ch07土木工程专业结构抗震设计教材课程.pdf

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。 7.1 震害及其分析 7.1.1 单层砖结构厂房 震害调查表明，7 度区未经抗震设防的单层砖结构厂房多数只有轻微的破坏或基本完 好，少数为中等破坏；8 度区的厂房多数受到不同程度的破坏，部分受到中等破坏，个别 倒塌；9 度区的厂房大多数有严重破坏和倒塌，只有个别能在震后保留下来。其震害主要 表现如下。 1. 纵墙水平裂缝、砖垛折断、山墙斜裂缝或交叉裂缝 单层砖结构厂房纵墙产生水平裂缝、砖垛折断是一种普遍的震害现象。纵墙在窗台和 勒脚附近产生水平裂缝，随着地震烈度的增高，此裂缝会加宽外，还会逐渐向两端山墙延 伸而加长，甚至使纵墙折断，房屋倒塌。例如，在7 度区，这种水平裂缝、砖垛破损仅限 于房屋的中间部分；而在8 度区则延伸至离山墙将近两个开间(8 m～10 m)；在9 度区，水 平裂缝可能一直延伸到山墙处，且裂缝的数量增加、宽度加大，直到纵墙折断。设有吊车 梁的单层砖柱厂房，因受到吊车尺寸的限制，一般采用变截面柱，上阶柱截面较小，下阶 柱截面较大。这时，砖柱的上阶柱内侧因弯曲受压破坏是一种较普遍的现象。9 度区不少 有吊车的厂房因上柱根部被压坏，导致上柱折断，屋盖塌落。在强震区，采用钢筋混凝土 屋盖，且山墙间距不很大时，山墙将出现较严重的斜裂缝和交叉裂缝，如图7.1 所示。 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 第7 章 单层厂房抗震设计 ·177 · 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。 图7.1 山墙裂缝 2. 山墙水平裂缝、外闪和倒塌，纵墙斜裂缝或交叉裂缝 对于单层砖结构厂房，当地震作用垂直于山墙时，它的震害主要表现为：山墙出现水 平裂缝和外闪，山墙尖部乃至整片山墙倒塌，以及纵墙产生斜裂缝或交叉裂缝。造成这种 震害的主要原因是，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 用下产生很大的出水平变位，致使山墙顶部砌体失去抗震能力而倒塌。在9 度区，山墙承 受强烈的地震作用，产生上述震害不仅是由于顶部锚固不足，而且也是由于山墙砌体包括 壁柱强度不足而引起破坏的。纵墙的斜裂缝或交叉裂缝，多发生在强震区，这是由于强烈 的地震作用，纵墙在薄弱截面内的地震剪力超过砌体的抗剪承载能力而引起的。 3. 屋架支座联结处的局部破坏 单层砖结构厂房中，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，使屋架移动造成屋架与砖柱(墙)联结处的局部破坏。 7.1.2 单层钢筋混凝土柱厂房 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