东南大学建筑结构设计课件-单层排架.ppt
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第第22章章单层排架结构单层排架结构2.1单层厂房的结构组成与布置单层厂房的结构组成与布置2.2排架结构分析排架结构分析2.3排架柱设计排架柱设计2.4柱下独立基础设计柱下独立基础设计2.5屋面构件屋面构件2.6吊车梁设计要点吊车梁设计要点1dd2.1.12.1.1单层工业厂房的结构种类单层工业厂房的结构种类按结构材料按结构材料砌体混合结构(砌体混合结构(钢结构钢结构钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构)(2.12.1单层工业厂房结构组成与布置单层工业厂房结构组成与布置按结构形式按结构形式排架结构(等高、不等高、锯齿形)排架结构(等高、不等高、锯齿形)刚架结构(两铰门架、三铰门架)刚架结构(两铰门架、三铰门架)钢钢混凝土混合结构混凝土混合结构2单厂设计2.1组成与布置组成与布置2.1.1结构种类结构种类等高排架等高排架不等高排架不等高排架锯齿型排架锯齿型排架32.1.22.1.2单层排架结构组成单层排架结构组成单厂设计2.1组成与布置组成与布置2.1.1结构种类2.1.2结构组成结构组成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4一、柱网布置一、柱网布置柱网是竖向承重构件柱网是竖向承重构件纵横向定位轴线所形纵横向定位轴线所形成的网格。
成的网格。
柱距应采用柱距应采用66米或米或66米米的倍数;的倍数;跨度在跨度在1818米以下采用米以下采用33米的倍数,在米的倍数,在1818米以米以上采用上采用66米的倍数。
米的倍数。
2.1.32.1.3单层排架结构布置单层排架结构布置单厂设计2.1组成与布置组成与布置2.1.1结构种类2.1.2结构组成2.1.3结构布置结构布置5二、定位轴线二、定位轴线墙、边柱与纵向定位轴线的关系:
墙、边柱与纵向定位轴线的关系:
D柱距柱距66米、无吊车或米、无吊车或边柱外缘和墙内缘与轴线重合,边柱外缘和墙内缘与轴线重合,称封闭结合。
称封闭结合。
柱距柱距66米、米、边柱外缘和墙内缘与轴线之间加边柱外缘和墙内缘与轴线之间加联系尺寸联系尺寸D=125D=125,称非封闭结合。
,称非封闭结合。
柱距柱距1212米、或米、或联系尺寸联系尺寸D=250D=250、500500。
单厂设计2.1组成与布置组成与布置2.1.1结构种类2.1.2结构组成2.1.3结构布置结构布置6中柱与纵向定位轴线的关系:
中柱与纵向定位轴线的关系:
等高跨等高跨上柱中心线与纵向轴线重合上柱中心线与纵向轴线重合h/2h/2单柱单柱高低跨高低跨双柱双柱高跨高跨高跨高跨A=DA=D高跨高跨A=B+CA=B+C高跨高跨A=B+C+DA=B+C+DA=DCBA=B+CCBA=B+C+DD单厂设计2.1组成与布置组成与布置2.1.1结构种类2.1.2结构组成2.1.3结构布置结构布置7墙、柱与横向定位轴线的关系:
墙、柱与横向定位轴线的关系:
柱柱伸缩缝和端部处伸缩缝和端部处一般部位处柱中心线与轴线重合一般部位处柱中心线与轴线重合600600600墙墙非承重墙:
墙内缘与轴线重合非承重墙:
墙内缘与轴线重合承重墙:
承重墙:
墙内缘与墙内缘与轴线的距轴线的距离为半砖离为半砖或半砖的或半砖的倍数。
倍数。
单厂设计2.1组成与布置组成与布置2.1.1结构种类2.1.2结构组成2.1.3结构布置结构布置8三、变形缝设置三、变形缝设置伸缩缝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。
横向伸缩缝一般采用双柱;纵向伸缩缝一般采用单柱。
沉降缝沉降缝一般不设。
下列情况之一设:
一般不设。
下列情况之一设:
相邻部位高差很大;相邻部位高差很大;相邻跨吊车起重量悬殊;相邻跨吊车起重量悬殊;下卧土层有很大变化;下卧土层有很大变化;各部分施工时间相差很长。
各部分施工时间相差很长。
抗震缝抗震缝当厂房平、立面布置复杂或结构高度、刚度相差很大时设置。
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结构布置结构布置9四、厂房的剖面布置四、厂房的剖面布置高度高度自室内地面至柱顶的高度应为自室内地面至柱顶的高度应为300300的倍数;的倍数;自室内地面至牛腿的高度应为自室内地面至牛腿的高度应为300300的倍数;的倍数;自室内地面至吊车轨道的标志高度应为自室内地面至吊车轨道的标志高度应为600600的倍数。
的倍数。
净空要求净空要求屋架下弦与吊车架外轮廓线的距离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吊车架外缘与内缘的间距轨道中心线与纵向轴线的距离轨道中心线与纵向轴线的距离单厂设计2.1组成与布置组成与布置2.1.1结构种类2.1.2结构组成2.1.3结构布置结构布置净空10五、支撑布置五、支撑布置柱间支撑柱间支撑作用:
保证厂房纵向排架的作用:
保证厂房纵向排架的刚度和稳定;将水平荷载传刚度和稳定;将水平荷载传至基础。
至基础。
单厂设计2.1组成与布置组成与布置2.1.1结构种类2.1.2结构组成2.1.3结构布置结构布置位置:
伸缩缝区段中央或位置:
伸缩缝区段中央或临近中央。
临近中央。
位置:
伸缩缝区段两端。
位置:
伸缩缝区段两端。
屋架垂直支撑及水平系杆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。
作用:
增加屋架的侧向稳定,防止上下弦杆的侧向颤动。
图图11位置:
伸缩缝区段两端。
位置:
伸缩缝区段两端。
屋架下弦横向水平支撑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。
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结构布置结构布置六、抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁布置六、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)屋架纵向水平支撑(下弦)作用:
增强排架间的协同工作能力。
作用:
增强排架间的协同工作能力。
位置:
伸缩缝区段两端。
位置:
伸缩缝区段两端。
屋架上弦横向水平支撑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。
的风荷载传给排架柱。
图图图图图图122.2.12.2.1分析模型分析模型一、计算单元一、计算单元从整体结构中选取有代从整体结构中选取有代表性的一部分作为计算的对表性的一部分作为计算的对象,该部分称为计算单元。
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。
分析,纵向排架一般不计算。
二、结构简图二、结构简图柱子下端固接于基础顶面,横梁与柱铰接;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。
横梁为没有轴向变形的刚杆。
2.22.2排架结构分析排架结构分析ABuHHAB计算单元计算单元1234513三、荷载计算三、荷载计算恒载恒载屋盖自重屋盖自重上柱自重上柱自重下柱自重下柱自重吊车梁及轨道自重吊车梁及轨道自重活载活载屋面活载屋面活载吊车荷载吊车荷载形式、大小、作用位置、方向。
形式、大小、作用位置、方向。
单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析结构分析2.2.1分析模型分析模型风荷载风荷载14150750恒载下计算简图恒载下计算简图恒载下轴力图恒载下轴力图单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析结构分析2.2.1分析模型分析模型恒载恒载15风向单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析结构分析2.2.1分析模型分析模型风载风载16吊车荷载吊车荷载竖向荷载竖向荷载横向水平荷载横向水平荷载纵向水平荷载纵向水平荷载最大轮压与最小轮压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。
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结构分析结构分析2.2.1分析模型分析模型K桥式吊车按照使用的频繁程桥式吊车按照使用的频繁程度分为轻级度分为轻级(A1A3)、中级、中级(A4、A5)、重级、重级(A6、A7)和特和特重级重级(A8)四个载荷状态。
四个载荷状态。
17最大轮压与最小轮压最大轮压与最小轮压最大轮压最大轮压可从产品目录可从产品目录中查得;最小轮压中查得;最小轮压可可由下式确定:
由下式确定:
单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析结构分析2.2.1分析模型分析模型吊车竖向荷载标准值吊车竖向荷载标准值如果两台吊车相同,则如果两台吊车相同,则xP2maxP1maxP1maxP2maxK1K2y2y3y4y1=1B1B218吊车横向水平荷载标准值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)(小车吊有重物刹车时引起的惯性力)传力过程:
小车惯性力传力过程:
小车惯性力大车大车吊车梁吊车梁排架柱排架柱作用位置:
吊车梁顶面作用位置:
吊车梁顶面作用方向:
垂直轨道作用方向:
垂直轨道横向制动系数。
横向制动系数。
每个轮子上的横向水平制动力:
每个轮子上的横向水平制动力:
如果吊车相同,如果吊车相同,同样,利用影响线可以确定柱子受到的水平力同样,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结构分析结构分析2.2.1分析模型分析模型19活载下计算简图活载下计算简图单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析结构分析2.2.1分析模型分析模型20吊车纵向水平荷载标准值吊车纵向水平荷载标准值按一侧所有制动轮最大轮压之和的按一侧所有制动轮最大轮压之和的10%10%确定:
确定:
(大车行驶中刹车引起的惯性力)(大车行驶中刹车引起的惯性力)作用位置:
轨道顶面作用位置:
轨道顶面作用方向:
沿轨道方向作用方向:
沿轨道方向多台吊车的组合系数多台吊车的组合系数22台台轻、中级轻、中级重、特重级重、特重级44台台轻、中级轻、中级重、特重级重、特重级33台台轻、中级轻、中级重、特重级重、特重级对于一层吊车厂房:
水平对于一层吊车厂房:
水平荷载最多考虑荷载最多考虑22台;多跨时,台;多跨时,竖向荷载最多考虑竖向荷载最多考虑44台。
台。
单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析结构分析2.2.1分析模型分析模型212.2.22.2.2等高排架的内力计算等高排架的内力计算一、柱的抗侧刚度一、柱的抗侧刚度设柱顶作用一单位力发生的位移为设柱顶作用一单位力发生的位移为,代表柱顶发生单位侧向位移时柱内的剪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,用力,定义为柱的抗侧(推)刚度,用DD表示。
表示。
与与、有关。
有关。
单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析结构分析2.2.1分析模型2.2.2内力计算内力计算22二、剪力分配法二、剪力分配法柱顶作用集中荷载柱顶作用集中荷载由平衡条件:
由平衡条件:
由物理条件:
由物理条件:
由几何条件:
由几何条件:
可求得:
可求得:
称为柱称为柱ii的剪力分配系数。
的剪力分配系数。
单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析结构分析2.2.1分析模型2.2.2内力计算内力计算23任意荷载作用任意荷载作用在柱顶加上不动铰支座,利用图表求出内力和支座反力;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。
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结构分析结构分析2.2.1分析模型2.2.2内力计算内力计算24单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析结构分析2.2.1分析模型2.2.2内力计算2.2.32.2.3水平位移计算水平位移计算为了保证吊车的正常
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