層廠房抗震設(shè)計(jì)ppt課件(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 84 90 96 等高廠房 0. 75 0. 75 0. 75 0. 8 0. 8 0. 8 0. 85 0. 85 0. 85 0. 9 兩端山墻 不等高廠房 0. 85 0 . 85 0. 85 0. 9 0. 9 0. 9 0. 95 0. 95 0. 95 1. 0 鋼筋混凝土無檁屋蓋 一端山墻 1. 05 1. 15 1. 2 1. 25 1. 3 1. 3 1. 3 1. 3 1. 35 1. 35 1. 35 1. 35 等高 廠房 0. 8 0. 85 0. 9 0. 95 0. 95 1. 0 1. 0 1. 05 1. 05 1. 1 兩端 山墻 不等高廠房 0. 85 0. 9 0. 95 1. 0 1. 0 1. 05 1. 05 1. 1 1. 1 1. 15 鋼筋混凝土有檁屋蓋 一端山墻 1. 0 1. 05 1. 1 1. 1 1. 15 1. 15 1. 15 1. 2 1. 2 1. 2 1. 25 1. 25 表 74 鋼筋混凝土柱（除高低跨交接處上柱外）考慮空間作用 和扭轉(zhuǎn)影響的效應(yīng)調(diào)整系數(shù) ?① 高低跨廠房高振型的影響。 當(dāng)排架按第二主振型振動時，高跨橫梁和低跨橫梁的運(yùn)動方向相反，使高低跨交接處上柱的兩端之間產(chǎn)生了較大的相對位移△ (圖 712)。由于上柱的長度一般較短，側(cè)移剛度較大，故此處產(chǎn)生的地震內(nèi)力也較大。按底部剪力法計(jì)算時，由于主要反映了第一主振型的情況，算得的高低跨交接處上柱的地震內(nèi)力偏小較多。 ?② 空間作用對它的影響。 引入了空間工作影響系數(shù) ζ，考慮具有不同剛度和不同間距的山墻對不同屋蓋形式的空間作用。 需要注意的是 ，當(dāng) 山墻間距超過一定范圍 時，考慮空間作用排架地震作用效應(yīng)是 放大而不是折減。 （ 2）高低跨交接處上柱地震作用效應(yīng)的調(diào)整 不等高廠房高低跨交接處柱，在支承低跨屋蓋的牛腿以上各截面按底部剪力法求得的地震彎矩和剪力應(yīng)乘以增大系數(shù) η。 增大系數(shù) η是個綜合影響系數(shù)，它主要考慮兩方面的影響。 Δ 圖 716 不等高排架的第二振型 因此，抗震規(guī)范規(guī)定，高低跨交接處的鋼筋混凝土柱的支承低跨屋蓋牛腿以上各截面，按底部剪力法求得的地震彎矩和剪力應(yīng)乘以增大系數(shù) η，其值可按下式采用： 其中 ζ可按表 77采用； nb為高跨的跨數(shù)； no為計(jì)算跨數(shù)，僅一側(cè)有低跨時應(yīng)取總跨數(shù)，兩側(cè)均有低跨時應(yīng)取總跨數(shù)與高跨跨數(shù)之和； GEI為集中于交接處一側(cè)各低跨屋蓋標(biāo)高處的總重力荷載代表值； GEh為集中于高跨柱頂標(biāo)高處的總重力荷載代表值。 表 75 高低跨交接處鋼筋混凝土上柱空間工作影響系數(shù) z 吊車橋架是一個較大的移動質(zhì)量，在地震時往往引起廠房的強(qiáng)烈局部振動。因此，應(yīng)考慮吊車橋架自重引起的地震作用效應(yīng)，并乘以效應(yīng)增大系數(shù)。按底部剪力法等簡化方法計(jì)算時，計(jì)算步驟如下： ?1)計(jì)算一臺吊車對一根柱子產(chǎn)生的最大重力荷載 Gc。 （ 3）吊車橋架引起的地震作用效應(yīng)增大系數(shù) ? 2)計(jì)算該吊車重力荷載對一根柱子產(chǎn)生的水平地震作用。此時有兩種計(jì)算方法。 ①當(dāng)橋架不作為一個質(zhì)點(diǎn)時，該水平地震作用可近似按下式計(jì)算： 其中， Fc為吊車橋架引起的并作用于一根柱吊車梁頂面處的水平地震作用； α1為相應(yīng)于排架基本周期 Tl的地震影響系數(shù)； hc為吊車梁頂面高度； Hc為吊車梁所在柱的高度。 ②當(dāng)橋架作為一個質(zhì)點(diǎn)時，該處的水平地震作用可直接由底部剪力法求出。 HhGF ccc 1??(7— 19) ? 3)按結(jié)構(gòu)力學(xué)求地震作用效應(yīng) (內(nèi)力 )。 ?4)將地震作用效應(yīng)乘以表 76所示的增大系數(shù)。 ?注意： 對有吊車的廠房，應(yīng)將吊車梁頂面標(biāo)高處的上柱截面內(nèi)力乘以吊車橋架引起的地震作用效應(yīng)增大系數(shù)。 因?yàn)樵趩螌訌S房中，吊車是一個較大的移動質(zhì)量，地震時它將引起廠房的強(qiáng)烈局部振動，從而使吊車橋架所在的排架的地震作用效應(yīng)突出地增大，造成局部嚴(yán)重破壞，為了防止這種震害的發(fā)生，特將吊車橋架引起的地震作用效應(yīng)予以放大。 表 76 吊車橋架引起的地震剪力和彎矩增大系數(shù) (1)內(nèi)力組合 在抗震設(shè)計(jì)中，地震作用效應(yīng)組合，是指與地震作用同時存在的其他重力荷載代表值引起的荷載效應(yīng)的不利組合。在單層廠房排架的地震作用效應(yīng)組合中， 一般不考慮風(fēng)荷載效應(yīng)，不考慮吊車橫向水平制動力引起的內(nèi)力，也不考慮豎向地震作用。 從而可得單層廠房的地震作用效應(yīng)組合的表達(dá)式為： 7．排架內(nèi)力組合和構(gòu)件強(qiáng)度驗(yàn)算 其中， γ G和 γ Eh分別為重力荷載代表值和水平地震作用的分項(xiàng) 系數(shù)； CG和 CEh分別為重力荷載代表值和水平地震作用的效應(yīng) 系數(shù)； GE和 Ehk分別為重力荷載代表值和水平地震作用。 ? 這種地震荷載效應(yīng)組合再與其他規(guī)定的荷載效應(yīng)組合一起進(jìn)行最不利組合。顯然，當(dāng)?shù)卣鹱饔眯?yīng)組合引起的內(nèi)力小于非抗震荷載組合時的內(nèi)力時，后者應(yīng)控制設(shè)計(jì)。 排架柱一般按偏心受壓構(gòu)件驗(yàn)算其截面承載力。驗(yàn)算的一般表達(dá)式為 其中， S為截面的作用效應(yīng)； R為相應(yīng)的承載力設(shè)計(jì)值； γRE為承載力抗震調(diào)整系數(shù)， 可按建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 (GB50012022)表 (本書表 313)取用。 兩個主軸方向柱距均不小于 12m、無橋式吊車且無柱間支撐的大柱網(wǎng)廠房，柱截面驗(yàn) 算時應(yīng)同時考慮兩個主軸方向的水平地震作用，并應(yīng)考慮位移引起的附加彎矩。 8度和 9度時，高大山墻的抗風(fēng)柱應(yīng)進(jìn)行平面外的截面抗震驗(yàn)算。 柱的截面抗震驗(yàn)算可按前述框架柱的方法進(jìn)行，且應(yīng)符合167。 。 (2)柱的截面抗震驗(yàn)算 為防止高低跨交接處支承低跨屋蓋的牛腿在地震中豎向拉裂 (如圖 713所示 )，應(yīng)按下式確定牛腿的水平受拉鋼筋截面面積 As： 其中， NG為柱牛腿面上重力荷載代表值產(chǎn)生的壓力設(shè)計(jì)值； α為牛腿面上重力作用點(diǎn)至下柱近側(cè)邊緣的距離，當(dāng)小于 ； h0為牛腿根部截面 (最大豎向截面 )的有效高度； NE為柱牛腿面上地震組合的水平拉力設(shè)計(jì)值： γRE為承載力抗震調(diào)整系數(shù)，其值可采用 。 (3)支承低跨屋蓋牛腿的水平受拉鋼筋抗震驗(yàn)算 圖 717 支承低跨屋蓋的柱牛腿 當(dāng)抗風(fēng)柱與屋架下弦相連接時，連接點(diǎn)應(yīng)設(shè)在下弦橫向支撐的節(jié)點(diǎn)處，并且應(yīng)對下弦橫向支撐桿件的截面和連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行抗震承載力驗(yàn)算。 當(dāng)工作平臺和剛性內(nèi)隔墻與廠房主體結(jié)構(gòu)連接時，應(yīng)采用與廠房實(shí)際受力相適應(yīng)的計(jì)算簡圖，以考慮工作平臺和剛性內(nèi)隔墻對廠房的附加地震作用影響。 (4)其他部位的抗震驗(yàn)算 實(shí)際震害表明，突出屋面的鋼筋混凝土天窗架，其橫向的損壞并不明顯，計(jì)算分析表明，常用的鋼筋混凝土帶斜撐桿的三鉸拱式天窗架的橫向剛度很大，其位移與屋蓋基本相同，故可把天窗架和屋蓋作為一個質(zhì)點(diǎn) (其重力為G屋蓋 ，其中包括天窗架質(zhì)點(diǎn)的重量 G天窗 )按底部剪力法計(jì)算。設(shè)算得的作用在 G屋蓋 上的地震作用為 F屋蓋 ，則天窗架所受的地震作用 F天窗 為 8．突出屋面的天窗架的橫向抗震計(jì)算 然而，當(dāng) 9度時或天窗架跨度大于 9m時，天窗架部分的慣性力將有所增大。這時若仍把天窗架和屋蓋作為一個質(zhì)點(diǎn)按底部剪力法計(jì)算，則天窗架的橫向地震作用效應(yīng)宜乘以增大系數(shù) ，以考慮高振型的影響。 對鋼天窗架的橫向抗震計(jì)算也可采用底部剪力法。 對其他情況下的天窗架，可采用振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算其橫向水平地震作用 7． 3． 2縱向抗震計(jì)算 前面已經(jīng)提及，單層廠房受縱向地震作用作用時的震害是較嚴(yán)重的。因此，必須對單層廠房的縱向進(jìn)行抗震計(jì)算。 縱向抗震計(jì)算的目的在于：確定廠房縱向的 動力特性和 地震作用 ，驗(yàn)算廠房縱向抗側(cè)力構(gòu)件，如柱間支撐、天窗架縱向支撐等，在縱向水平地震作用作用下的承載能力 。 ?1)一般情況下，宜考慮屋蓋的縱向彈性變形、圍護(hù)墻與隔墻的有效剛度以及扭轉(zhuǎn)的影響，按多質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行空間結(jié)構(gòu)分析； ?2)柱頂標(biāo)高不大于 15m 平均跨度不大于 30m的單跨或等高多跨的鋼筋混凝土柱廠房，宜采用修正剛度法計(jì)算。 （ 2）縱墻對稱布置的單跨廠房和輕型屋蓋的多跨廠房，可按柱列分片獨(dú)立計(jì)算。 1．計(jì)算方法的選擇 抗震規(guī)范規(guī)定，廠房的縱向抗震計(jì)算應(yīng)采用下列方法： （ 1）鋼筋混凝土無檁和有檁屋蓋及有較完整支撐系統(tǒng)的輕型屋蓋廠房，可采用下列方法： 下面分別介紹空間分析法、修正剛度法和柱列法。 空間分析法適用于任何類型的廠房。屋蓋模型化為有限剛度的水平剪切梁，各質(zhì)量均堆聚成質(zhì)點(diǎn)，堆聚的程度視結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度以及需要計(jì)算的內(nèi)容而定。一般需用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。 同一柱列的柱頂縱向水平位移相同，且僅關(guān)心縱向水平位移時，則可對每一縱向柱列只取一個自由度，把廠房連續(xù)分布的質(zhì)量分別按周期等效原則 (計(jì)算自振周期時 )和內(nèi)力等效原則 (計(jì)算地震作用時 )集中至各柱列柱頂處，并考慮柱、柱間支撐、縱墻等抗側(cè)力構(gòu)件的縱向剛度和屋蓋的彈性變形，形成“并聯(lián)多質(zhì)點(diǎn)體系”的簡化的空間結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，如圖 718所示。 ? 2．空間分析法 圖 718 簡化的空間結(jié)構(gòu)計(jì)算模型 一般的空間結(jié)構(gòu)模型，其結(jié)構(gòu)特性由質(zhì)量矩陣［ M］、代表各自由度處位移的位移向量｛ x｝和相應(yīng)的剛度矩陣［ K］完全表示。可用前面講過的振型分解法求解其地震作用。 下面對圖 718所示的簡化的空間結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，給出其用振型分解法求解的步驟。 ?(1)柱列的側(cè)移剛度和屋蓋的剪切剛度 由圖 718的計(jì)算簡圖，可得柱列的側(cè)移剛度為 其中， Ki為第 i柱列的柱頂縱向側(cè)移剛度； Kcij為第 i柱列第j柱的縱向側(cè)移剛度； Kbij為第 i柱列第 j片柱間支撐的側(cè)移剛度； Kwij為第 i柱列第 j柱間縱墻的縱向側(cè)移剛度； m、 n、 q分別為第 i柱列中柱、柱間支撐、柱間縱墻的數(shù)目。 式 (724)中的 yk為貼砌磚墻的剛度降低系數(shù)，對地震烈度為 7度、 8度、和 9度， yk的值可分別取 、 。 (724) 等截面柱的側(cè)移剛度 Kc為 (725) 其中， Ec為柱混凝土的彈性模量； Ic為柱在所考慮方向的截面慣性矩； H為柱的高度； μ為屋蓋、吊車梁等縱向構(gòu)件對柱側(cè)移剛度的影響系數(shù)，無吊車梁時， μ=，有吊車梁時， μ=。 變截面柱側(cè)移剛度的計(jì)算公式參見有關(guān)設(shè)計(jì)手冊，但需注意考慮 μ的影響。 1)柱的側(cè)移剛度 33HIEK ccc ?? 對于砌體墻，若彈性模量為 E，厚度為 t，墻的高度為H，墻的寬度為 B，并取 ρ=H／ B，同時考慮彎曲和剪切變形，則對其頂部作用水平力的情況，相應(yīng)的剛度為 2)縱墻的側(cè)移剛度 ?? 33 ?? EtK w (726) 圖 719 開洞磚墻的剛度計(jì)算 F1 F2 4d 2d 4c 4b 4a 2c 2b 2a 1 3 5 ① ② 根據(jù)此公式，可對如圖 715所示的受兩個水平力作用的開洞磚墻計(jì)算其剛度矩陣。在這種情況下，洞口把磚墻分為側(cè)移剛度不同的若干層。在計(jì)算各層墻體的側(cè)移剛度時，對無窗洞的層可只考慮剪切變形 (也可同時考慮彎曲變形 )。只考慮剪切變形時，式 (7— 26)變?yōu)椋? (727) 對有窗洞的層，各窗間墻的側(cè)移剛度可按式 (726)計(jì)算，即第 i層第 j段窗間墻的側(cè)移剛度為 (728) 其中， tij和 ρij分別為相應(yīng)墻的厚度和高寬比。 ijjijiw i jEtK ?? 33 ???3EtKw ? 第 i層墻的剛度為 ，該層在單位水平力作用下的相對側(cè)移為 δi＝ 1/Kwi。 因此，墻體在單位水平力作用下的側(cè)移等于有關(guān)各層磚墻的側(cè)移之和。從而可得 (以圖 719為例 )： 對此柔度矩陣求逆，即可得相應(yīng)的剛度矩陣。