《工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)》課件 第6、7章 多層砌體房屋抗震設(shè)計(jì)、單層鋼筋混凝土柱廠房抗震設(shè)計(jì)

2023年第6章多層砌體房屋抗震設(shè)計(jì)

工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

2多層砌體房屋的震害分析1概述13多層砌體房屋的抗震設(shè)計(jì)基本要求4多層砌體房屋的抗震計(jì)算23477655多層砌體房屋的抗震構(gòu)造措施6.1概述

砌體結(jié)構(gòu)是非常古老的結(jié)構(gòu)形式，具有經(jīng)濟(jì)、取材容易、施工簡(jiǎn)單、建造周期短等優(yōu)點(diǎn)，但自重較大，構(gòu)件整體性差、抗震性能不好。在我國(guó)，砌體結(jié)構(gòu)應(yīng)用十分普遍，特別是在住宅、學(xué)校、辦公、醫(yī)院等建筑獲得廣泛應(yīng)用。從我國(guó)國(guó)情出發(fā)，在今后一定會(huì)時(shí)間內(nèi)，砌體結(jié)構(gòu)仍將是城鄉(xiāng)建筑中的主要結(jié)構(gòu)形式之一。因此，如何提高砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震能力，將是建筑抗震設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要課題。圖6.1關(guān)東大地震砌體房屋嚴(yán)重破壞圖6.2汶川地震漢旺震砌體房屋破壞

多層砌體房屋由于自重較大，地震時(shí)地震作用亦大，所用材料具有脆性性質(zhì)，抗剪、抗拉和抗彎強(qiáng)度都很低，房屋的整體延性較差，因此抗震能力較差。在國(guó)內(nèi)外歷次強(qiáng)烈地震中表明，凡未經(jīng)合理抗震設(shè)計(jì)的砌體房屋，破壞均相當(dāng)嚴(yán)重。1923年日本關(guān)東大地震，東京約7000幢磚石砌體房屋均遭到嚴(yán)重破壞，其中僅1000余幢可修復(fù)使用。2008年汶川地震，震害調(diào)查表明，在9度～10度區(qū)，20世紀(jì)80年代以前建造的砌體房屋，因抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)較低或未經(jīng)抗震設(shè)計(jì)，約80％以上整體倒塌；1980～1990年間建造的砌體房屋，因抗震構(gòu)造措施仍然較差，約有40％～50％整體倒塌；1990～2000年間建造的砌體房屋，因抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)有一定提高，一般未出現(xiàn)整體倒塌但遭到嚴(yán)重破壞；2000年以后建造的砌體房屋，即使超過(guò)設(shè)防烈度約3～4度，也少有整體倒塌或局部倒塌?？梢?jiàn)隨著我國(guó)抗震設(shè)防水準(zhǔn)的不斷提高，砌體結(jié)構(gòu)在地震區(qū)是可以使用的。6.2多層砌體房屋的震害分析

在砌體結(jié)構(gòu)房屋中，墻體是主要的承重構(gòu)件，它不僅承受垂直方向的荷載，還承受水平和垂直方向的地震作用，受力復(fù)雜，加之砌體本身的脆性性質(zhì)，地震時(shí)在墻體上很容易產(chǎn)生裂縫。在反復(fù)地震作用下，裂縫將不斷發(fā)展、增多、加寬，最后導(dǎo)致墻體崩塌、樓蓋塌落、房屋破壞。其震害表現(xiàn)情況大致如下：6.2.1墻體破壞

墻體是多層砌體房屋的主要承重構(gòu)件，地震時(shí)受力比較復(fù)雜，會(huì)產(chǎn)生各種形式的裂縫，比如斜裂縫、交叉裂縫和水平裂縫等，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)傾斜、錯(cuò)動(dòng)和倒塌現(xiàn)象。

當(dāng)墻體中垂直荷載和水平地震作用引起的主拉應(yīng)力超過(guò)砌體的主拉應(yīng)力強(qiáng)度時(shí)，與地震力方向平行的墻體產(chǎn)生斜裂縫。在地震力反復(fù)作用下，則形成交叉裂縫（圖6.3）。如果墻體高寬比接近1，則墻體出現(xiàn)X形交叉裂縫；如果墻體的高寬比較小，則在墻體中間部位出現(xiàn)水平裂縫。這種裂縫在外縱墻的窗間墻上較為多見(jiàn)，主要是因?yàn)閴w洞口處受到削弱，加之橫墻承重房屋，縱墻上的壓應(yīng)力較小，使得砌體抗拉強(qiáng)度較低的緣故。在多層砌體房屋中，裂縫的規(guī)律是下重上輕，這是因?yàn)槎鄬臃课輭w下部地震剪力大的緣故。（圖6.4）。圖6.3九二一地震臺(tái)中縣某實(shí)驗(yàn)室墻體交叉斜裂縫圖6.4窗間墻破壞

墻體水平裂縫大都出現(xiàn)在外縱墻的窗口上下截面處，且沿房屋縱向中段較重，兩端較輕，尤其是頂層空曠的房屋外縱墻更易出現(xiàn)此種裂縫。這是由于橫墻間距過(guò)大，樓蓋缺乏足夠的剛度，難以將水平地震作用傳遞給橫墻，使縱墻產(chǎn)生平面外彎曲，導(dǎo)致墻體沿通縫的抗彎剛度不足所引起的。6.2.2墻角破壞

一方面，墻角位于房屋盡端，房屋對(duì)它的整體約束作用相對(duì)較弱，特別是在端部布置有空曠房間時(shí)，約束更差，使該處的抗震能力相對(duì)降低；另一方面在房屋端部四角處，由于剛度較大以及地震時(shí)的扭轉(zhuǎn)作用，地震反應(yīng)明顯增大，且受力復(fù)雜，易產(chǎn)生應(yīng)力集中。因此，房屋墻角易遭破壞，甚至引起轉(zhuǎn)角墻局部倒塌(圖6.5)。圖6.5墻角破壞6.2.3樓梯間破壞

主要是墻體破壞，而樓梯本身很少破壞(圖6.6)。由于樓梯間橫墻間距較小，水平剛度相對(duì)較大，受到的地震作用往往比其他部位大，而墻體在高度方向缺乏有力的支撐，空間剛度差，且高厚比較大，穩(wěn)定性差，所以，樓梯間墻體在水平地震作用下容易產(chǎn)生斜裂縫或交叉裂縫。當(dāng)樓梯間位于房屋端部或轉(zhuǎn)角處，或樓梯間平面、立面突出時(shí)，破壞更加顯著。另外，踏步板嵌入墻內(nèi)，削弱墻體截面，也是樓梯間墻體破壞嚴(yán)重的原因之一。圖6.6樓梯間隔破壞6.2.4縱橫墻連接破壞

縱橫墻連接處是砌體房屋的薄弱部位，在垂直于縱墻的地震作用下，縱墻有向外甩出的趨勢(shì)。連接處產(chǎn)生較大的水平拉力，若施工時(shí)縱橫墻沒(méi)有同時(shí)咬搓砌筑，則連接處的拉結(jié)強(qiáng)度較低，出現(xiàn)豎向裂縫，嚴(yán)重的可造成縱橫墻拉脫，甚至整片縱墻外閃或例塌。這種破壞在末設(shè)圈梁的房屋中尤為突出(圖6.7)。圖6.7外縱墻破壞6.2.5樓蓋與屋蓋破壞

在歷次地震中，多層磚房的樓(屋)蓋破壞往往是由于墻體開(kāi)裂、錯(cuò)位或倒塌引起的，而因其本身強(qiáng)度或剛度不足的破壞極為少見(jiàn)。對(duì)于裝配式樓(屋)蓋，由于整體性較差、板縫偏小混凝土灌縫不夠密實(shí)，地震時(shí)板縫易被拉裂。在高烈度區(qū)，預(yù)制樓板擱置長(zhǎng)度不足或板與板之間無(wú)可靠拉結(jié)，可能導(dǎo)致樓(屋)蓋塌落(圖6.8)。6.2.6非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞

帶有突出屋面小房間的房屋結(jié)構(gòu)，由于小房間（如屋頂間、煙囪、女兒墻及附墻煙囪、垃圾道等）質(zhì)量和剛度突然變小，地震時(shí)產(chǎn)生鞭端效應(yīng)加之自身強(qiáng)度較低，破壞率很高(圖6.9、圖6.10)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，附屬構(gòu)件破壞在6度區(qū)就時(shí)有發(fā)生，7度、8度區(qū)更為普遍和嚴(yán)重。

圖6.8預(yù)制樓板塌落

圖6.9突出屋面附屬物塌落圖6.10女兒墻塌落

除上述幾種主要震害外，多層砌體房屋還經(jīng)常出現(xiàn)一些其他形式的破壞，如防震縫寬度過(guò)窄時(shí)，兩側(cè)墻體相互碰撞引起破壞；非承重墻或輕質(zhì)隔墻的頂部和兩端出現(xiàn)交叉裂縫或被拉脫；門(mén)窗過(guò)梁兩側(cè)墻體產(chǎn)生倒八字裂縫或水平裂縫。

震害調(diào)查表明，烈度不高時(shí)，砌體房屋仍具有一定的抗震能力，即使在7度和8度區(qū)，甚至在9度區(qū)，也有為數(shù)不少的磚混結(jié)構(gòu)房屋震害較輕或基本完好。實(shí)踐證明，只要通過(guò)合理的抗震設(shè)防，認(rèn)真的抗震設(shè)計(jì)、得當(dāng)?shù)臉?gòu)造措施、良好的施工質(zhì)量保證，則即使在中、強(qiáng)地震區(qū)，砌體結(jié)構(gòu)房屋也能夠不同程度地抵御地震的破壞。6.3.1房屋結(jié)構(gòu)體系和總體布置4）房屋錯(cuò)層的樓板高差超過(guò)500mm時(shí)，應(yīng)按兩層計(jì)算；錯(cuò)層部位的墻體應(yīng)采取加強(qiáng)措施；5）同一軸線上的窗間墻寬度宜均勻；墻面洞口的立面面積，6、7度時(shí)不宜大于墻面總面積的55％，8、9度時(shí)不宜大于50％；6）在房屋寬度方向的中部應(yīng)設(shè)置內(nèi)縱墻，其累計(jì)長(zhǎng)度不宜小于房屋總長(zhǎng)度的60％（高寬比大于4的墻段不計(jì)入）。房屋有下列情況之一時(shí)宜設(shè)置防震縫，縫兩側(cè)均應(yīng)設(shè)置墻體，縫寬應(yīng)根據(jù)烈度和房屋高度確定，可采用70～100mm：1）房屋立面高差在6m以上；2）房屋有錯(cuò)層，且樓板高差大于層高的1/4；3）各部分結(jié)構(gòu)剛度、質(zhì)量截然不同。4）樓梯間不宜設(shè)置在房屋的盡端和轉(zhuǎn)角處。5）不應(yīng)在房屋轉(zhuǎn)角處設(shè)置轉(zhuǎn)角窗。6）橫墻較少、跨度較大的房屋，宜采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓。6.3.2房屋總高度和層數(shù)限值

隨著多層砌體結(jié)構(gòu)房屋高度和層數(shù)的增加，房屋的破壞程度加重，倒塌率增加。由于我國(guó)目前砌體的材料強(qiáng)度較低，隨房屋層數(shù)增多，墻體截面加厚，結(jié)構(gòu)自重和地震作用都將相應(yīng)加大，對(duì)抗震十分不利。因此，對(duì)這類(lèi)房屋的總高度和層數(shù)應(yīng)予以限制，不應(yīng)超過(guò)表6.1的限值。對(duì)醫(yī)院、教學(xué)樓等橫墻較少(同一樓層內(nèi)開(kāi)間大于4.2m的房間占該層總面積的40％以上)的多層砌體房屋，總高度應(yīng)比表6.1的規(guī)定降低3m，層數(shù)相應(yīng)減少一層；當(dāng)各層橫墻很少(同一層內(nèi)開(kāi)間不大于4.2m的房間占該層總面積的20%以下，且開(kāi)間大于4.8m的房間占該層總面積的50%以上)的多層砌體房屋，還應(yīng)再減少一層。6、7度時(shí)，橫墻較少的丙類(lèi)多層砌體房屋，當(dāng)按規(guī)定采取加強(qiáng)措施并滿足抗震承載力要求時(shí)，其高度和層數(shù)可按表6.1的規(guī)定采用。多層砌體承重房屋的層高，不應(yīng)超過(guò)3.6m；當(dāng)使用功能的確有要求時(shí)，采用約束砌體等加強(qiáng)措施的普通磚房屋層高不應(yīng)超過(guò)3.9m。房屋類(lèi)別最小抗震墻厚度（mm）烈度67890.05g0.10g0.15g0.20g0.25g0.40g高度層數(shù)高度層數(shù)高度層數(shù)高度層數(shù)高度層數(shù)高度層數(shù)多層砌體房屋普通磚240217217217186155124多孔磚24021721718618615593多孔磚190217186155155124——小砌塊19021721718618615593底部框架—抗震墻普通磚、多孔磚240227227196165————多孔磚190227196165134————小砌塊190227227196165————表6.1房屋的層數(shù)和高度限值

采用蒸壓灰砂磚和蒸壓粉煤灰磚的砌體的房屋，當(dāng)砌體的抗剪強(qiáng)度僅達(dá)到普通黏土磚砌體的70%時(shí)，房屋的層數(shù)應(yīng)比普通磚房減少一層，總高度應(yīng)減少3m；當(dāng)砌體的抗剪強(qiáng)度達(dá)到普通黏土磚砌體的取值時(shí)，房屋層數(shù)和總高度的要求同普通磚房屋。

使用表6.1時(shí)，房屋的總高度指室外地面到主要屋面板板頂或檐口的高度。半地下室從地下室室內(nèi)地面算起，全地下室和嵌固條件好的半地下室可從室外地面算起；對(duì)帶閣樓的坡屋面應(yīng)算到山尖墻的1/2高度處；帶女兒墻的房屋，女兒墻不算總高；室內(nèi)外高差大于0.6m時(shí)，房屋總高度應(yīng)允許比表中的數(shù)據(jù)適當(dāng)增加，但增加量應(yīng)少于1.0m。房屋的閣樓若住人、放物空間較大，閣樓計(jì)入總層數(shù)；全地下室是砌體結(jié)構(gòu)的良好基礎(chǔ)，不算一層；半地下室計(jì)入總層數(shù)。

突出屋面的屋頂間、女兒墻、煙囪等不計(jì)人房屋總高度和層數(shù)控制范圍；斜屋面下的閣樓若實(shí)際有效使用面積或者重力荷載代表值小于頂層30%也不計(jì)人房屋總高度和層數(shù)控制范圍。針對(duì)汶川地震中小學(xué)校舍建筑暴露的問(wèn)題，為加強(qiáng)對(duì)未成年人在地震等突發(fā)事件中的保護(hù)，中小學(xué)校舍按乙類(lèi)建筑設(shè)防。乙類(lèi)的多層砌體房屋可按本地區(qū)設(shè)防烈度查表6.1，但層數(shù)應(yīng)減少一層且總高度應(yīng)降低3m；不應(yīng)采用底部框架—抗震墻砌體房屋。6.3.3房屋高寬比

多層砌體房屋的高寬比較小時(shí)，地震作用引起的變形以剪切為主。隨高寬比增大，變形中彎曲效應(yīng)增加，因此在墻體水平截面產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力也將增大，而砌體的抗拉強(qiáng)度較低，故很容易出現(xiàn)水平裂縫，發(fā)生明顯的整體彎曲破壞。為此，多層砌體房屋的最大高寬比應(yīng)符合表6.2的規(guī)定，以限制彎曲效應(yīng)，保證房屋的穩(wěn)定性。烈度6度7度8度9度最大高寬比2.52.52.01.5表6.2房屋最大高寬比注：①單面走廊房屋的總寬度不包括走廊寬度建筑平面接近正方形時(shí)，其高寬比宜適當(dāng)減小。6.3.4房屋抗震橫墻間距在橫向水平地震作用下，砌體房屋的樓(屋)蓋和橫墻是主要的抗側(cè)力構(gòu)件。抗震橫墻間距直接影響到房屋的空間剛度。橫墻間距過(guò)大對(duì)抗震極其不利。首先，會(huì)使橫墻整體抗震能力減弱；其次，會(huì)導(dǎo)致縱墻的側(cè)向支撐減少，房屋的整體性變差；再者，會(huì)造成樓蓋在側(cè)向力作用下支撐點(diǎn)的間距變大，使樓蓋發(fā)生過(guò)大的平面內(nèi)變形，從而不能有效地將地震力均勻地傳遞至各抗側(cè)力構(gòu)件，特別是縱墻有可能發(fā)生過(guò)大的平面內(nèi)變形，從而不能有效地將地震力均勻地傳遞至各抗側(cè)力構(gòu)件，特別是縱墻有可能發(fā)生較大的出平面彎曲，導(dǎo)致破壞。為了滿足樓蓋對(duì)傳遞水平地震力所需的剛度，抗震規(guī)范對(duì)房屋抗震橫墻的最大間距規(guī)定見(jiàn)表6.3。房屋類(lèi)別烈度6789多層砌體房屋現(xiàn)澆或裝配整體式鋼筋混凝土樓、屋蓋1515117裝配式鋼筋混凝土樓、屋蓋111197表6.3房屋抗震橫墻最大間距（m）木屋蓋994—上部各層同多層砌體房屋—6.3.5房屋局部尺寸

房屋局部尺寸的影響，有時(shí)僅造成房屋局部的破壞而不影響結(jié)構(gòu)的整體安全，但某些重要部位的局部破壞則會(huì)影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的破壞甚至倒塌。多層砌體房屋的窗間墻、墻端至門(mén)窗洞邊間的墻段，突出屋面的女兒墻等部位是房屋抗震的薄弱環(huán)節(jié)，地震時(shí)往往首先破壞，甚至導(dǎo)致整幢房屋的破壞。抗震規(guī)范通過(guò)對(duì)震害的宏觀調(diào)查，規(guī)定這些部位的局部尺寸限值，宜符合表6.4的要求。6.3.6樓屋蓋

由于汶川地震中，橫墻較少、跨度較大砌體結(jié)構(gòu)的預(yù)制底層或底部?jī)蓪?81511—注：①多層砌體房屋的頂層，除木屋蓋外的最大橫墻間距應(yīng)允許適當(dāng)放寬，但應(yīng)采取相應(yīng)加強(qiáng)措施；

②多孔磚抗震墻橫墻厚度為190mm時(shí)，最大橫墻間距應(yīng)比表中數(shù)值減小3m。部位烈度6度7度8度9度承重窗間墻最小寬度1.01.01.21.5承重外墻盡端至門(mén)窗洞邊的最小距離1.01.01.21.5非承重外墻盡端至門(mén)窗洞邊的最小距離1.01.01.01.0內(nèi)墻陽(yáng)角至門(mén)窗洞邊的最小距離1.01.01.52.0無(wú)錨固女兒墻（非出入口處）的最大高度0.50.50.50.0表6.4房屋的局部尺寸限值（m）注：①局部尺寸不足時(shí)應(yīng)采取局部加強(qiáng)措施彌補(bǔ)，且最小寬度不宜小于1/4層高和表列數(shù)據(jù)的80％

②出入口處的女兒墻應(yīng)有錨固板的支座及預(yù)制板之間的連接構(gòu)造要求難以保證，地震時(shí)預(yù)制板容易倒塌傷人?！督ㄖ拐鹨?guī)范》新增了以下內(nèi)容：教學(xué)樓和醫(yī)院等橫墻較少、跨度較大的多層砌體房屋宜采用現(xiàn)澆混凝土樓、屋蓋。6.4多層砌體房屋的抗震計(jì)算

多層砌體房屋的抗震計(jì)算，一般只需考慮水平地震作用的影響，而不考慮豎向地震作用的影響。對(duì)于平立面布置規(guī)則、質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻、以剪切變形為主的多層砌體房屋，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，宜采用底部剪力法等簡(jiǎn)化方法。當(dāng)多層砌體房屋的高寬比不大于表6.2的規(guī)定限值時(shí)，由于整體彎曲產(chǎn)生的附加應(yīng)力不大，可只驗(yàn)算在沿房屋橫、縱兩個(gè)主軸方向的水平地震作用影響下，橫墻和縱墻在其自身平面內(nèi)的抗剪能力而不做整體彎曲驗(yàn)算。

作用在該層樓面上的可變荷載和以該層為中心上下各取半層的墻體自重之和。計(jì)算時(shí)，結(jié)構(gòu)和構(gòu)配件取自重標(biāo)準(zhǔn)值，可變荷載取組合值。計(jì)算簡(jiǎn)圖中結(jié)構(gòu)底部固定端標(biāo)高的取法如下：(1)對(duì)于多層砌體結(jié)構(gòu)房屋，當(dāng)基礎(chǔ)埋置較淺時(shí)，取為基礎(chǔ)頂面；當(dāng)基礎(chǔ)埋置較深時(shí)，可取為室外地坪下0.5m處；(2)當(dāng)設(shè)有整體剛度很大的全地下室時(shí)，則取為地下室頂板頂部；(3)當(dāng)?shù)叵率艺w剛度較小或?yàn)榘氲叵率視r(shí)，則應(yīng)取為地下室室內(nèi)地坪處。（a）多層砌體房屋（b）計(jì)算簡(jiǎn)圖圖6.11多層砌體房屋的計(jì)算簡(jiǎn)圖（a）多層砌體房屋（b）計(jì)算簡(jiǎn)圖圖6.11多層砌體房屋的計(jì)算簡(jiǎn)圖6.4.2水平地震作用和樓層地震剪力計(jì)算

因?yàn)槠鲶w房屋的層數(shù)不多，沿高度方向的質(zhì)量和剛度分布比較均勻，且高寬比受到限制，房屋整體的側(cè)移以剪切變形為主，故可以按底部剪力法來(lái)確定地震作用。結(jié)構(gòu)底部總水平地震作

6.3多層砌體房屋的抗震設(shè)計(jì)基本要求6.3.1房屋結(jié)構(gòu)體系和總體布置

選擇多層砌體房屋結(jié)構(gòu)體系應(yīng)優(yōu)先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的方案?？v墻承重方案因橫向支撐少，縱墻易產(chǎn)生平面外彎曲破壞而導(dǎo)致倒塌，應(yīng)盡量避免采用。不應(yīng)采用砌體墻和混凝土墻混合承重的結(jié)構(gòu)體系，防止不同材料性能的墻體被各個(gè)擊破。縱橫向砌體抗震墻的布置應(yīng)符合下列要求：1）宜均勻?qū)ΨQ，沿平面內(nèi)宜對(duì)齊，沿豎向應(yīng)上下連續(xù)；且縱橫向墻體的數(shù)量不宜相差過(guò)大；2）平面輪廓凹凸尺寸，不應(yīng)超過(guò)典型尺寸的50％；當(dāng)超過(guò)典型尺寸的25％時(shí)，房屋轉(zhuǎn)角處應(yīng)采取加強(qiáng)措施；3）樓板局部大洞口的尺寸不宜超過(guò)樓板寬度的30％，且不應(yīng)在墻體兩側(cè)同時(shí)開(kāi)洞；6.4.2水平地震作用和樓層地震剪力計(jì)算

（a）地震作用分布圖

（b）地震作用圖圖6.12多層砌體房屋地震作用分布

，才可能按砌體結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法對(duì)墻體的抗震承載力進(jìn)行驗(yàn)算。1．實(shí)心墻體的側(cè)移剛度在多層砌體房屋的抗震分析中，如各層樓蓋僅發(fā)生平移而不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，則在確定墻體層間抗側(cè)力等效剛度時(shí)，可視其為下端固定、上端嵌固的構(gòu)件，即一般假定：各層墻體或開(kāi)洞墻中的窗間墻，門(mén)間墻上、下端均不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于這類(lèi)構(gòu)件，其

圖6.14剪切變形與彎曲變形在總變形中的比例關(guān)系圖6.15單位力作用下的墻體變形

式中，h—墻體、門(mén)間墻或窗間墻高度；A—墻體、門(mén)間墻或窗間墻的水平截面積，A=bt，

b、t—墻體、墻段的寬度和厚度；ξ—截面剪應(yīng)力分布不均勻系數(shù)，對(duì)矩形截面取5：E—砌體彈性模量；G—砌體剪切模量，一般取G=0.4E。由此可得抗側(cè)力等效剛度：

圖6.16墻體彎曲及剪切柔度

圖6.17墻體側(cè)移柔度

圖6.18開(kāi)有門(mén)窗洞口的墻體

(2)不規(guī)則洞口圖6.19開(kāi)有不規(guī)則洞口的墻體

對(duì)于小開(kāi)口墻段，也可以近似地控不開(kāi)洞的墻段計(jì)算其側(cè)移剛度再乘以洞口影響系數(shù)。洞口影響系數(shù)根據(jù)開(kāi)洞率確定(表6.5)。表6.5墻段洞口影響系數(shù)開(kāi)洞率0.100.200.30影響系數(shù)0.980.940.88注：開(kāi)洞率為洞口水平截面積與墻段水平毛截面積之比。相鄰洞口之間凈寬小于500mm的墻段視為洞口；洞口中心偏離墻段中線大于墻段長(zhǎng)度的1/4時(shí)，表中影響系數(shù)折減0.9；門(mén)洞的洞頂高度大于層高80％時(shí)，表中數(shù)據(jù)不適用；窗洞高度大于50％層高時(shí)，按門(mén)洞對(duì)待。

圖6.20剛性樓蓋計(jì)算簡(jiǎn)圖

圖6.21柔性樓蓋計(jì)算簡(jiǎn)圖(3)中等剛性樓蓋

采用普通鋼筋混凝土預(yù)制板的裝配式樓、屋蓋為中等剛性樓蓋。其樓(屋)蓋的剛度介于剛性與柔性樓(屋)蓋之間，在橫向水平地震作用下，樓蓋的變形狀態(tài)不同于剛性樓蓋和柔性樓蓋，由于各片橫墻產(chǎn)生的水平位移并不相等，所以在各片橫墻間將產(chǎn)生一定的相對(duì)水平位移。因而，各片橫墻所承擔(dān)的地震剪力，不僅與橫墻抗側(cè)力剛度有關(guān)，而且與樓蓋自身的水平變形有關(guān)。精確地計(jì)算各橫墻所承擔(dān)的地震剪力比較麻煩?！督ㄖ拐鹨?guī)范》規(guī)定，在一般多層砌體房屋的設(shè)計(jì)中，對(duì)于中等剛性樓蓋房屋，第i層第m道橫墻所承擔(dān)的地震剪力，可近似取剛性樓蓋和柔性樓蓋房屋兩種計(jì)算結(jié)果的平均值，由式(6.18)及式(6.21)可得：

6．同一道墻各墻段間水平地震剪力的分配

砌體結(jié)構(gòu)中，每一道縱墻、橫墻往往分為若干墻段。在同一道墻上，門(mén)窗洞口之間墻段所承擔(dān)的地震剪力可按墻段的側(cè)移剛度進(jìn)行分配。由于各墻段的高寬比h/b不同，其側(cè)移剛度也不同。墻段的高寬比為洞口凈高與洞側(cè)墻寬之比。洞高的取法為：窗間墻取窗洞高；門(mén)間墻取門(mén)洞高；門(mén)窗之間的墻取窗洞高，盡端墻取緊靠盡端的門(mén)洞或窗洞高，詳見(jiàn)圖6.22所示。

(2)墻段宜按門(mén)窗洞口劃分；對(duì)設(shè)置構(gòu)造柱的小開(kāi)口墻段按毛墻面計(jì)算的剛度，可根據(jù)開(kāi)洞率乘以表6.5的墻段洞口影響系數(shù)。6.4.4墻體截面抗震承載力驗(yàn)算

對(duì)于多層砌體房屋，一般不必對(duì)每一道墻體進(jìn)行截面抗震承載力驗(yàn)算，當(dāng)一道墻中各墻段的高寬比比較接近，且所受正應(yīng)力差別不大，可認(rèn)為這道墻的抗震強(qiáng)度滿足要求時(shí)，其各墻段的抗震強(qiáng)度也滿足要求?？筛鶕?jù)工程經(jīng)驗(yàn)，可只選擇縱、橫向的不利墻段進(jìn)行截面抗震承裁力驗(yàn)算，不利墻段包括承擔(dān)地震剪力較大的墻段、豎向壓應(yīng)力較小的墻段以及局部截面較小的墻段。

表6.6砌體強(qiáng)度的正應(yīng)力影響系數(shù)砌體類(lèi)型0.01.03.05.07.010.012.0≥16.0普通磚，多孔磚0.800.991.251.471.651.902.05—小砌塊—1.231.692.152.573.023.323.92

表6.7鋼筋參與工作系數(shù)墻體高寬比0.40.60.81.01.20.100.120.140.150.12當(dāng)按式(6.27)、式（6.28）驗(yàn)算不滿足要求時(shí)，可計(jì)入設(shè)置于墻段中部，截面不小于240mm×240mm（墻厚190mm時(shí)為240mm×190mm）且間距不大于4m的構(gòu)造柱對(duì)受剪承裁力的提高作用，按下列簡(jiǎn)化方法驗(yàn)算

表6.8芯柱參與工作系數(shù)0.01.01.101.15注：填孔率指芯柱根數(shù)（含構(gòu)造柱與填實(shí)孔洞數(shù)量）與孔洞總數(shù)之比。6.5多層砌體房屋的抗震構(gòu)造措施

歷次地震調(diào)查表明，多層砌體房屋的震害在很多情況下是由于構(gòu)造處理不當(dāng)或不符合抗震設(shè)計(jì)要求所引起的。因此為了保證砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震性能，在抗震設(shè)計(jì)中，除了滿足對(duì)房屋總體方案與布置的一般規(guī)定和進(jìn)行必要的抗震驗(yàn)算外，還必須采取合理可靠的抗震構(gòu)造措施?？拐饦?gòu)造措施可以加強(qiáng)砌體結(jié)構(gòu)的整體性，提高變形能力，特別是對(duì)于防止結(jié)構(gòu)在大震時(shí)倒塌具有重要作用。6.5.1構(gòu)造柱

鋼筋混凝土構(gòu)造柱或芯柱是多層砌體房屋的一項(xiàng)重要抗震構(gòu)造措施。震害調(diào)查表明，設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱、芯柱后，可以明顯改善多層砌體的抗震性能，震害經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)研究得出的一致結(jié)論是：①構(gòu)造柱能提高砌體受剪承載力10％～30％左右，提高幅度與墻體高寬比、豎向壓力和開(kāi)洞情況有關(guān)；②構(gòu)造柱主要是對(duì)砌體起約束作用，使之有較高的變形能力；③構(gòu)造柱應(yīng)放置在震害較重、連接構(gòu)造比較薄弱和易于應(yīng)力集中的部位。1．構(gòu)造柱的設(shè)置要求構(gòu)造柱設(shè)置部位，一般情況下應(yīng)符合表6.9的要求。外廊式和單面走廊式的多層房屋，應(yīng)根據(jù)房屋增加一層的層數(shù)，按表6.9的要求設(shè)置構(gòu)造柱，且單面走廊兩側(cè)的縱墻均應(yīng)按外墻處理。當(dāng)橫墻較少的房屋為外廊式或單面走廊式時(shí)，亦按上述要求要求設(shè)置構(gòu)造柱；對(duì)于橫墻較少的房屋，應(yīng)根據(jù)房屋增加一層的層數(shù)，按表6.3.1的要求設(shè)置構(gòu)造柱；但6度不超過(guò)四層、7度不超過(guò)三層和8度不超過(guò)二層時(shí)，應(yīng)按增加二層的層數(shù)對(duì)待。表6.9磚房構(gòu)造柱設(shè)置要求房屋層數(shù)設(shè)置部位6度7度8度9度4、53、42、3

樓、電梯間的四角，樓梯段上下端對(duì)應(yīng)的墻體處；外墻四角，和對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角；錯(cuò)層部位橫墻與外縱墻交接處，大房間內(nèi)外墻交接處，較大洞口兩側(cè)隔15m或單元橫墻與外縱墻交接處6542隔開(kāi)間橫墻（軸線）與外墻交接處，山墻與內(nèi)縱墻交接處7≥6≥5≥3內(nèi)墻（軸線）與外墻交接處，內(nèi)墻的局部較小墻垛處，9度時(shí)內(nèi)縱墻與橫墻（軸線）交接處2．構(gòu)造柱的構(gòu)造(1)構(gòu)造柱最小截面可采用240mm×180mm（墻厚190mm時(shí)為180mm×190mm），縱向鋼筋宜采用4Φ12，箍筋間距不宜大于250mm，且在柱上下端宜適當(dāng)加密，6、7度時(shí)超過(guò)六層、8度時(shí)超過(guò)五層和9度時(shí)，構(gòu)造柱縱向鋼筋宜采用4Φ14，箍筋間距不應(yīng)大于200mm；房屋四角的構(gòu)造柱可適當(dāng)加大截面及配筋。(2)鋼筋混凝土構(gòu)造柱必須先砌墻，后澆柱。構(gòu)造柱與墻連接處應(yīng)砌成馬牙槎，沿墻高每隔500mm設(shè)2Φ6水平鋼筋和Φ4分布短筋平面內(nèi)點(diǎn)焊組成的拉結(jié)網(wǎng)片或Φ4電焊鋼筋網(wǎng)片，每邊伸入墻內(nèi)不宜小于1m(圖6.24)。6、7度時(shí)底部1/3樓層，8度時(shí)底部1/2樓層，9度時(shí)全部樓層，上述拉結(jié)鋼筋網(wǎng)片因沿墻體水平通長(zhǎng)設(shè)置。(3)構(gòu)造柱應(yīng)與圈梁連接，以增加構(gòu)造柱的中間支點(diǎn)。構(gòu)造柱與圈梁連接處，構(gòu)造柱的縱筋應(yīng)在圈梁縱筋內(nèi)側(cè)穿過(guò)，保證構(gòu)造柱縱筋上下貫通。(4)構(gòu)造柱可不單獨(dú)設(shè)基礎(chǔ)，但應(yīng)伸入室外地面下500mm，或與埋深小于500mm的基礎(chǔ)圈梁相連。

(5)房屋高度和層數(shù)接近表6.1的限值時(shí)，縱橫墻內(nèi)構(gòu)造柱間距不宜大于層高的二倍；下部1/3樓層的構(gòu)造柱間距適當(dāng)減?。煌饪v墻的構(gòu)造柱應(yīng)每開(kāi)間設(shè)置一柱，當(dāng)開(kāi)間大于3.9m時(shí)，應(yīng)另設(shè)加強(qiáng)措施。內(nèi)縱墻的構(gòu)造柱間距不宜大于4.2m。6.5.2圈梁

圈梁對(duì)房屋抗震有重要的作用，是多層砌體房屋的一種經(jīng)濟(jì)有效的抗震措施，其主要功能為增加縱橫墻體的連接，加強(qiáng)整個(gè)房屋的整體性；圈梁可箍住樓蓋，增強(qiáng)其整體剛度；減小墻體的自由長(zhǎng)度，增強(qiáng)墻體的穩(wěn)定性；可提高房屋的抗剪強(qiáng)度，約束墻體裂縫的開(kāi)展；減輕地震時(shí)地基不均勻沉陷對(duì)房屋的影響并減小構(gòu)造柱計(jì)算長(zhǎng)度。1．圈梁的設(shè)置多層粘土磚、多孔磚房屋的現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁的設(shè)置應(yīng)符合下列要求：(1)裝配式鋼筋混凝土樓、屋蓋或木樓、屋蓋的磚房，橫墻承重時(shí)應(yīng)按表6.10的要求設(shè)置圈梁；縱墻承重時(shí)每層均應(yīng)設(shè)置圈梁，且抗震橫墻上的圈梁間距應(yīng)比表6.10內(nèi)的要求適當(dāng)加密。(2)現(xiàn)澆或裝配整體式鋼筋混凝土樓、屋蓋與墻體有可靠連接的房屋，可不另設(shè)圈梁，但樓板沿墻體周邊應(yīng)加強(qiáng)配筋并應(yīng)與相應(yīng)的構(gòu)造柱鋼筋可靠連接。

2．圈梁的構(gòu)造多層普通磚、多孔磚房屋的現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁構(gòu)造應(yīng)符合下列要求：(1)圈梁應(yīng)閉合，遇有洞口圈梁應(yīng)上下搭接。圈梁宜與預(yù)制板設(shè)在同一標(biāo)高處或緊靠板底。(2)圈梁在表6.10要求的間距內(nèi)無(wú)橫墻時(shí)，應(yīng)利用梁或板縫中配筋替代圈梁。表6.10磚房現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁設(shè)置要求墻類(lèi)烈度6、7度8度9度外墻和內(nèi)縱墻屋蓋處及每層樓蓋處屋蓋處及每層樓蓋處屋蓋處及每層樓蓋處內(nèi)橫墻同上：屋蓋處間距不應(yīng)大于4.5m；樓蓋處間距不應(yīng)該大于7.2m；構(gòu)造柱對(duì)應(yīng)部位同上：屋蓋處沿所有縱墻，且間距不應(yīng)大于4.5m；樓蓋處間距不應(yīng)該大于4.5m；構(gòu)造柱對(duì)應(yīng)部位同上：各層所有橫墻(3)圈梁的截面高度不應(yīng)小于120mm，配筋應(yīng)符合表6.11的要求，為加強(qiáng)基礎(chǔ)整體性和剛性而增設(shè)的基礎(chǔ)圈梁，截面高度不應(yīng)小于180mm，配筋不應(yīng)少于4Φ12。表6.11磚房圈梁配筋要求配筋烈度6、7度8度9度最小縱筋4Φ104Φ124Φ14最大箍筋間距（mm）2502001506.5.3結(jié)構(gòu)各部位連接1.樓屋蓋構(gòu)件與墻體之間的連接及樓屋蓋的整體性現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板或屋面板伸進(jìn)縱、橫墻內(nèi)的長(zhǎng)度，均不應(yīng)小于120mm；裝配式鋼筋混凝土樓板或屋面板，當(dāng)圈梁未設(shè)在板的同一標(biāo)高時(shí)，板端伸進(jìn)外墻的長(zhǎng)度不應(yīng)小于120mm

伸進(jìn)內(nèi)墻的長(zhǎng)度不應(yīng)小于100mm或采用硬架支模連接，在梁上不應(yīng)小于80mm或采用硬架支模連接，其中硬架支模是一種由模板、支架承擔(dān)施工期間的樓板恒載及施工活載，待樓板安裝完畢后，再澆灌板下圈梁混凝土及板縫細(xì)石混凝土的支模方法，可使樓板與圈梁連成整體，增加了梁板的剛度；當(dāng)板的跨度大于4.8m并與外墻平行時(shí)，靠外墻的預(yù)制板側(cè)邊應(yīng)與墻或圈梁拉結(jié)；房屋端部大房間的樓蓋，6度時(shí)房屋的屋蓋和7～9度時(shí)房屋的樓、屋蓋，當(dāng)圈梁設(shè)在板底時(shí)，鋼筋混凝土預(yù)制板應(yīng)相互拉結(jié)，并應(yīng)與梁、墻或圈梁拉結(jié)。樓、屋蓋的鋼筋混凝土梁或屋架應(yīng)與墻、柱(包括構(gòu)造柱)或圈梁可靠連接；不得采用獨(dú)立磚柱?？缍炔恍∮?m大梁的支承構(gòu)件應(yīng)采用組合砌體等加強(qiáng)措施，并滿足承載力要求。

2.橫墻較少磚房的有關(guān)規(guī)定與加強(qiáng)措施房屋的最大開(kāi)間尺寸不宜大于6.6m；同一結(jié)構(gòu)單元內(nèi)橫墻錯(cuò)位數(shù)量不宜超過(guò)橫墻總數(shù)的1/3，且連續(xù)錯(cuò)位不宜多于兩道；錯(cuò)位的墻體交接處均應(yīng)增設(shè)構(gòu)造柱，且樓、屋面板應(yīng)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土板；橫墻和內(nèi)縱墻上洞口的寬度不宜大于1.5m，外縱墻上洞口的寬度不宜大于2.1m或開(kāi)間尺寸的一半，且內(nèi)外墻上洞口位置不應(yīng)影響內(nèi)外縱墻與橫墻的整體連接；所有縱橫墻均應(yīng)在樓、屋蓋標(biāo)高處設(shè)置加強(qiáng)的現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁：圈梁的截面高度不宜小于150mm，上下縱筋各不應(yīng)少于3Φ10，箍筋不小于Φ6，間距不大于300mm；所有縱橫墻交接處及橫墻的中部，均應(yīng)增設(shè)滿足下列要求的構(gòu)造柱：在縱、橫墻內(nèi)的柱距不宜大于3.0m，最小截面尺寸不宜小于240mm×240mm（墻厚190mm時(shí)為240mm×190mm），配筋宜符合表6.12的要求；

同一結(jié)構(gòu)單元的樓、屋面板應(yīng)設(shè)置在同一標(biāo)高處；房屋底層和頂層的窗臺(tái)標(biāo)高處，應(yīng)設(shè)置沿縱橫墻通常的水平現(xiàn)澆鋼筋混凝土帶，其截面高度不小于60mm，寬度不小于墻厚，縱向鋼筋不少于2Φ10，橫向分布筋的直徑不小于Φ6且其間距不大于200mm。

表6.12柱的縱筋和箍筋設(shè)置要求位置縱向鋼筋箍筋最大配筋率最小配筋率最小直徑加密區(qū)范圍（mm）加密區(qū)間距（mm）最小直徑角柱1.8%0.8%Φ14全高100Φ6邊柱Φ14上端700下端500中柱1.4%0.6%Φ12

另外，6、7度時(shí)長(zhǎng)度大于7.2m的大房間，以及8度和9度時(shí)外墻轉(zhuǎn)角及內(nèi)外墻交接處，應(yīng)沿墻高每隔500mm配置2Φ6的通長(zhǎng)鋼筋和Φ4分布短筋平面內(nèi)點(diǎn)焊組成的拉結(jié)網(wǎng)片或Φ4點(diǎn)焊網(wǎng)片；坡屋頂房屋的屋架應(yīng)與頂層圈梁可靠連接，檁條或屋面板應(yīng)與墻、屋架可靠連接，房屋出入口處的檐口瓦應(yīng)與屋面構(gòu)件錨固，采用硬山擱檁時(shí)，頂層內(nèi)縱墻頂宜增砌支承山墻的踏步式墻垛，并設(shè)置構(gòu)造柱；門(mén)窗洞處不應(yīng)采用磚過(guò)梁，過(guò)梁支承長(zhǎng)度6～8度時(shí)不應(yīng)小于240mm，9度時(shí)不應(yīng)小于360mm；預(yù)制陽(yáng)臺(tái)，6、7度時(shí)應(yīng)與圈梁和樓板的現(xiàn)澆板帶可靠連接，8、9度時(shí)不應(yīng)采用預(yù)制陽(yáng)臺(tái)。6.5.4樓梯間樓梯間是地震的疏散通道。歷次地震震害表明，樓梯間是砌體結(jié)構(gòu)中受到的地震作用較大且抗震較為薄弱的部位，其震害往往比較嚴(yán)重。所以，樓梯間應(yīng)為重點(diǎn)加強(qiáng)之處。

樓梯間應(yīng)符合下列要求：（1）頂層樓梯間墻體應(yīng)沿墻高每隔500mm設(shè)2Φ6通長(zhǎng)鋼筋和Φ4分布短筋平面內(nèi)點(diǎn)焊組成的拉結(jié)網(wǎng)片或Φ4點(diǎn)焊網(wǎng)片；7～9度時(shí)其它各層樓梯間墻體應(yīng)在休息平臺(tái)或樓層半高處設(shè)置60mm厚、縱向鋼筋不應(yīng)少于2Φ10的鋼筋混凝土帶或配筋磚帶，配筋磚帶不少于3皮，每皮的配筋不少于2Φ6，砂漿強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于M7.5且不低于同層砌體的砂漿強(qiáng)度等級(jí)。（2）樓梯間及門(mén)廳內(nèi)墻陽(yáng)角處的大梁支承長(zhǎng)度不應(yīng)小于500mm,并應(yīng)與圈梁連接。（3）裝配式樓梯段應(yīng)與平臺(tái)板的梁可靠連接，8、9度時(shí)不應(yīng)采用裝配式樓梯段；不應(yīng)采用墻中懸挑式踏步或踏步豎肋插入墻體的樓梯，不應(yīng)采用無(wú)筋磚砌欄板。（4）突出屋頂?shù)臉?、電梯間，構(gòu)造柱應(yīng)伸到頂部，并與頂部圈梁連接，所有墻體應(yīng)沿墻高每隔500mm設(shè)2Φ6通長(zhǎng)鋼筋和Φ4分布短筋平面內(nèi)點(diǎn)焊組成的拉結(jié)網(wǎng)片或Φ4點(diǎn)焊網(wǎng)片。本章知識(shí)點(diǎn)1.砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震性能和抗震能力較弱。多層砌體房屋的震害現(xiàn)象主要表現(xiàn)為：房屋倒塌，墻體破壞，墻角破壞，樓梯間破壞，縱橫墻連接破壞，樓蓋與屋蓋破壞，房屋附屬構(gòu)件的破壞等。2.針對(duì)多層房屋抗震能力較差的弱點(diǎn)，提出了應(yīng)從結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計(jì)入手，注意結(jié)構(gòu)的總體布置和細(xì)部構(gòu)造措施等一系列抗震措施，以提高砌體房屋的抗震能力并在地震作用下不致倒塌。3.多層砌體房屋在抗震計(jì)算時(shí)一般只考慮水平地震作用，不考慮地震扭轉(zhuǎn)作用，因此在建筑平面、立面布置時(shí)應(yīng)盡量做到質(zhì)量、剛度均勻，以減少扭轉(zhuǎn)的影響。在計(jì)算水平地震作用時(shí)，可將水平地震作用力在建筑物兩個(gè)主軸方向分別進(jìn)行抗震驗(yàn)算。由于多層砌體房屋整體的剛度較大，因此在地震作用下結(jié)構(gòu)的變形為剪切型，地震作用的確定可用底部剪力法求得。本章知識(shí)點(diǎn)4.樓層地震剪力在各墻體間的分配主要取決于樓蓋的水平剛度及各墻體的側(cè)移剛度，為此應(yīng)掌握各種不同高寬比的實(shí)心墻體以及開(kāi)洞墻體的側(cè)移剛度計(jì)算方法。5.多層砌體房屋，可只選擇縱、橫向的不利墻段進(jìn)行截面抗震承載力的驗(yàn)算，不利墻段為：①承擔(dān)地震剪力較大的墻段；②豎向壓應(yīng)力較小的墻段；③局部截面較小的墻段。習(xí)題1.多層砌體房屋在地震作用下，其震害主要表現(xiàn)在哪些方面？產(chǎn)生的原因是什么？2.多層砌體房屋在抗震設(shè)計(jì)中，除進(jìn)行抗震承載能力的驗(yàn)算外，為何更要注意概念設(shè)計(jì)及抗震構(gòu)造措施的處理？3.多層砌體房屋的計(jì)算簡(jiǎn)圖如何選??？地震作用如何確定？層間地震剪力在墻體間如何分配？墻體的抗震承載力如何驗(yàn)算？4.在多層砌體房屋中設(shè)置構(gòu)造柱和圈梁有哪些作用？2023年第7章單層鋼筋混凝土柱廠房抗震設(shè)計(jì)工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)單層鋼筋混凝土柱廠房震害分析概述1單層鋼筋混凝土柱廠房的抗震設(shè)計(jì)基本要求單層鋼筋混凝土柱廠房的抗震計(jì)算2345單層鋼筋混凝土柱廠房的抗震構(gòu)造措施7.1概述

單層廠房廣泛應(yīng)用于工業(yè)建筑，其中最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式是排架結(jié)構(gòu)。單層廠房按排架柱的材料可分為單層鋼筋混凝土柱廠房、單層鋼結(jié)構(gòu)廠房和單層磚柱廠房等。其中，單層鋼筋混凝土柱廠房應(yīng)用最為普遍，其通常是由鋼筋混凝土柱、鋼筋混凝土屋架或鋼屋架以及有檁或無(wú)檁的鋼筋混凝土屋蓋及圍護(hù)墻等組成的裝配式排架結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的屋蓋較重，整體性較差。

震害結(jié)果的調(diào)查表明，單層鋼筋混凝土柱廠房的抗震性能不僅取決于整體結(jié)構(gòu)的抗震能力，還取決于各構(gòu)件的抗震能力。為提高單層廠房的抗震能力，就需要對(duì)結(jié)構(gòu)合理地進(jìn)行布置，正確選用各構(gòu)件并進(jìn)行抗震強(qiáng)度驗(yàn)算；同時(shí)，加強(qiáng)各構(gòu)件之間的拉結(jié)構(gòu)造措施，獲得較好的空間整體性能來(lái)抵抗地震作用。7.2單層鋼筋混凝土柱廠房震害分析

震害調(diào)查表明，單層鋼筋混凝土柱廠房即便沒(méi)有進(jìn)行相關(guān)抗震設(shè)計(jì)，由于設(shè)計(jì)時(shí)已考慮了類(lèi)似水平地震作用的風(fēng)荷載和起重機(jī)水平制動(dòng)力，因此在地震烈度為6度-7度時(shí)，除圍護(hù)墻體開(kāi)裂或外閃及突出屋面的天窗架局部可能局部開(kāi)裂外，廠房主體結(jié)構(gòu)完好；8度時(shí)，主體結(jié)構(gòu)發(fā)生排架柱開(kāi)裂等不同程度的破壞，天窗架立柱開(kāi)裂，圍護(hù)墻破壞嚴(yán)重、局部倒塌，屋蓋和柱間支撐系統(tǒng)出現(xiàn)桿件壓曲和節(jié)點(diǎn)拉脫；9度及以上時(shí)，柱身折斷，主體結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞甚至倒塌，圍護(hù)墻大面積倒塌，支撐系統(tǒng)大部分壓屈，屋蓋破壞嚴(yán)重甚至塌落。另外，將廠房平面兩個(gè)方向的震害進(jìn)行比較，一般縱向的震害比橫向嚴(yán)重，這主要是由于沿縱向構(gòu)件連接構(gòu)造薄弱，支撐系統(tǒng)不完備及局部承載力不足等原因造成的。下面按部位進(jìn)行單層鋼筋混凝土柱廠房震害分析。7.2.1屋蓋的震害

單層鋼筋混凝土柱廠房屋蓋分為無(wú)檁體系和有檁體系，多數(shù)采用的是無(wú)檁屋蓋，少數(shù)采用有檁屋蓋。在地震作用下，有檁體系的震害比無(wú)檁體系的輕，主要表現(xiàn)為屋面檁條的移位、下滑和塌落，這種現(xiàn)象主要是因?yàn)槲菁芘c檁條之間連接不好，尤其在屋面坡度較大情況下，更易造成移位和下滑。

1．無(wú)檁屋蓋無(wú)檁屋蓋的大型屋面板在地震作用下(主要為縱向地震作用)，與屋架上弦的連接發(fā)生破壞，從而錯(cuò)動(dòng)移位，該現(xiàn)象在7度時(shí)就有發(fā)生，8度時(shí)較為普遍，9度及以上高烈度時(shí)，常因移位較大而引起屋面板從屋架上墜落（圖7-1），導(dǎo)致砸壞機(jī)器設(shè)備或由于屋架上弦失去平面外支撐而失穩(wěn)傾斜，甚至倒塌。產(chǎn)生這種震害的原因是，屋面板與屋架上弦因與天窗架焊接不牢，或者屋面板大肋上預(yù)埋件錨固強(qiáng)度不足，從而引起屋面板與屋架之間的拉脫。

2．有檁屋蓋有檁體系的震害比無(wú)梗體系輕，主要表現(xiàn)為屋面檁條的移位、下滑和塌落。此震害產(chǎn)生的主要原因是屋架與檁條之間連接不好，尤其在屋面坡度較大情況下，更易造成移位和下滑（圖7-2）。

3．天窗架天窗架突出于屋面，重心高，剛度突變，由于“鞭端效應(yīng)”，此處地震作用明顯增大，造成天窗架立柱根部水平開(kāi)裂或折斷；天窗架縱向豎向支撐不足將導(dǎo)致支撐桿件壓曲失穩(wěn)；也可能產(chǎn)生天窗架與支撐連接處的焊縫拉斷或螺栓被切斷現(xiàn)象。嚴(yán)重時(shí)，會(huì)使天窗架發(fā)生傾斜，甚至倒塌（圖7-3）。

4．屋架在地震作用下屋架震害表現(xiàn)為：屋架端節(jié)間上弦桿剪斷及梯形屋架端頭豎桿水平剪斷，屋架端部支承大型屋面板的支墩被切斷或預(yù)埋件松脫。這是因?yàn)槲菁軆啥说募袅ψ畲?，而在非抗震?jì)算時(shí)，屋架端節(jié)間的上弦桿及端部豎桿計(jì)算的內(nèi)力很小，設(shè)計(jì)的截面及配筋較弱，當(dāng)受到較大的縱向地震作用時(shí)，因設(shè)計(jì)強(qiáng)度不足而破壞。另外，屋架的平面外支撐(如屋面板)失效時(shí)，也可能引起屋架傾斜倒塌（圖7-4）。圖7-3天窗架倒塌圖7-4屋架傾斜塌落圖7-1屋面板從屋架墜落圖7-2檁條從屋架下滑7.2.2排架柱的震害排架柱是單層鋼筋混凝土柱廠房的主要抗側(cè)力構(gòu)件。即使在設(shè)計(jì)中未考慮地震作用，已考慮了風(fēng)荷載和吊車(chē)荷載的作用，因此，排架柱仍具有一定的抗側(cè)力剛度。在地震烈度為7-9度時(shí)，未發(fā)生因排架柱折斷、傾倒而導(dǎo)致整個(gè)廠房倒塌的震害，在10度時(shí)，也很少發(fā)生倒塌的現(xiàn)象。但排架柱的局部震害較普遍，其主要震害特點(diǎn)有以下幾處：

1．柱頭廠房屋蓋的重量較重，其重量和地震作用時(shí)的荷載效應(yīng)均通過(guò)屋架與柱頭間的連接節(jié)點(diǎn)傳遞到排架柱，因此柱與屋架的連接節(jié)點(diǎn)是個(gè)重要部位。在外部較大荷載作用下，屋架與柱頭的連接處會(huì)發(fā)生因連接焊縫強(qiáng)度不足引起的焊縫切斷或因預(yù)埋件錨固筋的錨固強(qiáng)度不足引起的錨固筋被拔出，使連接破壞；如果節(jié)點(diǎn)連接強(qiáng)度足夠，柱頭在反復(fù)地震作用下處于剪壓復(fù)合的受力狀態(tài)，因此柱頭混凝土可能被剪壓而出現(xiàn)斜裂縫，甚至壓酥剝落（圖7-5）。柱頭的這些破壞均可以導(dǎo)致屋架下落。

2．排架柱下柱在窗臺(tái)以下靠近地面處，由于剛性地面對(duì)下柱的嵌固作用，較大的彎矩使得柱根位置出現(xiàn)水平裂縫或環(huán)狀裂縫，嚴(yán)重時(shí)可使混凝土剝落、縱筋壓曲，導(dǎo)致柱根錯(cuò)位、折斷（圖7-5）。大開(kāi)孔工字形截面空腹柱和平腹桿雙肢柱節(jié)點(diǎn)易于損傷，抗震性能較差（圖7-6）。

3．牛腿位置

上柱截面較弱，卻承受著屋蓋及吊車(chē)的橫向水平地震作用引起的較大剪力，柱子處于壓彎剪復(fù)合受力狀態(tài)，在牛腿頂面變截面處，由于剛度突變將引起應(yīng)力的集中，易產(chǎn)生水平裂縫，甚至折斷。高低跨廠房?jī)刹糠终駝?dòng)不協(xié)調(diào)，交接處容易產(chǎn)生破壞（圖7-7）。

4．高低跨廠房高低跨廠房的中柱常采用柱肩(牛腿)支承低跨屋架，在地震作用下，該處常出現(xiàn)水平裂縫和豎向裂縫。其原因是地震時(shí)由于高階振型的影響，兩不等高屋蓋產(chǎn)生相反方向的運(yùn)動(dòng)，這使得柱肩(牛腿)受到較大的水平拉力，導(dǎo)致該處被拉裂。5．柱間支撐

柱間支撐是廠房縱向抗震的主要抗側(cè)力構(gòu)件，承受了絕大部分的縱向地震力。其破壞主要出現(xiàn)在8度及8度以上地震區(qū)，7度區(qū)出現(xiàn)破壞較少。破壞的主要特征是支撐斜桿的壓屈（圖7-8），或支撐與柱的連接節(jié)點(diǎn)拉脫。節(jié)點(diǎn)拉脫也較多出現(xiàn)于上柱支撐，但下柱支撐的下節(jié)點(diǎn)破壞最為嚴(yán)重。圖7-5柱根與柱頭破壞圖7-6雙肢柱損傷圖7-7高低跨廠房交接處破壞圖7-8柱間支撐壓屈7.2.3圍護(hù)墻體的震害單層鋼筋混凝土柱廠房的圍護(hù)墻(縱墻和山墻)是出現(xiàn)震害較多的部位。隨著地震烈度的增加，將出現(xiàn)外閃、開(kāi)裂直至倒塌的現(xiàn)象，出現(xiàn)這些震害的主要原因是墻體本身的抗震能力低，墻體與主體結(jié)構(gòu)缺乏牢固拉結(jié)，高大墻體的穩(wěn)定性也較差等(圖7-9，圖7-10)。震害調(diào)查表明，砌體圍護(hù)墻，尤其是山墻，凡與柱沒(méi)有形成牢固拉結(jié)的或山墻抗風(fēng)柱不到頂?shù)?，?度時(shí)就可能外傾或倒塌；封檐墻和山墻的山尖部分由于鞭梢效應(yīng)的影響，動(dòng)力反應(yīng)大，在地震中往往破壞較早，震害也較重；對(duì)采用鋼筋混凝土大型墻板與柱柔性連接或采用輕質(zhì)墻板圍護(hù)墻的廠房結(jié)構(gòu)，在8、9度時(shí)也基本完好，顯示出良好的抗震性能。圖7-9縱墻倒塌圖7-10山墻倒塌7.3單層鋼筋混凝土柱廠房的抗震設(shè)計(jì)基本要求

在單層廠房的抗震設(shè)計(jì)中，首先要著眼于提高廠房的整體抗震能力，充分重視廠房的結(jié)構(gòu)布置與選型，使其在總體上合理，滿足抗震設(shè)防的基本要求。這是單層廠房具有良好抗震性能、減輕震害的先決條件。本節(jié)主要以單層鋼筋混凝土柱廠房為重點(diǎn)介紹單層廠房抗震設(shè)計(jì)的總體性要求，對(duì)單層鋼筋混凝土柱廠房進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要驗(yàn)算各構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)或連接以及支撐的抗震承載力，還需要依據(jù)概念設(shè)計(jì)的思想，在結(jié)構(gòu)的體型及總體布置等方面采取有效的措施，提高廠房的整體抗震性能，滿足抗震設(shè)防的基本要求。7.3.1廠房結(jié)構(gòu)的總體布置

廠房結(jié)構(gòu)的總體布置包括廠房的體型、平面布置、豎向布置、結(jié)構(gòu)體系與承重方式、變形縫的設(shè)置等方面的內(nèi)容。其一般要求是：應(yīng)盡量使廠房體型簡(jiǎn)單、規(guī)則、均勻、對(duì)稱，使剛度與質(zhì)量中心盡可能重合，各部分結(jié)構(gòu)變形協(xié)調(diào)，避免局部剛度突變和應(yīng)力集中，并使地震作用時(shí)的傳力途徑明確簡(jiǎn)捷。

1.廠房平面和豎向布置（1）多跨廠房宜等高和等長(zhǎng)。不等長(zhǎng)的廠房有扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，不等高廠房有高振型反應(yīng)和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，這些現(xiàn)象都對(duì)廠房抗震不利。高低跨廠房不宜采用一端開(kāi)口的結(jié)構(gòu)布置。（2）廠房的貼建房屋和構(gòu)筑物不宜在廠房的角部和緊靠防震縫處布置。（3）廠房有工作平臺(tái)、剛性工作間時(shí)，宜與廠房主體結(jié)構(gòu)脫開(kāi)，以避免由于兩者連接造成主體結(jié)構(gòu)性能改變、應(yīng)力集中、形成短柱等不利于抗震的情況。（4）廠房?jī)?nèi)上吊車(chē)的鐵梯不應(yīng)靠近防震縫設(shè)置；多跨廠房各跨上吊車(chē)的鐵梯不宜設(shè)在同一橫向軸線附近，因?yàn)樵诖颂幫７诺踯?chē)會(huì)使該處排架側(cè)移剛度增大，導(dǎo)致震害破壞。

2.防震縫設(shè)置（1）廠房體型復(fù)雜或有貼建的房屋和構(gòu)筑物時(shí)，宜設(shè)防震縫。（2）兩個(gè)主廠房之間的過(guò)渡跨至少應(yīng)有一側(cè)采用防震縫與主廠房脫開(kāi)，以防止由于兩個(gè)主廠房振動(dòng)變形不協(xié)調(diào)而導(dǎo)致過(guò)渡跨破壞或倒塌。（3）防震縫的寬度要足夠。在廠房縱橫跨交接處、大柱網(wǎng)廠房或不設(shè)柱間支撐的廠房，防震縫寬度可采用100—150mm，其他情況可采用50—90mm。3.簡(jiǎn)明的承重體系廠房的同一結(jié)構(gòu)單元內(nèi)不應(yīng)采用不同的結(jié)構(gòu)型式；廠房端部應(yīng)設(shè)置屋架，不應(yīng)采用山墻承重；廠房單元內(nèi)不應(yīng)采用橫墻和排架混合承重。避免由于振動(dòng)特性、材料強(qiáng)度和側(cè)移剛度等方面的不均衡造成結(jié)構(gòu)破壞。

4.各柱列側(cè)移剛度均勻分布廠房柱距宜相等，各柱列的側(cè)移剛度宜均勻?？v向各柱列剛度嚴(yán)重不均勻的廠房使縱向地震作用分配不均勻、變形不協(xié)調(diào)，震害加劇。因此，宜避免兩側(cè)邊柱列為嵌砌墻、中間柱列設(shè)柱間支撐，一側(cè)為外貼墻或嵌砌墻、另一側(cè)為開(kāi)敞，一側(cè)為外貼墻、另一側(cè)為嵌砌墻等不利布置。當(dāng)有抽柱時(shí)，應(yīng)采取抗震加強(qiáng)措施。7.3.2屋蓋結(jié)構(gòu)布置對(duì)屋蓋體系總的要求是減輕重量，降低重心，設(shè)置合理有效的支撐體系，保證屋蓋的整體性和剛度。1.天窗的布置

天窗的存在削弱了廠房屋蓋的整體性，發(fā)生地震時(shí)該部位是薄弱環(huán)節(jié)，產(chǎn)生的震害較多也較因此，天窗架的設(shè)置宜滿足下列要求：（1）天窗宜采用突出屋面較小的避風(fēng)型天窗，有條件或9度時(shí)宜采用下沉式天窗。（2）突出屋面的天窗宜采用鋼天窗架；6—8度時(shí)，可采用矩形截面桿件的鋼筋混凝土天窗架。（3）8度和9度時(shí)，天窗架宜從廠房單元端部第三柱間開(kāi)始設(shè)置。（4）天窗屋蓋、端壁板和側(cè)板，宜采用輕型板材。

2.屋架的布置經(jīng)過(guò)抗震設(shè)計(jì)的屋架，都具有一定的抗震能力，震害調(diào)查表明，很少出現(xiàn)因屋架結(jié)構(gòu)破壞而引起的過(guò)重震害。由于屋架的材料及結(jié)構(gòu)形式的不同，在地震作用下，它們之間也存在著差異。廠房屋架在設(shè)置時(shí)應(yīng)根據(jù)廠房跨度、柱距和抗震設(shè)防的要求綜合考慮，盡可能采用較好抗震性能的鋼屋架或重心較低的預(yù)應(yīng)力混凝土、鋼筋混凝土屋架。另外，還需符合下列要求：（1）跨度不大于15m時(shí)，可采用鋼筋混凝土屋面梁。（2）跨度大于24m，或8度Ⅲ、Ⅳ類(lèi)場(chǎng)地和9度時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用鋼屋架。（3）柱距為12m時(shí)，可采用預(yù)應(yīng)力混凝土托架(梁)；當(dāng)采用鋼屋架時(shí)，亦可采用鋼托架(梁)。（4）有突出屋面天窗架的屋蓋不宜采用預(yù)應(yīng)力混凝土或鋼筋混凝土空腹屋架。

3.屋蓋支撐系統(tǒng)的布置完整的屋蓋支撐系統(tǒng)是保證屋蓋整體剛度的重要條件。按照屋蓋的結(jié)構(gòu)形式，合理設(shè)置屋架支撐、天窗架支撐，對(duì)于增強(qiáng)屋蓋整體性，發(fā)揮廠房空間工作作用，是特別重要的。無(wú)檁屋蓋和有檁屋蓋的屋蓋支撐布置應(yīng)分別符合表7-1-表7-3的要求。對(duì)于無(wú)檁體系，8度和9度、跨度不大于15m的屋面梁屋蓋，可僅在廠房單元兩端各設(shè)豎向支撐一道。單坡屋面梁的屋蓋支撐布置宜按屋架端部高度大于900m的屋蓋支撐布置執(zhí)行。

支撐名稱烈

度6度、7度8度9度屋架支撐上弦橫向支撐屋架跨度小于18m時(shí)同非抗震設(shè)計(jì)，跨度不小于18m時(shí)在廠房單元端開(kāi)間各設(shè)一道廠房單元端開(kāi)間及柱間支撐開(kāi)間各設(shè)一道，天窗開(kāi)洞范圍的兩端各增設(shè)局部的支撐一道上弦通長(zhǎng)水平系桿同非抗震設(shè)計(jì)沿屋架跨度不大于15m設(shè)一道，但裝配整體式屋面可不是；圍護(hù)墻在屋架上弦高度有現(xiàn)澆圈梁時(shí)，其端部處可不另設(shè)沿屋架跨度不大于12m設(shè)一道，但裝配整體式屋面可不設(shè)；圍護(hù)墻在屋架上弦高度有現(xiàn)澆圈梁時(shí)，其端部處可不另設(shè)下弦橫向支撐同非抗震設(shè)計(jì)同上弦橫向支撐跨中豎向支撐兩端豎向支撐屋架端部高度≤900mm廠房單元端開(kāi)間各設(shè)一道廠房單元端開(kāi)間及每隔48m各設(shè)一道屋架端部高度＞900mm廠房單元端開(kāi)間各設(shè)一道廠房單元端開(kāi)間及柱間支撐開(kāi)間各設(shè)一道廠房單元端開(kāi)間、柱間支撐開(kāi)間及每隔30m各設(shè)一道天窗架支撐天窗兩側(cè)豎向支撐廠房單元端開(kāi)間及每隔30m各設(shè)一道廠房單元天窗端開(kāi)間及每隔24m各設(shè)一道廠房單元端開(kāi)間及每隔18m各設(shè)一道上弦橫向支撐同非抗震設(shè)計(jì)天窗跨度≥9m時(shí)，廠房單元天窗端開(kāi)間及柱間支撐開(kāi)間各設(shè)一道廠房單元端開(kāi)間及柱間支撐開(kāi)間各設(shè)一道表7-1無(wú)檁屋蓋的支撐布置表7-2中間井式天窗無(wú)檁屋蓋支撐布置支撐名稱6度、7度8度9度上弦橫向支撐下弦橫向支撐廠房單元端開(kāi)間各設(shè)一道廠房單元端開(kāi)間及柱間支撐開(kāi)間各設(shè)一道上弦通長(zhǎng)水平系桿天窗范圍內(nèi)屋架跨中上弦節(jié)點(diǎn)處設(shè)置下弦通長(zhǎng)水平系桿天窗兩側(cè)及天窗范圍內(nèi)屋架下弦節(jié)點(diǎn)處設(shè)置跨中豎向支撐有上弦橫向支撐開(kāi)間設(shè)置，位置與下弦通長(zhǎng)系桿相對(duì)應(yīng)兩端豎向支撐屋架端部高度≤900mm同非抗震設(shè)計(jì)有上弦橫向支撐開(kāi)間，且間距不大于48m屋架端部高度＞900mm廠房單元端開(kāi)間各設(shè)一道有上弦橫向支撐開(kāi)間，且間距不大于48m有上弦橫向支撐開(kāi)間，且間距不大于30m表7-3有檁屋蓋的支撐布置支撐名稱烈

度6度、7度8度9度屋架支撐上弦橫向支撐廠房單元端開(kāi)間各設(shè)一道單元端開(kāi)間及廠房單元長(zhǎng)度大于66m的柱間支撐開(kāi)間各設(shè)一道；天窗開(kāi)洞范圍的兩端各增設(shè)局部的支撐一道廠房單元端開(kāi)間及廠房單元長(zhǎng)度大于42m的柱間支撐開(kāi)間各設(shè)一道；天窗開(kāi)洞范圍的兩端各增設(shè)局部的上弦橫向支撐一道下弦橫向支撐跨中豎向支撐同非抗震設(shè)計(jì)端部豎向支撐屋架端部高度大于900mm時(shí)，單元端開(kāi)間及柱間支撐開(kāi)間各設(shè)一道天窗架支撐上弦橫向支撐廠房單元天窗端開(kāi)間各設(shè)一道單元天窗端開(kāi)間及每隔30m各設(shè)一道單元天窗端開(kāi)間及每隔18m各設(shè)一道兩側(cè)豎向支撐廠房單元天窗端開(kāi)間及每隔36m各設(shè)一道7.3.3結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置

1.排架柱的選型鋼筋混凝土柱是廠房主要的承重構(gòu)件，它支撐著整個(gè)屋蓋系統(tǒng)，因而它的抗震性能決定了整個(gè)廠房結(jié)構(gòu)的抗震能力。按抗震要求設(shè)計(jì)排架柱時(shí)，確定柱子截面要考慮足夠的剛度，同時(shí)要避免柱子的抗側(cè)剛度過(guò)大而不利于抗震，另外也要保證柱子具有一定的延性，使其在進(jìn)入彈塑性變形階段仍具有足夠的變形和承載能力。排架柱分為單肢柱和雙肢柱兩大類(lèi)，不同的截面形式其抗震性能也不同。其中，矩形和普通工字形截面單肢柱的抗震性能較好，但自重較大，使用上受到一定限制；雙肢柱的自重較輕，但抗震性能不好。因此要根據(jù)具體情況，合理地確定柱的類(lèi)型，設(shè)置時(shí)應(yīng)符合下列要求：（1）在8度和9度時(shí)，宜采用矩形、工字形截面柱或斜腹桿雙肢柱，不宜采用薄壁工字形柱、腹板開(kāi)孔工字形柱、預(yù)制腹板的工字形柱和管柱，因?yàn)檫@些形式的柱子抗剪能力較差，震害較重。（2）柱底至室內(nèi)地坪以上500mm范圍內(nèi)和階形柱的上柱宜采用矩形截面。

2.柱間支撐的設(shè)置柱間支撐是保證廠房縱向剛度和承受縱向地震作用的重要抗側(cè)力構(gòu)件。不設(shè)柱間支撐或柱間支撐設(shè)置不當(dāng)，地震時(shí)會(huì)導(dǎo)致柱列縱向變形過(guò)大，柱子沿縱向開(kāi)裂，整個(gè)廠房的縱向震害加劇，甚至倒塌。因而在抗震設(shè)計(jì)時(shí)，柱間支撐的設(shè)置是必不可少的，而且設(shè)置必須合理，應(yīng)符合下列要求：

（1）按廠房單元布置柱間支撐。一般情況下，應(yīng)在廠房單元中部配套設(shè)置上、下柱間支撐；對(duì)于有吊車(chē)或8度和9度的廠房，宜在廠房單元兩端增設(shè)上柱支撐；當(dāng)廠房單元較長(zhǎng)或8度Ⅲ、Ⅳ類(lèi)場(chǎng)地和9度時(shí)，可在廠房單元中部1／3區(qū)段內(nèi)設(shè)置兩道柱間支撐。

（2）8度時(shí)跨度不小于18m的多跨廠房中柱和9度時(shí)多跨廠房各柱，柱頂宜設(shè)置通長(zhǎng)水平壓桿，此壓桿可與梯形屋架支座處

處通長(zhǎng)水平系桿合并設(shè)置，鋼筋混凝土系桿端頭與屋架間的空隙應(yīng)采用混凝土填實(shí)。

（3）柱間支撐的桿件應(yīng)采用型鋼，支撐形式宜采用交叉式，其斜桿與水平面的夾角不宜大于55°。為避免支撐桿件的失穩(wěn)破壞，應(yīng)控制柱間支撐的長(zhǎng)細(xì)比，其最大長(zhǎng)細(xì)比不宜超過(guò)表7-4的規(guī)定值。位置烈

度6度和7度Ⅰ、Ⅱ類(lèi)場(chǎng)地7度Ⅲ、Ⅳ類(lèi)場(chǎng)地和8度Ⅰ、Ⅱ類(lèi)場(chǎng)地8度Ⅲ、Ⅳ類(lèi)場(chǎng)地和9度Ⅰ、Ⅱ類(lèi)場(chǎng)地9度Ⅲ、Ⅳ類(lèi)場(chǎng)地上柱支撐250250200150下柱支撐200150120120表7-4交叉支撐斜桿的最大長(zhǎng)細(xì)比7.3.4圍護(hù)墻體布置

圍護(hù)墻體屬于單層廠房的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其布置時(shí)要考慮不能對(duì)主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響，還必須重視墻體自身的抗震性能。

（1）單層鋼筋混凝土柱廠房的圍護(hù)墻體宜采用輕質(zhì)墻板或鋼筋混凝土大型墻板，因?yàn)槠鋸?qiáng)度高、整體性好，震害明顯輕于砌體圍護(hù)墻；當(dāng)外側(cè)柱距為12m時(shí)應(yīng)采用輕質(zhì)墻板或鋼筋混凝土大型墻板；不等高廠房的高跨封墻和縱橫向廠房交接處的懸墻宜采用輕質(zhì)墻板。

（2）廠房的砌體圍護(hù)墻應(yīng)采用外貼式，并與柱可靠拉結(jié)。砌體隔墻與柱宜脫開(kāi)或柔性連接，減輕對(duì)柱子的不利影

響，并應(yīng)采取措施使墻體穩(wěn)定，隔墻頂部應(yīng)設(shè)現(xiàn)澆鋼筋混凝土壓頂梁。（3）剛性圍護(hù)墻沿縱向宜均勻?qū)ΨQ布置，不宜一側(cè)為外貼式，另一側(cè)為嵌砌式或開(kāi)敞式；也不宜一側(cè)采用砌體墻，一側(cè)采用輕質(zhì)墻板。（4）對(duì)于高大的山墻，應(yīng)采用到頂?shù)目癸L(fēng)柱和墻體的圈梁或壓頂梁來(lái)增加其穩(wěn)定性，以提高抗震性能。7.4.單層鋼筋混凝土柱廠房的抗震計(jì)算7.4.1結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化計(jì)算

單層廠房是一個(gè)空間結(jié)構(gòu)，在地震、吊車(chē)動(dòng)力荷載作用下的振動(dòng)是空間形式的振動(dòng)，因而動(dòng)力作用的分布也是空間的。結(jié)構(gòu)計(jì)算應(yīng)當(dāng)使用三維空間結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，或至少能反映空間工作特點(diǎn)的模型?？紤]到這種結(jié)構(gòu)體系的震害調(diào)查結(jié)果、多年的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及結(jié)構(gòu)計(jì)算和設(shè)計(jì)的工作量，我國(guó)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》根據(jù)下列三種不同情況予以區(qū)別對(duì)待。

1.用空間結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行抗震計(jì)算

建立廠房的空間結(jié)構(gòu)模型通長(zhǎng)要借助于大型結(jié)構(gòu)有限元分析軟件，其幾何模型一般需要使用梁柱桿元、桁架桿元、墻（殼）元等組建三維結(jié)構(gòu)模型，有時(shí)，還需要借助體元、接觸單元、約束單元、剛體單元等模擬各種構(gòu)件直接的連接；其物理模型需要定義多種材料或構(gòu)件的力學(xué)性能，如混凝土、鋼材、砌體等。進(jìn)行有限元非線性動(dòng)力分析時(shí)還需定義材料或單元的非線性性能、關(guān)鍵單元的滯回模型。建立空間結(jié)構(gòu)計(jì)算模型的方法原理與有限元模型基本相同，但這里不能使用樓蓋平面內(nèi)絕對(duì)剛性的假定，結(jié)構(gòu)所受的荷載計(jì)算也略有不同。對(duì)于重要的、構(gòu)造復(fù)雜的廠房可以考慮使用這種計(jì)算模型。

然而，用上述方法所建立的空間結(jié)構(gòu)計(jì)算模型自由度數(shù)目多、計(jì)算工作量大，內(nèi)力統(tǒng)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要處理的數(shù)據(jù)量大。根據(jù)以往單層廠房的計(jì)算經(jīng)驗(yàn)，考慮單層廠房的工作特點(diǎn)引入相應(yīng)的基本假定，可建立考慮屋蓋剪切變形的空間協(xié)同分析模型。所謂協(xié)同工作，是指各種抗側(cè)力構(gòu)件在側(cè)向荷載作用下在計(jì)算自由度上達(dá)到位移協(xié)調(diào)一致。如能考慮砌體開(kāi)裂引起的墻體構(gòu)件的剛度退化，則可就算由此產(chǎn)生的內(nèi)力重分配。建立這種模型所需引入的基本假定可以歸類(lèi)如下：

（1）以平面結(jié)構(gòu)（排架、柱列、支撐、山墻、縱墻）為基本單元，只考慮平面內(nèi)的剛度，忽略平面外的剛度和構(gòu)件對(duì)自身形心軸的抗扭剛度。（2）考慮屋蓋平面內(nèi)的剪切變形，忽略其彎曲變形。根據(jù)工程實(shí)測(cè)結(jié)果，常用無(wú)檁屋蓋體系的剪切剛度可取為2×104kN/m，有檁屋蓋體系可取為0.6×104kN/m。（3）對(duì)結(jié)構(gòu)平面非對(duì)稱分布的廠房，考慮山墻、柱列、支撐、縱墻、排架等各平面結(jié)構(gòu)對(duì)廠房結(jié)構(gòu)平面質(zhì)心的抗扭剛度。（4）考慮砌體墻開(kāi)裂引起的剛度退化。在一般情況下，廠房結(jié)構(gòu)的計(jì)算應(yīng)計(jì)及屋蓋的橫向變形和圍護(hù)墻與隔墻的有效剛度，計(jì)及扭轉(zhuǎn)造成的影響，這時(shí)往往采用這種多質(zhì)點(diǎn)空間協(xié)同工作結(jié)構(gòu)計(jì)算模型。目前工程界所使用的單層廠房專(zhuān)用計(jì)算軟件多數(shù)基于這種模型。2.用簡(jiǎn)化計(jì)算模型進(jìn)行抗震計(jì)算大量工程與研究實(shí)踐證明，對(duì)于構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單、布局規(guī)則的單層廠房結(jié)構(gòu)，可以采用簡(jiǎn)化計(jì)算模型進(jìn)行抗震計(jì)算。這種簡(jiǎn)化計(jì)算模型的思路是：以空間地震作用分析為基礎(chǔ)，考慮廠房結(jié)構(gòu)布局的特點(diǎn)，對(duì)于具備一定構(gòu)造條件的廠房可按結(jié)構(gòu)剛度主軸方向（橫向或縱向）分別建立簡(jiǎn)化的平面結(jié)構(gòu)模型，計(jì)算地震作用，再結(jié)合空間工作的特點(diǎn)對(duì)計(jì)算結(jié)果做必要的調(diào)整。

按簡(jiǎn)化計(jì)算模型進(jìn)行單層廠房抗震計(jì)算的主要內(nèi)容和一般步驟為：（1）選取恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖，利用等效方法計(jì)算各質(zhì)點(diǎn)的地震作用。（2）計(jì)算結(jié)構(gòu)自振周期。（3）按照規(guī)范建議的方法計(jì)算結(jié)構(gòu)地震作用。（4）計(jì)算地震作用效應(yīng)。（5）基于簡(jiǎn)化模型和空間模型的差異，用規(guī)范規(guī)定的方法對(duì)地震作用效應(yīng)做適當(dāng)調(diào)整。（6）將地震作用效應(yīng)與其他種類(lèi)的荷載效應(yīng)進(jìn)行組合，確定最不利效應(yīng)組合。（7）用最不利效應(yīng)組合進(jìn)行構(gòu)件截面設(shè)計(jì)或截面承載力驗(yàn)算。（8）對(duì)于8度Ⅲ、Ⅳ類(lèi)場(chǎng)地和9度時(shí)的高大單層鋼筋混凝土柱廠房橫向排架，應(yīng)進(jìn)行罕遇地震作用下結(jié)果薄弱層彈塑性變形驗(yàn)算。3.不需要進(jìn)行抗震計(jì)算的情況對(duì)7度Ⅰ、Ⅱ類(lèi)場(chǎng)地。柱高不超過(guò)10m且結(jié)構(gòu)單元兩端均有山墻的單跨及等高多跨廠房（鋸齒形廠房除外），根據(jù)震害調(diào)查和工程實(shí)例分析，其地震作用效應(yīng)往往不起主要控制作用，為簡(jiǎn)化計(jì)算工作量、簡(jiǎn)化計(jì)算程序，僅需采用《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的抗震構(gòu)造措施，可不進(jìn)行地震作用計(jì)算及截面抗震驗(yàn)算。7.4.2單層鋼筋混凝土柱廠房的橫向抗震計(jì)算

1.單層廠房橫向抗震計(jì)算簡(jiǎn)圖單層鋼筋混凝土柱無(wú)檁和有檁屋蓋廠房的橫向抗震計(jì)算，一般情況下，宜考慮屋蓋的橫向彈性變形，控多質(zhì)點(diǎn)空間結(jié)構(gòu)分析。當(dāng)符合一定條件時(shí)，可采用平面排架計(jì)算，并按規(guī)定對(duì)排架柱的地震剪力和彎矩進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于輕型屋蓋廠房，柱距相等時(shí)，不考慮其空間性，可按平面排架計(jì)算?？仄矫媾偶苡?jì)算時(shí)，可取一個(gè)柱距的單相平面排架為計(jì)算單元，將廠房分布重力荷載進(jìn)行集中。一般單層單跨和單層等高多跨廠房將廠房質(zhì)量集中于柱屋蓋標(biāo)高處，使其簡(jiǎn)化為單質(zhì)點(diǎn)體系(圖7-11)，兩跨不等高廠房可簡(jiǎn)化為兩質(zhì)點(diǎn)體系(圖7-12)，三跨均不等高廠房可簡(jiǎn)化為三質(zhì)點(diǎn)體系(圖7-13)。由于在計(jì)算自振周期和地震作用時(shí)采取的簡(jiǎn)化假定不同，因而它們的計(jì)算簡(jiǎn)圖和重力荷載集中方法也各不相同。圖7-11單質(zhì)點(diǎn)體系圖7-12兩質(zhì)點(diǎn)體系圖7-13三質(zhì)點(diǎn)體系

圖7-14四質(zhì)點(diǎn)體系

圖7-15不等高排架計(jì)算周期時(shí)的側(cè)移（a）（c）（b）

圖7-16單柱在單位力作用下的側(cè)移

排架上的地震作用減小?？臻g作用效應(yīng)取決于山墻間距的大小，山墻間距愈小，則廠房空間作用愈明顯，各排架實(shí)際承受的地震作用將愈小于平面排架的簡(jiǎn)化計(jì)算結(jié)果。如果兩端山墻剛度相差較大，或只有一端有墻，這時(shí)不僅存在空間作用，還會(huì)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。這與前面簡(jiǎn)化的平面鉸接排架計(jì)算模型存在著差異?！犊拐鹨?guī)范》規(guī)定，對(duì)于鋼筋混凝土屋蓋的單層鋼筋混凝土柱廠房，當(dāng)符合下列要求時(shí)，仍可采用平面鉸接排架計(jì)算橫向地震作用，但排架柱各截面的地震作用效應(yīng)(剪力和彎矩)應(yīng)考慮空間作用和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的影響，分別乘以相應(yīng)的調(diào)整系數(shù)，調(diào)整系數(shù)見(jiàn)表7-5。屋蓋山墻屋蓋長(zhǎng)度（m）≤303642485460667278849096鋼筋混凝土無(wú)檁屋蓋兩端山墻等高廠房

0.750.750.750.800.800.800.850.850.850.90不等高廠房

0.850.850.850.900.900.900.950.950.951.00一端山墻1.051.151.201.251.301.301.301.301.351.351.351.35鋼筋混凝土有檁屋蓋兩端山墻等高廠房

0.800.850.900.950.951.001.001.051.051.10不等高廠房

0.850.900.951.001.001.051.051.101.101.15一端山墻1.001.051.101.101.151.151.151.201.201.201.251.25表7-5鋼筋混凝土柱（除高低跨交接處上柱外）考慮空間工作和扭轉(zhuǎn)影響的效應(yīng)調(diào)整系數(shù)

表7-6高低跨交接處鋼筋混凝土上柱空間工作影響系數(shù)屋蓋山墻屋蓋長(zhǎng)度（m）≤3642485460667278849096鋼筋混凝土無(wú)檁屋蓋兩端山墻

0.700.760.820.880.941.001.061.061.061.06一端山墻1.25鋼筋混凝土有檁屋蓋兩端山墻

0.901.001.051.101.101.151.151.151.201.20一端山墻1.05

表7-7橋架引起的地震剪力和彎矩增大系數(shù)屋蓋類(lèi)型山墻邊柱高低跨柱其他中柱鋼筋混凝土無(wú)檁屋蓋兩端山墻2.02.53.0一端山墻1.52.02.5鋼筋混凝土有檁屋蓋兩端山墻1.52.02.5一端山墻1.52.02.04）突出屋面的天窗架地震作用效應(yīng)的調(diào)整

由于天窗架的橫向剛度遠(yuǎn)比廠房排架的剛度大，因而天窗架在橫向相對(duì)排架來(lái)說(shuō)，接近于剛性。在橫向水平地震作用下，按底部剪力法計(jì)算的地震作用要比振型分解法計(jì)算的結(jié)果大15％~27％。因此，對(duì)突出屋面的帶有斜撐桿的三鉸拱式鋼筋混凝土和鋼天窗架的橫向抗震計(jì)算可采用底部剪力法；跨度大于9m或9度時(shí)，天窗架的地震作用效應(yīng)應(yīng)當(dāng)乘上增大系數(shù)，增大系數(shù)可采用1.5，以考慮高階振型的影響。

4.排架內(nèi)力組合

在單層鋼筋混凝土柱廠房的抗震設(shè)計(jì)中，橫向排架抗震計(jì)算的內(nèi)力組合是指水平地震作用引起的內(nèi)力與相應(yīng)的豎向荷載引起的內(nèi)力的不利組合。豎向荷載即結(jié)構(gòu)自重、雪荷載和積灰荷裁、吊車(chē)重力荷載，硬鉤吊車(chē)尚應(yīng)包括30％的自重。

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(chē)橫向水平制動(dòng)力引起的內(nèi)力，也不考慮豎向地震作用。內(nèi)力組合公式為：

1.修正剛度法

該方法適用于單跨或多跨等高鋼筋混凝土無(wú)檁和有檁屋蓋及有較完整支撐系統(tǒng)的輕型屋蓋，并且柱頂標(biāo)高不大于15m且平均跨度不大于30m的單跨或等高多跨的鋼筋混凝土柱廠房。這種情況下，廠房屋蓋的縱向水平剛度較大，空間作用顯著，需要考慮屋蓋的空間作用及縱向圍護(hù)墻與屋蓋變形對(duì)柱列側(cè)移的影響。計(jì)算時(shí)，取整個(gè)抗震縫區(qū)段為縱向計(jì)算單元，按整體計(jì)算基本周期和縱向地震作用，求出縱向地震作用后，考慮到圍護(hù)墻及柱間支撐對(duì)廠房空間作用的影響，對(duì)柱列的縱向側(cè)移剛度進(jìn)行修正，再按修正后的柱列剛度在各柱列間分配地震作用，使得結(jié)果逼近于按空間分析的結(jié)果。（1）縱向基本周期的計(jì)算1）按單質(zhì)點(diǎn)體系確定先假定整個(gè)廠房屋蓋為一理想剛性盤(pán)體，將所有的柱列重力荷載代表值按動(dòng)能等效原則集中到屋蓋標(biāo)高處，并與屋蓋重力荷載代表值合并。此外，將各柱列側(cè)移剛度也加在一起，形成單質(zhì)點(diǎn)

縱向圍護(hù)墻無(wú)檁屋蓋有檁屋蓋邊跨無(wú)天窗邊跨有天窗邊跨無(wú)天窗邊跨有天窗磚墻1.451.501.601.65無(wú)墻、石棉瓦、掛板1.01.01.01.0表7.8鋼筋混凝土屋蓋廠房的縱向周期修正系數(shù)

無(wú)吊車(chē)廠房

有吊車(chē)廠房

圍護(hù)墻類(lèi)別和烈度柱列和屋蓋類(lèi)別邊柱列中柱列240磚墻370磚墻無(wú)檁屋蓋有檁屋蓋邊跨無(wú)天窗邊跨有天窗邊跨無(wú)天窗邊跨有天窗

7度0.851.71.81.81.97度8度0.851.51.61.61.78度9度0.851.31.41.41.59度

0.851.21.31.31.4無(wú)墻、石棉瓦或掛板0.901.11.11.21.2表7-9圍護(hù)墻影響系數(shù)廠房