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1、dd,1,第2章 单层排架结构,2.1 单层厂房的结构组成与布置,2.2 排架结构分析,2.3 排架柱设计,2.4 柱下独立基础设计,2.5 屋面构件,2.6 吊车梁设计要点,2,2.1.1 单层工业厂房的结构种类,按结构材料,砌体混合结构（,钢结构,钢筋混凝土结构,）,）,（,2.1 单层工业厂房结构组成与布置,钢混凝土混合结构,3,单厂设计,2.1 组成与布置,2.1 .1结构种类,等高排架,不等高排架,锯齿型排架,4,2.1.2 单层排架结构组成,1）屋面板,2）天沟板,3）天窗架,4）屋架,5）托架,6）吊车梁,7）排架柱,8）抗风柱,9）基础,10）连系梁,11）基础梁,12）天窗架
2、垂直支撑,13）屋架下弦横向支撑,14）屋架垂直支撑,15）柱间支撑,5,一、柱网布置,柱网是竖向承重构件纵横向定位轴线所形成的网格。,柱距应采用6米或6米的倍数；,跨度在18米以下采用3米的倍数，在18米以上采用6米的倍数。,2.1.3 单层排架结构布置,单厂设计,2.1 组成与布置,2.1 .1结构种类,2.1 .2结构组成,2.1 .3结构布置,6,二、定位轴线,墙、边柱与纵向定位轴线的关系：,柱距6米、无吊车或,边柱外缘和墙内缘与轴线重合，称封闭结合。,单厂设计,2.1 组成与布置,2.1 .1结构种类,2.1 .2结构组成,2.1 .3结构布置,7,中柱与纵向定位轴线的关系：,等高跨
3、,上柱中心线与纵向轴线重合,8,墙、柱与横向定位轴线的关系：,柱,伸缩缝和端部处,一般部位处柱中心线与轴线重合,600,600,600,墙,非承重墙：墙内缘与轴线重合,承重墙：,墙内缘与轴线的距离为半砖或半砖的倍数。,9,三、变形缝设置,伸缩缝,横向伸缩缝一般采用双柱；纵向伸缩缝一般采用单柱。,沉降缝,一般不设。下列情况之一设：,相邻部位高差很大； 相邻跨吊车起重量悬殊； 下卧土层有很大变化； 各部分施工时间相差很长。,抗震缝,当厂房平、立面布置复杂或结构高度、刚度相差很大时设置。,10,四、厂房的剖面布置,高度,自室内地面至柱顶的高度应为300的倍数；,自室内地面至牛腿的高度应为300的倍数
4、；,自室内地面至吊车轨道的标志高度应为600的倍数。,净空,11,五、支撑布置,柱间支撑,作用：保证厂房纵向排架的刚度和稳定；将水平荷载传至基础。,位置：伸缩缝区段中央或临近中央。,图,12,位置：伸缩缝区段两端。,屋架下弦横向水平支撑,作用：将屋架下弦受到的水平力传至柱顶。,六、抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁布置,图,图,图,13,单层工业厂房是由纵横向排架组成的空间结构。为方便，可简化为纵、横向平面排架分别进行分析。除进行抗震和温度应力分析，纵向排架一般不计算。,2.2 排架结构分析,14,三、荷载计算,恒载,屋盖自重,上柱自重,下柱自重,吊车梁及轨道自重,活载,屋面活载,吊车荷载,形
5、式、大小、作用位置、方向。,风荷载,15,恒载,16,风载,17,吊车荷载,竖向荷载,横向水平荷载,纵向水平荷载,K,桥式吊车按照使用的频繁程度分为轻级(A1A3)、中级(A4、A5)、重级(A6、A7)和特重级(A8)四个载荷状态。,18,最大轮压与最小轮压,最大轮压 可从产品目录中查得；最小轮压 可由下式确定：,19,吊车横向水平荷载标准值,（小车吊有重物刹车时引起的惯性力）,传力过程：小车惯性力,大车,吊车梁,排架柱,作用位置：吊车梁顶面,作用方向：垂直轨道,20,活载下计算简图,21,吊车纵向水平荷载标准值,按一侧所有制动轮最大轮压之和的10%确定：,（大车行驶中刹车引起的惯性力）,作
6、用位置：轨道顶面,作用方向：沿轨道方向,对于一层吊车厂房：水平荷载最多考虑2台；多跨时，竖向荷载最多考虑4台。,22,2.2.2 等高排架的内力计算,一、柱的抗侧刚度,设柱顶作用一单位力发生的位移为,，,代表柱顶发生单位侧向位移时柱内的剪力，定义为柱的抗侧（推）刚度，用D表示。,与,、,有关。,单厂设计,2.1 组成与布置,2.2 结构分析,2.2 .1分析模型,2.2 .2内力计算,23,二、剪力分配法,柱顶作用集中荷载,由平衡条件：,由物理条件：,由几何条件：,24,任意荷载作用,在柱顶加上不动铰支座，利用图表求出内力和支座反力；,将支座反力反向作用于柱顶，求出内力；,将上述两种情况的内力
7、叠加。,25,单厂设计,2.1 组成与布置,2.2 结构分析,2.2 .1分析模型,2.2 .2内力计算,2.2.3 水平位移计算,为了保证吊车的正常运行，需要控制厂房的水平位移。,正常使用极限状态，考虑一台最大吊车的横向水平荷载作用，吊车梁顶处的水平位移 应满足：,且,（轻、中级工作制）,（重、特重级工作制）,2.2 .3位移计算,当,时可不验算相对位移。,26,2.2.4 排架计算模型的讨论,一、排架的整体空间作用,基本概念,结构均匀、荷载均匀,结构不均匀、荷载均匀,结构均匀、荷载不均匀,27,在b、c两种情况下，其最大侧向位移量,即在b、c两种情况的侧移小于按平面排架计算的侧移。,、,这
8、种排架与排架、排架与山墙之间相互关联的作用称为整体空间作用。,28,称为空间作用分配系数,当某榀排架柱顶作用水平力 时，如果考虑排架整体空间作用，该排架仅承担 ，其余部分由其它排架承担。,29,吊车荷载作用下的考虑空间作用的计算方法,考虑空间作用后，上柱弯矩增大；下柱弯矩减小。,30,二、屋架、地基变形对内力的影响,平衡条件：,物理条件：,几何条件：,横梁变形,31,左右两种情况A柱的剪力是否相同？,32,地基不均匀沉降,地基不均匀沉降对排架内力有无影响？,33,三、柱长不同的等高排架计算,34,单厂设计,2.1 组成与布置,2.2 结构分析,2.2 .1分析模型,2.2 .2内力计算,2.2
9、 .3位移计算,2.2 .4模型讨论,四、抽柱后的计算模型,将计算单元内的排架合并。,35,恒载和风荷载的计算方法用一般排架。吊车荷载不同，B轴柱按加长吊车梁的影响线确定；A和C轴柱应考虑作用在、柱子上相应值的一半，即,求得内力后， A和C轴柱的弯矩、剪力除2得到原结构单根柱的内力，轴力根据实际受荷情况确定。,单厂设计,2.1 组成与布置,2.2 结构分析,2.2 .1分析模型,2.2 .2内力计算,2.2 .3位移计算,2.2 .4模型讨论,36,2.3 排架柱设计,2.3.1 荷载组合,1.2恒荷载标准值+1.41项活荷载标准值,（对于单层排架结构，可以采用简化组合）,可变荷载效应控制,1
10、.2恒荷载标准值+ 1.4 0.90(2项或2项以上活荷载标准值）,37,单厂设计,2.1 组成与布置,2.2 结构分析,2.3 排架柱设计,2.3 .1荷载组合,2.3 .2内力组合,二、组合内容,最大弯矩及相应的轴力和剪力；,最大轴力相应的弯矩和剪力；,最小轴力及相应的弯矩和剪力。,38,单厂设计,2.1 组成与布置,2.2 结构分析,2.3 排架柱设计,2.3 .1荷载组合,2.3 .2内力组合,2.3 .3截面设计,2.3.3 混凝土柱截面设计,宜用矩形柱；,工字形,宜用双肢柱。,一、截面形式,宜用工字形柱；,或矩形柱；,从刚度要求出发，需满足表2- 3 的要求。,39,单厂设计,2.
11、1 组成与布置,2.2 结构分析,2.3 排架柱设计,2.3 .1荷载组合,2.3 .2内力组合,2.3 .3截面设计,二、截面配筋,取最不利内力组合，按偏压构件设计。,偏压构件的承载力计算需用到计算长度。,，相应的计算长度 为 。,对两端为不动铰支座的构件，其临界荷载为：,对于其它支承的构件，将其换算为具有与两端铰支座相同临界荷载的受压构件，即,40,根据杆系稳定理论：,对于双跨排架，,偏于安全，规范分别取 和 。,单厂设计,2.1 组成与布置,2.2 结构分析,2.3 排架柱设计,2.3 .1荷载组合,2.3 .2内力组合,2.3 .3截面设计,无吊车荷载,对于等高等截面单跨排架，,41,
12、单厂设计,2.1 组成与布置,2.2 结构分析,2.3 排架柱设计,2.3 .1荷载组合,2.3 .2内力组合,2.3 .3截面设计,有吊车荷载,考虑房屋的空间作用，即不仅考虑同一排架内各柱参加工作；而且还考虑相邻排架的协同工作。因此，可将上端近似简化为不动铰支座。,当 ， 时， 。,规范分别取 和 。,变截面上段：,变截面下段：,，,42,单厂设计,2.1 组成与布置,2.2 结构分析,2.3 排架柱设计,2.3 .1荷载组合,2.3 .2内力组合,2.3 .3截面设计,三、吊装验算,验算内容：承载力和裂缝宽度；,荷载：自重，考虑动力系数1.5；,安全等级：降一级，乘系数0.9。,四、构造,
13、如果不满足，增加吊点或调整配筋。,43,单厂设计,2.1 组成与布置,2.2 结构分析,2.3 排架柱设计,2.3 .1荷载组合,2.3 .2内力组合,2.3 .3截面设计,2.3.4 牛腿设计,长牛腿,短牛腿,一、试验研究,应力分布,牛腿上部主拉应力迹线基本上与牛腿边缘平行；,牛腿下部主压应力迹线大致与ab连线平行；,牛腿中、下部主拉应力迹线是倾斜的。,2.3 .4牛腿设计,44,单厂设计,2.1 组成与布置,2.2 结构分析,2.3 排架柱设计,2.3 .1荷载组合,2.3 .2内力组合,2.3 .3截面设计,2.3 .4牛腿设计,裂缝开展,当达到极限值的2040%，出现垂直裂缝；,在极限
14、荷载的4060%，出现第一条斜裂缝；,约极限荷载的80%，突然出现第二条斜裂缝。,破坏形态,45,单厂设计,2.1 组成与布置,2.2 结构分析,2.3 排架柱设计,2.3 .1荷载组合,2.3 .2内力组合,2.3 .3截面设计,2.3 .4牛腿设计,截面尺寸,二、截面设计（截面尺寸、截面配筋、构造）,截面高度根据斜截面抗裂， 按下式确定：,作用在牛腿顶部的竖向力标准组合值；,作用在牛腿顶部的水平力标准组合值；,裂缝控制系数，需作疲劳验算的牛腿取0.65，其余0.8；,b 牛腿宽度，同柱宽；,a 考虑安装偏差20mm，当a0取a=0。,为防止局部受压破坏，加载板尺寸应满足：,46,截面配筋,抵抗竖向力产生的弯矩所需钢筋,近似取,抵抗水平力所需钢筋,单厂设计,2.1 组成与布置,2.2 结构分析,2.3 排架柱设计,2.3 .1荷载组合,2.3 .2内力组合,2.3 .3截面设计,2.3 .4牛腿设计,47,构造,水平箍筋：,弯起钢筋：,范围内箍筋总面积不少于,应设弯起筋，,不能用纵向钢筋兼作弯起钢筋,面积不少于,不少于2根，,单厂设计,2.1 组成与布置,2.2 结构分析,2.3 排架柱设计,2.3 .1荷载组合,2.3 .2内力组合,2.3 .3截面设计,2.3 .4牛腿设计,
