混凝土单层厂房PPT课件

1、单层厂房的结构组成与传力路线单层厂房的结构组成与传力路线一、结构组成：屋盖结构：屋面板、屋架或屋面梁组成，有时还有天窗架和托架等，屋盖结构分为有檩和无檩两种屋盖体系。横向平面排架：横梁（屋架或屋面梁）、横向柱列和基础组成，是厂房的基本承重结构。纵向平面排架：纵向柱列、连系梁、吊车梁、柱间支撑和基础组成，保证厂房的纵向稳定性和刚性。支撑：屋盖支撑和柱间支撑，作用是加强结构空间刚度。基础：承受柱和基础梁传来的荷载并将它们传至基础。吊车梁：主要承受吊车竖向、横向和纵向水平荷载。围护结构：纵墙、横墙，荷载主要是自重和风荷载。第十三章 单层厂房第1页/共72页第十三章 单层厂房第2页/共72页二、传力路

2、线：第十三章 单层厂房第3页/共72页单层厂房的结构布置单层厂房的结构布置一、柱网布置：柱网：厂房承重柱或承重墙的定位轴线，在平面上构成的网络，称为柱网 。柱网布置原则：符合生产和使用要求；建筑平面和结构方案经济合 理；在厂房结构型式和施工方法上具有先进性和合理性；符合厂房建筑模数协 调标准GBJ686的有关规定；适应生产发展和技术革新的要求。跨度和柱距：跨度采用扩大模数30M（18m以下）和60M（18m以上）数列；柱距采用扩大模数60M数列。第十三章 单层厂房第4页/共72页二、变形缝：变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝。第十三章 单层厂房第5页/共72页三、支撑：屋盖支撑和柱间支撑支撑的主

3、要作用是：保证结构构件的稳定与正常工作；增强厂 房的整体稳定性和空间刚度；把纵向风荷载、吊车纵向水平荷载及水平地震作用 等传递到主要承重构件；保证在施工安装阶段结构构件的稳定。 屋盖支撑：屋盖支撑通常包括上、下弦水平支撑、垂直支撑及纵向水平系杆。 第十三章 单层厂房第6页/共72页第十三章 单层厂房第7页/共72页柱间支撑：屋盖支撑通常包括上、下弦水平支撑、垂直支撑及纵向水平系杆。 凡属下列情况之一者，应设置柱间支撑： 1）厂房内设有悬臂吊车或3t及以上悬挂吊车； 2）厂房内设有重级工作制用车，或设有中级、轻级工作制吊车，起重量在10t 及以上； 3）厂房跨度在18m以上或柱高在8m以上； 4

4、）纵向往列的总数在七根以下； 5）露天吊车栈桥的柱列。柱间支撑应布置在伸缩缝区段的中央或临近中央 。第十三章 单层厂房第8页/共72页四、抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁的功能和布置抗风柱：抗风柱主要承受山墙风荷载，一般情况下其竖向荷载只有柱自重，故设计时 可近似地按照受弯构件计算，并应考虑正、反两个方向的弯矩。当抗风柱还承受 由承重墙梁、墙板及雨篷等传来的竖向荷载时，则应按偏心受压构件计算 。圈梁：圈梁将墙体与厂房柱箍在一起，其作用是增强房屋的整体刚度，防止由于地 基的不均匀沉降或较大振动荷载等对厂房的不利影响。 连系梁：连系梁的作用除连系纵向柱列，增强厂房的纵向刚度并把风荷载传递到纵向

5、柱列外，还承受其上部墙体的重力。 过梁：过梁的作用是承托门窗洞口上的墙体重力。 基础梁：在一般厂房中，用基础梁来承托围护墙的重力 。 第十三章 单层厂房第9页/共72页第十三章 单层厂房第10页/共72页第十三章 单层厂房第11页/共72页第十三章 单层厂房第12页/共72页第十三章 单层厂房第13页/共72页第十三章 单层厂房第14页/共72页第十三章 单层厂房第15页/共72页第十三章 单层厂房第16页/共72页第十三章 单层厂房第17页/共72页第十三章 单层厂房第18页/共72页13.2 排架计算排架计算计算简图计算简图单层厂房排架结构可简化为：横向平面排架和纵向平面排单层厂房排架结构

6、可简化为：横向平面排架和纵向平面排架；架； 排架计算是为柱和基础设计提供内力数据的，主要内排架计算是为柱和基础设计提供内力数据的，主要内容为：确定计算简图、荷容为：确定计算简图、荷 载计算、柱控制截面的内力分析载计算、柱控制截面的内力分析和内力组合。必要时，还应验算排架的水平位移和内力组合。必要时，还应验算排架的水平位移 值。值。 为了简化计算，根据构造和实践经验，假定： （1）柱下端固接于基础项面，上端与屋面梁或屋架铰接； （2）屋面梁或屋架没有轴向变形。第十三章 单层厂房第19页/共72页荷载计算荷载计算第十三章 单层厂房屋盖自重 ：1F上柱自重 ：下柱自重： 吊车架和轨道零件自重 ：围护

7、结构等重力 ：活载：2F3F4F5F恒载：屋面活荷载 ：吊车荷载 ：风荷载 ：第20页/共72页一、恒载 各种恒荷载的数值可按材料重力密度和结构的有关尺寸由计算得到，标准构 件可从标准图上直接查得。 第十三章 单层厂房第21页/共72页二、屋面活荷载 屋面活荷载包括屋面均布活荷载、雪荷载和屋面积灰荷载三种，都按屋面的 水平投影面积计。 排架计算时，屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，仅取两者中的较大值。屋 面积灰荷载应与雪荷载和屋面均布活荷载两者中的大值同时考虑。 三、吊车荷载 单层厂房中常用的吊车有悬挂吊车、手动吊车、电动葫芦以及桥式吊车等。 根据吊车达到其额定值的频繁程度，将吊 车工作的载荷

8、状态分为轻级、中级、重级和特重级四种。 桥式吊车对排架的作用有竖向荷载和水平荷载两种。 第十三章 单层厂房第22页/共72页maxDminD吊车竖向荷载设计值：、 kkkkkPGGGpmax, 3, 2, 1min,2第十三章 单层厂房第23页/共72页吊车横向水平荷载设计值：maxT对于软钩吊车 当额定起吊质量Q310t时， =1.12； 当额定起吊质量15tQ350t时， =0.10； 当额定起吊质量 Q3 75t时， =0.08对于硬约吊车取 =0.20第十三章 单层厂房第24页/共72页吊车竖向荷载和水平荷载在排架上的作用情况：第十三章 单层厂房第25页/共72页【例题1311】已知：

9、有一单跨厂房，跨度18m，往距6m，设计时考虑两台 10t 中级载荷状态的桥式吊车，吊车桥架跨度lk=1.65m。桥架宽度B=5.55m，轮距 K=4.40m， 小车质量m2=3.8t，吊车最大轮压标准值Pmax,k=115kN，大车质量m1=18t。 求：Dmax、Dmin和Tmax。第十三章 单层厂房第26页/共72页解：第十三章 单层厂房第27页/共72页四、风荷载地面粗糙度可分为A、B、C、 D四类： A类指近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区； B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡 镇和城市郊区； C类指有密集建筑群的城市市区； D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。第

10、十三章 单层厂房第28页/共72页第十三章 单层厂房第29页/共72页第十三章 单层厂房第30页/共72页风荷载作用下排架计算简图： 风荷载的设计值W、q1、q2。等于其标准值乘以风荷载分项系数 1.4第十三章 单层厂房第31页/共72页【例题132】 已知：某金工车间，外形尺寸及部分风载体型系数如下图所示，基 本风压w0 =35kNm2，柱项标高为+10.5m，室外天然地坪标高为 -0.30m， h1 =2.1m,h2=1.2m，地面粗糙类别为B，排架计算宽度B=6m。求：作用在排架上风荷载的设计值。 第十三章 单层厂房第32页/共72页【解】1求q1,q2 风压高度变化系数按柱顶离室外天然

11、地坪的高度 10.50.3=10.8m取值。查表134得：离地面 10m时， u1=1.00；离地面 15m时， u2=1.14。用插入法求出离地面10.8m的uz值： 2求 第十三章 单层厂房第33页/共72页用剪力分配法计算等高排架用剪力分配法计算等高排架第十三章 单层厂房柱顶水平位移：柱顶水平位移：抗剪刚度或侧移刚度第34页/共72页一、剪力分配：一、剪力分配：uuVii1nininiuuuuV11111FVni1Fuuni111由：得：所以：FFuuViniii111niiiuu111其中：为柱i的剪力分配系数第十三章 单层厂房第35页/共72页二、任意荷载作用时的剪力分配 ：计算过程

12、分为三个步骤：1）先在排架柱附加不动铰支座，并求出铰支座的水平反力R。2） 撤消附加的不动铰支座，在此排架柱顶加上反向作用的R 。 3）将上述两个状态叠加，以恢复原状 。第十三章 单层厂房第36页/共72页【例题13-3】 已知：某金工车间的排架计算简图，如图 1337所示， A柱与 B柱形状和尺 寸相同。 求：在 Mmax103kN m和 Mmin=35.9kN m联合作用下按剪力分配法计算 的排架内力。解：（l）计算参数n和 第十三章 单层厂房第37页/共72页（2）在柱顶虚加不动铰支座 查附 录10中的附图103得C3=1.3 （3）撤销附加的不动铰支座 （4）叠加（2）和（3）两个状态

13、 第十三章 单层厂房第38页/共72页（5） 相应的内力图（弯矩图和剪力图）如下图 ：第十三章 单层厂房第39页/共72页【例题13-4】 求：用剪力分配法计算此排架在风荷载作用下的内力。 第十三章 单层厂房第40页/共72页解：（1）计算剪力分配系数第十三章 单层厂房第41页/共72页（2）计算各柱顶剪力：q1作用下，由附录10中的附图108，查得C11 0.361 q2作用下，由附录10中的附图108，查得C11 0.361 （3）撤销附加的不动铰支座 （4）叠加（2）和（3）两个状态 第十三章 单层厂房第42页/共72页（5） 相应的内力图（弯矩图和剪力图）如下图 ：第十三章 单层厂房第

14、43页/共72页内力组合内力组合一、控制截面：截面II为上柱的控制截面 截面-和 -为下柱的控制截面 二、荷载组合：对于一般框架、排架结构，可以采用简化规则，按照下列 组合值中取最不利值确定： （1）恒荷载任一活荷载； （2）恒荷载0.85（任意两个或两个以上活荷载之和）。第十三章 单层厂房第44页/共72页三、内力组合： 排架柱是偏心受压构件，其纵向受力钢筋的计算主要取决于轴向力N和弯矩 M，根据可能需要的最大的配筋量，一般可考虑以下四种内力组合： （1）M max及相应的N和V； （2）M max及相应的N和V （3） N max及相应的M和V； （4） N min及相应的M和V。内力组合

15、时应注意以下几点： 1）每次组合都必须包括恒荷载项； 2）每次组合以一种内力为目标来决定荷载项的取舍 ；3）当取N max或N min为组合目标时，应使相应的M绝对值尽可能大 4)风荷载项中有左风和右风两种，每次组合只能取其中的一种。5)对于吊车荷载项要注意两点：竖荷与水平荷关系及荷载项目数 。6）由于柱底水平剪力对基础底面将产生弯矩，其影响不能忽视。 第十三章 单层厂房第45页/共72页13.3 单层厂房柱单层厂房柱柱的型式：柱的型式： 目前对预制柱可按截面高度h确定截面型式： 当h1400mm时，宜采用双肢柱。 第十三章 单层厂房第46页/共72页矩形、工字形柱的设计矩形、工字形柱的设计一

16、、截面尺寸和外形构造尺寸 ：柱截面尺寸除应保证柱具有足够的承载力外，还必须使柱具有足够的刚度。 第十三章 单层厂房第47页/共72页外形尺寸构造要求第十三章 单层厂房第48页/共72页二、截面设计： 根据排架计算求得的控制截面最不利的内力组合M和N，按偏心受压构件进 行截面计算。 第十三章 单层厂房第49页/共72页三、吊装、运输阶段的承载力和裂缝宽度验算 ：预制柱一般考虑翻身起吊，按图1353中的11、22和33截面根据运输、吊 装时混凝土的实际强度，分别进行承载力和裂缝宽度验算。验算时应注意下列问题：1）柱身自重应乘以动力系数1.5（根 据吊装时的受力情况可适当增减）。 2）因吊装验算系临

17、时性的，故构件安 全等级可较其使用阶段的安全等级降低一级。 3）柱的混凝土强度一般按设计强度的70考虑。当吊装验算要求高于设计强度的70方可吊装时，应在施工图上注明。 4）一般宜采用单点绑扎起吊，吊点设在变阶处。当需用多点起吊时，吊装方法应与施工单位共同商定并进行相应的验算。 5）当柱变阶处截面吊装验算配筋不足时，可在该局部区段加配短钢筋。 第十三章 单层厂房第50页/共72页四、构造要求 ： 短形和工字形柱的混凝土强度等级常用C20C30，当轴向力大时宜用较高等 级。纵向受力钢筋一般采用HRB400和HRB335级钢筋，构造钢筋可用HPB235 或HRB335级钢筋，直径d不小于6mm的箍筋

18、用HPB235级钢筋。 纵向受力钢筋直径不宜小于12mm，全部纵向受力钢筋的配筋率不宜超过 5；当混凝土强度等级小于或等于C50时，全部纵向受力钢筋的配筋率不应小于 0.5，当混凝土强度等级大于C50时，不应小于06；柱截面每边纵向钢筋的 配筋率不应小于0.2。当柱的截面高度h不小于600mm时，在侧面应设置直径为（10 16 )mm的纵向构造钢筋，并相应地设置复合箍筋或拉结筋。第十三章 单层厂房第51页/共72页牛腿牛腿 根据牛腿竖向力Fv的作用点至下柱边缘的水平距离a的大小，一般把牛腿分 成两类：当ah。时为长牛腿 第十三章 单层厂房第52页/共72页(1) 弹性阶段的应力分布 :(2)

19、裂缝的出现与展开 :第十三章 单层厂房第53页/共72页(3) 破坏形态 :第十三章 单层厂房第54页/共72页(4) 牛腿设计 : 牛腿的截面宽度通常与柱同宽，因此主要是确定截面高度；牛腿的破坏都是发生在斜裂缝形成和展开以后，因此，牛腿截面 高度的确定，一般以控制其在使用阶段不出现或仅出现细微斜裂缝为准。所以，牛腿的截面尺寸应根据式（1317）给出的斜裂缝控制条件和构造要求来确定 。第十三章 单层厂房第55页/共72页牛腿纵向受拉钢筋的计算和构造： shvsyazFaFzAfyhsyvsfFhahfaFA0085. 0185. 0085. 0hz 近似取：yhyvfFhfaF2 . 185.

20、 00第十三章 单层厂房第56页/共72页牛腿构造： 第十三章 单层厂房第57页/共72页13.4 柱下独立基础柱下独立基础柱下独立基础的型式：柱下独立基础的型式：第十三章 单层厂房第58页/共72页柱下扩展基础的设计：柱下扩展基础的设计： 柱下扩展基础设计的主要内容为：按地基承载力确定基础底面尺寸；按受冲 切承载力确定基础高度和变阶处的高度；按基础受弯承载力计算底板钢筋；构造 处理及绘制施工图等。 （1）确定基础底面尺寸 ：afAGFp轴心受压柱下基础 ：dfFAma第十三章 单层厂房第59页/共72页偏心受压柱下基础 ：WMAGFpmaxminbeblGFp61maxminafppp2mi

21、nmaxafp2 . 1max确定基础底面尺寸第十三章 单层厂房第60页/共72页（2）确定基础高度 ： 基础高度应满足两个要求：构造要求；满足柱与基础交接处混凝土受冲 切承载力的要求（对于阶梯形基础还应按相同原则对变阶处的高度进行验算）。 07 . 0hbfFmtLApFsl2btmbbb第十三章 单层厂房第61页/共72页（3）底板受力钢筋 ： ccnblhbpM224121 ccnbbblpM2241201119 . 0hfMAys)(9 . 00dhfMAys偏心时：？第十三章 单层厂房第62页/共72页（3）构造要求 ：一般要求： 轴心受压基础的底面一般采用正方形。偏心受压基础的底面应采用短形，长 边与弯矩作用方向平行。长、短边的比值在1.5一2.0之间，不应超过3.0。 锥形基础的边缘高度不宜小于300mm；阶形基础的每阶高度宜为（300 500)mm