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单层厂房的主要结构构件本章内容:单层厂房主要结构构件学习重点:掌握各构件的作用、位置及构造方式。本章内容14.1承重柱14.2基础与基础梁14.3屋盖结构构件14.4吊车梁、连系梁、圈梁14.5抗风柱与支撑系统第九章单层厂房的主要结构构件第一节基础与基础梁第二节柱第三节屋盖第四节吊车梁、连系梁与圈梁第五节支撑系统第一节基础与基础梁一、基础二、基础梁2.4柱下独立基础设计独立基础形式:•平板式基础(杯形基础)(a)、(b)、(c)•板肋式基础(杯口、肋板预制)(d)•壳体基础(e)•倒圆台板式基础(f)•桩基2.4.1概述a)b)杯口杯底预制柱c)底板肋d)e)f)单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.3排架柱设计2.4.1概述2.4基础设计2.4.2平板式基础2.4.2平板式独立基础设计一、地基基础破坏类型地基破坏冲切破坏受弯破坏二、设计内容:¢地基计算(确定底板尺寸)¢抗冲切承载力计算(确定基础高度)¢受弯承载力计算(确定底板配筋)¢构造(根据工程经验)¢基础是绝对刚性的;¢基底某点反力与该点的地基沉降成正比。三、地基计算•假定•轴心受压基础akkkfAGFppkFkGd取AdGmkdfFAmak对于甲级、乙级和部分丙级建筑,还需进行变形验算。单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.3排架柱设计2.4.1概述2.4基础设计2.4.2平板式基础单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.3排架柱设计2.4.1概述2.4基础设计2.4.2平板式基础•偏心受压基础WMblGFppkkkkkminmax令)/(kkkGFMe当时,maxkpkFkGh0kMkVkkGFhVMMkkk0kVminkpb)61(minmaxbeblGFppkkkk6/belaGFpkkk3)(2max地基承载力应满足:aakfpfpppkkk2.12maxminmax单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.3排架柱设计2.4.1概述2.4基础设计2.4.2平板式基础四、抗冲切承载力计算沿柱边冲切沿变阶处冲切基础高度尚应满足抗剪承载力:AfVt7.007.0hbfFmttApFst2btmbbbNMpnh0450450NMpnh0450450h0h0h0h0bbbtABCDEFh0h0h0h0bbbtABDEFC单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.3排架柱设计2.4.1概述2.4基础设计2.4.2平板式基础五、受弯承载力计算)2()(2412ccnlblhbpM短边方向:IylslhfMA09.0长边方向:)2()(2412ccnbbblpMⅡ)(9.00dhfMAIIytsⅡNpnh0IAs2As1bhClbCABCD*II*e2IIIIe1单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.3排架柱设计2.4.1概述2.4基础设计2.4.2平板式基础六、构造要求•材料混凝土:C20;钢筋:1002008、,sd•保护层厚度有100厚素混凝土垫层时,为35;没有垫层时为70。•插入深度1a2a1h2ht5050752001a1h应满足表2-5的要求(与柱截面形式和截面尺寸有关)纵筋锚固要求吊装时的稳定要求(5%柱长)单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.3排架柱设计2.4.1概述2.4基础设计2.4.2平板式基础六、构造要求•杯底厚度、杯壁厚度见表2-6。•杯壁配筋柱轴心或小偏心受压且65.0/2ht时可不配筋;1at,大偏心受压且75.0/2ht柱轴心或小偏心受压且65.0/5.02ht时可按构造配筋;其它情况按计算配筋。1a2a1h2ht5050752001a一、基础(一)基础的类型单层工业厂房的基础一般做成独立式基础,其形式有锥台形基础、薄壳基础、板肋基础等。根据厂房荷载及地基情况,还可采用条形基础和桩基础等,如图9-1、9-2、9-3所示。9-1独立基础9-2条形基础9-3桩基础(二)独立式基础构造1.现浇柱下基础基础与柱均为现场浇筑,但不同时施工。9-4现浇柱下基础2.预制柱下杯形基础当柱为预制时,基础的顶部做成杯口形式,柱安装于杯口内,这种基础称为杯形基础。9-5预制柱下杯形基础二、基础梁设置基础梁的原因:一般厂房将外墙或内墙砌筑在基础梁上,基础梁端架设在相邻独立基础的顶面,可使内、外墙和柱一起沉降,墙面不易开裂9-6基础梁于基础的连接基础梁:标志长度:6m截面形式:上宽下窄的梯形截面有预应力、非预应力钢筋混凝土两种9-7基础梁截面形式基础梁搁置的构造要求1)基础梁顶面标高应至少低于室内地坪50mm,高于室外地坪100mm。2)基础梁一般直接搁置在基础顶面上,当基础较深时,可采用加垫块、设置高杯口基础或在柱下部分加设牛腿等措施,如图9-8所示。3)基础产生沉降时,基础梁底的坚实土将对梁产生反拱作用;寒冷地区土壤冻胀也将对基础梁产生反拱作用,因此在基础梁底部应留有50~100mm的空隙,寒冷地区基础梁底铺设厚度≥300mm的松散材料,如矿渣、干砂,如图9-9所示。9-8基础梁的位置与搁置方式9-9基础梁防冻措施第二节柱一、排架柱二、抗风柱一、排架柱(一)柱的类型(二)柱的构造(一)柱的类型砖柱钢柱钢筋混凝土柱单肢柱:截面形式有矩形、工字形及空心管柱。双肢柱:是由两肢矩形柱或两肢空心管柱,用腹杆(平腹杆或斜腹杆)连接而成。见图9-109-10柱子的类型(二)柱的构造1.工字形柱2.双肢柱3.牛腿4.柱的预埋件1.工字形柱2.双肢柱3.牛腿要求如下:1)牛腿外缘高度hk应大于或等于h/3,且不小于200mm。2)支承吊车梁的牛腿,其支承板边与吊车梁外缘的距离不宜小于70mm(其中包括20mm的施工误差)。3)牛腿挑出距离d大于100mm时,牛腿底面的倾斜角β宜小于或等于45°,当d小于等于100mm时,β可为0。见下页图实腹式牛腿的构造4.柱的预埋件二、抗风柱抗风柱与屋架的连接多为铰接,在构造处理上必须满足以下要求:水平方向应有可靠的连接,以保证有效地传递风荷载。在竖向应使屋架与抗风柱之间有一定的相对竖向位移的可能性。屋架与抗风柱之间一般采用弹簧钢板连接,见图9-15。厂房沉降大时用螺栓连接图9-16。9-15抗风柱与屋架用弹簧板连接9-16抗风柱与屋架用螺栓连接第三节屋盖一、屋盖结构体系二、屋盖的承重构件三、屋盖的覆盖四、屋盖构件间的连接一、屋盖结构体系无檩体系是将大型屋面板直接放在屋架(或屋面梁)上,屋架(屋面梁)放在柱子上。适用于大、中型厂房。有檩体系是将各种小型屋面板(或瓦)直接放在檩条上,檩条支承在屋架(或屋面梁)上,屋架(屋面梁)放在柱子上。适用于小型厂房和吊车吨位小的中型工业厂房。见下页图9-17屋盖结构体系二、屋盖的承重构件(一)屋面梁(二)屋架(三)托架2.5.1概述屋面板屋架(屋面梁)无檩体系檩条屋架(屋面梁)有檩体系瓦(瓦楞铁皮、石棉瓦、波形钢板、钢丝网水泥板)2.5屋面构件2.5.2屋架设计一、屋架种类混凝土屋架钢筋混凝土三角形屋架钢筋混凝土折线形屋架预应力混凝土折线形屋架预应力混凝土梯形屋架预应力混凝土直腹杆屋架钢屋架组合屋架三角形钢屋架梯形钢屋架矩形钢屋架曲拱钢屋架单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.3排架柱设计2.5.1概述2.4基础设计2.5屋面构件2.5.2屋架设计一、种类二、屋架形式与杆件尺寸要求•高跨比1/10~1/6,外形应接近简支梁的弯矩图。混凝土屋架•节间长度:上弦3米、4.5米、6米;下弦4.5米、6米;•杆件尺寸:上弦不小于200×180;下弦不小于200×140;腹杆不小于100×100;长细比不大于40(拉)、35(压)钢屋架•节间长度:上弦1.5米或3米,有檩体系0.8~3m;下弦3米;•长细比:受压150;受拉350(250)单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.3排架柱设计2.5.1概述2.4基础设计2.5屋面构件2.5.2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、屋架内力分析1.计算模型按多跨折线连续梁计算上弦弯矩(主弯矩);按铰接桁架计算杆件轴力。1R2R3R1R2R11RP22RP22RP11RP33RP2.荷载自重(建筑层、屋面板、屋架、支撑)活载(屋面活载、雪载、积灰载)施工荷载2/5.0mkN单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.3排架柱设计2.5.1概述2.4基础设计2.5屋面构件2.5.2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析3.荷载组合¢恒载+全跨[屋面活载(雪载)+积灰载];¢恒载+半跨雪载或灰载;¢屋架与支撑自重+半跨[屋面板自重+施工荷载]。4.内力上弦:弯矩和轴向压力;腹杆和下弦:轴力。单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.3排架柱设计2.5.1概述2.4基础设计2.5屋面构件2.5.2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析5.计算模型的误差及措施•铰接(对腹杆的影响不大)实际上,由于腹杆的变形,使上弦节点产生位移,从而使在上弦杆中引起附加弯矩,称为次弯矩。•上弦节点为不动铰支座•措施:将上弦杆和端部斜杆的截面(钢结构)或配筋量(混凝土结构)适当增加。单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.3排架柱设计2.5.1概述2.4基础设计2.5屋面构件2.5.2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、钢屋架构件设计1.杆件的计算长度平面内弦杆、支座斜杆、支座竖杆llx0其他腹杆llx8.00平面外弦杆1`0lly支座斜杆、支座竖杆和其他腹杆lly0斜平面支座斜杆、支座竖杆ll0其他腹杆ll9.00(侧向支承点间距)单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.3排架柱设计2.5.1概述2.4基础设计2.5屋面构件2.5.2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计当弦杆侧向支承点间的距离为两倍节间长度,且两个节间杆件的内力不等时,平面外计算长度按下式取:)25.075.01210NNll(支撑1l1N2N1l1N2N1N2N,—较大的压力,取正号;—较小的压力或拉力,拉力取负号。105.0ll单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.3排架柱设计2.5.1概述2.4基础设计2.5屋面构件2.5.2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计2.截面选型•屋架上弦:平面外计算长度一般为平面内计算长度的两倍,如无局部弯矩,故宜采用短肢相拼的T形截面,•支座斜杆:因平面内和平面外计算长度相等,采用长肢相拼的T形截面比较合理;9.2~6.2/xyii如有较大的局部弯矩,可采用长肢相拼的T形截面,以提高平面内的抗弯能力,此时0.1~75.0/xyii单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.3排架柱设计2.5.1概述2.4基础设计2.5屋面构件2.5.2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计•屋架下弦:平面外计算长度一般很大,故宜采用短肢相拼的T形截面。计算长度范围内的垫板数不应少于2块。•其他腹杆:因xyll0025.1T形截面,5.1~3.1/xyii与竖向支撑相连的竖腹杆宜采用等肢角钢组成的十字形截面,使节点连接不偏心;轴力特别小的腹杆也可采用单角钢。,宜采用等肢角钢组成的50~8015~2040i(80i)III—I单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.3排架柱设计2.5.1概述2.4基础设计2.5屋面构件2.5.2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计3.截面计算轴心拉杆:fNAn轴心压杆:fNAnfNA(强度要求,当截面无削弱时可不计算)(稳定要求)假定长细比(弦杆70~100,腹杆100~120)查得值计算A,同时算出,,//00yyxxlili根据yxiiA、、选择角钢,用实际的进行稳定验算,如不满足重新选择,直至满足。yxiiA、、单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.3排架柱设计2.5.1概述2.4基础设计2.5屋面构件2.5.2屋架设计一、种类二、形状
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