单层工业厂房结构设计PPT181页

1、3.1 概述 3.2 排架结构的组成、构件选型和布置 3.3 排架计算 3.4 单层厂房柱 3.5 柱下单独基础 3.6 单层工业厂房抗震设计简介,3 单层工业厂房,3 单层工业厂房,主要内容：,重点：,单层厂房排架结构组成、构件选型和布置 排架荷载及内力计算 单层厂房柱及牛腿设计 柱下单独基础设计,单层厂房排架结构组成和构件布置 排架荷载及内力计算 牛腿设计 柱下单独基础设计,3 单层工业厂房,学时分配：,3.1 概述,3.1.1 工业厂房的分类 3.1.2 单层工业厂房的特点 3.1.3 单层工业厂房结构的类型,3.1.1 工业厂房的分类,3.1.1 工业厂房的分类,工业厂房按层数可分为： 单层厂房 ,机械、冶金等重工业；,唐山渤海冶金重工业单层厂房,徐州恒鑫机械重工业单层厂房,3.1.1 工业厂房的分类,3.1.1 工业厂房的分类,深圳怡龙电子工业多层厂房,上海南汇康桥轻工业多层厂房,工业厂房按层数可分为： 单层厂房 多层厂房 ,机械、冶金等重工业； 食品、电子、精密仪器制造等轻工业；,3.1.1 工业厂房的分类,工业厂房按层数可分为： 单层厂房 多层厂房 层数混合厂房 ,机械、

2、冶金等重工业； 食品、电子、精密仪器制造等轻工业； 化学工业、热电站等。,3.1.1 工业厂房的分类,张家港DIC化工厂层数混合厂房,开封火电厂层数混合厂房,3.1.2 单层工业厂房的特点,(1) 结构特点 跨度大，高度大，荷载大 ： 构件内力和截面尺寸大 常承受吊车、机械设备动力等荷载： 结构设计时应考虑动力荷载的影响 结构空旷： 几乎无内隔墙，仅在四周设墙和柱 基础受力大： 对地质有较高要求,3.1.2 单层工业厂房的特点,3.1.2 单层工业厂房的特点,(2) 工艺设计特点 生产工艺流程的需要： 车间内生产工艺流程确定厂房结构的平面布置及厂 房的高度、剖面、立面及围护结构等 起重运输或设备安装检修的需要： 厂房内的起重吊车、运输通道及设备检修场地等影 响厂房主要构件的设计 卫生方面的需要： 建立良好工作环境，解决采光、通风、三废、余 热、湿气及噪音等对环境的污染。,3.1.2 单层工业厂房的特点,3.1.3 单层工业厂房结构的类型,3.1.3 单层工业厂房结构的类型,(1) 按结构材料分,混合结构: 砖柱RC/木/轻钢屋架 钢筋混凝土结构: RC柱RC/钢屋架 钢结构： 钢柱钢屋

3、架,吊车吨位5t，跨度15m，柱顶标高8m小型厂房,吊车吨位25t，或跨度36m或特殊工艺厂房,其它情况,3.1.3 单层工业厂房结构的类型,有刚性排架(屋架或横梁变形很小，可忽略，)和柔性排架(屋架或横梁变形较大，不能忽略)之分。 刚性排架常简称为排架，其屋架 (或屋面梁)看成是刚度无穷大的 一根横梁，柱顶与屋架(或屋面梁) 铰接，柱底与基础刚接。 是目前单层厂房结构的基本形式。,(2) 按结构形式分, 排架结构； 刚架结构, 排架结构,3.1.3 单层工业厂房结构的类型,跨度 30m，高度可达2030m，吊车吨位可达150T。 有单跨、多跨，等高、不等高、锯齿形等多种形式。,单跨,多跨、等高,不等高,锯齿形, 排架结构,3.1.3 单层工业厂房结构的类型, 刚架结构,特点：屋架/屋面梁与柱刚接，柱与基础一般为铰接。 有两铰门式或三铰门式刚架之分。 优点：梁柱合一，结构轻巧，制作简单。 缺点：刚度较差，产生跨变，梁柱转角易产生裂缝。 一般适用吊车吨位10T，跨度1824m，柱顶标高68m的金工、机修、装配及喷漆等车间和仓库。,三铰门架,两铰门架,两铰门架,3.2 排架结构的组成、构件

4、选型和布置,3.2.1 结构组成和荷载传递路径 3.2.2 主要构件的选型 3.2.3 柱网布置和变形缝 3.2.4 支撑的作用及布置原则 3.2.5 围护结构布置,3.2.1 结构组成和荷载传递路径,3.2.1 结构组成和荷载传递路径,(1) 结构的组成,1 屋面板,2 天沟板,3 天窗架,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 屋架,3.2.1 结构组成和荷载传递路径,(1) 结构的组成,屋盖结构 横向平面排架 纵向平面排架 围护结构,3.2.1 结构组成和荷载传递路径, 屋盖结构,有檩体系,无檩体系,有檩体系： 小型屋面板 檩条 屋架 屋盖支撑 无檩体系： 大型屋面板 屋面梁/屋架 屋盖支撑,横向排架是单层工业厂房的基本承重结构。 组成： 屋架/屋面梁 横向柱列 基础 主要承受： 屋盖荷载 吊车荷载 纵墙风荷载 纵墙自重,3.2.1 结构组成和荷载传递路径, 横向排架,横向排架结构,组成： 屋面板 吊车梁 纵向柱列 柱间支撑 作用： 保证厂房结构的纵向

5、稳定性和刚度； 承受纵向水平吊车荷载、地震作用及风荷载等。 受力特点及设计： 荷载较小，内力较小； 构件数量多，刚度大。,3.2.1 结构组成和荷载传递路径, 纵向排架,通常不必计算,纵向排架结构,3.2.1 结构组成和荷载传递路径, 围护结构,山墙及抗风柱,组成： 纵墙 横墙（山墙） 抗风柱 连系梁、基础梁等 作用： 承受墙体和构件的自重； 承受作用在墙面上的风荷载等。,3.2.1 结构组成和荷载传递路径,主要结构构件及其作用：,3.2.1 结构组成和荷载传递路径,主要结构构件及其作用：,3.2.1 结构组成和荷载传递路径,主要结构构件及其作用：,3.2.1 结构组成和荷载传递路径,荷载种类：,恒载 活载,(2) 荷载及其传递路径,排架结构的荷载,吊车竖向荷载 吊车横向制动力 吊车纵向制动力 风荷载 施工荷载 积灰荷载 地震作用 其它荷载,3.2.1 结构组成和荷载传递路径,(2) 荷载及其传递路径,排架结构的荷载,荷载按方向划分： 竖向荷载 横向水平荷载 纵向水平荷载,3.2.1 结构组成和荷载传递路径,总体荷载传递路径：,3.2.2 主要构件的选型,3.2.2 主要构件的选型,(

6、1) 单层厂房结构的设计步骤,方案设计阶段,技术设计阶段,施工图阶段,确定柱网布置等平面问题,确定结构形式、标高等剖面问题,选择结构构件类型,确定结构布置,确定结构计算简图,荷载计算及排架内力分析,结构构件（柱、基础等）设计,结构布置图（屋面、柱、基础等）,构件布置与配筋图,节点大样图,工业设计要求,3.2.2 主要构件的选型,(2) 结构构件的选型原则 经济合理：减少材料用量、减轻自重； 工艺和建筑设计要求； 荷载作用情况； 施工条件和构件供应情况； 各种构件的适应范围和技术经济指标。,3.2.2 主要构件的选型,(3) 主要构件选型, 屋面板,无檩体系屋盖：大型屋面板，适用于保温或不保温卷材防水屋面。,布置：支撑在屋架/屋面梁或檩条上。 作用：承受屋面构造层自重、屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载以 及施工荷载等，并将它们传给屋架（屋面梁），具有覆盖、 围护和传递荷载的作用。,有檩体系屋盖：小型屋面板。,3.2.2 主要构件的选型,常用屋面板:,3.2.2 主要构件的选型, 檩条,布置：搁在屋架或屋面梁上，有正放和斜放两种。 作用： 起着支承小型屋面板并将屋面荷载传给屋架的作用； 它与屋

7、架间用预埋钢板焊接，并与屋盖支撑一起保证屋盖结构的整体刚度和稳定性。,3.2.2 主要构件的选型,常用檩条,3.2.2 主要构件的选型, 屋架和屋面梁,拱式(三铰拱/两铰拱)：适用于15m以下的厂房。 桁架式(三角形/梯形/折线形/拱形)：适用于1836m的厂房。 抗震要求：优先采用低重心或重量轻的PC屋架/ 钢屋架/轻钢屋架。,屋架和屋面梁是厂房结构最主要的承重构件之一，它与柱形成横向排架结构，承受屋盖上的全部竖向荷载，并将它们传给柱。,屋架及屋面梁的选用：,3.2.2 主要构件的选型,常用屋架和屋面梁,3.2.2 主要构件的选型,常用屋架和屋面梁,3.2.2 主要构件的选型, 天窗架,采光和通风要求。 削弱屋盖的整体刚度，应加强支撑，宜采用钢结构。 主要有M形和W形两种。,3.2.2 主要构件的选型, 托架,作用： 支撑中间屋面梁(屋架)，柱距屋面板(檩条宽度) 常用形式： 12m跨PC桁架式托架。,3.2.2 主要构件的选型, 吊车梁,作用： 直接承受吊车起重、运行和制动时产生的各种往复移动荷载; 它还具有将厂房的纵向荷载传递至纵向柱列、加强厂房纵向刚度等作用。,选型依据： 吊车

8、的起重量； 工作级别； 台数； 厂房的跨度； 柱距等。,3.2.2 主要构件的选型,常用吊车梁,3.2.2 主要构件的选型,常用吊车梁,3.2.2 主要构件的选型,柱的形式： 矩形柱、工字形柱、双肢柱等。, 柱,常用柱的形式,截面尺寸： h500mm 采用矩形实腹柱； h600800mm 采用工字形或矩形柱； h9001200mm 采用工字形柱； h13001500mm 采用工字形或双肢柱。,3.2.2 主要构件的选型,作用：承受全部重量和作用力。 常用形式：目前一般采用单独的杯形基础。, 基础,3.2.3 柱网布置和变形缝,3.2.3 柱网布置和变形缝,(1) 柱网布置,跨度,柱距,跨度：厂房纵向定位轴线之间的尺寸； 柱距：厂房横向定位轴线之间的尺寸。,3.2.3 柱网布置和变形缝,厂房建筑模数协调标准规定： 跨度： 跨度18m： 3m的倍数进级(30M)； 跨度18m： 6m的倍数进级(60M) 允许21m/27m/33m等30M进级。 柱距： 采用扩大模数6m的倍数进级(60M) ； 也可采用9m的柱距； 或利用托架扩大柱距。,柱网布置的模数,3.2.3 柱网布置和变形缝,(2)

9、 变形缝, 伸缩缝 减少温度应力，保证厂房正常使用。 从基础顶面开始，将上部结构完全断开设缝。 间距（GB50010-2002）： 露天70m； 在室内或土中100m,3.2.3 柱网布置和变形缝, 沉降缝,作用：防止厂房发生不均匀沉降 设置：从基础至屋顶完全断开设缝。,3.2.3 柱网布置和变形缝, 防震缝,作用：减少厂房震害； 设置：从基础顶面至上部结构完全断开设缝； 缝宽：一般为50-70mm。 设置部位： 平面、立面复杂； 结构高度及刚度变化较大； 厂房侧边贴建生活间、变电所等坡屋。,地震区：伸缩缝、沉降缝均应符合防震缝要求。,3.2.4 支撑的作用及布置原则,(1) 支撑的作用,施工阶段和使用阶段保证厂房结构的几何稳定性； 保证厂房结构的纵横向水平刚度及空间整体性； 提供侧向支撑，改善结构的侧向稳定性； 传递水平荷载至主要承重构件或基础。,支撑的分类： 屋盖支撑：上弦横向水平支撑、 下弦横向水平支撑、 纵向水平支撑、 垂直支撑、 纵向水平系杆、 天窗架支撑等 柱间支撑：上柱柱间支撑、 下柱柱间支撑,3.2.4 支撑的作用及布置原则,3.2.4 支撑的作用及布置原则,(2) 屋盖支撑, 上弦横向水平支撑,构成： 沿跨度方向用交叉角钢在两榀屋架间上弦平面内及天窗架间上弦平面内布置水平支撑，和屋架上弦杆构成水平桁架。,3.

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