第九章--钢筋混凝土结构单层厂房.ppt

第九章钢筋混凝土结构单层厂房 1 单层厂房的结构组成及受力特点 2 单层厂房的结构布置 3 主要构件的类型及其与柱的连接 4 排架柱 牛腿的受力特点以及牛腿的构造要求 本章主要内容 1 了解厂房的分类 2 理解单层钢筋混凝土厂房排架结构的组成 荷载及传力途径 第一讲 教学目标 重点 单层钢筋混凝土厂房排架结构的组成 荷载及传力途径 难点 单层钢筋混凝土厂房排架结构的组成 荷载及传力途径 9 1 1单层钢筋混凝土厂房的结构组成1 厂房的分类 1 按材料分类 混合结构 钢筋砼结构和钢结构 2 按跨度分类 单跨 多跨 两跨以上 其中多跨又分为多跨等高和多跨不等高 9 1单层厂房的结构组成及受力特点 3 按受力特点分类 排架结构 刚架结构 排架 刚架 2 单层厂房的组成 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 屋架下弦横向水平支撑14 屋架端部垂直支撑15 柱间支撑 1 屋盖结构根据厂房的用途不同 屋盖结构可设计成有檩体系和无檩体系两种 有檩屋盖由小型屋面板或槽板 瓦 檩条或屋架或屋面梁 屋盖支撑系统组成 无檩屋盖由大型屋面板 屋架和屋盖支撑系统组成 2 托架托架是屋盖中的构件 只有当个别两柱距为其它柱距的两倍时 设托架来支承屋架 并将荷载传给柱子 3 柱子包括排架柱和山墙上的抗风柱 排架柱承受屋架 或托架 吊车梁 联系梁和支撑等传来的竖向荷载和水平作用 通过它将各种作用传给基础 4 吊车梁当厂房中有吊 桁 车时才设置吊车梁 它支承在牛腿上 承受吊 桁 车荷载 并将其传给柱子 5 支撑系统支撑系统包括屋盖支撑和柱间支撑 支撑的作用 加强结构的空间刚度和稳定性 同时起着传递横向荷载的作用 6 基础承受柱子和基础梁传来的荷载 最终使所有的荷载通过基础传递地基 7 围护结构厂房的围护结构包括纵墙 横 山 墙 墙架 围护结构主要承受这些构件的自重及作用在墙上的风载 9 1 2单层钢筋混凝土厂房排架结构的荷载及传力途径 1 单层厂房的荷载 2 可变荷载 雪荷载 风荷载 吊车荷载 积灰荷载 屋面荷载 1 永久荷载 3 偶然作用 4 地震作用 5 温度作用 2 传力途径 1 横向平面排架 l竖向荷载传递如右图 l水平荷载传递 1 横向平面排架 2 纵向平面排架 单层厂房荷载传递路线示意图 跨度定义 厂房承载柱或承重墙的纵向定位轴线之间的距离 柱距定义 横向定位轴线之间的距离 柱网定义 厂房承重柱 或承重墙 的纵向与横向定位轴线在平面上排列所形成的网格 称为柱网 柱网布置 就是确定柱子纵向定位轴线之间的距离 跨度 和横向定位轴线之间的距离 柱距 1 柱网布置 9 2单层厂房的结构布置 9 2 1柱网 柱网布置的一般原则 1 符合生产工艺和正常使用的要求 2 建筑平面和结构方案经济合理 3 在厂房结构形式和施工方法上具有先进性和合理性 4 在结构平面布置中 柱网应采用统一模数制 以100mm为基本单位 用M表示 跨度 跨度 18m时 应取3m的倍数 即9m 12m 15m 18m 跨度 18m时 则取6m的倍数 即24m 30m 36m等 柱距 一般取6m或6m倍数 有时也有9m 12m 但6m为经济柱距 如下图所示 结构平面的主要尺寸由轴线表示 柱距方向的轴线称为横向定位轴线 以 表示 跨度方向的轴线称为纵向定位轴线 以A B C 表示 1 伸缩缝设置a 伸缩缝的设置情况 当房屋的长度或宽度过大时 为减小房屋结构中的温度应力 应设置伸缩缝 变形缝包括伸缩缝 沉降缝和防震缝三种 b 伸缩缝的做法 应从基础顶面开始 将两个温度区段的上部结构完全分开 并留出一定宽度的缝隙 使上部结构在气温变化时 沿水平方向可以较自由地发生变形 不致引起房屋开裂 对于钢筋混凝土装配式排架结构 其伸缩缝的最大间距 露天时为70m 室内或土中时为100m 伸缩缝宽度 理论上应计算确定 但一般可设计为50 120mm 9 2 2变形缝 伸缩缝的做法有双柱式 图1 a 和滚轴式 图1 b 双柱式用于沿横向设置的伸缩缝 而滚轴式用于沿纵向设置的伸缩缝 图1单层厂房伸缩缝的构造 a 双柱式 b 滚轴式 2 沉降缝a 设置情况 在单层厂房中 一般不做沉降缝 只在下列特殊情况才考虑设置 当相邻厂房高度相差悬殊 10m以上 地基土的压缩性有显著差异 厂房结构 或基础 类型有明显不同 厂房各部分的施工时间先后相差较长时 为避免由于地基不均匀沉降在结构中产生附加应力使结构破坏 应设置沉降缝 b 做法 沉降缝应从屋顶至基础完全分开 以使缝两侧结构发生不同沉降时互不影响 从而保证房屋的安全和使用功能 沉降缝的最小宽度不得小于50mm 沉降缝可兼做伸缩缝 3 抗 防 震缝防震缝是为减轻震害而采取的措施之一 地震区的厂房无论是伸缩缝还是沉降缝 其宽度均应满足抗震缝的要求 抗震缝的宽度一般为50 90mm 在下列情况一般要设置抗震缝 厂房横向与纵向交接处 厂房周边有贴近建筑物处 厂房内部有工作平台 不等高厂房的相邻处 厂房纵向屋盖高低错落 同一厂房结构形式不同时 过长的厂房等 9 2 3梁柱体系1 抗风柱抗风柱采用砖砌壁柱 也可以采用钢筋混凝土柱 抗风柱下端与基础固接 上端与屋架上弦铰接 也可与屋架下弦同时铰接 上端与屋架上下弦铰接应满足 1 水平方向必须与屋架可靠连接 保证风荷载的传递 2 竖向应允许有相对位移 抗风柱与屋架之间 2 圈梁 连系梁 基础梁 1 圈梁圈梁的作用 增加厂房围护结构的整体性 提高厂房的整体刚度 防止由地基不均匀沉降或振动荷载对厂房的不利影响 设置位置 根据厂方的高厚比的要求 一般为4 6m设置一道 但顶部及吊车梁标高处和窗顶应设置 圈梁宜环绕 圈梁高度不应小于180mm 纵筋不应小于4 12 2 连系梁连系梁的设置部位主要在厂房较高或有高低跨处 同时在柱子外侧设置支撑连系梁的牛腿 通过连系梁将连系梁上部砌体自重直接传给柱子 3 基础梁基础梁承受外围护墙自重 它直接支撑在基础上 它的顶标高一般在室内地坪下50或60mm处 基础梁下一般留50 150mm的空隙 防止土壤冻涨 导致基础梁和围护墙开裂 基础梁布置 9 2 4支撑体系 1 支撑的分类 2 支撑的作用 1 使厂房形成整体骨架 保证厂房的空间骨架 2 传递水平荷载 3 保证各构件的稳定性 4 保证施工 安装的稳定和安全 3 支撑布置 1 屋盖支撑1 屋架上弦横向水平支撑有檩屋盖 在屋架与屋架上弦之间设置一组交叉的钢系杆再结合檩条 使屋架上弦沿屋面组成了水平桁架 第二章单层厂房结构 上弦横向水平支撑布置 第二柱距间 2 屋架下弦横向水平支撑作用 是保证将屋架下弦受到的水平力传至纵向排架柱顶 设置情况 当屋架下弦设有悬挂吊车或受到其它水平力 如抗风柱与屋架下弦连接时 则应设置下弦横向水平支撑 3 屋架间垂直支撑与水平系杆作用 是用以保证屋架的整体稳定防止在吊车工作时或有其他振动时屋架下弦的侧向颤动 2 柱间支撑作用 主要是提高厂房的纵向刚度和稳定性 对于有吊车的厂房 柱间支撑分上柱柱间支撑和下柱柱间支撑两种 上柱柱间支撑 位于吊车梁以上 用以承受由山墙传递的风力 保证厂房上部的纵向刚度 下柱柱间支撑 位于吊车梁下部 承受上部支撑传来的力和吊车梁传来的吊车纵向制动力 并将它们传至基础 支撑常见形式 3 天窗架支撑为传递天窗壁端承受的风力 或纵向地震作用 保证天窗架上弦的侧向稳定 在天窗两端的第一柱间应设置天窗架上弦横向水平支撑和垂直支撑 天窗架上弦支撑应尽可能布置在同一柱间 以增强两端屋架的整体作用 1 了解主要构件的类型及其与柱的连接 教学目标 9 3主要构件的类型及与柱的连接 重点 难点 构件与柱的连接构造 无 无檩体系屋盖 常采用预应力混凝土大型屋面板 它适用于保温或不保温卷材防水屋面 屋面坡度不应大于1 5 无檩体系屋盖还可采用预应力F形屋面板 用于自防水非卷材屋面 以及预应力自防水保温屋面板 钢筋加气混凝土板等 有檩体系屋盖 常采用预应力混凝土槽瓦 波形大瓦等小型屋面板 9 3主要构件的类型及与柱的连接 9 3 1屋面板屋面板的形式 各种形式的屋面板 常用屋面梁和屋架 按型式可分为屋面梁 两铰 或三铰 拱屋架和桁架式屋架三大类 屋面梁 屋面梁的外形有单坡和双坡两种 两铰 或三铰 拱屋架 两铰拱的支座节点为铰接 顶节点为刚接 三铰拱的支座节点和顶节点均为铰接 两铰拱的上弦为钢筋混凝土构件 三铰拱的上弦可用钢筋混凝土或预应力混凝土构件 两铰 或三铰 拱屋架 9 3 2屋架 屋面梁 第三章单层厂房结构 桁架式屋架 当厂房跨度较大时 采用桁架式屋架较经济 它在单层厂房中应用非常普遍 桁架式屋架的矢高和外形对屋架受力均有较大影响 一般取高跨比为1 6 1 8较为合理 其外形有三角形 拱形 梯形 折线形等几种 各种形式屋架德内力 f L 1 6 9 3 3吊车梁对一般中型厂房 大多采用等高T型或工字形截面吊车梁 吊车梁的类型 吊车梁一般根据吊车的起重量 工作级别 台数 厂房的跨度和柱距等因素选用 9 3 4柱 柱的形式 主要有排架柱和抗风柱两类 钢筋混凝土排架柱 一般由上柱 下柱和牛腿组成 其结构型式可概括为单肢柱和双肢柱两类 上柱一般为矩形截面或环形截面 下柱的截面形式较多 根据其截面形式可分为矩形截面柱 I形柱 双肢柱和管柱等几类 抗风柱 一般由上柱和下柱组成 无牛腿 上柱为矩形截面 下柱一般为I形截面 当柱截面高度h 500mm时采用矩形截面柱 当500mm h 800mm时采用工字形截面柱或矩形截面柱 当800mm h 1200mm时采用工字形截面柱 当1300mm h 1500mm时采用工字形柱或双肢柱 当h 1600mm时采用双肢柱 柱的截面尺寸 柱的截面尺寸除了考虑吊车起重量和柱的类型两个因素外 还应考虑厂房跨数和高度 柱的型式 围护结构的材料和构造 施工和吊装等 常用的选择方法 单层厂房的柱下基础一般采用独立基础 也称扩展基础 按施工方法可分为预制柱下独立基础和现浇柱下独立基础两种 对装配式钢筋混凝土单层厂房排架结构 常见的独立基础形式主要有杯形基础 高杯基础和桩基础等 基础的类型 阶形基础 杯形基础 双杯形基础 伸缩缝 高杯基础 短柱 爆扩桩基础 桩基础 9 3 5基础 9 3 6柱与其它构件之间的连接1 屋架与柱的连接 2 吊车梁与柱的连接 3 连系梁与柱的连接 1 掌握牛腿的构造要求 教学目标 重点 牛腿的构造要求 9 4排架柱 9 4 1排架柱的受力特点1 牛腿的类型根据牛腿挑出长度 将牛腿分为长牛腿 a h0时 和短牛腿 a h0时 2 牛腿的受力特点 3 破坏阶段 取决于a h0的比值 主要有以下几种破坏形态 剪切破坏 局部破坏 弯曲破坏 纯剪破坏 斜压破坏 斜拉破坏 局部破坏 纯剪破坏 斜拉破坏 斜压破坏 弯曲破坏 a h0 0 1 0 1 a h0 0 75 a h0 0 75 4 计算简图 两杆桁架 水平拉杆由牛腿内的水平纵向钢筋构成 斜杆由斜裂缝外侧混凝土受压带构成 由结力可知 水平杆承受轴向拉力且沿长度处处相同 故该水平纵向受拉钢筋不能弯起 牛腿的计算简图 9 4 2牛腿的构造要求1 牛腿的尺寸牛腿的宽度 b 一般于柱同 截面高度 h 通过计算确定 长度应按吊车梁 连系梁 的要求确定 牛腿的外边缘高度h1不应小于h 3 且不应小于200mm 2 牛腿的受力钢筋牛腿的受力钢筋宜采用HRB335或HRB400级钢筋 用量按计算确定 同时应满足纵向受拉钢筋配筋率 不小于0 2 及0 45ft fy 也不应大于0 6 其数量不小于4根 直径不小于12mm 构造要求主要是纵向受拉钢筋不能弯起 牛腿配筋构造 3 牛腿中的弯起钢筋当牛腿的剪跨比a ho 0 3时 宜设弯起钢筋 并使其与集中荷载到牛腿斜边下端点连线的交点 位于牛腿上部l 6至l 2之间的范围内 弯起钢筋的截面面积