10单层厂房排架结构资料ppt课件

1、第三章 单层厂房排架结构 同济大学土木工程学院建筑工程系 顾祥林 一、概述 1. 单层厂房的应用和类型 单层工业厂房能提供一个大的室内空间，且厂房中 一般配有水平和垂直运输工具，因此在工业建筑中 得到广泛的应用。 重工业生产中的炼钢、铸造、装配、机修、金工 轻工业生产中的纺织 一、概述 1. 单层厂房的应用和类型 按生产规模：单层厂房可分为大、中、小型厂房 按组成材料：单层厂房可分为 混合结构厂房吊车吨位50kN，跨度 15m， 柱距 6m） 钢结构厂房吊车吨位150kN，跨度 36m， 柱特殊工艺要求如100kN以上锻锤） 钢筋混凝土结构厂房 按结构形式：单层厂房可分为排架结构和刚架结构 一

2、、概述 2. 单层厂房的特点 生产工艺流程和车间内部运输比较容易组织 小型工部 中型工部 大型工部 露天仓库 总 装 配 小型工部 中型工部 大型工部 露天仓库 总装配 一、概述 2. 单层厂房的特点 可以充分利用地基承载力，在地面上放置较重的、有较 大振动的机器 可以设置天窗，用以天然采光和自然通风 扩建、改建比较方便 构件标准化。具有装配式房屋的共性 占地面积大 一、概述 3. 单层厂房排架结构的设计步 骤 工艺设计要求 方案设计阶段技术设计阶段施工图阶段 结构选型和 结构布置 结构分析和 构件设计 选 择 结 构 构 件 排 架 荷 载 的 计 算 和 内 力 分 析 结 构 构 件 设

3、 计 结 构 布 置 图 构 件 施 工 图 节 点 大 样 图 定 柱 网 等 平 面 问 题 定 结 构 形 式 标 高 等 剖 面 问 题 定 结 构 构 件 类 型 问 题 结 构 布 置 二、单层厂房组成和结构布置 1. 单层厂房的组成 天窗架 屋架 屋架下 弦水平 支撑 排架柱 根底 围护墙 屋面板 天沟板 连系梁 天窗架垂直支撑 托架抗风柱 屋 架 端 部 垂 直 支撑 吊车梁 柱 间 支 撑 基础梁 屋盖系统 梁柱系统 根底 支撑系统 围护系统 二、单层厂房组成和结构布置 2. 单层厂房的其它形式 大型 设备 高侧窗 采光 通风） 有坡地面 北 采光 北 二、单层厂房组成和结构

4、布置 3. 承重结构构件的布置 模数 *以100mm为基本单位，用M表示模数） *厂房建筑构件的截面尺寸，宜取M /2或1 M进阶 *厂房的跨度18m时，跨度取3m30M ）的倍数 *厂房的跨度18m时，跨度取6m60M ）的倍数，当工艺布置有 明显的优越性时，跨度亦可用21m、27m、33m *厂房的柱距一般取6m或6m （60M ）的倍数，个别亦可采用9m *厂房自室内地坪至柱顶和牛腿面的高度取3M 的倍数， 二、单层厂房组成和结构布置 3. 承重结构构件的布置 横向定位轴线跨度方向的轴线，用1、2、3、表示） 屋面板 屋架 吊车梁 排架柱 600600 60006000600060006

5、00060006000 1 87 654 32 ！ 二、单层厂房组成和结构布置 3. 承重结构构件的布置 纵向定位轴线柱距方向的轴线，用A、B、C、表示） A B3 B2 B1 Lk L A750 Lk L 750750 A B 屋架 吊车 吊车产品说明书吊车起重量500kN时， B280mm，其它，B2100mm 排架内力分析定 L A B3 B2 B1 Lk A750 联系尺寸ac 750 二、单层厂房组成和结构布置 3. 承重结构构件的布置 纵向定位轴线柱距方向的轴线，用A、B、C、表示） B 1 B 2 B 2 B 1 B 3 B 3 B A75 0 A75 0 B A750 B 1

6、B 2 B 2 B 1 B 3 B 3 A750 C 750750 ai/2ai/2 插入 距 二、单层厂房组成和结构布置 3. 承重结构构件的布置 B2B 3 A750 B 1 B A750 B3 CB B 2 B 1 750插入距ai 纵向定位轴线柱距方向的轴线，用A、B、C、表示） 二、单层厂房组成和结构布置 3. 承重结构构件的布置 抗 风 柱 18000 屋架或屋面梁 吊车梁 排架 柱 B 外墙 A 1 23 4567 6000 600060006000 60006000 600 600 屋面板 天沟板 天沟板 柱网及结构的平面布置图 二、单层厂房组成和结构布置 3. 承重结构构件的

7、布置 变形缝伸缩逢、沉降缝和抗震缝） 温度区段 气温升高时 T 气温升高时 温度区段温度区段 伸缩缝 T T 二、单层厂房组成和结构布置 3. 承重结构构件的布置 纵向伸 缩缝 600600 F E D C 1 0 111213 14 横向伸 缩缝 600060006000 6000 1 2 600600 缝宽 缝宽 DE 变形缝伸缩逢、沉降缝和抗震缝） 二、单层厂房组成和结构布置 3. 承重结构构件的布置 变形缝伸缩逢、沉降缝和抗震缝） 当相邻跨厂房高度差异悬殊 地基土的压缩性有显著差异 厂房结构类型明显不同 沉降缝 当相邻跨厂房高度差异悬殊 厂房结构类型明显不同 抗震缝 防止不同部分结构的

8、 变形能力不同而引起 的破坏 沉降缝的基础处必须断开！ 二、单层厂房组成和结构布置 3. 承重结构构件的布置 h7 h6 h5 最 高 设 备 吊车 屋架 重物 h8 h2 h4 h3 h2 h1 H2 H1 765821 7654321 1 max hhhhhh hhhhhhh H 厂房的高度 超越高度500mm 安全行驶高度220mm 7612 hhHH 厂房的高度还应考虑统一的模数厂房的高度还应考虑统一的模数 二、单层厂房组成和结构布置 3. 承重结构构件的布置 2100 1800 1500 厂房的高度 横向天窗 二、单层厂房组成和结构布置 3. 承重结构构件的布置 天窗的布置 B A

9、1 23 4567 6000 60006000 6000 6000 6000 600 600 18000 纵向天窗 天窗架 天窗扇 屋架或屋面梁 屋面板 屋架或屋面梁 天窗扇 屋面板 二、单层厂房组成和结构布置 3. 承重结构构件的布置 基础的布置 6006000 60006000600060006000 600 18000 基础梁 基础梁 边柱基础 边柱基础 抗风柱基础 抗风柱基础 基 础 梁 基 础 梁 B A 1 23 4567 二、单层厂房组成和结构布置 4. 支撑的布置 屋盖支撑 横向水平支撑 纵向水平支撑 垂直支撑 系杆 二、单层厂房组成和结构布置 4. 支撑的布置 横向水平支撑上

10、弦横向水平支撑和下弦横向水平支撑） *由交叉的角钢和屋架上、下弦组成的水平桁架 *一般布置在厂房温度区段的两端 *作用是加强屋盖纵向水平面内的 刚性，传递山墙和抗风柱传来的水 平荷载 二、单层厂房组成和结构布置 4. 支撑的布置 上弦横向水平支撑 *当屋面为大型屋面板， 且板与梁或或屋架上弦有 三点焊接，屋面板纵肋的 空隙用C15C20细石混凝 土灌实，能传递山墙传来 的水平力时，可以不设上 弦水平支撑 二、单层厂房组成和结构布置 4. 支撑的布置 上弦横向水平支撑有下列情况之一时，应设上弦横向水 平支撑） *有檩体系或跨度较大的无檩 体系，当屋面板与屋架焊接点 的质量不能保证，且抗风柱与 屋

11、架上弦连接时 *纵向天窗通到厂房端部第二 柱间或通过伸缩缝时，在第 一或第二柱间的天窗架范围 内设上弦横向水平支撑，并 在天窗架范围内沿纵向设置 一至三道通长的受压系杆。 二、单层厂房组成和结构布置 4. 支撑的布置 下弦横向水平支撑有下列情况之一时，应设下弦横向水 平支撑） *山墙抗风柱与屋架下弦连接 时 *有吊点设在屋架下弦的纵向 运行的悬挂式吊车或电葫芦 时 *厂房内有较大的振动源，如 设有硬钩吊车或50kN以上的锻 锤时 二、单层厂房组成和结构布置 4. 支撑的布置 纵向水平支撑 *由交叉的角钢和屋架下弦组成的水平桁架 *一般布置在屋架的第一节间和屋 架的中部 *作用是加强屋盖横向水平

12、面内的 刚度 二、单层厂房组成和结构布置 4. 支撑的布置 纵向水平支撑有下列情况之一时，应设纵向水平支撑） *厂房内设有托架时，托架所 在柱间及两端各延伸一个柱间 *厂房内设有软钩桥式吊车， 但厂房高大，吊车的起重量较 大时厂房柱高1518m以上， 中级工作制吊车，起重量在 300kN以上），等高多跨厂房 可沿边柱列屋架下弦端部各布 置一道通长的纵向水平支撑， 跨度较小的单跨厂房可沿下弦 中部布置一道通长的纵向水平 支撑 8 4 托架 4 8 二、单层厂房组成和结构布置 4. 支撑的布置 纵向水平支撑有下列情况之一时，应设纵向水平支撑） *厂房内设有硬钩桥式吊车或 50kN级以上锻锤时，可沿

13、中间 柱列适当增加纵向水平支撑 *纵向水平支撑及横向水平支 撑应尽量连接成封闭的水平支 撑系统 8 4 4 8 二、单层厂房组成和结构布置 4. 支撑的布置 垂直支撑 *由交叉的角钢和屋架的直腹杆或天窗架立柱组 成的垂直桁架 *一般布置在厂房温度区段的两端 的屋架端部或跨中 *作用是保证屋架出平面的稳定， 传递纵向水平荷载 二、单层厂房组成和结构布置 4. 支撑的布置 垂直支撑 *屋架端部或天窗架的高 度外包尺寸大于1.2m时， 屋架天窗架两端各设一道 垂直支撑 *屋架中部的垂直支撑，按教 材中表3-2的规定设置，表中 L=屋架的跨度 1200 二、单层厂房组成和结构布置 4. 支撑的布置 系

14、杆 *单根的联系杆件，受拉系杆为柔性系杆，一般 为钢构件，受压系杆为刚性，可为钢杆件也可 为钢筋混凝土杆件 *一般通长布置，一端最终连接在 垂直支撑或上、下弦横向水平支 撑的结点上 *作用是保证屋架及其杆件的稳定， 避免屋架下弦产生过大的振动 二、单层厂房组成和结构布置 4. 支撑的布置 系杆 *有上弦横向水平支撑时，设上弦受压系杆 *有下弦横向水平支撑或纵向水平支撑时，设下弦受压系杆 *屋架中部有垂直支撑时，在垂直支撑同一铅垂面设通长的上弦受压系 杆和通长的下弦受拉系杆 *当屋架横向水平支撑设置在端部第二柱间时，第一柱间的所有系杆均 为刚性系杆 *屋架端部有垂直支撑时，在垂直支撑同一铅垂面设

15、通长的受压系杆 二、单层厂房组成和结构布置 4. 支撑的布置 55566 666 6 4 3 44 33 111 2 22 66 6666 444 3 33 555 111 222 I I I-I II II 1200 5 55 44444 4 4 4 4 4 4 55 56 2 6 2 6 2 6 2 6 2 6 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 11 1 7 7 7 111 2 222 22 5 556 6 6 66 IIII 6 8 4 8 4 托架 4 8 1 = 上弦横向水平支撑； 2 = 上弦受压系杆； 3 = 下弦横向水平支撑； 4 = 下弦受压系杆； 5 = 垂直支撑；

16、6 = 下弦受拉系杆； 7 = 天窗架支撑； 8 = 纵向水平支撑。 二、单层厂房组成和结构布置 4. 支撑的布置 柱间支撑 *由交叉的钢斜杆或钢门架组成，分上柱和下柱 支撑 *上柱支撑一般布置在厂房温度区 段的两端与横向水平支撑相应的 位置及温度区段中央，下柱支撑 布置在温度区段中央 *作用是帮助纵向柱列共同抵御水 平力 二、单层厂房组成和结构布置 4. 支撑的布置 柱间支撑有下列情况之一时，应设柱间支撑） *设有重级工作制的吊车或中、 轻级工作制吊车但起重量 100kN *厂房跨度18m，或柱高 8m *纵向柱的总数每排在7根以下 *设有起重量30kN的悬挂吊 车 *露天吊车的柱列 上柱柱

17、间支撑 横向水平支撑 下柱柱间支撑 门架式下柱柱 间支撑 二、单层厂房组成和结构布置 5. 围护结构的布置 墙体 *沿厂房四周均匀布置，墙体中还设有圈梁、过 梁和墙梁 二、单层厂房组成和结构布置 5. 围护结构的布置 圈梁圈梁系一封闭的钢筋混凝土梁，作用是增加厂房的 整体性） 对无桥式吊车的厂房，按下列原则布置： *房屋檐口高度不足8m时，应在檐口附近设一道 圈梁 *房屋檐口高度大于8m时，宜在 墙体适当部位增设一道圈梁 二、单层厂房组成和结构布置 5. 围护结构的布置 圈梁圈梁系一封闭的钢筋混凝土梁，作用是增加厂房的 整体性） 对有桥式吊车的厂房，按下列原则布置： *除在檐口附近设一道圈梁外

18、，应在吊车梁标高 或墙体适当部位增设一道圈梁 *外墙高度大于15m时，根据墙体 的高度适当增设圈梁 *有振动设备的厂房，除满足上述 要求外，每隔4m应有一道圈梁 二、单层厂房组成和结构布置 5. 围护结构的布置 圈梁的构造要求 2h，且1000 门窗 圈梁 附加圈梁 h 120 圈梁宽 2d/3 4104 12 6300 墙厚d 二、单层厂房组成和结构布置 5. 围护结构的布置 墙梁和过梁 *当房屋的高度超过一定限度如15m ）时，宜 设置墙梁，以承受上部墙体的重量 *门窗洞口处应设置过梁，过梁在 墙体上的支承长度不宜小于 240mm *圈梁、过梁和墙梁应尽量三梁合 一 地基反力 墙梁 基础梁

19、 柱下独立基础 天窗架自重 三、排架荷载计算及内力分析 1. 排架结构单层厂房所受的荷 载和传力路径 横向平面排架所受的荷载 屋面板荷载 雪荷载或积灰 荷载 风吸力 风压力 水平地震作用 屋架自重 吊车横向水平制动力 墙重 墙重 基础及土自重 设备重作为 吊车的竖向荷 载的一部分传 给吊车梁） 吊车竖 向荷载 柱重 三、排架荷载计算及内力分析 1. 排架结构单层厂房所受的荷 载和传力路径 横向平面排架荷载的传递路径 竖向荷载 雪灰）、 屋面荷载 屋面板屋架 天窗架 吊车轮压吊车梁牛腿 墙体重量 墙梁 排架柱 根底 地基 基础梁 三、排架荷载计算及内力分析 1. 排架结构单层厂房所受的荷 载和传

20、力路径 横向平面排架荷载的传递路径 水平荷载 风荷载墙体、屋盖 地震 吊车横向水 平制动力 吊车梁 排架柱 根底 地基 屋盖 屋盖结构 柱间支撑 屋盖横向水平支撑 抗风柱 山墙 水平荷载 风荷载山墙 地震 吊车纵向水 平制动力 吊车梁 纵向排架柱 柱间支撑） 根底 地基 屋盖 抗风柱 屋盖横向 水平支撑 联系梁 三、排架荷载计算及内力分析 1. 排架结构单层厂房所受的荷 载和传力路径 纵向平面排架所受的荷载及其传递路径 吊车纵向水平制动力 风荷载 水平地震作用 三、排架荷载计算及内力分析 2. 排架分析时的计算假定和计 算简图 基本计算单元-以横向排架为主 18000 B 基 本 计 算 单

21、元 600 A 1234567 600060006000600060006000600 三、排架荷载计算及内力分析 2. 排架分析时的计算假定和计 算简图 计算假定和计算简图 固结 EI2 E I = AB L e EI1 EI1 EI2 铰结 M EI1 AB L E I = M EI1 EI2EI2 上柱柱顶 牛腿顶面 基础顶面 e 预埋件焊接铰接） 高标号细石混凝土灌注 AB L *屋架端部和上柱柱顶一般用钢板焊接，可简化 为铰接点 *排架柱插入杯口一定深度后，一般用高等级细 石混凝土灌注，可按固接点考虑 *屋架可简化为一无穷刚度体 *排架柱高由基础顶算至上柱柱顶。轴线为柱的 几何轴线

22、*排架跨度以厂房的轴线为准 三、排架荷载计算及内力分析 3. 排架上的荷载标准值 屋盖荷载P1 P1 e1 P1 P1 *P1中的恒载包括屋面构造层、屋面板、天窗架、 屋架及屋面支撑系统的自重，可根据构件的容 重和尺寸算出 *P1中的活载包括雪荷载、屋面活载和积灰荷载 *P1有偏心时，计算简图上要附加弯矩 P1e1 P1 P1 P1e1 P1e2 P1e2 三、排架荷载计算及内力分析 3. 排架上的荷载标准值 屋盖荷载P1 *屋面水平投影面上的雪荷载按下式计算 0 SS rk 屋面积雪分布系数，当 屋面坡度小于25时取 为1.0 基本雪压，以当地平坦 空旷地面上统计所得50 年一遇最大积雪自重

23、确 定，可查阅建筑结构 荷载规范 P1 e1 P1 P1 P1e1 P1 P1 P1e1 P1e2 P1e2 三、排架荷载计算及内力分析 3. 排架上的荷载标准值 屋盖荷载P1 *屋面活载系指不上人屋面考虑施工、检修时的 活荷载，亦按屋面水平投影考虑，一般为 0.30.7kN/m2 *机械、冶金、水泥厂的厂房屋面，应考虑屋面 积灰荷载，可查阅建筑结构荷载规范 *屋面活载不与雪荷载同时考虑，取两者中的大 值 *积灰荷载应与屋面活载和雪荷载两者中的大值 同时考虑 P1 e1 P1 P1 P1e1 P1 P1 P1e1 P1e2 P1e2 三、排架荷载计算及内力分析 3. 排架上的荷载标准值 墙重和

24、柱重 P1P1 P 1 e 1 P1e1 P1 e1 P1P1 e2 P2P2 P5P5 P3 P3 e5 P2 +P5P2 +P5 P1e2+ P2 e2 +P5 e5 P1e2+ P2 e2 +P5 e5 *上柱自重P2下柱自重P3均可根据材料的容重和 构件的尺寸算得，同时要考虑上柱自重对下柱 的弯矩P2e2。 *有墙梁和排架相连，则应考虑墙梁传给排架的 墙P5及相应的弯矩P5e5。 三、排架荷载计算及内力分析 3. 排架上的荷载标准值 P2P2 P5P5 P3 P3 e4 e5 P1P1 P 1 e 1 P1e1 P1 e1 P1P1 e2 P4 +Dmax（ Dmin） Tmax P1

25、e2-P4 e4 -Dmax （ Dmin） e4 P4 +Dmax（ Dmin） P4 + Dmin （ Dmax ） Tmax 吊车梁传来的荷载 *吊车梁和轨道的自重P4按材料的容重 和构件的尺寸算得。 *吊车梁和轨道的自重P4、吊车垂直轮 压引起的荷载DmaxDmin）、吊车水 平制动时的水平作用力Tmax 三、排架荷载计算及内力分析 3. 排架上的荷载标准值 Ttra G(吊车总重) Pma x Pma x Pmi n P m i n T Tg(小车重) Q(起重量) 吊车梁 排架柱 T T 最大和最小轮压 2 minmax QG PP 吊车的总重 吊车的起重量 三、排架荷载计算及内力

26、分析 3. 排架上的荷载标准值 C B2 B2吊车宽 ） K1吊车轮距） P2m ax P 2 m ax P 1 m ax P 1 m ax K2 吊车梁 i-1 i i + 1 y 1 y 1 y2 y 2 0 0 1 吊车轮压引起的竖向荷载 ) ( ) ( minmin maxmax iii iii yyPD yyPD 4minmin 4maxmax eDM eDM 三、排架荷载计算及内力分析 3. 排架上的荷载标准值 吊车轮压引起的竖向荷载 *考虑到多台吊车同时工作的可能性，单跨厂房的一个排架最多考虑 两台吊车，多跨厂房的一个排架最多考虑四台吊车 * Dmax既可能作用在A轴柱，又可能作

27、用在B轴柱，应考虑两种可能 性 三、排架荷载计算及内力分析 3. 排架上的荷载标准值 吊车横向水平制动力软钩吊车） Ttra G(吊车总重) Pma x Pma x Pmi n P m i n T Tg(小车重) Q(起重量) 吊车梁 排架柱 T T kNQgQT kNQgQT kNQgQT tra tra tra 735)(08. 0 490147)( 1 . 0 98)(12. 0 吊车的起重量 小车的自重 三、排架荷载计算及内力分析 3. 排架上的荷载标准值 吊车横向水平制动力硬钩吊车） Ttra G(吊车总重) Pma x Pma x Pmi n P m i n T Tg(小车重) Q

28、(起重量) 吊车梁 排架柱 T T )(20. 0gQTtra 三、排架荷载计算及内力分析 3. 排架上的荷载标准值 车轮传给吊车梁的水平荷载 Ttra G(吊车总重) Pma x Pma x Pmi n P m i n T Tg(小车重) Q(起重量) 吊车梁 排架柱 T T n T T tra * 对四轮桥式吊车 4 tra T T 三、排架荷载计算及内力分析 3. 排架上的荷载标准值 B2 B2吊车宽 ） K1吊车轮距） P2m ax P 2 m ax P 1 m ax P 1 m ax T 1 T1T 2 T 2 K2 吊车梁 i-1 i i + 1 y 1 y 1 y2 y 2 0

29、0 1 ) ( maxiii yyTT 排架的水平荷载 三、排架荷载计算及内力分析 3. 排架上的荷载标准值 P2P2 P5P5 P3 P3 e4 e5 P1P1 P 1 e 1 P1e1 P1 e1 P1P1 P4 +Dmax（ Dmin） Tmax P1e2-P4 e4 - Dmax （ Dmin） e4 P4 +Dmax（ Dmin） P4 + Dmin （ Dmax ） Tmax 排架的水平荷载 Tmax 连接钢板 连接吊车梁 的预埋件 三、排架荷载计算及内力分析 3. 排架上的荷载标准值 排架的水平荷载 *无论是单跨厂房还是多跨厂房，每榀排架最多考虑两台吊车 * Tmax的方向应考虑

30、向左向右两种可能性 * 考虑多台吊车同时出现极端荷载的可能性较小，求得Dmax 、Dmin、 Tmax后，还应乘以一荷载折减系数， 的取值见教材表3-4 三、排架荷载计算及内力分析 3. 排架上的荷载标准值 风荷载 0 WW zszk 基本风压，以当地平坦空旷地 面上离地面10m高统计所得50年 一遇10分中平均最大风速v0 m/s），按W0= v02/1600确定， 具体数值可查阅建筑结构荷载 规范 风振系数，对于高度大于30 m 且高宽比大于1.5的房屋，应考 虑其影响，其值大于1 风载高度变化系数，具体数值 可查阅建筑结构荷载规范 风载体型系数，具体数值可查 阅4h时为0.6 -0.5

31、风荷载体型系数 三、排架荷载计算及内力分析 3. 排架上的荷载标准值 风荷载 Tma x Tma x q2 P 2 + P 4 Dmax (Dmin)+ P5 P 1 e 2 + P2e2+ P5e5- P4 e4- Dmax(Dmin) e4 P1e2+ P2e2+ P5e5- P4 e4- Dmin(Dmax)e 4 P 2 + P 4 Dmin (Dmax)+ P5 P1 P1 P1e 1 P1e 1 q1 A B W *柱顶以下的风载按均布荷载计算，屋 面与天窗架所受的风荷载一般折算成 作用在柱顶上的集中风荷载 * 风荷载的方向是任意的，应考虑左、 右两种可能性 三、排架荷载计算及内力

32、分析 4. 等高排架的内力分析 对称荷载下的对称结构-柱顶无侧移 = + + 三、排架荷载计算及内力分析 4. 等高排架的内力分析 不对称荷载下的对称结构或对称荷载下的不对称结构 + = Tmax Tmax R1+R2 Tmax Tmax R1R2 + = M1 M2 q1 R1-R2 M2 R1R2 M1 q1 三、排架荷载计算及内力分析 4. 等高排架的内力分析 M1 a A Ju Jl H Hl Hu M1 Ra a 1 Hs H 2Hu/3 1 Hu+Hl/ 3 Hu Hu+2Hl/ 3H a m 1 1 M amaa MR 1 ) 3 2 ( 2 1 ) 3 ( 2 1 3 2 2

33、1 2 l u l l l u lu l u u a H H HH EJ H H HH EJ H H EJ u 设Hu=H，Hl=（1-）H，Ju=nJl，则 有 ll a EJ H CEJ H n 3 0 3 3 1 )1 1 (1 3 1 )1 1 (1 3 3 0 n C 实际上是二阶悬臂柱的柔度系 数 顶部铰接底部固接变截面杆 三、排架荷载计算及内力分析 4. 等高排架的内力分析 M1 a A Ju Jl H Hl Hu M1 Ra a 1 Hs H 2Hu/3 1 Hu+Hl/ 3 Hu Hu+2Hl/ 3H a m 1 1 M )1 ( 22 )( 1 2 2 l u u l am

34、 EJ HHH HH EJ H M C H MCM R a am a 1 3 2 101 2 )1 ( ) 1 1 (1 1 2 3 2 )1 ( 3 22 0 3 n C C 顶部铰接底部固接变截面杆 三、排架荷载计算及内力分析 4. 等高排架的内力分析 顶部铰接底部固接变截面杆 M1 a A Ju Jl H Hl Hu M1 Ra 求得Ra 后 RaHu M1-RaHu Ra 同理可求出各种荷载作用下同理可求出各种荷载作用下 单阶柱的系数单阶柱的系数C1C12，制成，制成 表格以备查用，见教材附录表格以备查用，见教材附录 3-2 三、排架荷载计算及内力分析 4. 等高排架的内力分析 柱顶有

35、水平集中荷载作用时的内力分析 Va VbVc ABC P a bc P ABC a bc 根据导得的柔度系数 ccc abb aaa V V V cc c c bb b b aa a a V V V P cba ) 111 ( cba P 三、排架荷载计算及内力分析 4. 等高排架的内力分析 柱顶有水平集中荷载作用时的内力分析 Va VbVc ABC P a bc P ABC a bc P P V P P V P P V c cba c c b cba b b a cba a a ) 111 ( 1 ) 111 ( 1 ) 111 ( 1 剪力分配系数 柱的抗侧刚度 三、排架荷载计算及内力分析

36、 5. 不等高排架的内力分析 半铰结点 不等高排架的计算简图 三、排架荷载计算及内力分析 5. 不等高排架的内力分析 柱顶有水平集中荷载作用时的内力分析 t ABC B P B ab d c X1X1 X2X2 d d bb ab dc 1 1 t d b b d H b Hbu 采用力法 cd ba dbdd cc bdbb aa XX X XX XP 12 2 21 1) ( 物理意义见上图，可查 阅附录3的有关表格 求X1、X2 三、排架荷载计算及内力分析 5. 不等高排架的内力分析 a b c ABC M 1 M 1 a b d c X1 X1 X2X2 d t cd ba dbdMd

37、bd cc bdbMbb aaMa XMX X XMX XM 122 2 221 11 求X1、X2 柱上作用其他荷载时的内力分析 三、排架荷载计算及内力分析 6. 单层厂房排架的内力分析中 的空间作用 单层厂房空间工作的概念 P PPP P P P 基本计 算单元 a P PP P P PP 山墙 b 三、排架荷载计算及内力分析 6. 单层厂房排架的内力分析中 的空间作用 P PPP PP P c P d 单层厂房空间工作的概念 排架之间的相互制约作用称排架之间的相互制约作用称 为单层厂房结构的空间作用为单层厂房结构的空间作用 三、排架荷载计算及内力分析 6. 单层厂房排架的内力分析中 的空

38、间作用 单层厂房结构空间分配系数 P2 1 + 1 P1 P P 1 屋盖结构 A B C D E 21 PPP 11 P P m 水平荷载P作用下C排架柱顶 的实际位移 排架的空间作用系数 水平荷载P作用下单榀排架 柱顶的实际位移 三、排架荷载计算及内力分析 6. 单层厂房排架的内力分析中 的空间作用 等高多跨厂房结构空间分配系数 n i isns mnmmmnm 1 21 11 1 1 111 等高多跨排架的空间 作用分配系数 排架的跨数 第i跨排架的单跨空间 作用分配系数，按教 材表3-5、表3-6取用 三、排架荷载计算及内力分析 6. 单层厂房排架的内力分析中 的空间作用 考虑厂房结构

39、空间作用时的实用计算方法 Tma x Tma x A B A B Tma x Tma x Ra Ra Rb Rb AB -m(Ra +Rb) -am(Ra +Rb)-bm(Ra +Rb) AB Ra-am(Ra +Rb) Rb-bm(Ra +Rb) Tma x Tma x =+ = 直接采用空间模型对厂房进直接采用空间模型对厂房进 行分析时，无需考虑行分析时，无需考虑m！ 三、排架荷载计算及内力分析 7. 排架荷载效应组合 荷载效应组合原则 *1.2永久荷载效应+0.9 (1.4 风载 效应+1.4 活荷载效应+1.4 吊车荷载 效应) *1.2永久荷载效应+0.9 (1.4 风载效应+1.4

40、 吊车荷载效应) *1.2永久荷载效应+0.9 (1.4 风载效应+1.4 活荷载效应) *1.2永久荷载效应+ 0.9 (1.4 活荷载效应+1.4 吊车荷载效应) *1.2永久荷载效应+1.4 吊车荷载效应 *1.2永久荷载效应+1.4 风载效应 *1.2永久荷载效应+1.4 活荷载效应 n i ikCiQiQikQQkGG QCQCGC 2 111 n i ikQiQikGG QCGC 1 一般框架、 排架 三、排架荷载计算及内力分析 7. 排架荷载效应组合 荷载效应组合原则 *1.35永久荷载效应+1.4 0.6 风载效应+1.4 0.7 活荷载效应+1.4 0.7 吊车荷载效应 *1

41、.35永久荷载效应+1.4 0.6 风载效应+1.4 0.7 活荷载效应 *1.35永久荷载效应+1.4 0.6 风载效应+1.4 0.7 吊车荷载效 应 *1.35永久荷载效应+1.4 0.7 活荷载效应+1.4 0.7 吊车荷载 效应 *1.35永久荷载效应+1.4 0.7 活荷载效应 *1.35永久荷载效应+1.4 0.6 风载效应 *1.35永久荷载效应+1.4 0.7 吊车荷载效应 n i ikCiQiQikGG QCGC 1 三、排架荷载计算及内力分析 7. 排架荷载效应组合 本卷须知 *永久荷载任何情况下都存在 *吊车垂直荷载有最大轮压分别作用在一跨两个柱子上的情况,每次只 选其

42、中一项参加组合 *有吊车水平荷载时，必有垂直荷载。反之不一定 *吊车水平荷载有两个方向，每次只选一项参加组合 *风有左来风和右来风两种情况，每次只选一项参加组合 四、单层厂房柱的设计 1. 柱的结构形式和截面尺寸 肩梁 平腹杆 肢杆 斜腹杆 上柱 下柱 牛腿 吊 车 梁 750 750 结构形式 四、单层厂房柱的设计 1. 柱的结构形式和截面尺寸 矩形截面高度一般 在700mm以内 工字形截面高度一 般为8001600mm 教材中表3-7 截面尺寸 保证厂房的横向刚度 双肢柱的截面高度可参考教材中表3-7再增大10% 四、单层厂房柱的设计 2. 矩形和I形截面排架柱的配 筋计算 材料力学中一般

43、根材料力学中一般根 据支承情况来确定据支承情况来确定 柱的计算长度柱的计算长度 柱的计算长度 排架柱上部为铰 接下部为固接 地基土具 有压缩性 有联系梁、 吊车梁、 圈梁等与 柱相连 材料力学的方法？ 教材中表3-9给出 了具体的规定 四、单层厂房柱的设计 2. 矩形和I形截面排架柱的配 筋计算 柱的配筋计算-同一般压弯构件 基顶 I I II II III III I-I截面上柱 的弯矩和轴 力都最大 I-I截面作截面作 为上柱的控为上柱的控 制截面制截面 II-II截面下柱在 吊车垂直荷载下 的弯矩最大 III-III截面下柱在吊 车水平荷载下的弯矩 最大，轴力也最大 II-II、III-

44、 III截面作截面作 为下柱的控为下柱的控 制截面制截面 四、单层厂房柱的设计 2. 矩形和I形截面排架柱的配 筋计算 基顶 I I II II III III 柱的配筋计算 问题：问题： 由荷载效应组合可知，同一截由荷载效应组合可知，同一截 面可求出多组内力，那么哪组面可求出多组内力，那么哪组 内力对配筋起控制作用？内力对配筋起控制作用？ 解决方法：解决方法： *对应每组内力均求出配筋，取对应每组内力均求出配筋，取 配筋大者进行设计，此法工作配筋大者进行设计，此法工作 量大、烦琐量大、烦琐 *按一定原则选取最不利的几组按一定原则选取最不利的几组 内力进行分析比较，此法方便、内力进行分析比较，

45、此法方便、 适用适用 四、单层厂房柱的设计 2. 矩形和I形截面排架柱的配 筋计算 柱的配筋计算-内力和配筋的关系 As1(As2 ) 小偏心受压 大偏心受压 As1(As 2) As1As2 A s 1 A s 2 N M 2) 4) 3)1) 根据M-N关系，得出下列四条规则： 1大偏压，M不变时，N越小，As越大 2大偏压，N不变时， M越大，As越大 3小偏压，M不变时，N越大，As越大 4小偏压，N不变时， M越大，As越大 四、单层厂房柱的设计 2. 矩形和I形截面排架柱的配 筋计算 柱的配筋计算-最不利的内力 1大偏压，M不变时，N越小，As越 大 2大偏压，N不变时， M越大，

46、As越 大 3小偏压，M不变时，N越大，As越 大 4小偏压，N不变时， M越大，As越 大 *最大正弯矩Mmax及相应的轴力N *最大负弯矩-Mmax及相应的轴力 N *最大轴力Nmax及相应的最大正弯 矩Mmax或最大负弯矩-Mmax *最小轴力Nmin及相应的最大正弯 矩Mmax或最大负弯矩-Mmax 四、单层厂房柱的设计 2. 矩形和I形截面排架柱的配 筋计算 柱在平面外的承载力验算-吊车起重量490kN，或起重量 294kN且柱距为12m Pmax P m ax P m ax P m ax R2R1 ee My 0.35My 0.7My 0.3My eRRM y )( 21 吊车梁反

47、力的偏心距 吊车最不利位置时， 吊车梁传给牛腿的反 力差，可由影响线来 求得。 四、单层厂房柱的设计 3. 牛腿的设计 牛腿的分类 F v a as h0 h F v a as h0 h ah0，短牛 腿 ah0，长牛腿，设计方法同一般钢筋混 凝土悬臂梁 四、单层厂房柱的设计 3. 牛腿的设计 牛腿的受力特点与破坏形态-弹性阶段 Fv B A 主拉应力 主压应力 *荷载Fv较小时，牛腿 基本处于弹性受力阶段 h0 Fv a as *在Fv达极限荷载的20 40%时，牛腿根部出 现裂缝 ；在Fv达极 荷载的40 60%时，出 现裂缝 *继续加载，随着a/h0 值的不同，牛腿的破坏 形态各不相同

48、四、单层厂房柱的设计 3. 牛腿的设计 F v B A 主拉应力 主压应力 h0 Fv a as 牛腿的受力特点与破坏形态-弯压破坏 当0.75a/h0 1时，裂 痕逐渐发展，裂缝以 外的部分绕牛腿和下柱 的交点转动，最后压区 混凝土被压碎，牛腿破 坏 四、单层厂房柱的设计 3. 牛腿的设计 Fv a as h0 Fv a as h0 F v B A 主拉应力 主压应力 h 0 F v a as 牛腿的受力特点与破坏形态-斜压破坏 当0.145时，取 =45 , 10 tgcahh s 四、单层厂房柱的设计 3. 牛腿的设计 牛腿的截面尺寸-计算公式 Fhs Fvs c1 c a as h 0

49、 h 1 h 当当FvsVcr时，牛腿不会开时，牛腿不会开 裂裂 0 0 /5 . 0 5 . 01 ha fbh F F F tk vs hs vs 按短期荷载效应组合 计算的竖向压力值 按短期荷载效应组合 计算的横向拉力值 四、单层厂房柱的设计 3. 牛腿的设计 牛腿的截面尺寸 Fhs Fvs c1 c a as h 0 h 1 h *为了防止发生非根部受拉破坏， h1h/3，且要求h1200mm *为了防止发生保护层剥落，c170mm *为了防止发生局部受压破坏，要求 Fvs/A 0.75fcA牛腿面上局部承压面 积），否则应加大局部受压面积、提高 混凝土强度或在牛腿中增设钢筋网片 四、

50、单层厂房柱的设计 3. 牛腿的设计 牛腿的配筋设计和构造要求-纵筋按计算确定） h0 Fh Fv h0 h0+as h0 Asf y a Fv Fh A B 四、单层厂房柱的设计 3. 牛腿的设计 h0+as h0 Asf y a Fv Fh A B 牛腿的配筋设计和构造要求-纵筋按计算确定） 对A点取矩 )( 00shvys ahFaFhfA 0 0 0 )( hf ahF hf aF A y sh y v s 设计时取0.85, ，则有 2 . 1 0 0 h ah s 四、单层厂房柱的设计 3. 牛腿的设计 牛腿的配筋设计和构造要求-纵筋按计算确定） h0+as h0 Asf y a F

51、v Fh A B )3 . 03 . 0(2 . 1 85. 0 00 0 haha f F hf aF A y h y v s 时，取当 牛腿顶部竖 向力设计值 牛腿顶部水平 拉力设计值 四、单层厂房柱的设计 3. 牛腿的设计 牛腿的配筋设计和构造要求-纵筋按计算确定） *纵筋宜采用HRB335或HRB400RRB400 级钢筋 *承受竖向力的纵向受力钢筋按全截面计 算的最大配筋率为0.6%，最小配筋率为 0.2%和0.45ft/fy中的大者 *纵筋不得少于4根，直径不应小于12mm， 不得兼作弯筋 0.4la F v F h h 1h 0 h as 15d 15d *纵筋伸入上柱的锚固长度

52、，采用直线型 锚固时，不应小于la，其他如图 *牛腿面上的水平力通过预埋件直接传给纵筋，抵抗水平力的纵筋不得 少于2根，直径不得少于12mm 四、单层厂房柱的设计 3. 牛腿的设计 牛腿的配筋设计和构造要求-纵筋按构造要求确定） 15d 0.4la F v F h h 1h 0 h as 15d *箍筋的直径为612mm，间距 为100150mm，配筋范围为整 个牛腿 *牛腿上部2h0/3范围内水平箍 筋的总截面积不宜小于承受Fv 的受拉钢筋总截面积的一半 四、单层厂房柱的设计 3. 牛腿的设计 15d l/2 l/6 0.4la F v F h h 1h 0 h as l 15d 牛腿的配筋

53、设计和构造要求-弯筋按构造要求确定） *当h0/a0.3时，牛腿中应设弯 筋，弯筋的配筋范围为牛腿上 部l/6 l/2的范围内 *弯筋应采用HRB335或HRB400 RRB400级钢筋，钢筋的直 径不应小于12mm，弯筋的截面 积不应小于受拉钢筋截面积的一 半，且不应小于0.001bh，弯筋的 根数不少于2根 四、单层厂房柱的设计 4. 矩形和I形截面排架柱的构 造 ll *矩形截面柱混凝土的强度等级不宜低于C20，I形 截面柱混凝土的强度等级不宜低于C25 *柱纵向受力钢筋的直径不应小于12mm，纵筋的 间距应大于等于50mm，但不得大于350mm *上、下柱纵向受力钢筋应在牛腿面以下搭接

54、，搭 接长度按下式计算，且ll300mm受拉时），ll 200mm受压时） ： 混凝土和纵筋 al ll 受拉钢筋锚固长度 钢筋搭接长度修正系数，其值参见教材中表3-10取用 四、单层厂房柱的设计 4. 矩形和I形截面排架柱的构 造 ll 纵筋 *伸入根部的牛腿纵向钢筋的下弯位置不应与上、 下柱的纵向受力钢筋相重合 *牛腿纵向钢筋与弯筋宜放置上、下两排 *柱截面高度大于600mm时，在侧面应设置直径为 1016mm的纵向受力钢筋，并应设置相应的附加 箍筋或拉筋 四、单层厂房柱的设计 4. 矩形和I形截面排架柱的构 造 b400 h400 h600 附加钢筋 b400 hht0时，按 梁计算 *

55、双肢柱混凝土的强度等级不宜小于C30，肢杆纵 筋的配筋率宜在0.4%3%之间，腹杆纵筋的配筋 率宜在0.55%2%之间 四、单层厂房柱的设计 6. 双肢柱的设计要点 腹杆中纵筋的锚固箍筋的构造见教材的有关内容） hc hc hw 1 5d 0.4l a 0.4l a hw 15d 四、单层厂房柱的设计 7. 抗风柱的设计要点 尺寸的确定 200 屋面板 屋架上弦 屋架下弦 连接钢板 山墙 600 50 抗风柱 *抗风柱的截面尺寸按教材中表3-6选 用 *柱顶低于屋架上弦中心线50mm *上、下柱交界处的标高应低于屋架下 弦边缘200mm，避免屋架发生挠度时 和抗风柱相碰 四、单层厂房柱的设计

56、7. 抗风柱的设计要点 上柱计算长度：2.0Hu 1.5 Hu 2.5 Hu 下柱计算长度：1.25Hl 1.0 Hl 1.0 Hl q Hu Hl H 屋面板 屋架上弦 屋架下弦 连接钢板 山墙 600 50 抗风柱 200 计算简图和受力分析 四、单层厂房柱的设计 7. 抗风柱的设计要点 抗风柱的设计 屋面板 屋架上弦 屋架下弦 连接钢板 山墙 600 50 抗风柱 200 *有墙传来荷载时，抗风柱按偏心受压 构件设计 *无墙传来荷载时，抗风柱主要承受风 载，按受弯构件设计 四、单层厂房柱的设计 8. 矩形和I形截面柱运输和吊 装验算 1 1 2 2 3 3 吊点 弯矩图 *柱受的荷载主要

57、为其自重，应乘以动力系数1.5 *吊装验算系临时性的，构件安全等级可较其使用阶段降低一级 *当柱变阶处的配筋不足时，可在该区域加配短钢筋 五、单层厂房屋盖结构设计 1. 屋面板 预应力混凝土大型屋面板 *常用规格为1.5m6m，有时也可采 用3m 6m和3m 9m 五、单层厂房屋盖结构设计 2. 屋面梁和屋架 屋面梁 *屋面梁一般按简支梁设计 *屋面梁梁端不小于600mm，上翼缘的宽度一般为240350mm，高 度为100160mm，使屋面板有足够的支撑长度。下翼缘的宽度一 般为240mm，高度为120mm。梁卧制时腹板的厚度不应小于60mm， 立制时腹板的厚度不应小于80mm，预应力筋通过区

58、段不应小于 120mm *屋面梁的选型见教材表3-11 五、单层厂房屋盖结构设计 2. 屋面梁和屋架 屋架的选型和尺寸 *屋架的选型见教材表3-11 *屋架的高跨比一般为1/101/6，杆件的截面形式一般为矩形，受 力较大的上弦也可做成T形、I形或管形。上弦截面的宽度不应小于 200mm，高度不应小于180mm，下弦截面高度不应小于140mm。 腹杆的最小截面尺寸不小于120mm 100mm，其中心线与截面短 边尺寸之比不应大于40拉杆和35压杆） 五、单层厂房屋盖结构设计 2. 屋面梁和屋架 屋架的荷载 *屋架的荷载主要有恒载和活载两种：恒载包括屋面构造层和构件 的自重；活载包括屋面活载、雪

59、荷载、积灰荷载、悬挂吊车等。 *计算活载时应考虑下列问题： 1屋面活载和雪荷载不同时考虑，取两者中的大值； 2风载一般情况下是吸力，起减小屋架内力的作用，设计时可不 予考虑 五、单层厂房屋盖结构设计 2. 屋面梁和屋架 屋架的荷载效应组合 活载 恒载 活载 恒载 屋面板重活载 恒载 使用阶段 施工阶段 五、单层厂房屋盖结构设计 2. 屋面梁和屋架 屋架的内力分析 上弦连续梁支座的反力，可 按简支梁近似求得 五、单层厂房屋盖结构设计 2. 屋面梁和屋架 屋架的内力分析 实际上，屋架上弦的节点与连续梁不完全一样，有位移；屋架的 节点也不都完全是铰节点。因为节点位移或刚性连接会产生次内 力或次应力。

60、考虑次内力的影响，对跨度小于30m的屋架，计算截 面的承载力时应乘以强度降低系数， 的取值如下： *预应力混凝土多边形和梯形屋架的上弦杆 =0.91.0 *钢筋混凝土多边形和梯形屋架的上弦杆 =0.81.0 *上述屋架的受压腹杆 =0.80.9 *上述屋架的受拉腹杆和下弦拉杆 =1.0 五、单层厂房屋盖结构设计 2. 屋面梁和屋架 屋架的扶直与吊装 1 23 4 P1 P1 P2 q 扶直时应考虑动力系数1.5吊装时，上弦受拉，应进 行吊装验算，其他构件可 不进行验算 五、单层厂房屋盖结构设计 3. 天窗架 荷载：屋面传来的全部荷载荷载：屋面传来的全部荷载 +天窗架的重量天窗架的重量+天窗侧板