《层厂房排架》PPT课件.ppt

1、1,第3章 单层厂房结构,2,3.1.1 单层工业厂房结构种类,按结构材料,砌体混合结构,钢结构,钢筋混凝土结构,3.1 单层工业厂房结构种类与布置,钢混凝土混合结构,第3章：单层厂房结构3.1 单层厂房结构种类及布置3.1.1 结构种类,3,等高排架,不等高排架,锯齿型排架,3.1 单层工业厂房结构种类与布置,第3章：单层厂房结构3.1 单层厂房结构种类及布置3.1.1 结构种类,4,3.1.2 单层排架结构组成,1）屋面板,2）天沟板,3）天窗架,4）屋架,5）托架,6）吊车梁,7）排架柱,8）抗风柱,9）基础,10）连系梁,11）基础梁,12）天窗架垂直支撑,13）屋架下弦横向支撑,14

2、）屋架垂直支撑,15）柱间支撑,3.1.2 单层排架结构组成,第3章：单层厂房结构3.1 单层厂房结构种类及布置3.1.2 排架组成,5,一、柱网布置,柱网是竖向承重构件纵横向定位轴线所形成的网格,柱距应采用6米或6米的倍数,跨度在18米以下采用3米的倍数，在18米以上采用6米的倍数,3.1.3 单层排架结构布置,第3章：单层厂房结构3.1 单层厂房结构种类及布置3.1.2 排架布置,厂房结构布置依据厂房建筑模数协调标准 (GBT 50006-2010,6,三、变形缝设置,伸缩缝,横向伸缩缝一般采用双柱；纵向伸缩缝一般采用单柱,沉降缝,一般不设。下列情况之一设,相邻部位高差很大； 相邻跨吊车起

3、重量悬殊； 下卧土层有很大变化； 各部分施工时间相差很长,抗震缝,当厂房平、立面布置复杂或结构高度、刚度相差很大时设置,3.1.3 单层排架结构布置,第3章：单层厂房结构3.1 单层厂房结构种类及布置3.1.2 排架布置,7,四、厂房的剖面布置,高度,自室内地面至柱顶的高度应为300的倍数,自室内地面至牛腿的高度应为300的倍数,自室内地面至吊车轨道的标志高度应为600的倍数,净空要求,屋架下弦与吊车架外轮廓线的距离,吊车架外缘与内缘的间距,轨道中心线与纵向轴线的距离,净空,3.1.3 单层排架结构布置,第3章：单层厂房结构3.1 单层厂房结构种类及布置3.1.2 排架布置,8,位置：伸缩缝区

4、段中央或临近中央。 详见门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 4.5,五、支撑布置,柱间支撑,作用：保证厂房纵向排架的刚度和稳定；将水平荷载传至基础,3.1.3 单层排架结构布置,第3章：单层厂房结构3.1 单层厂房结构种类及布置3.1.2 排架布置,9,位置：伸缩缝区段两端,屋架下弦横向水平支撑,作用：将屋架下弦受到的水平力传至柱顶,六、抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁布置,图,图,图,3.1.3 单层排架结构布置,第3章：单层厂房结构3.1 单层厂房结构种类及布置3.1.2 排架布置,10,单层排架厂房是由纵横向排架组成的空间结构。为方便，可简化为纵、横向平面排架分别进行分析。除进行抗震和温度

5、应力分析，纵向排架一般不计算,3.2 排架厂房主体结构分析,第3章：单层厂房结构3.2 排架厂房主体结构分析,11,三、荷载计算,永久 荷载,屋盖自重,上柱自重,下柱自重,吊车梁及轨道自重,可荷 变载,屋面活载,吊车荷载,形式、大小、作用位置、方向,风荷载,荷载及其传递路线：100页图3.2.4,3.2 排架厂房主体结构分析,第3章：单层厂房结构3.2 排架厂房主体结构分析3.2.1分析模型,悬墙自重,12,永 久 荷 载,3.2 排架厂房主体结构分析,第3章：单层厂房结构3.2 排架厂房主体结构分析3.2.1分析模型,13,永 久 荷 载,第3章：单层厂房结构3.2 排架厂房主体结构分析3.

6、2.1分析模型,3.2 排架厂房主体结构分析,14,可 变 荷 载,屋面可变荷载（作用位置和计算方法同F1）： 屋面均布可变荷载（0.5或2.0）； 雪荷载 积灰荷载； 其中前两项不同时考虑（取大值,3.2 排架厂房主体结构分析,第3章：单层厂房结构3.2 排架厂房主体结构分析3.2.1分析模型,15,风荷载,可 变 荷 载,3.2 排架厂房主体结构分析,第3章：单层厂房结构3.2 排架厂房主体结构分析3.2.1分析模型,16,吊车荷载,竖向荷载,横向水平荷载,纵向水平荷载,K,桥式吊车按照使用的频繁程度分为轻级(A1A3)、中级(A4、A5)、重级(A6、A7)和特重级(A8)四个载荷状态,

7、3.2 排架厂房主体结构分析,第3章：单层厂房结构3.2 排架厂房主体结构分析3.2.1分析模型,17,最大轮压与最小轮压,最大轮压 可从产品目录中查得；最小轮压 可由下式确定,吊车竖向荷载标准值,如果两台吊车相同，则,x,P2max,P1max,P1max,P2max,K1,K2,y2,y3,y4,y1=1,B1,B2,3.2 排架厂房主体结构分析,第3章：单层厂房结构3.2 排架厂房主体结构分析3.2.1分析模型,18,吊车横向水平荷载标准值,小车吊有重物刹车时引起的惯性力,传力过程：小车惯性力,大车,吊车梁,排架柱,作用位置：吊车梁顶面,作用方向：垂直轨道,3.2 排架厂房主体结构分析,

8、第3章：单层厂房结构3.2 排架厂房主体结构分析3.2.1分析模型,19,活载下计算简图,3.2 排架厂房主体结构分析,第3章：单层厂房结构3.2 排架厂房主体结构分析3.2.1分析模型,20,吊车纵向水平荷载标准值,按一侧所有制动轮最大轮压之和的10%确定,大车行驶中刹车引起的惯性力,作用位置：轨道顶面,作用方向：沿轨道方向,对于单层吊车厂房：水平荷载最多考虑2台；多跨时，竖向荷载最多考虑4台,3.2 排架厂房主体结构分析,第3章：单层厂房结构3.2 排架厂房主体结构分析3.2.1分析模型,21,3.2.2 等高排架的内力计算的剪力分配法,一、柱的抗侧刚度,设柱顶作用一单位力发生的位移为,代

9、表柱顶发生单位侧向位移时柱内的剪力，定义为柱的抗侧（推）刚度，用D表示,与,有关,3.2 排架厂房主体结构分析,第3章：单层厂房结构3.2 排架厂房主体结构分析3.2.2 剪力分配法,22,3.2.2 等高排架的内力计算的剪力分配法,二、一次超静定柱顶反力计算,3.2 排架厂房主体结构分析,第3章：单层厂房结构3.2 排架厂房主体结构分析3.2.2 剪力分配法,由结构力学（图乘）得,同理求其他荷载下反力,23,二、剪力分配法,柱顶作用集中荷载,由平衡条件,由物理条件,由几何条件,3.2 排架厂房主体结构分析,第3章：单层厂房结构3.2 排架厂房主体结构分析3.2.2 剪力分配法,24,任意荷载

10、作用,在柱顶加上不动铰支座，利用图表求出内力和支座反力,将支座反力反向作用于柱顶，求出内力,将上述两种情况的内力叠加,3.2 排架厂房主体结构分析,第3章：单层厂房结构3.2 排架厂房主体结构分析3.2.2 剪力分配法,25,3.2.3 水平位移计算,为了保证吊车的正常运行，需要控制厂房的水平位移,正常使用极限状态，考虑一台最大吊车的横向水平荷载作用，吊车梁顶处的水平位移 应满足,且,轻、中级工作制,重、特重级工作制,当,时可不验算相对位移,3.2 排架厂房主体结构分析,第3章：单层厂房结构3.2 排架厂房主体结构分析3.2.3 水平位移计算,26,3.2.4 排架计算模型的讨论,一、排架结构

11、的空间作用,基本概念,结构均匀、荷载均匀,结构不均匀、荷载均匀,结构均匀、荷载不均匀,3.2 排架厂房主体结构分析,第3章：单层厂房结构3.2 排架厂房主体结构分析3.2.4 分析模型讨论,27,在b、c两种情况下，其最大侧向位移量,即在b、c两种情况的侧移小于按平面排架计算的侧移,这种排架与排架、排架与山墙之间相互关联的作用称为整体空间作用,3.2 排架厂房主体结构分析,第3章：单层厂房结构3.2 排架厂房主体结构分析3.2.4 分析模型讨论,28,称为空间作用分配系数,当某榀排架柱顶作用水平力 时，如果考虑排架整体空间作用，该排架仅承担 ，其余部分由其它排架承担,29,吊车荷载作用下的考虑

12、空间作用的计算方法,3.2 排架厂房主体结构分析,第3章：单层厂房结构3.2 排架厂房主体结构分析3.2.4 分析模型讨论,30,考虑空间作用后，上柱弯矩增大；下柱弯矩减小,当mk=0时，物理意义是什么？对内力有什么影响,当mk=1时，物理意义是什么？对内力有什么影响,3.2 排架厂房主体结构分析,第3章：单层厂房结构3.2 排架厂房主体结构分析3.2.4 分析模型讨论,31,二、屋架、地基变形对内力的影响,平衡条件,物理条件,几何条件,横梁变形,3.2 排架厂房主体结构分析,第3章：单层厂房结构3.2 排架厂房主体结构分析3.2.4 分析模型讨论,32,左右两种情况A柱的剪力是否相同,3.2

13、 排架厂房主体结构分析,第3章：单层厂房结构3.2 排架厂房主体结构分析3.2.4 分析模型讨论,33,3.3 厂房主构件设计,3.3.1 荷载效应组合,一、控制截面,构件设计时一般选取若干个可靠度较低因而对整个构件起控制作用的截面进行设计，这些截面称为控制截面,第3章：单层厂房结构3.3 厂房主构件设计3.3.1 荷载效应组合,厂房柱控制截面： 上柱柱底：上柱内力最大截面； 下柱柱顶：轴力较小，弯矩较大； 下柱柱底：轴力最大，弯矩较大,34,二、内力组合,1）最大正弯矩及相应的轴力和剪力,3）最大轴力相应的弯矩和剪力,4）最小轴力及相应的弯矩和剪力,2）最大负弯矩及相应的轴力和剪力,当柱截面

14、采用对称配筋时，（1）、（2）合为一项,3.3 厂房主构件设计,第3章：单层厂房结构3.3 厂房主构件设计3.3.1 荷载效应组合,35,三、荷载组合,采用基本组合进行承载力极限状态设计。 可变荷载效应控制的组合： 永久荷载效应控制的组合 裂缝宽度验算时的准永久组合,3.3 厂房主构件设计,第3章：单层厂房结构3.3 厂房主构件设计3.3.1 荷载效应组合,36,四、注意事项,每一项组合必须包括永久荷载,有T必有D，有D可以没有T,组合最大轴力和最小轴力时，轴力为零、弯矩不为零的项应考虑进去,T与水平风荷载组合时取相同方向,3.3 厂房主构件设计,第3章：单层厂房结构3.3 厂房主构件设计3.

15、3.1 荷载效应组合,37,3.3.2 混凝土排架柱设计,宜用矩形柱,工字形,宜用双肢柱,一、截面形式P112,宜用工字形柱,或矩形柱,从刚度要求出发，确定柱截面尺寸，满足表2.4 的要求,3.3 厂房主构件设计,第3章：单层厂房结构3.3 厂房主构件设计3.3.2 混凝土排架柱设计,38,二、截面设计要点,1. 取最不利内力组合，按偏压构件设计,2. 当e0/h00.55时，偏压构件应进行裂缝宽度验算,3. 预制排架柱要进行使用阶段计算和施工阶段计算,4. 设计中考虑二阶效应对弯矩设计值的影响，并合理确定柱的计算长度,3.3 厂房主构件设计,第3章：单层厂房结构3.3 厂房主构件设计3.3.

16、2 混凝土排架柱设计,39,三、排架柱计算长度,偏压构件的承载力计算需用到计算长度,对两端为不动铰支座的构件，其临界荷载为,3.3 厂房主构件设计,第3章：单层厂房结构3.3 厂房主构件设计3.3.2 混凝土排架柱设计,40,根据杆系稳定理论,对于双跨排架,偏于安全，规范分别取 和,无吊车荷载,对于等高等截面单跨排架,3.3 厂房主构件设计,第3章：单层厂房结构3.3 厂房主构件设计3.3.2 混凝土排架柱设计,41,有吊车荷载,考虑房屋的空间作用，即不仅考虑同一排架内各柱参加工作；而且还考虑相邻排架的协同工作。因此，可将上端近似简化为不动铰支座,当 ， 时，,规范分别取 和,变截面上段,变截

17、面下段,3.3 厂房主构件设计,第3章：单层厂房结构3.3 厂房主构件设计3.3.2 混凝土排架柱设计,42,四、吊装验算,验算内容：承载力和裂缝宽度,荷载：自重，考虑动力系数1.5,安全等级：降一级，乘系数0.9,如果验算结果不满足要求，增加吊点或调整配筋,混凝土强度取设计强度等级的70,3.3 厂房主构件设计,第3章：单层厂房结构3.3 厂房主构件设计3.3.2 混凝土排架柱设计,43,五、构造 1.混凝土：C25以上； 2.纵向受力钢筋：HRB335或HRB400级钢筋，全部钢筋配筋率0.5（0.6）5%，单侧钢筋配筋率0.2%，钢筋直径12mm，纵向钢筋净距不小于50mm（25mm、d

18、）；垂直于弯矩作用平面内钢筋净距不大于300mm。 3.箍筋：直径不小于6mm（8mm），间距不大于400mm和构件短边尺寸以及15倍钢筋直径，宜采用复合箍筋,3.3 厂房主构件设计,第3章：单层厂房结构3.3 厂房主构件设计3.3.2 混凝土排架柱设计,44,六、牛腿设计,长牛腿,短牛腿,1、试验研究,应力分布,牛腿上部主拉应力迹线基本上与牛腿边缘平行,牛腿下部主压应力迹线大致与ab连线平行,牛腿中、下部主拉应力迹线是倾斜的,3.3 厂房主构件设计,第3章：单层厂房结构3.3 厂房主构件设计3.3.2 混凝土排架柱设计,45,裂缝开展,当达到极限值的2040%，出现垂直裂缝,在极限荷载的40

19、60%，出现第一条斜裂缝,约极限荷载的80%，突然出现第二条斜裂缝,破坏形态,3.3 厂房主构件设计,第3章：单层厂房结构3.3 厂房主构件设计3.3.2 混凝土排架柱设计,46,截面尺寸确定,2、截面设计（截面尺寸、截面配筋、构造,截面高度根据斜截面抗裂， 按下式确定,作用在牛腿顶部的竖向力标准组合值,作用在牛腿顶部的水平力标准组合值,裂缝控制系数，需作疲劳验算的牛腿取0.65，其余0.8,b 牛腿宽度，同柱宽,a 考虑安装偏差20mm，当a0取a=0,为防止局部受压破坏，加载板尺寸应满足,3.3 厂房主构件设计,第3章：单层厂房结构3.3 厂房主构件设计3.3.2 混凝土排架柱设计,47,

20、截面配筋计算,抵抗竖向力产生的弯矩所需钢筋,近似取,抵抗水平力所需钢筋,3.3 厂房主构件设计,第3章：单层厂房结构3.3 厂房主构件设计3.3.2 混凝土排架柱设计,48,构造,水平箍筋,弯起钢筋,范围内箍筋总面积不少于,应设弯起筋,不能用纵向钢筋兼作弯起钢筋,面积不少于,不少于2根,3.3 厂房主构件设计,第3章：单层厂房结构3.3 厂房主构件设计3.3.2 混凝土排架柱设计,49,3.4 柱下独立基础设计,一、独立基础形式,3.4.1 概述,台阶形基础 锥形基础 杯形基础,第3章：单层厂房结构3.4 柱下独立基础设计3.4.1 概述,50,二、基础破坏类型,地基破坏,3.4 柱下独立基础

21、设计,第3章：单层厂房结构3.4 柱下独立基础设计3.4.1 概述,51,3.4.2 独立基础设计,一、设计内容,地基计算（确定底板尺寸,抗冲切承载力计算（确定基础高度,受弯承载力计算（确定底板配筋,构造（根据工程经验,3.4 柱下独立基础设计,第3章：单层厂房结构3.4 柱下独立基础设计3.4.2 独立基础设计,52,基础是绝对刚性的,基底某点反力与该点的地基沉降成正比,二、地基计算,假定,轴心受压基础,取,对于甲级、乙级和部分丙级建筑，还需进行变形验算,3.4 柱下独立基础设计,第3章：单层厂房结构3.4 柱下独立基础设计3.4.2 独立基础设计,53,偏心受压基础,令,当 时,地基承载力

22、应满足,3.4 柱下独立基础设计,第3章：单层厂房结构3.4 柱下独立基础设计3.4.2 独立基础设计,54,三、抗冲切承载力计算,3.4 柱下独立基础设计,第3章：单层厂房结构3.4 柱下独立基础设计3.4.2 独立基础设计,55,三、抗冲切承载力计算,3.4 柱下独立基础设计,第3章：单层厂房结构3.4 柱下独立基础设计3.4.2 独立基础设计,A的计算公式（2.7.1213,56,四、受弯承载力计算,3.4 柱下独立基础设计,第3章：单层厂房结构3.4 柱下独立基础设计3.4.2 独立基础设计,57,五、构造要求,材料,混凝土：C20； 钢筋,保护层厚度,有100厚素混凝土垫层时，为35；没有垫层时为70,插入深度,应满足,表3-5的要求（与柱截面形式和截面尺寸有关,纵筋锚固要求,吊装时的稳定要求（5%柱长,3.4 柱下独立基础设计,第3章：单层厂房结构3.4 柱下独立基础设计3.4.2 独立基础设计,58,五、