《排架柱设计》ppt课件

1、排架柱设计排架柱设计)(a)(g)(f)(e)(d)(c)(b)(h1F1F1F1F1F1F1F)(mm1502heu1)(2h2heul0)(111eFM)(011eFM1M1M)(c1R1R1F1F1F1F)(2h2heul01M1R1M1R)(a)(e)(g)(hlhb混凝土柱截面设计混凝土柱截面设计内力组合内力组合内力组合内力组合荷载组合荷载组合内力组合内力组合永久荷载效应控制永久荷载效应控制1.35恒荷载规范值恒荷载规范值+一切活荷载的一切活荷载的组合值组合值荷载组合荷载组合对于单层排架构造，可以对于单层排架构造，可以采用简化组合采用简化组合1.2恒荷载规范值恒荷载规范值+1.41项

2、活荷载项活荷载规范值规范值可变荷载效应控制可变荷载效应控制1.2恒荷载规范值恒荷载规范值+ 1.4 0.90(2项项或或2项以上活荷载规范值项以上活荷载规范值内力组合内力组合控制截面控制截面组合内容组合内容内力组合本卷须知内力组合本卷须知IIIIIIIIIIII一一.控制截面控制截面构件设计时普通选取构件设计时普通选取假设干个可靠度较低假设干个可靠度较低因此对整个构件起控因此对整个构件起控制造用的截面进展设制造用的截面进展设计，这些截面称为控计，这些截面称为控制截面。制截面。二二. .组合内容组合内容1+Mmax及相应的及相应的N、V;2-Mmax及相应的及相应的N、V;3+Nmax及相应的及

3、相应的+Mmax或或-Mmax 、V;4+Nmin及相应的及相应的+Mmax或或-Mmax 、V;对于对于1、2两项组合，当弯两项组合，当弯矩取最大正值或最大负值时，相应矩取最大正值或最大负值时，相应的轴力就独一确定了。的轴力就独一确定了。AAs1s2弯矩、轴力与配筋的关系图弯矩、轴力与配筋的关系图三三. .内力组合本卷须知内力组合本卷须知1每一项组合必需包括恒荷载产生每一项组合必需包括恒荷载产生的内力；的内力；2在吊车竖向荷载，在吊车竖向荷载， Dmax或或Dmin能够作用在同一跨厂房的左柱上，也能够作用在同一跨厂房的左柱上，也能够作用在右柱上，两者只能选择一能够作用在右柱上，两者只能选择一

4、种取不利内力参与组合。种取不利内力参与组合。3吊车横向程度荷载，吊车横向程度荷载，Tmax作用在作用在同一跨内的两个柱子上，向左或向右，同一跨内的两个柱子上，向左或向右，只能选择一种参与组合。只能选择一种参与组合。4在同一跨内有在同一跨内有T必有必有D，有，有D可以可以没有没有T；故组合；故组合Dmax或或Dmin时，不时，不一定组合一定组合Tmax产生的内力。思索到产生的内力。思索到Tmax既可向左又可向右作用的特性，既可向左又可向右作用的特性，所以假设组合了所以假设组合了Dmax或或Dmin产生的产生的内力，那么同时组合相应的内力，那么同时组合相应的Tmax产产生的内力多跨时只取一项才干得

5、生的内力多跨时只取一项才干得到最不利的内力组合。但是，假设组到最不利的内力组合。但是，假设组合了合了Tmax产生的内力，那么必需取产生的内力，那么必需取用相应的用相应的Dmax或或Dmin产生的内力。产生的内力。7组合最大轴力和最小轴力时，组合最大轴力和最小轴力时，轴力为零的项应思索进去。轴力为零的项应思索进去。5风荷载有向左、向右吹两种风荷载有向左、向右吹两种情况，只能选择一种参与组合。情况，只能选择一种参与组合。6由于多台吊车同时满载的能由于多台吊车同时满载的能够性教小，所以多台吊车参与组够性教小，所以多台吊车参与组合时，其内力应乘以相应的荷载合时，其内力应乘以相应的荷载折减系数。折减系数

6、。内力组合例题内力组合例题某单跨钢筋混凝土单层厂房有吊某单跨钢筋混凝土单层厂房有吊车，在各种荷载作用下，车，在各种荷载作用下，A柱柱底柱柱底截面内力值如下表。求截面内力值如下表。求A柱底截面最柱底截面最不利组合。不利组合。1.2恒荷载规范值恒荷载规范值+ 1.4 0.90(2项项或或2项以上活荷载规范值项以上活荷载规范值荷载种类及编号恒载屋面活荷载吊车竖向荷载吊车水平荷载风荷载内力值屋面荷载柱、吊车梁自重Dmax在A柱Dmin在A柱Tmax向左Tmax向右左风右风M1.441.460.251.64-7.451.32-1.3215.02-13.71N18.488.164.0528.8410.07

7、V0.360.08-1.08-1.060.34-0.342.55-2.00A柱柱底截面内力值柱柱底截面内力值+0.9+-max1.44 1.460.90.25 1.64 1.32 15.0219.30718.488.160.94.0628.840056.250.3600.90.08 1.060.342.552.079MNV1+Mmax及相应的及相应的N、V;Dmax在在A柱柱Tmax向左向左左风左风屋面活荷载屋面活荷载+0.9+max1.44 1.460.97.45 1.32 13.7117.33218.488.160.910.070035.7030.3600.91.060.342.002.7

8、MNV 2-Mmax及相应的及相应的N、V; Dmin在在A柱柱 Tmax向右向右 右风右风+max1.44 1.460.25 1.64 1.326.1118.488.164.0628.84059.540.3600.08 1.060.340.28MNV 3+Nmax及相应的及相应的+Mmax或或-Mmax 、V;Dmax在在A柱柱 Tmax向左向左屋面活荷载屋面活荷载+min1.44 1.46 15.0217.9218.488.16026.640.3602.252.91MNV4+Nmin及相应的及相应的+Mmax或或-Mmax 、V;左风左风厂房柱采用厂房柱采用C30级混凝土，级混凝土，HRB

9、335级级钢筋。假定对上柱柱底钢筋。假定对上柱柱底截面的内截面的内力组合如表所示。力组合如表所示。最不利组合例题最不利组合例题序序号号组合目的组合目的组合方式组合方式M(KN.m)N(kN)1+Mmax及相应的及相应的N恒恒+风风96.53380.912-Mmax及相应的及相应的N 恒恒+0.9（吊（吊+风）风）-104.63380.913Nmax及相应的及相应的 Mmax 恒恒+0.9（活（活+吊吊+风）风）-97.58444.744Nmin及相应的及相应的 Mmax 恒恒+0.9（吊（吊+风）风）-104.63380.91知上柱截面知上柱截面bh=400mm500mm，对称配筋，又知相对界

10、限受压区对称配筋，又知相对界限受压区b0.55，试判别其最不利组合。，试判别其最不利组合。大小偏心判别：大小偏心判别：101.0 14.3 0.55 400 4601447.16bcbNfhkN截面各组轴力均截面各组轴力均小于小于Nb，故均为大小偏，故均为大小偏心受压情况。所以选轴心受压情况。所以选轴力小、弯矩大的内力作力小、弯矩大的内力作为控制内力，应选为控制内力，应选2或或4的组合数据。的组合数据。uNuM钢筋砼钢筋砼NMNM曲线曲线*混凝土柱截面设计混凝土柱截面设计截面方式截面方式截面配筋截面配筋吊装验算吊装验算构造构造平腹杆斜腹杆mmh600宜用矩形柱；宜用矩形柱；mmh800600工

11、字形或矩形柱；工字形或矩形柱；宜用双肢柱。宜用双肢柱。mmh1400一一.截面方式截面方式mmh1400900宜用工字形柱；宜用工字形柱；从刚度要求出发，需满足表从刚度要求出发，需满足表12- 3 的要求。的要求。二二.截面配筋截面配筋取最不利内力组合，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。对两端为不动铰支座的构件，其对两端为不动铰支座的构件，其临界荷载为：临界荷载为：202HEINl对于其它支承的构件，将其换算为对于其它支承的构件，将其换算为具有与两端铰支座一样临界荷载的具有与两端铰支座一样临界荷载的受压构件

12、，即受压构件，即22)( HEINl相应的计算长度相应的计算长度 为为 。0HH根据杆系稳定实际：根据杆系稳定实际：对于双跨排架，对于双跨排架，HH18. 10偏于平安，规范分别取偏于平安，规范分别取1.5H和和14.25H 。无吊车荷载无吊车荷载HlNHlNHH43. 10对于等高等截面单跨排架，对于等高等截面单跨排架，计算长度计算长度对于双跨排架，对于双跨排架，HH18. 10偏于平安，规范分别取偏于平安，规范分别取 和和 。H5 . 1H25. 1HlNHlN柱的计算长度l0l0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

13、 跨1.25H1.0H1.2H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有吊车荷载有吊车荷载思索房屋的空间作用，思索房屋的空间作用，即不仅思索同一排架即不仅思索同一排架内各柱参与任务；而内各柱参与任务；而且还思索相邻排架的且还思索相邻排架的协同任务。因此，可协同任务。因此，可将上端近似简化为不将上端近似简化为不动铰支座。动铰支座。lNHuHHluEIlEIuuHHHl)7 . 07 . 0(0变截面上段：变截面上段：lHl0变截面下段：变截面下段：)tan(333ulluHHIIlNHuHHluEIlEI柱的计

14、算长度l0l0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1.25H1.0H1.2H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当当 ， 时，时， 。3/ulHHlHl 012. 0/ulII规范分别取规范分别取 和和 。uHl0 . 20lHl0 . 10三三.吊装验算吊装验算验算内容：验算内容： 承载力和裂痕宽度；承载力和裂痕宽度；荷载：自重，思索动力系数荷载：自重，思索动力系数1.5；平安等级：因时间短，降一级，乘平安等级：因时间短，降一级，乘系

15、数系数0.9。假设不满足，添加吊点或调整配筋。假设不满足，添加吊点或调整配筋。四四.构造构造1g2g3gMM柱的吊车方式及简图柱的吊车方式及简图吊装验算计算简图根据详细吊装方法确定吊装验算计算简图根据详细吊装方法确定平吊和翻身吊两种。平吊较为方便，当采平吊和翻身吊两种。平吊较为方便，当采用平吊不满足承载力或裂痕宽度限值要求时，用平吊不满足承载力或裂痕宽度限值要求时，可采用翻身吊。当采用一点起吊时，吊点设可采用翻身吊。当采用一点起吊时，吊点设置在牛腿的根部。吊装过程的最不利阶段为置在牛腿的根部。吊装过程的最不利阶段为吊点刚分开地面时，此时柱子底端搁置在地吊点刚分开地面时，此时柱子底端搁置在地面上

16、，柱为在其自重作用下的受弯构件，控面上，柱为在其自重作用下的受弯构件，控制截面为上柱柱底、牛腿根部，下柱跨中。制截面为上柱柱底、牛腿根部，下柱跨中。平吊平吊sAsAhfb平吊只思索两翼缘平吊只思索两翼缘四角的钢筋参与任四角的钢筋参与任务，如翼缘内还有务，如翼缘内还有纵向构造钢筋，也纵向构造钢筋，也可思索其作用。可思索其作用。翻身吊翻身吊sAsAfbfhfh sAsA2fbhfhb不满足承载力或裂痕宽度限值要不满足承载力或裂痕宽度限值要求时处置方法：求时处置方法： 优先调整或增设吊点以减小优先调整或增设吊点以减小弯矩或采用暂时加固措施；弯矩或采用暂时加固措施； 增大混凝土强度等级或添加增大混凝土

17、强度等级或添加纵筋数量。纵筋数量。吊装验算例题吊装验算例题1当预制混凝土柱到达一当预制混凝土柱到达一定强度后，采用翻身吊定强度后，采用翻身吊装。吊装时上柱控制弯装。吊装时上柱控制弯矩规范值矩规范值Mk44.10kN.m，其截面配筋，其截面配筋见图。钢筋合力点至截见图。钢筋合力点至截面近边的间隔面近边的间隔as=40m。根据吊装验算上柱受拉根据吊装验算上柱受拉应力应力s的数值。的数值。5004002 182 185004002 182 186201.5 44.1 10324.7/0.870.87460 509ssMN mmh A根据裂痕控制根据裂痕控制max0.5 0.2wmm思索施工振动影响，

18、吊装阶段柱最大弯矩思索施工振动影响，吊装阶段柱最大弯矩设计值应将规范值乘以设计值应将规范值乘以1.5的动力系数的动力系数有一钢筋混凝土排架柱，上柱长有一钢筋混凝土排架柱，上柱长4m，下柱长下柱长10m，上柱为矩形截面，上柱为矩形截面bh400mm400mm，下柱为，下柱为I形截面形截面)。根据设计上柱配筋根据设计上柱配筋As=As=716.2mm2(216十十120)，下柱，下柱配筋配筋40lmm2(216)。试对上柱做吊装。试对上柱做吊装验算。验算。吊装验算例题吊装验算例题2解：动力系数取动力系数取1.5；构造重要性系数取构造重要性系数取0.9。1.预制柱吊装承载力验算上柱自重上柱自重0 9

19、 1 50 9 1 5 1 2 0 4 0 4 256 48kN/mGkq. G.上柱最大弯矩按外伸悬臂梁计算上柱最大弯矩按外伸悬臂梁计算221 2=1/2 6.48 4 =51.84kN mM/ ql对称矩形截面受弯时对称矩形截面受弯时 ，属于，属于2sxa的情况，的情况，Mu可以按下式计算：可以按下式计算：06=310 716 236040=71.04 10 N mm=71.04kN m=51.84kN muyssMf A ha.M故上柱吊装承载力满足要求故上柱吊装承载力满足要求2.裂痕宽度验算1 5 0 4 0 4 256kN/mkq.221 2=1/2 6 4 =48kN mkkM/

20、q l 62048 10=214N mm0 870 87 360 716 2ksssM/.h A.716 2=0 008950 50 5 400 400steA. bh.0 650 65 1 7521 1=1.1-=0 150 00895 214tktess.f. .0 41 0.可以可以44 716 2=17 54mm21620sA.d.ussmax52.7 +0.121417.54=2 1 0 512.7 25+0.10.72 100.00895=0 211mm0.3mmcrstedw CE.满足要求满足要求牛腿设计牛腿设计0ha0ha长牛腿长牛腿短牛腿短牛腿Fa0hh实验研讨实验研讨截面

21、设计截面尺寸、截面配截面设计截面尺寸、截面配筋、构造筋、构造一、实验研讨一、实验研讨应力分布应力分布牛腿上部主拉应力迹线牛腿上部主拉应力迹线根本上与牛腿边缘平行；根本上与牛腿边缘平行；牛腿下部主压应力迹线牛腿下部主压应力迹线大致与大致与ab连线平行；连线平行；牛腿中、下部主拉应力牛腿中、下部主拉应力迹线是倾斜的。迹线是倾斜的。裂痕开展裂痕开展当到达极限值的当到达极限值的2040%，出现垂直裂痕；出现垂直裂痕；在极限荷载的在极限荷载的4060%，出现第一条斜裂痕；出现第一条斜裂痕；约极限荷载的约极限荷载的80%，忽，忽然出现第二条斜裂痕。然出现第二条斜裂痕。F破坏形状破坏形状剪切破坏剪切破坏1

22、. 0/0ha斜压破坏斜压破坏75. 01 . 0/0ha弯压破坏弯压破坏75. 0/0haF部分承压破坏部分承压破坏二、截面设计截面尺寸、二、截面设计截面尺寸、截面配筋、构造截面配筋、构造截面尺寸截面尺寸001 0 50 5hktkvkvkFf bhF.aF.h截面高度根据斜截面抗裂，按下式确定：截面高度根据斜截面抗裂，按下式确定：vkF作用在牛腿顶部的竖向力规范组合值；作用在牛腿顶部的竖向力规范组合值；hkF作用在牛腿顶部的程度力规范组合值；作用在牛腿顶部的程度力规范组合值；裂痕控制系数，需作疲劳验算的牛裂痕控制系数，需作疲劳验算的牛腿取腿取0.65，对其他牛腿取，对其他牛腿取0.8；b

23、牛腿宽度，同柱宽；牛腿宽度，同柱宽；h0 牛腿与下柱交接处的垂直截面牛腿与下柱交接处的垂直截面有效高度：有效高度：01tanshhac 4545。当，取 h1牛腿外边缘高度，不应小于牛腿外边缘高度，不应小于h/3且且不应小于不应小于200mmFa0hh1hsac 下柱边缘到牛腿边缘的程度长度下柱边缘到牛腿边缘的程度长度a 竖向力作用点至下柱边缘得程度竖向力作用点至下柱边缘得程度间隔，此时应思索安装偏向间隔，此时应思索安装偏向20mm；当思；当思索安装偏向索安装偏向20mm 后的竖向力作用点仍位后的竖向力作用点仍位于下柱截面内，取于下柱截面内，取a=0。Fa0hh1hsa为防止部分受压破坏，加载

24、板尺为防止部分受压破坏，加载板尺寸应满足：寸应满足：0.75vkcFf AFa0hh1hsa截面配筋截面配筋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1sAyvsfhaFA01近似取近似取85. 0vFa0h0hhFvFa0h0hhF抵抗程度力所需钢筋抵抗程度力所需钢筋2sA020)(hfAhaFysshyhyhssfFfhFhaA2 . 1)(002当当a0.3h0时，取时，取a0.3h0上柱下柱弯起钢筋ahlaas构造构造程度箍筋：程度箍筋：2h0/3范围内箍范围内箍筋总面积不少筋总面积不少于于As1/2100 1506 12sd，弯起钢筋：弯起钢筋：上柱下柱弯起钢筋ahla

25、as不能用纵向钢筋不能用纵向钢筋兼作弯起钢筋兼作弯起钢筋面积不少于面积不少于3 . 0/0ha应设弯起筋，应设弯起筋，01%15. 02/bhAs、不少于不少于2 2根，根，12d牛腿设计例题牛腿设计例题1 1厂房牛腿如图，柱截面宽度厂房牛腿如图，柱截面宽度b=400mm，as=40mm。作用在牛腿的荷载：吊车梁及。作用在牛腿的荷载：吊车梁及轨道自重轨道自重G=60.36kN，吊车最大轮压产生，吊车最大轮压产生的压力设计值的压力设计值Dmax=743.05kN，程度荷载，程度荷载设计值设计值Fh=25.83kN。混凝土强度等级。混凝土强度等级C30，HRB335级钢筋根据裂痕控制要求，对牛级钢

26、筋根据裂痕控制要求，对牛腿截面高度进展验算。腿截面高度进展验算。850150250750420750500005 . 05 . 01habhfFFFtkvkhkvk解：解：1、计算、计算Fhk和和Fvk荷载效应规范值组合计算荷载效应规范值组合计算112nsGKQKQiCiiKiSC GC QCQ公式中的荷载均为规范值，故须将条件公式中的荷载均为规范值，故须将条件中知荷载转换为规范值中知荷载转换为规范值max.maxmax./60.36/1.250.3kN/743.05/1.4530.75kN/25.83/1.418.45kN18.45kN50.3530.75581.05kNKGkQhkhQhs

27、hkvsKkGGDDFFFFFGD20.65,0,2.01N/mmtkaf2、代入验算得：33581.05kN18.45 102.01 400 7101 0.5581.05 100.5730.31vsFkN0.65牛腿设计例题牛腿设计例题2 2牛腿如上图，假定相应各荷载规范值为：牛腿如上图，假定相应各荷载规范值为：Gk=50.3kN，Dmax,k=560kN， Fh=20kN计算牛腿纵向钢筋计算总面积计算牛腿纵向钢筋计算总面积As01.20.85vhsyyF aFAfhfmax.1.21.41.2 50.3 1.4 560844.36kN1.41.4 2028kN0vkkhhFGDFFa321

28、.21.2 28 10 /300112mmhsyFAf0a 代入公式得：阐明：由图知，阐明：由图知，a=-1000，垂直作用点，垂直作用点在下柱截面内，此时无牛腿效应，仅是在下柱截面内，此时无牛腿效应，仅是一偏压构件，故取一偏压构件，故取a=0牛腿设计例题牛腿设计例题3牛腿尺寸及资料强度如前，但假定牛腿尺寸及资料强度如前，但假定Dmax=840kN设计值。对牛腿顶设计值。对牛腿顶部进展部分受压验算。部进展部分受压验算。 /0.75vkcFAfmax,60.36840650.3kN1.21.4vkkkFGD322650.3 10/3.87N/mm400 4200.75 14.310.73N/mm

29、vkFA15有一单层厂房排架跨度为：有一单层厂房排架跨度为：跨跨15m，高跨，高跨24m，柱距，柱距6m。采。采用预应力混凝土屋架和大型屋面用预应力混凝土屋架和大型屋面板。车间长板。车间长120m，中间，中间60m处设处设双柱伸缩缝，四周围护墙为双柱伸缩缝，四周围护墙为240mm砖墙。建筑平剖面如图。砖墙。建筑平剖面如图。高跨内设有两台高跨内设有两台Q=30/5t中级任中级任务制电动桥式吊车；低跨内设有务制电动桥式吊车；低跨内设有两台两台Q=5t中级任务制电动桥式吊中级任务制电动桥式吊车。根本风压为车。根本风压为0.4kN/m2；有屋；有屋面积灰荷载。面积灰荷载。1、以下图为厂房各列柱恒荷载规范、以下图为厂房各列柱恒荷载规范值。试确定作用于值。试确定作用于B柱上柱牛腿上柱上柱牛腿上-截面的轴向荷载截面的轴向荷载Nk和弯矩和弯矩Mk 规范规范值。值。提示：提示： 1.产生顺时针方向弯矩为正，反之为产生顺时针方向弯矩为正，反之为负；负； 2.B列柱竖向荷载列柱竖向荷载11.11t和和7.56t作用于作用于同一垂直线上。同一垂直线上。1、解、解B柱上柱牛腿柱上柱牛腿-截面截面高度为高度为700mm，截面重，截面重心距心距B轴线轴线50mm；应思；应思索的荷载为高跨屋盖荷索的荷载为高跨屋盖荷载、低跨屋盖荷载、上载、低跨屋盖荷载、上柱自重和高低跨交接处