《單層廠房結(jié)構(gòu)》PPT課件.pptVIP

第8章單層廠房結(jié)構(gòu) 8 1單層廠房結(jié)構(gòu)的組成和布置8 1 1單層廠房的結(jié)構(gòu)組成1 承重結(jié)構(gòu)承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括屋面板 天窗架 屋架 柱 吊車梁和基礎(chǔ)等 這些構(gòu)件又分別組成屋蓋結(jié)構(gòu) 橫向平面排架 縱向平面排架結(jié)構(gòu) 圖8 3單層廠房的結(jié)構(gòu)組成1 屋面板 2 天溝板 3 天窗架 4 屋架 5 托架 6 吊車梁 7 排架柱 8 抗風(fēng)柱 9 基礎(chǔ) 10 連系梁 11 基礎(chǔ)梁 12 天窗架垂直支撐 13 屋架下弦橫向水平支撐 14 屋架端部垂直支撐 15 柱間支撐 屋蓋結(jié)構(gòu)屋蓋結(jié)構(gòu)分為有檁體系和無檁體系 有檁體系由小型屋面板 檁條 和屋架 包括屋蓋支撐 組成 無檁體系由大型屋面板 屋架或屋面梁 包括屋蓋支撐 組成 有時為滿足工藝要求需抽柱時 還設(shè)有托架 單層廠房中多采用無檁屋蓋 屋蓋結(jié)構(gòu)的主要作用是承受屋面活荷載 雪載 自重以及其他荷載 并將這些荷載傳給排架柱 橫向平面排架橫向平面排架由橫梁 屋架或屋面梁 橫向柱列和基礎(chǔ)組成 承擔(dān)著廠房的主要荷載 包括屋蓋荷載 屋蓋自重 雪荷載及屋面活荷載等 吊車荷載 豎向荷載及橫向水平荷載 橫向風(fēng)荷載及縱橫墻 或墻板 的自重等 并將其傳至基礎(chǔ)和地基 縱向平面排架縱向平面排架由縱向柱列 連系梁 吊車梁 柱間支撐和基礎(chǔ)等組成 其作用是保證廠房結(jié)構(gòu)的縱向剛度和穩(wěn)定性 并承受屋蓋結(jié)構(gòu) 通過山墻和天窗端壁 傳來的縱向風(fēng)荷載 吊車縱向制動力 縱向地震作用等 再將其傳至地基 2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)由縱墻 橫墻 山墻 連系梁 抗風(fēng)柱 有時設(shè)抗風(fēng)梁或桁架 和基礎(chǔ)梁等構(gòu)件組成 兼有圍護(hù)和承重作用 主要是承受自重及作用在墻面上的風(fēng)荷載 8 1 2單層廠房結(jié)構(gòu)的傳力途徑單層廠房結(jié)構(gòu)所承受的荷載分為豎向荷載和水平荷載兩大類 豎向荷載包括屋面上的恒載 活載 各承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件及圍護(hù)結(jié)構(gòu)等非承重構(gòu)件自重 吊車自重及吊車豎向活荷載等 水平荷載包括橫向及縱向風(fēng)載 吊車的橫向水平荷載和縱向水平荷載以及水平地震作用等 單層廠房結(jié)構(gòu)的傳力途徑見單層廠房傳力路線示意圖 8 1 3單層廠房的結(jié)構(gòu)布置1 柱網(wǎng)布置柱網(wǎng)布置就是確定柱子縱向定位軸線之間的尺寸 跨度 和橫向定位軸線之間的尺寸 柱距 柱網(wǎng)布置的一般原則是 符合生產(chǎn)工藝和正常使用的要求 建筑和結(jié)構(gòu)方案經(jīng)濟(jì)合理 在施工方法上具有先進(jìn)性和合理性 符合廠房建筑統(tǒng)一化標(biāo)準(zhǔn)化的基本原則 適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步的要求 廠房跨度在18m及以下時 應(yīng)采用3m的倍數(shù) 在18m以上時 應(yīng)采用6m的倍數(shù) 廠房柱距一般采用6m或6m的倍數(shù) 當(dāng)工藝布置和技術(shù)經(jīng)濟(jì)有明顯的優(yōu)越性時 也可擴(kuò)大柱距 采用21m 27m和33m跨度和9m柱距或其他柱距2 變形縫變形縫包括伸縮縫 沉降縫和防震縫三種 伸縮縫當(dāng)房屋的長度或?qū)挾冗^大時 為減小房屋結(jié)構(gòu)中的溫度應(yīng)力 應(yīng)設(shè)置伸縮縫 沿廠房的橫向伸縮縫應(yīng)從基礎(chǔ)頂面開始 將相鄰兩個溫度區(qū)段的上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件完全分開 并留出一定寬度的縫隙 使上部結(jié)構(gòu)在溫度變化時 沿縱向可自由變形 伸縮縫處應(yīng)采用雙排柱 雙屋架 屋面梁 伸縮縫處雙柱基礎(chǔ)可不分開 做成連在一起的雙杯口基礎(chǔ) 沉降縫當(dāng)相鄰廠房高度相差懸殊 10m以上 地基土的壓縮性有顯著差異 廠房結(jié)構(gòu) 或基礎(chǔ) 類型有明顯不同 廠房各部分的施工時間先后相差較長時 為避免由于地基不均勻沉降在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力使結(jié)構(gòu)破壞 應(yīng)設(shè)置沉降縫 沉降縫應(yīng)從屋頂至基礎(chǔ)完全分開 以使縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)發(fā)生不同沉降時互不影響 從而保證房屋的安全和使用功能 沉降縫的最小寬度不得小于50mm 沉降縫可兼做伸縮縫 防震縫防震縫是為了減輕地震震害而采取的措施之一 當(dāng)相鄰跨廠房高度相差懸殊 廠房結(jié)構(gòu)類型和剛度有明顯不同時 應(yīng)設(shè)置防震縫將房屋劃分為簡單規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元 使其在地震作用下互不影響 3 支撐布置支撐的主要作用是加強(qiáng)廠房結(jié)構(gòu)的空間剛度 保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件在安裝和使用階段的穩(wěn)定和安全 有效傳遞縱向水平荷載 風(fēng)荷載 吊車縱向水平荷載及地震作用等 同時還起著把風(fēng)荷載 吊車水平荷載和水平地震作用等傳遞到相應(yīng)承重構(gòu)件的作用 單層廠房的支撐體系包括屋蓋支撐和柱間支撐 屋蓋支撐屋蓋支撐系統(tǒng)包括上 下弦橫向水平支撐 下弦縱向水平支撐 垂直支撐 天窗架支撐以及縱向水平系桿 屋蓋上弦橫向水平支撐系指布置在屋架上弦 或屋面梁上翼緣 平面內(nèi)的水平支撐 是由交叉角鋼和屋架上弦桿組成的水平桁架 布置在廠房端部及溫度區(qū)段兩端的第一或第二柱間 屋蓋下弦水平支撐屋蓋下弦水平支撐系指布置在屋架下弦平面內(nèi)的水平支撐 包括下弦橫向水平支撐和下弦縱向水平支撐 垂直支撐及水平系桿垂直支撐是指在相鄰兩榀屋架之間由角鋼與屋架的直腹桿組成的垂直桁架 柱間支撐柱間支撐是由交叉的型鋼和相鄰兩柱組成的立面桁架 柱間支撐按其位置分為上柱柱間支撐和下柱柱間支撐 分別位于吊車梁上部和下部 柱間支撐一般設(shè)置在伸縮縫區(qū)段兩端與屋蓋橫向水平支撐相對應(yīng)的柱距以及伸縮縫區(qū)段中央或臨近中央的柱距 并在柱頂設(shè)置通長的剛性連系桿以傳遞水平作用力 4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)布置抗風(fēng)柱設(shè)置在山墻內(nèi)側(cè) 承受山墻傳來的風(fēng)荷載 圈梁的作用是將墻體與廠房柱箍在一起 以增強(qiáng)廠房的整體剛度 防止由于地基不均勻沉降或較大振動荷載等對廠房產(chǎn)生不利影響 連系梁的作用是連系縱向柱列 以增強(qiáng)廠房的縱向剛度并傳遞風(fēng)荷載到縱向柱列 此外 還承受其上部墻體的自重 過梁的作用是承受門窗洞口上的墻體自重 在進(jìn)行廠房結(jié)構(gòu)布置時 應(yīng)盡可能將圈梁 連系梁和過梁結(jié)合起來 以節(jié)約材料 簡化施工 基礎(chǔ)梁的作用是承受圍護(hù)墻體的自重 并將其傳給柱下單獨(dú)基礎(chǔ) 而不另設(shè)墻基礎(chǔ) 基礎(chǔ)梁底部離地基土表面應(yīng)預(yù)留100mm的空隙 使梁可隨柱基礎(chǔ)一起沉降而不受地基土的約束 同時還可防止地基土凍脹時將梁頂裂 8 2單層廠房排架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算要點(diǎn)8 2 1排架的計算簡圖1 計算單元由于橫向排架沿廠房縱向一般為等間距均勻排列 作用于廠房上的各種荷載 吊車荷載除外 沿廠房縱向基本為均勻分布 計算時可以通過任意相鄰縱向柱距的中心線截取出有代表性的一段作為整個結(jié)構(gòu)的橫向平面排架的計算單元 除吊車等移動荷載以外 陰影部分就是排架的負(fù)荷范圍 或稱從屬面積 2 計算簡圖在確定排架結(jié)構(gòu)的計算簡圖時 為簡化計算作了以下假定 柱上端與屋架 或屋面梁 為鉸接 柱下端固接于基礎(chǔ)頂面 排架橫梁為無軸向變形剛性桿 橫梁兩側(cè)柱頂?shù)乃轿灰葡嗟?排架柱的高度由固定端算至柱頂鉸結(jié)點(diǎn)處 排架柱的軸線為柱的幾何中心線 8 2 2排架上的荷載作用在排架上的荷載有恒荷載和活荷載兩類 恒荷載一般包括屋蓋自重G1 上柱自重G2 下柱自重G3 吊車梁與軌道聯(lián)結(jié)件等自重G4及有時支承在柱牛腿上的圍護(hù)結(jié)構(gòu)自重G5等 活荷載一般包括屋面活荷載Q1 吊車豎向荷載Dmax Dmin 吊車橫向水平荷載Tmax 橫向均布風(fēng)荷載q及作用于排架柱頂?shù)募酗L(fēng)荷載Fw等 1 恒荷載 屋蓋自重G1屋蓋自重包括屋面各構(gòu)造層 屋面板 天窗架 屋架或屋面梁 屋蓋支撐等自重 G1對上柱有偏心距e1 對柱頂有力矩M1 G1e1 對下柱變截面處有力矩M1 G1e2 柱自重G2和G3上 下柱的自重G2和G3分別沿上 下柱中心線作用 G2在牛腿頂面處 對下柱有力矩M2 G2e2 吊車梁與軌道聯(lián)結(jié)件等自重G4吊車梁與軌道聯(lián)結(jié)件等自重G4沿吊車梁的中心作用于牛腿頂面 對下柱截面中心線有偏心距e4 在牛腿頂面處形成力矩M3 G4e4 2 屋面活荷載屋面活荷載包括屋面均布活荷載 雪荷載及積灰荷載 屋面活荷載Q1 通過屋架以集中力的形式作用于柱頂 其作用位置與屋蓋自重G1相同 3 吊車荷載橋式吊車在排架上產(chǎn)生的荷載有豎向荷載Dmax 或Dmin 橫向水平荷載Tmax及吊車縱向水平荷載Te 吊車豎向荷載Dmax 或Dmin 吊車最大輪壓Pmax與最小輪壓Pmin當(dāng)小車吊有額定最大起重量行駛至大車某一側(cè)端頭極限位置時 小車所在一側(cè)的每個大車輪壓即為吊車的最大輪壓Pmax 同時另外一側(cè)的每個大車輪壓即為最小輪壓Pmin 吊車豎向荷載Dmax 或Dmin 當(dāng)兩臺吊車滿載靠緊并行 其中較大一臺吊車的內(nèi)輪正好運(yùn)行至計算排架柱的位置時 作用于最大輪壓Pmax一側(cè)排架柱上的吊車荷載為最大值Dmax 同時 在另一側(cè)的排架柱上 則由最小輪壓Pmin產(chǎn)生的豎向荷載為最小值Dmin Dmax或Dmin可根據(jù)吊車最不利位置和吊車梁支座反力影響線求得 Dmax Pmax yiDmin Pmin yi 吊車橫向水平荷載Tmax吊車的橫向水平荷載Tmax是當(dāng)小車沿廠房橫向運(yùn)動時 由于啟動或突然制動產(chǎn)生的慣性力 吊車橫向水平荷載作用位置在吊車梁頂面 且同時作用于吊車兩側(cè)的排架柱上 方向相同吊車的橫向水平制動力也是移動荷載 其最不利作用位置與吊車的豎向輪壓相同 所以 吊車最大橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值Tmax 也需根據(jù)吊車的最不利位置和吊車梁支座反力影響線確定 4 風(fēng)荷載 垂直作用在建筑物表面上的均布風(fēng)荷載為簡化計算 將柱頂以下建筑物表面上的風(fēng)荷載沿高度取為均勻分布 其值分別為q1 迎風(fēng)面的風(fēng)壓力 和q2 背風(fēng)面的風(fēng)吸力 風(fēng)壓高度變化系數(shù) z按柱頂標(biāo)高取值 屋面?zhèn)鱽淼募酗L(fēng)荷載作用于柱頂以上的風(fēng)荷載 通過屋架以集中力Fw形式施加于排架柱頂 其值為屋架高度范圍內(nèi)的外墻迎風(fēng)面 背風(fēng)面的風(fēng)荷載及坡屋面上風(fēng)荷載的水平分力的總和 8 2 3排架內(nèi)力計算方法簡介1 單跨排架在恒荷載及屋面活荷載作用下的內(nèi)力計算在恒載G1 G2 G3 G4及屋面活荷載Q1作用下 一般屬于結(jié)構(gòu)對稱 荷載也對稱的情況 可按無側(cè)移排架計算 2 在風(fēng)荷載及吊車荷載作用下的排架內(nèi)力計算在風(fēng)荷載及吊車荷載作用下 為荷載不對稱的情況 可視柱頂為有側(cè)移的排架進(jìn)行內(nèi)力計算 吊車豎向荷載Dmax 或Dmin 作用下內(nèi)力計算吊車豎向荷載Dmax 或Dmin 作用于牛腿頂面并對下柱截面有偏心 可將其簡化為作用于柱截面形心的軸向力和附加力矩 按下圖計算 然后疊加而得 當(dāng)MDmax作用在A柱時 排架柱的內(nèi)力計算可按下圖進(jìn)行 吊車水平荷載作用下排架內(nèi)力計算 風(fēng)荷載作用下排架內(nèi)力計算 8 2 4排架內(nèi)力組合1 控制截面控制截面是指對柱內(nèi)鋼筋量計算起控制作用的截面 也就是內(nèi)力最大截面 在一般的單階排架柱中 通常上柱底部截面 下柱牛腿頂截面 下柱底截面 為控制截面 柱底 截面的內(nèi)力也是基礎(chǔ)設(shè)計的依據(jù) 2 內(nèi)力組合對排架柱各控制截面 應(yīng)考慮以下四種內(nèi)力組合 Mmax及相應(yīng)的N V Mmax及相應(yīng)的N V Nmax及相應(yīng)的M V Nmin及相應(yīng)的M V 在進(jìn)行內(nèi)力組合時 還須注意以下問題 恒載必須參與每一種組合 吊車豎向荷載Dmax可分別作用于左柱和右柱 只能選擇其中一種參與組合 吊車水平荷載Tmax向右和向左只能選其中一種參與組合 風(fēng)荷載向右 向左方向只能選其一參與組合 組合Nmax或Nmin時 應(yīng)使彎矩M最大 對于軸力為零 而彎矩不為零的荷載 如風(fēng)荷載 也應(yīng)考慮組合 在考慮吊車橫向水平荷載Tmax時 必然有Dmax 或Dmin 參與組合 即 有T必有D 但在考慮吊車荷載Dmax 或Dmin 時 該跨不一定作用有該吊車的橫向水平荷載 即 有D不一定有T 8 3單層廠房排架柱8 3 1柱截面設(shè)計1 柱計算長度的確定柱計算長度按規(guī)范表格確定 見教材表8 2 2 柱截面配筋計算根據(jù)排架計算求得的各控制截面最不利的內(nèi)力組合M和N 分別對上柱和下柱進(jìn)行配筋計算 通常 彎矩M和軸力N對配筋的影響有以下四條規(guī)則 大偏壓截面 當(dāng)M不變時 N越小 配筋量As越多 大偏壓截面 當(dāng)N不變時 M越大 配筋量As越多 小偏壓截面 當(dāng)M不變時 N越大 配筋量As越多 小偏壓截面 當(dāng)N不變時 M越大 配筋量As越多 3 柱運(yùn)輸 吊裝階段的驗算排架柱在吊裝階段的受力與使用階段不同 其吊點(diǎn)一般位于牛腿下邊緣 荷載是柱自重 力學(xué)簡圖類似于外伸梁 而且此時混凝土強(qiáng)度通常還未達(dá)到設(shè)計要求 因而需進(jìn)行施工階段柱的承載力和裂縫寬度驗算 驗算時柱自重應(yīng)考慮施工時振動的影響乘以動力系數(shù)1 5 混凝土強(qiáng)度等級一般按設(shè)計規(guī)定值的70 考慮 但安全等級可比使用階段低一級 8 3 2牛腿的受力特點(diǎn)與構(gòu)造1 牛腿的受力特點(diǎn)根據(jù)牛腿上豎向力Fv作用線至下柱邊緣 牛腿根部 水平距離a的大小 將牛腿分為兩類 當(dāng)a h0時 為長牛腿 受力特點(diǎn)與懸臂梁相似 當(dāng)a h0時 為短牛腿 h0為牛腿與下柱交接處垂直截面的有效高度 廠房柱的牛腿多為短牛腿 在荷載作用下 牛腿上部產(chǎn)生與牛腿上表面基本平行且比較均勻的主拉應(yīng)力 而在從加載點(diǎn)到牛腿下部與柱交接點(diǎn)的連線附近則呈主壓應(yīng)力狀態(tài) 混凝土斜向壓力帶 在豎向荷載和水平拉力作用下 牛腿的受力特點(diǎn)可簡化三角形桁架 其水平拉桿由牛腿頂部的水平縱向受拉鋼筋組成 斜壓桿由豎向力作用點(diǎn)與牛腿根