《排架柱设计》PPT课件.ppt

排架柱设计,混凝土柱截面设计,内力组合,内力组合,荷载组合,内力组合,永久荷载效应控制,1.35恒荷载标准值+所有活荷载的组合值,荷载组合,（对于单层排架结构，可以采用简化组合）,1.2恒荷载标准值+1.41项活荷载标准值,可变荷载效应控制,1.2恒荷载标准值+ 1.4 0.90(2项或2项以上活荷载标准值）,内力组合,控制截面,组合内容,内力组合注意事项,一.控制截面,构件设计时一般选取若干个可靠度较低因而对整个构件起控制作用的截面进行设计，这些截面称为控制截面。,二.组合内容,（1）+Mmax及相应的N、V;,（2）-Mmax及相应的N、V;,（3）+Nmax及相应的+Mmax或-Mmax 、V;,（4）+Nmin及相应的+Mmax或-Mmax 、V;,对于（1）、（2）两项组合，当弯矩取最大正值或最大负值时，相应的轴力就唯一确定了。,弯矩、轴力与配筋的关系图,三.内力组合注意事项,1）每一项组合必须包括恒荷载产生的内力；,2）在吊车竖向荷载， Dmax或Dmin可能作用在同一跨厂房的左柱上，也可能作用在右柱上，两者只能选择一种（取不利内力）参加组合。,3）吊车横向水平荷载，Tmax作用在同一跨内的两个柱子上，向左或向右，只能选择一种参加组合。,4）在同一跨内有T必有D，有D可以没有T；故组合Dmax或Dmin时，不一定组合Tmax产生的内力。考虑到Tmax既可向左又可向右作用的特性，所以若组合了Dmax或Dmin产生的内力，则同时组合相应的Tmax产生的内力（多跨时只取一项）才能得到最不利的内力组合。但是，若组合了Tmax产生的内力，则必须取用相应的Dmax或Dmin产生的内力。,7）组合最大轴力和最小轴力时，轴力为零的项应考虑进去。,5）风荷载有向左、向右吹两种情况，只能选择一种参加组合。,6）由于多台吊车同时满载的可能性教小，所以多台吊车参与组合时，其内力应乘以相应的荷载折减系数。,内力组合例题,某单跨钢筋混凝土单层厂房（有吊车），在各种荷载作用下，A柱柱底截面内力值如下表。求A柱底截面最不利组合。,1.2恒荷载标准值+ 1.4 0.90(2项或2项以上活荷载标准值）,A柱柱底截面内力值,+0.9（+-）,（1）+Mmax及相应的N、V;,+0.9（+）,（2）-Mmax及相应的N、V;,+,（3）+Nmax及相应的+Mmax或-Mmax 、V;,+,（4）+Nmin及相应的+Mmax或-Mmax 、V;,左风,厂房柱采用C30级混凝土，HRB335级钢筋。假定对上柱柱底截面的内力组合如表所示。,最不利组合例题,已知上柱截面bh=400mm500mm，对称配筋，又已知相对界限受压区b0.55，试判断其最不利组合。,大小偏心判断：,截面各组轴力均小于Nb，故均为大小偏心受压情况。所以选轴力小、弯矩大的内力作为控制内力，故选2或4的组合数据。,混凝土柱截面设计,截面形式,截面配筋,吊装验算,构造,宜用矩形柱；,工字形或矩形柱；,宜用双肢柱。,一.截面形式,宜用工字形柱；,从刚度要求出发，需满足表12- 3 的要求。,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。,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,相应的计算长度 为 。,根据杆系稳定理论：,对于双跨排架，,偏于安全，规范分别取1.5H和14.25H 。,无吊车荷载,对于等高等截面单跨排架，,计算长度,对于双跨排架，,偏于安全，规范分别取 和 。,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。,变截面上段：,变截面下段：,当 ， 时， 。,规范分别取 和 。,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：因时间短，降一级，乘系数0.9。,如果不满足，增加吊点或调整配筋。,四.构造,柱的吊车方式及简图,吊装验算计算简图根据具体吊装方法确定平吊和翻身吊两种。平吊较为方便，当采用平吊不满足承载力或裂缝宽度限值要求时，可采用翻身吊。当采用一点起吊时，吊点设置在牛腿的根部。吊装过程的最不利阶段为吊点刚离开地面时，此时柱子底端搁置在地面上，柱为在其自重作用下的受弯构件，控制截面为上柱柱底、牛腿根部，下柱跨中。,平吊,平吊只考虑两翼缘四角的钢筋参与工作，如翼缘内还有纵向构造钢筋，也可考虑其作用。,翻身吊,不满足承载力或裂缝宽度限值要求时处理办法： 优先调整或增设吊点以减小弯矩或采用临时加固措施； 增大混凝土强度等级或增加纵筋数量。,吊装验算例题1,当预制混凝土柱达到一定强度后，采用翻身吊装。吊装时上柱控制弯矩标准值Mk44.10kN.m，其截面配筋见图。钢筋合力点至截面近边的距离as=40m。根据吊装验算上柱受拉应力s的数值。,根据裂缝控制,考虑施工振动影响，吊装阶段柱最大弯矩设计值应将标准值乘以1.5的动力系数,有一钢筋混凝土排架柱，上柱长4m，下柱长10m，上柱为矩形截面bh400mm400mm，下柱为I形截面)。根据设计上柱配筋As=As=716.2mm2(216十120)，下柱配筋40lmm2(216)。试对上柱做吊装验算。,吊装验算例题2,解：,动力系数取1.5；,结构重要性系数取0.9。,1.预制柱吊装承载力验算,上柱自重,上柱最大弯矩按外伸悬臂梁计算,故上柱吊装承载力满足要求,2.裂缝宽度验算,可以,满足要求,牛腿设计,试验研究,截面设计（截面尺寸、截面配筋、构造）,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。,裂缝开展,当达到极限值的2040%，出现垂直裂缝；,在极限荷载的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,二、截面设计（截面尺寸、截面配筋、构造）,截面尺寸,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，对其他牛腿取0.8；,b 牛腿宽度，同柱宽；,h0 牛腿与下柱交接处的垂直截面有效高度：,h1牛腿外边缘高度，不应小于h/3且不应小于200mm,c 下柱边缘到牛腿边缘的水平长度,a 竖向力作用点至下柱边缘得水平距离，此时应考虑安装偏差20mm；当考虑安装偏差20mm 后的竖向力作用点仍位于下柱截面内，取a=0。,为防止局部受压破坏，加载板尺寸应满足：,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,当a0.3h0时，取a0.3h0,构造,水平箍筋：,2h0/3范围内箍筋总面积不少于As1/2,弯起钢筋：,不能用纵向钢筋兼作弯起钢筋,面积不少于,应设弯起筋，,不少于2根，,牛腿设计例题1,厂房牛腿如图，柱截面宽度b=400mm，as=40mm。作用在牛腿的荷载：吊车梁及轨道自重G=60.36kN，吊车最大轮压产生的压力设计值Dmax=743.05kN，水平荷载设计值Fh=25.83kN。混凝土强度等级C30，HRB335级钢筋根据裂缝控制要求，对牛腿截面高度进行验算。,解：,1、计算Fhk和Fvk,荷载效应标准值组合计算,公式中的荷载均为标准值，故须将条件中已知荷载转换为标准值,2、代入验算得：,牛腿设计例题2,牛腿如上图，假定相应各荷载标准值为：Gk=50.3kN，Dmax,k=560kN， Fh=20kN计算牛腿纵向钢筋计算总面积As,代入公式得：,说明：由图知，a=-1000，垂直作用点在下柱截面内，此时无牛腿效应，仅是一偏压构件，故取a=0,牛腿设计例题3,牛腿尺寸及材料强度如前，但假定Dmax=840kN（设计值）。对牛腿顶部进行局部受压验算。,习题,15有一单层厂房排架跨度为：跨15m，高跨24m，柱距6m。采用预应力混凝土屋架和大型屋面板。车间长120m，中间60m处设双柱伸缩缝，四周围护墙为240mm砖墙。建筑平剖面如图。高跨内设有两台Q=30/5t中级工作制电动桥式吊车；低跨内设有两台Q=5t中级工作制电动桥式吊车。基本风压为0.4kN/m2；有屋面积灰荷载。,1、下图为厂房各列柱恒荷载（标准值）。试确定作用于B柱上柱牛腿上-截面的轴向荷载Nk和弯矩Mk （标准值）。 提示： 1.产生顺时针方向弯矩为正，反之为负； 2.B列柱竖向荷载11.11t和7.56t作用于同一垂直线上。,1、解,B柱上柱牛腿-截面高度为700mm，截面重心距B轴线50mm；应考虑的荷载为高跨屋盖荷载、低跨屋盖荷载、上柱自重和高低跨交接处墙体荷载；牛腿上吊车梁恒荷载作用在下柱，上柱不考虑。,350,50,2、如图，在恒荷载（标准值作用下），用力法求解出排架梁内力x1=0.34kN， x2=1.4kN。 求：C列柱MG上、MG下、MN的弯矩标准值。,2. 解,3、该厂房排架从右来风时，风载体型系数如图。风从左向右为正，从右向左为负。风载系数 t=1.