混凝土结构设计单层工业厂房解析

上传人:最**** 文档编号:117151620 上传时间:2019-11-18 格式:PPT 页数:100 大小:6.69MB
返回 下载 相关 举报
混凝土结构设计单层工业厂房解析_第1页
第1页 / 共100页
混凝土结构设计单层工业厂房解析_第2页
第2页 / 共100页
混凝土结构设计单层工业厂房解析_第3页
第3页 / 共100页
混凝土结构设计单层工业厂房解析_第4页
第4页 / 共100页
混凝土结构设计单层工业厂房解析_第5页
第5页 / 共100页
点击查看更多>>
资源描述

《混凝土结构设计单层工业厂房解析》由会员分享,可在线阅读,更多相关《混凝土结构设计单层工业厂房解析(100页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。

1、第二章 单层厂房 主讲: 管品武 教授 第二章 单层厂房 本章讨论单层装配式钢筋混凝土厂房的结构设计。为掌 握钢筋混凝土单层厂房整体结构布置与设计计算,对厂 房的结构组成、构件选型、排架内力分析与组合及主要 构件设计等都一一作了介绍。 重点内容:单层厂房结构的选型与布置;钢筋混凝土排 架结构的荷载计算、内力分析与组合;钢筋混凝土排架 柱及柱下单独基础的设计。 难点为:单层厂房中支撑的布置;排架柱的内力组合; 柱下单独基础抗冲切计算。 2.l 概 述 2.1.1 单层厂房的特点 工业厂房按层数分类,可分为单层厂房(多用于机械、冶金等工业)、多层 厂房(多用于食品、电子、精密机器制造等工业)和层数

2、混合的厂房(多用于化 学工业、热电站)三类。 一般说来,单层厂房具有以下结构特点: (1)单层厂房结构的跨度大、高度大,承受的荷载大,因而构件的内力大,截 面尺寸大,用料多。 (2)单层厂房常承受动力荷载(如吊车荷载、动力机械设备荷载等),因此在进 行结构设计时须考虑动力荷载的影响。 (3)单层厂房是空旷型结构,室内几乎无隔墙,仅在四周设置柱和墙。柱是承 受屋盖荷载、墙体荷载、吊车荷载以及地震作用的主要构件。 (4)单层厂房的基础反力大,因此对工程地质勘察需提出较高的要求,并作深 入的分析,以确定地基承载力和基础埋置深度、形式与尺寸。 2.1.2 单层厂房的结构分类 1.按承重结构的材料分类

3、混合结构(砖柱、钢筋混凝土屋架或木屋架或轻钢屋架) 混凝土结构(钢筋混凝土柱、钢屋架或预应力混凝土屋架 ) 全钢结构(钢柱、钢屋架) 2.按承重结构的型式分类 排架(等高排架、不等高排架、锯齿形排架) 刚架(门式刚架) 排架结构由屋架(或屋面梁)、柱和基础组成,柱与屋架 铰接,而与基础刚接。 刚架也是由横梁、柱和基础组成。柱与横梁刚接,而与 基础铰接。 22 单层厂房的结构组成与结构布置 22结构组成 装配式钢筋混凝土单层厂房结构是由多种构件组成的空 间整体. 根据组成构件作用不同,可将单层厂房结构分为承重结 构和围护结构两大类。 承重结构:直接承受荷载并将荷载传给其它构件,如屋面 板、天窗架

4、、屋架、柱、吊车梁、基础等; 围护结构:主要承受自重及风荷载,如外纵墙、山墙、连 系梁、抗风柱、基础梁等。 2.2.1.1 屋盖结构 屋盖结构分无檩体系和有檩体系两种: 当大型屋面板直接支承(焊牢)在屋架或屋面梁上的称为无檩体系,其 刚度和整体性好,目前应用很广泛; 当小型屋面板(或瓦材)支承在檩条上,檩条支承在屋架上(板与檩条, 檩条与屋架均需有牢固的连接),通常称为有檩体系。 该体系由于采用了小型屋面板及檩条,所以构件重量轻, 便于运输与安装。但因构件种类多,荷载传递路线长,故其 刚度和整体性较差,其造价比无檩体系的大,所以它只有在 运输、吊装等困难的情况下,或在轻型不保温的厂房中才被 采

5、用。 2.2.1. 2 横向平面排架 横向平面排架是由屋架(屋面梁)、横向柱列和基 础组成,是单层厂房的基本承重结构(图24)。 厂房结构的竖向荷载和横向水平荷载主要通过它 传给地基。因此,在单层厂房的结构设计中,一 定要进行横向平面排架计算。 竖 向 荷 载 传 递 途 径 2213 纵向平面排架 纵向平面排架是由连系梁、吊车梁、纵向柱列(包括柱间 支撑)和基础组成(图2.2.3)。作用主要是保证厂房结构的 纵向稳定和刚度,承受作用在厂房结构上的纵向水平荷 载,并将其传给地基,同时也承受因温度变化和收缩变 形而产生内力。 2.2.2 结构布置 为使单层厂房的构配件达到统一,提高设计标准化,单

6、 层厂房的主要尺寸和标高必须符合规定的统一模数制。 1.平面与剖面布置 (1)定位轴线 与厂房横向平面排架平行的轴线,称为横向定位轴线,以 、表示;与其垂直的轴线,称为纵向定位轴线 ,以A、B表示,纵横向定位轴线在平面上排列所形成的 网格,称为柱网。 定位轴线之间的距离 和主要构件的标志尺寸 相一致,且符合建筑模 数。所谓标志尺寸就是 构件的实际尺寸加上两 端必要的构造尺寸。 如,大型屋面板的实 际尺寸是1490mmX 5970mm,标志尺寸是 1500mmX5000mm; 18m屋架的实际跨度是 17950mm,标志跨度 是18000mm, 横向定位轴线通过柱截面的几何中心,且通过屋架中心

7、线与屋面板等横向接缝。在厂房端部横向定位轴线与山 墙内边缘重合,将山墙内侧第一排柱中心内移500mm, 并将端部屋面板做成一端伸臂板 一般说,在横向是与墙、柱中心线重合,在纵向则由墙 内缘或柱外缘通过 (3)变形缝设置 变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝三种。 伸缩缝:伸缩缝将厂房从基础顶面到屋面完全分开 混凝土规范)规定:对于装配式钢筋混凝土排架结构 ,当处于室内时,其伸缩缝的最大间距为100m;当处在露 天时,其伸缩缝的最大间距为70m。当超过上述规定或对 厂房有特殊要求时,应进行温度应力验算。此外,对于下 列情况,伸缩缝的最大间距还应适当减小。 沉降缝 单层厂房结构主要是由简支构件装配而成

8、,因地基不均匀 沉降引起的不利影响较小。所以,在一般单层厂房中可不设 沉降缝,只在特殊情况下才考虑设置. 防震缝 防震缝是为了减轻厂房震害而采取的措施之一。当厂房平 面、立面复杂,结构高度或刚度相差很大,以及在厂房侧边 布置附属用房(如生活间、变电所、炉子间等)时,应设置防 震缝。 三缝合一 (5)剖面布置 厂房高度 厂房的高度指室内 地面至柱顶(或下撑式 屋架下弦底面)的距离 。 厂房的高度和轨顶标 高是厂房结构设计中 的两个重要参数,要 综合考虑生产工艺和 建筑结构两方面的因 素才能确定。 确定厂房高度时,应按照厂房建筑模数协调标准 (GBJ686)的规定,考虑建筑模数的要求。有吊车和无

9、吊车的厂房(包括有悬挂吊车的厂房)自室内地面至柱顶的 高度应为扩大模数3M数列;有吊车的厂房,自室内地面 至支承吊车梁的牛腿面的高度应为扩大模数3M数列。 注:自室内地面至支承吊车梁的牛腿面的高度在7.2m以上时,宜采 用7.8m、8.4m、9.0m和9.6m等数值; 预制钢筋混凝土柱自室内地面至柱底的高度宜为模数化尺寸。 确定厂房高度的原则是: 在满足生产工艺前提下,尽可能合理地降低厂房高度,以 便减小柱的内力,减少围护结构面积,降低造价;同时又 要考虑减少构件种类,简化连接构造,保证施工方便等因 素。 厂房跨度工根据生产工艺要求确定,同时满足厂房建 筑模数协调标准的要求,以便采用标准预制构

10、件。对 于有吊车的厂房,跨度工可采用下列公式确定: 2.3 支撑布置 支撑体系是联系屋架、柱等主要构件,并使其构成整体 的重要部分,对单层厂房抗震设计尤为重要; 单层厂房的支撑体系包括屋盖支撑和柱间支撑两部分。 (1)屋盖支撑 (上、下弦)横向水平支承 构成刚性框、增强屋面的整体刚度,保证屋架(屋面梁) 的侧向稳定,同时将山墙抗风柱所承受的纵向水平力传到 两侧柱列上。 纵向水平支撑 *加强屋盖结构在横向水平面内的刚度,保证横向水平 荷载的纵向分布,增强排架的空间工作。 屋架间的垂直支撑及水平系杆 天窗架支撑 (2)柱间支撑 3.围护结构布置 (1)抗风柱 (2)圈梁、连系梁、过梁和基础梁 2.

11、4 单层厂房结构主要构件选型 单层厂房结构设计的三个阶段: 方案设计阶段;技术设计阶段;施工图设计阶段。 除拄和基础外,一般都可以根据工程的具体情况,从工业厂房结构构件标 准图集中选用合适的标准构件。 国家建筑标准设计图集介绍 全国通用标准图; 大区通用标准图(如中南标、华北标等); 省(直辖市)通用标准图(如河南省标、北京市标、上海市标等 ) 地(市)通用标准图“如郑州市标、洛阳市标等”。 全国通用标准图集一般包括设计和施工说明、构件选用表、结构布置图、连 接大样图、模板图、配筋图、钢筋节点图、预埋件大样图,钢筋及钢材用量表 等部分,它们均属于结构施工图,因此,可作为施工的依据。 2.4.2

12、 屋面主要构件选型 屋面板 目前,单层厂房屋面板主要有以下几种:预应力混凝土大 型屋面板,预应力混凝土“F”形屋面板、预应力混凝土单肋 板和预应力混凝土夹心保温屋面板,其中应用较多的是预 应力混凝土屋面板(或称为预应力混凝土大型屋面板),其外 型尺寸常用的是15mX 6m,为配合屋架尺寸,还有 0.9mX 6m的嵌板,其形式见国家标准图集92G410(四)。 编号的意义: Y-WB-2x8 2、檩条 在有檩体系屋盖中,檩条搁在屋架或屋面梁上,支承小 型屋面板并将屋面荷载传给屋架或屋面梁。它与屋架的连 接应牢固,使其与支撑构件共同组成整体,以保证厂房的 空间刚度,可靠地传递水平荷载。 2.4.3

13、、屋架 屋架是厂房结构的一 个重要组成部分,屋架 选型的合理与否直接关 系到厂房屋盖结构的刚 度和稳定性。选择合理 的屋架型式,不仅要考 虑受力合理与否,而且 还要综合考虑其它因素 ,如施工条件、材料供 应、跨度大小等。 屋架的选型方法 先确定屋架型式(屋面梁、三铰或两铰拱屋架、桁架式屋 架),然后根据具体的设计条件从屋架标准图集中选用合 适的屋架。 2.4.4.天窗架及托架 2.4.5 吊车梁 吊车梁直接承受吊车传来的竖向荷载和水平制动力,由于吊车往返运 行,因此吊车梁除了要满足承载力、抗裂度和刚度要求外,还要满足 疲劳强度的要求。 钢筋混凝土吊车梁的型式很多,目前常用的主要有以下几种: (

14、1) 混凝土等截面吊车梁:用于厂房跨度30m以下,吊车起重量为 30t以下 (2)组合式吊车梁:自重较轻,适用于吊车起重量较小(一般不大于 5t)的轻、中级工作制吊车。 (3)预应力混凝土等截面吊车梁。适用于吊车起重量为75t以下的情 况。 (4)预应力混凝土变截面吊车梁。一般在吊车起重量大、跨度大时采 用 (5)桁架式吊车梁。对一般中型厂房多采用等高T形或I形截面吊车梁 。 (6)部分预应力混凝土吊车梁。适用于吊车起重量为30t以下的情况 。 2.4.6 常用柱型 2.4.6.1 柱的截面形式 单层厂房钢筋混凝土柱按其截面形式分为两大类:单肢柱 (包括矩形、I形、环形截面)和双肢柱(包括平腹

15、杆、斜腹杆 、双肢管柱)。 2.5 排架内力分析 本节介绍横向平面排架结构(以下简称排架)的内力分析 方法。它主要解决两个问题: (1)求出排架柱在各种荷载作用下起控制作用的截面的最不 利内力,作为柱截面设计和承载力校核的依据; (2)求出柱传给基础的最不利内力,作为基础设计的依据。 2.5.1 计算筒图 2.5.1.1 计算单元 2.计算假定与计算简图 (1)柱上端与屋架(或屋面梁)铰接 (2)柱下端与基础固接 (3)排架横梁为无轴向变形的刚杆,横梁两端处柱的水平位 移相等 (跨变排架应考虑横梁轴向变形的影响) 计算简图: (4)排架柱的高度由固定端算至柱顶铰结点处 (5)排架的跨度以厂房的

16、轴线为准, 2.4.2 荷载计算 掌握各种荷载值的计算,荷载的作用位置(荷载的大小 、作用点) 恒荷载 (1)屋盖自重;(2)上柱自重;(3)下柱自重;(4 )吊车梁及轨道等自重。 2.活荷载 (1)屋面活荷载(作用位置与屋盖恒载相同) 屋面均布活荷载;雪荷载;屋面积灰荷载。 当不考虑屋面积灰荷载时,取屋面均布活荷载和雪荷载 两者中的较大值; 当考虑屋面积灰荷载时,取屋面均布活荷载、雪荷载和 屋面积灰荷载三者中的较大值。 雪荷载的计算: 风荷载的计算 风荷载标准值 风荷载的方向是变化的,设计时既要考虑左风荷载、又 要考虑右风荷载。 作用于排架上的风荷载 3.吊车荷载 吊车的工作级别(原规范称为吊车的工作制度): 根据吊车荷载达

展开阅读全文
相关资源
相关搜索

当前位置:首页 > 高等教育 > 大学课件

电脑版 |金锄头文库版权所有
经营许可证:蜀ICP备13022795号 | 川公网安备 51140202000112号