工程设计规范

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建筑抗震设计规范 GB50011-2010(2016年版)

9.2 单层钢结构厂房

(Ⅰ)一般规定
9.2.1本节主要适用于钢柱、钢屋架或钢屋面梁承重的单层厂房。单层的轻型钢结构厂房的抗震设计，应符合专门的规定。
9.2.2 厂房的结构体系应符合下列要求：
  1. 1 厂房的横向抗侧力体系，可采用刚接框架、铰接框架、门式刚架或其他结构体系。厂房的纵向抗侧力体系，8、9度应采用柱间支撑；6、7度宜采用柱间支撑，也可采用刚接框架。
  2. 2 厂房内设有桥式起重机时，起重机梁系统的构件与厂房框架柱的连接应能可靠地传递纵向水平地震作用。
  3. 3 屋盖应设置完整的屋盖支撑系统。屋盖横梁与柱顶铰接时，宜采用螺栓连接。
9.2.3 厂房的平面布置、钢筋混凝土屋面板和天窗架的设置要求等，可参照本规范第9.1节单层钢筋混凝土柱厂房的有关规定。当设置防震缝时，其缝宽不宜小于单层混凝土柱厂房防震缝宽度的1.5倍。
9.2.4 厂房的围护墙板应符合本规范第13.3节的有关规定。
(Ⅱ)抗震验算
9.2.5 厂房抗震计算时，应根据屋盖高差、起重机设置情况，采用与厂房结构的实际工作状况相适应的计算模型计算地震作用。单层厂房的阻尼比，可依据屋盖和围护墙的类型，取0.045～0.05。
9.2.6 厂房地震作用计算时，围护墙体的自重和刚度，应按下列规定取值：
  1. 1 轻型墙板或与柱柔性连接的预制混凝土墙板，应计入其全部自重，但不应计入其刚度；
  2. 2 柱边贴砌且与柱有拉结的砌体围护墙，应计入其全部自重；当沿墙体纵向进行地震作用计算时，尚可计入普通砖砌体墙的折算刚度，折算系数，7、8和9度可分别取0.6、0.4和0.2。
9.2.7 厂房的横向抗震计算，可采用下列方法：
  1. 1 一般情况下，宜采用考虑屋盖弹性变形的空间分析方法；
  2. 2 平面规则、抗侧刚度均匀的轻型屋盖厂房，可按平面框架进行计算。等高厂房可采用底部剪力法，高低跨厂房应采用振型分解反应谱法。
9.2.8 厂房的纵向抗震计算，可采用下列方法：
  1. 1 采用轻型板材围护墙或与柱柔性连接的大型墙板的厂房，可采用底部剪力法计算，各纵向柱列的地震作用可按下列原则分配：
    1. 1)轻型屋盖可按纵向柱列承受的重力荷载代表值的比例分配；
    2. 2) 钢筋混凝土无檩屋盖可按纵向柱列刚度比例分配；
    3. 3) 钢筋混凝土有檩屋盖可取上述两种分配结果的平均值。
    4. 2 采用柱边贴砌且与柱拉结的普通砖砌体围护墙厂房，可参照本规范第9.1节的规定计算。
    5. 3 设置柱间支撑的柱列应计入支撑杆件屈曲后的地震作用效应。
9.2.9 厂房屋盖构件的抗震计算，应符合下列要求：
  1. 1 竖向支撑桁架的腹杆应能承受和传递屋盖的水平地震作用，其连接的承载力应大于腹杆的承载力，并满足构造要求。
  2. 2 屋盖横向水平支撑、纵向水平支撑的交叉斜杆均可按拉杆设计，并取相同的截面面积。
  3. 3 8、9度时，支承跨度大于24m的屋盖横梁的托架以及设备荷重较大的屋盖横梁，均应按本规范第5.3节计算其竖向地震作用。
9.2.10 柱间X形支撑、V形或A形支撑应考虑拉压杆共同作用，其地震作用及验算可按本规范附录K第K.2节的规定按拉杆计算，并计及相交受压杆的影响，但压杆卸载系数宜改取0.30。
交叉支撑端部的连接，对单角钢支撑应计入强度折减，8、9度时不得采用单面偏心连接；交叉支撑有一杆中断时，交叉节点板应予以加强，其承载力不小于1.1倍杆件承载力。支撑杆件的截面应力比，不宜大于0.75。
9.2.11 厂房结构构件连接的承载力计算，应符合下列规定：
  1. 1 框架上柱的拼接位置应选择弯矩较小区域，其承载力不应小于按上柱两端呈全截面塑性屈服状态计算的拼接处的内力，且不得小于柱全截面受拉屈服承载力的0.5倍。
  2. 2 刚接框架屋盖横梁的拼接，当位于横梁最大应力区以外时，宜按与被拼接截面等强度设计。
  3. 3 实腹屋面梁与柱的刚性连接、梁端梁与梁的拼接，应采用地震组合内力进行弹性阶段设计。梁柱刚性连接、梁与梁拼接的极限受弯承载力应符合下列要求：
    1. 1)一般情况，可按本规范第8.2.8条钢结构梁柱刚接、梁与梁拼接的规定考虑连接系数进行验算。其中，当最大应力区在上柱时，全塑性受弯承载力应取实腹梁、上柱二者的较小值；
    2. 2) 当屋面梁采用钢结构弹性设计阶段的板件宽厚比时，梁柱刚性连接和梁与梁拼接，应能可靠传递设防烈度地震组合内力或按本款1项验算。
      刚接框架的屋架上弦与柱相连的连接板，在设防地震下不宜出现塑性变形。
    3. 4 柱间支撑与构件的连接，不应小于支撑杆件塑性承载力的1.2倍。
(Ⅲ)抗震构造措施
9.2.12 厂房的屋盖支撑，应符合下列要求：
  1. 1 无檩屋盖的支撑布置，宜符合表9.2.12—1的要求。
  2. 2 有檩屋盖的支撑布置，宜符合表9.2.12—2的要求。
  3. 3 当轻型屋盖采用实腹屋面梁、柱刚性连接的刚架体系时，屋盖水平支撑可布置在屋面梁的上翼缘平面。屋面梁下翼缘应设置隅撑侧向支承，隅撑的另一端可与屋面檩条连接。屋盖横向支撑、纵向天窗架支撑的布置可参照表9.2.12的要求。
  4. 4 屋盖纵向水平支撑的布置，尚应符合下列规定：
    1. 1)当采用托架支承屋盖横梁的屋盖结构时，应沿厂房单元全长设置纵向水平支撑；
    2. 2) 对于高低跨厂房，在低跨屋盖横梁端部支承处，应沿屋盖全长设置纵向水平支撑；
    3. 3) 纵向柱列局部柱间采用托架支承屋盖横梁时，应沿托架的柱间及向其两侧至少各延伸一个柱间设置屋盖纵向水平支撑；
    4. 4) 当设置沿结构单元全长的纵向水平支撑时，应与横向水平支撑形成封闭的水平支撑体系。多跨厂房屋盖纵向水平支撑的间距不宜超过两跨，不得超过三跨；高跨和低跨宜按各自的标高组成相对独立的封闭支撑体系。
    5. 5 支撑杆宜采用型钢；设置交叉支撑时，支撑杆的长细比限值可取350。

9.2.13 厂房框架柱的长细比，轴压比小于0.2时不宜大于150；轴压比不小于0.2时，不宜大于120。
9.2.14 厂房框架柱、梁的板件宽厚比，应符合下列要求：
  1. 1 重屋盖厂房，板件宽厚比限值可按本规范第8.3.2条的规定采用，7、8、9度的抗震等级可分别按四、三、二级采用。
  2. 2 轻屋盖厂房，塑性耗能区板件宽厚比限值可根据其承载力的高低按性能目标确定。塑性耗能区外的板件宽厚比限值，可采用现行《钢结构设计规范》GB 50017弹性设计阶段的板件宽厚比限值。
    注：腹板的宽厚比，可通过设置纵向加劲肋减小。
9.2.15 柱间支撑应符合下列要求：
  1. 1 厂房单元的各纵向柱列，应在厂房单元中部布置一道下柱柱间支撑；当7度厂房单元长度大于120m(采用轻型围护材料时为150m)、8度和9度厂房单元大于90m(采用轻型围护材料时为120m)时，应在厂房单元1／3区段内各布置一道下柱支撑；当柱距数不超过5个且厂房长度小于60m时，亦可在厂房单元的两端布置下柱支撑。上柱柱间支撑应布置在厂房单元两端和具有下柱支撑的柱间。
  2. 2 柱间支撑宜采用X形支撑，条件限制时也可采用V形、Λ形及其他形式的支撑。X形支撑斜杆与水平面的夹角、支撑斜杆交叉点的节点板厚度，应符合本规范第9.1节的规定。
  3. 3 柱间支撑杆件的长细比限值，应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定。
  4. 4 柱间支撑宜采用整根型钢，当热轧型钢超过材料最大长度规格时，可采用拼接等强接长。
  5. 5 有条件时，可采用消能支撑。
9.2.16 柱脚应能可靠传递柱身承载力，宜采用埋入式、插入式或外包式柱脚，6、7度时也可采用外露式柱脚。柱脚设计应符合下列要求：
  1. 1 实腹式钢柱采用埋入式、插入式柱脚的埋入深度，应由计算确定，且不得小于钢柱截面高度的2.5倍。
  2. 2 格构式柱采用插入式柱脚的埋入深度，应由计算确定，其最小插入深度不得小于单肢截面高度(或外径)的2.5倍，且不得小于柱总宽度的0.5倍。
  3. 3 采用外包式柱脚时，实腹H形截面柱的钢筋混凝土外包高度不宜小于2.5倍的钢结构截面高度，箱型截面柱或圆管截面柱的钢筋混凝土外包高度不宜小于3.0倍的钢结构截面高度或圆管截面直径。
  4. 4 当采用外露式柱脚时，柱脚承载力不宜小于柱截面塑性屈服承载力的1.2倍。柱脚锚栓不宜用以承受柱底水平剪力，柱底剪力应由钢底板与基础间的摩擦力或设置抗剪键及其他措施承担。柱脚锚栓应可靠锚固。