单层工业厂房(xf)

dd1第2章单层排架结构2.1单层厂房的结构组成与布置2.2排架结构分析2.3排架柱设计2.4柱下独立基础设计2.5屋面构件2.6吊车梁设计要点22.1.1单层工业厂房的结构种类•按结构材料砌体混合结构（钢结构钢筋混凝土结构m15,t5lQ）m36,t250lQ）（2.1单层工业厂房结构组成与布置•按结构形式排架结构（等高、不等高、锯齿形）刚架结构（两铰门架、三铰门架）钢——混凝土混合结构3单厂设计2.1组成与布置2.1.1结构种类等高排架不等高排架锯齿型排架42.1.2单层排架结构组成单厂设计2.1组成与布置2.1.1结构种类2.1.2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、柱网布置柱网是竖向承重构件纵横向定位轴线所形成的网格。柱距应采用6米或6米的倍数；跨度在18米以下采用3米的倍数，在18米以上采用6米的倍数。2.1.3单层排架结构布置单厂设计2.1组成与布置2.1.1结构种类2.1.2结构组成2.1.3结构布置6二、定位轴线•墙、边柱与纵向定位轴线的关系：D¢柱距6米、无吊车或边柱外缘和墙内缘与轴线重合，称封闭结合。t20Q¢柱距6米、边柱外缘和墙内缘与轴线之间加联系尺寸D=125，称非封闭结合。tQ5032¢柱距12米、或联系尺寸D=250、500。tQ50单厂设计2.1组成与布置2.1.1结构种类2.1.2结构组成2.1.3结构布置7•中柱与纵向定位轴线的关系：等高跨上柱中心线与纵向轴线重合h/2h/2单柱高低跨双柱tQ20高跨tQ32高跨A=DtQ20高跨A=B+CtQ32高跨A=B+C+DA=DCBA=B+CCBA=B+C+DD单厂设计2.1组成与布置2.1.1结构种类2.1.2结构组成2.1.3结构布置8•墙、柱与横向定位轴线的关系：柱伸缩缝和端部处一般部位处柱中心线与轴线重合600600600墙非承重墙：墙内缘与轴线重合承重墙：墙内缘与轴线的距离为半砖或半砖的倍数。单厂设计2.1组成与布置2.1.1结构种类2.1.2结构组成2.1.3结构布置9三、变形缝设置•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。•沉降缝一般不设。下列情况之一设：¢相邻部位高差很大；¢相邻跨吊车起重量悬殊；¢下卧土层有很大变化；¢各部分施工时间相差很长。•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。单厂设计2.1组成与布置2.1.1结构种类2.1.2结构组成2.1.3结构布置10四、厂房的剖面布置•高度自室内地面至柱顶的高度应为300的倍数；自室内地面至牛腿的高度应为300的倍数；自室内地面至吊车轨道的标志高度应为600的倍数。•净空要求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mmHC220)75(100)50(802tQmmtQmmB、•轨道中心线与纵向轴线的距离mm750单厂设计2.1组成与布置2.1.1结构种类2.1.2结构组成2.1.3结构布置净空11五、支撑布置•柱间支撑作用：保证厂房纵向排架的刚度和稳定；将水平荷载传至基础。单厂设计2.1组成与布置2.1.1结构种类2.1.2结构组成2.1.3结构布置位置：伸缩缝区段中央或临近中央。位置：伸缩缝区段两端。•屋架垂直支撑及水平系杆作用：增加屋架的侧向稳定，防止上下弦杆的侧向颤动。图12位置：伸缩缝区段两端。•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。单厂设计2.1组成与布置2.1.1结构种类2.1.2结构组成2.1.3结构布置六、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）作用：增强排架间的协同工作能力。位置：伸缩缝区段两端。•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，将抗风柱传来的风荷载传给排架柱。图图图132.2.1分析模型一、计算单元从整体结构中选取有代表性的一部分作为计算的对象，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。二、结构简图柱子下端固接于基础顶面，横梁与柱铰接；横梁为没有轴向变形的刚杆。2.2排架结构分析uEIABlEIuEIlEIuHHAB计算单元1234514三、荷载计算恒载屋盖自重上柱自重下柱自重吊车梁及轨道自重活载屋面活载吊车荷载1F1F形式、大小、作用位置、方向。2F3F4FWqq、、215F单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.2.1分析模型风荷载151507501F4F1e2F0e4e3F1M1M2M2M恒载下计算简图111eFM440212)(eFeFFM恒载下轴力图1F21FF421FFF3421FFFF1F21FF421FFF3421FFFF单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.2.1分析模型•恒载16风向1s5.01h2hSLkWkhWkkwBSW22sinhBwShwBSwBSWkkkkh单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.2.1分析模型•风载17•吊车荷载竖向荷载横向水平荷载纵向水平荷载minmaxDD、maxT0T¢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结构分析2.2.1分析模型K桥式吊车按照使用的频繁程度分为轻级(A1~A3)、中级(A4、A5)、重级(A6、A7)和特重级(A8)四个载荷状态。18¢最大轮压与最小轮压最大轮压可从产品目录中查得；最小轮压可由下式确定：maxPminPmaxmin)(21PQgGP单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.2.1分析模型¢吊车竖向荷载标准值kkDDmin,max,、iikyPDmaxmax,iikyPDminmin,如果两台吊车相同，则ikyPDmaxmax,maxminmax,min,PPDDkkxP2maxP1maxP1maxP2maxK1K2y2y3y4y1=1B1B219¢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）传力过程：小车惯性力大车吊车梁排架柱作用位置：吊车梁顶面作用方向：垂直轨道maxT——横向制动系数。tQtQtQ7508.0501610.01012.0软钩4/)(gQTi每个轮子上的横向水平制动力：iikyTTmax,如果吊车相同，maxmax,max,PTDTkk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结构分析2.2.1分析模型205M5MmaxMminM活载下计算简图155eFM4maxmaxeDMmaxTmaxTW1q2q4minmineDM单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.2.1分析模型21¢吊车纵向水平荷载标准值max01.0PT按一侧所有制动轮最大轮压之和的10%确定：（大车行驶中刹车引起的惯性力）作用位置：轨道顶面作用方向：沿轨道方向¢多台吊车的组合系数2台轻、中级重、特重级4台轻、中级重、特重级3台轻、中级重、特重级9.095.085.085.08.09.0对于一层吊车厂房：水平荷载最多考虑2台；多跨时，竖向荷载最多考虑4台。单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.2.1分析模型222.2.2等高排架的内力计算一、柱的抗侧刚度设柱顶作用一单位力发生的位移为u，代表柱顶发生单位侧向位移时柱内的剪力，定义为柱的抗侧（推）刚度，用D表示。u/1lEICHu031uHuEIlEIuHlH)11(1330nCluIInHHu与、有关。单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.2.1分析模型2.2.2内力计算30/1HEICuDl23二、剪力分配法•柱顶作用集中荷载1VF1uiunuiVnVniiVF1由平衡条件：iiiuDV由物理条件：由几何条件：niuuu1可求得：FViinjjinjjiiuuDD11/1/1称为柱i的剪力分配系数。单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.2.1分析模型2.2.2内力计算24•任意荷载作用5M5MmaxMminMmaxTW1q2q5M5MmaxMminMmaxTW1q2qR¢在柱顶加上不动铰支座，利用图表求出内力和支座反力；¢将支座反力反向作用于柱顶，求出内力；¢将上述两种情况的内力叠加。单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.2.1分析模型2.2.2内力计算25单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.2.1分析模型2.2.2内力计算2.2.3水平位移计算为了保证吊车的正常运行，需要控制厂房的水平位移。正常使用极限状态，考虑一台最大吊车的横向水平荷载作用，吊车梁顶处的水平位移应满足：Kumm10Ku且1800KKHu2200KKHu（轻、中级工作制）（重、特重级工作制）2.2.3位移计算ABHKmaxTmaxTKu当mm5Ku时可不验算相对位移。262.2.4排架计算模型的讨论一、排架的整体空间作用•基本概念结构均匀、荷载均匀FFFFFau结构不均匀、荷载均匀FFFFFbu结构均匀、荷载不均匀Fcu单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.2.1分析模型2.2.2内力计算2.2.3位移计算2.2.4模型讨论27单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.2.1分析模型2.2.2内力计算2.2.3位移计算2.2.4模型讨论在b、c两种情况下，其最大侧向位移量即在b、c两种情况的侧移小于按平面排架计算的侧移。aubucu、这种排架与排架、排架与山墙之间相互关联的作用称为整体空间作用。空间工作的条件：¢或者结构不均匀、或者荷载不均匀；¢各排架之间有联系（即屋盖有一定的整体刚度）。•吊车荷载考虑整体空间作用的计算方法¢柱顶在单个荷载作用下的空间作用分配系数km28kFku平面排架kF平面排架kkuu'xFxkFF平面排架'ku'kukF空间排架kkxkmFFF称为空间作用分配系数kkkuum'当某榀排架柱顶作用水平力时，如果考虑排架整体空间作用，该排架仅承担，其余部分由其它排架承担。kFkkFm29单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.2.1分析模型2.2.2内力计算2.2.3位移计算2.2.4模型讨论¢吊车荷载作用下的考虑空间作用的计算方法maxTmaxTmax52TCRmax5'2TCmRkmaxTmax5TCmax5TCmaxTmax5)1(TCmkmax5)1(TCmkmax5TCmkmax5TCmk考虑空间作用后，上柱弯矩增大；下柱弯矩减小。30二、屋架、地基变形对内力的影响平衡条件：FVVBA物理条件：AAAuDVBBBuDVBuAuxuBu几何条件：AxBuuuEAxLuxBVX•横梁变形单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.2.1分析模型2.2.2内力计算2.2.3位移计算2.2.4模型讨论AuBuEAABADBDFLBVXAV31单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.2.1分析模型2.2.2内力计算2.2.3位移计算2.2.4模型讨论EAABDDFLEAABDDFL左右两种情况A柱的剪力是否相同？32单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.2.1分析模型2.2.2内力计算2.2.3位移计算2.2.4模型讨论•地基不均匀沉降ABFmaxDminD地基不均匀沉降对排架内力有无影响？ABF•地基转动33单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.2.1分析模型2.2.2内力计算2.2.3位移计算2.2.4模型讨论三、柱长不同的等高排架计算ABCuuuEIEIEIABC34单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.2