东南大学建筑结构设计课件-单层排 架建筑

东南大学建筑结构设计课件-单层排架本课件将深入探讨单层排架结构的分析与设计。内容包括：1.单层排架结构概述，包括定义、特点、应用场景等。2.单层排架结构的受力分析，包括静力分析、动力分析等。3.单层排架结构的设计方法，包括荷载计算、构件截面选择、节点连接设计等。课程导言课程目标本课程旨在帮助学生掌握单层排架结构的基本概念、设计方法以及相关规范要求。通过学习本课程，学生能够独立完成单层排架结构的设计计算，并能够熟练运用相关软件进行结构分析与设计。教学内容课程内容涵盖单层排架结构的类型、受力特点、设计规范、计算方法以及工程实例分析等方面。重点介绍单层排架结构的荷载计算、结构分析、承载力验算以及连接细部设计等内容。单层结构概述单层结构是指建筑物只有一层楼的结构形式。常见于厂房、仓库、体育馆等建筑类型。单层结构的特点是层高较高、平面布置灵活、施工方便、造价较低。由于没有楼板，结构简单，抗震性能也相对较好。结构形式与特点平面布置平面布置灵活，适合大跨度、开敞空间的建筑。空间利用率高柱子间距大，可最大限度地利用空间。施工便捷构件预制，现场拼装，速度快，效率高。抗震性能好结构整体性强，抗震能力高，适合地震多发地区。基本构件柱柱子是支撑建筑物重量的重要组成部分，承受来自上部楼层和屋顶的荷载，并将其传递到基础。柱子通常采用钢筋混凝土结构，具有高强度和耐久性，可以满足建筑结构的安全要求。梁梁是连接柱子的横向构件，主要作用是承载来自屋顶或楼板的荷载，并将荷载传递到柱子。梁通常也采用钢筋混凝土结构，其截面形状和尺寸根据荷载大小和跨度进行设计。基础基础是将建筑物与地基连接的构件，负责承受来自建筑物的全部荷载，并将其传递到地基土中。基础的类型和尺寸根据建筑物的重量、地基土的承载力以及其他因素进行设计。柱柱是单层排架结构的主要竖向承重构件。柱承受屋架传递下来的荷载并将其传递至基础。柱的截面形状通常为矩形或圆形。柱的材料一般为钢筋混凝土或钢结构。梁梁的类型梁是承受弯矩和剪力的主要构件，常见的类型包括：简支梁、悬臂梁、连续梁、组合梁等。梁的材料梁的材料主要有钢材、混凝土、木材等。单层排架结构中，钢梁和混凝土梁较为常用。梁的连接梁与柱的连接方式多种多样，例如：焊接、螺栓连接、铰接等，根据结构形式和设计要求选择不同的连接方式。梁的施工梁的施工过程包括：吊装、焊接或螺栓连接、混凝土浇筑、养护等。基础单层排架的基础通常采用独立基础形式，可以根据具体情况选择不同的基础类型，例如独立柱基础、条形基础等。独立柱基础适用于荷载较轻、地基承载力较好的情况，条形基础适用于荷载较大、地基承载力较差的情况。主要计算指标与设计要求荷载包括恒荷载、活荷载、雪荷载、风荷载等。材料强度包括混凝土强度、钢筋强度等。规范要求满足《建筑结构设计规范》等相关规范要求。结构稳定性考虑整体稳定性和局部稳定性。荷载组合荷载组合是指将各种荷载按照一定的规律进行组合，以确定结构在各种荷载作用下的内力和变形。荷载组合应考虑各种荷载的性质、大小、作用方向和时间变化规律。常见荷载组合方式包括永久荷载与可变荷载的组合、可变荷载与风荷载的组合、可变荷载与地震荷载的组合等。荷载组合的设计依据是结构安全性和耐久性。荷载组合的设计应符合国家有关规范和标准的要求。材料参数1混凝土强度等级：C30-C50，抗压强度为30-50MPa，根据结构受力特点选择。2钢筋HRB335、HRB400、HRB500，抗拉强度为335-500MPa，根据结构受力特点选择。3钢结构Q235、Q345，屈服强度为235-345MPa，根据结构受力特点选择。4基础根据土壤类型，选择合适的基础类型，如独立基础、条形基础等。整体稳定性分析单层排架的整体稳定性分析，对于确保结构安全至关重要。分析时需要考虑多种因素，包括荷载作用方式、支座条件、结构材料性质等。1结构形式排架的几何形状和尺寸2荷载组合永久荷载、可变荷载和风荷载3材料参数钢材强度、混凝土强度4支座条件基础类型、支承方式柱、梁承载力验算1计算模型根据结构形式、材料性质和荷载情况建立计算模型。包括柱子、梁的截面尺寸、材料强度和边界条件。2荷载组合根据规范规定，将各种作用组合成不同的荷载工况，并确定每个工况下的最大荷载值。3验算方法采用规范规定的方法和公式，分别对柱子和梁进行承载力验算，确保结构能够安全承载各种荷载。基础承载力验算1确定荷载计算基础所承受的总荷载，包括建筑物自重、活荷载、风荷载等。2选择基础类型根据荷载大小、地质条件、建筑物类型等因素选择合适的类型，如独立基础、条形基础、筏板基础等。3计算基础尺寸根据基础类型和荷载大小计算基础的宽度、长度、深度等尺寸。4验算承载力根据土壤的物理力学性质和基础尺寸验算基础的承载力，确保基础能够安全可靠地承受荷载。基础承载力验算需要考虑多种因素，确保基础能够安全可靠地承受建筑物的荷载。连接细部设计节点构造柱、梁连接形式，如刚接、铰接等，影响结构整体稳定性，需仔细设计。连接材料钢筋混凝土结构常采用钢筋混凝土连接，注意连接形式、钢筋规格，确保连接强度。连接细节连接处需注意防水、防腐、防锈，避免后期出现渗漏、腐蚀，影响结构耐久性。施工可行性细部设计需考虑施工可行性，避免过于复杂或难以施工，影响工程进度和质量。构造详图详细展示单层排架结构的各个组成部分，包括柱子、梁、基础和屋顶等。这些构造图是根据实际工程设计和施工要求绘制的，包含了详细的尺寸标注和材料选择信息。构造详图有助于理解单层排架结构的整体布置和关键节点连接方式，为施工人员提供精准的施工依据，确保工程质量和安全。构造要点钢材选择根据结构的荷载和使用要求，选择合适的钢材种类和强度等级。考虑钢材的抗拉强度、屈服强度和延展性等性能。焊接排架结构的焊接质量直接影响结构的整体稳定性和安全性，应严格遵守焊接规范要求。螺栓连接采用高强螺栓连接，可提高连接强度，便于安装和拆卸。混凝土浇筑排架结构的混凝土浇筑应符合相关规范，保证混凝土质量，并及时养护。设计实例展示本节展示一个单层钢结构排架建筑的案例，包括建筑平面图、立面图、剖面图和节点构造详图。通过案例分析，可以更深入地理解单层排架的结构特点和设计要点，并学习实际工程的设计方法。屋面形式11.坡屋顶排水效果好，但增加屋顶面积和材料成本。22.平屋顶结构简单，成本较低，但排水需精心设计。33.拱形屋顶美观，但施工难度较高。44.悬挑屋顶可增加建筑面积，但需要加固结构。屋顶排水排水系统屋顶排水系统主要由雨水沟、雨水管、排水口组成。保证屋顶排水畅通，防止积水，延长建筑寿命。排水方式常见的有内排水和外排水两种方式。内排水将雨水收集到屋面内部，通过管道排出；外排水将雨水直接排放到屋顶外部。柱基础形式独立基础适用于单根柱，结构简单，施工方便。桩基础适用于地基承载力较低，或需传递较大荷载的情况。组合基础适用于相邻柱间距较小，或荷载较大的情况。筏板基础适用于地基承载力较低，或基础面积较大的情况。墙体结构墙体材料砖混结构常见材料包括粘土砖、水泥砂浆、钢筋等。墙体材料的选择取决于建筑功能、经济性、抗震性能等因素。墙体类型单层排架结构中常用砌体墙，包括承重墙和非承重墙。承重墙承担建筑物自身重量和楼层荷载，非承重墙仅用于隔断或装饰。施工工艺墙体施工过程包括砌筑、抹灰、粉刷等步骤。确保墙体平整、垂直、牢固，并严格控制墙体厚度和材料质量。连梁设计连接重要构件连梁是连接柱和梁的重要构件，通过承载上部荷载来提高整体结构的稳定性。增强抗震性能连梁在结构中形成封闭的框架体系，可以有效增强房屋的抗震性能。提高结构整体刚度连梁的加入可以提高结构的整体刚度，减少由于荷载变化产生的变形。防震设计地震荷载考虑地震力对结构的影响。确定地震区划，选择相应的抗震设防烈度。结构抗震性能设计抗震措施，确保结构在地震作用下能够安全可靠地运行。抗震构造措施采用合理的构造措施，提高结构的抗震性能。例如，加强结构的刚度、延性、抗剪强度等。构件尺寸优化11.结构合理性选择合适的构件尺寸，确保结构的安全性与稳定性。22.材料利用率优化构件尺寸，提高材料利用率，降低成本。33.施工可行性考虑施工条件，选择合适的构件尺寸，方便施工和运输。44.建筑美观性优化构件尺寸，使建筑外观更美观，符合设计要求。经济性分析成本分析材料成本人工成本机械成本效益分析使用寿命维护成本经济效益优化方案材料选型施工工艺结构设计性能评价11.结构安全单层排架结构应满足强度、刚度和稳定性要求，确保结构安全可靠。22.使用功能结构应满足使用功能需求，例如荷载承载能力、变形控制和振动控制。33.经济性结构设计应综合考虑成本、材料使用和施工工艺，寻求最佳经济效益。44.可持续性考虑材料环保性、施工效率和建筑寿命，实现结构的可持续发展。参考文献《建筑结构设计规范》GB50017-2017《钢结构设计规范》GB50017-2017《混凝土结构设计规范》GB50010-2010《建筑抗震设计规范》GB50011-