第13章单层厂房1.ppt

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1、1第12章楼盖第13章单层厂房12章楼盖 13.1 单层厂房的结构型式、结构组成和结构布置1一.厂房的结构型式单层厂房按结构材料分类 1.混合结构：砖柱+钢筋混凝土屋架或木屋架或轻钢结构屋架，用于 小型厂房；2.钢筋混凝土结构：钢筋混凝土柱+钢屋架；用于大型厂房；3.全钢结构：钢结构柱+钢屋架；大中型厂房。单层厂房按结构形式分类1.排架结构：柱与屋架铰接、柱与基础刚接，有单跨、多跨、等高 和不等高等情况；（见图13-1）概述12.1 概述第12章楼盖 12.1 概述22.刚架结构：柱与横梁刚接、柱与基础铰接，有三铰刚架（静定）和两铰刚架（超静定）。（见图13-3）本章重点：装配式钢筋混凝土排架

2、结构单层厂房的主要设计问题，其余类型的厂房，原理相同或相似。二.单层厂房的结构组成与传力路线1.结构组成（见图13-4）（1）屋盖结构A.组成：屋面板+屋架或屋面梁+天窗架+托架B.分类：无檩屋盖（屋面板直接支承在屋架上），用于大中型厂房；见附图 有檩屋盖（屋面板支承在檩条上，檩条支承在屋架上），用于小型厂房。3C.作用：承担自重、屋面风荷载、雪荷载、积灰荷载及施工荷载 （维修人员和小型工具）并传递给柱。（2）横向排架（见附图）A.组成：横梁（屋架或屋面梁）+横向柱+基础B.作用：承受竖向荷载和横向荷载（风载与吊车横向水平刹车力）（3）纵向排架（见图13-5）A.组成：纵向柱列+连系梁+吊车梁

3、+柱间支承+基础B.作用：承受竖向荷载和纵向荷载（风载与吊车纵向水平刹车力）（4）吊车梁（见附图）A.支承在牛腿上B.承受吊车竖向荷载和水平刹车力4（5）支撑（见附图）A.分类：屋盖支撑和柱间支承B.作用：屋盖支撑水平连接各榀屋架、柱间支承连接相邻柱，形成 空间结构，增强厂房空间刚度。（6）基础（见附图）A.分类：现浇柱的柱下基础；预制柱的柱下基础B.作用：承受柱及柱传来的荷载和基础梁传来的荷载（7）维护结构（见图13-4）A.组成：墙体、连系梁、抗风柱、基础梁等B.作用：形成完整的厂房、增加空间刚度2.传力路线（见图13-6）5三.单层厂房的结构布置1.柱网布置布置目的：确定定位轴线，形成柱

4、网，即柱网布置。布置原则：（见附图）（1）纵轴线布置在柱外边缘，横轴线布置在柱的中心线；（2）柱距和跨度应符合模数要求；柱距一般为3米、6米、9米和12米；跨度一般为12米、15米、18米、21米和24米（预应力屋架）；（3）符合使用要求且考虑扩建等问题。2.变形缝（1）类型：伸缩缝（减少温度应力）、沉降缝（减少不均匀沉降 产生的应力）和防震缝（减少地震应力）6（2）布置方法A.伸缩缝：当纵向尺寸较大时，沿建筑物纵向从基础顶面开始将上 部结构分开（如图13-8），伸缩缝的间距可查规范；B.沉降缝：当建筑物相邻部分高度相差较大时（10米以上）、两跨 间吊车额定起重量相差交大时、相邻建筑物地基承载

5、力 相差较大时，应布置沉降缝，将相邻建筑物从基础到顶 部完全分开；C.防震缝：当建筑物相邻部位刚度相差较大时，应在交界处设置。3.单层厂房的支撑支撑的作用：提高厂房的空间整体刚度；支撑的细部：参见标准图集或规范7支撑的分类：屋盖（水平）支撑和柱间（纵向）支撑；（1）屋盖支撑：将各榀屋架在水平方向连系起来，各种类型见图 13-9、图13-10、图13-11、图13-12、图13-13、图 13-14、图13-15和图13-16；（2）柱间支撑：将各榀排架柱沿厂房纵向连系起来，传递荷载纵 向水平至基础，各种类型见图13-17、图13-18和图 13-19；4.抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁的功

6、能和布置原则（1）抗风柱（见附图）布置位置：山墙上（具体构造见图13-20）主要作用：将作用在山墙上的纵向风荷载传递给柱和基础。8（2）圈梁、连系梁、过梁和基础梁A.圈梁：布置于墙体内，用于增强房屋的整体刚度，如图所示；B.连系梁：用于增强厂房的纵向刚度，布置位置如图；圈梁连系梁（外）牛腿柱柱纵向受力钢筋拉筋墙体9C.过梁：布置在墙体洞口上，支撑其上部墙体荷载；D.基础梁：布置在基础顶面，支撑其上部墙体荷载，见图13-22。连系梁、过梁及基础梁均可直接选用标准图集。13.2 排架计算 单层厂房排架结构为空间结构，可视为横向平面排架与纵向平面排架的组合，如附图所示。由于纵向排架柱较多、抗侧刚度较

7、大、每根柱子受力不大，所以一般情况下不须计算，仅在考虑抗震和温度应力时加以验算。主要荷载由横向排架承担，所以重点讨论其计算方法。横向排架的计算内容为：确定计算简图、荷载计算、控制截面内力计算和组合，配筋根据偏心受力构件计算。10一.计算简图（见附图）1.排架计算简图的基本假定（1）柱下端固接于基础顶面，上端与屋架或屋面梁铰接；（2）屋面梁或屋架无轴向变形，即轴向刚度无限大的杆；2.排架几何尺寸（1）柱总高H=柱顶标高+基底标高的绝对值-基础高度；（2）上柱高度 =柱顶标高-轨顶标高+轨道高度+吊车梁高度；（3）其余几何参数见以上附图二.荷载计算 作用在排架结构上的荷载主要有恒载和活载（见图13

8、-24），下面分别介绍各种荷载的计算原理及方法。uH111.恒载（主要为结构构件自重）（1）屋盖结构自重传来的荷载 ，其大小可根据标准图集或生产 厂家的说明书查得，其作用位置见附图；（2）上柱自重 ，其大小可根据截面尺寸、钢筋混凝土容重及上 柱高度计算，其作用位置见附图；（3）下柱自重 ，其大小可根据截面尺寸、钢筋混凝土容重及下 柱高度（含牛腿，近似）计算，其作用位置见附图；（4）吊车梁和轨道零件自重 ，其大小可根据标准图集或生产 厂家的说明书查得，其作用位置见附图；（5）支承在柱外牛腿上的维护墙自重 ，其大小可根据墙体截面 尺寸、容重及高度计算，其作用位置见附图；1F2F3F4F5F122.

9、屋面活荷载 屋面活荷载包括屋面均布活荷载、雪荷载和积灰荷载，其大小（面分布）可直接查荷载规范，然后按屋面水平投影面积计算合力；规范中均为标准值，荷载分项系数均取1.4；的作用点同 ，附图。（1）屋面均布活荷载 按屋面是否上人及相应施工荷载查荷载规范；（2）雪荷载 按公式（13-1）计算，式中符号见相应说明；（3）屋面积灰荷载 按厂房类型查荷载规范；（4）屋面活荷载组合原则：Qs1Q2Q3Q321QQQQ),max(Q1F133.吊车荷载 主要考虑四轮吊车；吊车分级：A.轻级（工作制），使用较少；B.中级（工作制），使用较多；C.重级或特重级（工作制），使用时满载 且十分频繁。吊车荷载：竖向荷载

10、（自重+起吊重量）水平荷载（水平刹车力，分横向和纵向）（1）作用在排架（柱）上的吊车竖向荷载设计值 小车开到极限位置时轮子受到的压力（轮压），由附图根据平衡条件得：minmax,DDK3K2K1kkGGGpp2,min,max,)(14 由上式即可推出公式（13-2），各符号见书上说明。作用在排架（柱）上的吊车竖向荷载设计值 即为吊车梁的反力，该反力可由结构力学影响线方法（见附图）求得如下式：考虑多台吊车同时作用的情况较少，引入折减系数（见表13-3）后，得：相应的设计值为：minmax,DDikkypDmax,max,ikkypDmin,min,ikkypDmax,max,ikkypDmin

11、,min,kQDDmax,maxkQDDmin,min15讨论：A.作用于左柱时，一定同时作用于右柱；作用于右柱时，一定同时作用于左柱；上述两种情况应在求内力时分别考虑；B.和 不可能同时作用于同一侧柱；（2）作用在排架（柱）上的吊车水平荷载设计值有两类：纵向水平刹车力，大车刹车时产生，由纵向排架承担；横向水平刹车力，小车刹车时产生，由横向排架承担，是 讨论重点。横向水平刹车力作用点：通过吊车梁顶面传给柱；（见附图）每个轮子受到的刹车力：根据试验由公式（13-6）计算；根据影响线原理（见附图）求得公式（13-7）或（13-8）。maxDminDmaxDminDminDmaxDmaxTmaxT1

12、6讨论：A.有分别向左刹车和向右刹车两种情况；B.不可能出现同时向左和向右刹车的情况；C.在荷载组合时，有 时，可能有或没有 ；没有 时，一定没有 。4.风荷载（1）基本计算方法见公式（13-9）及其说明；（2）作用在单层厂房排架结构上的风荷载计算 以左风（即风自左向右吹）为例加以说明。将风的作用分成三部分，即上柱顶以上部分；上柱顶以下迎风面部分；上柱顶以下背风面部分。maxTminmaxDD或maxTminmaxDD或maxT17 将上柱以上合力求得后，认为其通过上柱顶传给排架，如图所示，具体计算见书上说明。三.排架内力计算方法 排架内力一般采用剪力分配法计算，现根据该法的原理介绍单层单跨排

13、架的查表计算方法。风向上柱顶W1q2q18 在前述荷载作用下，排架有两种情况，即柱顶无位移（对称荷载下）和柱顶有位移，现结合排架所承受的各种荷载分别讨论。1.柱顶无位移的情况 作用下的内力计算（见附图）A.由于结构和荷载对称，可取一半讨论，即 ；B.将纵向力平移至上柱轴线得：；C.将纵向力平移至上柱轴线得：；D.查P.536附图10-2得：；E.查P.536附图10-2得：；F.综合以上可得：，(见附图）)(QF1)()(ba)()()(dcb)()()(fec)()(hd)()(gf)()()()(hgea19 注意到图 仅产生轴力，和 均为静定结构，所以很容易求得相应内力并作内力图。)(e

14、)(g)(h20柱距跨度横向排架无檩屋盖有檩屋盖屋面板檩条21吊车梁牛腿柱抗风柱22水平支撑（黄色）纵向支撑（红色）基础基础梁维护墙室外地平柱23AAAABB12345计算单元HuH横向排架纵向排架牛腿顶部基础高度HuH00.ucIEucIElcIElcIE上柱顶标高基顶基底标高轨顶标高吊车梁高度轨道高度24)(QF12F3F4F5Flhuhbb)(mm1502heu1mm150)(2h2heul0外牛腿25厂房纵向厂房横向k3G,k1G,k2G,kpmax,kpmax,kpmin,大车小车吊车梁重物26kpmax,kpmax,kpmax,kpmax,)(min,kp)(min,kp)(min,kp)(min,kpkDmax,)(min,kD1y4y3y2y2y1y3y4ykTmax,kTkTkTkT27)(a)(g)(f)(e)(d)(c)(b)(h1F1F1F1F1F1F1F)(mm1502heu1)(2h2heul0)(111eFM)(011eFM1M1M)(c1R1R281F1F1F1F)(2h2heul01M1R1M1R)(a)(e)(g)(h