单层厂房结构设计

第二章单层厂房的结构设计，学习内容1、单层厂房的结构组成和布置；2、各组成部分的作用；3.作用在结构上的载荷和载荷的传递方式；4.单层厂房排架结构的内力计算和配筋计算；5.柱下独立基础的设计。本研究的目的是掌握钢筋混凝土单层厂房结构的设计方法，并学会运用所学的力学和结构知识解决实际的结构设计问题。结合本章的研究，了解一般建筑结构设计的基本方法和步骤。第2.1节概述，2.1.1工厂建筑的特征1。房屋类型根据房屋的用途，建筑可分为两种类型：民用建筑和工业建筑。直接从事工业生产的工业建筑称为车间。根据厂房的层数，厂房分为两种类型：单层厂房和多层厂房。多层工厂用于轻小型产品，如电子、精密仪器、服装加工等。单层厂房用于生产设备大型化、产品和原材料大型化、桥式起重机大型化、生产空间大型化的行业，如炼钢、锻造、机械、纺织等。单层厂房的特点(1)必须满足生产工艺的要求，采用不同的生产工艺(如炼钢和化工)对厂房的设计有不同的要求。(2)需要大空间，以满足大型生产设备的安装、起重和运输机械的运行需要。(3)应提供良好的通风和照明条件，以确保更好的自然光，并促进烟雾、灰尘和气体的排放。(4)大型运输车辆应考虑通过重型汽车和火车。应考虑恒温、恒湿、防尘、防细菌等特殊要求。2.1.2单层厂房1的结构类型。结构类型从厂房结构的材料来看，可分为三种类型：(1)小型厂房采用砖混结构(厂房跨度小于15m，高度小于8m，无吊车)。砖混结构的缺点是承载力低、整体性差。(2)钢结构用于大型厂房(厂房跨度大于36m，吊车起重量大于150吨)。钢结构的缺点是成本高。(3)钢筋混凝土结构用于中型厂房。钢筋混凝土单层厂房具有结构整体性好、抗侧刚度大、造价相对较低的优点，在实际工程中得到广泛应用。结构形式单层厂房有两种结构形式：排架结构和刚架结构。钢筋混凝土排架结构易于施工，具有良好的力学性能。它是单层厂房中应用最广泛的结构形式，(1)排架结构(图2-1-1)由屋架或梁、柱和基础组成。特点：梁柱铰接柱与基础固定连接。(2)刚架结构(图2-1-2)由梁、柱和基础组成。梁和柱刚性连接，柱和基础铰接。，货架跨度数可以是：单跨度()，双跨度，多跨度。弯柱可以等高，也可以不等高(柱顶和柱底的标高可以不同)。2.1.3钢筋混凝土单层厂房结构设计内容，2.1.3结构布置，2.3荷载计算，3。弯曲内力分析，4。柱钢筋计算，5。支架设计，6。提升和运输检查计算，7。第8栏下的基础设计。绘制施工图，单层厂房(非地震区)的设计步骤如下图所示。与民用建筑相比，工业建筑的特点是什么？2.单层厂房的结构类型有哪些？如何选择？3.单层厂房有多少种结构形式(图二)特点：结构复杂，整体性差，刚性低。(2)屋顶的功能：形成带有立柱的横向排架结构；(2)承受屋顶上的垂直荷载；(3)围护、保温、雨雪。(3)检查部件选择标准图集。返回46，返回46，表2-2-3，表2，列(1):装置列一般由三部分组成，即上部列、支架列和下部列，如图2-2-3所示。(2)连接：柱顶与屋架铰接，柱底与基础固定连接。()(3)功能：承担屋顶、吊车梁、外悬墙等构件的重量，还承担吊车、风荷载和地震产生的水平功能，并将这些功能传递给基础。吊车梁(1)形式根据材料分为钢筋混凝土吊车梁和预应力混凝土吊车梁。截面形式：工字形和丁字形。(2)位置沿厂房纵向布置；(2)两端焊接到立柱牛腿的顶面。(3)支撑桥式起重机，使起重机沿厂房纵向行走。承受起重机产生的垂直力和水平力。(4)常用吊车梁的选型见表2-2-4，可在设计时选择。支撑类型可分为两种类型(%) 柱间支撑顶板支撑功能增加结构的空间刚度加强结构的整体性用于帮助传递水平荷载的材料一般为钢棒；5.基础(1)位于整个结构的底部，与柱的底部相连，并与基础相连。(图2-2-1)(2)一般来说，形式是：独立基础(如果基础条件不理想，也可以使用条形基础)(3)功能是承受由柱子和基础梁传递的上部荷载，并将所有荷载传递给基础。6.围墙(图2-2-1)包括纵墙和山墙。它的主要功能是保温、隔热、防风防雨等。7.梁(图2-2-1)(1)系梁位置：沿厂房纵向布置，一般位于柱顶或柱外牛腿。(2)功能：柱顶连接梁的功能是连接纵柱形成纵弯。支撑在柱外支架上的系梁用于承受上墙的重量。(2)基础梁位置:支撑在基础上。(2)功能：支撑围护墙并将墙的重量转移到基础上。(4)连接梁和基础梁的选型有共同的标准图集，可在设计时直接选用。8。抗风柱(图2-2-1)(1)位于山墙内侧，顶部与屋顶相连，下部与柱基础相连。图2-2-5显示。(2)增加山墙的刚度，抵抗风荷载，将风荷载传递给屋顶。1.解释图中所示的装配式钢筋混凝土单层厂房结构构件的名称。2.2.2从图2-2-1中可以看出厂房结构上的荷载和荷载传递路线。单层植物结构是由各种构件组成的空间结构。在力学分析中，它可以简化为平面结构。厂房的空间结构(已分解)一组横向排架一组纵向排架=屋架横向柱排基础纵向排架=连梁纵向柱排基础厂房的荷载由两组平面排架承担，主要由横向排架承担。1.下面的载荷图显示了作用在横向排架上的垂直载荷和水平载荷。图2-2-6，2-2-6和2-2-6，2。荷载传递路径厂房上的所有荷载必须通过特定路径传递到基础上。了解荷载传递方式就是掌握作用在每个受力构件上的荷载情况，为内力计算做准备。(1)垂直荷载传递方式如图2-2-7所示。图2-2-7，2横向水平荷载传递路径如图2-2-8所示。(3)纵向水平荷载传递路径如图2-2-9所示。图2-2-8，图2-2-9，问题2。试着描述屋面板、屋架、吊车梁、立柱和支架的作用。3.试着解释这种力量(1)如前所述，有三种结构：砖混结构、钢结构和钢筋混凝土结构。有两种结构体系：排架结构和刚架结构。对于一般单层厂房，首选钢筋混凝土排架结构。2.3.2厂房结构布置的内容：平面布置、剖面布置、主要构件布置、支撑布置等。(1)平面布置(1)柱网布置：确定柱的纵向和横向定位轴线。横向定位轴线是沿着厂房的短方向的轴线。一般表示为、。与柱网布置有关的因素：厂房跨度、厂房柱距、屋架跨度和吊车梁跨度。工厂跨度l 指纵向定位轴之间的尺寸。跨度布局要求：满足生产工艺和使用要求。(2)符合模块要求，提高设计标准化水平。厂房建筑统一化基本规则规定厂房跨度l应满足以下要求：当l 18m时，取3m作为模数，即9m、12m、15m和18m。当l 18m时，模量为6m，即24m、30m、36m。植物柱间距B指横向定位轴线之间的尺寸。立柱间距一般为6m。当有特殊要求时，可在局部画出立柱，形成12m的立柱间距。屋架跨度屋架沿厂房横向布置，支撑在立柱顶部。屋架跨度=车间跨度。吊车梁跨度沿厂房纵向布置，并支撑在两个相邻立柱的牛腿上。吊车梁跨度=柱间距。定位轴的形式纵向定位轴有两种类型：封闭式和非封闭式。当纵向定位轴线之间的距离与屋顶桁架的标记尺寸一致时，该轴线与纵向壁的内蒙皮重合。该轴被称为闭合纵向定位轴，如图所示。如何确定纵向定位轴线？规定：纵向定位轴3354之间的距离是吊车的轨道距离(图),可以检查。也就是说，从起重机轨道中心到纵向定位轴的距离是750毫米(图)，并且从图中还知道从轨道中心到立柱外壳的距离是：(a)、(b)、(c)，并且从轨道中心到起重机末端的距离与起重机模型相关。起重机末端和上部立柱之间的最小间隙与起重机的提升重量有关。上部柱截面高度(设计)。当A750毫米时，取A=750mm毫米，纵向定位轴与纵向壁内皮重合，形成一个封闭的纵向定位轴(图A)。当a 750mm毫米时，纵向定位轴线距离起重机轨道中心750毫米，并且不与壁的内壁重合。它是非封闭轴(图b)。当厂房为多跨等高时，中心柱上柱的中心线一般与纵向定位轴线重合(图三)。横向定位轴线的形式靠近中间的每个跨度。横向定位轴穿过柱截面的质心，轴之间的间距为柱间距。对侧跨，取横向定位轴线与山墙内壁重合，侧柱中心线向内移动500mm。此时，端顶板在一端变成悬臂板(图)。()目的：使端部屋架与抗风柱的位置不冲突。(2)屋面板末端与山墙内壁重合，形成封闭屋顶。(3)变形缝的布置伸缩缝材料热胀冷缩，使厂房随温度变化而变形，如图(A)所示。尺寸越长，累积变形越大，结构应力越大，这可能导致开裂或损坏。如图(b)所示，为了减少长度，留下膨胀缝。对于装配式钢筋混凝土排架结构，有墙体封闭时伸缩缝的最大间距为100米，露天无墙体封闭时伸缩缝的最大间距为70米。与山墙处的屋顶板结构一样，伸缩缝两侧的柱中心线也必须向内移动500mm屋架沿厂房横向布置，支撑在立柱顶部。屋顶板沿厂房的纵向布置，并放置在两个相邻的屋顶桁架上。屋面板跨度是屋架的间距，即柱间距。板材的平面尺寸一般为1500毫米和6000毫米。常见板材形式见表2-2-1中的1号板材。板屋面板的数量在两个屋架上沿厂房的横向依次排列，板的数量可根据板的宽度和厂房的跨度来确定。支撑系统布置(1)屋顶支撑(1)屋顶被水平地和纵向地支撑在第一或第二柱之间，并且通过沿着厂房的跨度方向的交叉角钢与屋顶桁架的上弦或下弦连接，以形成水平桁架。与屋架上弦相连的角钢称为上弦水平支撑，如图所示。如图2-3-8所示，角钢与屋架下弦连接，称为下弦水平支撑。数字。下弦纵向支撑可以沿全长设置(如图2-3-8所示)，也可以在局部设置。如图2-3-9所示。图2-3-9和(2)垂直支撑在同一垂直面上的两个相邻屋架之间，用十字角钢连接两个屋架的上弦和下弦节点，构成屋架之间的垂直支撑。如图2-3-10所示。图2-3-10，(2)柱间支撑形式：采用十字形杆件。设置位置：通常设置在温度区间的中间，有利于温度变化时植物两端的自由变形。对于上部柱间支撑，也可以在两端增加，如图2-3-11所示。图2-3-11.5。围护结构包括：抗风柱、圈梁、过梁、基础梁和墙体。(图2-2-1)(1)抗风柱布置在山墙内。上部与屋顶铰接，下部与地基固定连接。通常使用钢筋混凝土抗风柱。(2)圈梁的作用：增加墙体的整体性和厂房的整体刚度。设置：将其放置在围墙内，在同一高度形成一个连续的围墙。位置：根据厂房具体情况确定：当檐口标高小于8m时，在檐口附近设置圈梁；当檐口标高超过8m时，应增加一个。对于桥式起重机车间，应在吊车梁标高处增加一个。(3)基础梁的作用：用于支撑上墙的重量，并将其传递给基础，使墙和柱具有相同的沉降量。布置：基础梁应布置在楼板墙上。基础梁通常直接放置在柱基础的杯口上。当基础埋深时，基础梁可以放在混凝土垫块上，如图2-3-12所示。图2-3-12，问答问题，1。如何确定单层厂房的水平定位轴线，以及在厂房结束时如何处理？为什么？2.一栋两跨24米厂房中，A、B、C柱的柱距为6米。A、B、C栏的上栏尺寸分别为400400、400600、400500。起重机参数见下表。尝试定位厂房的纵向定位轴线。3.如何确定单层厂房排架结构的屋架下弦、吊车轨顶和支架顶的标高？4.如何确定单层厂房排架柱上下柱的长度和截面尺寸？5.试着分析问题2-3-5。图中所示的三种柱间支撑布置中哪一种更好。图2-3-5，第2.4节单层厂房排架计算，1。弯曲计算示意图2的确定。弯曲载荷的计算3。排架4的内力分析。排架柱的内力组合掌握单层工厂排架结构的内力分析方法和步骤，为柱和基础的配筋计算提供依据。2.4.1单层厂房结构排架计算图：是一个空间应力系统(屋架、