单层厂房.ppt

第二篇 单层厂房,第一节、概述,一、单层工业厂房的特点：,1、房屋空间尺度大。 2、厂房内设吊车，吊车运行会引起房屋的振动。 3、高温、烟尘、有毒或腐蚀性物质环境，采光、通风、排气、 保温、防护有特殊要求。 4、厂房的平面、立面、剖面形式呈现多样性。 综上所述，空间尺度大、荷载数值大且种类多是单层厂房的显 著特点。从结构设计的角度看：空旷的结构体系、却要承受很 大的荷载作用，单厂结构体系必须具有足够空间刚度，才能满 足结构设计要求。,二、单层厂房的分类,1、排架结构体系,混凝土排架结构刚度大，能适用较大吨位的吊车。 排架结构的构件一般采取现场预制、养护、然后吊装， 各构件间采用预埋铁件焊接以形成结构整体。,锯齿形厂房属于一种特殊的排架结构，多见于昼夜连 续生产的纺织类企业 。,砼单层厂房最常见的两种结构：,排架的结构型式,等高排架设计,不等高排架设计,刚架结构体系,门式刚架属于梁柱合一的结构型式，因而构件种类少， 且构件截面还可随力的变化做成变截面，故结构轻巧。 门式刚架一般分段预制，然后通过螺栓或焊接连成整 体，也属于预制、装配式施工的结构体系。门式刚架 的缺点是刚度差，承载时易产生“跨变”现象，因而只 能用于屋盖轻、无吊车或吊车起重量100KN，且跨 度和高度都较小的厂房和仓库,刚架的结构型式与计算简图,其他结构形式和其他结构材料的厂房可见教材或其他资料，,单厂结构选型可参照下表：,第二节 装配式钢筋混凝土排架厂房的组成和布置,排架结构的构件组成,横向平面排架,按“平均承载原则”，一榀横向平面排架负载区宽度为相邻 柱距中中的范围。,横向平面排架,纵向平面排架,“纵向某一柱列+柱上相应梁+柱下相应基础”，则称为纵向 平面排架。,主要荷载的传力路径,支撑的作用与布置原则,支撑系统的作用有两个： （1）保证厂房的空间刚度以抵抗振动或有效传递水平力； （2）防止结构或构件平面外失稳。,支撑系统可分两类： （1）屋盖结构支撑系统； （2）柱间支撑系统 。,第三节 装配式排架结构主要构件选型,一、设计标准化与标准图集 为提高单厂建筑工业化水平，我国设计人员做了大量工作， 并取得明显成效：建筑参数模数化程度已相当高，已基本 实现预制装配化，排架厂房构件多数可查用标准图集。 二、主要构件的选型,1、屋面构件,预应力混凝土大型屋面板，规格为1.5m×6m×0.24m，又 称双肋槽板。,檩条和瓦材： 檩条跨度为46米，搁置于相邻屋架上； 与檩条垂直方向安装瓦材。,屋架或屋面梁,柱,排架柱种类繁多，常见的有单肢和双肢两大类：,当600时，宜采用矩形柱； 当=（6001400）时，宜采用工形截面，翼缘厚度不宜小 于100，腹板厚度不宜小于80，某些柱段仍宜采用矩形截面， 为方便拆模，翼缘斜向取尺寸25。,抗风柱：又称山墙柱。其作用是承受山墙传来的水平风荷载， 并将力传给基础和屋盖结构。抗风柱上端与屋架弦杆的连接 构造有螺栓连接和弹簧板连接两种，,吊车梁：,基础及基础梁,基础梁与基础、围护墙、室外地坪的位置关系,第四节 排架结构的内力分析,一、基本计算假定,1.计算假定 （1）屋架与柱顶铰接； （2）柱固结于基础顶面； （3）屋架视为柱顶处的一根横梁，在排架平面内刚度； （4）用柱截面的几何形心线代替柱；,二、计算简图,上下柱形心差对结构的影响可归结为变阶截面处力的 等效变化，故计算简图不必采用折线，为区分上下柱， 下柱用双线形式。,荷载统计一般以计算单元宽度B（一般为6m）为准。但厂房 设计需按两台吊车考虑，而每台吊车大车架宽度接近柱距B， 故考虑实际影响，吊车荷载计算宽度应取2B。,三、排架荷载计算,（1）屋盖恒载,屋架（或屋面梁）、天窗架、屋面板 （包括其上的防水、保温、隔热等）、 屋盖支撑等，这些重力荷载最终通过 屋架各弦杆的交汇点以集中力的形式 传递到排架柱顶，按照标准的设计约 定，集中力的作用点位置安排在纵向定位轴线的内侧150mm处,1、竖向荷载,（2）排架柱自重,以单阶柱为例，上柱自重和下柱自重分别按 “自重荷载标准值=体积×材料容重”计算，表 达成两个集中力分别作用在各自重心点处； 有牛腿时，可划入下柱自重。,（3）吊车梁及轨道联结自重,查同名标准图集，即可取得相应荷载数据。,（4）屋面活载,包括：屋面均布活载、屋面雪载、屋面积灰荷载三部分， 其中，屋面均布活载与雪载不同时考虑，仅取其中较大者。,2、水平风荷载,风荷载是一种沿水平方向作用的活荷载，垂直作用于建筑物 表面，计算公式如下：,式中： -垂直于建筑物某立面区域单位面积的风荷载标准值（kN/m2）；,z-高度Z处的风振系数；,-风载体形系数或不同形体建筑物的表面风力与基本风压的比； 取值可查相关规范。,-风压高度变化系数，其值与地面粗糙度有关，取值见后页表：,风压高度变化系数,w0-基本风压（kN/m2），可查建筑荷载设计规范。,3.吊车荷载,吊车荷载是一种特殊的活荷载，作用方向既有竖向， 又有水平方向，水平方向又分沿厂房横向和纵向两种。,（1）吊车竖向荷载设计值、,-横向排架上轮压作用侧的吊车竖向荷载标准值；,-横向排架上轮压作用侧的吊车竖向荷载标准值；,-按统计观点对多台吊车的竖向荷载和水平荷载标准值采取 的折减系数，见下表：,-各轮压对应的反力影响线数值。,考虑活荷载分项系数后，上述计算则为设计值：,（2）吊车横向水平荷载设计值,对于四轮吊车，取：,（设计值）,三、排架结构的内力计算,结构设计要解决的问题主要有： 单一荷载排架的内力计算与内力图; 内力控制截面位置确定； 不同阶段各控制截面的各种内力的最不利数值分析； 承载力极限状态和正常使用极限状态的计算问题。,1、单一荷载排架的内力计算与内力图的绘制:,对于等高排架,最简单的分析方法为剪力分配法; 对于不等高排架,则采用力法分析. 这两种方法在混凝土结构教材和力学教材均有详细 阐述，此不赘述。,、控制截面,柱控制截面的位置和数量则是根据排架内力图形确定的。 以单阶柱为例： 变阶处因偏心吊车荷载或因上下柱存在形心差的缘故，常出 现作用，造成该截面弯矩图突变，从而形成上、下柱的两个 控制截面，通常写成上柱控制截面-和下柱控制截面-； 从内力图容易看出，基顶截面也是下柱的控制截面，通常写成 -。综上所述，单阶排架柱的内力控制截面一般有三个： 上柱-， 下柱-， 基顶-， 其中-同时为基础设计提供内力。,排架柱的控制截面,内力组合应兼顾以下因素：,荷载效应组合,内力组合项,（3）控制截面,内力组合兼顾因素多，手工计算只能采用列表的形式， 表格设计大同小异，但均需反映上述内容。 因表格一般较大，内力组合表的形式可参见教材。,、排架结构的内力组合方法,在解得单一荷载下的各类内力并绘制内力图后，需综合 考虑各种影响因素的基础上，组合筛选出因多种荷载可 能同时作用使控制截面上可能出现的最不利内力组。这样 的筛选过程称为内力组合。内力组合的目的就是计算各控 制截面的内力的最不利数值即取得配筋最大的内力组；,第五节 排架柱设计,排架柱的设计有：截面设计、吊装验算、牛腿设计三个 内容。,1、截面设计,取控制截面的不利内力组，按偏压截面进行控制截面的 配筋计算，截面设计公式中柱的计算长度可按下表取：,采用刚性屋盖 的单层工业厂 房排架柱、露 天吊车柱和栈 桥柱的计算长度,表中 H-为从基础顶面算起的柱子全高； HL-为从基础顶面至装配式吊车梁底面或现浇式吊车梁 顶面的柱子下部高度； Hu-为从装配式吊车梁底面或从现浇式吊车梁顶面算起 的柱子上部高度；,2、柱的吊装验算,对于现场预制、吊装施工的构件，在结构设计时应进行 吊装设计与验算，并在施工图表达，如；吊装时构件混 凝土应达到的强度、吊点位置、是否必须翻身起吊等。,计算注意以下问题：,（1）自重荷载应乘以动力系数1.5； （2）因吊装系暂时性受力，其安全等级应比使用阶段降低一级； （3）柱的混凝土强度一般按设计强度的70%考虑，当必须高于 该值方可进行吊装时，务必在施工图上注明； （4）吊装验算时，画出相应的吊装简图，按受弯构件的承载力 和裂缝宽度验算公式计算即可。,柱的吊装验算,3、牛腿设计,牛腿可分为两类： ah0称为短牛腿，ah0称为长牛腿。,长牛腿受力与悬臂梁相同，工程中可按受弯构件设计； 短牛腿受力属于变截面深梁，其受力和杆系构件不同。 短牛腿的受力性能优于长牛腿，故排架柱多采用短牛腿。 下面介绍短牛腿的设计方法。,牛腿设计 牛腿设计内容包括： 确定足够大的牛腿截面尺寸，以控制斜裂缝缝隙不过宽； 通过牛腿承载力计算，确定纵筋数量； 通过加载板局部受压验算，防止板下混凝土局部受压破坏； 构造设计，防止出现其他问题,（1）截面尺寸的确定,根据试验，裂缝控制公式为：,式中： 作用于牛腿顶部按荷载效应标准组合计算的 竖向力值； 作用于牛腿顶部按荷载效应标准组合计算的水平拉力 值； 裂缝控制系数；根据牛腿不同使用条件，对支撑吊车 梁的牛腿，取0.65；对其他牛腿，取0.80；,（2）承载力计算,根据光弹性试验，计算简图近似取成三角形桁架，其中， 纵筋为桁架拉杆，斜向混凝土柱为桁架压杆。,（3）局部承压验算,混凝土结构设计规范规定：由竖向力所引起的局部压应力 不应超过0.75即：,（4）牛腿构造要求,详见教材或混凝土结构设计规范有关条款。,