建筑结构设计之02_2单层排架（续）

1 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 2 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20 40 出现垂直裂缝 在极限荷载的40 60 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 3 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a 0取a 0 为防止局部受压破坏 加载板尺寸应满足 4 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 5 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 6 2 4柱下独立基础设计 独立基础形式 平板式基础 杯形基础 a b c 板肋式基础 杯口 肋板预制 d 壳体基础 e 倒圆台板式基础 f 桩基 2 4 1概述 7 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 4 1概述 2 4基础设计 2 4 2平板式基础 2 4 2平板式独立基础设计 一 基础破坏类型 地基破坏 8 基础是绝对刚性的 基底某点反力与该点的地基沉降成正比 三 地基计算 假定 轴心受压基础 取 对于甲级 乙级和部分丙级建筑 还需进行变形验算 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 4 1概述 2 4基础设计 2 4 2平板式基础 9 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 4 1概述 2 4基础设计 2 4 2平板式基础 偏心受压基础 令 当时 地基承载力应满足 10 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 4 1概述 2 4基础设计 2 4 2平板式基础 四 抗冲切承载力计算 基础高度尚应满足抗剪承载力 11 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 4 1概述 2 4基础设计 2 4 2平板式基础 五 受弯承载力计算 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 4 1概述 2 4基础设计 2 4 2平板式基础 六 构造要求 材料 混凝土 C20 钢筋 保护层厚度 有100厚素混凝土垫层时 为35 没有垫层时为70 插入深度 应满足 表2 5的要求 与柱截面形式和截面尺寸有关 纵筋锚固要求 吊装时的稳定要求 5 柱长 13 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 4 1概述 2 4基础设计 2 4 2平板式基础 六 构造要求 杯底厚度 杯壁厚度 见表2 6 杯壁配筋 柱轴心或小偏心受压且 时可不配筋 大偏心受压且 柱轴心或小偏心受压且 时可按构造配筋 其它情况按计算配筋 2 5 1概述 屋面板 屋架 屋面梁 无檩体系 檩条 屋架 屋面梁 有檩体系 瓦 瓦楞铁皮 石棉瓦 波形钢板 钢丝网水泥板 2 5屋面构件 2 5 2屋架设计 15 一 屋架种类 混凝土屋架 钢屋架 组合屋架 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 5 1概述 2 4基础设计 2 5屋面构件 2 5 2屋架设计 一 种类 16 二 屋架形式与杆件尺寸要求 高跨比1 10 1 6 外形应接近简支梁的弯矩图 一 种类 二 形状与尺寸 17 三 屋架内力分析 一 种类 二 形状与尺寸 三 内力分析 18 3 荷载组合 恒载 全跨 屋面活载 雪载 积灰载 恒载 半跨雪载或灰载 屋架与支撑自重 半跨 屋面板自重 施工荷载 一 种类 二 形状与尺寸 三 内力分析 19 5 计算模型的误差及措施 铰接 对腹杆的影响不大 实际上 由于腹杆的变形 使上弦节点产生位移 从而使在上弦杆中引起附加弯矩 称为次弯矩 上弦节点为不动铰支座 措施 将上弦杆和端部斜杆的截面 钢结构 或配筋量 混凝土结构 适当增加 一 种类 二 形状与尺寸 三 内力分析 20 四 钢屋架构件设计 1 杆件的计算长度 平面内 弦杆 支座斜杆 支座竖杆 其他腹杆 平面外 弦杆 支座斜杆 支座竖杆和其他腹杆 斜平面 支座斜杆 支座竖杆 其他腹杆 侧向支承点间距 一 种类 二 形状与尺寸 三 内力分析 四 构件设计 21 当弦杆侧向支承点间的距离为两倍节间长度 且两个节间杆件的内力不等时 平面外计算长度按下式取 较大的压力 取正号 较小的压力或拉力 拉力取负号 一 种类 二 形状与尺寸 三 内力分析 四 构件设计 22 2 截面选型 屋架上弦 平面外计算长度一般为平面内计算长度的两倍 如无局部弯矩 故宜采用短肢相拼的T形截面 支座斜杆 因平面内和平面外计算长度相等 采用长肢相拼的T形截面比较合理 如有较大的局部弯矩 可采用长肢相拼的T形截面 以提高平面内的抗弯能力 此时 一 种类 二 形状与尺寸 三 内力分析 四 构件设计 23 屋架下弦 平面外计算长度一般很大 故宜采用短肢相拼的T形截面 计算长度范围内的垫板数不应少于2块 其他腹杆 因 T形截面 与竖向支撑相连的竖腹杆宜采用等肢角钢组成的十字形截面 使节点连接不偏心 轴力特别小的腹杆也可采用单角钢 宜采用等肢角钢组成的 一 种类 二 形状与尺寸 三 内力分析 四 构件设计 24 3 截面计算 轴心拉杆 轴心压杆 强度要求 当截面无削弱时可不计算 稳定要求 假定长细比 弦杆70 100 腹杆100 120 查得值 计算A 同时算出 根据 选择角钢 用实际的进行稳定验算 如不满足重新选择 直至满足 一 种类 二 形状与尺寸 三 内力分析 四 构件设计 25 偏心受拉 截面塑性发展系数 动力荷载取1 受拉最大纤维的净截面抵抗矩 偏心受压 强度要求 受压最大纤维的净截面抵抗矩 平面内稳定 平面内轴压构件稳定系数 平面内受压纤维毛截面抵抗矩 欧拉临界力 等效弯矩系数 平面外稳定 受弯构件的整体稳定系数 等效弯矩系数 一 种类 二 形状与尺寸 三 内力分析 四 构件设计 26 4 节点设计 一般要求 各杆件的形心线应尽量与屋架几何轴线重合 并汇交于节点中心 考虑到施工方便 肢背到轴线的距离可取5mm的倍数 对变截面弦杆 宜采用肢背平齐的连接方式 变截面的两部分形心线的中线应与屋架几何轴线重合 一 种类 二 形状与尺寸 三 内力分析 四 构件设计 27 节点板上各杆件之间的净距不宜小于20mm 一 种类 二 形状与尺寸 三 内力分析 四 构件设计 28 计算与构造 选定节点板厚度 节点板厚度 根据最大内力选用 见表2 10 计算焊缝长度 确定节点板大小 一 种类 二 形状与尺寸 三 内力分析 四 构件设计 29 有集中荷载的节点 有集中荷载时 弦杆与节点板的连接焊缝需考虑弦杆内力与集中荷载的共同作用 上弦为了搁置屋面板 常将节点板缩进肢背而采用塞焊 塞焊可作为两条的角焊缝计算 因焊缝质量不易保证 焊缝强度设计值乘以0 8的折减系数 肢背 肢尖 一 种类 二 形状与尺寸 三 内力分析 四 构件设计 30 假定集中荷载由肢背塞焊缝承担 上弦相邻节间内力差由肢尖焊缝承担 有集中荷载时 上弦节点亦可按下述方法计算 肢背塞焊缝 肢尖角焊缝 为肢尖焊缝至杆件形心的距离 其中 一 种类 二 形状与尺寸 三 内力分析 四 构件设计 31 弦杆的拼接节点 拼接角钢采用与弦杆相同的截面 拼接角钢的长度应按拼接角钢与弦杆的连接焊缝长度确定 对下弦杆取d 10 20mm 对上弦杆取d 30 50mm l不宜小于600mm 一 种类 二 形状与尺寸 三 内力分析 四 构件设计 32 其中连接焊缝长度 上弦按弦杆最大内力确定 下弦按下弦截面面积等强度确定 一 种类 二 形状与尺寸 三 内力分析 四 构件设计 33 支座节点 支座节点包括节点板 加劲肋 底板和锚栓等 底板的尺寸根据混凝土局部受压承载力确定 厚度一般取20mm 节点板的大小由杆件与节点板的连接焊缝长度确定 下弦水平肢的底面与支座底板之间的净距不应小于水平肢的宽度和130mm 加劲肋与节点板的垂直焊缝可假定其承担支座反力25 计算 并考虑焊缝为偏心受力 一 种类 二 形状与尺寸 三 内力分析 四 构件设计 34 支座节点板 加劲板与支座底板的水平连接焊缝按下式计算 锚栓预埋于支撑构件的混凝土中 直径一般取20 25mm 底板上的锚栓孔直径一般为锚栓直径的2 2 5倍 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 5 1概述 2 4基础设计 2 5屋架构件 2 5 2屋架设计 2 5 3屋面其它构件 35 2 6 1概述 2 6吊车梁设计要点 吊车梁直接承受吊车荷载 并构成纵向排架 加强厂房纵向刚度 传递纵向荷载 是单层工业厂房的重要构件 吊车梁按材料可分为 混凝土吊车梁 钢吊车梁 组合吊车梁 变截面吊车梁 等截面吊车梁 鱼腹式 折线式 实腹式 下撑式 桁架式 37 2 6 2吊车梁受力特点 承受两组移动的集中荷载 和 吊车荷载是重复荷载 需进行疲劳验算 吊车荷载具有动力特性 对吊车竖向荷载应乘以动力系数 轻 中级软钩1 05 重级1 1 硬钩1 3 吊车荷载是偏心荷载 将对吊车梁 无制动梁时 产生扭矩 为了承担横向水平力 对于钢吊车梁一般需设置制动梁或制动桁架 单厂设计 2 2结构分析 2 3排架柱设计 2 6 1概述 2 4基础设计 2 5屋架构件 2 6吊车梁 2 6 2受力特点 38 每个轮子产生的扭矩 静力计算考虑两台吊车 疲劳验算考虑一台吊车 且不考虑横向水平荷载 按影响线可求出吊车梁的 单厂设计 2 2结构分析 2 3排架柱设计 2 6 1概述 2 4基础设计 2 5屋架构件 2 6吊车梁 2 6 2受力特点 39 2 6 3混凝土吊车梁 等截面 设计要点 一 计算内容 静力计算 弯 剪 扭承载力 裂缝宽度和挠度 疲劳验算 正截面 验算正截面受压区混凝土边缘的应力和受拉钢筋的应力 斜截面 验算中和轴处混凝土的主拉应力及箍筋和弯起钢筋的应力 施工阶段验算 对预应力混凝土吊车梁而言 单厂设计 2 2结构分析 2 3排架柱设计 2 6 1概述 2 4基础设计 2 5屋架构件 2 6吊车梁 2 6 2受力特点 2 6 3砼吊车梁 40 二 构造要点 截面尺寸 梁高取跨度的1 4 1 12 一般有600 900 1200 1500mm四种 腹板一般取140 160 180mm 在梁端部逐渐加厚至200 250 300mm 先张法预应力可用100 卧捣 和120 竖捣 后张法预应力可用140 上翼缘宽度一般为400 500和600mm 连接构造 配筋构造 纵筋 不能有接头 不宜采用光面钢筋 肋部两侧设腰筋 箍筋 不得采用开口箍 梁端范围内增加20 25 端部 沿梁高设置焊在锚板上的竖向钢筋和水平封闭箍筋 单厂设计 2 2结构分析 2 3排架柱设计 2 6 1概述 2 4基础设计 2 5屋架构件 2 6吊车梁 2 6 2受力特点 2 6 3砼吊车梁 41 2 6 4钢吊车梁 实腹式 设计要点 一 计算内容 强度 正应力 上翼缘 下翼缘 剪应力 腹板局部压应力 折算应力 整体稳定 有制动结构时不必验算 刚度 疲劳强度 局部稳定 对焊接吊车梁 翼缘与腹板的连接 单厂设计 2 2结构分析 2 3排架柱设计 2 6 1概述 2 4基础设计 2 5屋架构件 2 6吊车梁 2 6 2受力特点 2 6 3砼吊车梁 2 6 4钢吊车梁 42 截面尺寸 二 构造要点 截面高度应按照允许变形 并考虑建筑净空要求和钢板规格等 腹板厚度应该按照支座抗剪要求和局部挤压条件确定 一般不应小于 7 3h mm 翼缘厚度不应小于8mm 也不大于40mm 翼缘宽度一般为 1 3 1 5 h 翼缘宽度不应大于30t Q235 或24t Q345 当上翼缘轨道用压板连接时 翼缘宽度应大于300mm 单厂设计 2 2结构分析 2 3排架柱设计 2 6 1概述 2 4基础设计 2 5屋架构件 2 6吊车梁 2 6 2受力特点 2 6 3砼吊车梁 2 6 4钢吊车梁 43 连接构造 轻 中级荷载状态的吊车梁与制动梁或柱子在工地连接时 可采用焊接连接 应避免采用C级螺栓连接 对于重级 超重级载荷状态应优先采高强螺栓连接 采用实腹式制动梁 吊车梁的下翼缘和制动梁的外翼缘之间每隔一定距离用斜撑杆联系起来或用板铰把制动梁的翼缘挂在墙架柱上 单厂设计 2 2结构分析 2 3排架柱设计 2 6 1概述 2 4基础设计 2 5屋架构件 2 6吊车梁 2 6 2受力特点 2 6 3砼吊车梁 2 6 4钢吊车梁 44 连接构造 对于设置在边柱上跨度大于18m的轻 中级