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混凝土结构及砌体结构-第十二章单层工业厂房结构



1. 永久荷载
2、可变荷载计算
(1)屋面活荷载 包括:屋面均布活荷载、雪荷载、屋面积灰荷载。 屋面均布活荷载:为施工或检修荷载,一般按《荷载 规范》取用,当荷载较大时,可按实际荷载计算。 屋面雪荷载:Sk=µrS0 屋面积灰荷载:由《荷载规范》中查得。 屋面活载组合:考虑到上述三种活载同时出现的可能 性,《荷载规范》规定:屋面均布活载与雪荷载不 同时考虑,取二者中的较大者。
2、工业建筑的分类
按厂房用途分类
①.主要生产厂房 用于完成由原料到成品的主要生产工序的厂房。例如, 机械制造厂中的铸造车间、机械加工车间及装配车间 等。
②.辅助生产厂房
为主要生产厂房服务的各类厂房。例如,机械制造厂
中的机修车间、工具车间等。
③.动力用厂房
为全厂提供能源和动力供应的厂房。例如,机械制造厂 中的变电站、发电站、锅炉房压缩空气站等。 ④.储藏用库房 用来储存生产原料、半成品或成品的仓库。例如,油料

垂直支撑与水平系杆:在相邻两屋架之间的同一铅 垂面上,用十字交叉角钢连接两屋架的上下弦节点, 构成屋架间垂直支撑,设置要求为: 当厂房跨度L=18 m~30 m时,在第一或第二 柱间设一道垂直支撑; 当跨度L>30 m时,应在屋架跨度的1/3节点处 设两道垂直支撑; 对于梯形屋架,还应在端部设垂直支撑。 在未设垂直支撑的其余各柱间,应在对应于垂 直支撑的平面内沿屋架上弦和下弦节点设置通长的 水平系杆。 垂直支撑如图所示。

构件选型
屋盖结构构件、支承、吊车梁、墙板、连系
梁和基础梁等可在工业厂房构件标准图集中 选用合适的构件。 柱和基础进行设计。
柱的选型
厂房柱常用的柱形有:矩形截面柱、工字形
截面柱、双肢柱。 1、矩形截面柱(如图 (a)所示)。 特点:外形和构造简单,制作方便, 但构件自重大,材料用量多,经济指 标较差。 用途:主要用于轴心受压柱、现浇柱 及截面高度小于500 mm的装配式偏心 受压柱。

2 变形缝的布置 厂房的变形缝包括三种:伸缩缝、沉降缝、防震 缝。 3 围护结构 围护结构包含抗风柱、圈梁、连系梁、过梁、 基础梁及墙体。 (1)抗风柱 布置在山墙内侧,将山墙分成几个区段,使山 墙上的风荷载一部分直接传给纵向柱列,另一部分 通过抗风柱下传至基础,上由屋盖传至纵向柱列。 抗风柱上部与屋盖铰接,下部与基础固接。当厂 房柱高 ,跨度L =9~12 m时,可采用砖壁柱作抗风柱, 一般都采用钢筋混凝土抗风柱。
柱的选型
2、工字形截面柱(如图 (b)所示) 特点:比矩形柱的自重小,省材料, 且承载力及刚度也较大。 用途:当柱截面高度为 600mm~1200 mm时,广泛应用。
柱的选型
3、双肢柱(如图 (c)(d)所示) 形式:有平腹杆双肢柱与斜腹杆双 肢柱两种。该柱是在矩形柱或工字形 柱的基础上,为了减小自重在中部挖 出一些洞而形成。 特点:自重轻、省材料、受力合理。 但整体刚度差、构造较复杂,一般用 于水平荷载较大或柱高较大的厂房 中。
钢结构
钢筋混凝土
用于上述之间的中型厂房。由于钢筋 混凝土单层厂房结构具有整体性好、抗侧刚度大、造价相对 较低等优点,故在实际工程中被较多采用。
4.结构形式
排架结构和刚架结构
排架结构——由横梁(或屋架)、立柱和基础三部分 组成。其特点是梁与柱铰接,柱子与基础为固接。 刚架结构——也是由梁、柱及基础所组成。所不同的 是梁与柱为刚性连接,柱与基础为铰接。
12.3.1 排架的计算简图的确定

对该结构进行简化以得到计算简图,简化原则如 下: 1、柱下端与基础为刚接,上端与屋架为铰接。 2、厂房的屋盖平面内为刚性,不发生轴向变 形。
12.3.1 排架的计算简图的确定

如果是双跨厂房,其平面布置图及横剖面图如图 (a)(b)所示,计算简图如 (c)所示。


横向平面排架 横向平面排架是由屋架(屋面梁)、横 向柱列和基础组成,是单层厂房的基本承重 结构。

纵向平面排架

围护结构
2荷载传递
①、荷载
主要荷载可分为两大类:竖向荷载和水平荷载
竖向荷载包括:屋盖自重、屋面荷载、雪荷载、吊车竖向荷载、 柱重、墙重等。 水平荷载包括:横向水平风荷载、吊车横向制动力、水平地震 作用等。
支撑系统布置 (1)屋盖支撑 横向水平支撑:在第一或第二柱间,沿厂 房跨度方向用十字交叉角钢与屋架上弦或下 弦相连形成水平桁架。 角钢与屋架上弦杆相连称为上弦横向水平 支撑,如图所示。
2
角钢与屋架下弦杆相连称为下弦横向水平支 撑,如图所示。
纵向水平支撑:设在屋架下弦端部节间,沿
厂房纵向,用十字交叉角钢与下弦杆相连。 支撑可沿纵向全长设置,也可在局部设置。 如图所示。
于i柱的抗侧刚度与整个排架柱 总的杭侧刚度的比值,且


Δui值可按附录B(B1)计算,由Δui可求出分配系数ηi,从而求 出各柱顶剪力Vi,最后按静定悬臂柱求出在已知Vi作用下的柱 截面内力。 由此可见,剪力分配法就是将作用在顶部的水平集中力F 按抗侧刚度分配给各柱,再按静定悬臂柱求解柱子内力的方法。
(3)其他荷载作用下
根据上述解题原理,可求出任意荷载(如
Dmax 、 Tmax 等)作用下柱子的内力,不同的 荷载作用下,在不动铰支座中所产生的支反 力Ri,可分别按附录B(B2) 、附图B(B3) 、附 图B(B4) 、附图B(B5) 、附图B(B6) 、附图 B(B7)求解。计算步骤与风荷载作用下的步骤 完全相同。
(ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ)在任意荷载作用下 均布风荷载作用下
①将原结构分解为(b)和(c)两个部 分
②求解(b)排架的柱顶剪力Vi1 Vi1=Ri ③求出总支反力 ④求解(c)排架的柱顶剪力Vi2 ⑤迭加图中(b)与(c)各柱顶的剪力, 得柱顶总剪力
反力R1和R2 可用附录 B(B8)求出。
⑥根据柱顶剪力Vi及柱上所受均布 荷载计算各柱的弯矩。
12.3.2 排架荷载计算
任务:确定作用在排架上 各种荷载的性质、大小及 作用位置。 永久性荷载包括:屋盖 自重G1;悬墙自重G2 ;吊 车梁、轨道及连接件自重 G3 ;上柱自重G4 ;下柱自 重G5等。 可变荷载包括:屋面活 荷载Q1;吊车竖向荷载 Dmax及Dmin;吊车横向水 平荷载Tmax;均布风荷载 q1及q2;屋盖支撑处的集 中风荷载Fw等。

2、可变荷载计算
(4)风荷载Wk
B——计算单元宽度,一般B=6 m或12 m。 γQ ——可变荷载分顶系数, γQ =1.4。 注意:风荷载是变向的,在排 架分析时,应考虑左吹风与右吹 风两种情况。
12.3.3 排架内力分析


内力分析的任务——确定排架柱在各种荷载作用下,各控制 截面上的内力,并绘制出排架柱的弯矩图、轴力图及剪力图 (M图、N图及V图)。 等高排架的内力分析 等高排架——指各柱顶标高均相同的排架。 等高排架的特点——当横梁刚度EA视为无穷大时,各柱柱 顶具有相同的水平位移,即u1=u2=…ui=…un,如图所示。
柱形选择应考虑厂房柱的承载能力,横向刚度、 吊车情况、柱高、柱距等因素。
柱的选型
柱形选择应考虑厂房柱的承载能力,横向刚度、吊 车情况、柱高、柱距等因素。一般可参考下表初定。
续表
续表
12.3 排架计算
12.3.1 排架的计算简图的确定

任务:将实际的厂房简化为一理想的力学模型。 厂房的平面布置如图所示。
②、荷载的传递途径
12.2 单层工业厂房的结构组成和布置
1、平面布置 任务: 确定柱网尺寸、厂房跨度、变形缝的位置。 (1)柱网布置 柱网——各排架柱的纵向、横向定位轴线形成的网格。 任务——确定纵横定位轴线在平面上的相对位置。 布置原则: 满足生产工艺及使用要求: 遵守国家有关厂房建筑统一模数的规定,提高设计标准化 水平。《厂房建筑统一化基本规则》规定:厂房跨度L应满 足: 当L<18 m时,以3 m为模数,即9 m、12 m、15 m、18 m。 当L>18 m时,以6 m为模数,即24 m、30 m、36 m,……. 厂房柱距一般为6 m,当有特殊要求时,也可有7.5m、9m柱 距。

由于Dmax可以发生在左柱,也可以发生在右 柱,因此计算时应考虑图示的两种情况。
2、可变荷载计算

(3)吊车横向水平荷载 Tmax——指载有额定最大 起重量的小车在行驶中突 然刹车在排架柱上产生的 水平制动力。 Tmax的作用位置——在吊 车梁顶面。有正反两个方 向。
2、可变荷载计算

(3)吊车横向水平荷载
库、金属材料库、成品库等。
⑤.运输工具用房 用于停放、检修各种运输工具的库房。例如,汽车库、 电瓶车库等。

3.结构类别 砖混结构
主要用于厂房跨度小于15 m,高度小 于8 m的无吊车的小型厂房。砖混结构的主要缺点是承载力 较低,整体性差。 主要用于厂房跨度大于36m,吊车起重量 大于150 t的大型厂房。钢结构造价较高。

(2)圈梁 作用:增加墙体的整体性及厂房的整体刚度,防止由于地 基不均匀沉降或较大振动的荷载对墙体产生的不利影响。 设置:置于围护墙内,在同一标高处连续设置形成封闭的 环。设置位置根据厂房具体情况确定,即: 当檐口标高小于8 m时,在檐口附近设一道圈梁; 当檐口标高大于8 m时,宜增设一道; 对有桥式吊车的厂房,还应在吊车梁标高处增设一道。 (3)基础梁 基础梁是用来承托上部围护墙的重量,并将其传给基础, 使墙体与柱子具有相同的沉降,因而在有落地墙体处均应布 置基础梁。基础梁一般是直接放置在柱基的杯口上,当基础 埋深较深时,可将基础梁放置在砼垫块上。
计算Tmax时与Dmax一样,考 虑2台吊车作用,并且按大 车行驶到最不利位置时小车 同时刹车的情况考虑。根据 大车轮子所产生的水平推力 T 可按下式计算Tmax 。
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