贵州广播电视大学。
**部。任课教师:马静。
绪论。第一章钢筋和混凝土物理力学性能。
1.钢筋。2.混凝土。
3钢筋与混凝土之间的粘结。
第二章混凝土结构的基本设计原则。
1. 极限状态设计原则。
2. 极限状态实用设计表达式。
3.混凝土耐久性规定。
第三章受弯构件承载力计算。
1.一般构造要求。
2.受弯构件正截面承载力计算。
3. 受弯构件斜截面承载力计算。
4.变形及裂缝宽度验算。
第四章受压构件。
1.一般构造要求。
2.轴心受力构件。
3.偏心受压构件正截面承载力。
4. 偏心受压构件斜截面承载力。
第五章预应力混凝土构件设计。
第六章单层工业厂房。
第一节. 单层厂房的结构选型。
单层厂房的承重结构可采用单跨或多跨,等高或不等高的排架结构,也可采用单跨或多跨的刚架结构。
1.单跨与多跨:
一般厂房纵向长度比横向跨度大,且纵向柱距较横向柱距小,故横向刚度总比纵向刚度为小。
多跨可增大厂房横向刚度,减小柱截面尺寸,节约材料、减轻自重,采光通风困难。
2.等高与不等高:
区别:受力明确合理,构件简化统一。
3.排架与刚架:
排架:由屋面梁或屋架、柱和基础组成。
排架的柱与屋架铰接而与基础刚接。
按材料钢—钢筋混凝土排架重型工业厂房。
钢筋混凝土排架中型工业厂房。
混凝土—砖排架轻型工业厂房。
按受力和变形特点刚性排架:横梁变形很小,内力分析。
变形忽略。柔性排架:横向变形较大。
刚架:由拱梁、柱、基础组成。
刚架的梁与柱刚接,而柱与基础铰接。
折线形。拱形。
第二节. 单层厂房排架结构组成、构件的选型和布置。
1. 结构组成:屋面板、屋架、吊车梁、连系梁、柱和基础的构件组成。
屋盖结构。横向平面排架。
纵向平面排架。
围护结构 a. 屋盖结构: 有檩体系。
无檩体系。作用:承受屋面活荷载、血载、自重及其他荷载。
b .横向平面排架:横梁、横向柱列及基础组成。
作用:承受竖向荷载及横向水平荷载。
b. 纵向平面排架:柱列、基础、连系梁、吊车梁和柱间支撑组成。
作用:保证厂房纵向刚度和稳定性,以及纵向水平荷载。
c. 围护结构:纵墙、山墙、墙梁、抗风柱、基础梁。
作用:围护和承载作用。
2. 构件选型:
屋面板:预应力混凝土构件。
屋面梁和屋架。
吊车梁:t型截面、吨位选取。
柱:截面选择,尺寸限值。
基础:现浇柱单独基础、预制柱下基础。
3.传力路径:
屋盖→屋架→柱→基础→地基。
a. 竖向荷载:
b. 横向荷载。
c. 纵向荷载。
4.结构布置:
结构布置包括:屋盖结构布置、吊车梁、柱及柱间支撑布置、
圈梁连系梁及过梁布置、基础梁布置等。标准构件规定进行布置。
a. 柱网布置。
厂房承重柱的纵向布置和横向定位轴线,在平面上形成的网格称为柱网。柱网布置就是确定柱子纵向定位轴线之间的距离和横向定位轴线之间的距离。
布置原则:(p145)
b. 变形缝布置:
伸缩缝。沉降缝。
抗震缝。c.支撑布置:
作用:使厂房结构形式整体,提高厂房结构构件的刚度和稳定性。
屋盖支撑:a. 屋盖间的垂直支撑及水平系杆(p147)
作用:保证屋架的稳定,当吊车工作时,防止屋架下弦发生侧向颤动。
b. 屋架间的横向水平支撑上弦横向水平支撑。
下弦横向水平支撑。
c. 屋架间纵向水平支撑。
d. 无窗架间的支撑:
柱间支撑:作用:提高厂房的纵向刚度和稳定性。
位置:抗风柱的布置:
山墙受风面积一般分成几个区域,使山墙受到的风荷载一部分直接传给纵向柱列,另一部分则经抗风柱上端通过屋盖结构传给纵向柱列和经抗风柱下端传给基础。
抗风柱与基础刚接,与屋架上弦铰接,与屋架的连接需满足两个要求:水平方向有可靠的连接。
竖向有一定的相对位移。
e. 圈梁、连系梁、过梁和基础布置:(p150)
第三节. 排架计算。
结构设计基础是构件设计,要设计一个构件,须知构件受的内力,而厂房是一个空间结构,为方便计算一般分别按纵向和横向排架进行计算。
c.支撑布置:
作用:使厂房结构形式整体,提高厂房结构构件的刚度和稳定性。
屋盖支撑:f. 屋盖间的垂直支撑及水平系杆(p147)
作用:保证屋架的稳定,当吊车工作时,防止屋架下弦发生侧向颤动。
g. 屋架间的横向水平支撑上弦横向水平支撑。
下弦横向水平支撑。
h. 屋架间纵向水平支撑。
i. 无窗架间的支撑:
柱间支撑:作用:提高厂房的纵向刚度和稳定性。
位置:抗风柱的布置:
山墙受风面积一般分成几个区域,使山墙受到的风荷载一部分直接传给纵向柱列,另一部分则经抗风柱上端通过屋盖结构传给纵向柱列和经抗风柱下端传给基础。
抗风柱与基础刚接,与屋架上弦铰接,与屋架的连接需满足两个要求:水平方向有可靠的连接。
竖向有一定的相对位移。
j. 圈梁、连系梁、过梁和基础布置:(p150)
第三节. 排架计算。
结构设计基础是构件设计,要设计一个构件,须知构件受的内力,而厂房是一个空间结构,为方便计算一般分别按纵向和横。
平面排架近似计算。
排架计算内容:计算简图、荷载计算、内力分析、内力组合、侧移验算。
一、 排架计算简图:
1. 计算单元:典型单元、但应注意吊车荷载是移动的。
2. 两个假定:a.排架上端铰接屋架,下端嵌固于基础顶面。
b.拱梁为轴向变形可忽略不计的刚杆。
c.排架间无联系。
3. 计算简图:超静定结构
柱的截面尺寸大小与柱刚度有关、而柱刚度与柱所受内力大
关连,柱高关系如下:
h下=h总-h上。
h总:柱顶标高与基础顶面标高之差
h上:柱顶标高与牛腿顶面标高之前
柱的轴线应分别取上、下柱截面的形心线,柱的截面尺寸应满足强度与刚度要求,主要取决于厂房的跨度;高度及吊车超重量等ei抗弯刚度。
二、 排架荷载计算。
1. g1:屋盖自重,作用位置。
2. g2:上柱自重
g3:吊车梁及轨道自重。
g4:下柱自重。
g5:围护结构自重。
3.屋面活荷载q1:作用位置同g1
1) 屋面均布活荷载:不上人屋面:0.7kn/ ㎡
上人屋面 1.5kn/ 施工荷较大时按实际情况考虑 2)雪荷载:可规范取值。
3)积灰荷载
当雪荷载较大时,一般不与施工荷同时取用,取较大值。
雪荷载:屋面雪荷载根据建筑地区和屋面形式荷载规范取用。
sk=μrs0
s0 :基本雪压,以一般空旷平坦地面上统计的重现期为30年的最大积雪自重为标准而确定的,全国各地的基本雪压可查《荷载规范》中全国基本雪压分布图,对山区,可乘以1.2的系数。
r:屋面积雪分布系数,可查规范,见附表5-1
4. 风荷载 p159
风具有一定纬度运动的气流,当它遇到厂房受阻时,将在厂房的迎风面产生正压区,而在背风面和侧面形成负压区,作用在长房上的风压力和风吸力与风的吹向一致,其值与基本风压w0、建筑物的体型和高度等因素有关。可按
w =μsμeβe w0 计算。
式中:w0—基本风压,可查规范基本风压分布图,但一般不等于0.25 kn/m2,它以当地比较空旷平坦地面,离地10m统计约的30年一遇,10分钟平均最大风速v0为标准,按w0=v02/1600确定。
s :风载体型系数。
e :风压高度变化系数,其值与地面粗糙度有关,地面粗糙度分为a、b、c三类,参见书p320
a类:指近海海面、海岛、海岸、及沙漠地区。
b类:田野、乡村、丛林及房屋比较稀疏的中小城镇和大城市郊区。
c类:指有密集建筑的大城市市区。
z :风振系数,对于单层厂房可不考虑风振影响,取βe = 1
风荷载是厂房高度变化的,但在单层厂房计算中,可近似假定沿厂房高度不变的均布风荷载(w1、w2),并按柱顶标高处的μe进行计算,排架计算单元宽度b范围内风荷设计值为:
n = rqwk = rqμsμew0b
柱顶集中风荷:fw的计fw为整个屋盖上的风荷载水平分量,在设计计算时可当以为一斜作用于同一跨间左边柱或右边柱的柱顶。
对图11-28所示结构:
fw=1.4[(0.8+0.5)μew0bh1 –(0.6-0.5)μzw0bh2]
z取值:有矩形天窗时,按天窗檐口标高计;无天窗时,按厂房檐口标高或房盖平均标高计。
风荷是变的,内力组合时,既要考虑左右情况,又要考虑大风情况。
5.吊车荷载:
a、吊车竖向荷载:dmax、dmin
分类:1)梁式。
2)桥式:按工作繁重程度分为轻、中、重三种工作制吊车。
桥式吊车有大车(桥架)和小车组成。
当小车吊有额定的最大起重量标准值q开到大车一侧面的极限位置。
时,在这一侧的每个大车轮压为吊车的最大轮压标准值pmax另一侧为最小轮压标准值pmin.同时产生,可查吊车附录表、吊车数据表。
pmin =(g + g + q)/2-pmax 四轮吊车最小轮压标准值。
由于pmax 是移动的,产生的支座(轮)最大垂直反力标准值dk,max 可以利用吊车梁的支座反力影响线求解。
dmax = rqdk,max = rq [p1max(y1+y2) +p2max(y3+y4)]
dmin = rqdk,min =rqp1min(y1+y2) +p2min(y3+y4)]
式中:p1,max,p2,max:两台起重量不同的吊车最大轮压标准值。
p1,max >p2,max
y1、y2、y3、y4与吊车轮子相对应的支座反力影响线上的竖标rq:1.4
当两台吊车完全相同时,dmax = rqpmax∑yi
dmin = rqdk,min = rqpmin/pmaxdmax
吊车台数规定:一般单层厂不多数两台吊车计算垂直荷载多跨时,一般按不多于四台计,当跨近期远期均肯定为一般时,按台计。
b.吊车水平荷载:
1) 吊车横向水平荷载。
小车横向起制动荷,都通过大车轮传给吊车梁及柱,吊车横向水平制动力应按两侧柱的刚度大小分配,为近视计算时单厂规定可近似平分两侧柱,对四轮吊车,它满载运行时,每个轮子产生横向水平制动力标准值t为:
t=а/4(q+g)
q:吊车起重量标准值。
g:小车自重标准值。
:横向制动力系数对硬钩吊车а=0.2
软钩吊车q≤10t时 а=0.12
q=15250t时 а=0.10
q≥75t时 а=0.08
传给柱的水平荷最大值:
则tmax=rq tk,max= rq[t1(y1+)+t2(y3+y4)]
当两吊车完全相同时。
tmax=rq tk,max=rq te yi
轮子对应yi值与吊车竖向荷载相同。
tmax=t/p max dmax
小车左右两分向均可走动,故有左右两个方向,且作用位置于吊车梁顶面,吊车横向水平荷载,无论单、多跨厂房,最多考虑两台吊车同时刹车。
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