东南大学建筑结构设计课件-单层工业厂房.pdf
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1、dd1 第第第第2 2 2 2章章章章 单层排架结构单层排架结构单层排架结构单层排架结构 2.1 2.1 2.1 2.1 单层厂房的结构组成与布置单层厂房的结构组成与布置 2.2 2.2 2.2 2.2 排架结构分析排架结构分析 2.3 2.3 2.3 2.3 排架柱设计排架柱设计 2.4 2.4 2.4 2.4 柱下独立基础设计柱下独立基础设计 2.5 2.5 2.5 2.5 屋面构件屋面构件 2.6 2.6 2.6 2.6 吊车梁设计要点吊车梁设计要点 2 2.1.1 2.1.1 2.1.1 2.1.1 单层工业厂房的结构种类单层工业厂房的结构种类单层工业厂房的结构种类单层工业厂房的结构种
2、类 按结构材料按结构材料按结构材料按结构材料 砌体混合结构(砌体混合结构( 钢结构钢结构 钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构 m15, t 5lQ) m36, t250lQ) ( 2.1 2.1 2.1 2.1 单层工业厂房结构组成与布置单层工业厂房结构组成与布置单层工业厂房结构组成与布置单层工业厂房结构组成与布置 按结构形式按结构形式按结构形式按结构形式 排架结构(等高、不等高、锯齿形)排架结构(等高、不等高、锯齿形) 刚架结构(两铰门架、三铰门架)刚架结构(两铰门架、三铰门架) 钢钢混凝土混合结构混凝土混合结构 3 单厂设计 2.1 2.1 2.1 2.1 组成与布置组成与布置 2.1 .12.
3、1 .12.1 .12.1 .1结构种类结构种类 等高排架等高排架不等高排架不等高排架 锯齿型排架锯齿型排架 4 2.1.2 2.1.2 2.1.2 2.1.2 单层排架结构组成单层排架结构组成单层排架结构组成单层排架结构组成 单厂设计 2.1 2.1 2.1 2.1 组成与布置组成与布置 2.1 .1结构种类 2.1 .22.1 .22.1 .22.1 .2结构组成结构组成 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)屋架下弦横向支撑 14)屋架垂直支撑 15)柱间支撑 5 一、
4、柱网布置一、柱网布置一、柱网布置一、柱网布置 柱网是竖向承重构件柱网是竖向承重构件 纵横向定位轴线所形纵横向定位轴线所形 成的网格。成的网格。 柱距应采用柱距应采用6 6米或米或6 6米米 的倍数;的倍数; 跨度在跨度在1818米以下采用米以下采用3 3 米的倍数,在米的倍数,在1818米以米以 上采用上采用6 6米的倍数。米的倍数。 2.1.3 2.1.3 2.1.3 2.1.3 单层排架结构布置单层排架结构布置单层排架结构布置单层排架结构布置 单厂设计 2.1 2.1 2.1 2.1 组成与布置组成与布置 2.1 .1结构种类 2.1 .2结构组成 2.1 .32.1 .32.1 .32.
5、1 .3结构布置结构布置 6 二、定位轴线二、定位轴线二、定位轴线二、定位轴线 墙、边柱与纵向定位轴线的关系:墙、边柱与纵向定位轴线的关系:墙、边柱与纵向定位轴线的关系:墙、边柱与纵向定位轴线的关系: D 柱距柱距6 6米、无吊车或米、无吊车或 边柱外缘和墙内缘与轴线重边柱外缘和墙内缘与轴线重 合,称封闭结合。合,称封闭结合。 t20Q 柱距柱距6 6米、米、 边柱外缘和墙内缘与轴线之间加边柱外缘和墙内缘与轴线之间加 联系尺寸联系尺寸D=125D=125,称非封闭结合。,称非封闭结合。 tQ5032 柱距柱距1212米、或米、或 联系尺寸联系尺寸D=250D=250、500500。 tQ50
6、单厂设计 2.1 2.1 2.1 2.1 组成与布置组成与布置 2.1 .1结构种类 2.1 .2结构组成 2.1 .32.1 .32.1 .32.1 .3结构布置结构布置 7 中柱与纵向定位轴线的关系:中柱与纵向定位轴线的关系:中柱与纵向定位轴线的关系:中柱与纵向定位轴线的关系: 等高跨等高跨上柱中心线与纵向轴线重合上柱中心线与纵向轴线重合 h/2 h/2 单柱单柱 高低跨高低跨 双柱双柱 tQ20高跨高跨 tQ32 高跨高跨 A=DA=D tQ20 高跨高跨 A=B+CA=B+C tQ32 高跨高跨 A=B+C+DA=B+C+D A=D C B A=B+C C B A=B+C+D D 单厂
7、设计 2.1 2.1 2.1 2.1 组成与布置组成与布置 2.1 .1结构种类 2.1 .2结构组成 2.1 .32.1 .32.1 .32.1 .3结构布置结构布置 8 墙、柱与横向定位轴线的关系:墙、柱与横向定位轴线的关系:墙、柱与横向定位轴线的关系:墙、柱与横向定位轴线的关系: 柱柱 伸缩缝和端部处伸缩缝和端部处 一般部位处柱中心线与轴线重合一般部位处柱中心线与轴线重合 600600600600600 600 墙墙 非承重墙:墙内缘与轴线重合非承重墙:墙内缘与轴线重合 承重墙:承重墙: 墙内缘与墙内缘与 轴线的距轴线的距 离为半砖离为半砖 或半砖的或半砖的 倍数。倍数。 单厂设计 2.
8、1 2.1 2.1 2.1 组成与布置组成与布置 2.1 .1结构种类 2.1 .2结构组成 2.1 .32.1 .32.1 .32.1 .3结构布置结构布置 9 三、变形缝设置三、变形缝设置三、变形缝设置三、变形缝设置 伸缩缝伸缩缝伸缩缝伸缩缝 横向伸缩缝一般采用双柱;纵向伸缩缝一般采用单柱。横向伸缩缝一般采用双柱;纵向伸缩缝一般采用单柱。 沉降缝沉降缝沉降缝沉降缝 一般不设。下列情况之一设:一般不设。下列情况之一设: 相邻部位高差很大;相邻部位高差很大; 相邻跨吊车起重量悬殊;相邻跨吊车起重量悬殊; 下卧土层有很大变化;下卧土层有很大变化; 各部分施工时间相差很长。各部分施工时间相差很长。
9、 抗震缝抗震缝抗震缝抗震缝 当厂房平、立面布置复杂或结构高度、刚度相差很大时设置。当厂房平、立面布置复杂或结构高度、刚度相差很大时设置。 单厂设计 2.1 2.1 2.1 2.1 组成与布置组成与布置 2.1 .1结构种类 2.1 .2结构组成 2.1 .32.1 .32.1 .32.1 .3结构布置结构布置 10 四、厂房的剖面布置四、厂房的剖面布置四、厂房的剖面布置四、厂房的剖面布置 高度高度高度高度 自室内地面至柱顶的高度应为自室内地面至柱顶的高度应为300300的倍数;的倍数; 自室内地面至牛腿的高度应为自室内地面至牛腿的高度应为300300的倍数;的倍数; 自室内地面至吊车轨道的标志
10、高度应为自室内地面至吊车轨道的标志高度应为600600的倍数。的倍数。 净空要求净空要求净空要求净空要求 屋架下弦与吊车架外轮廓线的距离屋架下弦与吊车架外轮廓线的距离 ; 吊车架外缘与内缘的间距吊车架外缘与内缘的间距 mmHC220 )75(100)50(80 2 tQmmtQmmB、 轨道中心线与纵向轴线的距离轨道中心线与纵向轴线的距离轨道中心线与纵向轴线的距离轨道中心线与纵向轴线的距离 mm750= 单厂设计 2.1 2.1 2.1 2.1 组成与布置组成与布置 2.1 .1结构种类 2.1 .2结构组成 2.1 .32.1 .32.1 .32.1 .3结构布置结构布置 净空 11 五、支
11、撑布置五、支撑布置五、支撑布置五、支撑布置 柱间支撑柱间支撑柱间支撑柱间支撑 作用:保证厂房纵向排架的作用:保证厂房纵向排架的 刚度和稳定;将水平荷载传刚度和稳定;将水平荷载传 至基础。至基础。 单厂设计 2.1 2.1 2.1 2.1 组成与布置组成与布置 2.1 .1结构种类 2.1 .2结构组成 2.1 .32.1 .32.1 .32.1 .3结构布置结构布置 位置:伸缩缝区段中央或位置:伸缩缝区段中央或 临近中央。临近中央。 位置:伸缩缝区段两端。位置:伸缩缝区段两端。 屋架垂直支撑及水平系杆屋架垂直支撑及水平系杆屋架垂直支撑及水平系杆屋架垂直支撑及水平系杆 作用:增加屋架的侧向稳定,
12、防止上下弦杆的侧向颤动。作用:增加屋架的侧向稳定,防止上下弦杆的侧向颤动。 图图图图 12 位置:伸缩缝区段两端。位置:伸缩缝区段两端。 屋架下弦横向水平支撑屋架下弦横向水平支撑屋架下弦横向水平支撑屋架下弦横向水平支撑 作用:将屋架下弦受到的水平力传至柱顶。作用:将屋架下弦受到的水平力传至柱顶。 单厂设计 2.1 2.1 2.1 2.1 组成与布置组成与布置 2.1 .1结构种类 2.1 .2结构组成 2.1 .32.1 .32.1 .32.1 .3结构布置结构布置 六、抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁布置六、抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁布置六、抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁布置六
13、、抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁布置 屋架纵向水平支撑(下弦)屋架纵向水平支撑(下弦)屋架纵向水平支撑(下弦)屋架纵向水平支撑(下弦) 作用:增强排架间的协同工作能力。作用:增强排架间的协同工作能力。 位置:伸缩缝区段两端。位置:伸缩缝区段两端。 屋架上弦横向水平支撑屋架上弦横向水平支撑屋架上弦横向水平支撑屋架上弦横向水平支撑 作用:增强屋盖整体刚度和上弦的侧向稳定,将抗风柱传来作用:增强屋盖整体刚度和上弦的侧向稳定,将抗风柱传来 的风荷载传给排架柱。的风荷载传给排架柱。 图图图图 图图图图 图图图图 13 2.2.1 2.2.1 2.2.1 2.2.1 分析模型分析模型分析模型分析模型
14、一、计算单元一、计算单元一、计算单元一、计算单元 从整体结构中选取有代从整体结构中选取有代 表性的一部分作为计算的对表性的一部分作为计算的对 象,该部分称为计算单元。象,该部分称为计算单元。 单层工业厂房是由纵横向排架组成的空间结构。为方便,可简单层工业厂房是由纵横向排架组成的空间结构。为方便,可简 化为纵、横向平面排架分别进行分析。除进行抗震和温度应力化为纵、横向平面排架分别进行分析。除进行抗震和温度应力 分析,纵向排架一般不计算。分析,纵向排架一般不计算。 二、结构简图二、结构简图二、结构简图二、结构简图 柱子下端固接于基础顶面,横梁与柱铰接;柱子下端固接于基础顶面,横梁与柱铰接; 横梁为
15、没有轴向变形的刚杆。横梁为没有轴向变形的刚杆。 2.2 2.2 2.2 2.2 排架结构分析排架结构分析排架结构分析排架结构分析 u EI A A A AB B B B l EI u EI l EI u u u u H H H H H H H H A A A A B B B B 计算单元计算单元 1 1 1 12 2 2 23 3 3 34 4 4 45 5 5 5 14 三、荷载计算三、荷载计算三、荷载计算三、荷载计算 恒载恒载 屋盖自重屋盖自重 上柱自重上柱自重 下柱自重下柱自重 吊车梁及轨道自重吊车梁及轨道自重 活载活载 屋面活载屋面活载 吊车荷载吊车荷载 1 F 1 F 形式、大小、作
16、用位置、方向。形式、大小、作用位置、方向。 2 F 3 F 4 F Wqq、 21 5 F 单厂设计 2.1 组成与布置 2.2 2.2 2.2 2.2 结构分析结构分析 2.2 .12.2 .12.2 .12.2 .1分析模型分析模型 风荷载风荷载 15 150 750 1 F 4 F 1 e 2 F 0 e 4 e 3 F 1 M 1 M 2 M 2 M 恒载下计算简图恒载下计算简图 111 eFM= 440212 )(eFeFFM+= 恒载下轴力图恒载下轴力图 1 F 21 FF+ 421 FFF+ 3421 FFFF+ 1 F 21 FF+ 421 FFF+ 3421 FFFF+ 单厂
17、设计 2.1 组成与布置 2.2 2.2 2.2 2.2 结构分析结构分析 2.2 .12.2 .12.2 .12.2 .1分析模型分析模型 恒载恒载 16 风向 1s 5 . 0 1 h 2 h S L k W kh W kk wBSW= 2 2 sin hBw S h wBS wBSW kk kkh = = 单厂设计 2.1 组成与布置 2.2 2.2 2.2 2.2 结构分析结构分析 2.2 .12.2 .12.2 .12.2 .1分析模型分析模型 风载风载 17 吊车荷载吊车荷载吊车荷载吊车荷载 竖向荷载竖向荷载 横向水平荷载横向水平荷载 纵向水平荷载纵向水平荷载 minmax DD、
18、 max T 0 T 最大轮压与最小轮压最大轮压与最小轮压最大轮压与最小轮压最大轮压与最小轮压 当小车吊有额定起重量开到桥架某一极限位置时,在这一侧产当小车吊有额定起重量开到桥架某一极限位置时,在这一侧产 生的轮压;与最大轮压相对应的另一侧轮压称最小轮压。生的轮压;与最大轮压相对应的另一侧轮压称最小轮压。 单厂设计 2.1 组成与布置 2.2 2.2 2.2 2.2 结构分析结构分析 2.2 .12.2 .12.2 .12.2 .1分析模型分析模型 K K K K 桥式吊车按照使用的频繁程桥式吊车按照使用的频繁程 度分为轻级度分为轻级(A(A(A(A1 1 1 1AAAA3 3 3 3) )
19、) )、中级、中级 (A(A(A(A4 4 4 4、 、A A A A5 5 5 5) ) ) )、重级 、重级(A(A(A(A6 6 6 6、 、A A A A7 7 7 7) ) ) )和特 和特 重级重级(A(A(A(A8 8 8 8) ) ) )四个载荷状态。四个载荷状态。 18 最大轮压与最小轮压最大轮压与最小轮压最大轮压与最小轮压最大轮压与最小轮压 最大轮压最大轮压 可从产品目录可从产品目录 中查得;最小轮压中查得;最小轮压 可可 由下式确定:由下式确定: max P min P maxmin )( 2 1 PQgGP+= 单厂设计 2.1 组成与布置 2.2 2.2 2.2 2.
20、2 结构分析结构分析 2.2 .12.2 .12.2 .12.2 .1分析模型分析模型 吊车竖向荷载标准值吊车竖向荷载标准值吊车竖向荷载标准值吊车竖向荷载标准值 kk DD min,max, 、 = iik yPD maxmax, = iik yPD minmin, 如果两台吊车相同,则如果两台吊车相同,则 = ik yPD maxmax, max min max,min, P P DD kk = x x x x P P P P2max 2max2max2max P P P P1max 1max1max1max P P P P1max 1max1max1max P2max K K K K1 1
21、 1 1K K K K2 2 2 2 y y y y 2 2 2 2 y y y y 3 3 3 3 y 4 y y y y 1 1 1 1 =1=1=1=1 B B B B1 1 1 1B2 19 吊车横向水平荷载标准值吊车横向水平荷载标准值吊车横向水平荷载标准值吊车横向水平荷载标准值 (小车吊有重物刹车时引起的惯性力)(小车吊有重物刹车时引起的惯性力) 传力过程:小车惯性力传力过程:小车惯性力 大车大车吊车梁吊车梁排架柱排架柱 作用位置:吊车梁顶面作用位置:吊车梁顶面作用方向:垂直轨道作用方向:垂直轨道 max T 横向制动系数。横向制动系数。 tQ tQ tQ 7508. 0 50161
22、0. 0 1012. 0 软钩 4/ )(gQTi+=每个轮子上的横向水平制动力:每个轮子上的横向水平制动力: = iik yTT max, 如果吊车相同,如果吊车相同, max max,max, P T DT kk = 同样,利用影响线可以确定柱子受到的水平力同样,利用影响线可以确定柱子受到的水平力 单厂设计 2.1 组成与布置 2.2 2.2 2.2 2.2 结构分析结构分析 2.2 .12.2 .12.2 .12.2 .1分析模型分析模型 20 5 M 5 M max M min M 活载下计算简图活载下计算简图 155 eFM= 4maxmax eDM= max T max T W 1
23、 q 2 q 4minmin eDM= 单厂设计 2.1 组成与布置 2.2 2.2 2.2 2.2 结构分析结构分析 2.2 .12.2 .12.2 .12.2 .1分析模型分析模型 21 吊车纵向水平荷载标准值吊车纵向水平荷载标准值吊车纵向水平荷载标准值吊车纵向水平荷载标准值 max0 1 . 0PT=按一侧所有制动轮最大轮压之和的 按一侧所有制动轮最大轮压之和的按一侧所有制动轮最大轮压之和的按一侧所有制动轮最大轮压之和的10%10%10%10%确定:确定:确定:确定: (大车行驶中刹车引起的惯性力)(大车行驶中刹车引起的惯性力)(大车行驶中刹车引起的惯性力)(大车行驶中刹车引起的惯性力)
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