單層廠房結構型式與排架計算2ppt課件

1、混凝土房屋構造設計石家莊鐵道學院土木工程分院建筑工程系第二章 單層廠房第二章 單層廠房前往2.2 排架計算目的：確定柱和根底的內(nèi)力。內(nèi)容：確定計算簡圖、荷載計算、內(nèi)力分析和內(nèi)力組合。2.2.1排架的計算簡圖1. 計算單元 按平面構造計算，根據(jù)構造布置和受力情況，選取最有代表性的計算單元。第2章混凝土構造設計 計算單元的選取前往前往2排架構造的根本假定 (1)通常屋架與柱頂用預埋鋼板焊接，可視為鉸接，它只能傳送豎向力和程度力，不能傳送彎矩； (2)排架柱(預制)插入根底杯口有一定深度，柱和根底間用高等級細石混凝土澆筑密實，柱與根底銜接處可視為固定端，固定端位于根底頂面； (3)排架橫梁(屋架或屋

2、面梁)剛度很大，受力后的軸向變形可忽略不計，簡化為一剛性連桿，即排架受力后，橫梁兩端的柱頂程度位移相等。 前往3排架構造的計算簡圖 (1)排架柱的高度由固定端算至柱頂鉸結點處。排架柱的軸線為柱的幾何中心線。當柱為變截面柱時，排架柱的軸線為一折線。上柱高Hu，下柱高Hl，全柱高H，上柱截面慣性矩為Iu，下柱截面慣性矩為Il，如上圖(b)所示。 (2)排架的跨度以廠房的軸線為準。橫梁用一條線來代表(EA=)，計算簡圖如上圖(c)。由上圖(b)改用上圖(c)，需在柱的變截面處添加一個力偶M，M 等于上柱傳下的豎向力乘以上下柱幾何中心線的間距e 。 前往(a)排架構造(b)變截面排架柱的實踐軸線(c)

3、排架構造計算簡圖 計算簡圖前往1恒載由資料重度計算，留意作用位置 2.2.2排架構造的荷載計算 屋蓋恒載G1 吊車梁和軌道及銜接件的重力荷載G3懸墻自重重力荷載G2柱自重重力荷載G4(1)屋蓋恒載 包括屋面構造層、屋面板、天窗架、屋架、屋蓋支撐以及與屋架銜接的各種管道的重力荷載。它們都以集中力Gl的方式施加于柱頂，作用點位于屋架上下弦?guī)缀沃行木€匯交處(對規(guī)范屋架通常在縱向定位軸線內(nèi)側l50mm處)。Gl對上柱截面中心往往有偏心距el，對下柱截面中心又添加另一偏心距e2(e2為上下柱中心線間距)，所以Gl對柱頂截面中心有一個外力矩Glel，對變截面處下柱截面中心有一個附加力矩Gle2，如上圖(b

4、)所示。 前往(a)屋蓋荷載與上、下柱的關系 (b) 計算簡圖 前往(2)柱、吊車梁和軌道結合重力荷載 柱的重力荷載G2、G3分別按上、下柱(下柱包括牛腿)的實踐體積計算。上柱自重G2作用于上柱重心，它的作用線與上柱中心線相重合，對下柱截面中心線有偏心距e2，對牛腿頂面處下柱截面中心有一個外力矩G2e2；下柱自重G3作用于下柱的重心，它的作用線與下柱中心線相重合。 吊車梁和軌道結合的重力荷載G4可從相應的規(guī)范圖集中查得，軌道結合也可按12kN/m沿吊車梁長度方向的均布荷載計算。G4的作用線與吊車梁軌道中心線相重合，距柱縱向定位軸線普通為750mm，并作用在柱牛腿頂面。G4對下柱截面中心的偏心間

5、隔為e4，故G4對下柱截面中心有一外力矩G4e4。 前往前往(3)墻體荷載 當外墻墻體或大型墻板擱置在連系梁(墻梁)上，連系梁又支承在柱的牛腿上時，排架柱將遭到墻體、墻體上的窗重以及連系梁自重產(chǎn)生的偏心荷載G5，e5為墻體中心線到排架柱中心線的間隔，墻體荷載作用下的計算簡圖如以下圖所示 。 前往2. 吊車荷載 吊車荷載表示圖吊車荷載是挪動荷載，作用在廠房排架上的橋式吊車荷載普通有三種方式：(1)吊車豎向荷載Dmax、Dmin；(2)吊車橫向程度荷載Tmax；(3)吊車縱向程度荷載。第(1)、(2)種作用在廠房橫向排架上(如以下圖所示)，第(3)種作用在廠房縱向排架上。 前往(1)吊車豎向荷載

6、最大輪壓Pmax和最小輪壓Pmin 吊車豎向荷載是吊車滿載運轉時經(jīng)過輪壓傳給排架柱的豎向挪動荷載。橋式吊車豎向荷載規(guī)范值應采用吊車的最大輪壓Pmax和吊車的最小輪壓Pmin。當?shù)踯嚌M載且卷揚機小車行駛到吊車橋架一側的極限位置時，小車所在一側輪壓將出現(xiàn)最大輪壓Pmax；同時，另一側吊車輪壓出現(xiàn)最小輪壓Pmin(見以下圖)。 前往多臺吊車的荷載折減系數(shù) 當有多臺吊車時，對一層吊車單跨廠房的每個排架，參與組合的吊車臺數(shù)不宜多于2臺；對一層吊車多跨廠房的每個排架，不宜多于4臺。對于多層吊車的單跨或多跨廠房，應按實踐運用情況思索。當按兩臺或兩臺以上吊車計算排架時，多臺吊車的豎向荷載規(guī)范值應乘以下表所示的

7、折減系數(shù)后采用，這是思索到多臺吊車同時滿載，且小車位置也同時處于最不利位置的概率是很小的。 參與組合的吊車臺數(shù)吊車載荷狀態(tài)等級輕級和中級中級和特重級20.900.9530.850.9040.800.85注：對于多層吊車的單跨或多跨廠房，計算排架時，參與組合的吊車臺數(shù)及荷載的折減系數(shù)，應按實踐情況思索。前往吊車對排架柱產(chǎn)生的最大豎向荷載Dmax和最小豎向荷載Dmin 普通預制吊車梁為簡支梁，利用簡支梁的反力影響線可求出吊車對排架柱產(chǎn)生的最大豎向荷載Dmax(另一側排架柱為最小豎向荷載Dmin)。分析闡明，只需當兩臺吊車挨緊運轉，且其中起分量大的一臺的輪子行至排架柱的位置時(見上圖)，作用于計算排

8、架柱的吊車豎向荷載才是最大值Dmax(另一側排架柱為最小值Dmin)。由反力影響線得(見以下圖)： 前往 Dmax=Pimaxyi Dmin=Piminyi 式中Pimax、Pimin分別為第i臺吊車最大、最小輪壓； yi為各輪壓對應的反力影響線的豎值。前往橋式吊車根本參數(shù)Pmax、Pmin、橋寬B、輪距K等，可按所采用的橋式吊車規(guī)格，從產(chǎn)品闡明書或有關專業(yè)規(guī)范中查得。在上圖中，B1、K1為吊車1的橋寬和輪距；B2、K2為吊車2的橋寬和輪距；C為兩臺吊車最大輪壓P1max和P2max作用點的間距(見上圖)，其值為 C=(B1-K1)/2+(B2-K2)/2 前往吊車豎向荷載對排架下柱產(chǎn)生的力矩

9、Mmax、Mmin 最大(最小)豎向荷載Dmax(Dmin)對下柱幾何中心線產(chǎn)生的力矩為 Mmax=Dmaxe4 Mmin=Dmine4 式中e4為吊車梁中心線和下柱中心線間的間隔。求出Dmax、Dmin、Mmax、Mmin后即可得到排架在吊車豎向荷載作用下的計算簡圖，如以下圖所示。值得留意的是，Dmax、Mmax也能夠施加在B柱上，與此相應的是Dmin、Mmin作用在A柱上。 前往前往(2)吊車橫向程度荷載 吊車橫向程度荷載T 橋式吊車的橫向程度荷載是由吊車上的小車在啟動或制動時引起的慣性力而產(chǎn)生的。 建議吊車的橫向程度荷載在兩邊軌道上平均分配，分別由車輪傳至軌頂，并經(jīng)軌道和埋設在吊車梁頂面

10、的銜接件傳給上柱。因此，吊車橫向程度荷載施加于排架的作用點，就在吊車梁頂面標高處，且有向左或向右兩種能夠性，如以下圖所示。 前往 思索多臺吊車程度荷載時，由于同時制動的機遇很小，規(guī)定：對單跨或多跨廠房的每個排架，參與組合的吊車臺數(shù)不應多于2臺。計算排架接受的程度荷載規(guī)范值時，也應乘以荷載折減系數(shù)。因此，對普通4輪橋式吊車，每個輪子上產(chǎn)生的橫向程度荷載規(guī)范值T，可按下式計算：前往T=(Q+Q1)g/4 (kN) 式中Q 吊車的額定起分量(t)；Q1橫行小車分量(t)； g 重力加速度(9.81，可近似取10)； 橫向程度荷載系數(shù)(或稱小車制動力系數(shù))。 對于軟鉤吊車： 當Q10t時，=12；當Q

11、=1550t時，=10； 當Q75t時，=8； 對于硬鉤吊車 =20。 前往 吊車橫向最大程度荷載Tmax作用下的計算簡圖 吊車橫向程度荷載也是挪動荷載，也要用影響線才干求出吊車對排架柱產(chǎn)生的最大程度荷載Tmax。吊車的位置與計算吊車豎向荷載Dmax時一樣，所用公式類似，即： Tmax=Ti yi 吊車橫向程度荷載作用下的計算簡圖如以下圖所示。 前往 (3)吊車縱向程度荷載 橋式吊車的縱向程度荷載是吊車的大車在啟動或制動時引起的慣性力產(chǎn)生的，經(jīng)過大車制動輪與鋼軌間的摩擦傳給廠房縱向構造。因此，吊車縱向程度荷載的作用點位于剎車輪與軌道的接觸點，其方向與軌道方向一致。作用在一邊軌道上的吊車縱向程度

12、荷載規(guī)范值Te可按下式計算(取吊車的大車制動力系數(shù)為0.1)： Te=0.1nPmax 式中n吊車每側制動輪數(shù)(一臺四輪橋式吊車，n=1)； Pmax剎車輪的最大輪壓。 前往計算吊車縱向程度荷載引起的廠房縱向構造的內(nèi)力時，對單跨或多跨廠房的每個縱向排架，參與組合的吊車臺數(shù)均不應多于2臺。吊車縱向程度荷載將由同一伸縮縫區(qū)段內(nèi)各柱共同接受，按各柱沿廠房縱向的抗側剛度大小比例分配。當有柱間支撐時，全部縱向程度荷載可思索由柱間支撐接受。 前往 3風荷載 作用于單層廠房排架構造上的風荷載可分為兩部分：(1)柱頂以下的風荷載，可近似地按豎向均布荷載q計，風壓高度系數(shù)偏平安地按柱頂標高計算。(2)柱頂(屋架

13、下弦)以上的風荷載，經(jīng)過屋架以集中力FW的方式作用于排架柱頂。這時的風壓高度變化系數(shù)均可按天窗檐口處標高計算，也可按各部分平均高出室外地面的高度計算。風荷載作用下的計算簡圖如以下圖所示。 第3章混凝土構造設計 風荷載的計算前往 作用于單層廠房外表上的風荷載與受風外表的外形、所處的地理位置、周圍環(huán)境、離地面高度有關。規(guī)定，垂直于建筑物外表上的風荷載規(guī)范值Wk(kN/m2)，按下式計算： Wk=Z S ZWO 式中ZZ高度處的風振系數(shù)，僅在高度大于30m且高寬比大干1.5的房屋構造，以及根本自振周期T1大于0.25s的塔架、桅桿、煙囪等挺拔構造中才予思索，單廠構造中Z=1； 前往S風荷載體型系數(shù)，

14、是指風作用在建筑物外表所引起的實踐壓力(或吸力)與實際風壓的比值。主要與建筑物的體型和尺度有關。中列出多種根本體型的風荷載體型系數(shù)，供設計時采用；Z風壓高度變化系數(shù)，根據(jù)離地面高度及地面粗糙度類別，查表確定；WO根本風壓(kN/m2)，是以當?shù)乇容^空闊平坦地面上離地10m高統(tǒng)計所得的、50年一遇10分鐘平均最大風速VO(m/s)為規(guī)范，按WO=VO2/1600確定的風壓值。前往 4. 雪荷載、屋面積灰荷載和屋面均布活荷載 這三種荷載都是作用在屋面上的可變荷載，都以一樣的途徑傳至柱頂，其計算簡圖同屋蓋恒載。在進展單層廠房構造設計時，思索到屋面均布活荷載與雪荷載相遇的能夠性很小，規(guī)定，屋面均布活荷

15、載，不應與雪荷載同時思索，而應取兩者中的較大值。當有屋面積灰荷載時，它應與屋面均布活荷載或屋面雪荷載中之較大值同時取用。(1)屋面積灰荷載當設計消費中有大量排灰的廠房(如冶金、鑄造、水泥等行業(yè)的建筑)及其臨近建筑時，需思索廠房屋面積灰荷載，其取值應按確定。前往(2)雪荷載作用于屋面程度投影面上的雪荷載規(guī)范值Sk(kN/m2)，按下式計算： Sk=rSO 式中r屋面積雪分布系數(shù), 與屋面方式、朝向及風力等有關。規(guī)定了多種典型屋面的屋面積雪分布系數(shù)，供設計時采用； SO根本雪壓(kN/m2)是以當?shù)仄胀臻熎教沟孛嫔辖y(tǒng)計所得30年一遇最大積雪的自重確定的，中給出了全國根本雪壓分布圖。前往 (3)屋

16、面均布活荷載不上人屋面的均布活荷載指施工階段及運用階段進展屋面維修時的荷載。對鋼筋混凝土屋面(包括挑檐、雨篷)上的屋面均布活荷載，按0.5 kN/m2計算。其他屋面構造的屋面均布活荷載取值，詳見。 第2章混凝土構造設計2.2.3 用剪力分配法計算高排架 排架的內(nèi)力分析方法與排架的方式及荷載的作用方式有關，可采用力法和位移法進展分析。 等高排架與不等高排架 單位程度力作用在單階懸臂柱頂時，柱頂位移的計算。 柱的“抗剪剛度或“側移剛度：當使柱頂產(chǎn)生單位程度位移時，所需施加的力的大小第2章混凝土構造設計1. 柱頂程度集中力作用下等高排架的內(nèi)力分析 第2章混凝土構造設計 柱頂作用的程度力與各柱頂?shù)某潭?/p>

17、剪力平衡 橫梁軸向剛度無窮大，各柱頂?shù)奈灰葡嗟?各柱的柱頂剪力和柱頂位置的關系 利用解超靜定構造的三個條件：平衡條件、變形條件和物理條件求解柱頂剪力。第2章混凝土構造設計 解聯(lián)立方程求得各柱柱頂剪力式中 為第i根柱的剪力分配系數(shù)： 在柱頂集中力作用下，可直接用剪力分配法求解。第2章混凝土構造設計2. 恣意荷載作用下等高排架的內(nèi)力分析 恣意荷載作用下等高排架的內(nèi)力分析第2章混凝土構造設計 不能直接運用剪力法，但經(jīng)過柱頂加鉸支連桿可以經(jīng)過轉換用剪力分配法求解。分四步走： 在排架柱頂附加一個不動鉸支座，限制其程度側移； 疊加上述計算結果，可得到排架在恣意荷載作用下的 柱頂剪力，至此，排架各柱的內(nèi)力即

18、可求解。 此時排架變?yōu)槎喔淮纬o定柱，利用柱頂反力系數(shù) 可求得各柱頂反力Ri及相應的柱端剪力，那么柱頂假想 的不動鉸支座反力為 ; 撤除不動鉸支座，將R反向加于排架柱頂，用剪 力分配法將其分配給各柱，求得柱頂分為 ;第2章混凝土構造設計2.2.4 內(nèi)力組合1. 柱的控制截面 內(nèi)力組合就是確定柱的控制截面和相應的最不利內(nèi)力，并進展荷載組合。 柱的控制截面 -上柱柱底截面 -牛腿頂面 -下柱柱底截面 第2章混凝土構造設計2. 荷載組合 經(jīng)過組合求出能夠出現(xiàn)的最不利內(nèi)力規(guī)定荷載效應組合的設計值S，應 從以下組合值中取最不利值：2-192-18 請留意：當2-18式中n=1時，組合系數(shù)0.9應改為1

19、.0。第2章混凝土構造設計3. 內(nèi)力組合工程 偏心受壓柱的破壞形狀有兩種：大偏心受壓和小 偏心受壓，故對控制截面思索四種最不利內(nèi)力組 合： Mmax及相應的N、V Mmin及相應的N、VNmax及相應的M、VNmin及相應的M、V 彎矩、軸力和配筋關系圖第2章混凝土構造設計4. 內(nèi)力組合本卷須知 無論什么情況，恒載必需參與組合； 目的在于得到最大內(nèi)力，其他為最大內(nèi)力的對應值； Dmax作用在A柱， 和Dmax作用在B柱不能夠同時出現(xiàn)，所以不能夠在同一組組合中出現(xiàn)； Tmax參與組合時，必有垂直荷載項D(Dmax或Dmin)，而垂直荷載參與組合時，不一定有Tmax項(未必剎車)； 風荷載，左風、

20、右風不同時存在，故不同時參與組合； 求Nmin時，N = 0的風荷載應參與組合。第2章混凝土構造設計2.2.5 排架思索整體空間作用的計算1. 廠房整體空間作用的根本概念 廠房空間作用分析第2章混凝土構造設計2. 吊車荷載作用下思索廠房整體空間作用的排架內(nèi)力分析 排架與排架、排架與山墻之間的相互制約作用，稱為廠房的整體空間作用。 吊車荷載為部分荷載，可按思索廠房空間作用的方法計算吊車荷載作用下的排架內(nèi)力。 適用中采用空間作用分配系數(shù)來思索廠房的 荷載，該系數(shù)本質上是思索空間作用排架的側 移與按平面排架計算時的柱頂側移 0的比 值。第2章混凝土構造設計3. 思索廠房整體空間作用時排架內(nèi)力計算步驟

21、 思索廠房空間作用時排架的內(nèi)力計算比較：第2章混凝土構造設計2.3單層廠房柱2.3.1 柱的型式 柱的設計包括柱的方式的選擇、確定截面尺寸、配筋計算、吊裝驗算、牛腿設計等。.矩形、工字形、雙肢柱。柱的方式第2章混凝土構造設計2.3.2 矩形、工字形柱的設計1. 截面尺寸和外形構造尺寸 . 設計柱子的截面尺寸時不僅思索承載力，還需思索廠房柱的剛度要求。第2章混凝土構造設計2. 截面配筋計算 柱按偏心受壓構件計算配筋：.斜截面正截面大偏心小偏心對稱配筋非對稱配筋第2章混凝土構造設計對于大偏心受壓，M接近，N小不利；對于小偏心受壓，M接近，N大不利；無論什么情況，N接近， M大不利。對稱配筋時，取|

22、Mmax|及相應的N；Nmax及相應的M；Nmin及相應的M。內(nèi)力組合的取舍：受壓構件按規(guī)范確定計算長度l0。第2章混凝土構造設計3. 吊裝運輸階段的承載力和裂痕寬度計算 . 柱的吊裝方式及簡圖 第2章混凝土構造設計吊裝采用一點吊時，吊點設在牛腿的根部，吊車 驗算的控制截面有上柱柱底、牛腿根部和下柱跨 中三個控制截面。吊裝方法有平吊和翻身吊兩種；吊裝時，柱自重的分項系數(shù)取1.2；應思索動力系 數(shù)1.5；構造的重要性系數(shù)取0.9。應留意不同的起吊方法，柱的受力形狀不同，截 面尺寸和可利用鋼筋的數(shù)量不同。2-22吊裝時經(jīng)過限制鋼筋應力來限制裂痕寬度。第2章混凝土構造設計4. 構造要求 受力縱筋：直徑 d12mm, 當h600mm時 d1016mm，全部縱向配筋率不宜超越 5%?；炷翉姸鹊燃墸篊20箍筋：直徑