钢筋混凝土单层厂房ppt(87页)

1、第七章 钢筋混凝土单层厂房The Single-story Factory Building本章内容第一节 单层厂房的结构类型及布置第二节 单层厂房内力计算第三节 厂房主要构件设计第四节 基础设计第七章 单层厂房结构7.1 单层厂房的结构类型及布置一、单层厂房的特点 （1）跨度大、高度大，承受的荷载大。 （2）采用水平运输设备，设计时需考虑动荷载的影响。 （3）可充分利用地基承载力，布置重型设备或产品。 （4）采光、通风好。 （5）改建、扩建方便。 （6）可采用标准构件，施工速度快。 （7）占地面积大（土地利用率低）。第七章 单层厂房结构7.1 单层厂房结构的结构类型及布置二、单层厂房的结构类

2、型1、按所用材料分类 混合结构（承重砖柱、钢筋混凝土屋架、木屋架或轻钢屋架） 适用于无吊车或吊车吨位不超过5吨，跨度15米以内，柱顶标高8米以下，无特殊工艺要求的小型厂房。 钢结构（一般为门式刚架） 吊车吨位在250吨以上，跨度大于36米的大型厂房或有特殊工艺要求的厂房。 钢筋混凝土结构 除以上以外的其他厂房均可采用。2、单跨与多跨单跨：横向刚度小，通风、采光较好多跨：横向刚度大，节约材料、减轻自重，通风、采光较差3、等高与不等高由生产工艺决定，尽量做成等高第七章 单层厂房结构7.1 单层厂房结构的结构类型及布置 第七章 单层厂房结构7.1 单层厂房结构的结构类型及布置 第七章 单层厂房结构7

3、.1 单层厂房结构的结构类型及布置4、排架与刚架从受力上分，可分为排架结构和刚架结构。（1）排架结构由屋架（屋面梁）、柱和基础组成。钢钢筋混凝土排架：承载能力大、跨度大，宜用于跨度大于 36m，吊车起重量在250t以上的重型工业厂房钢筋混凝土排架：跨度在36m以内，檐高在20m以内，吊车起重 量在200t以内的工业厂房钢筋混凝土砖排架：跨度在15m以内，檐高在8m以内，吊车 起重量在5t以内的工业厂房 第七章 单层厂房结构7.1 单层厂房结构的结构类型及布置（2）刚架结构由横梁、柱和基础组成与排架不同：柱与梁为刚接，柱与基础一般为铰接。柱与横梁合一基础铰接两铰拱三铰拱刚架结构 第七章 单层厂房

4、结构7.1 单层厂房结构的结构类型及布置 三、 结构组成排架结构有檩体系:小型屋面板、檩条、屋架或屋面梁 (包括屋盖支撑)无檩体系:大型屋面板、屋架或屋面梁 （包括屋盖支撑） 屋盖结构 横梁（屋架或屋面梁）横向排架 横向柱列 基础纵向排架纵向柱列连系梁吊车梁柱间支撑基础及基础梁围护结构 第七章 单层厂房结构7.1 单层厂房结构的结构类型及布置 第七章 单层厂房结构7.1 单层厂房结构的结构类型及布置 第七章 单层厂房结构7.1 单层厂房结构的结构类型及布置单层厂房中的主要结构构件：屋面板、屋架、吊车梁、柱和基础。设计时一般只有柱和基础通过计算确定，屋面板、屋架及吊车梁等可选标准图集。 第七章

5、单层厂房结构7.1 单层厂房结构的结构类型及布置 四、 主要结构构件的选型1、屋面板承受荷载：常用形式：预应力混凝土大型屋面板、预应力混凝土T形屋面板、预应力混凝土单肋板、预应力混凝土空心板。2、屋面梁和屋架承受荷载：屋面梁常用形式：预应力混凝土单坡薄腹工形梁、预应力混凝土双坡薄腹工形梁及空腹梁。制作简单，自重大、费材料，适用于跨度不大（18m）、有较大振动或有腐蚀介质的厂房。屋架常用形式：拱式、桁架式。拱式常采用钢筋混凝土两铰拱屋架。构造简单，自重轻，但下弦刚度小。适用于15m及以下跨度的厂房。 第七章 单层厂房结构7.1 单层厂房结构的结构类型及布置桁架式屋架形式：三角形、梯形、拱形、折线

6、形等。常用形式：预应力混凝土梯形屋架、预应力混凝土折线形屋架。3、吊车梁承受荷载：常用形式：T形截面、工形截面 可采用钢筋混凝土 或 预应力混凝土根据吊车梁的受力特点，可采用变高度的，如鱼腹式吊车梁、折线形吊车梁。4、柱常用形式有矩形、工字形截面、双肢柱等。当厂房跨度、高度及吊车起重量不大，柱的截面尺寸较小时，可采用矩形、工字形截面；当厂房跨度、高度及吊车起重量较大，柱的截面尺寸较大时，可采用双肢柱； 第七章 单层厂房结构7.1 单层厂房结构的结构类型及布置柱的形式 第七章 单层厂房结构7.1 单层厂房结构的结构类型及布置5、基础单层厂房柱下基础一般采用独立基础。柱下独立基础有阶形基础、锥形基

7、础、高杯口基础。 第七章 单层厂房结构7.1 单层厂房结构的结构类型及布置 五、结构布置 结构布置包括：屋盖结构布置；吊车梁、柱布置及柱间支撑布置；圈梁、联系梁及过梁布置；基础及基础梁布置。 第七章 单层厂房结构7.1 单层厂房结构的结构类型及布置 第七章 单层厂房结构7.1 单层厂房结构的结构类型及布置1、 柱网布置柱网：柱的纵向定位轴线与横向定位轴线在平面上所形成的网格。纵轴之间的距离为柱距；横轴之间的距离为跨度。柱网布置不仅是确定柱的位置，同时也确定屋面板、屋架吊车梁等的跨度，并设计厂房其他结构构件的布置。柱网布置的一般原则：符合生产工艺和正常使用的要求；建筑和结构经济合理；施工方法具有

8、先进性；符合厂房建筑统一化的原则；适应生产发展和技术革新的要求。 第七章 单层厂房结构7.1 单层厂房结构的结构类型及布置柱网布置示意图 第七章 单层厂房结构7.1 单层厂房结构的结构类型及布置在厂房端部横向定位轴线与山墙边缘重合，将山墙内侧第一排柱中心内移600mm；变形缝两侧柱分别向两侧移600mm。 第七章 单层厂房结构7.1 单层厂房结构的结构类型及布置2、 变形缝 （1）伸缩缝结构体系很长时，温度应力过大。 通过设置伸缩缝来解决。最大伸缩缝间距：处于室内或土中 100M 处于露天时 70M （2）沉降缝 解决不均匀沉降问题，必须从基础断开。 （3）防震缝 当建筑物平面、立面复杂，结构

9、高度或刚度相差很大时设置。变形缝设置原则：尽量不设和少设，当必须设置时尽量做到三缝合一。 第七章 单层厂房结构7.1 单层厂房结构的结构类型及布置3、支撑：保证构件的稳定性；增强结构的整体稳定性和空间刚度；传递纵向水平荷载；保证结构施工阶段的稳定性柱间支撑(上柱柱间支撑、 下柱柱间支撑) 屋盖支撑(垂直支撑、水平系杆、上弦、下弦横向水平支撑、下弦平面的纵向水平支撑) 第七章 单层厂房结构7.1 单层厂房结构的结构类型及布置1）屋盖支撑屋盖支撑包括屋架上、下弦横向水平支撑、纵向水平支撑、垂直支撑和纵向水平系杆、天窗架支撑。 第七章 单层厂房结构7.1 单层厂房结构的结构类型及布置2）柱间支撑柱间

10、支撑的主要作用是增强厂房的纵向刚度和稳定性。以下情况设置（1）厂房内设置重级工作制吊车，或中、轻级工作制吊车起重量在10吨以上；（2）厂房跨度在18米及18米以上，或柱高在8米以上；（3）纵向柱的总数每排在7根以下；（4）设有3吨及3吨以上悬挂式吊车；（5）露天吊车的柱列。 第七章 单层厂房结构7.1 单层厂房结构的结构类型及布置4、 抗风柱 抗风柱一般与基础刚接，与屋架上弦交接。抗风柱一般应满足两个要求：一、是在水平方向上必须与屋架有可靠的连接以保证有效传递风荷载；二、是保证在竖向应允许两者之间有一定相对位移的可能性。5、圈梁、连系梁、过梁和基础梁圈梁的作用是将墙体与排架柱、抗风柱等连接在一

11、起，以增加厂房的整体刚度；连系梁的作用是联系纵向柱列，以增强厂房的纵向刚度并传递风荷载到纵向排架。过梁的作用是承受门窗洞口上的墙体重量。基础梁的作用承受围护墙体的重量。 第七章 单层厂房结构7.1 单层厂房结构的结构类型及布置 第七章 单层厂房结构7.2 单层厂房内力计算内容包括：选取计算单元，确定计算简图荷载计算单种荷载下的内力计算内力组合柱、牛腿设计基础设计7.2 单层厂房内力计算 第七章 单层厂房结构7.2排架计算7.2.1 计算简图计算简图的确定基本假定：柱与屋架或屋面梁铰接；(1)计算单元的选取柱与基础固接;屋面梁或屋架为无轴向变形的刚杆；排架柱的高度为从固定端至柱顶铰接点处；柱的计

12、算轴线应分别取上、下柱截面的形心线。排架的跨度以厂房的轴线为准。 第七章 单层厂房结构7.2 排架计算柱总高H2指基础顶面至柱顶的高度；上柱高H1（ Hu ）指从牛腿顶面至柱顶的高度。H2H1 第七章 单层厂房结构7.2 排架计算7.2.2 荷载计算1、荷载分类及符号恒载：支承在外牛腿上的外围护结构重G5屋盖自重G1上柱自重G2(3)下柱自重G3吊车梁及轨道零件自重G4G1G1G3G3G2G2G4G4G5G5w1w2Fw 第七章 单层厂房结构7.2 排架计算活载：屋面活荷载Q1风荷载w1、w2及Fw吊车荷载 竖向荷载Dmax、 和Dmin 水平荷载TmaxQ1Q1DmaxDminTmaxTma

13、xw1w2 第七章 单层厂房结构7.2 排架计算2、各种集中荷载的作用点应据实际情况确定（1）屋盖自重G1(F1) 作用于柱顶。 通过屋架端节点处上、下弦中心线的交点（或通过屋面梁两端垫板的中心线。） 设G1对上柱有偏心为e1 ，而上下柱计算轴线间的距离设为e0。则： G1下排架的计算简图应为 第七章 单层厂房结构7.2 排架计算（2）上柱自重G2(F2) 通过上柱中心，对下柱有偏心e0，F2下计算简图F4下计算简图（3）下柱自重G3 ( F3 ) 仅使柱产生轴力（4）吊车梁及轨道零件自重G4 ( F4 ) 作用在牛腿顶面，通过吊车梁中心线。 e4吊车梁中心线对下柱的偏心距。 第七章 单层厂房

14、结构7.2 排架计算如Q1下：吊车竖向荷载下计算简图G5 、 Q1、 Dmax 和Dmin可同理换算，并画出相应的计算简图：Dmax 和Dmin下：Q1下计算简图 第七章 单层厂房结构7.2 排架计算3、各种荷载的计算（1）恒载按材料的重力密度和结构的尺寸算得。（2）屋面活荷载都按屋面的水平投影面积计算 屋面均布活荷载，查荷载规范雪荷载：标准值sk(kN/m2)注：屋面活荷载的组合 积灰荷载屋面均布活荷载和雪荷载的较大者。包括屋面积灰荷载:按厂房类型查荷载规范。屋面积雪分布系数根据屋顶形式 查荷载规范。基本雪压(kN/m2) ，按荷载规 范取 第七章 单层厂房结构7.2 排架计算（3）吊车荷载

15、（桥式吊车）概念竖向横向吊车的工作级别： 据吊车利用等级和 载荷状态分：A1A8八级。Pmax,kPmin,kPmin,k最大轮压标准值Pmax,k与最小轮压标准值Pmin,k 第七章 单层厂房结构7.2 排架计算1）最大、最小轮压标准值Pmax,k、Pmin,k数值：Pmax,k由产品规格或手册得到。 Pmin,k可由下式计算得到：2）最大、最小吊车竖向荷载设计值Dmax 、Dmin 的计算 用吊车梁支座竖向反力影响线来求。吊车荷载计算大、小车自重标准值额定起重质量Q对应的重力标准值 第七章 单层厂房结构7.2 排架计算如Pmax,k 下的Dmax，k 的计算 多台吊车的 荷载折减系数若两台

16、吊车：轻、中级 0.9；重、特重级 0.95。 第七章 单层厂房结构7.2 排架计算则，吊车竖向荷载设计值Dmax 、Dmin为 Dmax=Q. Dmax，kDmin=Q. Dmin，kDmax 、Dmin下单跨排架的计算简图： Dmax在 柱ABAABABADmax在 柱BBe4吊车梁中心线至下柱中心线的距离 第七章 单层厂房结构7.2 排架计算3）吊车横向水平荷载设计值Tmax计算Tmax的产生：额定起重质量Q的重力标准值小车的重力标准值Tmax的作用点：柱侧吊车梁顶面位置。吊车横向水平荷载标准值Tk计算：设吊车每个轮子传递的横向水平荷载为Ti,k,则总的吊车横向水平荷载标准值Ti,k为：

17、 第七章 单层厂房结构7.2 排架计算Ti,k通过桥架所有轮子传递。对4轮吊车，其中每个轮子传递值Ti,k为： 吊车横向水平荷载系数 第七章 单层厂房结构7.2 排架计算 吊车对排架产生的最大横向水平荷载标准值Tmax,k可由吊车梁支座水平反力影响线求得（计算同Dmax，k ）。设计值Tmax =Q. Tmax,k Tmax也可由Dmax求得：对多台吊车需考虑折减系数：Tk 第七章 单层厂房结构7.2 排架计算则Tmax下单跨排架的计算简图吊车左行时刹车吊车右行时刹车 第七章 单层厂房结构7.2 排架计算 关于多台吊车的荷载折减系数多台吊车的组合：计算Dmax 、Dmin时，当考虑多台吊车时，

18、 一层吊车单跨厂房，不多于两台； 一层吊车多跨厂房，不多于四台。计算Tmax 时，单跨、多跨均不多于两台。的意义： 考虑多台吊车Dmax 、Dmin和Tmax同时出现的概率很小，故排架计算时，当考虑多台吊车同时作用时，将Dmax 、Dmin和Tmax值给予折减，即乘以折减系数。取值见下表。参与组合的吊车台数吊车载荷状态等级轻级和中级重级和特重级20.90.9530.850.940.80.85 第七章 单层厂房结构7.2 排架计算(4)风荷载基本风压W0(kN/mm2) 荷载规范风荷载标准值Wk (kN/mm2)风振系数。单厂：z=1.0风压体型系数，指风在建筑物表面所引起的实际压力（或吸力）与

19、基本风压的比值；与 建筑物体型、尺寸及有关荷载规范风压高度系数,与离地高度和地面粗糟程度有关。 荷载规范。 第七章 单层厂房结构7.2 排架计算排架上风荷载的简化：柱顶以下：简化为均布荷 载 w1、w2 z按柱顶标高取值； 柱高度近似取柱全高。屋盖部分：简化为作用在 柱顶的水平集 中荷载Fw风荷载设计值w1、w2和Fw 等于其标准值乘以分项系数Q。 第七章 单层厂房结构7.2 排架计算s1s2z取值： 无天窗时，按檐口标高取； 有天窗时，按天窗檐口标高取。的计算作用在竖直面上的风荷载，按h1计算。作用在坡屋面上风荷载水平分力标准值的合力，按h2计算。第七章 单层厂房结构7.2 排架计算则，风荷

20、载下排架计算简图为：左风下右风下第七章 单层厂房结构7.2 排架计算 Dmax在 柱ABAABABAB(1)恒载下(2)屋面活荷载下(4)吊车水平荷载下(3)吊车竖向荷载下(5)风荷载下第七章 单层厂房结构7.2 排架计算7.2.3 等高排架内力计算单独荷载情况：以单跨排架为例（8种）情况1：恒荷载（G1、G2、G3、G4、G5）情况2：屋面活荷载（Q1）情况3：吊车垂直荷载Dmax作用在A柱（ Dmin作用在B柱）情况4：吊车垂直荷载Dmax作用在B柱（ Dmin作用在A柱）情况5：吊车水平荷载Tmax作用在A、B柱（ 方向从左向右）情况6：吊车水平荷载Tmax作用在A、B柱（ 方向从右向左

21、）情况7：风荷载从左向右作用情况8：风荷载从右向左作用计算思路：1、分别求出排架在各种荷载作用下的内力；2、根据出现的可能性进行内力组合，求出各控制截面的最不利内力;3、对柱及基础进行设计。第七章 单层厂房结构7.2 排架计算只要求得柱顶的剪力，便可求得柱各截面的内力（弯矩、剪力）。计算方法：剪力分配法（按刚度大小分配剪力）1、阶梯形柱位移的计算主要的目的是求柱子的抗剪刚度第七章 单层厂房结构7.2 排架计算由于横梁为刚度无限大，所以各柱顶点的位移相等。2、剪力分配法第七章 单层厂房结构7.2 排架计算任意荷载作用下，等高排架的内力计算步骤如下：（1）在排架柱顶附加不动铰支座，求出各柱内力及支

22、座反力R；（2）撤除不动铰支座，将R反向作用于排架柱顶，求出各柱内力；（3）叠加上述两种情况的内力。3、任意荷载作用下等高排架的内力分析第七章 单层厂房结构7.2 排架计算7.2.4 排架柱的最不利内力组合目的：找出危险截面上的最不利内 力（或内力组合）。图7-20单阶排架柱的控制截面、排架柱的控制截面控制截面：对构件配筋起控制作用截面。-:上柱下截面-:下柱上截面（牛腿顶截面）-:下柱下截面第七章 单层厂房结构7.2 排架计算2 控制内力对偏心柱，一般最不利内力出现在以下四种情况。 对大偏压柱,还应考虑M较Mmax略小,但它所对应的N却减小很多的情况。第七章 单层厂房结构7.2 排架计算3、

23、荷载组合活荷载同时出现，使内力达到最不利的可能性不大几种活荷载同时作用又同时达到最大值的可能性不大引入活荷载组合系数 根据荷载规范，对排架结构按下列荷载组合确定最不利内力： (1)恒载任一活荷载 (2)恒载+0.9(任意两个或两个以上活荷载的组合)应考虑两方面第七章 单层厂房结构7.2 排架计算 具体来说，对每一控制截面的最不利内力可能出现以下8中荷载组合： (1)1.2*恒载标准值0.9*1.4（屋面活荷载标准值+吊车荷载标准值+风荷载标准值） (2) 1.2*恒载标准值0.9*1.4（吊车荷载标准值+风荷载标准值） (3) 1.2*恒载标准值0.9*1.4（屋面活荷载标准值+吊车荷载标准值

24、） (4) 1.35*恒载标准值0.9*1.4（屋面活荷载标准值+风荷载标准值） (5) 1.2*恒载标准值 1.4*风荷载标准值 (6) 1.35*恒载标准值 1.4*吊车荷载标准值 (7) 1.35*恒载标准值 1.4*屋面活荷载标准值 (8) 1.35*恒载标准值第七章 单层厂房结构7.2 排架计算进行控制截面的最不利内力组合时，应遵循最不利而又可能的原则。注意以下几点:(1)内力组合不是荷载相加，而是相应内力叠加；(2)恒载必参加组合；(3) 每次组合以一种内力为组合目标决定荷载项的取舍；(4)当取Nmax、Nmin为组合目标时，应使相应的M尽可能的大；(5)风荷载有左风、右风两种，每

25、次组合只取一种；(6)吊车水平荷载有左向、右向，组合时只取一向；(7)对吊车荷载：有T必有D，有D未必有T； Dmax、Dmin同时存在。第七章 单层厂房结构7.3 单层厂房主要构件设计7.3 单层厂房主要构件设计主要内容：（1）屋架或屋面梁设计；（2）排架柱设计；（3）柱下扩展基础设计。第七章 单层厂房结构7.3 单层厂房主要构件设计7.3.1 排架柱设计第七章 单层厂房结构7.3 单层厂房主要构件设计7.3.1 柱截面配筋计算1、使用阶段计算要点（1）截面尺寸上柱截面常采用矩形，下柱截面多采用矩形或工字形；（2）材料混凝土宜采用较高强度等级；柱中纵筋宜采用HRB400，受力较小时也可采用H

26、RB335或HPB235级，高强钢筋不易采用；箍筋一般采用HPB235或HRB335级。（3）最不利内力组合的取舍厂房柱多采用对称配筋，不利内力组合为|Mmax|及相应的N、V；Nmax及相应的M、V；Nmin及相应的M、V三种。根据偏心受压构件NM相关曲线，可舍弃部分内力组合。（4）计算长度按附表7-3采用。第七章 单层厂房结构7.3 单层厂房主要构件设计2、施工阶段验算要点吊装验算：平卧起吊、翻身起吊安全等级：较使用阶段降一级； 荷载：自重动力系数（一般取1.5）； 砼等级：按与各施工阶段相应的实际强度；计算简图：按吊装、运输等阶段实际受力情况简化；控制截面：找跨内最大弯矩、支座最大弯矩和

27、剪力 截面。第七章 单层厂房结构7.3 单层厂房主要构件设计第七章 单层厂房结构7.3 单层厂房主要构件设计 7.3.2 牛腿设计1、分类短牛腿：长牛腿:h0牛腿与下柱交接处的竖直截面的有效高度；a竖向力Fv作用点至下柱边缘的距离。深梁悬臂梁第七章 单层厂房结构7.3 单层厂房主要构件设计2、牛腿设计(短牛腿)内容：确定牛腿截面尺寸（b与上柱同宽，h？）承载力计算(As)配筋构造(纵筋、箍筋、弯筋) hFvsFhsh 确定以斜截面抗裂度为控制条件 满足构造要求第七章 单层厂房结构7.3 单层厂房主要构件设计牛腿尺寸及钢筋配置aFvsFhshash0h1c作用于牛腿顶面按荷载标准组合计算的竖向力

28、值；作用于牛腿顶面按荷载标准组合计算的水平拉力值；裂缝控制系数，需疲劳验算时, =0.65 其它牛腿, =0.8;第七章 单层厂房结构7.3 单层厂房主要构件设计aFvsFhshash0h1ch应满足的构造要求：h1应 ;45o垫板尺寸应满足：垫板下局压面积若不满足：加大垫板尺寸 提高砼强度 设置钢筋网片等第七章 单层厂房结构7.3 单层厂房主要构件设计（2）As计算计算简图三角桁架。由 得：若近似取Z0.85h0，则得：第七章 单层厂房结构7.3 单层厂房主要构件设计(1)纵筋：牛腿顶面竖向力设计值牛腿顶面水平力设计值根数4根，且不能下弯兼作弯起钢筋，宜用：HRB335或HRB400，布置如

29、下图。当 a 0.3h0，取 a = 0.3h0。则得：1.2(3)构造要求：第七章 单层厂房结构7.3 单层厂房主要构件设计水平箍筋：直径：d=612mm;间距：100150mm布置要求： 上部2/3范围的水平箍筋总截面面积1/2As弯起筋：时设弯筋；宜用：HRB335或HRB400；直径：12mm；布置范围：l/6 l/2；数量：Asb1/2As(竖)，且0.001bh，2根。aFvsFhshash0h1cll/6l/2第七章 单层厂房结构7.3 单层厂房主要构件设计一、屋架的外形和杆件截面尺寸二、荷载及其组合三、计算简图及内力计算四、杆件截面选择五、节点构造六、屋架翻身扶直验算7.3.3 屋架设计要点（自学）第七章 单层厂房结构7.4 基础设计一、 柱下独立基础的形式扩展基础：阶梯形、锥形带短柱扩展基础7.4 柱下独立基础设计第七章 单层厂房结构7.4 基础设计二、 柱下扩展基础的设计设计内容：（1）选择基础形式（2）确定底面尺寸按地基承载力和变形条件确定（3）确定基础高度按抗冲切承载力确定（4）计算底板配筋按受弯承载力计算 满足构造要求（5）构造处理及绘施工图第七章 单层厂房结构7.4 基础设计 按地基承载力和变形条件确定假定：基础为刚性 基底压应力线性分布