351.35剪力剪力调调整整系数系数钢钢筋筋砼砼无无檩檩盖盖两端山两端山墙墙等高厂房等高厂房0.850.951.001.051.10不等高厂房不等高厂房0

32、.901.001.051.101.15一端山一端山墙墙1.051.101.151.201.201.25 b. 高跨两侧有低跨时高跨两侧有低跨时应力应力增大增大部位部位 z z2 2 空间影响系数空间影响系数; nh 、 nl 高低跨跨数高低跨跨数; Gh 、 Gl 高低跨屋盖的重力荷载代表值高低跨屋盖的重力荷载代表值; Glc 高跨两侧低跨屋盖总的重力荷载代表值。高跨两侧低跨屋盖总的重力荷载代表值。 式中式中 （4）不等高厂房高低跨交接处中柱的地震内力修正不等高厂房高低跨交接处中柱的地震内力修正 由于高振型的影响，将使这部分截面的内力大于用底部剪力由于高振型的影响，将使这部分截面的内力大于用底

33、部剪力法求出的内力。为保证安全，这些截面内力乘以修正系数。法求出的内力。为保证安全，这些截面内力乘以修正系数。 a. 高跨一侧有低跨时高跨一侧有低跨时屋屋 盖盖山山 墙墙屋屋 盖盖 长长 度度(m)425466789096钢钢筋筋砼砼无无檩檩屋盖屋盖两端山两端山墙墙0.700.820.941.061.061.06一端山一端山墙墙1.25钢钢筋筋砼砼有有檩檩屋盖屋盖两端山两端山墙墙0.901.051.101.151.201.20一端山一端山墙墙1.05 (5) 吊车桥架引起的地震作用效应增大系数吊车桥架引起的地震作用效应增大系数 吊车桥架在地震时常引起厂房的强烈局部振动。因此，应考吊车桥架在地震

34、时常引起厂房的强烈局部振动。因此，应考虑吊车桥架引起的地震作用效应并乘以效应增大系数。虑吊车桥架引起的地震作用效应并乘以效应增大系数。厂房结构空间影响系数表厂房结构空间影响系数表 Fc 由吊车引起且作用于一根柱上的地震作用；由吊车引起且作用于一根柱上的地震作用； a a1 1 对应于自振周期对应于自振周期T1的地震影响系数的地震影响系数; hc 、H 吊车梁面的高度及所在柱的高度。吊车梁面的高度及所在柱的高度。 式中式中 计算步骤如下：计算步骤如下： a. 计算一台吊车对一根柱子产生的最大重力荷载计算一台吊车对一根柱子产生的最大重力荷载Gc； b. 计算计算Gc对一根柱子产生的水平地震作用。对

35、一根柱子产生的水平地震作用。 (a) 桥架不作为一个质点时，其地震作用可按下式计算：桥架不作为一个质点时，其地震作用可按下式计算： (b) 桥架作为一个质点时，可按底部剪力法求出其地震作桥架作为一个质点时，可按底部剪力法求出其地震作用用 c. 按结构力学求地震作用下的内力；按结构力学求地震作用下的内力； d. 将所求的地震作用内力乘以下表的增大系数将所求的地震作用内力乘以下表的增大系数 。屋盖屋盖类类型型山山 墙墙边边 柱柱高低跨柱高低跨柱其他中柱其他中柱钢钢筋筋砼砼无无檩檩屋盖屋盖两端山两端山墙墙2.02.53.0一端山一端山墙墙1.52.02.5钢钢筋筋砼砼有有檩檩屋盖屋盖两端山两端山墙墙

36、1.52.02.5一端山一端山墙墙1.52.02.0 轻型柔性屋盖采用轻型柔性屋盖采用“柱列法柱列法”即各个柱列分片进行计算；即各个柱列分片进行计算； 钢筋砼屋盖采用钢筋砼屋盖采用“修正刚度法修正刚度法” 计算厂房的纵向自振周期计算厂房的纵向自振周期和地震作用。和地震作用。 两跨不等高厂房采用两跨不等高厂房采用“拟能量法拟能量法” 确定厂房的基本周期及确定厂房的基本周期及地震作用。地震作用。第四节第四节 厂房纵向抗震计算厂房纵向抗震计算（1）适用范围：适用于轻型柔性的屋盖体系。）适用范围：适用于轻型柔性的屋盖体系。 （2）柱顶质量：）柱顶质量： 7.4.1 厂房纵向抗震计算的简化计算方法厂房纵

37、向抗震计算的简化计算方法7.4.2 纵向自振周期的计算纵向自振周期的计算1、 柱列法柱列法Gr 屋盖荷载；屋盖荷载； Gc 柱自重；柱自重； Gwl 纵墙；纵墙； Gwt 横墙或山墙；横墙或山墙；Gb 吊车梁；吊车梁； Gcr 吊车重量。吊车重量。式中式中 y yT 周期折减系数，无围护墙为周期折减系数，无围护墙为0.90.9，有围护墙取，有围护墙取0.80.8 Ks s柱列的总刚度（柱列的总刚度（KN/m）；包括排架柱、柱间支）；包括排架柱、柱间支 撑、围护墙等。撑、围护墙等。 (1) 适用范围：刚度较大的钢筋混凝土屋盖；适用范围：刚度较大的钢筋混凝土屋盖； (2) 计算简图计算简图: 将所

38、有的屋盖质量合并为集中质量，所有排架将所有的屋盖质量合并为集中质量，所有排架 柱刚度合并为一个刚度。柱刚度合并为一个刚度。 (3) 柱顶质量：柱顶质量： (3) 周期计算：周期计算： 第第 s 柱列的周期柱列的周期 式中式中2、 修正刚度法修正刚度法y yT T 修正系数，修正系数，(4) 周期计算周期计算 (5) 经验公式经验公式 按修正刚度法计算单跨或等高多跨的钢筋砼柱厂房纵向地震按修正刚度法计算单跨或等高多跨的钢筋砼柱厂房纵向地震作用时，当厂房的柱顶高不大于作用时，当厂房的柱顶高不大于15m，其平均跨度不大于，其平均跨度不大于30m时，时，其纵向基本周期经验公式：其纵向基本周期经验公式：

39、y y1 1 屋盖类型系数，钢筋砼屋架取屋盖类型系数，钢筋砼屋架取1.01.0，钢屋架取，钢屋架取0.850.85。y y2 2 围护墙影响系数，砖围护墙取围护墙影响系数，砖围护墙取y y2 2=1.0=1.0； 敞开，半敞开围护墙取敞开，半敞开围护墙取 。l 厂房平均跨度（厂房平均跨度（m m）；）；H 基顶至柱顶高度（基顶至柱顶高度（m m）。）。 屋盖屋盖纵向围护墙纵向围护墙无檩屋盖无檩屋盖有檩屋盖有檩屋盖边跨无天窗边跨无天窗边跨有天窗边跨有天窗边跨无天窗边跨无天窗边跨有天窗边跨有天窗砖墙砖墙1.451.501.601.65无砖墙、挂板、石棉瓦无砖墙、挂板、石棉瓦1.001.001.00

40、1.00纵向周期修正系数纵向周期修正系数y yT (1) 适用范围：适用于两跨不等高厂房；适用范围：适用于两跨不等高厂房； (2) 计算简图：将柱列半跨范围内的重力荷载代表值按动能等计算简图：将柱列半跨范围内的重力荷载代表值按动能等 效原则等效到柱与屋盖连接处效原则等效到柱与屋盖连接处 (3) 柱顶荷载：柱顶荷载： 3、拟能量法、拟能量法 (4) 荷载调整荷载调整 屋盖的空间作用及扭转效应可使不等高厂房中、边柱列的地屋盖的空间作用及扭转效应可使不等高厂房中、边柱列的地震力不同。为反应此特点，需将中、边柱列震力不同。为反应此特点，需将中、边柱列 的重力荷载值进行的重力荷载值进行调整，再按能量法求

41、自振周期。调整，再按能量法求自振周期。 中柱列：中柱列：Gcs z zb Gsf 边柱列：边柱列：Gcs Gs+(1z zb) Gsf z zb可查规范相关表格。可查规范相关表格。GaGb2Gb1Gcuaub1ub2uc (5) 周期计算周期计算 其中结构各质点位移其中结构各质点位移us的求法见图，可按单柱列求解。的求法见图，可按单柱列求解。 注意：对于四周有外墙的单层单跨砖柱厂房，由于纵向刚注意：对于四周有外墙的单层单跨砖柱厂房，由于纵向刚度大，可不计算纵向周期，直接采取度大，可不计算纵向周期，直接采取 a a=a amax计算地震作用。计算地震作用。240砖墙砖墙370砖墙砖墙钢钢筋混凝土

42、无筋混凝土无檩檩屋盖屋盖钢钢筋混凝土有筋混凝土有檩檩屋盖屋盖边边跨无天窗跨无天窗边边跨有天窗跨有天窗边边跨无天窗跨无天窗边边跨有天窗跨有天窗 7度度 0.55 0.60 0.65 0.70 7度度 8度度 0.65 0.70 0.75 0.80 8度度 9度度 0.70 0.75 0.80 0.85 9度度 0.75 0.80 0.85 0.90无无墙墙或挂板、石棉瓦或挂板、石棉瓦 0.90 0.90 1.00 1.00 厂房纵向刚度柱列刚度厂房纵向刚度柱列刚度+柱间支撑刚度柱间支撑刚度+纵墙刚度纵墙刚度 由于构件的刚度与柔度的乘积为由于构件的刚度与柔度的乘积为1，即：，即：k=1/ 1、 柱

43、：按悬臂构件计算，仅考虑构件的弯曲变形。柱：按悬臂构件计算，仅考虑构件的弯曲变形。 2、 柱间支撑：按桁架计算，仅考虑支撑的轴向变柱间支撑：按桁架计算，仅考虑支撑的轴向变 形，不计水平构件的轴向变形。形，不计水平构件的轴向变形。 柱间支撑依据压杆的长细比分成三类：柱间支撑依据压杆的长细比分成三类： (1) 柔软柱间支撑在地震作用下，压杆将丧失稳定而退出工柔软柱间支撑在地震作用下，压杆将丧失稳定而退出工 作，仅有斜向拉杆参加工作；此时支撑在单位力作用下作，仅有斜向拉杆参加工作；此时支撑在单位力作用下 的变形按下式计算（仅计算受拉杆件）。的变形按下式计算（仅计算受拉杆件）。F=1d d7.4.3

44、厂房纵向刚度的计算厂房纵向刚度的计算（2） 半刚性柱间支撑半刚性柱间支撑 拉压杆的刚度都考虑，压杆按临界状态刚度计算。拉压杆的刚度都考虑，压杆按临界状态刚度计算。d d21d d11d d11F1=1123465A16、L16A23、L23d d22d d21F2=1123465A16、L16A23、L23d d21d d11d d11F1=1123465A16、L16A23、L23d d22d d21F2=1123465A16、L16A23、L23 3、 纵向砖墙纵向砖墙 无洞或单洞墙无洞或单洞墙 a. 上、下端转动受约束的情况上、下端转动受约束的情况 b. 下端固定，上端自由下端固定，上端

45、自由 K 小洞口影响系数小洞口影响系数bd d11bhhF=1=1bd d11hF=1=1bht砖墙开裂等刚度折减系数砖墙开裂等刚度折减系数y yk厂房类别厂房类别7度地区度地区 8度地区度地区 9度地区度地区砖柱厂房砖柱厂房0.80.60.4混凝土柱厂房混凝土柱厂房0.60.40.2（2）多洞墙）多洞墙 单一墙体层：单一墙体层： KiKi 多块墙体层：多块墙体层： KiKij （j1、2、.、s） 每一层墙体的侧向位移为：每一层墙体的侧向位移为： 每一层墙体上端的侧向位移总值为：每一层墙体上端的侧向位移总值为：K5K42K3K22K41K1K21K23K43h5h4h3h2h1d d1d d

46、11d d22d d2d d11d d22d d33d d3d d11d d22 d d33d d55d d5d d11d d22 d d33d d44d d55F=1d d22d d22F2=1d d11d d21F1=1 3、 柱列刚度柱列刚度 (1) 仅柱顶作用水平力时仅柱顶作用水平力时 式中：式中：nc、nb、nw柱总数、支撑总数和纵墙总数。柱总数、支撑总数和纵墙总数。 这样，柱列的抗侧移刚度为这样，柱列的抗侧移刚度为 (2) 当柱列上同时作用两个地震力时当柱列上同时作用两个地震力时 柱列的刚度矩阵：柱列的刚度矩阵： 2 2、柱列地震作用、柱列地震作用 （1 1） 柱列法（轻型屋盖）：

47、作用于第柱列法（轻型屋盖）：作用于第s s柱列柱顶标高处的柱列柱顶标高处的纵向水平地震作用：纵向水平地震作用： 三、地震作用的计算三、地震作用的计算 1、计算简图，无吊车时、计算简图，无吊车时 柱列顶部的折算重量：柱列顶部的折算重量： 值得注意的是值得注意的是 ： 计算结构自振周期时，重量是按动能等效原则划分的。而计算结构自振周期时，重量是按动能等效原则划分的。而在计算地震作用时，重量是按几何位置划分。其中在计算地震作用时，重量是按几何位置划分。其中0.7 Gwl 是考是考虑纵墙上部重量较大。虑纵墙上部重量较大。 有吊车时：有吊车时： 吊车梁顶：吊车梁顶： 柱顶：柱顶：吊车梁吊车梁吊车桥吊车桥

48、横墙横墙纵墙纵墙檐墙檐墙 作用于吊车梁顶面标高处的地震作用作用于吊车梁顶面标高处的地震作用 式中式中 hcs吊车梁的高度；吊车梁的高度； Hs厂房柱顶高度。厂房柱顶高度。 （2）修正刚度法（砼柱大型屋面板等高厂房）修正刚度法（砼柱大型屋面板等高厂房） 某一柱列的地震作用某一柱列的地震作用 砖柱厂房砖柱厂房 钢筋砼厂房钢筋砼厂房 边柱列边柱列 中柱列中柱列 式中：式中： Kas柱列修正刚度；柱列修正刚度； z z3 3、z z4 4围护墙修正系数；围护墙修正系数； z z5 5柱间支撑修正系数。柱间支撑修正系数。 （3）拟能量法（不等高厂房）拟能量法（不等高厂房） 作用于边柱列柱顶的地震作用：作

49、用于边柱列柱顶的地震作用： 作用于高低跨交接处连接点处的地震作用：作用于高低跨交接处连接点处的地震作用： 3、 构件的地震作用构件的地震作用 （1） 仅柱列顶部作用地震作用时：仅柱列顶部作用地震作用时： 柱列顶部位移应相等，各构件的地震作用按刚度分配。柱列顶部位移应相等，各构件的地震作用按刚度分配。 （2）当柱列作用两个地震力时）当柱列作用两个地震力时 柱列侧移：柱列侧移：Gas1Gas2 分配给柱的力：分配给柱的力： 分配给支撑的力：分配给支撑的力： 分配给墙的力：分配给墙的力： 四、天窗地震作用四、天窗地震作用 规范规定：对单跨（等高多跨）高度不超过规范规定：对单跨（等高多跨）高度不超过1

50、5m的厂房，按的厂房，按底部剪力法计算出的突出屋面天窗的纵向地震力，应乘以增大系底部剪力法计算出的突出屋面天窗的纵向地震力，应乘以增大系数数h h。 （单跨、边跨屋盖，有纵向内隔墙的中跨屋盖）（单跨、边跨屋盖，有纵向内隔墙的中跨屋盖） （对于其它中跨屋盖）（对于其它中跨屋盖） 式中式中 n 厂房跨数，超过跨按厂房跨数，超过跨按4跨取用。跨取用。 其它情况下天窗架的纵向抗震计算，可按空间多质点体系计算。其它情况下天窗架的纵向抗震计算，可按空间多质点体系计算。 式中：式中： h hp 放大系数（放大系数（1.32.6）见规范）见规范 规范对侧移变形的控制条件：规范对侧移变形的控制条件： 式中：式中

51、： h 上柱高。上柱高。 q qp 规范对结构侧移变形转规范对结构侧移变形转 动角度的限值。动角度的限值。 三、罕遇地震作用下抗震变形验算三、罕遇地震作用下抗震变形验算 规范要求：规范要求： 8度地区度地区III ，IV 类场地：类场地： 9度地区度地区 ： 结构的弹塑性变形的计算式：结构的弹塑性变形的计算式： 高大单层钢筋混凝土厂房上柱应高大单层钢筋混凝土厂房上柱应验的算罕遇地震下的弹塑性变形验的算罕遇地震下的弹塑性变形D Dupq qph 一、厂房的空间工作和扭转效应一、厂房的空间工作和扭转效应 厂房的空间工作效应的高低取决于：厂房的空间工作效应的高低取决于： 1.有无山墙或横墙（山墙的间

52、距越小有无山墙或横墙（山墙的间距越小,厂房的刚度越大）；厂房的刚度越大）； 2.屋盖的横向刚度（屋盖增加了厂房的刚度）。屋盖的横向刚度（屋盖增加了厂房的刚度）。 厂房的扭转效应的现象：厂房的扭转效应的现象： 1.仅一端有山墙的厂房，会产生扭转振动。仅一端有山墙的厂房，会产生扭转振动。 2.靠近伸缩缝处的排架柱比其他位置的排架柱震害重。靠近伸缩缝处的排架柱比其他位置的排架柱震害重。 二、按多质点空间结构计算地震作用二、按多质点空间结构计算地震作用 1.计算简图计算简图 横向由排架和山墙构件组成。横向由排架和山墙构件组成。 纵向由排架和纵墙及柱间支撑组成。纵向由排架和纵墙及柱间支撑组成。 将厂房的

53、质量集中于屋盖处。将厂房的质量集中于屋盖处。 结构的质点数：只考虑横向振动时为结构的质点数：只考虑横向振动时为N=nh； 考虑平动与扭转同时作用时，考虑平动与扭转同时作用时，N=（n+1)h.第四节第四节 单层厂房考虑空间工作与扭转影响振动分析单层厂房考虑空间工作与扭转影响振动分析 2.2.运动方程及地震作用计算运动方程及地震作用计算 用振型分解法计算多自由度振动方程用振型分解法计算多自由度振动方程. . 用振型分解反应谱法计算地震作用用振型分解反应谱法计算地震作用. . 三、考虑空间作用和扭转影响的调整系数三、考虑空间作用和扭转影响的调整系数 单厂横向地震作用简化计算：按平面排架进行计单厂横

54、向地震作用简化计算：按平面排架进行计算，同时考虑空间工作作用的影响。算，同时考虑空间工作作用的影响。 空间工作与扭转影响效应的调整系数空间工作与扭转影响效应的调整系数z z1 1、z z2 2的确定：的确定：对各种排架结构形式进行对各种排架结构形式进行空间结构振动分析计算空间结构振动分析计算，同时进行，同时进行平平面排架振动分析计算面排架振动分析计算，由两个计算结果对比分析得出，由两个计算结果对比分析得出。 结论：结论：a. a. 山墙的间距越大，厂房的空间作用越小，山墙的间距越大，厂房的空间作用越小，排架上的地震剪力越大；有檩屋盖厂房的地震剪力大于无檩屋排架上的地震剪力越大；有檩屋盖厂房的地

55、震剪力大于无檩屋盖厂房；当山墙的间距超过一定距离时，有檩屋盖厂房及高低盖厂房；当山墙的间距超过一定距离时，有檩屋盖厂房及高低跨出的上柱的地震作用甚至超过单排柱的地震作用。跨出的上柱的地震作用甚至超过单排柱的地震作用。单厂抗震计算单厂抗震计算 1. 横向计算横向计算 自振周期计算自振周期计算 地震作用计算地震作用计算 内力计算：高低跨处内力修正，乘放大系数内力计算：高低跨处内力修正，乘放大系数 2. 纵向计算纵向计算 柱列法、单跨及轻型屋盖厂房柱列法、单跨及轻型屋盖厂房 修正刚度法修正刚度法 等高的钢筋砼屋盖等高的钢筋砼屋盖 拟能量法：不等高厂房拟能量法：不等高厂房 3. 横向自振周期计算横向自

56、振周期计算 a 折算质量法将质量折算到顶点（动能等效）折算质量法将质量折算到顶点（动能等效） b 能量法计算周期能量法计算周期 c 周期调整系数周期调整系数KT是考虑不同的结构类别是考虑不同的结构类别 4. 横向地震作用计算横向地震作用计算 a 质量作用位置质量作用位置: 区分无吊车或有吊车的情况。区分无吊车或有吊车的情况。 b 质量折算考虑内力等效质量折算考虑内力等效 c 底部剪力法考虑空间修正系数底部剪力法考虑空间修正系数 1 d 吊车处考虑放大吊车处考虑放大 e 天窗按一个质点（当刚度较大时）天窗按一个质点（当刚度较大时） 5. 纵向抗震计算纵向抗震计算 a 柱列法柱列法 分柱列按单质点

57、计算；分柱列按单质点计算； 质量按动能等效折算；质量按动能等效折算； 结构的刚度为柱列刚度；结构的刚度为柱列刚度； 围护墙的影响用围护墙的影响用周期折算系数周期折算系数 T反映；反映； 地震作用采用底部剪力法进行。地震作用采用底部剪力法进行。 b 修正刚度法修正刚度法 结构计算时采用综合质量，综合刚度；结构计算时采用综合质量，综合刚度； 考虑屋盖的变形，对周期和柱列刚度进行修正；考虑屋盖的变形，对周期和柱列刚度进行修正； 地震作用采用底部剪力法进行；地震作用采用底部剪力法进行； 按刚度分配给各柱列；按刚度分配给各柱列； 各柱列乘以修正系数。各柱列乘以修正系数。 c 拟能量法拟能量法 分柱列，计算分柱列，计算u，质量进行调整，质量进行调整 用能量法计算整体自振周期用能量法计算整体自振周期 分柱列计算地震作用分柱列计算地震作用 顶顶 点：点：Fsa a1Gs 吊车处：吊车处： Fsa a1Gshcs/Hs