混凝土结构设计 单层工业厂房.ppt

第二章 单层厂房 主讲： 管品武 教授 第二章 单层厂房 本章讨论单层装配式钢筋混凝土厂房的结构设计。为掌握钢筋混凝土单层厂房整体结构布置与设计计算，对厂房的结构组成、构件选型、排架内力分析与组合及主要构件设计等都一一作了介绍。 重点内容：单层厂房结构的选型与布置；钢筋混凝土排架结构的荷载计算、内力分析与组合；钢筋混凝土排架柱及柱下单独基础的设计。 难点为：单层厂房中支撑的布置；排架柱的内力组合；柱下单独基础抗冲切计算。 2.l 概 述 2.1.1 单层厂房的特点 工业厂房按层数分类，可分为单层厂房(多用于机械、冶金等工业)、多层厂房(多用于食品、电子、精密机器制造等工业)和层数混合的厂房(多用于化学工业、热电站)三类。 一般说来，单层厂房具有以下结构特点： (1)单层厂房结构的跨度大、高度大，承受的荷载大，因而构件的内力大，截面尺寸大，用料多。 (2)单层厂房常承受动力荷载(如吊车荷载、动力机械设备荷载等)，因此在进行结构设计时须考虑动力荷载的影响。 (3)单层厂房是空旷型结构，室内几乎无隔墙，仅在四周设置柱和墙。柱是承受屋盖荷载、墙体荷载、吊车荷载以及地震作用的主要构件。 (4)单层厂房的基础反力大，因此对工程地质勘察需提出较高的要求，并作深入的分析，以确定地基承载力和基础埋置深度、形式与尺寸。 2.1.2 单层厂房的结构分类 1.按承重结构的材料分类 混合结构（砖柱、钢筋混凝土屋架或木屋架或轻钢屋架） 混凝土结构（钢筋混凝土柱、钢屋架或预应力混凝土屋架） 全钢结构（钢柱、钢屋架） 2.按承重结构的型式分类 排架（等高排架、不等高排架、锯齿形排架） 刚架（门式刚架） 排架结构由屋架(或屋面梁)、柱和基础组成，柱与屋架铰接，而与基础刚接。 刚架也是由横梁、柱和基础组成。柱与横梁刚接，而与基础铰接。 2．2 单层厂房的结构组成与结构布置 2．2．结构组成 装配式钢筋混凝土单层厂房结构是由多种构件组成的空间整体. 根据组成构件作用不同，可将单层厂房结构分为承重结构和围护结构两大类。 承重结构：直接承受荷载并将荷载传给其它构件，如屋面板、天窗架、屋架、柱、吊车梁、基础等； 围护结构：主要承受自重及风荷载，如外纵墙、山墙、连系梁、抗风柱、基础梁等。 2.2.1.1 屋盖结构 屋盖结构分无檩体系和有檩体系两种： 当大型屋面板直接支承(焊牢)在屋架或屋面梁上的称为无檩体系，其刚度和整体性好，目前应用很广泛； 当小型屋面板(或瓦材)支承在檩条上，檩条支承在屋架上(板与檩条，檩条与屋架均需有牢固的连接)，通常称为有檩体系。 该体系由于采用了小型屋面板及檩条，所以构件重量轻，便于运输与安装。但因构件种类多，荷载传递路线长，故其刚度和整体性较差，其造价比无檩体系的大，所以它只有在运输、吊装等困难的情况下，或在轻型不保温的厂房中才被采用。 2.2.1. 2 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(图2．4)。 厂房结构的竖向荷载和横向水平荷载主要通过它传给地基。因此，在单层厂房的结构设计中，一定要进行横向平面排架计算。 2．2．1．3 纵向平面排架 纵向平面排架是由连系梁、吊车梁、纵向柱列(包括柱间支撑)和基础组成(图2.2.3)。作用主要是保证厂房结构的纵向稳定和刚度，承受作用在厂房结构上的纵向水平荷载，并将其传给地基，同时也承受因温度变化和收缩变形而产生内力。 2.2.2 结构布置 为使单层厂房的构配件达到统一，提高设计标准化，单层厂房的主要尺寸和标高必须符合规定的统一模数制。 1.平面与剖面布置 （1）定位轴线 与厂房横向平面排架平行的轴线，称为横向定位轴线，以①、②、⑧…表示；与其垂直的轴线，称为纵向定位轴线，以A、B…表示，纵横向定位轴线在平面上排列所形成的网格，称为柱网。 定位轴线之间的距离和主要构件的标志尺寸相一致，且符合建筑模数。所谓标志尺寸就是构件的实际尺寸加上两端必要的构造尺寸。 如，大型屋面板的实际尺寸是1490mmX 5970mm，标志尺寸是1500mmX5000mm；18m屋架的实际跨度是17950mm，标志跨度是18000mm， 横向定位轴线通过柱截面的几何中心，且通过屋架中心线与屋面板等横向接缝。在厂房端部横向定位轴线与山墙内边缘重合，将山墙内侧第一排柱中心内移500mm，并将端部屋面板做成一端伸臂板 一般说，在横向是与墙、柱中心线重合，在纵向则由墙内缘或柱外缘通过 (3)变形缝设置 变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝三种。 ①伸缩缝:伸缩缝将厂房从基础顶面到屋面完全分开 《混凝土规范》)规定：对于装配式钢筋混凝土排架结构，当处于室内时，其伸缩缝的最大间距为100m；当处在露天时，其伸缩缝