单层厂房结构型式与排架计算2ppt课件

1、混凝土房屋构造设计石家庄铁道学院土木工程分院建筑工程系第二章 单层厂房第二章 单层厂房前往2.2 排架计算目的：确定柱和根底的内力。内容：确定计算简图、荷载计算、内力分析和内力组合。2.2.1排架的计算简图1. 计算单元 按平面构造计算，根据构造布置和受力情况，选取最有代表性的计算单元。第2章混凝土构造设计 计算单元的选取前往前往2排架构造的根本假定 (1)通常屋架与柱顶用预埋钢板焊接，可视为铰接，它只能传送竖向力和程度力，不能传送弯矩； (2)排架柱(预制)插入根底杯口有一定深度，柱和根底间用高等级细石混凝土浇筑密实，柱与根底衔接处可视为固定端，固定端位于根底顶面； (3)排架横梁(屋架或屋

2、面梁)刚度很大，受力后的轴向变形可忽略不计，简化为一刚性连杆，即排架受力后，横梁两端的柱顶程度位移相等。 前往3排架构造的计算简图 (1)排架柱的高度由固定端算至柱顶铰结点处。排架柱的轴线为柱的几何中心线。当柱为变截面柱时，排架柱的轴线为一折线。上柱高Hu，下柱高Hl，全柱高H，上柱截面惯性矩为Iu，下柱截面惯性矩为Il，如上图(b)所示。 (2)排架的跨度以厂房的轴线为准。横梁用一条线来代表(EA=)，计算简图如上图(c)。由上图(b)改用上图(c)，需在柱的变截面处添加一个力偶M，M 等于上柱传下的竖向力乘以上下柱几何中心线的间距e 。 前往(a)排架构造(b)变截面排架柱的实践轴线(c)

3、排架构造计算简图 计算简图前往1恒载由资料重度计算，留意作用位置 2.2.2排架构造的荷载计算 屋盖恒载G1 吊车梁和轨道及衔接件的重力荷载G3悬墙自重重力荷载G2柱自重重力荷载G4(1)屋盖恒载 包括屋面构造层、屋面板、天窗架、屋架、屋盖支撑以及与屋架衔接的各种管道的重力荷载。它们都以集中力Gl的方式施加于柱顶，作用点位于屋架上下弦几何中心线汇交处(对规范屋架通常在纵向定位轴线内侧l50mm处)。Gl对上柱截面中心往往有偏心距el，对下柱截面中心又添加另一偏心距e2(e2为上下柱中心线间距)，所以Gl对柱顶截面中心有一个外力矩Glel，对变截面处下柱截面中心有一个附加力矩Gle2，如上图(b

4、)所示。 前往(a)屋盖荷载与上、下柱的关系 (b) 计算简图 前往(2)柱、吊车梁和轨道结合重力荷载 柱的重力荷载G2、G3分别按上、下柱(下柱包括牛腿)的实践体积计算。上柱自重G2作用于上柱重心，它的作用线与上柱中心线相重合，对下柱截面中心线有偏心距e2，对牛腿顶面处下柱截面中心有一个外力矩G2e2；下柱自重G3作用于下柱的重心，它的作用线与下柱中心线相重合。 吊车梁和轨道结合的重力荷载G4可从相应的规范图集中查得，轨道结合也可按12kN/m沿吊车梁长度方向的均布荷载计算。G4的作用线与吊车梁轨道中心线相重合，距柱纵向定位轴线普通为750mm，并作用在柱牛腿顶面。G4对下柱截面中心的偏心间

5、隔为e4，故G4对下柱截面中心有一外力矩G4e4。 前往前往(3)墙体荷载 当外墙墙体或大型墙板搁置在连系梁(墙梁)上，连系梁又支承在柱的牛腿上时，排架柱将遭到墙体、墙体上的窗重以及连系梁自重产生的偏心荷载G5，e5为墙体中心线到排架柱中心线的间隔，墙体荷载作用下的计算简图如以下图所示 。 前往2. 吊车荷载 吊车荷载表示图吊车荷载是挪动荷载，作用在厂房排架上的桥式吊车荷载普通有三种方式：(1)吊车竖向荷载Dmax、Dmin；(2)吊车横向程度荷载Tmax；(3)吊车纵向程度荷载。第(1)、(2)种作用在厂房横向排架上(如以下图所示)，第(3)种作用在厂房纵向排架上。 前往(1)吊车竖向荷载

6、最大轮压Pmax和最小轮压Pmin 吊车竖向荷载是吊车满载运转时经过轮压传给排架柱的竖向挪动荷载。桥式吊车竖向荷载规范值应采用吊车的最大轮压Pmax和吊车的最小轮压Pmin。当吊车满载且卷扬机小车行驶到吊车桥架一侧的极限位置时，小车所在一侧轮压将出现最大轮压Pmax；同时，另一侧吊车轮压出现最小轮压Pmin(见以下图)。 前往多台吊车的荷载折减系数 当有多台吊车时，对一层吊车单跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不宜多于2台；对一层吊车多跨厂房的每个排架，不宜多于4台。对于多层吊车的单跨或多跨厂房，应按实践运用情况思索。当按两台或两台以上吊车计算排架时，多台吊车的竖向荷载规范值应乘以下表所示的

7、折减系数后采用，这是思索到多台吊车同时满载，且小车位置也同时处于最不利位置的概率是很小的。 参与组合的吊车台数吊车载荷状态等级轻级和中级中级和特重级20.900.9530.850.9040.800.85注：对于多层吊车的单跨或多跨厂房，计算排架时，参与组合的吊车台数及荷载的折减系数，应按实践情况思索。前往吊车对排架柱产生的最大竖向荷载Dmax和最小竖向荷载Dmin 普通预制吊车梁为简支梁，利用简支梁的反力影响线可求出吊车对排架柱产生的最大竖向荷载Dmax(另一侧排架柱为最小竖向荷载Dmin)。分析阐明，只需当两台吊车挨紧运转，且其中起分量大的一台的轮子行至排架柱的位置时(见上图)，作用于计算排

8、架柱的吊车竖向荷载才是最大值Dmax(另一侧排架柱为最小值Dmin)。由反力影响线得(见以下图)： 前往 Dmax=Pimaxyi Dmin=Piminyi 式中Pimax、Pimin分别为第i台吊车最大、最小轮压； yi为各轮压对应的反力影响线的竖值。前往桥式吊车根本参数Pmax、Pmin、桥宽B、轮距K等，可按所采用的桥式吊车规格，从产品阐明书或有关专业规范中查得。在上图中，B1、K1为吊车1的桥宽和轮距；B2、K2为吊车2的桥宽和轮距；C为两台吊车最大轮压P1max和P2max作用点的间距(见上图)，其值为 C=(B1-K1)/2+(B2-K2)/2 前往吊车竖向荷载对排架下柱产生的力矩

9、Mmax、Mmin 最大(最小)竖向荷载Dmax(Dmin)对下柱几何中心线产生的力矩为 Mmax=Dmaxe4 Mmin=Dmine4 式中e4为吊车梁中心线和下柱中心线间的间隔。求出Dmax、Dmin、Mmax、Mmin后即可得到排架在吊车竖向荷载作用下的计算简图，如以下图所示。值得留意的是，Dmax、Mmax也能够施加在B柱上，与此相应的是Dmin、Mmin作用在A柱上。 前往前往(2)吊车横向程度荷载 吊车横向程度荷载T 桥式吊车的横向程度荷载是由吊车上的小车在启动或制动时引起的惯性力而产生的。 建议吊车的横向程度荷载在两边轨道上平均分配，分别由车轮传至轨顶，并经轨道和埋设在吊车梁顶面

10、的衔接件传给上柱。因此，吊车横向程度荷载施加于排架的作用点，就在吊车梁顶面标高处，且有向左或向右两种能够性，如以下图所示。 前往 思索多台吊车程度荷载时，由于同时制动的机遇很小，规定：对单跨或多跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不应多于2台。计算排架接受的程度荷载规范值时，也应乘以荷载折减系数。因此，对普通4轮桥式吊车，每个轮子上产生的横向程度荷载规范值T，可按下式计算：前往T=(Q+Q1)g/4 (kN) 式中Q 吊车的额定起分量(t)；Q1横行小车分量(t)； g 重力加速度(9.81，可近似取10)； 横向程度荷载系数(或称小车制动力系数)。 对于软钩吊车： 当Q10t时，=12；当Q

11、=1550t时，=10； 当Q75t时，=8； 对于硬钩吊车 =20。 前往 吊车横向最大程度荷载Tmax作用下的计算简图 吊车横向程度荷载也是挪动荷载，也要用影响线才干求出吊车对排架柱产生的最大程度荷载Tmax。吊车的位置与计算吊车竖向荷载Dmax时一样，所用公式类似，即： Tmax=Ti yi 吊车横向程度荷载作用下的计算简图如以下图所示。 前往 (3)吊车纵向程度荷载 桥式吊车的纵向程度荷载是吊车的大车在启动或制动时引起的惯性力产生的，经过大车制动轮与钢轨间的摩擦传给厂房纵向构造。因此，吊车纵向程度荷载的作用点位于刹车轮与轨道的接触点，其方向与轨道方向一致。作用在一边轨道上的吊车纵向程度

12、荷载规范值Te可按下式计算(取吊车的大车制动力系数为0.1)： Te=0.1nPmax 式中n吊车每侧制动轮数(一台四轮桥式吊车，n=1)； Pmax刹车轮的最大轮压。 前往计算吊车纵向程度荷载引起的厂房纵向构造的内力时，对单跨或多跨厂房的每个纵向排架，参与组合的吊车台数均不应多于2台。吊车纵向程度荷载将由同一伸缩缝区段内各柱共同接受，按各柱沿厂房纵向的抗侧刚度大小比例分配。当有柱间支撑时，全部纵向程度荷载可思索由柱间支撑接受。 前往 3风荷载 作用于单层厂房排架构造上的风荷载可分为两部分：(1)柱顶以下的风荷载，可近似地按竖向均布荷载q计，风压高度系数偏平安地按柱顶标高计算。(2)柱顶(屋架

13、下弦)以上的风荷载，经过屋架以集中力FW的方式作用于排架柱顶。这时的风压高度变化系数均可按天窗檐口处标高计算，也可按各部分平均高出室外地面的高度计算。风荷载作用下的计算简图如以下图所示。 第3章混凝土构造设计 风荷载的计算前往 作用于单层厂房外表上的风荷载与受风外表的外形、所处的地理位置、周围环境、离地面高度有关。规定，垂直于建筑物外表上的风荷载规范值Wk(kN/m2)，按下式计算： Wk=Z S ZWO 式中ZZ高度处的风振系数，仅在高度大于30m且高宽比大干1.5的房屋构造，以及根本自振周期T1大于0.25s的塔架、桅杆、烟囱等挺拔构造中才予思索，单厂构造中Z=1； 前往S风荷载体型系数，

14、是指风作用在建筑物外表所引起的实践压力(或吸力)与实际风压的比值。主要与建筑物的体型和尺度有关。中列出多种根本体型的风荷载体型系数，供设计时采用；Z风压高度变化系数，根据离地面高度及地面粗糙度类别，查表确定；WO根本风压(kN/m2)，是以当地比较空阔平坦地面上离地10m高统计所得的、50年一遇10分钟平均最大风速VO(m/s)为规范，按WO=VO2/1600确定的风压值。前往 4. 雪荷载、屋面积灰荷载和屋面均布活荷载 这三种荷载都是作用在屋面上的可变荷载，都以一样的途径传至柱顶，其计算简图同屋盖恒载。在进展单层厂房构造设计时，思索到屋面均布活荷载与雪荷载相遇的能够性很小，规定，屋面均布活荷

15、载，不应与雪荷载同时思索，而应取两者中的较大值。当有屋面积灰荷载时，它应与屋面均布活荷载或屋面雪荷载中之较大值同时取用。(1)屋面积灰荷载当设计消费中有大量排灰的厂房(如冶金、铸造、水泥等行业的建筑)及其临近建筑时，需思索厂房屋面积灰荷载，其取值应按确定。前往(2)雪荷载作用于屋面程度投影面上的雪荷载规范值Sk(kN/m2)，按下式计算： Sk=rSO 式中r屋面积雪分布系数, 与屋面方式、朝向及风力等有关。规定了多种典型屋面的屋面积雪分布系数，供设计时采用； SO根本雪压(kN/m2)是以当地普通空阔平坦地面上统计所得30年一遇最大积雪的自重确定的，中给出了全国根本雪压分布图。前往 (3)屋

16、面均布活荷载不上人屋面的均布活荷载指施工阶段及运用阶段进展屋面维修时的荷载。对钢筋混凝土屋面(包括挑檐、雨篷)上的屋面均布活荷载，按0.5 kN/m2计算。其他屋面构造的屋面均布活荷载取值，详见。 第2章混凝土构造设计2.2.3 用剪力分配法计算高排架 排架的内力分析方法与排架的方式及荷载的作用方式有关，可采用力法和位移法进展分析。 等高排架与不等高排架 单位程度力作用在单阶悬臂柱顶时，柱顶位移的计算。 柱的“抗剪刚度或“侧移刚度：当使柱顶产生单位程度位移时，所需施加的力的大小第2章混凝土构造设计1. 柱顶程度集中力作用下等高排架的内力分析 第2章混凝土构造设计 柱顶作用的程度力与各柱顶的程度

17、剪力平衡 横梁轴向刚度无穷大，各柱顶的位移相等 各柱的柱顶剪力和柱顶位置的关系 利用解超静定构造的三个条件：平衡条件、变形条件和物理条件求解柱顶剪力。第2章混凝土构造设计 解联立方程求得各柱柱顶剪力式中 为第i根柱的剪力分配系数： 在柱顶集中力作用下，可直接用剪力分配法求解。第2章混凝土构造设计2. 恣意荷载作用下等高排架的内力分析 恣意荷载作用下等高排架的内力分析第2章混凝土构造设计 不能直接运用剪力法，但经过柱顶加铰支连杆可以经过转换用剪力分配法求解。分四步走： 在排架柱顶附加一个不动铰支座，限制其程度侧移； 叠加上述计算结果，可得到排架在恣意荷载作用下的 柱顶剪力，至此，排架各柱的内力即

18、可求解。 此时排架变为多根一次超静定柱，利用柱顶反力系数 可求得各柱顶反力Ri及相应的柱端剪力，那么柱顶假想 的不动铰支座反力为 ; 撤除不动铰支座，将R反向加于排架柱顶，用剪 力分配法将其分配给各柱，求得柱顶分为 ;第2章混凝土构造设计2.2.4 内力组合1. 柱的控制截面 内力组合就是确定柱的控制截面和相应的最不利内力，并进展荷载组合。 柱的控制截面 -上柱柱底截面 -牛腿顶面 -下柱柱底截面 第2章混凝土构造设计2. 荷载组合 经过组合求出能够出现的最不利内力规定荷载效应组合的设计值S，应 从以下组合值中取最不利值：2-192-18 请留意：当2-18式中n=1时，组合系数0.9应改为1

19、.0。第2章混凝土构造设计3. 内力组合工程 偏心受压柱的破坏形状有两种：大偏心受压和小 偏心受压，故对控制截面思索四种最不利内力组 合： Mmax及相应的N、V Mmin及相应的N、VNmax及相应的M、VNmin及相应的M、V 弯矩、轴力和配筋关系图第2章混凝土构造设计4. 内力组合本卷须知 无论什么情况，恒载必需参与组合； 目的在于得到最大内力，其他为最大内力的对应值； Dmax作用在A柱， 和Dmax作用在B柱不能够同时出现，所以不能够在同一组组合中出现； Tmax参与组合时，必有垂直荷载项D(Dmax或Dmin)，而垂直荷载参与组合时，不一定有Tmax项(未必刹车)； 风荷载，左风、

20、右风不同时存在，故不同时参与组合； 求Nmin时，N = 0的风荷载应参与组合。第2章混凝土构造设计2.2.5 排架思索整体空间作用的计算1. 厂房整体空间作用的根本概念 厂房空间作用分析第2章混凝土构造设计2. 吊车荷载作用下思索厂房整体空间作用的排架内力分析 排架与排架、排架与山墙之间的相互制约作用，称为厂房的整体空间作用。 吊车荷载为部分荷载，可按思索厂房空间作用的方法计算吊车荷载作用下的排架内力。 适用中采用空间作用分配系数来思索厂房的 荷载，该系数本质上是思索空间作用排架的侧 移与按平面排架计算时的柱顶侧移 0的比 值。第2章混凝土构造设计3. 思索厂房整体空间作用时排架内力计算步骤

21、 思索厂房空间作用时排架的内力计算比较：第2章混凝土构造设计2.3单层厂房柱2.3.1 柱的型式 柱的设计包括柱的方式的选择、确定截面尺寸、配筋计算、吊装验算、牛腿设计等。.矩形、工字形、双肢柱。柱的方式第2章混凝土构造设计2.3.2 矩形、工字形柱的设计1. 截面尺寸和外形构造尺寸 . 设计柱子的截面尺寸时不仅思索承载力，还需思索厂房柱的刚度要求。第2章混凝土构造设计2. 截面配筋计算 柱按偏心受压构件计算配筋：.斜截面正截面大偏心小偏心对称配筋非对称配筋第2章混凝土构造设计对于大偏心受压，M接近，N小不利；对于小偏心受压，M接近，N大不利；无论什么情况，N接近， M大不利。对称配筋时，取|

22、Mmax|及相应的N；Nmax及相应的M；Nmin及相应的M。内力组合的取舍：受压构件按规范确定计算长度l0。第2章混凝土构造设计3. 吊装运输阶段的承载力和裂痕宽度计算 . 柱的吊装方式及简图 第2章混凝土构造设计吊装采用一点吊时，吊点设在牛腿的根部，吊车 验算的控制截面有上柱柱底、牛腿根部和下柱跨 中三个控制截面。吊装方法有平吊和翻身吊两种；吊装时，柱自重的分项系数取1.2；应思索动力系 数1.5；构造的重要性系数取0.9。应留意不同的起吊方法，柱的受力形状不同，截 面尺寸和可利用钢筋的数量不同。2-22吊装时经过限制钢筋应力来限制裂痕宽度。第2章混凝土构造设计4. 构造要求 受力纵筋：直径 d12mm, 当h600mm时 d1016mm，全部纵向配筋率不宜超越 5%。混凝土强度等级：C20箍筋：直径