單層廠房排架結(jié)構(gòu).pptVIP

第三章 單層廠房排架結(jié)構(gòu),同濟大學(xué)土木工程學(xué)院建筑工程系顧祥林,一、概述 1. 單層廠房的應(yīng)用和類型,單層工業(yè)廠房能提供一個大的室內(nèi)空間，且廠房中一般配有水平和垂直運輸工具，因此在工業(yè)建筑中得到廣泛的應(yīng)用。,重工業(yè)生產(chǎn)中的煉鋼、鑄造、裝配、機修、金工,輕工業(yè)生產(chǎn)中的紡織,一、概述 1. 單層廠房的應(yīng)用和類型,按生產(chǎn)規(guī)模：單層廠房可分為大、中、小型廠房,按組成材料：單層廠房可分為 混合結(jié)構(gòu)廠房（吊車噸位50kN，跨度 15m，柱距 6m） 鋼結(jié)構(gòu)廠房（吊車噸位150kN，跨度 36m，柱特殊工藝要求如100kN以上鍛錘） 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房,按結(jié)構(gòu)形式：單層廠房可分為排架結(jié)構(gòu)和剛架結(jié)構(gòu),一、概述 2. 單層廠房的特點,生產(chǎn)工藝流程和車間內(nèi)部運輸比較容易組織,小型工部,中型工部,大型工部,露天倉庫,總裝配,一、概述 2. 單層廠房的特點,可以充分利用地基承載力，在地面上放置較重的、有較大振動的機器,可以設(shè)置天窗，用以天然采光和自然通風(fēng),擴建、改建比較方便,構(gòu)件標準化。具有裝配式房屋的共性,占地面積大,一、概述 3. 單層廠房排架結(jié)構(gòu)的設(shè)計步驟,工藝設(shè)計要求,方案設(shè)計階段,技術(shù)設(shè)計階段,施工圖階段,選擇結(jié)構(gòu)構(gòu)件,排架荷載的計算和內(nèi)力分析,結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計,結(jié)構(gòu)布置圖,構(gòu)件施工圖,節(jié)點大樣圖,定柱網(wǎng)等平面問題,定結(jié)構(gòu)形式標高等剖面問題,定結(jié)構(gòu)構(gòu)件類型問題,結(jié)構(gòu)布置,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 1. 單層廠房的組成,天窗架,屋架,屋架下弦水平支撐,排架柱,基礎(chǔ),圍護墻,屋面板,天溝板,連系梁,天窗架垂直支撐,托架,抗風(fēng)柱,屋架端部垂直支撐,吊車梁,柱間支撐,基礎(chǔ)梁,屋蓋系統(tǒng),梁柱系統(tǒng),基礎(chǔ),支撐系統(tǒng),圍護系統(tǒng),二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 2. 單層廠房的其它形式,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 3. 承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置,模數(shù),*以100mm為基本單位，用M表示（模數(shù)）,*廠房建筑構(gòu)件的截面尺寸，宜取M /2或1 M進階,*廠房的跨度18m時，跨度取3m（30M ）的倍數(shù),*廠房的跨度18m時，跨度取6m（60M ）的倍數(shù)，當工藝布置有明顯的優(yōu)越性時，跨度亦可用21m、27m、33m,*廠房的柱距一般取6m或6m （60M ）的倍數(shù)，個別亦可采用9m,*廠房自室內(nèi)地坪至柱頂和牛腿面的高度取3M 的倍數(shù)，,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 3. 承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置,橫向定位軸線（跨度方向的軸線，用1、2、3、表示）,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 3. 承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置,縱向定位軸線（柱距方向的軸線，用A、B、C、表示）,吊車產(chǎn)品說明書,吊車起重量500kN時，B280mm，其它，B2100mm,排架內(nèi)力分析定,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 3. 承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置,縱向定位軸線（柱距方向的軸線，用A、B、C、表示）,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 3. 承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置,縱向定位軸線（柱距方向的軸線，用A、B、C、表示）,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 3. 承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置,柱網(wǎng)及結(jié)構(gòu)的平面布置圖,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 3. 承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置,變形縫（伸縮逢、沉降縫和抗震縫）,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 3. 承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置,變形縫（伸縮逢、沉降縫和抗震縫）,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 3. 承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置,變形縫（伸縮逢、沉降縫和抗震縫）,當相鄰跨廠房高度差異懸殊 地基土的壓縮性有顯著差異 廠房結(jié)構(gòu)類型明顯不同,沉降縫,當相鄰跨廠房高度差異懸殊 廠房結(jié)構(gòu)類型明顯不同,抗震縫,沉降縫的基礎(chǔ)處必須斷開！,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 3. 承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置,廠房的高度,超越高度500mm,安全行駛高度220mm,廠房的高度還應(yīng)考慮統(tǒng)一的模數(shù),二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 3. 承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置,廠房的高度,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 3. 承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置,天窗的布置,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 3. 承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置,基礎(chǔ)的布置,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 4. 支撐的布置,屋蓋支撐,橫向水平支撐,縱向水平支撐,垂直支撐,系桿,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 4. 支撐的布置,橫向水平支撐（上弦橫向水平支撐和下弦橫向水平支撐）,*由交叉的角鋼和屋架上、下弦組成的水平桁架,*一般布置在廠房溫度區(qū)段的兩端,*作用是加強屋蓋縱向水平面內(nèi)的剛性，傳遞山墻和抗風(fēng)柱傳來的水平荷載,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 4. 支撐的布置,上弦橫向水平支撐,*當屋面為大型屋面板，且板與梁或或屋架上弦有三點焊接，屋面板縱肋的空隙用C15C20細石混凝土灌實，能傳遞山墻傳來的水平力時，可以不設(shè)上弦水平支撐,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 4. 支撐的布置,上弦橫向水平支撐（有下列情況之一時，應(yīng)設(shè)上弦橫向水平支撐）,*有檁體系或跨度較大的無檁體系，當屋面板與屋架焊接點的質(zhì)量不能保證，且抗風(fēng)柱與屋架上弦連接時,*縱向天窗通到廠房端部第二柱間或通過伸縮縫時，在第一或第二柱間的天窗架范圍內(nèi)設(shè)上弦橫向水平支撐，并在天窗架范圍內(nèi)沿縱向設(shè)置一至三道通長的受壓系桿。,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 4. 支撐的布置,下弦橫向水平支撐（有下列情況之一時，應(yīng)設(shè)下弦橫向水平支撐）,*山墻抗風(fēng)柱與屋架下弦連接時,*有吊點設(shè)在屋架下弦的縱向運行的懸掛式吊車（或電葫蘆）時,*廠房內(nèi)有較大的振動源，如設(shè)有硬鉤吊車或50kN以上的鍛錘時,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 4. 支撐的布置,縱向水平支撐,*由交叉的角鋼和屋架下弦組成的水平桁架,*一般布置在屋架的第一節(jié)間和屋架的中部,*作用是加強屋蓋橫向水平面內(nèi)的剛度,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 4. 支撐的布置,縱向水平支撐（有下列情況之一時，應(yīng)設(shè)縱向水平支撐）,*廠房內(nèi)設(shè)有托架時，托架所在柱間及兩端各延伸一個柱間,*廠房內(nèi)設(shè)有軟鉤橋式吊車，但廠房高大，吊車的起重量較大時（廠房柱高1518m以上，中級工作制吊車，起重量在300kN以上），等高多跨廠房可沿邊柱列屋架下弦端部各布置一道通長的縱向水平支撐，跨度較小的單跨廠房可沿下弦中部布置一道通長的縱向水平支撐,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 4. 支撐的布置,縱向水平支撐（有下列情況之一時，應(yīng)設(shè)縱向水平支撐）,*廠房內(nèi)設(shè)有硬鉤橋式吊車或50kN級以上鍛錘時，可沿中間柱列適當增加縱向水平支撐,*縱向水平支撐及橫向水平支撐應(yīng)盡量連接成封閉的水平支撐系統(tǒng),二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 4. 支撐的布置,垂直支撐,*由交叉的角鋼和屋架的直腹桿或天窗架立柱組成的垂直桁架,*一般布置在廠房溫度區(qū)段的兩端的屋架端部或跨中,*作用是保證屋架出平面的穩(wěn)定，傳遞縱向水平荷載,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 4. 支撐的布置,垂直支撐,*屋架端部（或天窗架）的高度（外包尺寸）大于1.2m時，屋架（天窗架）兩端各設(shè)一道垂直支撐,*屋架中部的垂直支撐，按教材中表3-2的規(guī)定設(shè)置，表中L=屋架的跨度,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 4. 支撐的布置,系桿,*單根的聯(lián)系桿件，受拉系桿為柔性系桿，一般為鋼構(gòu)件，受壓系桿為剛性，可為鋼桿件也可為鋼筋混凝土桿件,*一般通長布置，一端最終連接在垂直支撐或上、下弦橫向水平支撐的結(jié)點上,*作用是保證屋架及其桿件的穩(wěn)定，避免屋架下弦產(chǎn)生過大的振動,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 4. 支撐的布置,系桿,*有上弦橫向水平支撐時，設(shè)上弦受壓系桿,*有下弦橫向水平支撐或縱向水平支撐時，設(shè)下弦受壓系桿,*屋架中部有垂直支撐時，在垂直支撐同一鉛垂面設(shè)通長的上弦受壓系桿和通長的下弦受拉系桿,*當屋架橫向水平支撐設(shè)置在端部第二柱間時，第一柱間的所有系桿均為剛性系桿,*屋架端部有垂直支撐時，在垂直支撐同一鉛垂面設(shè)通長的受壓系桿,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 4. 支撐的布置,1 = 上弦橫向水平支撐； 2 = 上弦受壓系桿； 3 = 下弦橫向水平支撐； 4 = 下弦受壓系桿； 5 = 垂直支撐； 6 = 下弦受拉系桿； 7 = 天窗架支撐； 8 = 縱向水平支撐。,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 4. 支撐的布置,柱間支撐,*由交叉的鋼斜桿或鋼門架組成，分上柱和下柱支撐,*上柱支撐一般布置在廠房溫度區(qū)段的兩端與橫向水平支撐相應(yīng)的位置及溫度區(qū)段中央，下柱支撐布置在溫度區(qū)段中央,*作用是幫助縱向柱列共同抵御水平力,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 4. 支撐的布置,柱間支撐（有下列情況之一時，應(yīng)設(shè)柱間支撐）,*設(shè)有重級工作制的吊車或中、輕級工作制吊車但起重量100kN,*廠房跨度18m，或柱高8m,*縱向柱的總數(shù)每排在7根以下,*設(shè)有起重量30kN的懸掛吊車,*露天吊車的柱列,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 5. 圍護結(jié)構(gòu)的布置,墻體,*沿廠房四周均勻布置，墻體中還設(shè)有圈梁、過梁和墻梁,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 5. 圍護結(jié)構(gòu)的布置,圈梁（圈梁系一封閉的鋼筋混凝土梁，作用是增加廠房的整體性）,對無橋式吊車的廠房，按下列原則布置：,*房屋檐口高度不足8m時，應(yīng)在檐口附近設(shè)一道圈梁,*房屋檐口高度大于8m時，宜在墻體適當部位增設(shè)一道圈梁,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 5. 圍護結(jié)構(gòu)的布置,圈梁（圈梁系一封閉的鋼筋混凝土梁，作用是增加廠房的整體性）,對有橋式吊車的廠房，按下列原則布置：,*除在檐口附近設(shè)一道圈梁外，應(yīng)在吊車梁標高或墻體適當部位增設(shè)一道圈梁,*外墻高度大于15m時，根據(jù)墻體的高度適當增設(shè)圈梁,*有振動設(shè)備的廠房，除滿足上述要求外，每隔4m應(yīng)有一道圈梁,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 5. 圍護結(jié)構(gòu)的布置,圈梁的構(gòu)造要求,二、單層廠房組成和結(jié)構(gòu)布置 5. 圍護結(jié)構(gòu)的布置,墻梁和過梁,*當房屋的高度超過一定限度（如15m ）時，宜設(shè)置墻梁，以承受上部墻體的重量,*門窗洞口處應(yīng)設(shè)置過梁，過梁在墻體上的支承長度不宜小于240mm,*圈梁、過梁和墻梁應(yīng)盡量三梁合一,天窗架自重,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 1. 排架結(jié)構(gòu)單層廠房所受的荷載和傳力路徑,橫向平面排架所受的荷載,風(fēng)吸力,風(fēng)壓力,水平地震作用,屋架自重,吊車橫向水平制動力,設(shè)備重（作為吊車的豎向荷載的一部分傳給吊車梁）,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 1. 排架結(jié)構(gòu)單層廠房所受的荷載和傳力路徑,橫向平面排架荷載的傳遞路徑,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 1. 排架結(jié)構(gòu)單層廠房所受的荷載和傳力路徑,橫向平面排架荷載的傳遞路徑,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 1. 排架結(jié)構(gòu)單層廠房所受的荷載和傳力路徑,縱向平面排架所受的荷載及其傳遞路徑,風(fēng)荷載,水平地震作用,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 2. 排架分析時的計算假定和計算簡圖,基本計算單元-以橫向排架為主,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 2. 排架分析時的計算假定和計算簡圖,計算假定和計算簡圖,*屋架端部和上柱柱頂一般用鋼板焊接，可簡化為鉸接點,*排架柱插入杯口一定深度后，一般用高等級細石混凝土灌注，可按固接點考慮,*屋架可簡化為一無窮剛度體,*排架柱高由基礎(chǔ)頂算至上柱柱頂。軸線為柱的幾何軸線,*排架跨度以廠房的軸線為準,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 3. 排架上的荷載標準值,屋蓋荷載P1,*P1中的恒載包括屋面構(gòu)造層、屋面板、天窗架、屋架及屋面支撐系統(tǒng)的自重，可根據(jù)構(gòu)件的容重和尺寸算出,*P1中的活載包括雪荷載、屋面活載和積灰荷載,*P1有偏心時，計算簡圖上要附加彎矩,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 3. 排架上的荷載標準值,屋蓋荷載P1,*屋面水平投影面上的雪荷載按下式計算,屋面積雪分布系數(shù)，當屋面坡度小于25時取為1.0,基本雪壓，以當?shù)仄教箍諘绲孛嫔辖y(tǒng)計所得50年一遇最大積雪自重確定，可查閱建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 3. 排架上的荷載標準值,屋蓋荷載P1,*屋面活載系指不上人屋面考慮施工、檢修時的活荷載，亦按屋面水平投影考慮，一般為0.30.7kN/m2,*機械、冶金、水泥廠的廠房屋面，應(yīng)考慮屋面積灰荷載，可查閱建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范,*屋面活載不與雪荷載同時考慮，取兩者中的大值,*積灰荷載應(yīng)與屋面活載和雪荷載兩者中的大值同時考慮,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 3. 排架上的荷載標準值,墻重和柱重,*上柱自重P2下柱自重P3均可根據(jù)材料的容重和構(gòu)件的尺寸算得，同時要考慮上柱自重對下柱的彎矩P2e2。,*有墻梁和排架相連，則應(yīng)考慮墻梁傳給排架的墻P5及相應(yīng)的彎矩P5e5。,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 3. 排架上的荷載標準值,吊車梁傳來的荷載,*吊車梁和軌道的自重P4按材料的容重和構(gòu)件的尺寸算得。,*吊車梁和軌道的自重P4、吊車垂直輪壓引起的荷載Dmax（Dmin）、吊車水平制動時的水平作用力Tmax,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 3. 排架上的荷載標準值,最大和最小輪壓,吊車的總重,吊車的起重量,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 3. 排架上的荷載標準值,吊車輪壓引起的豎向荷載,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 3. 排架上的荷載標準值,吊車輪壓引起的豎向荷載,*考慮到多臺吊車同時工作的可能性，單跨廠房的一個排架最多考慮兩臺吊車，多跨廠房的一個排架最多考慮四臺吊車,* Dmax既可能作用在A軸柱，又可能作用在B軸柱，應(yīng)考慮兩種可能性,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 3. 排架上的荷載標準值,吊車橫向水平制動力（軟鉤吊車）,吊車的起重量,小車的自重,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 3. 排架上的荷載標準值,吊車橫向水平制動力（硬鉤吊車）,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 3. 排架上的荷載標準值,車輪傳給吊車梁的水平荷載,* 對四輪橋式吊車,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 3. 排架上的荷載標準值,排架的水平荷載,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 3. 排架上的荷載標準值,排架的水平荷載,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 3. 排架上的荷載標準值,排架的水平荷載,*無論是單跨廠房還是多跨廠房，每榀排架最多考慮兩臺吊車,* Tmax的方向應(yīng)考慮向左向右兩種可能性,* 考慮多臺吊車同時出現(xiàn)極端荷載的可能性較小，求得Dmax 、Dmin、 Tmax后，還應(yīng)乘以一荷載折減系數(shù)， 的取值見教材表3-4,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 3. 排架上的荷載標準值,風(fēng)荷載,基本風(fēng)壓，以當?shù)仄教箍諘绲孛嫔想x地面10m高統(tǒng)計所得50年一遇10分中平均最大風(fēng)速v0（m/s），按W0= v02/1600確定，具體數(shù)值可查閱建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范,風(fēng)振系數(shù)，對于高度大于30 m且高寬比大于1.5的房屋，應(yīng)考慮其影響，其值大于1,風(fēng)載高度變化系數(shù)，具體數(shù)值可查閱建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范,風(fēng)載體型系數(shù)，具體數(shù)值可查閱建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 3. 排架上的荷載標準值,風(fēng)荷載體型系數(shù),三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 3. 排架上的荷載標準值,風(fēng)荷載,*柱頂以下的風(fēng)載按均布荷載計算，屋面與天窗架所受的風(fēng)荷載一般折算成作用在柱頂上的集中風(fēng)荷載,* 風(fēng)荷載的方向是任意的，應(yīng)考慮左、右兩種可能性,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 4. 等高排架的內(nèi)力分析,對稱荷載下的對稱結(jié)構(gòu)-柱頂無側(cè)移,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 4. 等高排架的內(nèi)力分析,不對稱荷載下的對稱結(jié)構(gòu)或?qū)ΨQ荷載下的不對稱結(jié)構(gòu),+,=,+,=,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 4. 等高排架的內(nèi)力分析,設(shè)Hu=H，Hl=（1-）H，Ju=nJl，則有,實際上是二階懸臂柱的柔度系數(shù),頂部鉸接底部固接變截面桿,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 4. 等高排架的內(nèi)力分析,頂部鉸接底部固接變截面桿,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 4. 等高排架的內(nèi)力分析,頂部鉸接底部固接變截面桿,求得Ra后,同理可求出各種荷載作用下單階柱的系數(shù)C1C12，制成表格以備查用，見教材附錄3-2,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 4. 等高排架的內(nèi)力分析,柱頂有水平集中荷載作用時的內(nèi)力分析,根據(jù)導(dǎo)得的柔度系數(shù),三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 4. 等高排架的內(nèi)力分析,柱頂有水平集中荷載作用時的內(nèi)力分析,剪力分配系數(shù),柱的抗側(cè)剛度,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 5. 不等高排架的內(nèi)力分析,半鉸結(jié)點,不等高排架的計算簡圖,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 5. 不等高排架的內(nèi)力分析,柱頂有水平集中荷載作用時的內(nèi)力分析,采用力法,物理意義見上圖，可查閱附錄3的有關(guān)表格,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 5. 不等高排架的內(nèi)力分析,柱上作用其他荷載時的內(nèi)力分析,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 6. 單層廠房排架的內(nèi)力分析中的空間作用,單層廠房空間工作的概念,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 6. 單層廠房排架的內(nèi)力分析中的空間作用,單層廠房空間工作的概念,排架之間的相互制約作用稱為單層廠房結(jié)構(gòu)的空間作用,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 6. 單層廠房排架的內(nèi)力分析中的空間作用,單層廠房結(jié)構(gòu)空間分配系數(shù),+,水平荷載P作用下C排架柱頂?shù)膶嶋H位移,排架的空間作用系數(shù),水平荷載P作用下單榀排架柱頂?shù)膶嶋H位移,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 6. 單層廠房排架的內(nèi)力分析中的空間作用,等高多跨廠房結(jié)構(gòu)空間分配系數(shù),等高多跨排架的空間作用分配系數(shù),排架的跨數(shù),第i跨排架的單跨空間作用分配系數(shù)，按教材表3-5、表3-6取用,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 6. 單層廠房排架的內(nèi)力分析中的空間作用,考慮廠房結(jié)構(gòu)空間作用時的實用計算方法,=,+,=,直接采用空間模型對廠房進行分析時，無需考慮m！,三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 7. 排架荷載效應(yīng)組合,荷載效應(yīng)組合原則,*1.2永久荷載效應(yīng)+0.9 (1.4 風(fēng)載效應(yīng)+1.4 活荷載效應(yīng)+1.4 吊車荷載效應(yīng)),*1.2永久荷載效應(yīng)+0.9 (1.4 風(fēng)載效應(yīng)+1.4 吊車荷載效應(yīng)),*1.2永久荷載效應(yīng)+0.9 (1.4 風(fēng)載效應(yīng)+1.4 活荷載效應(yīng)),*1.2永久荷載效應(yīng)+ 0.9 (1.4 活荷載效應(yīng)+1.4 吊車荷載效應(yīng)),*1.2永久荷載效應(yīng)+1.4 吊車荷載效應(yīng),*1.2永久荷載效應(yīng)+1.4 風(fēng)載效應(yīng),*1.2永久荷載效應(yīng)+1.4 活荷載效應(yīng),三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 7. 排架荷載效應(yīng)組合,荷載效應(yīng)組合原則,*1.35永久荷載效應(yīng)+1.4 0.6 風(fēng)載效應(yīng)+1.4 0.7 活荷載效應(yīng)+1.4 0.7 吊車荷載效應(yīng),*1.35永久荷載效應(yīng)+1.4 0.6 風(fēng)載效應(yīng)+1.4 0.7 活荷載效應(yīng),*1.35永久荷載效應(yīng)+1.4 0.6 風(fēng)載效應(yīng)+1.4 0.7 吊車荷載效應(yīng),*1.35永久荷載效應(yīng)+1.4 0.7 活荷載效應(yīng)+1.4 0.7 吊車荷載效應(yīng),*1.35永久荷載效應(yīng)+1.4 0.7 活荷載效應(yīng),*1.35永久荷載效應(yīng)+1.4 0.6 風(fēng)載效應(yīng),*1.35永久荷載效應(yīng)+1.4 0.7 吊車荷載效應(yīng),三、排架荷載計算及內(nèi)力分析 7. 排架荷載效應(yīng)組合,注意事項,*永久荷載任何情況下都存在,*吊車垂直荷載有最大輪壓分別作用在一跨兩個柱子上的情況,每次只選其中一項參加組合,*有吊車水平荷載時，必有垂直荷載。反之不一定,*吊車水平荷載有兩個方向，每次只選一項參加組合,*風(fēng)有左來風(fēng)和右來風(fēng)兩種情況，每次只選一項參加組合,四、單層廠房柱的設(shè)計 1. 柱的結(jié)構(gòu)形式和截面尺寸,結(jié)構(gòu)形式,四、單層廠房柱的設(shè)計 1. 柱的結(jié)構(gòu)形式和截面尺寸,矩形截面高度一般在700mm以內(nèi),工字形截面高度一般為8001600mm,教材中表3-7,截面尺寸,雙肢柱的截面高度可參考教材中表3-7再增大10%,四、單層廠房柱的設(shè)計 2. 矩形和I形截面排架柱的配筋計算,材料力學(xué)中一般根據(jù)支承情況來確定柱的計算長度,柱的計算長度,排架柱上部為鉸接下部為固接,地基土具有壓縮性,有聯(lián)系梁、吊車梁、圈梁等與柱相連,材料力學(xué)的方法？,教材中表3-9給出了具體的規(guī)定,四、單層廠房柱的設(shè)計 2. 矩形和I形截面排架柱的配筋計算,柱的配筋計算-同一般壓彎構(gòu)件,I-I截面上柱的彎矩和軸力都最大,I-I截面作為上柱的控制截面,II-II截面下柱在吊車垂直荷載下的彎矩最大,III-III截面下柱在吊車水平荷載下的彎矩最大，軸力也最大,II-II、III-III截面作為下柱的控制截面,四、單層廠房柱的設(shè)計 2. 矩形和I形截面排架柱的配筋計算,柱的配筋計算,問題： 由荷載效應(yīng)組合可知，同一截面可求出多組內(nèi)力，那么哪組內(nèi)力對配筋起控制作用？,解決方法： *對應(yīng)每組內(nèi)力均求出配筋，取配筋大者進行設(shè)計，此法工作量大、煩瑣 *按一定原則選取最不利的幾組內(nèi)力進行分析比較，此法方便、適用,四、單層廠房柱的設(shè)計 2. 矩形和I形截面排架柱的配筋計算,柱的配筋計算-內(nèi)力和配筋的關(guān)系,根據(jù)M-N關(guān)系，得出下列四條規(guī)則：,1）大偏壓，M不變時，N越小，As越大,2）大偏壓，N不變時， M越大，As越大,3）小偏壓，M不變時，N越大，As越大,4）小偏壓，N不變時， M越大，As越大,四、單層廠房柱的設(shè)計 2. 矩形和I形截面排架柱的配筋計算,柱的配筋計算-最不利的內(nèi)力,*最大正彎矩Mmax及相應(yīng)的軸力N,*最大負彎矩-Mmax及相應(yīng)的軸力N,*最大軸力Nmax及相應(yīng)的最大正彎矩Mmax或最大負彎矩-Mmax,*最小軸力Nmin及相應(yīng)的最大正彎矩Mmax或最大負彎矩-Mmax,四、單層廠房柱的設(shè)計 2. 矩形和I形截面排架柱的配筋計算,柱在平面外的承載力驗算-吊車起重量490kN，或起重量294kN且柱距為12m,吊車梁反力的偏心距,吊車最不利位置時，吊車梁傳給牛腿的反力差，可由影響線來求得。,四、單層廠房柱的設(shè)計 3. 牛腿的設(shè)計,牛腿的分類,ah0，短牛腿,ah0，長牛腿，設(shè)計方法同一般鋼筋混凝土懸臂梁,四、單層廠房柱的設(shè)計 3. 牛腿的設(shè)計,牛腿的受力特點與破壞形態(tài)-彈性階段,*荷載Fv較小時，牛腿基本處于彈性受力階段,*在Fv達極限荷載的20 40%時，牛腿根部出現(xiàn)裂縫 ；在Fv達極荷載的40 60%時，出現(xiàn)裂縫,*繼續(xù)加載，隨著a/h0值的不同，牛腿的破壞形態(tài)各不相同,四、單層廠房柱的設(shè)計 3. 牛腿的設(shè)計,牛腿的受力特點與破壞形態(tài)-彎壓破壞,當0.75a/h0 1時，裂縫逐漸發(fā)展，裂縫以外的部分繞牛腿和下柱的交點轉(zhuǎn)動，最后壓區(qū)混凝土被壓碎，牛腿破壞,四、單層廠房柱的設(shè)計 3. 牛腿的設(shè)計,牛腿的受力特點與破壞形態(tài)-斜壓破壞,當0.1a/h0 0.75 時，發(fā)生斜壓破壞，分兩種情況：,*裂縫出現(xiàn)后，出現(xiàn)裂縫，兩裂縫間的斜向段柱被壓壞,*裂縫出現(xiàn)后，承壓板下突然出現(xiàn)裂縫而破壞,四、單層廠房柱的設(shè)計 3. 牛腿的設(shè)計,牛腿的受力特點與破壞形態(tài)-剪切破壞,當a/h0 0.1時，發(fā)生剪切破壞，牛腿中出現(xiàn)一系列短斜裂縫混凝土被剪壞,四、單層廠房柱的設(shè)計 3. 牛腿的設(shè)計,牛腿的受力特點與破壞形態(tài)-局部受壓,當加載板過小、過柔、混凝土強度較低時，發(fā)生局部受壓破壞,四、單層廠房柱的設(shè)計 3. 牛腿的設(shè)計,牛腿的受力特點與破壞形態(tài)-撕裂破壞,當豎向荷載太靠近牛腿外邊緣，且混凝土保護層過厚時，發(fā)生混凝土保護層撕裂破壞,四、單層廠房柱的設(shè)計 3. 牛腿的設(shè)計,牛腿的受力特點與破壞形態(tài)-非根部受拉破壞,當牛腿外側(cè)高度過小時，會出現(xiàn)非根部受拉破壞,牛腿設(shè)計的目的就是在滿足使用的前提下不發(fā)生上述破壞,四、單層廠房柱的設(shè)計 3. 牛腿的設(shè)計,牛腿的截面尺寸,原則,*以控制裂縫的形成與發(fā)展為目標，使得牛腿在給定荷載下不出現(xiàn)裂縫,*為避免出現(xiàn)局部受壓、撕裂、非根部受拉破壞，還要對其它有關(guān)尺寸進行限制,四、單層廠房柱的設(shè)計 3. 牛腿的設(shè)計,牛腿的截面尺寸-牛腿的開裂荷載,豎向力作用點至下柱邊緣的水平距離，豎向力作用點位于下柱截面以內(nèi)時，取a=0,牛腿與下柱交接處的垂直截面的有效高度， 45，當45時，取=45,四、單層廠房柱的設(shè)計 3. 牛腿的設(shè)計,牛腿的截面尺寸-計算公式,當FvsVcr時，牛腿不會開裂,按短期荷載效應(yīng)組合計算的豎向壓力值,按短期荷載效應(yīng)組合計算的橫向拉力值,四、單層廠房柱的設(shè)計 3. 牛腿的設(shè)計,牛腿的截面尺寸,*為了防止發(fā)生非根部受拉破壞， h1h/3，且要求h1200mm,*為了防止發(fā)生保護層剝落，c170mm,*為了防止發(fā)生局部受壓破壞，要求Fvs/A 0.75fc（A牛腿面上局部承壓面積），否則應(yīng)加大局部受壓面積、提高混凝土強度或在牛腿中增設(shè)鋼筋網(wǎng)片,四、單層廠房柱的設(shè)計 3. 牛腿的設(shè)計,牛腿的配筋設(shè)計和構(gòu)造要求-縱筋（按計算確定）,四、單層廠房柱的設(shè)計 3. 牛腿的設(shè)計,牛腿的配筋設(shè)計和構(gòu)造要求-縱筋（按計算確定）,對A點取矩,設(shè)計時取0.85, ，則有,四、單層廠房柱的設(shè)計 3. 牛腿的設(shè)計,牛腿的配筋設(shè)計和構(gòu)造要求-縱筋（按計算確定）,牛腿頂部豎向力設(shè)計值,牛腿頂部水平拉力設(shè)計值,四、單層廠房柱的設(shè)計 3. 牛腿的設(shè)計,牛腿的配筋設(shè)計和構(gòu)造要求-縱筋（按計算確定）,*縱筋宜采用HRB335或HRB400（RRB400）級鋼筋,*承受豎向力的縱向受力鋼筋按全截面計算的最大配筋率為0.6%，最小配筋率為0.2%和0.45ft/fy中的大者,*縱筋不得少于4根，直徑不應(yīng)小于12mm，不得兼作彎筋,*縱筋伸入上柱的錨固長度，采用直線型錨固時，不應(yīng)小于la，其他如圖,*牛腿面上的水平力通過預(yù)埋件直接傳給縱筋，抵抗水平力的縱筋不得少于2根，直徑不得少于12mm,四、單層廠房柱的設(shè)計 3. 牛腿的設(shè)計,牛腿的配筋設(shè)計和構(gòu)造要求-縱筋（按構(gòu)造要求確定）,*箍筋的直徑為612mm，間距為100150mm，配筋范圍為整個牛腿,*牛腿上部2h0/3范圍內(nèi)水平箍筋的總截面積不宜小于承受Fv的受拉鋼筋總截面積的一半,四、單層廠房柱的設(shè)計 3. 牛腿的設(shè)計,牛腿的配筋設(shè)計和構(gòu)造要求-彎筋（按構(gòu)造要求確定）,*當h0/a0.3時，牛腿中應(yīng)設(shè)彎筋，彎筋的配筋范圍為牛腿上部l/6 l/2的范圍內(nèi),*彎筋應(yīng)采用HRB335或HRB400（RRB400）級鋼筋，鋼筋的直徑不應(yīng)小于12mm，彎筋的截面積不應(yīng)小于受拉鋼筋截面積的一半，且不應(yīng)小于0.001bh，彎筋的根數(shù)不少于2根,四、單層廠房柱的設(shè)計 4. 矩形和I形截面排架柱的構(gòu)造,*矩形截面柱混凝土的強度等級不宜低于C20，I形截面柱混凝土的強度等級不宜低于C25,*柱縱向受力鋼筋的直徑不應(yīng)小于12mm，縱筋的間距應(yīng)大于等于50mm，但不得大于350mm,*上、下柱縱向受力鋼筋應(yīng)在牛腿面以下搭接，搭接長度按下式計算，且ll300mm（受拉時），ll 200mm（受壓時） ：,混凝土和縱筋,受拉鋼筋錨固長度,鋼筋搭接長度修正系數(shù)，其值參見教材中表3-10取用,四、單層廠房柱的設(shè)計 4. 矩形和I形截面排架柱的構(gòu)造,縱筋,*伸入根部的牛腿縱向鋼筋的下彎位置不應(yīng)與上、下柱的縱向受力鋼筋相重合,*牛腿縱向鋼筋與彎筋宜放置上、下兩排,*柱截面高度大于600mm時，在側(cè)面應(yīng)設(shè)置直徑為1016mm的縱向受力鋼筋，并應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的附加箍筋或拉筋,四、單層廠房柱的設(shè)計 4. 矩形和I形截面排架柱的構(gòu)造,箍筋,四、單層廠房柱的設(shè)計 5. 柱與其它構(gòu)件的連接,四、單層廠房柱的設(shè)計 6. 雙肢柱的設(shè)計要點,內(nèi)力分析,按單跨多層框架進行分析,按桁架進行分析,四、單層廠房柱的設(shè)計 6. 雙肢柱的設(shè)計要點,構(gòu)件設(shè)計,*平腹桿雙肢柱肢桿按偏心受壓構(gòu)件設(shè)計，腹桿按受彎構(gòu)件設(shè)計,*斜腹桿雙肢柱基本上是軸拉或軸壓構(gòu)件,*肩梁當aht0時，按倒牛腿計算，當aht0時，按梁計算,*雙肢柱混凝土的強度等級不宜小于C30，肢桿縱筋的配筋率宜在0.4%3%之間，腹桿縱筋的配筋率宜在0.55%2%之間,四、單層廠房柱的設(shè)計 6. 雙肢柱的設(shè)計要點,腹桿中縱筋的錨固（箍筋的構(gòu)造見教材的有關(guān)內(nèi)容）,四、單層廠房柱的設(shè)計 7. 抗風(fēng)柱的設(shè)計要點,尺寸的確定,*抗風(fēng)柱的截面尺寸按教材中表3-6選用,*柱頂?shù)陀谖菁苌舷抑行木€50mm,*上、下柱交界處的標高應(yīng)低于屋架下弦邊緣200mm，避免屋架發(fā)生撓度時和抗風(fēng)柱相碰,四、單層廠房柱的設(shè)計 7. 抗風(fēng)柱的設(shè)計要點,上柱計算長度：2.0Hu 1.5 Hu 2.5 Hu 下柱計算長度：1.25Hl 1.0 Hl 1.0 Hl,計算簡圖和受力分析,四、單層廠房柱的設(shè)計 7. 抗風(fēng)柱的設(shè)計要點,抗風(fēng)柱的設(shè)計,*有墻傳來荷載時，抗風(fēng)柱按偏心受壓構(gòu)件設(shè)計,*無墻傳來荷載時，抗風(fēng)柱主要承受風(fēng)載，按受彎構(gòu)件設(shè)計,四、單層廠房柱的設(shè)計 8. 矩形和I形截面柱運輸和吊裝驗算,*柱受的荷載主要為其自重，應(yīng)乘以動力系數(shù)1.5,*吊裝驗算系臨時性的，構(gòu)件安全等級可較其使用階段降低一級,*當柱變階處的配筋不足時，可在該區(qū)域加配短鋼筋,五、單層廠房屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計 1. 屋面板,預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板,*常用規(guī)格為1.5m6m，有時也可采用3m 6m和3m 9m,五、單層廠房屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計 2. 屋面梁和屋架,屋面梁,*屋面梁一般按簡支梁設(shè)計,*屋面梁梁端不小于600mm，上翼緣的寬度一般為240350mm，高度為100160mm，使屋面板有足夠的支撐長度。下翼緣的寬度一般為240mm，高度為120mm。梁臥制時腹板的厚度不應(yīng)小于60mm，立制時腹板的厚度不應(yīng)小于80mm，預(yù)應(yīng)力筋通過區(qū)段不應(yīng)小于120mm,*屋面梁的選型見教材表3-11,五、單層廠房屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計 2. 屋面梁和屋架,屋架的選型和尺寸,*屋架的選型見教材表3-11,*屋架的高跨比一般為1/101/6，桿件的截面形式一般為矩形，受力較大的上弦也可做成T形、I形或管形。上弦截面的寬度不應(yīng)小于200mm，高度不應(yīng)小于180mm，下弦截面高度不應(yīng)小于140mm。腹桿的最小截面尺寸不小于120mm 100mm，其中心線與截面短邊尺寸之比不應(yīng)大于40（拉桿）和35（壓桿）,五、單層廠房屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計 2. 屋面梁和屋架,屋架的荷載,*屋架的荷載主要有恒載和活載兩種：恒載包括屋面構(gòu)造層和構(gòu)件的自重；活載包括屋面活載、雪荷載、積灰荷載、懸掛吊車等。,*計算活載時應(yīng)考慮下列問題： 1）屋面活載和雪荷載不同時考慮，取兩者中的大值； 2）風(fēng)載一般情況下是吸力，起減小屋架內(nèi)力的作用，設(shè)計時可不予考慮,五、單層廠房屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計 2. 屋面梁和屋架,屋架的荷載效應(yīng)組合,使用階段,施工階段,五、單層廠房屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計 2. 屋面梁和屋架,屋架的內(nèi)力分析,上弦連續(xù)梁支座的反力，可按簡支梁近似求得,五、單層廠房屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計 2. 屋面梁和屋架,屋架的內(nèi)力分析,實際上，屋架上弦的節(jié)點與連續(xù)梁不完全一樣，有位移；屋架的節(jié)點也不都完全是鉸節(jié)點。因為節(jié)點位移或剛性連接會產(chǎn)生次內(nèi)力或次應(yīng)力。考慮次內(nèi)力的影響，對跨度小于30m的屋架，計算截面的承載力時應(yīng)乘以強度降低系數(shù)， 的取值如下：,*預(yù)應(yīng)力混凝土多邊形和梯形屋架的上弦桿 =0.91.0,*鋼筋混凝土多邊形和梯形屋架的上弦桿 =0.81.0,*上述屋架的受壓腹桿 =0.80.9,*上述屋架的受拉腹桿和下弦拉桿 =1.0,五、單層廠房屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計 2. 屋面梁和屋架,屋架的扶直與吊裝,扶直時應(yīng)考慮動力系數(shù)1.5,吊裝時，上弦受拉，應(yīng)進行吊裝驗算，其他構(gòu)件可不進行驗算,五、單層廠房屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計 3. 天窗架,荷載：屋面?zhèn)鱽淼娜亢奢d+天窗架的重量+天窗側(cè)板和窗扇的重量+天窗側(cè)面的風(fēng)荷載等,內(nèi)力分析：先按三鉸拱計算各鉸接點的反力，再按三角形封閉桁架計算桿件的內(nèi)力,配筋設(shè)計：同一般鋼筋混凝土構(gòu)件,五、單層廠房屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計 4. 托架,荷載：屋架傳來的全部荷載和自重。還應(yīng)考慮山墻傳來的縱向水平荷載，一般情況下，當豎向荷載400kN時，縱向水平力= 80kN；當豎向荷載500kN時，縱向水平力= 120kN。,內(nèi)力分析：節(jié)點荷載下按桁架。屋架反力和托架中心線有偏心時要考慮整體受扭,配筋設(shè)計：同一般鋼筋混凝土構(gòu)件,扶直吊裝：同屋架,六、單層廠梁的設(shè)計 1. 吊車梁,吊車梁上的荷載,吊車梁除了自身及軌道的自重外主要為吊車傳來的荷載。,吊車荷載的特點,*一組移動的集中荷載（豎向垂直輪壓和水平制動力）,*具有沖擊和振動作用,*是重復(fù)荷載,*在吊車梁上產(chǎn)生扭矩,六、單層廠梁的設(shè)計 1. 吊車梁,吊車梁上的荷載,*當?shù)踯嚵旱目缍?2m時，如同一跨內(nèi)有兩臺以上的吊車，計算吊車梁承載力、抗裂度、變形及裂縫時，用較大噸位的相鄰兩臺吊車；驗算疲勞時，按最大噸位的一臺吊車考慮，且不考慮橫向水平荷載,*懸掛吊車及中、輕級工作制的軟鉤吊車，動力系數(shù)為1.05,*重級工作制的軟鉤吊車、硬鉤吊車及其它特種吊車，動力系數(shù)為1.1,六、單層廠梁的設(shè)計 1. 吊車梁,吊車梁的內(nèi)力-按影響線求得,六、單層廠梁的設(shè)計 1. 吊車梁,吊車梁的內(nèi)力-按影響線求得,注意：梁的絕對最大彎矩不在梁的跨中！,六、單層廠梁的設(shè)計 1. 吊車梁,吊車梁的內(nèi)力-扭矩,安裝誤差引起的偏心距，一般不超過20mm,動力系數(shù),六、單層廠梁的設(shè)計 1. 吊車梁,吊車梁的配筋設(shè)計和構(gòu)造要求,*按彎、剪、扭構(gòu)件進行配筋設(shè)計,*鋼筋混凝土吊車梁，混凝土強度等級不應(yīng)小于C30,*預(yù)應(yīng)力混凝土吊車梁，混凝土強度等級不應(yīng)小于C40,*非預(yù)應(yīng)力鋼筋一般采用HPB400或PPB400,*截面尺寸,上翼緣在T作用下受彎,六、單層廠梁的設(shè)計 1. 吊車梁,吊車梁的疲勞驗算-疲勞的基本概念,當材料的應(yīng)力不斷地由最小值fmin升到最大值fmax，