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第1章概論第1章概論主要內(nèi)容:建築結(jié)構(gòu)的概念及其基本形式混凝土建築結(jié)構(gòu)的形式建築結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的程式和內(nèi)容混凝土建築結(jié)構(gòu)的分析方法本課程的主要內(nèi)容及特點(diǎn)重點(diǎn):混凝土建築結(jié)構(gòu)的形式基本建設(shè)工作程式及房屋建築工程的設(shè)計(jì)階段結(jié)構(gòu)分析方法第1章概論1.1建築結(jié)構(gòu)的概念及其基本形式建築結(jié)構(gòu):房屋建築的空間受力骨架體系,由豎向承重結(jié)構(gòu)、水平承重結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)組成。建築結(jié)構(gòu)的功能:滿足使用和美觀的需求,並且抵禦自然界的各種作用
建築結(jié)構(gòu)的分類:(1)按用途:工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)和民用建築結(jié)構(gòu);(2)按體型和高度:?jiǎn)螌咏Y(jié)構(gòu)、多層結(jié)構(gòu)、高層結(jié)構(gòu)和大跨結(jié)構(gòu);(3)按材料:鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、薄膜充氣結(jié)構(gòu);(4)按主要結(jié)構(gòu)型式:牆體結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、拱結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、空間薄壁結(jié)構(gòu)。
第1章概論1.2混凝土建築結(jié)構(gòu)的形式混凝土結(jié)構(gòu):素混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)
FRP混凝土結(jié)構(gòu)常用的混凝土建築結(jié)構(gòu)形式:?jiǎn)螌踊炷两êB結(jié)構(gòu)多高層混凝土建築結(jié)構(gòu)大跨結(jié)構(gòu)第1章概論1.3建築結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的程式和內(nèi)容1基本建設(shè)工作程式
介入質(zhì)監(jiān)和監(jiān)理工作設(shè)計(jì)任務(wù)書技術(shù)設(shè)計(jì)階段投資控制選址專案立項(xiàng)建議書竣工驗(yàn)收付諸施工過程施工圖審查階段施工圖設(shè)計(jì)階段初步設(shè)計(jì)階段方案設(shè)計(jì)階段可行性研究報(bào)告交付使用確定設(shè)計(jì)計(jì)畫決算編制施工圖預(yù)算修正概算編制概算造價(jià)估算基本建設(shè)工作程式和內(nèi)容第1章概論1.3建築結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的程式和內(nèi)容2房屋建築工程的設(shè)計(jì)階段(1)方案設(shè)計(jì)階(schemedesign)(2)初步設(shè)計(jì)階段(preliminarydesign)(3)技術(shù)設(shè)計(jì)階段(technicaldesign)(4)施工圖設(shè)計(jì)階段(workingdrawingdesign)結(jié)構(gòu)方案的確定:確定結(jié)構(gòu)形式確定結(jié)構(gòu)體系是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最重要的一項(xiàng)工作,關(guān)係著結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵。第1章概論1.4混凝土建築結(jié)構(gòu)的分析方法結(jié)構(gòu)分析:確定計(jì)算簡(jiǎn)圖和分析方法進(jìn)行荷載(作用)計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析配筋計(jì)算,構(gòu)造措施1基本原則對(duì)混凝土結(jié)構(gòu),合理地確定力學(xué)模型和選擇分析方法是提高設(shè)計(jì)品質(zhì)、確保結(jié)構(gòu)安全可靠的重要環(huán)節(jié)?;驹瓌t:
(1)按《建築結(jié)構(gòu)荷載規(guī)範(fàn)》(GB50009-2002)及《建築抗震設(shè)計(jì)規(guī)範(fàn)》(GB50011-2002)等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的作用(荷載)及其組合,進(jìn)行作用效應(yīng)分析;第1章概論1.4混凝土建築結(jié)構(gòu)的分析方法1基本原則(2)結(jié)構(gòu)在施工和使用期的不同階段有多種受力狀況時(shí),應(yīng)分別進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析;(3)結(jié)構(gòu)分析所採(cǎi)用的計(jì)算圖形、邊界條件、荷載的取值與組合、材料性能的計(jì)算指標(biāo)、初始應(yīng)力和變形狀況等,應(yīng)符合實(shí)際情況並有相應(yīng)的構(gòu)造措施;(4)結(jié)構(gòu)分析方法基於三類基本方程:平衡方程、變形協(xié)調(diào)方程和材料本構(gòu)方程;(5)宜根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、構(gòu)件佈置、材料性能和受力特點(diǎn)選擇合理的分析方法;(6)電算結(jié)果應(yīng)經(jīng)判斷和校核。第1章概論1.4混凝土建築結(jié)構(gòu)的分析方法線彈性分析方法考慮塑性內(nèi)力重分佈的分析方法塑性極限分析方法非線性分析方法試驗(yàn)分析方法2各種分析方法第1章概論1.5本課程的主要內(nèi)容及特點(diǎn)1主要內(nèi)容樓蓋結(jié)構(gòu)
單向板肋梁樓蓋、雙向板肋梁樓蓋、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土樓蓋、樓梯等。單層廠房結(jié)構(gòu)單層廠房的組成和佈置,構(gòu)件選型,排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析、內(nèi)力組合,排架柱、牛腿、柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的受力性能和設(shè)計(jì)方法,抗風(fēng)柱、屋架和吊車梁的設(shè)計(jì)要點(diǎn),節(jié)點(diǎn)的連接及預(yù)埋件的設(shè)計(jì)方法等。第1章概論1.5本課程的主要內(nèi)容及特點(diǎn)框架結(jié)構(gòu)混凝土框架結(jié)構(gòu)的承重方案,結(jié)構(gòu)佈置,構(gòu)件截面尺寸估算,計(jì)算簡(jiǎn)圖,結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析方法,梁柱構(gòu)件配筋與構(gòu)造,柱下條形基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)等。2本課程的特點(diǎn)實(shí)踐性綜合性創(chuàng)造性結(jié)構(gòu)方案和佈置及構(gòu)造措施在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)予重視本章小結(jié):建築結(jié)構(gòu)是房屋建築的空間受力骨架體系,由豎向承重結(jié)構(gòu)、水準(zhǔn)承重結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)三部分組成。混凝土結(jié)構(gòu)是指以普通混凝土為主製作的結(jié)構(gòu),是土木建築中應(yīng)用最多的一種結(jié)構(gòu)形式。建築結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在可靠與經(jīng)濟(jì)之間選擇一種平衡,房屋建築工程可分為方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)四個(gè)階段?;炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常用的計(jì)算方法有線彈性分析方法、考慮塑性內(nèi)力重分佈的分析方法、塑性極限分析方法、非線性分析方法和試驗(yàn)分析方法,應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性和使用要求、結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)、荷載(作用)狀況、要求的計(jì)算精度等合理選擇。第2章樓蓋和樓梯主要內(nèi)容:受彎構(gòu)件塑性鉸和結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分佈單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)雙向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)重點(diǎn):?jiǎn)蜗虬迮c雙向板受彎構(gòu)件的塑性鉸和超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分佈單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)第二章樓蓋和樓梯2.1概述1樓蓋是房屋建築中的主要承重結(jié)構(gòu)之一(a)單向板肋梁樓蓋(b)雙向板肋梁樓蓋(c)無梁樓蓋(d)密肋樓蓋第二章樓蓋和樓梯2.1概述(e)井式樓蓋(f)扁梁樓蓋樓蓋結(jié)構(gòu)類型(typesoffloorsystems)1樓蓋是房屋建築中的主要承重結(jié)構(gòu)之一第二章樓蓋和樓梯2.1概述2樓蓋結(jié)構(gòu)選型
按施工方法,混凝土樓蓋可分為:現(xiàn)澆混凝土樓蓋裝配式混凝土樓蓋裝配整體式混凝土樓蓋
按結(jié)構(gòu)形式,現(xiàn)澆混凝土樓蓋可分為:?jiǎn)蜗虬謇吡簶巧w雙向板肋梁樓蓋無梁樓蓋密肋樓蓋井式樓蓋扁梁樓蓋第二章樓蓋和樓梯2.1概述《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)範(fàn)》(GB50010-2002)規(guī)定:(1)對(duì)兩邊支承的板,應(yīng)按單向板計(jì)算。(2)對(duì)於四邊支承的板時(shí),應(yīng)按雙向板計(jì)算;時(shí),宜按雙向板計(jì)算;按沿短邊方向受力的單向板計(jì)算時(shí),應(yīng)沿長(zhǎng)邊方向佈置足夠數(shù)量的構(gòu)造鋼筋;時(shí),可按沿短邊方向受力的單向板計(jì)算。
注:-長(zhǎng)邊長(zhǎng)度;-短邊長(zhǎng)度3單向板與雙向板單向板:荷載作用下,只在一個(gè)方向或主要在一個(gè)方向彎曲的板。雙向板:荷載作用下,在兩個(gè)方向彎曲,且不能忽略任一方向彎曲的板。第二章樓蓋和樓梯4梁、板截面尺寸(承載力和剛度)
構(gòu)件種類高跨比()備注多跨連續(xù)次梁多跨連續(xù)主梁?jiǎn)慰绾?jiǎn)支梁1/18~1/121/14~1/81/14~1/8梁的寬高比()一般為1/3~1/2,以50mm為模數(shù)單向板簡(jiǎn)支連續(xù)≥1/35≥1/40最小板厚:屋面板≥60mm
民用建築樓板≥70mm
工業(yè)建築樓板≥80mm雙向板四邊簡(jiǎn)支四邊連續(xù)≥1/45≥1/50高跨比中的取短向跨度板厚一般宜為80mm≤≤160mm密肋板單跨簡(jiǎn)支多跨連續(xù)≥1/20≥1/25高跨比中的為肋高板厚:當(dāng)肋間距≤700mm,
≥40mm當(dāng)肋間距>700mm,≥50mm懸臂板≥1/12板的懸臂長(zhǎng)度≤500mm,≥60mm板的懸臂長(zhǎng)度>500mm,≥80mm無梁樓板無柱帽有柱帽≥1/30≥1/35h≥150mm梁、板截面的常用尺寸
第二章樓蓋和樓梯2.1概述5現(xiàn)澆整體式樓蓋結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析方法
彈性理論有較大的安全儲(chǔ)備。塑性理論內(nèi)力分析與截面計(jì)算相協(xié)調(diào),結(jié)果比較經(jīng)濟(jì),但一般情況下結(jié)構(gòu)的裂縫較寬,變形較大。板和次梁:按塑性理論分析內(nèi)力主梁:按彈性理論分析內(nèi)力主梁為樓蓋中的主要構(gòu)件,要保證使用中有較好的性能?,F(xiàn)澆鋼筋混凝土肋梁樓蓋第二章樓蓋和樓梯2.2受彎構(gòu)件塑性鉸和結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分佈1受彎構(gòu)件的塑性鉸(plastichinge)
塑性鉸的形成
在鋼筋屈服截面,從鋼筋屈服到達(dá)到極限承載力,截面在外彎矩增加很小的情況下產(chǎn)生很大轉(zhuǎn)動(dòng),表現(xiàn)得猶如一個(gè)能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的鉸,稱為“塑性鉸”。鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的塑性鉸第二章樓蓋和樓梯2.2受彎構(gòu)件塑性鉸和結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分佈1受彎構(gòu)件的塑性鉸
塑性轉(zhuǎn)角及塑性鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)能力(plasticrotationcapacity)塑性鉸轉(zhuǎn)角:
塑性鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)能力:影響塑性鉸轉(zhuǎn)動(dòng)能力的因素:(1)鋼筋種類。受拉縱筋採(cǎi)用軟鋼(HPB235,HRB335,HRB400,
RRB400級(jí)鋼筋)時(shí),較大。(2)受拉縱筋配筋率。較低時(shí),較大。值直接與塑性鉸轉(zhuǎn)動(dòng)能力有關(guān)。(3)混凝土的極限壓縮變形。極限壓縮變形大,較大?;炷恋膹?qiáng)度等級(jí)低,箍筋用量多或受壓區(qū)縱筋較多時(shí),都能增加混凝土的極限壓縮變形。第二章樓蓋和樓梯2.2受彎構(gòu)件塑性鉸和結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分佈1受彎構(gòu)件的塑性鉸
塑性鉸的特點(diǎn)
(1)塑性鉸實(shí)際上具有一定長(zhǎng)度,分析時(shí)可認(rèn)為是一個(gè)截面;(2)塑性鉸能承受定值彎矩,即截面的屈服彎矩;(3)
對(duì)於單筋受彎構(gòu)件,塑性鉸只能單向轉(zhuǎn)動(dòng);(4)
塑性鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)能力有限。
第二章樓蓋和樓梯2超靜定結(jié)構(gòu)的塑性內(nèi)力重分佈2.2受彎構(gòu)件塑性鉸和結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分佈塑性內(nèi)力重分佈的過程(以矩形等截面兩跨連續(xù)梁為例)兩跨連續(xù)梁內(nèi)力變化過程
第二章樓蓋和樓梯2超靜定結(jié)構(gòu)的塑性內(nèi)力重分佈
兩跨連續(xù)梁內(nèi)力變化圖第一過程:裂縫出現(xiàn)~塑性鉸形成以前,原因?yàn)榱芽p的形成和開展。第二過程:塑性鉸形成以後,原因?yàn)樗苄糟q的轉(zhuǎn)動(dòng)。
條件:(1)(2)適筋梁(3)達(dá)之前不發(fā)生剪切破壞2.2受彎構(gòu)件塑性鉸和結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分佈第二章樓蓋和樓梯2.2受彎構(gòu)件塑性鉸和結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分佈塑性內(nèi)力重分佈的幅度
指截面彈性彎矩與該截面塑性鉸所能負(fù)擔(dān)彎矩的差值,通常以相對(duì)值表達(dá):塑性內(nèi)力重分佈的設(shè)計(jì)考慮
(1)“充分的內(nèi)力重分佈”(2)“不充分的內(nèi)力重分佈”(3)一個(gè)截面的屈服並不意味著結(jié)構(gòu)破壞(4)塑性鉸截面不必考慮滿足變形連續(xù)條件,必須滿足平衡條件(5)一般調(diào)整幅度不應(yīng)超過25%
2超靜定結(jié)構(gòu)的塑性內(nèi)力重分佈第二章樓蓋和樓梯2.3單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)1單向板肋梁樓蓋結(jié)構(gòu)佈置
結(jié)構(gòu)佈置包括柱網(wǎng)、承重牆、梁和板的佈置
應(yīng)綜合考慮建築功能、造價(jià)及施工條件等,合理確定結(jié)構(gòu)的平面佈置。根據(jù)工程實(shí)踐,常用跨度為:?jiǎn)蜗虬澹海?.7~2.5)m
次梁:(4~6)m
主梁
:(5~8)m結(jié)構(gòu)平面佈置方案
(a)主梁橫向佈置(b)主梁縱向佈置(c)只佈置次梁?jiǎn)蜗虬謇吡簶巧w佈置方案第二章樓蓋和樓梯2.3單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)圖2單向板肋梁樓蓋按彈性理論方法計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力第二章樓蓋和樓梯(1)板1)計(jì)算單元:1m寬板帶2)荷載:均布荷載3)連續(xù)梁:次梁、牆作為板的不動(dòng)鉸支座
4)計(jì)算跨度:中間跨:邊跨(邊支座為砌體牆):通常a為120mm(2)次梁1)荷載範(fàn)圍:次梁左右各半跨板
2)荷載:均布荷載恒載:次梁左右各半跨板自重、次梁自重活載:次梁左右各半跨板上活載
2.3單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)2單向板肋梁樓蓋按彈性理論方法計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力第二章樓蓋和樓梯3)連續(xù)梁:時(shí),認(rèn)為主梁是次梁的不動(dòng)鉸支座,否則應(yīng)取交叉梁系進(jìn)行分析
4)計(jì)算跨度:中間跨:邊跨(邊支座為砌體牆):通常a為240mm(3)主梁1)荷載範(fàn)圍:主梁左右各半個(gè)主梁間距,次梁左右各半個(gè)次梁間距
2)荷載:集中荷載
3)連續(xù)梁:當(dāng)較小,可將柱作為主梁的不動(dòng)鉸支座框架:時(shí),應(yīng)考慮柱對(duì)主梁的轉(zhuǎn)動(dòng)約束作用
4)計(jì)算跨度:與次梁相同,通常a為370mm2.3單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)2單向板肋梁樓蓋按彈性理論方法計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力第二章樓蓋和樓梯2.3單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)2單向板肋梁樓蓋按彈性理論方法計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力連續(xù)梁、板的計(jì)算跨度(a)邊跨(a)中間跨第二章樓蓋和樓梯2.3單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)板和次梁的折算荷載
為了考慮次梁或主梁的抗扭剛度對(duì)內(nèi)力的影響,採(cǎi)用增大恒載,減小活載的辦法,即:
板次梁次梁抗扭剛度對(duì)板的影響2單向板肋梁樓蓋按彈性理論方法計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力第二章樓蓋和樓梯2.3單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)活荷載不利佈置規(guī)律:(1)求某跨跨中,該跨佈置活荷載,然後隔跨佈置(2)求某跨跨中或,左、右跨佈置活荷載,然後隔跨佈置(3)求某支座,該支座左、右跨佈置活荷載,然後隔跨佈置(4)求某支座,與(3)相同連續(xù)梁的實(shí)際跨數(shù)5跨時(shí):按5跨計(jì)算實(shí)際跨數(shù)<5跨時(shí):按實(shí)際跨數(shù)考慮活荷載不利佈置(等跨或跨度差10%且各跨受荷相同的連續(xù)梁)2單向板肋梁樓蓋按彈性理論方法計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力第二章樓蓋和樓梯2.3單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)活荷載在不同跨間時(shí)的彎矩圖和剪力圖2單向板肋梁樓蓋按彈性理論方法計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力第二章樓蓋和樓梯2.3單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)內(nèi)力計(jì)算
連續(xù)梁在各種荷載作用下,可按一般結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算內(nèi)力。對(duì)於等跨連續(xù)梁(或連續(xù)梁各跨跨度相差不超過10%),可由附表1查出相應(yīng)的內(nèi)力係數(shù),利用下列公式計(jì)算跨內(nèi)或支座截面的最大內(nèi)力。在均布及三角形荷載作用下:在集中荷載作用下:2單向板肋梁樓蓋按彈性理論方法計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力第二章樓蓋和樓梯2.3單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)內(nèi)力包絡(luò)圖
由內(nèi)力疊合圖形的外包線構(gòu)成,它反映出各截面可能產(chǎn)生的最大內(nèi)力值,是設(shè)計(jì)時(shí)選擇截面和佈置鋼筋的依據(jù)。均布荷載作用下五跨連續(xù)梁的內(nèi)力疊合圖和內(nèi)力包絡(luò)圖2單向板肋梁樓蓋按彈性理論方法計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力第二章樓蓋和樓梯2.3單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)控制截面及其內(nèi)力控制截面:對(duì)受力鋼筋計(jì)算起控制作用的截面梁跨以內(nèi):包絡(luò)圖中正彎矩最大值(配正鋼筋)負(fù)彎矩絕對(duì)值最大值(配負(fù)鋼筋)支座:支座邊緣處負(fù)彎矩最大值支座邊緣處剪力值:支座邊緣處彎矩值:(均布荷載)(集中荷載)2單向板肋梁樓蓋按彈性理論方法計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力第二章樓蓋和樓梯2.3單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)單向板肋梁樓蓋按彈性理論設(shè)計(jì)步驟(1)平面佈置(2)計(jì)算簡(jiǎn)圖(3)內(nèi)力計(jì)算,內(nèi)力組合
(內(nèi)力包絡(luò)圖)(4)截面設(shè)計(jì)(5)施工圖按彈性理論計(jì)算內(nèi)力存在的問題(1)內(nèi)力計(jì)算與截面設(shè)計(jì)不協(xié)調(diào)(2)浪費(fèi)材料(3)支座鋼筋過密,施工品質(zhì)不易保證2單向板肋梁樓蓋按彈性理論方法計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力第二章樓蓋和樓梯2.3單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)
超靜定混凝土結(jié)構(gòu)考慮塑性內(nèi)力重分佈的計(jì)算方法:3單向板肋梁樓蓋按塑性理論方法計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力
我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋混凝土連續(xù)梁和框架考慮內(nèi)力重分佈設(shè)計(jì)規(guī)程》(CECS51∶93)主要推薦用彎矩調(diào)幅法計(jì)算鋼筋混凝土連續(xù)梁、板和框架的內(nèi)力極限平衡法塑性鉸法變剛度法強(qiáng)迫轉(zhuǎn)動(dòng)法彎矩調(diào)幅法非線性全過程分析方法第二章樓蓋和樓梯2.3單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)彎矩調(diào)幅法截面彎矩調(diào)整的幅度:
對(duì)結(jié)構(gòu)的彈性彎矩值和剪力值進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,用以考慮結(jié)構(gòu)因非彈性變形所引起的內(nèi)力重分佈應(yīng)用彎矩調(diào)幅法應(yīng)遵循以下規(guī)定:(1)縱筋:HPB235、HRB335、HRB400、RRB400;混凝土:C20~C45(2)一般不宜超過0.25(3)不應(yīng)超過,不宜小於(4)調(diào)整後的結(jié)構(gòu)內(nèi)力必須滿足靜力平衡條件:連續(xù)梁、板各控制截面的彎矩值不宜小於簡(jiǎn)支梁彎矩值的1/3
3單向板肋梁樓蓋按塑性理論方法計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力
第二章樓蓋和樓梯2.3單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)(5)應(yīng)在可能產(chǎn)生塑性鉸的區(qū)段適當(dāng)增加箍筋數(shù)量受剪配箍率:(防斜拉)
(6)必須滿足正常使用階段變形及裂縫寬度的要求,在使用階段不應(yīng)出現(xiàn)塑性鉸用彎矩調(diào)幅法計(jì)算等跨連續(xù)梁、板內(nèi)力(1)等跨連續(xù)梁各跨跨中及支座截面的彎矩設(shè)計(jì)值均布荷載:間距相同、大小相等的集中荷載:3單向板肋梁樓蓋按塑性理論方法計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力
第二章樓蓋和樓梯2.3單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)(2)等跨連續(xù)梁的剪力設(shè)計(jì)值均布荷載:間距相同、大小相等的集中荷載:(3)等跨連續(xù)單向板,各跨跨中及支座截面的彎矩設(shè)計(jì)值均布荷載:
公式適用於:的等跨連續(xù)梁、板相鄰兩跨跨度相差小於的不等跨連續(xù)梁、板跨度值:計(jì)算跨中彎矩和支座剪力:取本跨跨度計(jì)算支座彎矩:取相鄰兩跨較大跨度
3單向板肋梁樓蓋按塑性理論方法計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力
第二章樓蓋和樓梯2.3單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)按塑性理論計(jì)算內(nèi)力中幾個(gè)問題的說明(1)計(jì)算跨度(兩支座塑性鉸之間的距離)
支承情況計(jì)算跨度梁板兩端與梁(柱)整體連接
淨(jìng)跨長(zhǎng)
淨(jìng)跨長(zhǎng)兩端支承在砌體牆上一端與梁(柱)整體連接,另一端支承在砌體牆上注:表中
為板的厚度;
為梁或板在砌體牆上的支承長(zhǎng)度。
梁、板計(jì)算跨度3單向板肋梁樓蓋按塑性理論方法計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力
第二章樓蓋和樓梯2.3單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)(2)荷載及內(nèi)力次梁對(duì)板、主梁對(duì)次梁的轉(zhuǎn)動(dòng)約束作用,以及活荷載的不利佈置等因素,在按彎矩調(diào)幅法分析結(jié)構(gòu)時(shí)均已考慮。(3)適用範(fàn)圍塑性理論方法不適用於下列情況:1)直接承受動(dòng)力荷載作用的結(jié)構(gòu)
2)輕質(zhì)混凝土結(jié)構(gòu)及其他特種混凝土結(jié)構(gòu)
3)受侵蝕性氣體或液體嚴(yán)重作用的結(jié)構(gòu)
4)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)和二次受力的疊合結(jié)構(gòu)
3單向板肋梁樓蓋按塑性理論方法計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力
第二章樓蓋和樓梯2.3單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)板(1)配筋計(jì)算考慮板的拱作用效應(yīng),四周與梁整體連接的板區(qū)格,計(jì)算所得的彎矩值,可根據(jù)下列情況予以減少:1)中間跨的跨中及中間支座截面
:20%2)邊跨的跨中及從樓板邊緣算起的第二支座截面:3)角區(qū)格不應(yīng)減少4單向板肋梁樓蓋配筋計(jì)算及構(gòu)造要求20%10%
板可以按不配置箍筋的一般板類受彎構(gòu)件進(jìn)行斜截面受剪承載力驗(yàn)算
上述規(guī)定適用於:單向板肋梁樓蓋、雙向板肋梁樓蓋中的板按彈性理論、按塑性理論計(jì)算所得的彎矩
第二章樓蓋和樓梯2.3單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)(2)配筋構(gòu)造
1)受力鋼筋鋼筋種類一般採(cǎi)用HPB235、HRB335常用直徑6mm、8mm、10mm、12mm,負(fù)鋼筋宜採(cǎi)用較大直徑間距一般不小於70mm板厚h≤150mm時(shí),不宜大於200mm板厚h>150mm時(shí),不宜大於1.5h,且不宜大於250mm
彎起式錨固好,整體性好,節(jié)約鋼筋,施工複雜分離式錨固較差,用鋼量稍高,但施工方便鋼筋彎鉤板底鋼筋:半圓彎鉤,上部負(fù)彎矩鋼筋:直鉤彎起、截?cái)嘁话惆礃?gòu)造處理板相鄰跨度相差超過20%或各跨荷載相差較大時(shí),應(yīng)按彎矩包絡(luò)圖確定
4單向板肋梁樓蓋配筋計(jì)算及構(gòu)造要求板中受力鋼筋配筋構(gòu)造第二章樓蓋和樓梯2.3單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)連續(xù)板受力鋼筋兩種配置方式4單向板肋梁樓蓋配筋計(jì)算及構(gòu)造要求第二章樓蓋和樓梯2.3單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)2)構(gòu)造鋼筋:包括分佈鋼筋、嵌入承重牆內(nèi)的板面構(gòu)造鋼筋、垂直於梁肋的板面構(gòu)造鋼筋、板的溫度收縮鋼筋板中分布鋼筋構(gòu)造要求
位置與受力鋼筋垂直,均勻佈置於受力鋼筋的內(nèi)側(cè)作用澆築混凝土?xí)r固定受力鋼筋的位置抵抗收縮和溫度變化產(chǎn)生的內(nèi)力承擔(dān)並分佈板上局部荷載產(chǎn)生的內(nèi)力
直徑不宜小於6mm間距不宜大於250mm數(shù)量單向板中單位長(zhǎng)度上的分佈鋼筋,截面面積不宜小於單位寬度上受力鋼筋截面面積的15%,且不宜小於該方向板截面面積的0.15%
4單向板肋梁樓蓋配筋計(jì)算及構(gòu)造要求第二章樓蓋和樓梯2.3單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)嵌入承重牆內(nèi)的板面構(gòu)造鋼筋垂直於梁肋的板面構(gòu)造鋼筋板嵌入承重牆時(shí)的板面裂縫分佈4單向板肋梁樓蓋配筋計(jì)算及構(gòu)造要求第二章樓蓋和樓梯2.3單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)次梁
(1)正截面受彎承載力計(jì)算(2)斜截面受剪承載力計(jì)算(3)受力鋼筋的彎起和截?cái)啻瘟旱呐浣顦?gòu)造4單向板肋梁樓蓋配筋計(jì)算及構(gòu)造要求第二章樓蓋和樓梯2.3單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)主梁
(1)正截面受彎承載力計(jì)算(2)斜截面受剪承載力計(jì)算(3)受力鋼筋的彎起和截?cái)啵ò磸澗匕j(luò)圖確定)
(4)附加橫向鋼筋附加箍筋(優(yōu)先採(cǎi)用)或附加吊筋
主梁支座處的截面有效高度4單向板肋梁樓蓋配筋計(jì)算及構(gòu)造要求第二章樓蓋和樓梯2.3單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)附加橫向鋼筋佈置4單向板肋梁樓蓋配筋計(jì)算及構(gòu)造要求第二章樓蓋和樓梯
單塊矩形雙向板(單區(qū)格雙向板)
均布荷載作用下,按附表2計(jì)算板的彎矩:
m=表中彎矩係數(shù)×pl2
多跨連續(xù)雙向板(多區(qū)格雙向板)
(1)板跨中最大正彎矩計(jì)算(活荷載棋盤式佈置)分為兩種荷載情況:滿布同向荷載滿布反向荷載(2)支座處板最大負(fù)彎矩計(jì)算(活荷載近似按滿布)1雙向板肋梁樓蓋按彈性理論計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力2.4雙向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)第二章樓蓋和樓梯2.4雙向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)棋盤式荷載佈置1雙向板肋梁樓蓋按彈性理論計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力第二章樓蓋和樓梯2.4雙向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)
雙向板樓蓋支承梁內(nèi)力計(jì)算連續(xù)雙向板支承梁計(jì)算簡(jiǎn)圖1雙向板肋梁樓蓋按彈性理論計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力第二章樓蓋和樓梯2鋼筋混凝土雙向板極限承載力分析2.4雙向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)
試驗(yàn)研究彈性開裂與裂縫相交的鋼筋屈服形成機(jī)構(gòu)雙向板破壞時(shí)的裂縫分佈第二章樓蓋和樓梯2.4雙向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)
塑性鉸線及其確定
板中連續(xù)的一些截面均出現(xiàn)塑性鉸,連在一起稱為塑性鉸線板的極限荷載:當(dāng)板中出現(xiàn)足夠數(shù)量的塑性鉸線後,板成為機(jī)動(dòng)體系,達(dá)到其承載能力極限狀態(tài)而破壞,這時(shí)板所承受的荷載為板的極限荷載
板中塑性鉸線的分佈形式與以下因素有關(guān):板的平面形狀周邊支承條件兩方向跨中、支座的配筋量荷載類型等2鋼筋混凝土雙向板極限承載力分析第二章樓蓋和樓梯2.4雙向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)均勻受荷雙向板破壞機(jī)構(gòu)示例2鋼筋混凝土雙向板極限承載力分析第二章樓蓋和樓梯2.4雙向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)
結(jié)構(gòu)極限承載力分析的基本原理(1)極限分析須滿足的三個(gè)條件
:極限條件機(jī)動(dòng)條件平衡條件
(2)極限分析的具體解法:
上限解法(滿足機(jī)動(dòng)條件及平衡條件):
1)機(jī)動(dòng)法或功能法——利用功能方程求解
2)極限平衡法——直接建立平衡方程求解下限解法(滿足極限條件及平衡條件):
1)直接選取彎矩分佈方程
2)板帶法2鋼筋混凝土雙向板極限承載力分析第二章樓蓋和樓梯2.4雙向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)(3)極限分析:結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸、材料強(qiáng)度等已定,求結(jié)構(gòu)所能負(fù)擔(dān)的極限荷載值極限設(shè)計(jì):結(jié)構(gòu)上所作用的荷載值已知,根據(jù)荷載作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力值,確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸及材料強(qiáng)度等
極限條件平衡條件機(jī)動(dòng)條件下限解法真實(shí)解上限解法找多種內(nèi)力場(chǎng),取其中最大荷載找多種破壞機(jī)構(gòu),取其中最小荷載(不滿足極限條件)(未破壞)2鋼筋混凝土雙向板極限承載力分析第二章樓蓋和樓梯3雙向板肋梁樓蓋按塑性理論計(jì)算
2.4雙向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)(1)將樓蓋劃分為不同的雙向板曲格(2)從中央?yún)^(qū)格開始,確定荷載,選定和各值,求出該區(qū)格板的跨中彎矩、以及支座彎矩(3)將支座彎矩值作為相鄰區(qū)格板的共界彎矩值,依次向外計(jì)算各區(qū)格板,直至樓蓋的邊區(qū)格板和角區(qū)格板
計(jì)算步驟
計(jì)算公式第二章樓蓋和樓梯4雙向板肋梁樓蓋的配筋計(jì)算與構(gòu)造要求2.4雙向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)(1)彎矩設(shè)計(jì)值:可考慮拱作用,使板內(nèi)力有所降低(2)截面有效高度:短跨:方向長(zhǎng)跨:方向(3)配筋計(jì)算:
板的配筋計(jì)算
板的配筋構(gòu)造(1)按彈性理論計(jì)算時(shí):正彎矩鋼筋(中間板帶,邊板帶)負(fù)彎矩鋼筋(沿支座均勻配置)(2)按塑性理論計(jì)算時(shí):配筋應(yīng)符合內(nèi)力計(jì)算的假定第二章樓蓋和樓梯2.4雙向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)中間板帶與邊板帶的正彎矩鋼筋配置4雙向板肋梁樓蓋的配筋計(jì)算與構(gòu)造要求本章小結(jié):樓蓋、樓梯都屬於梁板結(jié)構(gòu),其設(shè)計(jì)步驟包括:(1)結(jié)構(gòu)選型和結(jié)構(gòu)佈置;(2)結(jié)構(gòu)計(jì)算(確定計(jì)算簡(jiǎn)圖、荷載計(jì)算、內(nèi)力分析、內(nèi)力組合、截面配筋計(jì)算);(3)結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)及繪製施工圖。在荷載作用下,如果板是雙向彎曲雙向受力,為雙向板;否則為單向板。設(shè)計(jì)中可按板的支承情況和兩個(gè)方向跨度比值來區(qū)分。對(duì)單向板肋梁樓蓋,主梁按彈性理論計(jì)算內(nèi)力,板和次梁按塑性理論計(jì)算。
本章小結(jié):按塑性理論計(jì)算時(shí)要滿足:(1)平衡條件
(2)塑性條件:即要求塑性鉸有足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)能力(),同時(shí)塑性鉸轉(zhuǎn)動(dòng)幅度不過大()(3)適用性條件:滿足正常使用階段的變形和裂縫寬度限值雙向板可按彈性理論和塑性理論計(jì)算。按塑性理論計(jì)算時(shí),有上限解法(機(jī)動(dòng)法、極限平衡法)和下限解法(板帶法)第3章單層廠房結(jié)構(gòu)第三章單層廠房結(jié)構(gòu)
本章主要內(nèi)容及重點(diǎn)概述結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)佈置構(gòu)件選型與截面設(shè)計(jì)橫向排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析柱的設(shè)計(jì)柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)橫向排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析柱的設(shè)計(jì)柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容:重點(diǎn):第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.1概述1
工業(yè)廠房的分類
工業(yè)廠房由於生產(chǎn)性質(zhì)、工藝流程、機(jī)械設(shè)備和產(chǎn)品的不同,按層數(shù)分類,可分為:?jiǎn)螌訌S房多層廠房層數(shù)混合的廠房如精密儀錶、電子、食品等工業(yè)如化學(xué)工業(yè)、熱電廠等如冶金或機(jī)械廠的煉鋼、軋鋼、鑄造、鍛壓、金工、裝配等車間,一般因設(shè)有大型機(jī)器或設(shè)備,產(chǎn)品較重且輪廓尺寸較大,故宜直接在地面上生產(chǎn)而設(shè)計(jì)成單層廠房——————第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.1概述混合結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)
2單層廠房的分類
對(duì)無吊車或吊車噸位不超過5t、跨度在15m以內(nèi)、柱頂標(biāo)高不超過8m且無特殊工藝要求的小型廠房,可採(cǎi)用混合結(jié)構(gòu)對(duì)有重型吊車、跨度大於36m或有特殊工藝要求的大型廠房,可採(cǎi)用全鋼結(jié)構(gòu)或由鋼筋混凝土柱與鋼屋架組成的結(jié)構(gòu)————
(1)按生產(chǎn)規(guī)??煞譃椋捍笮汀⒅行秃托⌒?;
(2)按主要承重材料可分為:
鋼結(jié)構(gòu)
——除上述情況以外的單層廠房均可採(cǎi)用混凝土結(jié)構(gòu)。而且除特殊情況之外,一般均採(cǎi)用裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.1概述2單層廠房的分類
排架結(jié)構(gòu)
門式剛架結(jié)構(gòu)
(3)按承重結(jié)構(gòu)體系可分為:排架結(jié)構(gòu)和剛架結(jié)構(gòu)
第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.2結(jié)構(gòu)組成1結(jié)構(gòu)組成
單層廠房結(jié)構(gòu)是由一些構(gòu)件組成的一個(gè)複雜的空間受力體系,可將結(jié)構(gòu)整體分為以下幾個(gè)子結(jié)構(gòu)體系:單層廠房結(jié)構(gòu)1.屋面板2.天溝板3.天窗架4.屋架5.托架6.吊車梁7.排架柱8.抗風(fēng)柱9.基礎(chǔ)10.連系梁11.基礎(chǔ)梁12.天窗架垂直支撐13.屋架下弦橫向水準(zhǔn)支撐14.屋架端部垂直支撐15.柱間支撐第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.2結(jié)構(gòu)組成屋蓋結(jié)構(gòu)——有檁體系無檁體系——由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋蓋支撐組成,有時(shí)還包括有天窗架和托架等構(gòu)件——由小型屋面板、檁條、屋架及屋蓋支撐所組成
屋蓋結(jié)構(gòu)1結(jié)構(gòu)組成
第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.2結(jié)構(gòu)組成——橫向排架結(jié)構(gòu)
由橫樑、橫向柱列及其基礎(chǔ)所組成的平面骨架,是廠房的基本承重結(jié)構(gòu)。廠房承受的豎向荷載及橫向水準(zhǔn)荷載主要通過橫向平面排架傳至基礎(chǔ)及地基橫向平面排架組成及荷載圖1結(jié)構(gòu)組成
第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.2結(jié)構(gòu)組成——縱向排架結(jié)構(gòu)
由連系梁、吊車梁、縱向柱列、柱間支撐和基礎(chǔ)等構(gòu)件組成的縱向平面骨架。作用是保證廠房結(jié)構(gòu)的縱向穩(wěn)定性和剛度,承受吊車縱向水準(zhǔn)荷載、縱向水準(zhǔn)地震作用、溫度應(yīng)力以及作用在山牆及天窗架端壁並通過屋蓋結(jié)構(gòu)傳來的縱向風(fēng)荷載等圍護(hù)結(jié)構(gòu)——位於廠房的四周,包括縱牆、橫牆(山牆)、抗風(fēng)柱、連系梁、基礎(chǔ)梁等構(gòu)件。這些構(gòu)件所承受的荷載,主要是牆體和構(gòu)件的自重以及作用在牆面上的風(fēng)荷載縱向平面排架組成及荷載圖1結(jié)構(gòu)組成
第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.2結(jié)構(gòu)組成
單層廠房結(jié)構(gòu)中,縱向平面排架和橫向平面排架間主要通過屋蓋結(jié)構(gòu)和支撐體系相連接而形成空間結(jié)構(gòu),各構(gòu)件及其作用為單層廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其作用
構(gòu)件名稱構(gòu)件作用備註屋蓋結(jié)構(gòu)屋面板承受屋面構(gòu)造層自重、屋面活荷載、雪荷載、積灰荷載以及施工荷載等,並將它們傳給屋架(屋面梁),具有覆蓋、圍護(hù)和傳遞荷載的作用支撐在屋架(屋面梁)或檁條上天溝板屋面排水並承受屋面積水及天溝板上的構(gòu)造層自重、施工荷載等,並將它們傳給屋架天窗架形成天窗以便於採(cǎi)光和通風(fēng),承受其上屋面板傳來的荷載及天窗上的風(fēng)荷載等,並將它們傳給屋架托架當(dāng)柱距比屋架間距大時(shí),用以支撐屋架,並將荷載傳給柱1結(jié)構(gòu)組成
第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.2結(jié)構(gòu)組成構(gòu)件名稱構(gòu)件作用備註屋蓋結(jié)構(gòu)屋架或屋面梁與柱形成橫向排架結(jié)構(gòu),承受屋蓋上的全部豎向荷載,並將它們傳給柱檁條支撐小型屋面板(或瓦材),承受屋面板傳來的荷載,並將它們傳給屋架有檁體系屋蓋中採(cǎi)用柱排架柱承受屋蓋結(jié)構(gòu)、吊車梁、外牆、柱間支撐等傳來的豎向和水準(zhǔn)荷載,並將它們傳給基礎(chǔ)同時(shí)為橫向排架和縱向排架中的構(gòu)件抗風(fēng)柱承受山牆傳來的風(fēng)荷載,並將它們傳給屋蓋結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)也是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的一部分支撐體系屋蓋支撐加強(qiáng)屋蓋結(jié)構(gòu)空間剛度,保證屋架的穩(wěn)定,將風(fēng)荷載傳給排架結(jié)構(gòu)柱間支撐加強(qiáng)廠房的縱向剛度和穩(wěn)定性,承受並傳遞縱向水準(zhǔn)荷載至排架柱或基礎(chǔ)1結(jié)構(gòu)組成
第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.2結(jié)構(gòu)組成構(gòu)件名稱構(gòu)件作用備註圍護(hù)結(jié)構(gòu)外縱牆山牆廠房的圍護(hù)構(gòu)件,承受風(fēng)荷載及其自重連系梁連系縱向柱列,增強(qiáng)廠房的縱向剛度,並將風(fēng)荷載傳遞給縱向柱列,同時(shí)還承受其上部牆體的重量圈梁加強(qiáng)廠房的整體剛度,防止由於地基不均勻沉降或較大振動(dòng)荷載引起的不利影響過梁承受門窗洞口上部牆體的重量,並將它們傳給門窗兩側(cè)牆體基礎(chǔ)梁承受圍護(hù)牆體的重量,並將它們傳給基礎(chǔ)吊車梁承受吊車豎向和橫向或縱向水準(zhǔn)荷載,並將它們分別傳給橫向或縱向排架簡(jiǎn)支在柱牛腿上基礎(chǔ)承受柱、基礎(chǔ)梁傳來的全部荷載,並將它們傳給地基1結(jié)構(gòu)組成
第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.3結(jié)構(gòu)佈置工業(yè)設(shè)計(jì)要求
方案設(shè)計(jì)階段技術(shù)設(shè)計(jì)階段施工圖階段確定柱網(wǎng)佈置等平面問題
1廠房結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)步驟
一個(gè)建設(shè)專案的設(shè)計(jì),一般包括工藝設(shè)計(jì)、建築設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和設(shè)備設(shè)計(jì)(如水、暖、電等)等幾方面。就單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言,可分為方案設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和施工圖繪製等三個(gè)階段。——確定結(jié)構(gòu)形式、標(biāo)高等剖面問題選擇結(jié)構(gòu)構(gòu)件類型確定結(jié)構(gòu)佈置——確定結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖荷載計(jì)算及排架內(nèi)力分析結(jié)構(gòu)構(gòu)件(柱、基礎(chǔ)等)設(shè)計(jì)——結(jié)構(gòu)佈置圖(屋面、柱、基礎(chǔ)等)構(gòu)件佈置與配筋圖節(jié)點(diǎn)大樣圖第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.3結(jié)構(gòu)佈置
2屋蓋支撐佈置(1)上弦橫向水準(zhǔn)支撐
屋蓋支撐包括上弦橫向水準(zhǔn)支撐、下弦橫向水準(zhǔn)支撐、縱向水準(zhǔn)支撐、垂直支撐、縱向水準(zhǔn)系桿、天窗架支撐等。構(gòu)成:沿廠房跨度方向用交叉角鋼、直腹桿和屋架上弦桿構(gòu)成的水準(zhǔn)桁架。
作用:保證屋架上弦的側(cè)向穩(wěn)定性;增強(qiáng)屋蓋的整體剛度;作為山牆抗風(fēng)柱的頂端水準(zhǔn)支座,承受由山牆傳來的風(fēng)荷載和其他縱向水準(zhǔn)荷載,並傳至廠房縱向柱列。佈置:當(dāng)屋蓋為有檁體系,或屋蓋為無檁體系,但屋面板與屋架的連接品質(zhì)不能保證且抗風(fēng)柱與屋架上弦連接,每一伸縮縫區(qū)段端部第一或第二柱間佈置;當(dāng)設(shè)有天窗,且天窗通過廠房端部的第二柱間或通過伸縮縫,應(yīng)在第一或第二柱間的天窗範(fàn)圍內(nèi)設(shè)置,並在天窗範(fàn)圍內(nèi)沿縱向設(shè)置1~3道通長(zhǎng)的受壓系桿,將天窗範(fàn)圍內(nèi)各榀屋架與上弦橫向水準(zhǔn)支撐連系起來。第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.3結(jié)構(gòu)佈置
上弦橫向水準(zhǔn)支撐佈置2屋蓋支撐佈置第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.3結(jié)構(gòu)佈置(2)下弦橫向水準(zhǔn)支撐構(gòu)成:沿廠房跨度方向用交叉角鋼、直腹桿和屋架下弦桿構(gòu)成的水準(zhǔn)桁架。作用:將山牆風(fēng)荷載及縱向水準(zhǔn)荷載傳至縱向柱列;防止屋架下弦側(cè)向振動(dòng)。佈置:當(dāng)屋架下弦設(shè)有懸掛吊車,或廠房?jī)?nèi)有較大振動(dòng),或山牆風(fēng)荷載通過抗風(fēng)柱傳至屋架下弦,應(yīng)在每一伸縮縫區(qū)段兩端的第一或第二柱間設(shè)置,宜與上弦橫向水準(zhǔn)支撐設(shè)置在同一柱間。下弦橫向水準(zhǔn)支撐佈置2屋蓋支撐佈置第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.3結(jié)構(gòu)佈置(3)縱向水準(zhǔn)支撐構(gòu)成:由交叉角鋼、直桿和屋架下弦第一節(jié)間組成的縱向水準(zhǔn)桁架。作用:加強(qiáng)屋蓋結(jié)構(gòu)的橫向水準(zhǔn)剛度;保證橫向水準(zhǔn)荷載的縱向分佈,加強(qiáng)廠房的空間工作;保證托架上弦的側(cè)向穩(wěn)定。佈置:當(dāng)設(shè)有軟鉤橋式吊車且廠房高度大、吊車起重量較大,應(yīng)在屋架下弦端節(jié)間沿廠房縱向通長(zhǎng)或局部設(shè)置一道;當(dāng)已設(shè)有下弦橫向水準(zhǔn)支撐時(shí),為保證廠房空間剛度,應(yīng)盡可能與橫向水準(zhǔn)支撐連接,以形成封閉的水準(zhǔn)支撐系統(tǒng)??v向水準(zhǔn)支撐佈置2屋蓋支撐佈置第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.3結(jié)構(gòu)佈置(4)垂直支撐構(gòu)成:由角鋼桿件與屋架直腹桿組成的垂直桁架,形式為十字交叉形或W形。作用:保證屋架受荷後在平面外的穩(wěn)定;傳遞縱向水準(zhǔn)力。佈置:應(yīng)與下弦橫向水準(zhǔn)支撐佈置在同一柱間內(nèi)。當(dāng)廠房跨度小於18m且無天窗時(shí),一般可不設(shè)垂直支撐和水準(zhǔn)系桿;當(dāng)廠房跨度18~30m、屋架間距為6m、採(cǎi)用大型屋面板時(shí),應(yīng)在每一伸縮縫區(qū)段端部的第一或第二柱間,屋架跨中設(shè)置一道垂直支撐;當(dāng)屋架跨度大於30m時(shí),應(yīng)在每一伸縮縫區(qū)段端部的第一或第二柱間,屋架跨度1/3左右的節(jié)點(diǎn)處設(shè)置兩道垂直支撐。
2屋蓋支撐佈置第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.3結(jié)構(gòu)佈置
垂直支撐和水準(zhǔn)系桿佈置圖2屋蓋支撐佈置第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.3結(jié)構(gòu)佈置(5)水準(zhǔn)系桿構(gòu)成:分為上弦水準(zhǔn)系桿和下弦水準(zhǔn)系桿。作用:上弦水準(zhǔn)系桿是為保證屋架上弦或屋面梁受壓翼緣的側(cè)向穩(wěn)定;下弦水準(zhǔn)系桿是為防止在吊車或有其他水準(zhǔn)振動(dòng)時(shí)屋架下弦側(cè)向顫動(dòng)。佈置:當(dāng)屋蓋設(shè)置垂直支撐時(shí),未設(shè)置垂直支撐的屋架間,在相應(yīng)於垂直支撐平面內(nèi)的屋架上弦和下弦節(jié)點(diǎn)處,設(shè)置通長(zhǎng)的水準(zhǔn)系桿。剛性系桿(壓桿):凡設(shè)在屋架端部主要支承節(jié)點(diǎn)處和屋架上弦屋脊節(jié)點(diǎn)處的通長(zhǎng)水準(zhǔn)系桿,均應(yīng)採(cǎi)用剛性系桿;當(dāng)屋架橫向水準(zhǔn)支撐設(shè)在伸縮縫區(qū)段兩端的第二柱間內(nèi)時(shí),第一柱間內(nèi)的水準(zhǔn)系桿均應(yīng)採(cǎi)用剛性系桿。柔性系桿(拉桿):其餘均可採(cǎi)用柔性系桿。2屋蓋支撐佈置第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.3結(jié)構(gòu)佈置(6)天窗架支撐構(gòu)成:包括天窗架上弦橫向水準(zhǔn)支撐、天窗架間的垂直支撐和水準(zhǔn)系桿。作用:保證天窗架上弦的側(cè)向穩(wěn)定;將天窗端壁上的風(fēng)荷載傳給屋架。佈置:縱向位置(柱間):一般天窗架上弦橫向水準(zhǔn)支撐和垂直支撐均設(shè)置在天窗端部第一柱間內(nèi)。橫向位置(道):一般垂直支撐設(shè)置在天窗兩側(cè)。水準(zhǔn)系桿:在未設(shè)置上弦橫向水準(zhǔn)支撐的天窗架間設(shè)置;應(yīng)在上弦節(jié)點(diǎn)處設(shè)置柔性系桿;對(duì)有檁屋蓋體系,檁條可以代替柔性系桿。
2屋蓋支撐佈置第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.3結(jié)構(gòu)佈置天窗架支撐佈置2屋蓋支撐佈置第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.3結(jié)構(gòu)佈置3柱間支撐佈置
構(gòu)成:由交叉鋼桿件組成,交叉傾角宜取45°,支撐鋼構(gòu)件的截面尺寸需經(jīng)承載力和穩(wěn)定計(jì)算確定
。
柱間支撐是縱向平面排架中最主要的抗側(cè)力構(gòu)件。作用:提高廠房的縱向剛度和穩(wěn)定性;將吊車縱向水準(zhǔn)制動(dòng)力、山牆及天窗端壁的風(fēng)荷載、縱向水準(zhǔn)地震作用等傳至基礎(chǔ)。柱間支撐作用示意圖第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.3結(jié)構(gòu)佈置分類:對(duì)於有吊車的廠房,按其位置可分為上柱柱間支撐和下柱柱間支撐。上柱柱間支撐:位於牛腿上部,並在柱頂設(shè)置通長(zhǎng)的剛性系桿;承受作用在山牆及天窗壁端的風(fēng)荷載,並保證廠房上部的縱向剛度。
下柱柱間支撐:位於牛腿下部;承受上部支撐傳來的內(nèi)力、吊車縱向制動(dòng)力和縱向水準(zhǔn)地震作用等,並將其傳至基礎(chǔ)。
形式:十字交叉形;當(dāng)柱間要通行或放置設(shè)備,或柱距較大而不宜採(cǎi)用交叉支撐時(shí),可採(cǎi)用門架式支撐。
門架式柱間支撐3柱間支撐佈置
第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.3結(jié)構(gòu)佈置佈置:當(dāng)設(shè)有A6~A8的吊車,或A1~A5的吊車起重量≥10t時(shí)或廠房跨度≥18m,或柱高≥8m時(shí)或廠房每列縱向柱總數(shù)<7根時(shí)或設(shè)有3t以上的懸掛吊車時(shí)或露天吊車棧橋的柱列,應(yīng)設(shè)置柱間支撐。上柱柱間支撐設(shè)置:一般在伸縮縫區(qū)段兩端與屋蓋橫向水準(zhǔn)支撐相對(duì)應(yīng)的柱間以及伸縮縫區(qū)段中央或臨近中央的柱間
。
下柱柱間支撐設(shè)置:在伸縮縫區(qū)段中部與上柱柱間支撐相應(yīng)的位置
。
3柱間支撐佈置
第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.3結(jié)構(gòu)佈置優(yōu)點(diǎn):縱向水準(zhǔn)荷載作用下傳力路線較短;廠房?jī)啥说臏囟壬炜s變形較??;廠房縱向構(gòu)件的伸縮受柱間支撐的約束較小,所引起的結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力也較小。
柱間支撐與伸縮變形的關(guān)係3柱間支撐佈置
第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.3結(jié)構(gòu)佈置4圍護(hù)結(jié)構(gòu)佈置
抗風(fēng)柱一般與基礎(chǔ)剛接,與屋架上弦鉸接;當(dāng)屋架設(shè)有下弦橫向水準(zhǔn)支撐時(shí),也可與下弦鉸接或同時(shí)與上、下弦鉸接??癸L(fēng)柱與屋架之間一般採(cǎi)用豎向可以移動(dòng)、水準(zhǔn)方向又有較大剛度的彈簧板連接;如廠房沉降量較大時(shí),宜採(cǎi)用槽形孔螺栓連接。(1)抗風(fēng)柱抗風(fēng)柱與屋架上、下弦連接構(gòu)造第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.3結(jié)構(gòu)佈置(2)圈梁、連系梁、過梁和基礎(chǔ)梁
圈梁是設(shè)置於牆體內(nèi)並與柱子連接的現(xiàn)澆鋼筋混凝土構(gòu)件,其作用是將牆體與排架柱、抗風(fēng)柱等箍在一起,以增強(qiáng)廠房的整體剛度,防止由於地基的不均勻沉降或較大的振動(dòng)荷載對(duì)廠房產(chǎn)生不利影響。
連系梁除承受牆體荷載外,還具有連系縱向柱列、增強(qiáng)廠房的縱向剛度、傳遞縱向水準(zhǔn)荷載的作用。當(dāng)牆體開有門窗洞口時(shí),需設(shè)置鋼筋混凝土過梁,以支承洞口上部牆體的重量。
在進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)佈置時(shí),應(yīng)盡可能地將圈梁、連系梁和過梁結(jié)合起來,使一種梁能兼作兩種或三種梁的作用,以簡(jiǎn)化構(gòu)造,節(jié)約材料,方便施工。在單層廠房中,一般採(cǎi)用基礎(chǔ)梁來承托圍護(hù)牆體的重量,並將其傳至柱基礎(chǔ)頂面,而不另做牆基礎(chǔ),以使?fàn)濗w和柱的沉降變形一致。4圍護(hù)結(jié)構(gòu)佈置第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.4構(gòu)件選型與截面尺寸確定1主要構(gòu)件的選型
單層廠房結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件有屋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)件、支撐、吊車梁、牆板、連系梁、基礎(chǔ)梁、柱和基礎(chǔ)等。無檁體系屋蓋常採(cǎi)用預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板,它適用於保溫或不保溫卷材防水屋面,屋面坡度不應(yīng)大於1/5。無檁體系屋蓋還可採(cǎi)用預(yù)應(yīng)力F形屋面板,用於自防水非卷材屋面,以及預(yù)應(yīng)力自防水保溫屋面板、鋼筋加氣混凝土板等。(1)屋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)件有檁體系屋蓋常採(cǎi)用預(yù)應(yīng)力混凝土槽瓦、波形大瓦等小型屋面板。屋面板:第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.4構(gòu)件選型與截面尺寸確定
檁條:檁條擱在屋架或屋面梁上,起著支承小型屋面板並將屋面荷載傳給屋架的作用。它與屋架間用預(yù)埋鋼板焊接,並與屋蓋支撐一起保證屋蓋結(jié)構(gòu)的整體剛度和穩(wěn)定性。各種形式的屋面板1主要構(gòu)件的選型第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.4構(gòu)件選型與截面尺寸確定
屋面梁和屋架:按型式可分為屋面梁、兩鉸(或三鉸)拱屋架和桁架式屋架三大類。屋面梁:屋面梁的外形有單坡和雙坡兩種。兩鉸(或三鉸)拱屋架:兩鉸拱的支座節(jié)點(diǎn)為鉸接,頂節(jié)點(diǎn)為剛接;三鉸拱的支座節(jié)點(diǎn)和頂節(jié)點(diǎn)均為鉸接。兩鉸拱的上弦為鋼筋混凝土構(gòu)件,三鉸拱的上弦可用鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。
兩鉸(或三鉸)拱屋架
1主要構(gòu)件的選型第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.4構(gòu)件選型與截面尺寸確定桁架式屋架:當(dāng)廠房跨度較大時(shí),採(cǎi)用桁架式屋架較經(jīng)濟(jì),它在單層廠房中應(yīng)用非常普遍。桁架式屋架的矢高和外形對(duì)屋架受力均有較大影響,一般取高跨比為1/6~1/8較為合理,其外形有三角形、拱形、梯形、折線形等幾種。各種形式屋架德內(nèi)力(f/L=1/6)
1主要構(gòu)件的選型第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.4構(gòu)件選型與截面尺寸確定
天窗架和托架:天窗架:天窗架的作用是形成天窗以便採(cǎi)光和通風(fēng),同時(shí)承受屋面板傳來的豎向荷載和作用在天窗上的水準(zhǔn)荷載,並將它們傳給屋架。托架:一般為12m跨度的預(yù)應(yīng)力混凝土三角形或折線形構(gòu)件,上弦為鋼筋混凝土壓桿,下弦為預(yù)應(yīng)力混凝土拉桿。
天窗架的形式
托架的形式1主要構(gòu)件的選型第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.4構(gòu)件選型與截面尺寸確定
(2)吊車梁:吊車梁除直接承受吊車起重、運(yùn)行和制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的各種往復(fù)移動(dòng)荷載外,它還具有將廠房的縱向荷載傳遞至縱向柱列、加強(qiáng)廠房縱向剛度等作用。吊車梁的類型
吊車梁一般根據(jù)吊車的起重量、工作級(jí)別、臺(tái)數(shù)、廠房的跨度和柱距等因素選用。1主要構(gòu)件的選型第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.4構(gòu)件選型與截面尺寸確定2柱
(1)柱的形式:主要有排架柱和抗風(fēng)柱兩類。鋼筋混凝土排架柱一般由上柱、下柱和牛腿組成,其結(jié)構(gòu)型式可概括為單肢柱和雙肢柱兩類。上柱一般為矩形截面或環(huán)形截面;下柱的截面形式較多,根據(jù)其截面形式可分為矩形截面柱、I形柱、雙肢柱和管柱等幾類。
柱的形式抗風(fēng)柱一般由上柱和下柱組成,無牛腿,上柱為矩形截面,下柱一般為I形截面。第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.4構(gòu)件選型與截面尺寸確定
(2)柱的截面尺寸:柱的截面尺寸除應(yīng)滿足承載力的要求外,還應(yīng)保證具有足夠的剛度,以免廠房變形過大,造成吊車輪與軌道過早磨損,影響吊車的正常運(yùn)行,或?qū)е聽濗w和屋蓋產(chǎn)生裂縫,影響廠房的正常使用。柱的截面尺寸除了考慮吊車起重量和柱的類型兩個(gè)因素外,還應(yīng)考慮廠房跨數(shù)和高度、柱的型式、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的材料和構(gòu)造、施工和吊裝等。2柱第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.4構(gòu)件選型與截面尺寸確定3基礎(chǔ)
單層廠房的柱下基礎(chǔ)一般採(cǎi)用獨(dú)立基礎(chǔ)(也稱擴(kuò)展基礎(chǔ))。按施工方法可分為預(yù)製柱下獨(dú)立基礎(chǔ)和現(xiàn)澆柱下獨(dú)立基礎(chǔ)兩種。對(duì)裝配式鋼筋混凝土單層廠房排架結(jié)構(gòu),常見的獨(dú)立基礎(chǔ)形式主要有杯形基礎(chǔ)、高杯基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)等?;A(chǔ)的類型第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.5橫向排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析1排架計(jì)算見圖
(1)計(jì)算單元:可在結(jié)構(gòu)平面圖上由相鄰柱距的中線截出一個(gè)典型的區(qū)段,作為排架的計(jì)算單元。
計(jì)算單元和計(jì)算模型第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.5橫向排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析
(2)基本假定和計(jì)算簡(jiǎn)圖:為了簡(jiǎn)化計(jì)算,對(duì)於鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)通常作如下假定:柱下端與基礎(chǔ)頂面為剛接;柱頂與排架橫樑(屋架或屋面梁)為鉸接;橫樑(即屋架或屋面梁)為軸向剛度很大的剛性連桿。
根據(jù)上述假定,可得到橫向排架的計(jì)算簡(jiǎn)圖。1排架計(jì)算見圖第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.5橫向排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析橫向排架的計(jì)算簡(jiǎn)圖1排架計(jì)算見圖第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.5橫向排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析2排架結(jié)構(gòu)上的荷載
作用在橫向排架結(jié)構(gòu)上的荷載有恒載、屋面活荷載、雪荷載、積灰荷載、吊車荷載和風(fēng)荷載等,除吊車荷載外,其他荷載均取自計(jì)算單元範(fàn)圍內(nèi)。
(1)恒載:屋蓋自重G1
:屋蓋自重包括屋架或屋面梁、屋面板、天溝板、天窗架、屋面構(gòu)造層以及屋蓋支撐等重力荷載。懸牆自重G2:當(dāng)設(shè)有連系梁支承圍護(hù)牆體時(shí),排架柱承受著計(jì)算單元範(fàn)圍內(nèi)連系梁、牆體和窗等重力荷載。吊車梁和軌道及連接件自重G3。柱自重G4(G5):第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.5橫向排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析
恒載作用位置及相應(yīng)的排架計(jì)算簡(jiǎn)圖2排架結(jié)構(gòu)上的荷載
第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.5橫向排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析
(2)屋面活荷載:包括屋面均布活荷載、屋面雪荷載和屋面積灰荷載三部分。其荷載分項(xiàng)係數(shù)均為1.4。屋面均布活荷載:屋面水準(zhǔn)投影面上的屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值,按下列情況?。翰簧先说奈菝鏋?.5kN/m2;上人的屋面為2.0kN/m2。屋面雪荷載:屋面水準(zhǔn)投影面上的雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)
式中:為基本雪壓(kN/m2);為屋面積雪分佈係數(shù)。屋面積灰荷載:對(duì)設(shè)計(jì)生產(chǎn)中有大量排灰的廠房及其臨近建築時(shí),應(yīng)考慮屋面積灰荷載的影響。屋面均布活荷載不與雪荷載同時(shí)考慮,取兩者中的較大值;當(dāng)有屋面積灰荷載時(shí),積灰荷載應(yīng)與雪荷載或不上人的屋面均布活荷載兩者中的較大值同時(shí)考慮。注:2排架結(jié)構(gòu)上的荷載
第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.5橫向排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析吊車豎向荷載:
和
的標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算式中、——表示第臺(tái)吊車的最大輪壓和最小輪壓;
——與吊車輪壓相對(duì)應(yīng)的支座反力影響線的豎向座標(biāo)值。
當(dāng)計(jì)算吊車梁及其連接的強(qiáng)度時(shí),吊車豎向荷載應(yīng)乘以動(dòng)力係數(shù)。注:計(jì)算排架考慮多臺(tái)吊車豎向荷載時(shí),對(duì)單跨廠房的每個(gè)排架,參與組合的吊車臺(tái)數(shù)不宜多於2臺(tái);對(duì)多跨廠房的每個(gè)排架,不宜多於4臺(tái)。
(3)吊車荷載:2排架結(jié)構(gòu)上的荷載
第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.5橫向排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析吊車橫向水準(zhǔn)荷載:吊車總的橫向水準(zhǔn)荷載可按下式取值:式中——吊車的額定起重量;——小車重量;
——重力加速度;——橫向水準(zhǔn)荷載係數(shù)。
對(duì)於一般四輪橋式吊車,大車每一輪子傳遞給吊車梁的橫向水準(zhǔn)制動(dòng)力
為:
式中為第個(gè)大車輪子的橫向水準(zhǔn)制動(dòng)力??紤]多臺(tái)吊車水準(zhǔn)荷載時(shí),對(duì)單跨或多跨廠房的每個(gè)排架,參與組合的吊車臺(tái)數(shù)不應(yīng)多於2臺(tái)。注:2排架結(jié)構(gòu)上的荷載
第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.5橫向排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析吊車縱向水準(zhǔn)荷載:吊車縱向水準(zhǔn)荷載標(biāo)準(zhǔn)值T0,按作用在一邊軌道上所有剎車輪的最大輪壓之和的10%採(cǎi)用,即式中,n為施加在一邊軌道上所有剎車輪數(shù)之和,對(duì)於一般的四輪吊車,n=1。無論單跨或多跨廠房,在計(jì)算吊車縱向水準(zhǔn)荷載時(shí),一側(cè)的整個(gè)縱向排架上最多只能考慮2臺(tái)吊車。注:2排架結(jié)構(gòu)上的荷載
第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.5橫向排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析式中——基本風(fēng)壓值(kN/m2),是以當(dāng)?shù)乇容^空曠平坦地面上離
——高度z處的風(fēng)振係數(shù);
——風(fēng)壓高度變化係數(shù);
——風(fēng)荷載體型係數(shù)。地10m高處統(tǒng)計(jì)所得的50年一遇10分鐘平均最大風(fēng)速為標(biāo)準(zhǔn)確定的風(fēng)壓值;
(4)風(fēng)荷載:垂直於建築物表面上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)按下式計(jì)算:
2排架結(jié)構(gòu)上的荷載
第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.5橫向排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析3等高排架內(nèi)力分析
(1)柱頂水準(zhǔn)集中力作用下等高排架內(nèi)力分析:
在柱頂水準(zhǔn)集中力作用下,等高排架各柱頂側(cè)移相等,沿橫樑與柱的連接處將各柱的柱頂切開,在各柱頂?shù)那锌谏献饔靡粚?duì)相應(yīng)的剪力。柱頂水準(zhǔn)集中力作用下等高排架的變形和內(nèi)力第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.5橫向排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析式中——第i根排架柱的抗側(cè)移剛度(或抗剪剛度),即懸臂
——第i根排架柱的剪力分配係數(shù),按下式計(jì)算:
求得柱頂剪力Vi後,用平衡條件可得排架柱各截面的彎矩和剪力。當(dāng)排架結(jié)構(gòu)柱頂作用水準(zhǔn)集中力F時(shí),各柱的剪力按其抗剪剛度與各柱抗剪剛度總和的比例關(guān)係進(jìn)行分配。柱柱頂產(chǎn)生單位側(cè)移所需施加的水準(zhǔn)力注:3等高排架內(nèi)力分析
第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.5橫向排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析剪力分配係數(shù)必滿足。各柱的柱頂剪力Vi僅與F的大小有關(guān),而與其作用在排架左側(cè)或右側(cè)柱頂處位置無關(guān),但F的作用位置對(duì)橫樑內(nèi)力有影響。
(2)任意荷載作用下等高排架內(nèi)力分析:等高排架在任意荷載作用下,為了利用剪力分配法求解,通常可採(cǎi)用以下三個(gè)步驟來進(jìn)行這種情況下的排架內(nèi)力分析。對(duì)承受任意荷載作用的排架,先在排架柱頂部附加一個(gè)不動(dòng)鉸支座以阻止其側(cè)移,則各柱為單階一次超靜定柱,應(yīng)用柱頂反力係數(shù)可求得各柱反力Ri及相應(yīng)的柱端剪力,柱頂假想的不動(dòng)鉸支座總反力為。3等高排架內(nèi)力分析
第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.5橫向排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析撤除假想的附加不動(dòng)鉸支座,將支座總反力R反向作用於排架柱頂,應(yīng)用剪力分配法可求出柱頂水準(zhǔn)力R作用下各柱頂剪力。將前面的計(jì)算結(jié)果相疊加,可得到在任意荷載作用下排架柱頂剪力,然後可求出各柱的內(nèi)力。
任意荷載作用下等高排架內(nèi)力分析3等高排架內(nèi)力分析
第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.5橫向排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析4不等高排架內(nèi)力分析
不等高排架在任意荷載作用下,由於高、低跨的柱頂位移不相等,因此,不能用剪力分配法求解,其內(nèi)力通常用結(jié)構(gòu)力學(xué)中的力法進(jìn)行分析。
式中,,,為基本結(jié)構(gòu)的柔度係數(shù),可由單位力彎矩圖圖乘得到;、為載常數(shù)。兩跨不等高排架內(nèi)力分析第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.5橫向排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析5考慮廠房整體空間作用的排架內(nèi)力分析
(1)廠房整體空間作用的概念當(dāng)各榀排架柱頂均受有水準(zhǔn)集中力R,且廠房?jī)啥藷o山牆時(shí)每一榀排架都相當(dāng)於一個(gè)獨(dú)立的平面排架。當(dāng)各榀排架柱頂均受有水準(zhǔn)集中力R,但廠房?jī)啥擞猩綘潟r(shí),山牆則通過屋蓋等縱向聯(lián)繫構(gòu)件對(duì)其他各榀排架有不同程度的約束作用,使各榀排架柱頂水準(zhǔn)位移呈曲線分佈,且。當(dāng)僅其中一榀排架柱頂作用水準(zhǔn)集中力R,且廠房?jī)啥藷o山牆時(shí),則直接受荷排架通過屋蓋等縱向聯(lián)繫構(gòu)件,受到非直接受荷排架的約束,使其柱頂?shù)乃疁?zhǔn)位移減小,即。當(dāng)僅其中一榀排架柱頂作用水準(zhǔn)集中力R,但廠房?jī)啥擞猩綘潟r(shí),則直接受荷載排架受到非受荷排架和山牆兩種約束,故各榀排架的柱頂水準(zhǔn)位移將更小,即。第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.5橫向排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析
廠房空間作用分析
當(dāng)結(jié)構(gòu)佈置或荷載分佈不均勻時(shí),由於屋蓋等縱向聯(lián)繫構(gòu)件將各榀排架或山牆聯(lián)繫在一起,故各榀排架或山牆的受力及變形都不是單獨(dú)的,而是相互制約。這種排架與排架,排架與山牆之間的相互制約作用,稱為廠房的整體空間作用。
單層廠房整體空間作用的程度主要取決於屋蓋的水準(zhǔn)剛度、荷載類型、山牆剛度和間距等因素。5考慮廠房整體空間作用的排架內(nèi)力分析
第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.5橫向排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析
(2)吊車荷載作用下考慮廠房整體空間作用的排架內(nèi)力分析
根據(jù)試驗(yàn)資料及理論分析,給出了吊車荷載作用下單層單跨的空間工作分配係數(shù)。廠房空間工作示意圖5考慮廠房整體空間作用的排架內(nèi)力分析
第三章單層廠房結(jié)構(gòu)3.5橫向排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析廠房情況吊車起重量(t)廠房長(zhǎng)度(m)≤60>60有檁屋蓋兩端無山牆或一端有山牆≤300.900.85兩端有山牆≤300.85無檁屋蓋兩端無山牆或一端有山牆≤75
廠房跨度(m)12~27>2712~27>270.900.850.850.80
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