建筑结构设计之02_1单层排架

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 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 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 A1 A3 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 吊车竖向荷载 如果两台吊车相同 则 x P2max P1max P1max P2max K1 K2 y2 y3 y4 y1 1 B1 B2 19 吊车横向水平荷载 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 21 吊车纵向水平荷载 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 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 4 1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 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 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 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