單層工業(yè)廠房

1、12 單 層 廠 房The Single-story Factory BuildingFrame structures在廠房端部橫向定位軸線與山墻邊緣重合,將山墻內(nèi)側(cè)第一排柱中心內(nèi)移500mm；伸縮縫兩邊的中心線向兩邊移動(dòng)500mm.柱網(wǎng)的布置應(yīng)符合廠房建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)GBJ6-68跨度在18M和18M以下時(shí)，采用30M的模數(shù)；跨度在18M以上時(shí)，采用60M的模數(shù)；3 The plane placement of the structure 單層廠房的平面布置包括柱網(wǎng)布置，吊車梁，維護(hù)墻布置，屋面梁，天溝板布置，基礎(chǔ)與基礎(chǔ)梁布置等。4 The deformation gaps變形縫包括伸縮縫、

2、沉降縫和防震縫三種。1）伸縮縫(temperature gap)結(jié)構(gòu)體系很長(zhǎng)時(shí)，溫度應(yīng)力過(guò)大。 通過(guò)設(shè)置伸縮縫來(lái)解決。最大伸縮縫間距：處于室內(nèi)或土中 100M 處于露天時(shí) 70M2）沉降縫（settlement gap）:解決不均勻沉降問(wèn)題。3）防震縫（Seismic gap）:當(dāng)建筑物平面、立面復(fù)雜，結(jié)構(gòu)高度或剛度相差很大時(shí)。The placement of brace單層廠房的支撐體系分為屋蓋支撐體系和柱間支撐體系兩部分。1）屋蓋支撐屋蓋支撐包括屋架上、下弦橫向水平支撐、縱向水平支撐、垂直支撐和縱向水平系桿、天窗架支撐。2）柱間支撐柱間支撐的主要作用是增強(qiáng)廠房的縱向剛度和穩(wěn)定性。以下情況設(shè)

3、置（1）廠房?jī)?nèi)設(shè)置重級(jí)工作制吊車，或中、輕級(jí)工作制吊車起重量在10噸以上；（2）廠房跨度在18米及18米以上，或柱高在8米以上；（3）縱向柱的總數(shù)每排在7根以下；（4）設(shè)有3噸及3噸以上吊車；（5）露天吊車的柱列。 圍護(hù)結(jié)構(gòu)布置單層廠房的圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括屋面板、墻體、抗風(fēng)柱、圈梁、連系（墻）梁、過(guò)梁、基礎(chǔ)梁等構(gòu)件。(1) 抗風(fēng)柱抗風(fēng)柱一般與基礎(chǔ)剛接，與屋架上弦鉸接?？癸L(fēng)柱一般應(yīng)滿足兩個(gè)要求：一、是在水平方向上必須與屋架有可靠的連接以保證有效傳遞風(fēng)荷載；二、是保證在豎向應(yīng)允許兩者之間有一定相對(duì)位移的可能性。（2）圈梁、連系梁、過(guò)梁和基礎(chǔ)梁圈梁的作用是將墻體與排架柱、抗風(fēng)柱等連接在一起，以增加廠房的整

4、體剛度；連系梁的作用是聯(lián)系縱向柱列，以增強(qiáng)廠房的縱向剛度并傳遞風(fēng)荷載到縱向排架。過(guò)梁的作用是承受門(mén)窗洞口上的墻體重量?；A(chǔ)梁的作用承受圍護(hù)墻體的重量。12.3 單層廠房結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件選型(自學(xué))12.4 排架內(nèi)力分析排架內(nèi)力分析12.4.1 計(jì)算簡(jiǎn)圖（一）、計(jì)算單元（二）、計(jì)算假定與計(jì)算簡(jiǎn)圖（1）柱上端與屋架（或屋面梁）鉸接；（2）柱下端與基礎(chǔ)固接；（3）排架橫梁為無(wú)軸向變形的剛桿，橫梁的兩端處的水平位移相等；（4）排架柱的高度有固定段支柱頂鉸接點(diǎn)處；（5）排架的跨度以廠房的軸線為準(zhǔn)。12.4.2 荷載的計(jì)算12.4.2.1 永久荷載(1)屋架自重:柱頂以上所有永久荷載的綜合G1通過(guò)屋架的支點(diǎn)作

5、用于柱頂。作用點(diǎn)位于廠房定位軸線內(nèi)側(cè)150mm處。(2) 上柱自重G2上柱自重G2對(duì)下柱的偏心距為e2，則G2對(duì)下柱的偏心距為（3）下柱自重G3G3作用于下柱，與下柱中心線重合；（4）吊車梁及軌道等自重G4222eGM12.4.2.2 可變荷載廠房的可變荷載包括:屋面活荷載、吊車荷載和風(fēng)荷載三部分。（1）屋面活荷載：包括屋面均布活荷載、雪荷載和積灰荷載三部分。包括屋面均布活荷載：查規(guī)范。雪荷載：式中，Sk為雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值； 為屋面積灰分布系數(shù)； S0為基本雪壓(KN/m2):它是以一般空曠平坦地面上統(tǒng)計(jì)所得30年一遇最大積雪自重確定的。積灰荷載：查閱荷載規(guī)范。0ssrkr12.4.2.3 吊車荷

6、載吊車荷載與吊車工作頻繁程度有關(guān):吊車工作制頻繁程度輕級(jí)運(yùn)行時(shí)間占全部生產(chǎn)時(shí)間不足15%中級(jí)運(yùn)行時(shí)間占全部生產(chǎn)時(shí)間在15-45%之間重級(jí)運(yùn)行時(shí)間占全部生產(chǎn)時(shí)間超過(guò)45%(1)吊車豎向荷載Dmax(或Dmin) 最大輪壓Pmax，k:當(dāng)小車在額定最大起重量并開(kāi)到大車的極限狀態(tài)位置時(shí)，在大車的每一個(gè)車輪產(chǎn)生的輪壓。在另一側(cè)的輪壓稱為最小輪壓Pmin,k。Pmax,k可以根據(jù)吊車型號(hào)、規(guī)格等條件查閱有關(guān)資料。kkckkkPgQQQPmax, 2, 1min,2式中，kQ, 1和kQ, 2分別為大車和小車的自重（標(biāo)準(zhǔn)值），均以噸計(jì)；kcQ,為吊車的額定起重量；g重力加速度。最大輪壓設(shè)計(jì)值Pmax和最小

7、設(shè)計(jì)值Pmin取值如下：kkPPPPmin,minmax,max4 . 14 . 1柱最大豎向吊車荷載Dmax，Dmin參與組合的吊車臺(tái)數(shù)吊車工作制輕級(jí)和中級(jí)重級(jí)和超重級(jí)240.90.80.950.85當(dāng)兩臺(tái)吊車滿起重量并開(kāi)到如下位置時(shí)，柱子將產(chǎn)生最大豎向力。根據(jù)影響線的概念，P=1，則柱子產(chǎn)生的內(nèi)力為圖2.37多臺(tái)吊車的荷載折減系數(shù)maxmaxminmin4min3min2min1minmaxmax4max3max2max1maxmax)()(PDPyPyPyPyPyPDyPyPyPyPyPDiiDmax和和Dmin對(duì)下柱都是偏心壓力，轉(zhuǎn)換成對(duì)下柱都是偏心壓力，轉(zhuǎn)換成作用在下柱頂面的軸向壓力

8、和彎矩。作用在下柱頂面的軸向壓力和彎矩。4maxmaxeDM4minmineDMe4吊車梁支座鋼墊板的中心線之下柱軸線的距離。（2）吊車橫向水平荷載）吊車橫向水平荷載Tmax 小車吊起起重量以后，在啟動(dòng)和剎車時(shí)產(chǎn)生的慣性力，即為橫向水平荷載。 吊車的橫向剎車力平均傳給兩側(cè)的結(jié)構(gòu)。 在計(jì)算吊車橫向水平荷載作用下的排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力時(shí)，無(wú)論是單跨還是多跨最多開(kāi)率兩臺(tái)吊車同時(shí)剎車。對(duì)于Q不超過(guò)50T的吊車，每一個(gè)大車輪傳遞的水平荷載為：gQQTkkck)(41, 2,ikkyTTmax,ikkckikkygQQPDTyTT)(41, 2,maxmaxmax, 為橫向水平荷載系數(shù)：12. 0當(dāng)tQ10時(shí)，對(duì)

9、于軟吊鉤：當(dāng)tQ5015時(shí)，10. 0當(dāng)tQ75時(shí)，08. 0對(duì)于硬吊鉤：20. 0（3）吊車縱向水平荷載T0 吊車縱向水平荷載是橋式吊車在廠房縱向啟動(dòng)和剎車時(shí)產(chǎn)生的慣性力。 對(duì)于單跨和多跨廠房只考慮兩臺(tái)吊車同時(shí)剎車。10max, 0kkPnTn為吊車每側(cè)的制動(dòng)輪數(shù)，對(duì)于一般四輪吊車n=1.2.4.2.4 風(fēng)荷載垂直于廠房各部分表面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m2）：0wwzszkBwqk 基本風(fēng)壓(kN/m2),不小于0.25kN/m2 基本風(fēng)壓：以當(dāng)?shù)乇容^空曠平坦地面上離地10米高由統(tǒng)計(jì)所得的30年一遇10分鐘內(nèi)平均最大風(fēng)速 為標(biāo)準(zhǔn)，按公式 z高度處的風(fēng)振系數(shù)，對(duì)于單層廠房 風(fēng)荷載體型系數(shù)； 風(fēng)

10、荷載高度變化系數(shù)； 風(fēng)荷載高度變化系數(shù)，根據(jù)地面粗糙程度查表選取。A類：近海、海面、海島、海岸及沙漠地區(qū)；B類：田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的中小城鎮(zhèn)和大城市郊區(qū)；C類：有密集建筑群的大城市郊區(qū)。D類：有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)。0 . 1zz0wzs0v1600200vw 排架計(jì)算單元寬度范圍內(nèi)風(fēng)荷載的設(shè)計(jì)值為：kwqq4 . 1w柱頂以上水平集中風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值為：wkwwFF12.4.3 排架內(nèi)力分析排架內(nèi)力分析12.4.3.1 等高排架內(nèi)力計(jì)算計(jì)算的總的原則是按剛度分配的方法.(1)階梯形柱位移的計(jì)算主要的目的是求柱子的剪切剛度1K12.4.3.2 柱頂水平集中力作用下（剪

11、力分配法）由于橫梁為剛度無(wú)限大，所以各柱頂點(diǎn)的位移相等。uVii1niuuuu21niniiiniiiniiniuuuVVVVVF111121111niiFu11FFViniiii11112.4.3.3 任意荷載作用下任意荷載作用下任意荷載作用下，等高排架的內(nèi)力計(jì)算步驟如下：（1）在排架柱頂附加不動(dòng)鉸支座，求出支反力；（2）撤除不動(dòng)鉸支座，在此排架柱上反向作用支座反力R，已恢復(fù)到原來(lái)的實(shí)際情況；（3）疊加上述兩種情況的內(nèi)力。12.4.4不等高排架內(nèi)力計(jì)算（自學(xué)不等高排架內(nèi)力計(jì)算（自學(xué)）12.4.5 排架內(nèi)力組合排架內(nèi)力組合的目的是求出控制界面的最不利內(nèi)力,作為柱和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的依據(jù).12.4.5.

12、1 控制截面控制截面是指對(duì)柱配筋和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)起控制作用的截面.上柱底面I-I, 牛腿頂面II-II, 下柱底面III-III.12.4.5.2 荷載效應(yīng)組合為了求出控制截面的最不利內(nèi)力,就必須按這些荷載同時(shí)出現(xiàn)的可能性進(jìn)行組合.niikQiQikGGQCGCS1 可變荷載的組合值系數(shù)，當(dāng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上可變荷載參與組合，且其中有風(fēng)荷載時(shí)，取 ，其余情況下，常見(jiàn)的荷載組合：(1)永久荷載+0.9（風(fēng)荷載+吊車荷載+屋面活荷載）(2)永久荷載+0.9（風(fēng)荷載+屋面活荷載）(3)永久荷載+吊車荷載+屋面活荷載(4)永久荷載+0.9（風(fēng)荷載+吊車荷載）(5)永久荷載+吊車荷載(6)永久荷載+風(fēng)荷載12.

13、4.5.3 內(nèi)力組合一般考慮以下四種內(nèi)力組合:85. 00 . 1（1）+Mmax及相應(yīng)的 N、 V；（2） -Mmax及相應(yīng)的 N、 V；（3）Nmax及相應(yīng)的 M、V；（4） Nmin及相應(yīng)的 M、V；進(jìn)行內(nèi)力組合時(shí)應(yīng)當(dāng)注意以下主要問(wèn)題:（1）永久荷載在任何一種內(nèi)力組合時(shí)都應(yīng)存在:（2）吊車荷載Dmax應(yīng)當(dāng)分別作用在左柱和右柱；（3）在考慮吊車橫向水平荷載時(shí)，必須考慮豎向水平吊車荷載；（4）應(yīng)當(dāng)考慮左右兩個(gè)方向的橫向水平作用；（5）風(fēng)荷載的作用方向考慮左右兩種情況；12.5 單層廠房結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件設(shè)計(jì)12.5.1 鋼筋混凝土屋架設(shè)計(jì)要點(diǎn)（自學(xué)）P12612.5.2 鋼筋混凝土柱設(shè)計(jì)12.5.

14、2.1 矩形和I字形截面柱設(shè)計(jì)(1)柱的計(jì)算長(zhǎng)度見(jiàn)表2.14（P130）(2)吊裝、運(yùn)輸階段的承載力和裂縫寬度驗(yàn)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件在吊裝時(shí)的動(dòng)力系數(shù)采用1.5,吊裝時(shí)混凝土的強(qiáng)度采用設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%,計(jì)算簡(jiǎn)圖如下:12.5.2.2牛腿設(shè)計(jì)按照集中力作用線至柱下邊緣的距離a1,分為兩種：ah0, 長(zhǎng)牛腿 a=0.3時(shí)，應(yīng)設(shè)置彎起鋼筋，范圍在l/6-l/2之間，截面面積不少于受拉鋼筋截面面積的2/3，且不應(yīng)少于0.0015bh, 不少于3根，直徑不應(yīng)小于12mm.12.5.3 鋼筋混凝土柱下獨(dú)立基礎(chǔ)12.5.3.1 概述種類:獨(dú)立基礎(chǔ); 條形基礎(chǔ);十字交叉基礎(chǔ); 筏板基礎(chǔ); 樁基礎(chǔ)等.fAGFp設(shè)d為基礎(chǔ)

15、埋置深度，基礎(chǔ)和土的平均重度為 3N/m20kGdAGGdfFAG12.5.3.2 柱下擴(kuò)展基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)(1) 獨(dú)立基礎(chǔ)底面尺寸的確定A、 軸心受壓柱下基礎(chǔ)：B 偏心受壓柱下基礎(chǔ)假定基礎(chǔ)底面的壓力按線性分布，基礎(chǔ)邊緣的最大和最小應(yīng)力：WMAGFpminmaxM-作用于基礎(chǔ)底面的彎矩設(shè)計(jì)值；W-基礎(chǔ)底面面積的抵抗矩，62blW GFMe則當(dāng)e0, 地基反力分布圖為梯形；當(dāng)e=l/6時(shí)，pmin=0, 地基反力分布圖為三角形；當(dāng)el/6時(shí)，pmin0, 地基一部分為拉應(yīng)力, 則基礎(chǔ)底面的實(shí)際壓力分布為3al, 根據(jù)平衡關(guān)系：)61 (minmaxlelbGFpalGFp3)(2max確定偏心受壓柱下

16、基礎(chǔ)底面尺寸時(shí)，應(yīng)符合下列條件：fpfppp2 . 12maxminmax2.502.502.512.51確定偏心受壓基礎(chǔ)底面積時(shí)，采用以下方法（試算法）：（1）按軸心受壓基礎(chǔ)公式計(jì)算，計(jì)算基礎(chǔ)底面積A1（2）考慮偏心影響，A=（1.1-1.4）A1（3）確定最大和最下基底壓力（4）驗(yàn)算是否滿足2.50和2.51的要求,修改b,l，直到符合條件為止。fpfppp2 . 12maxminmax2.502.502.512.51（2）柱下獨(dú)立基礎(chǔ)高度的確定根據(jù)抗沖切條件確定基礎(chǔ)的高度：2btmbbbApFhbfFslmthl07 . 0bt-為沖切破壞最不利一側(cè)斜截面的上邊長(zhǎng)；為沖切破壞最不利一側(cè)斜

17、截面的上邊長(zhǎng)；bb-為沖切破壞最不利一側(cè)斜截面的下邊長(zhǎng)；為沖切破壞最不利一側(cè)斜截面的下邊長(zhǎng)；h0-基礎(chǔ)沖切破壞錐體的有效高度；基礎(chǔ)沖切破壞錐體的有效高度；h-截面高度影響系數(shù)，截面高度影響系數(shù)，h=1200mm時(shí)，時(shí)，取取0.9, 期間按線性內(nèi)插期間按線性內(nèi)插.A-考慮沖切荷載時(shí)的多邊形面積考慮沖切荷載時(shí)的多邊形面積;-在荷載設(shè)計(jì)值作用下基礎(chǔ)底面單位面積上的在荷載設(shè)計(jì)值作用下基礎(chǔ)底面單位面積上的土反力土反力(扣除基礎(chǔ)自重及上土的自重扣除基礎(chǔ)自重及上土的自重);sp計(jì)算階形基礎(chǔ)的受沖切承載力截面位置計(jì)算階形基礎(chǔ)的受沖切承載力截面位置(3) 底板受力鋼筋的計(jì)算對(duì)于矩形基礎(chǔ),當(dāng)臺(tái)階的寬高比小于或等于

18、2.5時(shí)和偏心距小于或等于1/6基礎(chǔ)邊長(zhǎng)時(shí)，軸心受壓：A、 I-I截面的計(jì)算:B、 II-II截面的計(jì)算:C、對(duì)于偏心受壓基礎(chǔ)：2211aApaApMssI)2()(2412ccsIbbhlpMIyIsIhfMA09 . 0)2()(2412ccsIhlbbpM)(9 . 00dhfMAIyIIsI21 ,max,sssppp2min,max,sssppp（4）構(gòu)造要求（自學(xué)）P147單層廠房結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)實(shí)例單層廠房結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)實(shí)例1.結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型及柱截面尺寸確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型及柱截面尺寸確定因該廠房跨度在1536m之間，且柱頂標(biāo)高大于8m，故采用鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)。為了使屋蓋具有較大剛度，選用預(yù)應(yīng)力混凝土折線型屋架及預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板。選用鋼筋混凝土吊車梁及基礎(chǔ)梁。由圖2-54可知柱頂標(biāo)高為9.6m，牛腿頂面標(biāo)高為6m；設(shè)室內(nèi)地面至基礎(chǔ)頂面的距離為0.5m，則計(jì)算簡(jiǎn)圖中