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1、 建筑混凝土和砌体结构设计 平时成绩 30 期末成绩 70 学分 2 5学分 3至12周 成绩评定 混凝土与砌体结构设计 学习钢筋混凝土单层厂房 多层框架结构及砌体结构的相关设计理论 基本内容 混凝土结构与砌体结构设计 混凝土结构 中册 中国建筑工业出版社 教材 第12章单层厂房 第13章多层框架结构 第15章砌体结构设计 第12章单层厂房 一 单层厂房特点 占地较多 可构成较大空间 对各类工业生产均有较大的适应性 可布置大型设备 生产重型产品 厂房内可设置水平运输工具 如吊车 便于产品运输 可利用屋盖设置天然采光和自然通风装置 扩建 改建较方便 以适应生产发展需要 应用范围广 一般来讲 布置
2、大型设备 可自由设置地沟 地坑等 便于定型设计 使构配件标准化 系列化 通用化 适应工业化 机械化生产 缩短设计和施工时间 可充分利用地基承载力 布置大型设备基础 从结构角度来说 单层厂房 设计时应考虑采用交通工具的通行问题 厂房内布置大型设备 生产重型产品 因此厂房结构要承受较大的荷载 以及振动和撞击作用等 根据生产工艺要求 有些厂房要求防震 防爆 防放射线等 设计时必须采取相应的技术措施 有些厂房生产过程中需有各种技术管网 设计时应考虑各种管道的敷设和相应的荷载 按结构材料分类 混凝土结构 二 单层厂房结构型式 全钢结构 混合结构 混凝土结构 钢筋砼柱 钢或钢筋砼屋架 全钢结构 钢柱 钢屋
3、架 混合结构 砌体 砖 柱 木 钢筋砼 轻钢屋盖 按结构材料分类 适用范围 吊车吨位 5T 或无吊车 跨度 15m 柱顶标高 8m 无特殊工艺要求的小型厂房 适用范围 吊车吨位 250T 跨度 36m 有特殊工艺要求的大型厂房 适用范围 介于全钢结构和混合结构的中型厂房 按施工方法分类 常用装配式单层厂房 各构件均为预制 现场装配成整体 按结构类型分类 刚架结构 排架结构 屋架 屋面梁 柱 基础 柱 基础 门式刚架 可分为三铰刚架 两铰刚架和无铰刚架 本章主要讲述单层厂房装配式钢筋混凝土排架结构设计中的主要问题 一 结构组成 12 2单层厂房的结构组成和布置 屋盖结构 屋面板 天沟板 屋架 屋
4、面梁 天窗架 托架等 无檩体系 大型屋面板 屋架 屋面梁 有檩体系 小型屋面板 檩条 屋架 屋面梁 无檩体系比有檩体系刚度 整体性好 造价低 排架结构 横向平面排架 纵向平面排架 纵向平面排架 排架结构 横向平面排架 纵向平面排架 横向平面排架 纵向平面排架 排架结构 横向平面排架 纵向平面排架 柱 基础 屋架 屋面梁 横向平面排架 由横梁 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 厂房结构承受的竖向荷载 横向水平荷载以及横向水平地震作用由横向平面排架承担 并传给基础及地基 纵向平面排架 由纵向柱列 连系梁 吊车梁 柱间支撑和基础等组成 排架结构 横向平面排架 纵向平面排架 保证
5、厂房的纵向稳定性及刚性 并承受作用在山墙 天窗端壁以及通过屋盖结构传来的纵向风荷载 吊车纵向水平荷载等 再将其传给基础及地基 另外还承受纵向水平地震作用 温度应力等 纵向平面排架 排架结构 横向平面排架 纵向平面排架 横向平面排架 纵向平面排架柱较多 抗侧刚度较大 每根柱承受的水平力不大 往往不必计算 本章讲述横向平面排架的计算 简称排架 吊车梁 吊车梁一般为装配式 简支在牛腿上 承受吊车竖向荷载 横向或纵向水平荷载 并将它们分别传至横向或纵向平面排架 吊车梁 排架柱 牛腿 吊车梁 支撑 包括屋盖支撑和柱间支撑 作用是加强厂房结构的空间刚度 保证结构在安装和使用阶段的稳定和安全 同时把风荷载
6、吊车水平荷载或水平地震作用传递到相应承重构件 基础 承受柱和基础梁传来的荷载 并将它们传至地基 维护结构 纵墙 横墙 山墙 连系梁 抗风柱 抗风梁或抗风桁架 和基础梁等 二 结构布置 纵向定位轴线 横向定位轴线 1 平面布置 柱网布置 确定纵向定位轴线和横向定位轴线根据定位轴线确定排架柱的布置根据排架柱的布置确定其它构件 屋架 屋面板 天沟板 吊车梁 抗风柱 连系梁 基础及墙体等 的平面布置 例如 屋面板 1490 5970屋架 17950 二 结构布置 纵向定位轴线 横向定位轴线 1 平面布置 柱网布置 布置原则 满足生产和使用要求使建筑和结构方案合理适应生产发展和技术革新的要求等 纵向定位
7、轴线 横向定位轴线 跨度 柱距 A 跨度 当L 18m 采用扩大模数30M数列当L 18m 采用扩大模数60M数列B 柱距 排架柱柱距一般采用60M数列 厂房结构主要尺寸和标高应满足生产工艺的要求 并符合厂房建筑模数规定 以100mm为基本单位 用 M 表示 纵向定位轴线 横向定位轴线 跨度 柱距 排架柱的布置 纵向 排架柱外边缘 纵墙内边缘 一般与纵向定位轴线重合横向 柱中心线与横向定位轴线重合 端部柱中心线由端部横向定位轴线向内移600mm 排架柱的布置 纵向 排架柱外边缘 纵墙内边缘 一般与纵向定位轴线重合横向 端部柱中心线由端部横向定位轴线向内移600mm 其余柱中心线与横向定位轴线重
8、合 排架柱的布置 纵向 排架柱外边缘 纵墙内边缘 一般与纵向定位轴线重合横向 端部柱中心线由端部横向定位轴线向内移600mm 其余柱中心线与横向定位轴线重合 跨度 Lk B2 B3 B1 纵墙 纵墙 跨度L 跨度 L Lk 2e e B1 B2 B3 Lk 吊车跨度 轨道中心线距离 吊车规格表查得 e 吊车轨道中心线至纵向定位轴线距离 750mm B1 吊车轨道中心线至吊车桥架外边缘距离 由吊车规格表查得 200 400mmB2 吊车桥架外边缘至上柱内边缘的距离 吊车吨位 50t C 80mm 吨位 75t C 100mm B3 上柱内边缘至纵向定位轴线距离 上柱截面高度 跨度 Lk B2 B
9、3 B1 纵墙 纵墙 跨度L 伸缩缝 设置原因 厂房长度和跨度过大时 由于温度变化将使结构内部产生很大温度应力 影响使用 因此需设置伸缩缝 设置目的 设置伸缩缝将厂房分成若干温度区段 设置方法 从基础顶面开始 将两个温度区段的上部结构完全分开 并留出一定的缝隙 在伸缩缝两侧设置并列的双排柱 双榀屋架 而基础则不分开 可做成双排柱连在一起的基础 伸缩缝两侧的柱中心线由横向定位轴线两侧各移动600mm 变形缝 变形缝 伸缩缝 沉降缝 设置原因 为避免厂房基础不均匀沉降 需设置沉降缝 设置目的 设置沉降缝将厂房分成若干刚度较一致的单元 设置方法 将建筑物从屋顶到基础全部分开 以使在缝两边发生不同沉降
10、时不致损坏整个建筑物 变形缝 防震缝 设置原因 减轻厂房震害 设置目的 设置抗震缝 使各结构单元简单 规则 刚度和质量分布均匀 以避免地震作用下的扭转效应 设置方法 将建筑物从屋顶到基础全部分开 满足抗震规范相应的要求 2 剖面布置 确定排架柱柱顶标高 厂房高度 确定牛腿顶面标高 上柱高度 确定纵向定位轴线与桥式吊车的相对位置 自学 厂房建筑模数协调标准 GBJ6 86 由生产工艺要求 决定厂房的高度 牛腿顶面标高 轨道顶面标高 吊车轨道联结高度 吊车梁端部高度 可由相应图集查出 柱顶标高 牛腿柱顶标高 轨道顶面标高 室内地面至柱顶的距离 采用3M数列室内地面至牛腿面高度 采用3M数列 排架柱
11、柱顶标高 牛腿顶面标高 吊车梁端部高度 吊车轨道联结高度 吊车轨道顶面至小车顶面高度 安全间隙 220mm 柱顶标高 牛腿柱顶标高 轨道顶面标高 轨道顶面标高 根据吊车型号确定 厂房建筑模数协调标准 GBJ6 86 规定 支撑体系 联系屋架 柱等主要构件使之构成整体分类 屋盖支撑 柱间支撑 单层厂房设计 三 支撑布置 作用 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 把有些水平荷载传递到主要承重构件 为屋架弦杆提供侧向支撑点 减少计算长度具体布置方法 构造细节参阅有关标准图集 单层厂房设计 三 支撑布置 1 屋盖支撑包括 上 下弦横向水平支撑 下弦纵向水平支撑 垂直支撑 水平
12、系杆 天窗支撑 支撑 由交叉角钢杆件组成 单层厂房设计 上弦横向水平支撑布置在厂房端部及伸缩缝区段两端的第一或第二个柱距内的上弦平面内 作用 增强屋盖整体刚度 有效传递抗风柱纵向风荷载到排架柱 上弦横向水平支撑 上弦横向水平支撑布置原则 a 布置在厂房端部及伸缩缝区段两端的第一或第二个柱距 b 跨度较大的无檩体系屋盖 当屋面板与屋架焊接质量不能保证 且抗风柱与屋架上弦连接时 下弦横向 纵向水平支撑作用 有效传递山墙风荷载 提高厂房空间刚度 增强排架间的空间作用 保证横向水平荷载的纵向分布 下弦横向纵向水平支撑 下弦横向水平支撑布置原则 a 布置在厂房端部及伸缩缝区段两端的第一或第二个柱距内 b
13、 抗风柱与屋架下弦连接时 c 有较大振动源 下弦纵向水平支撑布置原则 a 一般布置在下弦第一节间平面内 b 设有托架时 布置在托架所在的柱间 向两端延伸一个柱间 c 设有软钩吊车 但厂房高大 吊车吨位大时 下弦端部各布置一道通长的纵向水平支撑 跨度较小的单跨厂房可沿下弦中部布置一道通长的纵向水平支撑 d 当有较大振动源时 当吊车吨位大或对厂房刚度有特殊要求时 可沿中间柱列增设纵向水平支撑 单层厂房设计 屋架间垂直支撑和水平系杆A 垂直支撑 由角钢杆件与屋架垂直腹杆或天窗架的立柱组成的垂直桁架 作用 保证屋盖系统的平面外稳定和屋架安装时的结构安全 将屋架上弦平面内水平荷载传递到屋架下弦平面内 与
14、横向水平支撑配合使用 B 纵向水平系杆 设置在屋架上 下弦及天窗上弦平面内 纵向通长布置作用 为屋架弦杆提供侧向支撑点 减少计算长度 保证屋架侧向 平面外 稳定 垂直支撑和水平系杆布置原则 a L 18m 在伸缩缝区段两端的第一或第二个柱间设置一道中间 跨中 垂直支撑或两道对称垂直支撑 在相应下弦节点设通长水平系杆 b 梯形屋架支座处 设置屋架端部垂直支撑和相应水平系杆 天窗架支撑包括 天窗架水平支撑 垂直支撑作用 水平支撑 保证天窗架弦杆平面外稳定 垂直支撑 保证天窗架安装时的稳定 将天窗端壁的风荷载传至屋架上弦支撑 2 柱间支撑包括 上部柱间支撑 下部柱间支撑 作用 增强厂房的纵向刚度和稳
15、定性 将纵向风荷载 吊车纵向制动力等传向基础 单层厂房设计 2 柱间支撑柱间支撑布置原则 a 布置在伸缩缝区段的中央或临近中央 厂房两端第一柱距内设置上部柱间支撑 b 厂房内有重级工作制吊车 或中 轻级工作制吊车起重量 10t 或设有3t及3t以上的悬挂吊车 或露天吊车的柱列 c 厂房跨度 18m 柱高 8m d 纵向柱列的总数每排在7根以下 屋面板 墙体 抗风柱 圈梁 连系梁 过梁 基础梁 将山墙分成区格 分担墙体受到的风荷载 增强房屋的整体刚度 应连续封闭 附加圈梁 连系纵向柱列 传递风荷载 承受墙体重量 承托门窗洞口上的墙体重力 承托维护墙体重力 一般搁置在基础杯口上 横墙 山墙 纵墙
16、无檩体系 有檩体系 四 维护结构布置 抗风柱 1 抗风柱 材料 砖 柱顶标高 8m 跨度为9 12m 钢筋混凝土 连接 上端与屋架铰接 水平方向可靠连接 竖向允许有相对位移 下端与基础刚接 截面 上柱 矩形下柱 I形或矩形 四 维护结构布置 抗风柱与屋架 上端与屋架铰接 水平方向可靠连接 竖向允许有相对位移 下端与基础刚接 抗风柱与屋架 2 圈梁 连系梁 过梁 基础梁 圈梁 连续封闭 附加圈梁 连系梁 连系纵向柱列 传递风荷载 承受墙体重量 过梁 尽量与圈梁 连系梁合并 基础梁 承受墙体重量 并传给基础位置 基础梁搁在基础杯口上 与柱一般不连接注意 梁底距土壤预留100mm空隙 当基础下有冻胀土时 梁下铺设松散材料 并留50 150mm空隙 基础梁 单层厂房的构件连接 1 屋面板与屋架 2 屋架与排架柱 单层厂房的构件连接 3 吊车梁 单层厂房的构件连接 吊车梁与排架柱 吊车梁与钢轨 4 排架柱与基础 单层厂房的构件连接 排架柱吊装就位 基础杯口 排架柱临时固定 细石混凝土填实 5 基础梁与基础 单层厂房的构件连接 6 抗风柱与屋架 单层厂房的构件连接 上端与屋架铰接 水平方向可靠连接
