钢筋混凝土单层工业厂房

钢筋混凝土单层工业厂房,建筑之家,2,2019/11/18,主要设计流程,1由工艺专业向土建专业提出一系列土建设计要求。根据生产工艺提出厂房各功能区域的平面布局，如厂房的跨度和跨数，各功能区域所需的长度和平面关系，主要设备布置，交通运输等；根据生产条件提出对厂房各部分的技术要求，如吊车型式、吨位和轨顶标高，主要设备埋深，采光通风，保暖隔热，防震防腐等。,3,2019/11/18,主要设计流程,2结构专业与建筑专业根据上述要求，确定厂房各部分的柱网、轴线、标高，吊车跨间布置方式，排架结构型式，主要结构构件的类型，屋面、墙面和地面做法，门窗选型等.画出厂房的结构平面、剖面布置草图。,4,2019/11/18,主要设计流程,技术设计阶段选择各种结构构件，分析排架内力进行柱和基础的配筋构造设计四个方面。技术设计的成果选定各种结构构件、排架内力分析、柱及基础的配筋设计在内的结构设计说明书，构件间连接的构造草图。,第一章单层厂房结构的组成和布置,1.1单层工业厂房的结构组成和传力途径1.2单层工业厂房的结构布置1.3单层工业厂房的支撑系统,6,2019/11/18,单层厂房的特点,服务于生产冶金、机械构件的内力大、截面大、材料用量多荷载、跨度及高度较大；动力荷载作用(吊车荷载)；,7,2019/11/18,单层厂房的特点,按结构材料分类1.砌体混合结构砖柱+钢筋混凝土屋架/木屋架/轻钢结构屋架；用于小型厂房；2.钢筋混凝土结构钢筋混凝土柱+钢屋架/钢筋混凝土屋架；用于大型厂房；3.全钢结构钢结构柱+钢屋架用于大中型厂房、重载厂房；4.钢混凝土混合结构型钢混凝土柱+钢屋架/钢筋混凝土屋架；用于大型厂房、重载厂房；防火要求较高时,8,2019/11/18,单层厂房的特点,按结构形式分类刚架结构柱与横梁刚接、柱与基础铰接有三铰刚架（静定）和两铰刚架（超静定）,9,2019/11/18,单层厂房的特点,按结构形式分类排架结构柱与屋架铰接、柱与基础刚接单跨、多跨等高、不等高、锯齿形,10,2019/11/18,1.1单层厂房的组成和传力途径,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,11,2019/11/18,1.1.1结构组成,1.屋盖结构A.组成屋面板+屋架（屋面梁）+天窗架+托架B.分类无檩屋盖：屋面板直接支承在屋架上，大中型厂房；有檩屋盖：屋面板支承在檩条上，檩条支承在屋架上，用于小型厂房。C.作用承担自重、屋面风荷载、雪荷载、积灰荷载及施工荷载（维修人员和小型工具）并传递给柱。,12,2019/11/18,2.横向排架A.组成横梁（屋架或屋面梁）+横向柱+基础B.作用承受竖向荷载，结构自重、屋面活载、雪载、吊车竖荷承受横向荷载，地震作用、风载与吊车横向水平刹车力,1.1.1结构组成,13,2019/11/18,3.纵向排架A.组成纵向柱列+连系梁+吊车梁+柱间支承+基础B.作用承受竖向荷载承受纵向荷载，地震作用、风载与吊车纵向水平刹车力,1.1.1结构组成,14,2019/11/18,1.1.1结构组成,4.吊车梁系统A.组成吊车梁+制动桁架B.作用支承在牛腿上，承受吊车竖向荷载和水平刹车力5.支撑系统A.分类屋盖支撑、柱间支撑B.作用屋盖支撑水平连接各榀屋架、柱间支承连接相邻柱，形成空间结构，增强厂房空间刚度。,15,2019/11/18,1.1.1结构组成,6.围护结构A.组成墙体、连系梁、抗风柱、基础梁等B.作用形成完整的厂房、增加空间刚度。7基础承受柱和基础梁传来的荷载并这些荷载传至地基。,16,2019/11/18,1.1.2结构传力途径,17,2019/11/18,1.2单层工业厂房的结构布置,布置目的确定定位轴线，形成柱网，即柱网布置。布置原则：符合生产和使用要求；建筑平面和结构方案经济、合理结构形式和施工工艺先进、合理符合厂房建筑模数协调标准GBJ6-86的要求符合建筑模数协调统一标准GBJ2-86的要求适应生产发展和技术革新的要求,18,2019/11/18,1.2.1平面与剖面布置,1定位轴线竖向承重构件纵横向定位轴线所形成的网格。纵向定位轴线：A，B，C，横向定位轴线：1，2，3，,19,2019/11/18,1.2.1平面与剖面布置,1定位轴线A.墙、边柱与纵向定位轴线的关系封闭结合边柱外缘和墙内缘与轴线重合。柱距6m、无吊车或起重量Q20t,20,2019/11/18,1.2.1平面与剖面布置,1定位轴线A.墙、边柱与纵向定位轴线的关系非封闭结合边柱外缘和墙内缘与轴线不重合，之间加联系尺寸D柱距6m、起重量32tQ50t，D=125柱距12m或起重量Q50t，D=250,21,2019/11/18,1.2.1平面与剖面布置,1定位轴线B.中柱与纵向定位轴线的关系,等高跨上柱中心线与纵向轴线重合,单柱,高低跨,双柱,高跨Q20t,A=D,A=B+C,A=B+C+D,高跨Q32t,高跨Q20t,高跨Q32t,22,2019/11/18,1.2.1平面与剖面布置,1定位轴线C.墙、柱与横向定位轴线的关系,一般部位处：柱中心线与轴线重合,端部处,柱,伸缩缝处,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。,墙,23,2019/11/18,1.2.1平面与剖面布置,2柱网布置原则应符合厂房建筑模数协调标准GBJ6-86。柱距和跨度应符合模数要求A.跨度在18m和18m以下时，采用30M(3m)的模数；B.跨度在18m以上时，采用60M(6m)的模数；,24,2019/11/18,1.2.1平面与剖面布置,3变形缝伸缩缝作用减少温度应力当纵向尺寸较大时，沿建筑物纵向从基础顶面开始将上部结构分开，伸缩缝的间距可查规范GB50010；温度区段的长度取决于厂房结构类型和温度变化的情况最大间距（温度区段的长度）混凝土规范GB50010-2002第9.1.1条室内100m，露天70m。,25,2019/11/18,1.2.1平面与剖面布置,3变形缝伸缩缝横向伸缩缝双柱方案处理纵向伸缩缝双柱方案处理,26,2019/11/18,1.2.1平面与剖面布置,3变形缝沉降缝目的：减少不均匀沉降产生的应力条件：当厂房相邻部分高度相差较大时(10m以上)；两跨间吊车额定起重量相差较大时；相邻厂房地基承载力或下卧层土质相差较大时。厂房分期建造或各部分的施工时间先后相差很长，地基土压缩程度不同。做法将相邻建筑物从基础到顶部完全分开；,27,2019/11/18,1.2.1平面与剖面布置,3变形缝防震缝目的：减少地震应力，减轻厂房震害条件：当厂房平立面布置复杂时；当厂房相邻部分高度或刚度相差较大时；做法将厂房筑物从基础以上到顶部完全分开；基础可不分开地震区厂房二缝或三缝合一,28,2019/11/18,1.2.1平面与剖面布置,4厂房剖面尺寸,29,2019/11/18,1抗风柱布置位置山墙上主要作用将作用在山墙上的纵向风荷载传递给柱和基础。与屋架连接要求水平方向必须与屋架有可靠的连接以保证有效传递风荷。竖向允许两者之间有一定相对位移的可能性，以防止厂房与抗风柱沉降不均匀时产生不利影响。,1.2.2抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁的布置,30,2019/11/18,1.2.2抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁的布置,1抗风柱与屋架连接方式水平可传力竖向可移动计算简图与基础刚接与屋架上弦铰接。,31,2019/11/18,1.2.2抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁的布置,2圈梁作用将墙体与排架柱、抗风柱等箍在一起，以增强厂房的整体刚度，防止由于地基不均匀沉降或较大振动荷载对厂房产生不利影响。圈梁设置于墙体内，和柱连接仅起拉结作用。圈梁不承受墙体重量，所以柱上不必设置支承圈梁的牛腿。布置根据厂房刚度要求、墙体高度和地基情况等确定。对无桥式吊车的厂房，当墙厚240mm，檐口标高为58m时，应在檐口附近布置一道圈梁；当檐口标高大于8m时，宜增设一道；对有桥式吊车，或有较大振动设备的厂房，除在檐口或窗顶布置圈梁外，尚宜在吊车梁标高处或墙中适当位置增设一道。,32,2019/11/18,1.2.2抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁的布置,2圈梁构造圈梁应连续布置在墙体的同一水平面上，并形成封闭状；当圈梁在门窗洞口处不连续时，应在洞口上部墙体中布置一道相同截面的附加圈梁。附加圈梁与囤梁的搭接长度不应小于其中到中垂直间距的两倍，且不得小于1m。,33,2019/11/18,1.2.2抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁的布置,3连系梁作用连系纵向柱列，以增强厂房的纵向刚度并传递风荷载到纵向柱列；此外，还承受其上部墙体的重量。布置连系梁一般是预制的简支梁，两端搁置在柱牛腿上，其连接可采用螺栓连接或焊接。,34,2019/11/18,1.2.2抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁的布置,4过梁作用承受门窗洞口上的墙体重量。在进行厂房的结构布置时，应尽量将圈梁、连系梁和过梁结合起来，使一个构件能起到两个或三个构件的作用，以节约材料，简化施工。,35,2019/11/18,1.2.2抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁的布置,5基础梁作用承受围护墙体的重量，并把它传给柱下单独基础，不另设墙基础。,36,2019/11/18,1.2.2抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁的布置,5基础梁处理方法基础梁底部距土壤表面应预留100mm的空隙，使梁可随柱基础一起沉降，当基础下有冻胀性土时，应在梁下铺设一层干砂、碎砖或矿渣等松散材料，并留50150mm的空隙，这可防止土壤冻结膨胀时将梁顶裂。基础梁与柱一般不连接，将基础梁的两端搁置在柱基础杯口上，,37,2019/11/18,1.2.2抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁的布置,5基础梁处理方法当柱基础埋置较深时，则通过混凝土垫块搁置在杯口上。施工时，基础梁支承处应坐浆。当厂房高度不大，且地基比较好，柱基础又埋得较浅时，也可不设基础梁而做墙下刚性基础。,38,2019/11/18,1.2.2抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁的布置,6.连系梁、过梁和基础梁的选用连系梁国标图集G321和CG421，过梁国标图集G322和CG422，基础梁国标图集G320和CG420。,39,2019/11/18,1.3支撑系统,支撑的重要性支撑是装配式钢筋混凝土柱单层厂房结构中的非主要构件，但却是连系主要结构构件以构成整体的重要组成部分。支撑布置不当，不仅会影响厂房的正常使用，甚至可能引起工程事故，所以应予以足够的重视。支撑的分类柱间支撑、屋盖支撑主要内容各类支撑的作用各类支撑的布置原则各类支撑的布置方法支撑与其它构件的连接构造,40,2019/11/18,1.3.1柱间支撑,1.柱间支撑的作用提高厂房的纵向刚度和稳定性。将屋盖系统传来的山墙风荷载和吊车纵向制动力传至基础，避免柱子出现平面外受弯。,41,2019/11/18,1.3.1柱间支撑,2.柱间支撑分类A.上柱柱间支撑位于吊车梁上部，用以承受由屋盖及山墙传来的纵向水平荷载并保证厂房上部的纵向刚度；,上柱柱间支撑,42,2019/11/18,1.3.1柱间支撑,2.柱间支撑分类B.下柱柱间支撑位于吊车梁下部，承受上柱柱间支撑传来的纵向水平力、吊车梁传来的吊车纵向制动力及纵向地震作用。,下柱柱间支撑,43,2019/11/18,1.3.1柱间支撑,3.柱间支撑的设置条件1)厂房内设置重级工作制（A6A8）吊车，或中、轻级工作制（A1A5）吊车且起重量在10t以上；2)厂房跨度在18m及18m以上，或柱高在8m以上；3)纵向柱的总数每排在7根以下；4)设有3吨及3吨以上吊车；5)露天吊车的柱列。,当柱间内设有强度和稳定性足够的墙体，且其与柱连接紧密能起整体作用，同时吊车起重量较小（5t）时，可不设柱间支撑,44,2019/11/18,1.3.1柱间支撑,4.柱间支撑的形式柱间支撑宜用交叉形式，交叉倾角通常在3555当柱间因交通、设备布置或柱距较大而不宜或不能采用交叉式支撑时，可采用门架式支撑、八字形支撑及人字形支撑等柱间支撑一般采用钢结构，杆件截面尺寸应进行强度和稳定性验算,45,2019/11/18,1.3.1柱间支撑,5.柱间支撑的设置要求上柱柱间支撑一般设置在温度区段两侧与屋盖横向水平支撑相对应的柱间，以及温度区段中央或临近中央的柱间；下柱柱间支撑设置在温度区段中部与上柱柱间支撑相对应的位置。这种布置方法，在纵向水平力作用下，传力的路线较短，而且，在温度变化或混凝土收缩时，厂房可自由变形，而不致发生较大的温度或收缩应力。,46,2019/11/18,1.3.1柱间支撑,5.柱间支撑的设置要求当厂房的温度区段长度超过120m时，为了避免纵向水平力的传力路径太长和厂房纵向刚度的不足，应在温度区段长度的1/3附近各布置一道上柱和下柱柱间支撑，但它们之间的距离不宜大于60m，以减少温度应力。,47,2019/11/18,1.3.1柱间支撑,5.柱间支撑的设置要求当柱顶纵向水平力没有简捷途径传递时，则必须设置一道通长的纵向受压水平系杆（如连系梁）。柱间支撑杆件应与吊车梁分离，以免受吊车梁竖向变形的影响。,48,2019/11/18,1.3.2屋盖支撑,屋盖支撑设置的必要性简支于柱顶的钢屋架（或钢筋混凝土屋架）仅依靠大型屋面板或檩条连系是几何可变体系，在荷载作用下或在安装过程中，屋架可能向侧向倾倒；屋架上弦侧向支承点间距过大，也容易侧向失稳破坏。各个平面桁架（屋架）必须用各种支撑及纵向杆件（系杆）连成一个空间几何不变的整体结构，才能使屋架形成稳定的空间结构体系。支撑及系杆统称为屋盖支撑,49,2019/11/18,1.3.2屋盖支撑,屋盖支撑分类,上弦横向水平支撑,下弦横向水平支撑,下弦纵向水平支撑,垂直支撑,水平系杆,50,2019/11/18,1.3.2屋盖支撑,屋盖支撑的作用上弦横向支撑：构成刚性框，增强屋盖整体刚度，保证屋架上弦或屋面梁上翼缘的侧向稳定，同时将抗风柱传来的风力传递到(纵向)排架柱顶。下弦横向支撑：保证将屋架下弦受到的水平力传至（纵向）排架柱顶。下弦纵向支撑：提高厂房刚度，保证横向水平力的纵向分布，增强排架的空间工作性能。垂直支撑和下弦水平系杆：保证屋架的整体稳定(抗倾覆)以及防止在吊车工作时(或有其他振动)屋架下弦的侧向颤动。上弦水平系杆：保证屋架上弦或屋面梁受压翼缘的侧向稳定（防止局部失稳）。,51,2019/11/18,1.3.2屋盖支撑,1上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑一般布置在屋盖两端（或每个温度区段的两端）的两榀相邻屋架的上弦杆之间，一般设在第一个柱间，有时为考虑与天窗架支撑配合，可以设在第二个柱间内。上弦横向支撑的间距不宜大于60m，当温度区段较长时，在区段中间尚应增设支撑。上弦横向水平支撑位于屋架上弦平面沿屋架全跨布置，形成一平行弦桁架，其节间长度为屋架节间距的24倍。它的弦杆即屋架的上弦杆，腹杆由交叉的斜杆及竖杆组成。交叉的斜杆一般用单角钢或圆钢制成（按拉杆计算），竖杆常用双角钢的T型截面。当屋架有檩条时，竖杆由檩条兼任。,52,2019/11/18,1.3.2屋盖支撑,1上弦横向水平支撑,53,2019/11/18,1.3.2屋盖支撑,1上弦横向支撑无檩体系中，大型屋面板因工地施焊条件不能保证焊缝质量，故认为只起系杆作用。当大型屋面板屋面与屋面梁或屋架有三点焊接，并且屋面板纵肋间的空隙用C20细石混凝土灌实，能保证屋盖平面的稳定并能传递山墙风力时，则认为可起上弦横向支撑的作用，不必另设上弦横向支撑凡屋面为有檩体系，或山墙风力传至屋架上弦而大型屋面板的连接又不符合上述要求时，则应在屋架上弦平面的伸缩缝区段内两端各设一道上弦横向支撑;当天窗通过伸缩缝时，应在伸缩缝处天窗缺口下设置上弦横向支撑。,54,2019/11/18,1.3.2屋盖支撑,2下弦横向水平支撑一般和上弦横向支撑对应地布置在同一柱间，以形成稳定空间体系。故当屋架下弦设有悬挂吊车或受有其它水平力，或抗风柱与屋架下弦连接时，则应设置下弦横向水平支撑。下弦横向水平支撑的间距要求同上弦横向水平支撑下弦横向水平支撑位于屋架下弦平面，也形成一个平行弦桁架，位于屋架下弦平面。其弦杆即屋架的下弦，腹杆也是由交叉的斜杆及竖杆组成，其形式和构造与上弦横向水平支撑相同。,55,2019/11/18,1.3.2屋盖支撑,2下弦横向水平支撑,56,2019/11/18,1.3.2屋盖支撑,3下弦纵向水平支撑一般沿纵向设置在屋架下弦两端节间内，位于屋架下弦平面，沿房屋全长布置，也组成一个具有交叉斜杆及竖杆的平行弦桁架（其端竖杆就是屋架端节间的下弦），并和下弦横向水平支撑共同形成一个封闭的支撑框架，主要作用保证屋盖结构有足够的水平刚度，并增强排架的空间工作性能；同时保证横向水平力的纵向分布，将局部荷载（吊车横向制动力）分散至相邻横向排架结构。,57,2019/11/18,1.3.2屋盖支撑,3下弦纵向水平支撑,58,2019/11/18,1.3.2屋盖支撑,3下弦纵向水平支撑一般情况下，屋架可以不设置下弦纵向水平支撑。仅在房屋设有大吨位吊车、有较大振动设备以及房屋较高、跨度较大或空间刚度要求较大时采用，以满足侧向稳定和侧向刚度的要求。在房屋设有托架处，为保证托架的侧向稳定，在托架范围及两端各延伸一个柱间应设置下弦纵向水平支撑，以承受屋架传来的横向风力。一般和上弦横向支撑对应地布置在同一柱间，以形成稳定空间体系。当屋架下弦设有悬挂吊车或受有其它水平力，或抗风柱与屋架下弦连接时，则应设置下弦横向水平支撑。,59,2019/11/18,1.3.2屋盖支撑,4垂直支撑垂直支撑位于上、下弦横向水平支撑同一开间内，形成一个跨长为屋架间距的平行弦桁架，以确保屋盖结构为几何不变体系。垂直支撑一般布置在屋架两端及跨中的竖直面内。其上、下弦杆分别为上、下弦横向水平支撑的竖杆，它的端竖杆就是屋架的竖杆。垂直支撑中央腹杆的形式由支撑桁架的高跨比决定，常采用W形或双节间交叉斜杆等形式。腹杆截面可采用单角钢或双角钢形截面。,60,2019/11/18,1.3.2屋盖支撑,4垂直支撑对梯形屋架，当跨度l30m时，可仅在屋架两端和跨度中央设置一道垂直支撑；当跨度l30m，则在两端、跨度1/3处（或天窗架侧柱处）分别设置垂直支撑，共四道。天窗架垂直支撑设于两侧，当天窗架宽度12m时，还应在中央增设一道垂直支撑。对三角形屋架，当跨度l24m时，可仅在跨度中央设置一道垂直支撑；当跨度l24m时，则在跨度1/3处或天窗架侧柱处分别设置垂直支撑，共两道。在沿厂房纵向每间隔46个屋架应设置垂直支撑，以保证屋架安装时的稳定性。,61,2019/11/18,1.3.2屋盖支撑,62,2019/11/18,1.3.2屋盖支撑,63,2019/11/18,1.3.2屋盖支撑,5系杆系杆设在未设横向支撑的开间，相邻平面屋架由系杆连接。系杆通常在屋架两端，有垂直支撑位置的上、下弦节点以及屋脊和天窗侧柱位置，沿房屋纵向通长布置。保证不设横向支撑的屋架的侧向稳定系杆对屋架上、下弦杆提供侧向支承。必要时，还应根据控制这些弦杆长细比的要求按一定距离增设中间系杆。对于有檩屋盖，檩条可兼作系杆。系杆有两种：承受压力的截面较大的系杆称刚性系杆，常用双角钢T形或十字形截面；只承受拉力的载面较小的系杆称为柔性系杆，常采用单角钢或张紧的圆钢拉条。,64,2019/11/18,1.3.2屋盖支撑,5系杆上弦系杆对有檩体系，檩条可兼作柔性系杆；对无檩体系，大型屋面板可兼作系杆，仅需在屋脊及屋架两端设置刚性系杆，无天窗时，应在设置垂直支撑的位置设置通长的柔性系杆。下弦系杆在设置垂直支撑的平面内，均应设置通长的柔性系杆；对梯形及三角形屋架，应在支座处设置通长的刚性系杆;芬克式屋架，当跨度l12m时，宜在主斜杆与下弦连接的节点处设置水平柔性系杆；有弯折下弦的屋架，宜在弯折点处设置通长系杆。,65,2019/11/18,1.3.2屋盖支撑,5系杆系杆应与横向支撑的节点相连。当横向水平支撑设在房屋端部或温度区段的第二柱间时，第一柱间的所有系杆，包括檩条均应为刚性系杆。,第二章结构主要构件选型,2.1厂房标准或通用、定型构件的选择方法2.2屋面构件选型2.3屋架选型2.4吊车梁选型2.5柱的选型,67,2019/11/18,2.1厂房标准或通用、定型构件的选择方法,在装配式单层厂房结构设计中，为加快建设速度，提高设计标准化水平，应尽可能使用标准定型的构配件，逐步做到构配件的统一。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。结构构件类型屋面板、天窗架、支撑、屋架、吊车梁、墙梁、连系梁、基础梁、柱、基础等,68,2019/11/18,2.1厂房标准或通用、定型构件的选择方法,工业厂房结构构件标准图全国通用标准图集地区（或行业）通用标准图集各设计部门自行设计的定型图集。标准图集内容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、预埋件详图钢筋及钢材用量表。,69,2019/11/18,2.1厂房标准或通用、定型构件的选择方法,1设计和施工说明包括本类构件的适用范围，主要设计依据（指所用设计规范），主要计算方法，采用材料标准，施工制作及安装要求等部分。选用构件时，要特别注意其适用的范围和规定的选用条件，这是选择构件的前提。主要计算方法指的是编制设计本类构件标准图集时所用的荷载的含义、各种分项系数、内力及配筋计算方法等。设计人可根据主要计算方法对构件进行复核和检查。选用构件还要考虑制作该构件时需要提供的材料和施工设施。施工制作及安装要求供制作构件使用。,70,2019/11/18,2.1厂房标准或通用、定型构件的选择方法,2.构件选用表构件选用表是选用构件时的主要依据。1）根据荷载或对负荷的限制条件在编制标准图集时，经过充分调查分析，确定了几种有很大出现可能性的荷载（表示为荷载等级）。按照这几种荷载设计成几种标准构件。因此，在选用时只要满足荷载的条件，就可直接选用相应的构件。2）根据允许的最大内力（弯矩和剪力）根据标准构件的截面实际承载能力，得到该构件所允许的最大弯矩和剪力，列在选用表中。当所要设计的构件的荷载情况与标准构件所要求的荷载情况不一致时，即需根据构件的内力条件进行选用。,71,2019/11/18,2.1厂房标准或通用、定型构件的选择方法,2.构件选用表迭用构件时，还必须参考选用表中列出的构件的技术经济指标。必要时应与其它标准构件的相应指标进行比较分析，然后才能决定是否选用。决定选用后，要列出构件自重，作为设计或选用支承本构件的其它构件时的荷载依据，同时也是安装时选择起重设备的依据。,72,2019/11/18,2.1厂房标准或通用、定型构件的选择方法,3.结构布置图、连接大样图结构布置图、连接大样图是和构件配套的相应图纸。选用某构件时，必须参阅有关结构布置图，才能确定与该屋架配套的支撑构件；还必须参阅有关连接大样图（或称安装节点图），才能确定其与其它构件的连接做法，确定预埋件的位置和尺寸等。,73,2019/11/18,2.1厂房标准或通用、定型构件的选择方法,4.模板图、配筋图、预埋件详图模板图表示构件总体尺寸，截面尺寸，细部尺寸，主要供支模时使用。配筋图表示构件的配筋情况和节点配筋大样，主更供钢材加工和成型时使用。预埋件详图表示构件中各种预埋件的尺寸，供加工时使用。5.钢筋及钢材用量表表示构件中各种钢筋和钢材的形状、尺寸、数量、总用量、总重量，主要供钢筋成型、钢材加工和编制施工预算时使用。,74,2019/11/18,2.1厂房标准或通用、定型构件的选择方法,选用构件方法选用构件时，对以上各部分内容都应认真了解，尤其要仔细阅读“设计和施工说明”和“构件选用表”两部分，对其中适用范围和施工要求更应予以重视。当所设计的构件完全符合标准图集中所列的各项要求时，便可直接选用标准图集中的某个型号的构件。在某些情况下，如材料强度、荷载情况、施工条件等不能符合标准图集的各项要求时，则应对图集中某个型号的构件进行必要的强度、抗裂度、变形和最大裂缝宽度验算，必要时需进行局部修改，以满足设计需要。,75,2019/11/18,2.1厂房标准或通用、定型构件的选择方法,主要构件屋面板屋面檩条屋面梁和屋架吊车梁柱基础。除柱和基础外，都可查标准图集选用。,76,2019/11/18,2.2屋面构件选型,1屋面板预应力混凝土屋面板由面板、横肋和纵肋组成。有防水卷材和无防水卷材两种。常规尺寸有1.5m6m，也用1.5m9m和3m6m预应力混凝土F形屋面板：沿长边挑出，与另块板搭接起到自防水作用预应力混凝土单肋板：类似F形板预应力混凝土槽瓦适用于有檩体系轻型厂房。板型简单轻巧，制作方便，但刚度较差，易渗漏,77,2019/11/18,2.2屋面构件选型,1屋面板,78,2019/11/18,2.2屋面构件选型,2檩条用于有檩体系屋盖中。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。檩条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。檩条的形式钢筋混凝土和预应力混凝土“”形或“T”形檩条，上弦为钢筋混凝土、腹杆和下弦为钢材的组合式檩条，轻钢檩条。檩条可按一般简支梁设计。,79,2019/11/18,2.2屋面构件选型,2檩条与屋架（屋面梁）的连接正放和斜放两种。正放时，屋架上弦要做一个三角形支座，檩条受力情况较好，因为垂直荷载和檩条截面的肋部是在一个平面内。正放“”形截面的檩条其翼缘可做成倾斜的，其坡度与屋面坡度相同。,80,2019/11/18,2.2屋面构件选型,2檩条与屋架（屋面梁）的连接正放和斜放两种。斜放时，檩条直接支承于屋架上弦杆，在荷载作用下产生双向弯曲（图227b）。一般在屋架上弦支座处的预埋件上事先焊以短钢板，防止倾翻。,81,2019/11/18,2.3屋面梁和屋架选型,作用作为排架结构的水平横梁，传递水平方向的拉力或压力；承受屋面板、檩条、天沟板、天窗架传来的荷载，并传给柱；承受悬挂吊车或悬挂的工艺设备（如管道等）的重量；与屋盖支撑系统组成水平和竖向结构，以保证屋盖水平和垂直方向的刚度和稳定；与屋面板、柱均连接，形成空间整体结构，对于保证厂房空间刚度具有重要的作用。,82,2019/11/18,2.3屋面梁和屋架选型,常用类型,83,2019/11/18,2.3屋面梁和屋架选型,常用类型,84,2019/11/18,2.3屋面梁和屋架选型,屋面梁与屋架形式的确定工艺和建筑设计要求跨度、下弦标高、车间的吊车吨位和振动情况、有无悬挂吊车或工艺设备、有无天窗及天窗的做法、屋面排水坡度、有无天沟及天沟的做法等；屋面荷载情况屋面板和天窗架集中荷载位置、屋面构造层的做法等；施工条件和材料供应情况预应力设备、吊装能力、焊接技术、构件制作水平、运输能力等；各种屋架的适用范围和技术经济指标。与其它构件联系起来，作为一个结构整体，进行全面的、综合的技术经济比较。,85,2019/11/18,2.4吊车梁的选型,吊车梁作用沿厂房纵向布置。承受吊车传来的竖向荷载和水平制动力，同时对传递厂房纵向荷载和加强纵向刚度、连接各平面排架，保证结构的空间工作起重要作用。,86,2019/11/18,2.4吊车梁的选型,按材料分类钢筋混凝土吊车梁预应力混凝土吊车梁钢混凝土组合结构吊车梁按梁外形分类等截面T形吊车梁等截面工字形截面吊车梁鱼腹式吊车梁折线形吊车梁拱型吊车梁桁架式吊车梁,87,2019/11/18,2.4吊车梁的选型,吊车梁的选用原则根据吊车的跨度、起重量、工作制以及材料供应、技术条件、工期等因素综合考虑。吊车梁的选用图集6m后张法预应力钢筋混凝土吊车梁04G426；吊车梁轨道联结及车档04G325选用。,88,2019/11/18,2.4吊车梁的选型,选型参考建议1）对6m跨以及4m跨的吊车梁，轻，中级工作制起重量30t以内，重级工作制起重量20t以内，可采用钢筋混凝土吊车梁，也可采用预应力混凝土吊车梁；轻、中级工作制起重量大于30t，重级工作制起重量大于20t，应采用预应力混凝土吊车梁。2）对9m跨的吊车梁，起重量为10t及10t以下，可采用普通钢筋混凝土吊车梁，也可采用预应力混凝土吊车梁；中，重级工作制起重量大于10t，应采用预应力混凝土吊车梁或桁架式吊车梁。3）对12m和18m跨吊车梁，一般均应采用预应力混凝土吊车梁及桁架式吊车梁。,89,2019/11/18,2.5柱的选型,单层厂房柱的常用形式矩形截面柱其外形简单，施工方便，自重大，经济指标差，主要用于截面高度较小的偏压柱。I形柱能较合理地利用材料，在单层厂房中应用较多。当截面高度较大时，自重较大，吊装较困难，故使用范围受到一定限制。,90,2019/11/18,2.5柱的选型,单层厂房柱的常用形式平腹杆双肢柱构造简单，制造方便，一般情况下受力合理，且腹部整齐的矩形孔洞便于布置工艺管道，故应用较广泛。斜腹杆双肢柱能承受较大水平荷载，双肢柱与I形柱相比，自重较轻，但整体刚度较差，构造复杂，用钢量稍多。,91,2019/11/18,2.5柱的选型,单层厂房柱的常用形式双肢管柱圆管和方管(外方内圆)混凝土柱，及钢管混凝土柱三种。前两种采用离心法生产，质量好，自重轻，但受高速离心制管机的限制，且节点构造较复杂；后一种利用方钢管或圆钢管内浇膨胀混凝土后，形成自应力（预应力）钢管混凝土柱，可承受较大荷载作用。,92,2019/11/18,2.5柱的选型,选型原则同一工程中，柱型及规格宜统一，为施工创造有利条件。通常应根据有无吊车、吊车规格、柱高和柱距等因素选择柱的形式，做到受力合理、模板简单、节约材料、维护简便，因地制宜，考虑制作、运输、吊装及材料供应等具体情况。参考选型（柱截面高度h）当h500mm时，采用矩形；当600h800mm时，采用矩形或I形；当900h1200mm时，采用I形；当1300h1500mm时，采用I形或双肢柱；当h1600mm时，采用双肢柱。,93,2019/11/18,2.5柱的选型,规范规定对于设有悬臂吊车的柱宜采用矩形；对于易受撞击及设有壁行吊车的柱宜采用矩形或腹板厚度120mm、翼缘高度150mm的工字型柱，采用双肢柱时，安装壁行吊车的局部宜作成实腹形；高温车间和有侵蚀性气体的车间，不宜采用薄壁工字型柱、管柱及双肢柱等，以保证结构安全和耐久性。8度或9度区，宜采用矩形、斜腹杆双肢柱或工字型柱。不宜采用薄壁开孔或预制腹板的工字型柱；柱底至室内地坪以上500内及上柱宜采用矩形截面,第三章排架内力分析,3.1计算假定和计算简图3.2荷载计算3.3等高排架内力分析-剪力分配法3.4不等高排架内力分析-力法3.5内力组合3.6厂房排架内力分析中的空间作用问题,95,2019/11/18,第三章排架内力分析,内力分析的目的求得各种荷载作用下起控制作用的构件截面最不利内力，作为柱子和基础设计的依据。内力分析的方法单层厂房排架结构为空间结构，可视为横向平面排架与纵向平面排架的组合。由于纵向排架柱较多、抗侧刚度较大、每根柱子受力不大，所以一般情况下不须计算，仅在考虑抗震和温度应力时加以验算。主要荷载由横向排架承担，所以重点讨论其计算方法。,96,2019/11/18,第三章排架内力分析,横向排架的计算内容确定计算简图；荷载计算；控制截面内力计算和组合；柱配筋计算偏心受力构件；基础设计计算。,97,2019/11/18,3.1计算假定和计算简图,3.1.1计算单元,98,2019/11/18,3.1计算假定和计算简图,3.1.2计算假定1柱下端固接于基础顶面，上端与屋架或屋面梁铰接；排架柱顶与横梁连接，仅用预埋钢板焊接，其抵抗转动的能力很小，故可视为铰接。排架柱底与基础连接，是将柱插入杯口基础一定深度，其间隙用高强细石混凝土浇筑密实，且地基变形是受控制的，基础的转动一般较小，故一般可视为固定端。固定端一般位于基础顶面。但有些情况，例如地基土质较差、变形较大或有比较大的荷载(如大面积堆料)等，则应考虑基础位移和转动对排架内力的影响。,99,2019/11/18,3.1计算假定和计算简图,3.1.2计算假定2屋面梁或屋架无轴向变形，即轴向刚度无限大的杆。铰接排架横梁的刚度很大，受力后其轴向变形可忽略不计。由此假定，排架荷载作用下，其横梁两端处的水平位移（侧移）相等。这对于屋面梁或大多数下弦杆刚度较大的屋架是适用的，对于组合式屋架或两铰、三铰拱屋架应考虑其轴向变形对排架内力的影响。3排架的跨度以厂房轴线为准。由于上、下柱的截面形心线不重合，需在柱的截面改变处增加一个上柱轴力对下柱形心轴的附加力矩。,100,2019/11/18,3.1计算假定和计算简图,3.1.3计算简图根据以上假定，铰接排架的计算简图,101,2019/11/18,3.1计算假定和计算简图,3.1.4排架几何尺寸柱总高HH=柱顶标高+基础顶面标高的绝对值；上柱高HuHu=柱顶标高-轨顶标高+轨道高度+吊车梁高；下柱高HlHl=H-Hu,102,2019/11/18,3.1计算假定和计算简图,3.1.5柱截面初步确定排架计算属超静定问题，其内力与杆件尺寸有关，故在计算中需初步确定柱的尺寸。柱截面尺寸必须能满足承载力与刚度的要求，主要取决于厂房的跨度、高度及吊车起重量等参数。钢筋混凝土I型截面柱可参考同类厂房或按表初步选定。管柱或其它柱型可根据经验和工程具体条件选用。,103,2019/11/18,3.1计算假定和计算简图,3.1.5柱截面初步确定,104,2019/11/18,3.2荷载计算,建筑结构设计中涉及到的作用包括直接作用-荷载；间接作用-地基变形、混凝土收缩、焊接变形、温度变化、地震作用建筑结构设计中对荷载的考虑量值随时间的变异性随时间的持续性按作用的时间，荷载分为三类永久荷载（恒载）可变荷载（活载）偶然荷载,105,2019/11/18,3.2荷载计算,永久荷载（恒载）指在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。如结构自重、建筑装修层重量、固定设备重量等可变荷载（活载）指在结构使用期间，其量值随时间的变异既不是单调的，且与平均值相比又不可以忽略的荷载。屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载、吊车荷载、风荷载等偶然荷载指在结构使用期间不一定出现，但一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载如爆炸力、撞击力、地震作用等。,106,2019/11/18,3.2荷载计算,荷载取值恒载取荷载标准值作为荷载代表值这些荷载可由构件截面尺寸、长度、装修材料、设备样本等直接计算。建筑材料的容重可按荷载规范附录A取值。活载根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值、准永久值偶然荷载根据试验资料，结合工程经验确定其代表值荷载标准值是基本代表值，其余可换算。,107,2019/11/18,3.2荷载计算,作用在排架结构上的荷载标准值,荷载标准值,1恒载,2屋面活/雪载Q,3吊车荷载,4风荷载,屋盖自重G1,上柱自重G2,下柱自重G3,吊车轨道G4,围护墙重G5,5地震作用,吊车竖向荷载Dmax，Dmin,吊车水平制动力Tmax,均布风荷载q1，q2,柱顶风荷载W,108,2019/11/18,3.2荷载计算,作用在排架结构上的荷载标准值,109,2019/11/18,e1为G1k作对下柱中心偏心距,3.2.1恒载,1.屋盖结构自重传来的荷载G1k其大小可根据标准图集或生产厂家的说明书查得,110,2019/11/18,e2为G2k作对下柱中心偏心距,3.2.1恒载,2.上柱自重G2k及下柱自重G3k其大小可根据截面尺寸、钢筋混凝土容重及上柱高度及下柱高度（含牛腿）计算;,111,2019/11/18,e4为G4k作对下柱中心偏心距,3.2.1恒载,3.吊车梁和轨道零件自重G4k其大小可根据标准图集或生产厂家的说明书查得;,112,2019/11/18,3.2.1恒载,4.支承在柱外牛腿上的维护墙自重G5k其大小可根据墙体截面尺寸、容重及高度计算;,113,2019/11/18,雪荷载S：查荷载规范,3.2.2屋面活载,屋面活荷载的种类,屋面活载作用点同屋面恒荷载。屋面活载组合原则：取max(Q,S)+H,屋面均布活荷载Q：按屋面是否上人及相应施工荷载查荷载规范,积灰荷载H：按厂房类型查荷载规范,其大小（面分布）可直接查荷载规范,然后按屋面水平投影面积计算合力；荷载分项系数均取1.4,114,2019/11/18,3.2.3吊车荷载,竖向荷载（自重+起吊重量）水平荷载（水平刹车力，分横向和纵向）,115,2019/11/18,3.2.3吊车荷载,吊车的工作级别与工作制等级按吊车在使用期内要求的总工作循环次数分为10个利用等级，又按照吊车达到其额定值的频繁程度分成4个载荷状态（轻、中、重、特重）。根据要求的利用等级和载荷状态，确定吊车的工作级别。共分为8个级别作为吊车设计的依据。,116,2019/11/18,小车开到极限位置时轮子受到的压力（轮压）Pmax、Pmin，根据平衡条件，有,因此，可得,3.2.3吊车荷载,1.作用在排架（柱）上的吊车竖向荷载,117,2019/11/18,作用在排架（柱）上的吊车竖向荷载设计值Dmax、Dmin吊车梁的支座反力，该反力可由结构力学影响线方法求得如下式：,6.2荷载计算,3.2.3吊车荷载,1.作用在排架（柱）上的吊车竖向荷载,118,2019/11/18,多台吊车同时作用时，考虑到这种情况较少，引入折减系数：,3.2.3吊车荷载,1.作用在排架（柱）上的吊车竖向荷载,119,2019/11/18,讨论：1）Dmax作用于左柱时，Dmin一定同时作用于右柱；Dmin作用于左柱时，Dmax一定同时作用于右柱；两种情况应在求内力时分别考虑；2）Dmax和Dmin不可能同时作用于同一侧柱；3）对两跨排架，应根据不同取用系数。,3.2.3吊车荷载,1.作用在排架（柱）上的吊车竖向荷载,120,2019/11/18,Dmax和Dmin对下柱都是偏心压力，转换成作用在下柱顶面的轴向压力和弯矩。,e4吊车梁支座钢垫板中心线与下柱轴线的距离。对边柱，e4=750-Hl/2；对中柱，e4=750。,3.2.3吊车荷载,1.作用在排架（柱）上的吊车竖向荷载,121,2019/11/18,A.纵向水平荷载：1大车刹车时产生，由纵向排架承担；2按作用在一边轨道上所有刹车轮的最大轮压之和的10%采用3作用点位于刹车轮与轨道的接触点，方向与轨道一致。4对于单跨和多跨厂房只考虑两台吊车同时刹车。,n为吊车每侧的制动轮数，对于一般四轮吊车n=1。,3.2.3吊车荷载,2.作用在排架（柱）上的吊车水平荷载,122,2019/11/18,B.横向水平荷载1小车刹车时产生，由横向排架承担，2吊车的横向刹车力平均传给两侧的结构。3在计算吊车横向水平荷载作用下的排架结构内力时，无论是单跨还是多跨最多考虑两台吊车同时刹车。4每一个大车轮传递的水平荷载为：,a横向制动力系数，对软钩吊车，当G10t时，取12；当G=1650t时，取10；当G75t时，取8，对硬钓吊车，取20,3.2.3吊车荷载,2.作用在排架（柱）上的吊车水平荷载,123,2019/11/18,B.横向水平荷载5根据结构力学影响线方法，作用在柱上的横向水平荷载,两台同时刹车,一台刹车,3.2.3吊车荷载,2.作用在排架（柱）上的吊车水平荷载,124,2019/11/18,讨论：1.Tmax有分别向左刹车和向右刹车两种情况；2.不可能出现同时向左和向右刹车的情况；3.在荷载组合时，有Dmax和Dmin时，可能有或没有Tmax；没有Dmax和Dmin时，一定没有Tmax。,3.2.3吊车荷载,2.作用在排架（柱）上的吊车水平荷载,125,2019/11/18,3.2.3吊车荷载,2.作用在排架（柱）上的吊车水平荷载,讨论：1.Tmax有分别向左刹车和向右刹车两种情况；2.不可能出现同时向左和向右刹车的情况；3.在荷载组合时，有Dmax和Dmin时，可能有或没有Tmax；没有Dmax和Dmin时，一定没有Tmax。,126,2019/11/18,垂直于厂房各部分表面的风荷载标准值（kN/m2）：,w0基本风压（kN/m2），不小于0.30kN/m2；bzz高度处的风振系数，对于单层厂房取1.0；mz风荷载体型系数；ms风荷载高度变化系数；根据地面粗糙度查表选取。,柱顶以上水平集中风荷载标准值为：,风荷载标准值应按照迎风面和背风面分别计算。,3.2.4风荷载,1.风荷载标准值,127,2019/11/18,3.2.4风荷载,3.风荷载计算例题,128,2019/11/18,3.3等高排架内力分析-剪力分配法,单层工业厂房横向排架的两种类型：等高排架排架各柱顶标高相同，或柱顶标高不同，但由倾斜横梁贯通联结，当排架发生水平位移时，其柱顶的位移相同。不等高排架排架各柱柱顶位移不相等，则称为不等高排架。,129,2019/11/18,由结构力学可知，当单位水平力作用于单阶悬臂柱顶时，柱顶水平位移为,3.3等高排架内力分析-剪力分配法,抗侧移刚度,d,130,2019/11/18,要使柱顶产生单位水平位移，则需在柱顶施加1/d的水平力。显然，若材料相同，柱的刚度越大，需要施加的水平力越大。由此可见1/d反映了柱抵抗侧移的能力，称之为抗侧移刚度，有时也称之为抗剪刚度。对等高排架，在柱顶水平力作用下，其柱顶剪力可根据各柱的抗剪刚度进行分配，这就是结构力学中的剪力分配法。,3.3等高排架内力分析-剪力分配法,抗侧移刚度,d,131,2019/11/18,根据假定（2），即横梁刚度为无限大，受力后不产生轴向变形，则各柱顶的水平位移值应是相等的，则有,设排架有n根柱，任意一根柱的抗剪刚度为1/di，则其分担的柱顶剪力Vi可由平衡条件和变形条件求得。根据抗剪刚度的定义，,3.3.1柱顶作用水平集中力F时,132,2019/11/18,而,所以,剪力分配系数,3.3.1柱顶作用水平集中力F时,133,2019/11/18,3.3.2任意荷载作用时,为了能利用上述的剪力分配系数，对任意荷载就必须把计算过程分为三个步骤：1先在排架柱顶附加不动铰支座以阻止水平侧移，求出其支座反力R；2然后撤除附加不动铰支座且加反向作用的R于排架柱顶，以恢复到原受力状态；3叠加上述两步骤中的内力，即为排架的实际内力,134,2019/11/18,3.3.2任意荷载作用时,柱顶反力系数C1,基本参数,135,2019/11/18,3.3.2任意荷载作用时,柱顶反力系数C2,基本参数,136,201