建筑結(jié)構(gòu)選型

建筑結(jié)構(gòu)選型第2章排架結(jié)構(gòu)2/4/20231李廣軍2排架結(jié)構(gòu)排架結(jié)構(gòu)一般是由預(yù)制的鋼筋混凝土屋架、吊車梁、柱及基礎(chǔ)等構(gòu)件組成，是單層工業(yè)廠房中采用較多的一種基本結(jié)構(gòu)形式。2/4/20232李廣軍基本特點屋面承重結(jié)構(gòu)在柱頂與排架柱鉸接，而柱與基礎(chǔ)則為剛接，即在柱底形成一固定端，形成一個平面結(jié)構(gòu)體系。空間受力體系。實際受力中，一種荷載的作用常對本身所在的排架起主要作用，而對鄰近排架的影響較小，可以忽略不計，簡化為平面排架體系。用途排架結(jié)構(gòu)一般可用于單層工業(yè)廠房、空曠建筑物如倉庫、車庫、飛機庫、食堂、劇院等2.1排架結(jié)構(gòu)的特點2/4/20233李廣軍2.1排架結(jié)構(gòu)的特點

工業(yè)廠房的主要特點：建筑上：①滿足生產(chǎn)流程；②滿足采光、通風、隔熱、保溫；③滿足防塵、防腐蝕、恒溫和恒濕；④滿足生產(chǎn)設(shè)備安裝與檢修；⑤考慮敷設(shè)輔助設(shè)備的管線和地溝。結(jié)構(gòu)上：①須考慮動力荷載的影響；②當縱向、橫向過寬時，按需要設(shè)置伸縮縫。

施工上：①吊裝工作量大；②設(shè)備安裝復雜，需多種工種協(xié)同作業(yè)；③設(shè)備基礎(chǔ)埋置深，精度要求高。2/4/20234李廣軍2.2排架結(jié)構(gòu)的類型鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)鋼排架結(jié)構(gòu)混合排架結(jié)構(gòu)磚排架結(jié)構(gòu)2/4/20235李廣軍鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)的類型由屋架或屋面梁、柱和基礎(chǔ)組成。柱頭與屋架鉸接，柱下部與基礎(chǔ)剛接?？蔀閱慰?、多跨，等高、不等高或鋸齒形。2/4/20236李廣軍2.3排架結(jié)構(gòu)的組成（1）屋蓋結(jié)構(gòu)分為：有檁體系：無檁體系：2/4/20237李廣軍2.3排架結(jié)構(gòu)的組成（2）橫向平面排架排架結(jié)構(gòu)承重體系一般由多個橫向平面排架組成，在排架之間通過支撐或連梁連接。2/4/20238李廣軍2.3排架結(jié)構(gòu)的組成（3）縱向平面排架排架結(jié)構(gòu)承重體系一般由多個橫向平面排架組成，在排架之間通過支撐或連梁連接。2/4/20239李廣軍2.3排架結(jié)構(gòu)的組成（4）圍護結(jié)構(gòu)圍護結(jié)構(gòu)由縱墻、橫墻(山墻)、墻梁、抗風柱(有時還有抗風梁或抗風桁架)和基礎(chǔ)梁等組成，主要承受墻體自重以及作用在墻面上的風荷載。2/4/202310李廣軍2.4排架結(jié)構(gòu)承受的主要荷載及傳力途徑(1)恒荷載：包括屋蓋自重、柱自重、墻體自重、吊車梁及軌道連接的自重等；(2)吊車荷載：包括吊車的垂直輪壓(豎向荷載)和水平制動力(水平荷載)；(3)風荷載：用基本風壓計算的作用在廠房各部分表面上的風壓(吸)力；(4)雪荷載；(5)屋面均布活荷載、屋面積灰荷載；(6)地震作用：地震時作用于廠房結(jié)構(gòu)上的慣性力。2.4.1主要荷載：2/4/202311李廣軍2.4.2傳力途徑：屋面荷載屋頂承重結(jié)構(gòu)(屋蓋結(jié)構(gòu))→排架柱→基礎(chǔ)；2/4/202312李廣軍作用于圍護墻的風荷載一部分直接傳于柱子；另一部分則由墻體先傳至墻梁，再由墻梁傳至柱子；2.4.2傳力途徑：2/4/202313李廣軍水平地震作用通過屋頂承重結(jié)構(gòu)傳至柱子2.4.2傳力途徑：2/4/202314李廣軍吊車制動力經(jīng)由吊車梁等構(gòu)件直接傳至柱子2.4.2傳力途徑：2/4/202315李廣軍作用于排架平面內(nèi)的任何荷載均通過排架傳至地基，均使柱子產(chǎn)生彎矩、剪力、軸力等，使柱與基礎(chǔ)均為偏心受力構(gòu)件。2.4.2傳力途徑：2/4/202316李廣軍2.5主要構(gòu)件的選型2.5.1選型的原則經(jīng)濟合理：工藝和建筑設(shè)計要求：荷載或?qū)ω摵傻南拗茥l件：施工條件：2/4/202317李廣軍2.5主要構(gòu)件的選型2.5.2主要構(gòu)件的選型屋面板：檁條：屋架和屋面梁：天窗架：托架：吊車梁：柱：矩形、工字形、雙肢柱、管型預(yù)制柱?；A(chǔ)：2/4/202318李廣軍鋼筋混凝土排架柱類型常用柱的選型（自重，剛度，施工，構(gòu)造，運輸、吊裝）矩形：外形簡單整齊，制作方便工字形柱：受力形態(tài)比矩形柱合理平腹桿雙肢柱斜腹桿雙肢柱管柱2/4/202319李廣軍鋼筋混凝土排架柱選型原則力求合理、模板簡單、維護方便，要考慮有無吊車、柱高和柱距等因素；同時要因地制宜，考慮制作、運輸、吊裝及材料供應(yīng)等條件；在同一工程中，柱型、規(guī)格不宜過多，為施工工廠化、機械化創(chuàng)造條件。預(yù)制柱根據(jù)截面高度確定截面形式：h≤600mm時，宜采用矩形截面；h=600~800mm時，采用工字型或矩形；h=900~1400mm時，宜采用工字型；h＞1400mm時，宜采用雙肢柱；管柱及其它柱型可根據(jù)經(jīng)驗和工程具體情況選用。2/4/202320李廣軍鋼筋混凝土排架柱選型根據(jù)柱的總長度和所受內(nèi)力選擇不同的形式。對于設(shè)有懸臂吊車的柱宜采用矩形；對于易受撞擊及設(shè)有壁行吊車的柱宜采用矩形或腹板厚度≥120mm、翼緣高度≥150mm的工字型柱，采用雙肢柱時，安裝壁行吊車的局部宜作成實腹形；高溫車間和有侵蝕性氣體的車間，不宜采用薄壁工字型柱、管柱及雙肢柱等，以保證結(jié)構(gòu)安全和耐久性。8度或9度區(qū)，宜采用矩形、斜腹桿雙肢柱或工字型柱。不宜采用薄壁開孔或預(yù)制腹板的工字型柱；柱底至室內(nèi)地坪以上500內(nèi)及上柱宜采用矩形截面。2/4/202321李廣軍2.6單層廠房排架結(jié)構(gòu)設(shè)計步驟(1)初步設(shè)計階段(2)擴大初步設(shè)計階段(3)施工圖階段2/4/202322李廣軍鋼排架及混合排架鋼排架屋頂承重結(jié)構(gòu)采用鋼桁架，鉸接于鋼柱柱頂；混合排架屋頂承重結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)而柱子采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。優(yōu)點鋼桁架自重輕，制作與吊裝均比鋼筋混凝土桁架有利（不產(chǎn)生裂縫），對具有較大振動的建筑物具有韌性，在地震作用下，鋼結(jié)構(gòu)具有很好的延性。在跨度＞30m時，優(yōu)點更突出。有防爆要求的建筑中，為減輕屋頂重量，減少災(zāi)害常采用鋼結(jié)構(gòu)屋頂。2/4/202323李廣軍鋼排架及混合排架缺點：高溫環(huán)境，鋼材的強度將受到影響；一般在300oC以下影響不大，而超過300oC以后，鋼材的屈服點及極限強度均開始下降，當達到600oC時，強度幾乎為零。防火等級不能滿足二級要求（屋頂承重結(jié)構(gòu)為非燃燒體，耐火極限0.5小時)；不能耐受酸氣腐蝕；不宜用于濕度較大的環(huán)境；易失穩(wěn)，應(yīng)注意設(shè)置支撐系統(tǒng)。2/4/202324李廣軍鋼、混合排架用途及構(gòu)件種類大跨度的食堂、影劇院、體育館、飛機庫和重型工業(yè)車間；鋼桁架作為屋面承重結(jié)構(gòu)，屋面板可以采用有檁體系和無檁體系有檁體系檁條可以為型鋼檁條、薄壁型鋼檁條、輕型鋼桁架檁條等，屋面材料可以采用瓦楞鐵、壓軋型鋼板、石棉瓦、預(yù)制鋼筋混凝土槽型瓦，波形瓦或粘土瓦等。無檁體系一般屋面可以采用預(yù)應(yīng)力大型屋面板，或加筋加氣混凝土屋面板，采用加筋灌縫提高剛度和防潮。2/4/202325李廣軍鋼、混合排架用途及構(gòu)件種類2/4/202326李廣軍鋼、混合排架用途及構(gòu)件種類2/4/202327李廣軍排架柱鋼排架柱一般可以選擇工字型或H型鋼柱；荷載較大時，可用型鋼及鋼板組合成大型實腹工字型柱；荷載更大時，則可以采用帶斜腹桿的雙肢柱為了滿足防火要求，鋼結(jié)構(gòu)外部應(yīng)另加防火保護層；混合排架柱與鋼筋混凝土排架相同2/4/202328李廣軍薄腹梁結(jié)構(gòu)薄腹梁實質(zhì)就是梁結(jié)構(gòu)，屬受彎構(gòu)件，用于屋蓋。由于跨度比較大，為了減輕結(jié)構(gòu)自重，截面常用工字型或T型，因而梁腹明顯地薄，故稱“薄腹梁”。2/4/202329李廣軍薄腹梁的優(yōu)缺點和運用范圍制作、構(gòu)造、吊裝及設(shè)計等都較簡單，同時由于梁的高度比桁架小，側(cè)向剛度較大，可以降低廠房的高度且不需設(shè)置屋面支撐。自重大。所以適用跨度僅是6~18m范圍。普通鋼筋混凝土薄腹梁跨度為6~12m，預(yù)應(yīng)力時，跨度為12~18m。薄腹梁可分為單坡式和雙坡式兩種，根據(jù)排水方式及跨度大小選用。單坡式的梁高不變；雙坡式的梁高由兩邊向中間逐漸增加，因梁高的變化與受力情況相符，故較省材料和更加經(jīng)濟。2/4/202330李廣軍薄腹梁的構(gòu)造尺寸由施工條件、鋼筋布置、構(gòu)造及剛度等因素決定。梁端部高度：一般不小于600。雙坡式的屋面坡度：1/8~1/12。梁高主要由剛度控制，以梁的造價最經(jīng)濟為原則單坡梁高h=（1/18~1/12）l，普通鋼筋混凝土時；雙坡梁的中間高h=（1/14~1/16）l，預(yù)應(yīng)力時；梁腹厚度：一般60~100。上翼緣寬度：取決于屋面板的支承穩(wěn)定，通常250~400。下翼