单层厂房结构最新PPT课件

1、单层厂房结构最新1 第第1111章章 单层厂房结构单层厂房结构 单层厂房结构的组成和布置单层厂房结构的组成和布置 排架结构计算排架结构计算 单层厂房排架柱设计单层厂房排架柱设计 柱下钢筋混凝土独立基础柱下钢筋混凝土独立基础 单层厂房各构件与柱的连接单层厂房各构件与柱的连接 单层厂房屋盖结构单层厂房屋盖结构 吊车梁吊车梁 单层厂房结构最新2 单层工业厂房的结构形式单层工业厂房的结构形式 按结构材料按结构材料 砌体混合结构（砌体混合结构（ 钢结构钢结构 钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构 m15, t 5lQ） m36, t150lQ）（ 11.1 11.1 概述概述 按结构形式按结构形式 排架结构（等

2、高、不等高、锯齿形）排架结构（等高、不等高、锯齿形） 刚架结构（两铰门架、三铰门架）刚架结构（两铰门架、三铰门架） 钢钢混凝土混合结构混凝土混合结构 单层厂房结构最新3 等高排架等高排架不等高排架不等高排架 锯齿型排架锯齿型排架 单层厂房结构最新4 11.2 11.2 单层厂房结构的组成和布置单层厂房结构的组成和布置 11.2.1 11.2.1 结构的组成结构的组成 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）屋架垂直支撑 15）柱间支撑 单层厂房结构最新5

3、 11.2.2 支撑的布置支撑的布置 柱间支撑柱间支撑 作用：保证厂房纵向排架的作用：保证厂房纵向排架的 刚度和稳定；将水平荷载传刚度和稳定；将水平荷载传 至基础。至基础。 位置：伸缩缝区段中央或位置：伸缩缝区段中央或 临近中央。临近中央。 位置：伸缩缝区段两端。位置：伸缩缝区段两端。 屋架垂直支撑及水平系杆屋架垂直支撑及水平系杆 作用：增加屋架的侧向稳定，防止上下弦杆的侧向颤动。作用：增加屋架的侧向稳定，防止上下弦杆的侧向颤动。 单层厂房结构最新6 位置：伸缩缝区段两端。位置：伸缩缝区段两端。 屋架下弦横向水平支撑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。作用：将屋架下弦受

4、到的水平力传至柱顶。 屋架纵向水平支撑（下弦）屋架纵向水平支撑（下弦） 作用：增强排架间的协同工作能力。作用：增强排架间的协同工作能力。 位置：伸缩缝区段两端。位置：伸缩缝区段两端。 屋架上弦横向水平支撑屋架上弦横向水平支撑 作用：增强屋盖整体刚度和上弦的侧向稳定，将抗风柱传来作用：增强屋盖整体刚度和上弦的侧向稳定，将抗风柱传来 的风荷载传给排架柱。的风荷载传给排架柱。 单层厂房结构最新7 11.2.3 变形缝变形缝 伸缩缝伸缩缝 横向伸缩缝一般采用双柱；纵向伸缩缝一般采用单柱。横向伸缩缝一般采用双柱；纵向伸缩缝一般采用单柱。 沉降缝沉降缝 一般不设。下列情况之一设：一般不设。下列情况之一设：

5、 相邻部位高差很大；相邻部位高差很大； 相邻跨吊车起重量悬殊；相邻跨吊车起重量悬殊； 下卧土层有很大变化；下卧土层有很大变化； 各部分施工时间相差很长。各部分施工时间相差很长。 抗震缝抗震缝 当厂房平、立面布置复杂或结构高度、刚度相差很大时设置。当厂房平、立面布置复杂或结构高度、刚度相差很大时设置。 单层厂房结构最新8 11.3.1 11.3.1 排架计算简图排架计算简图 从整体结构中选取有代从整体结构中选取有代 表性的一部分作为计算的对表性的一部分作为计算的对 象，该部分称为计算单元。象，该部分称为计算单元。 单层工业厂房是由纵横向排架组成的空间结构。为方便，单层工业厂房是由纵横向排架组成的

6、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 应力分析，纵向排架一般不计算。应力分析，纵向排架一般不计算。 柱子下端固接于基础顶面，横梁与柱铰接；柱子下端固接于基础顶面，横梁与柱铰接； 横梁为没有轴向变形的刚杆。横梁为没有轴向变形的刚杆。 11.3 11.3 排架计算排架计算 u EI AB l EI u EI l EI uH H A B 计算单元计算单元 12345 单层厂房结构最新9 三、荷载计算三、荷载计算 恒载恒载 屋盖自重屋盖自重 上柱自重上柱自重 下柱自重下柱自重 吊车梁及轨道自重吊车梁及轨道自重

7、活载活载 屋面活载屋面活载 吊车荷载吊车荷载 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 风荷载风荷载 单层厂房结构最新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 恒载下计算简图恒载下计算简图 111 eFM 440212 )(eFeFFM 恒载下轴力图恒载下轴力图 1 F 21 FF 421 FFF 3421 FFFF 1 F 21 FF 421 FFF 3421 FFFF 恒载恒载 单层厂房结构最新11 风向 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 风载风载 单层厂房结构最新12 吊车荷载吊车荷载 竖向荷载竖向荷载 横向水平荷载横向水平荷载 纵向水平荷载纵向水平荷载 minmax DD、 max T 0 T 最大轮压与最小轮压最大轮压与最小轮压 当小车吊有额定起重量开到桥架某一极限位置时，在这一侧产当小车吊有额定起重量开到桥架某一极限位置时，在这一侧产 生的轮压；与最大轮压相对应的另一侧轮压称最小轮压。生的轮压；与最大轮压相对应的另一侧轮压称最小轮压。 K 桥式吊车按照使用的频繁程桥式吊车按照使用的频繁程 度分为轻级度分为轻级(A1A3)

9、、中级、中级 (A4、 、A5)、重级 、重级(A6、 、A7)和特 和特 重级重级(A8)四个载荷状态。四个载荷状态。 单层厂房结构最新13 最大轮压与最小轮压最大轮压与最小轮压 最大轮压最大轮压 可从产品目录可从产品目录 中查得；最小轮压中查得；最小轮压 可可 由下式确定：由下式确定： max P min P maxmin )( 2 1 PQgGP 吊车竖向荷载标准值吊车竖向荷载标准值 kk DD min,max, 、 iik yPD maxmax, iik yPD minmin, 如果两台吊车相同，则如果两台吊车相同，则 ik yPD maxmax, max min max,min, P

10、 P DD kk x P2max P1max P1maxP2max K1K2 y2y3y4 y1=1 B1B2 单层厂房结构最新14 吊车横向水平荷载标准值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）（小车吊有重物刹车时引起的惯性力） 传力过程：小车惯性力传力过程：小车惯性力 大车大车吊车梁吊车梁排架柱排架柱 作用位置：吊车梁顶面作用位置：吊车梁顶面作用方向：垂直轨道作用方向：垂直轨道 max T 横向制动系数。横向制动系数。 tQ tQ tQ 7508. 0 501610. 0 1012. 0 软钩 4/ )(gQTi 每个轮子上的横向水平制动力：每个轮子上的横向水平制动力：

11、iik yTT max, 如果吊车相同，如果吊车相同， max max,max, P T DT kk 同样，利用影响线可以确定柱子受到的水平力同样，利用影响线可以确定柱子受到的水平力 单层厂房结构最新15 5 M 5 M max M min M 活载下计算简图活载下计算简图 155 eFM 4maxmax eDM max T max T W 1 q 2 q 4minmin eDM 单层厂房结构最新16 吊车纵向水平荷载标准值吊车纵向水平荷载标准值 max0 1 . 0 PT 按一侧所有制动轮最大轮压之和的按一侧所有制动轮最大轮压之和的10%10%确定：确定： （大车行驶中刹车引起的惯性力）（大

12、车行驶中刹车引起的惯性力） 作用位置：轨道顶面作用位置：轨道顶面 作用方向：沿轨道方向作用方向：沿轨道方向 多台吊车的组合系数多台吊车的组合系数 2 2台台 轻、中级轻、中级 重、特重级重、特重级 4 4台台 轻、中级轻、中级 重、特重级重、特重级 3 3台台 轻、中级轻、中级 重、特重级重、特重级 9 . 0 95. 0 85. 0 85. 0 8 . 0 9 . 0 对于一层吊车厂房：水平对于一层吊车厂房：水平 荷载最多考虑荷载最多考虑2 2台；多跨时，台；多跨时， 竖向荷载最多考虑竖向荷载最多考虑4 4台。台。 单层厂房结构最新17 11.3.3 11.3.3 排架内力计算排架内力计算

13、1.变截面柱的反力计算变截面柱的反力计算 设柱顶作用一单位力发生的位移为设柱顶作用一单位力发生的位移为 u ， 代表柱顶发生单位侧向位移时柱内的剪代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，用力，定义为柱的抗侧（推）刚度，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 与与、有关。有关。 3 0 /1 H EIC uD l 单层厂房结构最新18 2.等高排架内力计算等高排架内力计算 （1）柱顶作用集中荷载）柱顶作用集中荷载 1 V F 1 u i

14、u n u i V n V n i i VF 1 由平衡条件：由平衡条件： iii uDV 由物理条件：由物理条件： 由几何条件：由几何条件： 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 称为柱称为柱i i的剪力分配系数。的剪力分配系数。 单层厂房结构最新19 （2）任意荷载作用）任意荷载作用 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 在柱顶加上不动铰支座，利用图表求出内力和支座反力；在柱顶加上不动铰支座，利用图表求出内

15、力和支座反力； 将支座反力反向作用于柱顶，求出内力；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。将上述两种情况的内力叠加。 单层厂房结构最新20 3.不等高排架内力计算（了解）不等高排架内力计算（了解） A B C uu u EI EIEI A B C 单层厂房结构最新21 （2 2）荷载组合）荷载组合 1.21.2恒荷载标准值恒荷载标准值+1.4+1.41 1项活荷载标准值项活荷载标准值 （对于单层排架结构，可以采用简化组合）（对于单层排架结构，可以采用简化组合）可变荷载效应控制可变荷载效应控制 1.21.2恒荷载标准值恒荷载标准值+ 1.4+ 1.4 0.90 0.90

16、(2(2项或项或2 2项以上项以上 活荷载标准值）活荷载标准值） 永久荷载效应控制永久荷载效应控制 1.351.35恒荷载标准值恒荷载标准值+ 1.4+ 1.4所有活荷载的组合值所有活荷载的组合值 4.4.内力组合内力组合 （1 1）控制截面）控制截面 II IIII IIIIII （3 3）内力组合）内力组合 构件设计时一般选取若干个可靠度较低因而对整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。为控制截面。 单层厂房结构最新22 组合内容组合内容 最大弯矩及相应的轴力和剪力；最大弯矩及相应的轴力

17、和剪力； 最大轴力相应的弯矩和剪力；最大轴力相应的弯矩和剪力； 最小轴力及相应的弯矩和剪力。最小轴力及相应的弯矩和剪力。 注意事项注意事项 每一项组合必须包括恒荷载产生的内力；每一项组合必须包括恒荷载产生的内力； 有有T T必有必有D D，有，有D D可以没有可以没有T T； 组合最大轴力和最小轴力时，轴力为零的组合最大轴力和最小轴力时，轴力为零的 项应考虑进去。项应考虑进去。 u N u M 钢筋砼钢筋砼N NM M曲线曲线 * * 单层厂房结构最新23 11.4 11.4 单层厂房柱单层厂房柱 11.4.1 11.4.1 柱子形式柱子形式 平腹杆 斜腹杆 mmh600宜用矩形柱；宜用矩形柱

18、； mmh800600 工字形工字形 mmh1400900 宜用双肢柱。宜用双肢柱。mmh1400 宜用工字形柱；宜用工字形柱； 或矩形柱；或矩形柱； 单层厂房结构最新24 11.4.2 矩形、工字形截面柱的设计矩形、工字形截面柱的设计 取最不利内力组合，按偏压构件设计。取最不利内力组合，按偏压构件设计。 偏压构件的承载力计算需用到计算长度。偏压构件的承载力计算需用到计算长度。 ，相应的计算长度，相应的计算长度 为为 。 对两端为不动铰支座的构件，其临界荷载为：对两端为不动铰支座的构件，其临界荷载为： 2 0 2 H EI N l 对于其它支承的构件，将其换算为具有与两端铰支座相同临界对于其它

19、支承的构件，将其换算为具有与两端铰支座相同临界 荷载的受压构件，即荷载的受压构件，即 2 2 )( H EI N l 0 H H 单层厂房结构最新25 根据杆系稳定理论：根据杆系稳定理论： HH43. 1 0 对于双跨排架，对于双跨排架，HH18. 1 0 偏于安全，规范分别取偏于安全，规范分别取 和和 。 H5 . 1H25. 1 无吊车荷载无吊车荷载 H l N H l N 对于等高等截面单跨排架，对于等高等截面单跨排架， 柱的计算长度 l0 l0 垂直排架方向 柱 的 类 别 排架方向 有柱间支撑无柱间支撑 单 跨1.5H1.0H1.2H 无吊车厂房柱 两跨及多跨1.25H1.0H1.2

20、H 上 柱2.0Hu1.25Hu1.5Hu 有吊车厂房柱 下 柱1.0Hl0.8 Hl1.0Hl 露天吊车柱和栈桥柱2.0Hl1.0Hl 单层厂房结构最新26 有吊车荷载有吊车荷载 考虑房屋的空间作用，即不仅考虑同一排架内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。作。因此，可将上端近似简化为不动铰支座。 l N Hu H Hl 当当 ， 时，时， 。 u u H H H l)7 . 07 . 0( 0 规范分别取规范分别取 和和 。 l Hl 0 3/ ul HH l Hl

21、 0 变截面上段：变截面上段： 变截面下段：变截面下段： )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 单层厂房结构最新27 （2）吊装阶段柱的验算）吊装阶段柱的验算 验算内容验算内容：承载：承载 力和裂缝宽度；力和裂缝宽度； 荷载荷载：自重，考虑动：自重，考虑动 力系数力系数1.5； 安全等级安全等级：降一级，乘系数：降一级，乘系数0.9。 如果不满足，增加吊点或调整配筋。如果不满足，增加吊点或调整配筋。 单层厂房结构最新28 2.3.4 2.3.4 牛腿设计牛腿设计 主拉应力迹线 主

22、压应力迹线 0 ha 0 ha 长牛腿长牛腿 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 应力分布应力分布 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牛腿下部主压应力迹线大致与abab连线平行；连线平行； 牛腿中、下部主拉应力迹线是倾斜的。牛腿中、下部主拉应力迹线是倾斜的。 单层厂房结构最新29 裂缝开展裂缝开展 当达到极限值的当达到极限值的2040%，出现垂直裂缝，出现垂直裂缝； 在极限荷载的在极限荷载的4060%，出现第一条斜裂缝，出现第一条斜裂缝； 约极限荷载的约极限荷载的80%，突然出现第

23、二条斜裂缝，突然出现第二条斜裂缝。 F 破坏形态破坏形态 剪切破坏剪切破坏 1 . 0/ 0 ha 斜压破坏斜压破坏 75. 01 . 0/ 0 ha 弯压破坏弯压破坏 75. 0/ 0 ha F 局部承压破坏局部承压破坏 单层厂房结构最新30 2.2.牛腿截面尺寸的确定牛腿截面尺寸的确定 截面高度根据斜截面抗裂，截面高度根据斜截面抗裂， 按下式确定：按下式确定： 0 0 5 . 0 5 . 01 h a bhf F F F tk vk hk vk vk F 作用在牛腿顶部的竖向力标准组合值；作用在牛腿顶部的竖向力标准组合值； hk F作用在牛腿顶部的水平力标准组合值；作用在牛腿顶部的水平力标

24、准组合值； 裂缝控制系数，需作疲劳验算的牛腿取裂缝控制系数，需作疲劳验算的牛腿取0.650.65，其余，其余0.80.8； b b 牛腿宽度，同柱宽；牛腿宽度，同柱宽； a a 考虑安装偏差考虑安装偏差20mm20mm，当，当a0a0取取a=0a=0。 为防止局部受压破坏，加载板尺寸应满足：为防止局部受压破坏，加载板尺寸应满足：AfF cvs 75. 0 单层厂房结构最新31 3.3.牛腿顶面水平拉杆设计牛腿顶面水平拉杆设计 y h 0y v s f F 2 . 1 hf85. 0 aF A v F a 0 h 0 h h F 抵抗竖向力产生的弯矩所需钢筋抵抗竖向力产生的弯矩所需钢筋 y v

25、s fh aF A 0 1 近似取近似取85. 0 1s A 抵抗水平力所需钢筋抵抗水平力所需钢筋 2s A 020) (hfAhaF yssh y h y hs s f F fh Fha A2 . 1 )( 0 0 2 单层厂房结构最新32 4.4.牛腿斜截面承载力及构造要求牛腿斜截面承载力及构造要求 水平箍筋：水平箍筋： 弯起钢筋：弯起钢筋： 上柱 下柱 弯起钢筋 ahla as 范围内箍筋总面积范围内箍筋总面积 不少于不少于 3/2 0 h 2/ 1s A 126150100ds， 3 . 0/ 0 ha应设弯起筋，应设弯起筋， 不能用纵向钢筋兼作弯起钢筋不能用纵向钢筋兼作弯起钢筋 面积

26、不少于面积不少于 01 %15. 02/bhAs、 不少于不少于2根，根， 12d 单层厂房结构最新33 11.5 11.5 柱下独立基础（扩展基础）柱下独立基础（扩展基础） 独立基础形式：独立基础形式： 平板式基础（杯形基础）平板式基础（杯形基础） (a)(a)、(b)(b)、(c)(c) 板肋式基础（杯口、肋板肋式基础（杯口、肋 板预制）板预制）(d)(d) 壳体基础壳体基础(e)(e) 倒圆台板式基础倒圆台板式基础(f)(f) 桩基桩基 11.5.1 11.5.1 概述概述 a)b) 杯口 杯底 预制柱 c) 底板 肋 d)e) f) 单层厂房结构最新34 11.5.2 11.5.2 独

27、立基础设计独立基础设计 地基基础破坏类型地基基础破坏类型 地基破坏地基破坏冲切破坏冲切破坏受弯破坏受弯破坏 设计内容：设计内容： 地基计算（确定底板尺寸）地基计算（确定底板尺寸） 抗冲切承载力计算（确定基础高度）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）受弯承载力计算（确定底板配筋） 构造（根据工程经验）构造（根据工程经验） 单层厂房结构最新35 基础是绝对刚性的；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。基底某点反力与该点的地基沉降成正比。 1.基础底边尺寸基础底边尺寸 假定假定 轴心受压基础轴心受压基础 a kk k f A GF p p k F k G

28、 d 取取AdG mk df F A ma k 对于甲级、乙级和部分丙级建筑，还需进行变形验算。对于甲级、乙级和部分丙级建筑，还需进行变形验算。 单层厂房结构最新36 偏心受压基础偏心受压基础 W M bl GF p p kkk k k min max 令 )/( kkk GFMe 当 时， 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 地基承载力应满足：地基承载力应满足： a ak fp f pp p k k