單層廠房結構最新PPT課件

1、單層廠房結構最新1 第第1111章章 單層廠房結構單層廠房結構 單層廠房結構的組成和布置單層廠房結構的組成和布置 排架結構計算排架結構計算 單層廠房排架柱設計單層廠房排架柱設計 柱下鋼筋混凝土獨立基礎柱下鋼筋混凝土獨立基礎 單層廠房各構件與柱的連接單層廠房各構件與柱的連接 單層廠房屋蓋結構單層廠房屋蓋結構 吊車梁吊車梁 單層廠房結構最新2 單層工業(yè)廠房的結構形式單層工業(yè)廠房的結構形式 按結構材料按結構材料 砌體混合結構（砌體混合結構（ 鋼結構鋼結構 鋼筋混凝土結構鋼筋混凝土結構 m15, t 5lQ） m36, t150lQ）（ 11.1 11.1 概述概述 按結構形式按結構形式 排架結構（等

2、高、不等高、鋸齒形）排架結構（等高、不等高、鋸齒形） 剛架結構（兩鉸門架、三鉸門架）剛架結構（兩鉸門架、三鉸門架） 鋼鋼混凝土混合結構混凝土混合結構 單層廠房結構最新3 等高排架等高排架不等高排架不等高排架 鋸齒型排架鋸齒型排架 單層廠房結構最新4 11.2 11.2 單層廠房結構的組成和布置單層廠房結構的組成和布置 11.2.1 11.2.1 結構的組成結構的組成 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）抗風柱 9）基礎 10）連系梁 11）基礎梁 12）天窗架垂直支撐 13）屋架下弦橫向支撐 14）屋架垂直支撐 15）柱間支撐 單層廠房結構最新5

3、 11.2.2 支撐的布置支撐的布置 柱間支撐柱間支撐 作用：保證廠房縱向排架的作用：保證廠房縱向排架的 剛度和穩(wěn)定；將水平荷載傳剛度和穩(wěn)定；將水平荷載傳 至基礎。至基礎。 位置：伸縮縫區(qū)段中央或位置：伸縮縫區(qū)段中央或 臨近中央。臨近中央。 位置：伸縮縫區(qū)段兩端。位置：伸縮縫區(qū)段兩端。 屋架垂直支撐及水平系桿屋架垂直支撐及水平系桿 作用：增加屋架的側向穩(wěn)定，防止上下弦桿的側向顫動。作用：增加屋架的側向穩(wěn)定，防止上下弦桿的側向顫動。 單層廠房結構最新6 位置：伸縮縫區(qū)段兩端。位置：伸縮縫區(qū)段兩端。 屋架下弦橫向水平支撐屋架下弦橫向水平支撐 作用：將屋架下弦受到的水平力傳至柱頂。作用：將屋架下弦受

4、到的水平力傳至柱頂。 屋架縱向水平支撐（下弦）屋架縱向水平支撐（下弦） 作用：增強排架間的協(xié)同工作能力。作用：增強排架間的協(xié)同工作能力。 位置：伸縮縫區(qū)段兩端。位置：伸縮縫區(qū)段兩端。 屋架上弦橫向水平支撐屋架上弦橫向水平支撐 作用：增強屋蓋整體剛度和上弦的側向穩(wěn)定，將抗風柱傳來作用：增強屋蓋整體剛度和上弦的側向穩(wěn)定，將抗風柱傳來 的風荷載傳給排架柱。的風荷載傳給排架柱。 單層廠房結構最新7 11.2.3 變形縫變形縫 伸縮縫伸縮縫 橫向伸縮縫一般采用雙柱；縱向伸縮縫一般采用單柱。橫向伸縮縫一般采用雙柱；縱向伸縮縫一般采用單柱。 沉降縫沉降縫 一般不設。下列情況之一設：一般不設。下列情況之一設：

5、 相鄰部位高差很大；相鄰部位高差很大； 相鄰跨吊車起重量懸殊；相鄰跨吊車起重量懸殊； 下臥土層有很大變化；下臥土層有很大變化； 各部分施工時間相差很長。各部分施工時間相差很長。 抗震縫抗震縫 當廠房平、立面布置復雜或結構高度、剛度相差很大時設置。當廠房平、立面布置復雜或結構高度、剛度相差很大時設置。 單層廠房結構最新8 11.3.1 11.3.1 排架計算簡圖排架計算簡圖 從整體結構中選取有代從整體結構中選取有代 表性的一部分作為計算的對表性的一部分作為計算的對 象，該部分稱為計算單元。象，該部分稱為計算單元。 單層工業(yè)廠房是由縱橫向排架組成的空間結構。為方便，單層工業(yè)廠房是由縱橫向排架組成的

6、空間結構。為方便， 可簡化為縱、橫向平面排架分別進行分析。除進行抗震和溫度可簡化為縱、橫向平面排架分別進行分析。除進行抗震和溫度 應力分析，縱向排架一般不計算。應力分析，縱向排架一般不計算。 柱子下端固接于基礎頂面，橫梁與柱鉸接；柱子下端固接于基礎頂面，橫梁與柱鉸接； 橫梁為沒有軸向變形的剛桿。橫梁為沒有軸向變形的剛桿。 11.3 11.3 排架計算排架計算 u EI AB l EI u EI l EI uH H A B 計算單元計算單元 12345 單層廠房結構最新9 三、荷載計算三、荷載計算 恒載恒載 屋蓋自重屋蓋自重 上柱自重上柱自重 下柱自重下柱自重 吊車梁及軌道自重吊車梁及軌道自重

7、活載活載 屋面活載屋面活載 吊車荷載吊車荷載 1 F 1 F 形式、大小、作用位置、方向。形式、大小、作用位置、方向。 2 F 3 F 4 F Wqq、 21 5 F 風荷載風荷載 單層廠房結構最新10 150 750 1 F 4 F 1 e 2 F 0 e 4 e 3 F 1 M 1 M 2 M 2 M 恒載下計算簡圖恒載下計算簡圖 111 eFM 440212 )(eFeFFM 恒載下軸力圖恒載下軸力圖 1 F 21 FF 421 FFF 3421 FFFF 1 F 21 FF 421 FFF 3421 FFFF 恒載恒載 單層廠房結構最新11 風向 1s 5 . 0 1 h 2 h S

8、L k W kh W kk wBSW 2 2 sin hBw S h wBS wBSW kk kkh 風載風載 單層廠房結構最新12 吊車荷載吊車荷載 豎向荷載豎向荷載 橫向水平荷載橫向水平荷載 縱向水平荷載縱向水平荷載 minmax DD、 max T 0 T 最大輪壓與最小輪壓最大輪壓與最小輪壓 當小車吊有額定起重量開到橋架某一極限位置時，在這一側產(chǎn)當小車吊有額定起重量開到橋架某一極限位置時，在這一側產(chǎn) 生的輪壓；與最大輪壓相對應的另一側輪壓稱最小輪壓。生的輪壓；與最大輪壓相對應的另一側輪壓稱最小輪壓。 K 橋式吊車按照使用的頻繁程橋式吊車按照使用的頻繁程 度分為輕級度分為輕級(A1A3)

9、、中級、中級 (A4、 、A5)、重級 、重級(A6、 、A7)和特 和特 重級重級(A8)四個載荷狀態(tài)。四個載荷狀態(tài)。 單層廠房結構最新13 最大輪壓與最小輪壓最大輪壓與最小輪壓 最大輪壓最大輪壓 可從產(chǎn)品目錄可從產(chǎn)品目錄 中查得；最小輪壓中查得；最小輪壓 可可 由下式確定：由下式確定： max P min P maxmin )( 2 1 PQgGP 吊車豎向荷載標準值吊車豎向荷載標準值 kk DD min,max, 、 iik yPD maxmax, iik yPD minmin, 如果兩臺吊車相同，則如果兩臺吊車相同，則 ik yPD maxmax, max min max,min, P

10、 P DD kk x P2max P1max P1maxP2max K1K2 y2y3y4 y1=1 B1B2 單層廠房結構最新14 吊車橫向水平荷載標準值吊車橫向水平荷載標準值 （小車吊有重物剎車時引起的慣性力）（小車吊有重物剎車時引起的慣性力） 傳力過程：小車慣性力傳力過程：小車慣性力 大車大車吊車梁吊車梁排架柱排架柱 作用位置：吊車梁頂面作用位置：吊車梁頂面作用方向：垂直軌道作用方向：垂直軌道 max T 橫向制動系數(shù)。橫向制動系數(shù)。 tQ tQ tQ 7508. 0 501610. 0 1012. 0 軟鉤 4/ )(gQTi 每個輪子上的橫向水平制動力：每個輪子上的橫向水平制動力：

11、iik yTT max, 如果吊車相同，如果吊車相同， max max,max, P T DT kk 同樣，利用影響線可以確定柱子受到的水平力同樣，利用影響線可以確定柱子受到的水平力 單層廠房結構最新15 5 M 5 M max M min M 活載下計算簡圖活載下計算簡圖 155 eFM 4maxmax eDM max T max T W 1 q 2 q 4minmin eDM 單層廠房結構最新16 吊車縱向水平荷載標準值吊車縱向水平荷載標準值 max0 1 . 0 PT 按一側所有制動輪最大輪壓之和的按一側所有制動輪最大輪壓之和的10%10%確定：確定： （大車行駛中剎車引起的慣性力）（大

12、車行駛中剎車引起的慣性力） 作用位置：軌道頂面作用位置：軌道頂面 作用方向：沿軌道方向作用方向：沿軌道方向 多臺吊車的組合系數(shù)多臺吊車的組合系數(shù) 2 2臺臺 輕、中級輕、中級 重、特重級重、特重級 4 4臺臺 輕、中級輕、中級 重、特重級重、特重級 3 3臺臺 輕、中級輕、中級 重、特重級重、特重級 9 . 0 95. 0 85. 0 85. 0 8 . 0 9 . 0 對于一層吊車廠房：水平對于一層吊車廠房：水平 荷載最多考慮荷載最多考慮2 2臺；多跨時，臺；多跨時， 豎向荷載最多考慮豎向荷載最多考慮4 4臺。臺。 單層廠房結構最新17 11.3.3 11.3.3 排架內(nèi)力計算排架內(nèi)力計算

13、1.變截面柱的反力計算變截面柱的反力計算 設柱頂作用一單位力發(fā)生的位移為設柱頂作用一單位力發(fā)生的位移為 u ， 代表柱頂發(fā)生單位側向位移時柱內(nèi)的剪代表柱頂發(fā)生單位側向位移時柱內(nèi)的剪 力，定義為柱的抗側（推）剛度，用力，定義為柱的抗側（推）剛度，用D D表示。表示。 u/1 l EIC H u 0 3 1 u H u EI l EI u H l H ) 1 1 (1 3 3 0 n C l u I I n H Hu 與與、有關。有關。 3 0 /1 H EIC uD l 單層廠房結構最新18 2.等高排架內(nèi)力計算等高排架內(nèi)力計算 （1）柱頂作用集中荷載）柱頂作用集中荷載 1 V F 1 u i

14、u n u i V n V n i i VF 1 由平衡條件：由平衡條件： iii uDV 由物理條件：由物理條件： 由幾何條件：由幾何條件： ni uuu 1 可求得：可求得：FV ii n j j i n j j i i u u D D 11 /1 /1 稱為柱稱為柱i i的剪力分配系數(shù)。的剪力分配系數(shù)。 單層廠房結構最新19 （2）任意荷載作用）任意荷載作用 5 M 5 M max M min M max T W 1 q 2 q 5 M 5 M max M min M max T W 1 q2 q R 在柱頂加上不動鉸支座，利用圖表求出內(nèi)力和支座反力；在柱頂加上不動鉸支座，利用圖表求出內(nèi)

15、力和支座反力； 將支座反力反向作用于柱頂，求出內(nèi)力；將支座反力反向作用于柱頂，求出內(nèi)力； 將上述兩種情況的內(nèi)力疊加。將上述兩種情況的內(nèi)力疊加。 單層廠房結構最新20 3.不等高排架內(nèi)力計算（了解）不等高排架內(nèi)力計算（了解） A B C uu u EI EIEI A B C 單層廠房結構最新21 （2 2）荷載組合）荷載組合 1.21.2恒荷載標準值恒荷載標準值+1.4+1.41 1項活荷載標準值項活荷載標準值 （對于單層排架結構，可以采用簡化組合）（對于單層排架結構，可以采用簡化組合）可變荷載效應控制可變荷載效應控制 1.21.2恒荷載標準值恒荷載標準值+ 1.4+ 1.4 0.90 0.90

16、(2(2項或項或2 2項以上項以上 活荷載標準值）活荷載標準值） 永久荷載效應控制永久荷載效應控制 1.351.35恒荷載標準值恒荷載標準值+ 1.4+ 1.4所有活荷載的組合值所有活荷載的組合值 4.4.內(nèi)力組合內(nèi)力組合 （1 1）控制截面）控制截面 II IIII IIIIII （3 3）內(nèi)力組合）內(nèi)力組合 構件設計時一般選取若干個可靠度較低因而對整構件設計時一般選取若干個可靠度較低因而對整 個構件起控制作用的截面進行設計，這些截面稱個構件起控制作用的截面進行設計，這些截面稱 為控制截面。為控制截面。 單層廠房結構最新22 組合內(nèi)容組合內(nèi)容 最大彎矩及相應的軸力和剪力；最大彎矩及相應的軸力

17、和剪力； 最大軸力相應的彎矩和剪力；最大軸力相應的彎矩和剪力； 最小軸力及相應的彎矩和剪力。最小軸力及相應的彎矩和剪力。 注意事項注意事項 每一項組合必須包括恒荷載產(chǎn)生的內(nèi)力；每一項組合必須包括恒荷載產(chǎn)生的內(nèi)力； 有有T T必有必有D D，有，有D D可以沒有可以沒有T T； 組合最大軸力和最小軸力時，軸力為零的組合最大軸力和最小軸力時，軸力為零的 項應考慮進去。項應考慮進去。 u N u M 鋼筋砼鋼筋砼N NM M曲線曲線 * * 單層廠房結構最新23 11.4 11.4 單層廠房柱單層廠房柱 11.4.1 11.4.1 柱子形式柱子形式 平腹桿 斜腹桿 mmh600宜用矩形柱；宜用矩形柱

18、； mmh800600 工字形工字形 mmh1400900 宜用雙肢柱。宜用雙肢柱。mmh1400 宜用工字形柱；宜用工字形柱； 或矩形柱；或矩形柱； 單層廠房結構最新24 11.4.2 矩形、工字形截面柱的設計矩形、工字形截面柱的設計 取最不利內(nèi)力組合，按偏壓構件設計。取最不利內(nèi)力組合，按偏壓構件設計。 偏壓構件的承載力計算需用到計算長度。偏壓構件的承載力計算需用到計算長度。 ，相應的計算長度，相應的計算長度 為為 。 對兩端為不動鉸支座的構件，其臨界荷載為：對兩端為不動鉸支座的構件，其臨界荷載為： 2 0 2 H EI N l 對于其它支承的構件，將其換算為具有與兩端鉸支座相同臨界對于其它

19、支承的構件，將其換算為具有與兩端鉸支座相同臨界 荷載的受壓構件，即荷載的受壓構件，即 2 2 )( H EI N l 0 H H 單層廠房結構最新25 根據(jù)桿系穩(wěn)定理論：根據(jù)桿系穩(wěn)定理論： HH43. 1 0 對于雙跨排架，對于雙跨排架，HH18. 1 0 偏于安全，規(guī)范分別取偏于安全，規(guī)范分別取 和和 。 H5 . 1H25. 1 無吊車荷載無吊車荷載 H l N H l N 對于等高等截面單跨排架，對于等高等截面單跨排架， 柱的計算長度 l0 l0 垂直排架方向 柱 的 類 別 排架方向 有柱間支撐無柱間支撐 單 跨1.5H1.0H1.2H 無吊車廠房柱 兩跨及多跨1.25H1.0H1.2

20、H 上 柱2.0Hu1.25Hu1.5Hu 有吊車廠房柱 下 柱1.0Hl0.8 Hl1.0Hl 露天吊車柱和棧橋柱2.0Hl1.0Hl 單層廠房結構最新26 有吊車荷載有吊車荷載 考慮房屋的空間作用，即不僅考慮同一排架內(nèi)考慮房屋的空間作用，即不僅考慮同一排架內(nèi) 各柱參加工作；而且還考慮相鄰排架的協(xié)同工各柱參加工作；而且還考慮相鄰排架的協(xié)同工 作。因此，可將上端近似簡化為不動鉸支座。作。因此，可將上端近似簡化為不動鉸支座。 l N Hu H Hl 當當 ， 時，時， 。 u u H H H l)7 . 07 . 0( 0 規(guī)范分別取規(guī)范分別取 和和 。 l Hl 0 3/ ul HH l Hl

21、 0 變截面上段：變截面上段： 變截面下段：變截面下段： )tan( 3 ， 3 3 u l l u H H I I 12. 0/ ul II u Hl0 . 2 0 l Hl0 . 1 0 u EI l EI 單層廠房結構最新27 （2）吊裝階段柱的驗算）吊裝階段柱的驗算 驗算內(nèi)容驗算內(nèi)容：承載：承載 力和裂縫寬度；力和裂縫寬度； 荷載荷載：自重，考慮動：自重，考慮動 力系數(shù)力系數(shù)1.5； 安全等級安全等級：降一級，乘系數(shù)：降一級，乘系數(shù)0.9。 如果不滿足，增加吊點或調(diào)整配筋。如果不滿足，增加吊點或調(diào)整配筋。 單層廠房結構最新28 2.3.4 2.3.4 牛腿設計牛腿設計 主拉應力跡線 主

22、壓應力跡線 0 ha 0 ha 長牛腿長牛腿 短牛腿短牛腿 1.1.牛腿的受力特征牛腿的受力特征 F a 0 h h 應力分布應力分布 牛腿上部主拉應力跡線基本上與牛腿邊緣平行；牛腿上部主拉應力跡線基本上與牛腿邊緣平行； 牛腿下部主壓應力跡線大致與牛腿下部主壓應力跡線大致與abab連線平行；連線平行； 牛腿中、下部主拉應力跡線是傾斜的。牛腿中、下部主拉應力跡線是傾斜的。 單層廠房結構最新29 裂縫開展裂縫開展 當達到極限值的當達到極限值的2040%，出現(xiàn)垂直裂縫，出現(xiàn)垂直裂縫； 在極限荷載的在極限荷載的4060%，出現(xiàn)第一條斜裂縫，出現(xiàn)第一條斜裂縫； 約極限荷載的約極限荷載的80%，突然出現(xiàn)第

23、二條斜裂縫，突然出現(xiàn)第二條斜裂縫。 F 破壞形態(tài)破壞形態(tài) 剪切破壞剪切破壞 1 . 0/ 0 ha 斜壓破壞斜壓破壞 75. 01 . 0/ 0 ha 彎壓破壞彎壓破壞 75. 0/ 0 ha F 局部承壓破壞局部承壓破壞 單層廠房結構最新30 2.2.牛腿截面尺寸的確定牛腿截面尺寸的確定 截面高度根據(jù)斜截面抗裂，截面高度根據(jù)斜截面抗裂， 按下式確定：按下式確定： 0 0 5 . 0 5 . 01 h a bhf F F F tk vk hk vk vk F 作用在牛腿頂部的豎向力標準組合值；作用在牛腿頂部的豎向力標準組合值； hk F作用在牛腿頂部的水平力標準組合值；作用在牛腿頂部的水平力標

24、準組合值； 裂縫控制系數(shù)，需作疲勞驗算的牛腿取裂縫控制系數(shù)，需作疲勞驗算的牛腿取0.650.65，其余，其余0.80.8； b b 牛腿寬度，同柱寬；牛腿寬度，同柱寬； a a 考慮安裝偏差考慮安裝偏差20mm20mm，當，當a0a0取取a=0a=0。 為防止局部受壓破壞，加載板尺寸應滿足：為防止局部受壓破壞，加載板尺寸應滿足：AfF cvs 75. 0 單層廠房結構最新31 3.3.牛腿頂面水平拉桿設計牛腿頂面水平拉桿設計 y h 0y v s f F 2 . 1 hf85. 0 aF A v F a 0 h 0 h h F 抵抗豎向力產(chǎn)生的彎矩所需鋼筋抵抗豎向力產(chǎn)生的彎矩所需鋼筋 y v

25、s fh aF A 0 1 近似取近似取85. 0 1s A 抵抗水平力所需鋼筋抵抗水平力所需鋼筋 2s A 020) (hfAhaF yssh y h y hs s f F fh Fha A2 . 1 )( 0 0 2 單層廠房結構最新32 4.4.牛腿斜截面承載力及構造要求牛腿斜截面承載力及構造要求 水平箍筋：水平箍筋： 彎起鋼筋：彎起鋼筋： 上柱 下柱 彎起鋼筋 ahla as 范圍內(nèi)箍筋總面積范圍內(nèi)箍筋總面積 不少于不少于 3/2 0 h 2/ 1s A 126150100ds， 3 . 0/ 0 ha應設彎起筋，應設彎起筋， 不能用縱向鋼筋兼作彎起鋼筋不能用縱向鋼筋兼作彎起鋼筋 面積

26、不少于面積不少于 01 %15. 02/bhAs、 不少于不少于2根，根， 12d 單層廠房結構最新33 11.5 11.5 柱下獨立基礎（擴展基礎）柱下獨立基礎（擴展基礎） 獨立基礎形式：獨立基礎形式： 平板式基礎（杯形基礎）平板式基礎（杯形基礎） (a)(a)、(b)(b)、(c)(c) 板肋式基礎（杯口、肋板肋式基礎（杯口、肋 板預制）板預制）(d)(d) 殼體基礎殼體基礎(e)(e) 倒圓臺板式基礎倒圓臺板式基礎(f)(f) 樁基樁基 11.5.1 11.5.1 概述概述 a)b) 杯口 杯底 預制柱 c) 底板 肋 d)e) f) 單層廠房結構最新34 11.5.2 11.5.2 獨

27、立基礎設計獨立基礎設計 地基基礎破壞類型地基基礎破壞類型 地基破壞地基破壞沖切破壞沖切破壞受彎破壞受彎破壞 設計內(nèi)容：設計內(nèi)容： 地基計算（確定底板尺寸）地基計算（確定底板尺寸） 抗沖切承載力計算（確定基礎高度）抗沖切承載力計算（確定基礎高度） 受彎承載力計算（確定底板配筋）受彎承載力計算（確定底板配筋） 構造（根據(jù)工程經(jīng)驗）構造（根據(jù)工程經(jīng)驗） 單層廠房結構最新35 基礎是絕對剛性的；基礎是絕對剛性的； 基底某點反力與該點的地基沉降成正比。基底某點反力與該點的地基沉降成正比。 1.基礎底邊尺寸基礎底邊尺寸 假定假定 軸心受壓基礎軸心受壓基礎 a kk k f A GF p p k F k G

28、 d 取取AdG mk df F A ma k 對于甲級、乙級和部分丙級建筑，還需進行變形驗算。對于甲級、乙級和部分丙級建筑，還需進行變形驗算。 單層廠房結構最新36 偏心受壓基礎偏心受壓基礎 W M bl GF p p kkk k k min max 令 )/( kkk GFMe 當 時， maxk p k F k G h 0k M k V kk GF hVMM kkk 0 k V min k p b ) 6 1 ( min max b e bl GF p p kk k k 6/be la GF p kk k 3 )(2 max 地基承載力應滿足：地基承載力應滿足： a ak fp f pp p k k