混凝土单层厂房.pptx

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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要作用

3、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）纵向往列的总数在七根以下

4、；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柱列外，还承受其上部墙体的重力。过梁：过梁

5、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架；单层厂房排架结构可简化为：横向平面排架和纵向平面排架；排架计算

6、是为柱和基础设计提供内力数据的，主要内容为：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、荷确定计算简图、荷载计算、柱控制截面的内力分析和内力组载计算、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：上柱自重：下柱自重：吊车架和轨道零件自重：围护结构等重力：活载：恒载：屋面活荷载：吊车荷载：风荷载：第20页/共72页一

7、、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

8、72页吊车竖向荷载设计值：、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：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：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

9、,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

10、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

11、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：由：得：所以：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

12、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 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C110.361 q2作用下，由附录10中

13、的附图108，查得C110.361（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

14、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

15、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、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，

16、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。

17、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

18、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)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：近似取：第十三章 单层厂房第56页/共72页牛腿构造：第

19、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：轴心受压柱下基础：第十三章 单层厂房第59页/共72页偏心受压柱下基础：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

20、还应按相同原则对变阶处的高度进行验算）。第十三章 单层厂房第61页/共72页（3）底板受力钢筋：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（300500)mm。混凝土强度等级不应低于C15，常用C15或C20。基础下通常要做素混凝土（一般为C10）垫层，厚度一般采用100mm，垫层面积比基础底面积大，通常每端伸出基础边100mm。底板受力钢筋一般采用HRB335或HP

21、B235级钢筋，其最小直径不宜小于8mm，间距不宜大于200mm。当有垫层时，受力钢筋的保护层厚度不宜小于35mm，无垫层时不宜小于70mm。基础底板的边长大于3m时，沿此方向的钢筋长度可减短10，但应交错布置。第十三章 单层厂房第63页/共72页预制基础的杯口形式和柱的插入深度：第十三章 单层厂房第64页/共72页第十三章 单层厂房第65页/共72页无短柱基础杯口的配筋构造：第十三章 单层厂房第66页/共72页【例题135】已知：某单层厂房预制排架柱的截面为 400mm 600mm，采用柱下扩展基础；杯口顶面的轴向力设计值NC=715kN、弯矩设计值MC=208kNm、剪力设计值VC=26kN；地基承载力设计值（已修正）f a=195kNm2，基础理置深度d=1.45m；基础混凝土强度等级采用 C15，垫层采用 C7.5，厚度为100mm；采用 HPB235级钢筋。求：试设计该基础。第十三章 单层厂房第67页/共72页第十三章 单层厂房第68页/共72页（3）验算基础高度第十三章 单层厂房第69页/共72页故基础高度满足冲切承载力计算。（4）基础底板配筋第十三章 单层厂房第70页/共72页第十三章 单层厂房第71页/共72页感谢您的观看。感谢您的观看。第72页/共72页