抗震构造措施2.17.9：全国结构工程师考试教程

1.屋盖构件的连接及支撑布置

（1）有檩屋盖构件的连接及支撑布置，应符合下列要求：

1）檩条应与混凝土屋架（屋面梁）焊牢，并应有足够的支承长度。

2）双脊檩应在跨度1/3处相互拉结。

3）压型钢板应与檩条可靠连接，瓦楞铁、石棉瓦等应与檩条拉结。

4）支撑布置宜符合表2.17-9（《建筑抗震设计规范》表9.1.15）的要求。

表2.17-9 有檩屋盖的支撑布置

（2）无檩屋盖构件的连接及支撑布置，应符合下列要求：

1）大型屋面板应与屋架（屋面梁）焊牢，靠柱列的屋面板与屋架（屋面梁）的连接焊缝长度不宜小于80mm。

2）6度和7度时有天窗厂房单元的端开间，或8度和9度时各开间，宜将垂直屋架方向两侧相邻的大型屋面板的顶面彼此焊牢。

3）8度和9度时，大型屋面板端头底面的预埋件宜采用角钢并与主筋焊牢。

4）非标准屋面板宜采用装配整体式接头，或将板四角切掉后与屋架（屋面梁）焊牢。

5）屋架（屋面梁）端部顶面预埋件的锚筋，8度时不宜少于4φ10，9度时不宜少于4φ12。

6）支撑的布置宜符合表2.17-10a（《建筑抗震设计规范》表9.1.16-1）的要求，有中间井式天窗时宜符合表2.17-10b（《建筑抗震设计规范》表9.1.16-2）的要求；8度和9度跨度不大于15m的厂房屋盖采用屋面梁时，可仅在厂房单元两端各设竖向支撑一道；单坡屋面梁的屋盖支撑布置，宜按屋架端部高度大于900mm的屋盖支撑布置执行。

表2.17-10a 无檩屋盖的支撑布置

表2.17-10b 中间井式天窗无檩屋盖支撑布置

（3）屋盖支撑尚应符合下列要求：

1）天窗开洞范围内，在屋架脊点处应设上弦通长水平压杆；8度Ⅲ、Ⅳ类场地和9度时，梯形屋架端部上节点应沿厂房纵向设置通长水平压杆。

2）屋架跨中竖向支撑在跨度方向的间距，6～8度时不大于15m，9度时不大于12m；当仅在跨中设一道时，应设在跨中屋架屋脊处；当设两道时，应在跨度方向均匀布置。

3）屋架上、下弦通长水平系杆与竖向支撑宜配合设置。

4）柱距不小于12m且屋架间距6m的厂房，托架（梁）区段及其相邻开间应设下弦纵向水平支撑。

5）屋盖支撑杆件宜用型钢。

2.凸出屋面的混凝土天窗架，其两侧墙板与天窗立柱宜采用螺栓联接。

3.混凝土屋架的截面和配筋

混凝土屋架的截面和配筋，应符合下列要求：

（1）屋架上弦第一节间和梯形屋架端竖杆的配筋，6度和7度时不宜少于4φ12，8度和9度时不宜少于4φ14。

（2）梯形屋架的端竖杆截面宽度宜与上弦宽度相同。

（3）拱形和折线形屋架上弦端部支撑屋面板的小立柱，截面不宜小于200mm×200mm，高度不宜大于500mm，主筋宜采用Π形，6度和7度时不宜少于4φ12，8度和9度时不宜少于4φ14，箍筋可采用φ6，间距不宜大于100mm。

4.厂房柱子的箍筋

厂房柱子的箍筋，应符合下列要求：

（1）下列范围内柱的箍筋应加密

1）柱头，取柱顶以下500mm并不小于柱截面长边尺寸。

2）上柱，取阶形柱自牛腿面至吊车梁顶面以上300mm高度范围内。

3）牛腿（柱肩），取全高。

4）柱根，取下柱柱底至室内地坪以上500mm。

5）柱间支撑与柱连接节点和柱变位受平台等约束的部位，取节点上、下各300mm。

（2）加密区箍筋间距不应大于100mm，箍筋肢距和最小直径应符合表2.17-11（《建筑抗震设计规范》表9.1.20）的规定。

表2.17-11 柱加密区箍筋最大肢距和最小箍筋直径

注：括号内数值用于柱根。

（3）厂房柱侧向受约束且剪跨比不大于2的排架柱，柱顶预埋钢板和柱箍筋加密区的构造尚应符合下列要求：

1）柱顶预埋钢板沿排架平面方向的长度，宜取柱顶的截面高度，且不得小于截面高度的1/2及300mm。

2）屋架的安装位置，宜减小在柱顶的偏心，其柱顶轴向力的偏心距不应大于截面高度的1/4。

3）柱顶轴向力排架平面内的偏心距在截面高度的1/6～1/4范围内时，柱顶箍筋加密区的箍筋体积配筋率：9度不宜小于1.2%；8度不宜小于1.0%；6、7度不宜小于0.8%。

4）加密区箍筋宜配置四肢箍，肢距不大于200mm。

5.大柱网厂房柱的截面和配筋构造

大柱网厂房柱的截面和配筋构造，应符合下列要求：

（1）柱截面宜采用正方形或接近正方形的矩形，边长不宜小于柱全高的1/18～1/16。

（2）重屋盖厂房地震组合的柱轴压比，6、7度时不宜大于0.8，8度时不宜大于0.7，9度时不应大于0.6。

（3）纵向钢筋宜沿柱截面周边对称布置，间距不宜大于200mm，角部宜配置直径较大的钢筋。

（4）柱头和柱根的箍筋应加密，并应符合下列要求：

1）加密范围，柱根取基础顶面至室内地坪以上1m，且不小于柱全高的1/6：柱头取柱顶以下500mm，且不小于柱截面长边尺寸；

2）箍筋直径、间距和肢距，应符合上述2.17.9节4（《建筑抗震设计规范》第9.1.20条）的规定。

6.山墙抗风柱的配筋

山墙抗风柱的配筋，应符合下列要求：

（1）抗风柱柱顶以下300mm和牛腿（柱肩）面以上300mm范围内的箍筋，直径不宜小于6mm，间距不应大于100mm，肢距不宜大于250mm。

（2）抗风柱的变截面牛腿（柱肩）处，宜设置纵向受拉钢筋。

7.厂房柱间支撑的设置和构造

厂房柱间支撑的设置和构造，应符合下列要求：

（1）厂房柱间支撑的布置，应符合下列规定：

1）一般情况下，应在厂房单元中部设置上、下柱间支撑，且下柱支撑应与上柱支撑配套设置；

2）有吊车或8度和9度时，宜在厂房单元两端增设上柱支撑；

3）厂房单元较长或8度Ⅲ、Ⅳ类场地和9度时，可在厂房单元中部1/3区段内设置两道柱间支撑。

（2）柱间支撑应采用型钢，支撑形式宜采用交叉式，其斜杆与水平面的交角不宜大于55°。

（3）支撑杆件的长细比，不宜超过表2.17-12（《建筑抗震设计规范》表9.1.23）的规定。

表2.17-12 交叉支撑斜杆的最大长细比

（4）下柱支撑的下节点位置和构造措施，应保证将地震作用直接传给基础；当6度和7度（0.10g）不能直接传给基础时，应计及支撑对柱和基础的不利影响采取加强措施。

（5）交叉支撑在交叉点应设置节点板，其厚度不应小于10mm，斜杆与交叉节点板应焊接，与端节点板宜焊接。

8.厂房的通长水平压杆设置

8度时跨度不小于18m的多跨厂房中柱和9度时多跨厂房各柱，柱顶宜设置通长水平压杆，此压杆可与梯形屋架支座处通长水平系杆合并设置，钢筋混凝土系杆端头与屋架间的空隙应采用混凝土填实。

9.厂房结构构件的连接节点

厂房结构构件的连接节点，应符合下列要求：

（1）屋架（屋面梁）与柱顶的连接，8度时宜采用螺栓，9度时宜采用钢板铰，亦可采用螺栓；屋架（屋面梁）端部支承垫板的厚度不宜小于16mm。

（2）柱顶预埋件的锚筋，8度时不宜少于4φ14，9度时不宜少于4φ16；有柱间支撑的柱子，柱顶预埋件尚应增设抗剪钢板。

（3）山墙抗风柱的柱顶，应设置预埋板，使柱顶与端屋架的上弦（屋面梁上翼缘）可靠连接。连接部位应位于上弦横向支撑与屋架的连接点处，不符合时可在支撑中增设次腹杆或设置型钢横梁，将水平地震作用传至节点部位。

（4）支承低跨屋盖的中柱牛腿（柱肩）的预埋件，应与牛腿（柱肩）中按计算承受水平拉力部分的纵向钢筋焊接，且焊接的钢筋，6度和7度时不应少于2φ12，8度时不应少于2φ14，9度时不应少于2φ16。

（5）柱间支撑与柱连接节点预埋件的锚件，8度Ⅲ、Ⅳ类场地和9度时，宜采用角钢加端板，其他情况可采用不低于HRB335级的热轧钢筋，但锚固长度不应小于30倍锚筋直径或增设端板。

（6）厂房中的吊车走道板、端屋架与山墙间的填充小屋面板、天沟板、天窗端壁板和天窗侧板下的填充砌体等构件应与支撑结构有可靠的连接。

【例2.17-1】 单层厂房进行内力组合时，下列表述错误的是（ ）。

（A）恒载在任何情况下都应参加组合

（B）在吊车竖向荷载中，对单跨厂房应在D_max和D_min中两者取一

（C）吊车横向水平荷载T_max可作用于排架两边柱中的任一柱上，其方向可左、可右

（D）同一跨内的D_max和T_max不一定同时产生，但不能有T_max而没有D_max

答案：（C）

【例2.17-2】 牛腿是柱的重要部件，在牛腿设计中表述错误的是（ ）。

（A）牛腿截面尺寸，其中宽度一般与柱同宽，其高度以牛腿斜截面的裂缝控制为条件而确定

（B）牛腿配筋主要是计算其纵向受力钢筋，而钢箍和弯起钢筋按构造要求配置

（C）牛腿支承吊车梁面上应验算其局部承压强度是否足够

（D）牛腿在任何情况下均应配置弯起钢筋

答案：（D）

【例2.17-3】 一无吊车工业厂房，采用刚性屋盖（见图2.17-19），跨度为15m，其铰接排架结构计算简图及所承受的荷载设计值如图所示。柱的截面尺寸为400mm×400mm，a_s=40mm，混凝土强度等级为C30，结构安全等级为二级，纵向受力钢筋为HRB400。

图2.17-19 【例2.17-3】图

1.设P=400kN，Q=30kN，柱的净高H_n=6m，则排架左列柱柱底截面的弹性内力设计值M₀、N、V与（ ）项数值最为接近。

（A）M₀=90kN·m，N=400kN，V=15kN

（B）M₀=90kN·m，N=400kN，V=30kN

（C）M₀=100kN·m，N=800kN，V=15kN

（D）M₀=100kN·m，N=800kN，V=30kN

答案：（A）

解答：

由于两根柱的抗侧刚度相等，根据剪力分配法得到作用于每根柱顶的水平力为

则可以计算出柱底截面的内力为

M=15kN×6m=90kN·m N=400kN V=15kN

2.假定柱的净高H_n=5m，柱底截面内力设计值为M=100kN·m，N=450kN，V=30kN，则轴向压力作用点至纵向受拉钢筋的合力点的距离e与（ ）项数值最为接近。

（A）360mm （B）420mm （C）477mm （D）513mm

答案：（D）

解答：混凝土强度等级C30，轴心抗压强度设计值f_c=14.3N/mm²，钢筋抗拉强度设计值f_y=360N/mm²，抗压强度设计值f′_y=360N/mm²，弹性模量E_s=200000N/mm²，相对界限受压区高度应为ξ_b=0.518，纵筋的混凝土保护层厚度c=30mm，全部纵筋最小配筋率ρ_min=0.60%，附加偏心距e_a=max（20，h/30）=max（20，13）=20mm

P-Δ效应增大系数η_s求取如下：

取ζ_c=1.0。查表2.17-3（《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）表6.2.20-1）得单跨无吊车厂房柱在排架方向的计算长度l₀=1.5H，故：l₀=1.5×6m=9m

（见《混凝土结构设计规范》附录B式（B.0.4-2））

轴向压力作用点至纵向受拉钢筋的合力点的距离

3.假定柱的轴向压力设计值N=680kN，柱的初始偏心距e_i=314mm（已考虑P-Δ效应）。试问如按对称配筋进行设计，则受压区纵筋的计算面积A′_s与（ ）项数值最为接近。

（A）1055mm² （B）989mm² （C）1143mm² （D）1192mm²

答案：（A）

解答：轴向压力作用点至纵向受拉钢筋的合力点的距离：

混凝土受压区高度x由下列公式求得：

N≤α₁f_cbx+f′_yA′_s-σ_sA_s

当采用对称配筋时，可令f′_y×A′_s=σ_s×A_s，代入上式，可得：

属于大偏心受压构件。

当x≥2a′_s时，受压区纵筋面积A′_s按下式求得：

4.假设柱的受压区钢筋为三根直径20mm，其余条件同上题，则按非对称配筋进行设计的受拉区钢筋计算面积与（ ）项数值最为接近。

（A）984mm² （B）1055mm² （C）1112mm² （D）892mm²

答案：（B）

解答：轴向压力作用点至纵向受拉钢筋的合力点的距离：

混凝土受压区高度x：当已知A′_s，受压区高度x可由下式求得：

当x≥2a′时，受拉区纵筋面积A_s按下式求得：

N≤α₁f_cbx+f′_yA′_s-σ_sA_s

因x=126mm≤ξ_b×h₀=186mm，属于大偏心受压构件，σ_s=f_y=360N/mm²

【例2.17-4】 已知某单层工业厂房的I形截面边柱，有吊车，从基础顶面算起下柱高6.7m，一阶弹性分析柱端内力设计值。柱的控制内力N=853.5kN，M₀=352.5kN·m，截面尺寸如图2.17-20所示。混凝土强度等级为C35。采用HRB400钢筋，对称配筋。安全等级为二级，环境类别为二a类。

图2.17-20 【例2.17-4】图

1.该柱截面的界限受压区高度x_b最接近下列（ ）项数值。

（A）339mm （B）228mm （C）544mm （D）497mm

答案：（A）

解答：由表2.12-2（《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）表8.2.1）可知：纵筋的混凝土保护层厚度c=25mm

设纵向钢筋合力作用点到混凝土边缘的距离a_s=45mm

h₀=h-a_s=（700-45）mm=655mm

钢筋f_y=360N/mm²，E_s=200kN/mm²

相对界限受压区高度：

x_b=ξ_bh₀=0.518×655mm=339.29mm

2.P-Δ效应增大系数η_s最接近下列（ ）项数值。

（A）1.09 （B）1.26 （C）1.29 （D）1.03

答案：（A）

解答：查表2.17-3（《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）表6.2.20-1），在排架平面内，有吊车房屋柱下柱的计算长度

附加偏心距e_a=max（20，h/30）=max（20，23）=23mm

3.已知轴向压力作用点至纵向受拉钢筋的合力点的距离e=784mm，柱截面为大偏心受压，若柱截面配筋采用对称配筋的形式，则一侧纵向钢筋的计算面积与下列（ ）项数值最为接近。

（A）837mm² （B）962mm² （C）1056mm² （D）766mm²

答案：（A）

解答：已知截面为大偏心受压

此时，中和轴在腹板内，重新计算x

截面面积：A=（350×700-270×476）mm²=116480mm²

由表2.12-5（《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）表8.5.1）可知，受压构件一侧纵向钢筋最小配筋率

ρ_min=0.2%

最小配筋面积：A_s，min=ρ_minA=0.2%×116480mm²=233mm²