建筑結構選型

建筑結構選型第2章排架結構2/4/20231李廣軍2排架結構排架結構一般是由預制的鋼筋混凝土屋架、吊車梁、柱及基礎等構件組成，是單層工業(yè)廠房中采用較多的一種基本結構形式。2/4/20232李廣軍基本特點屋面承重結構在柱頂與排架柱鉸接，而柱與基礎則為剛接，即在柱底形成一固定端，形成一個平面結構體系?？臻g受力體系。實際受力中，一種荷載的作用常對本身所在的排架起主要作用，而對鄰近排架的影響較小，可以忽略不計，簡化為平面排架體系。用途排架結構一般可用于單層工業(yè)廠房、空曠建筑物如倉庫、車庫、飛機庫、食堂、劇院等2.1排架結構的特點2/4/20233李廣軍2.1排架結構的特點

工業(yè)廠房的主要特點：建筑上：①滿足生產流程；②滿足采光、通風、隔熱、保溫；③滿足防塵、防腐蝕、恒溫和恒濕；④滿足生產設備安裝與檢修；⑤考慮敷設輔助設備的管線和地溝。結構上：①須考慮動力荷載的影響；②當縱向、橫向過寬時，按需要設置伸縮縫。

施工上：①吊裝工作量大；②設備安裝復雜，需多種工種協(xié)同作業(yè)；③設備基礎埋置深，精度要求高。2/4/20234李廣軍2.2排架結構的類型鋼筋混凝土排架結構鋼排架結構混合排架結構磚排架結構2/4/20235李廣軍鋼筋混凝土排架結構的類型由屋架或屋面梁、柱和基礎組成。柱頭與屋架鉸接，柱下部與基礎剛接?？蔀閱慰?、多跨，等高、不等高或鋸齒形。2/4/20236李廣軍2.3排架結構的組成（1）屋蓋結構分為：有檁體系：無檁體系：2/4/20237李廣軍2.3排架結構的組成（2）橫向平面排架排架結構承重體系一般由多個橫向平面排架組成，在排架之間通過支撐或連梁連接。2/4/20238李廣軍2.3排架結構的組成（3）縱向平面排架排架結構承重體系一般由多個橫向平面排架組成，在排架之間通過支撐或連梁連接。2/4/20239李廣軍2.3排架結構的組成（4）圍護結構圍護結構由縱墻、橫墻(山墻)、墻梁、抗風柱(有時還有抗風梁或抗風桁架)和基礎梁等組成，主要承受墻體自重以及作用在墻面上的風荷載。2/4/202310李廣軍2.4排架結構承受的主要荷載及傳力途徑(1)恒荷載：包括屋蓋自重、柱自重、墻體自重、吊車梁及軌道連接的自重等；(2)吊車荷載：包括吊車的垂直輪壓(豎向荷載)和水平制動力(水平荷載)；(3)風荷載：用基本風壓計算的作用在廠房各部分表面上的風壓(吸)力；(4)雪荷載；(5)屋面均布活荷載、屋面積灰荷載；(6)地震作用：地震時作用于廠房結構上的慣性力。2.4.1主要荷載：2/4/202311李廣軍2.4.2傳力途徑：屋面荷載屋頂承重結構(屋蓋結構)→排架柱→基礎；2/4/202312李廣軍作用于圍護墻的風荷載一部分直接傳于柱子；另一部分則由墻體先傳至墻梁，再由墻梁傳至柱子；2.4.2傳力途徑：2/4/202313李廣軍水平地震作用通過屋頂承重結構傳至柱子2.4.2傳力途徑：2/4/202314李廣軍吊車制動力經(jīng)由吊車梁等構件直接傳至柱子2.4.2傳力途徑：2/4/202315李廣軍作用于排架平面內的任何荷載均通過排架傳至地基，均使柱子產生彎矩、剪力、軸力等，使柱與基礎均為偏心受力構件。2.4.2傳力途徑：2/4/202316李廣軍2.5主要構件的選型2.5.1選型的原則經(jīng)濟合理：工藝和建筑設計要求：荷載或對負荷的限制條件：施工條件：2/4/202317李廣軍2.5主要構件的選型2.5.2主要構件的選型屋面板：檁條：屋架和屋面梁：天窗架：托架：吊車梁：柱：矩形、工字形、雙肢柱、管型預制柱?；A：2/4/202318李廣軍鋼筋混凝土排架柱類型常用柱的選型（自重，剛度，施工，構造，運輸、吊裝）矩形：外形簡單整齊，制作方便工字形柱：受力形態(tài)比矩形柱合理平腹桿雙肢柱斜腹桿雙肢柱管柱2/4/202319李廣軍鋼筋混凝土排架柱選型原則力求合理、模板簡單、維護方便，要考慮有無吊車、柱高和柱距等因素；同時要因地制宜，考慮制作、運輸、吊裝及材料供應等條件；在同一工程中，柱型、規(guī)格不宜過多，為施工工廠化、機械化創(chuàng)造條件。預制柱根據(jù)截面高度確定截面形式：h≤600mm時，宜采用矩形截面；h=600~800mm時，采用工字型或矩形；h=900~1400mm時，宜采用工字型；h＞1400mm時，宜采用雙肢柱；管柱及其它柱型可根據(jù)經(jīng)驗和工程具體情況選用。2/4/202320李廣軍鋼筋混凝土排架柱選型根據(jù)柱的總長度和所受內力選擇不同的形式。對于設有懸臂吊車的柱宜采用矩形；對于易受撞擊及設有壁行吊車的柱宜采用矩形或腹板厚度≥120mm、翼緣高度≥150mm的工字型柱，采用雙肢柱時，安裝壁行吊車的局部宜作成實腹形；高溫車間和有侵蝕性氣體的車間，不宜采用薄壁工字型柱、管柱及雙肢柱等，以保證結構安全和耐久性。8度或9度區(qū)，宜采用矩形、斜腹桿雙肢柱或工字型柱。不宜采用薄壁開孔或預制腹板的工字型柱；柱底至室內地坪以上500內及上柱宜采用矩形截面。2/4/202321李廣軍2.6單層廠房排架結構設計步驟(1)初步設計階段(2)擴大初步設計階段(3)施工圖階段2/4/202322李廣軍鋼排架及混合排架鋼排架屋頂承重結構采用鋼桁架，鉸接于鋼柱柱頂；混合排架屋頂承重結構采用鋼結構而柱子采用鋼筋混凝土結構。優(yōu)點鋼桁架自重輕，制作與吊裝均比鋼筋混凝土桁架有利（不產生裂縫），對具有較大振動的建筑物具有韌性，在地震作用下，鋼結構具有很好的延性。在跨度＞30m時，優(yōu)點更突出。有防爆要求的建筑中，為減輕屋頂重量，減少災害常采用鋼結構屋頂。2/4/202323李廣軍鋼排架及混合排架缺點：高溫環(huán)境，鋼材的強度將受到影響；一般在300oC以下影響不大，而超過300oC以后，鋼材的屈服點及極限強度均開始下降，當達到600oC時，強度幾乎為零。防火等級不能滿足二級要求（屋頂承重結構為非燃燒體，耐火極限0.5小時)；不能耐受酸氣腐蝕；不宜用于濕度較大的環(huán)境；易失穩(wěn)，應注意設置支撐系統(tǒng)。2/4/202324李廣軍鋼、混合排架用途及構件種類大跨度的食堂、影劇院、體育館、飛機庫和重型工業(yè)車間；鋼桁架作為屋面承重結構，屋面板可以采用有檁體系和無檁體系有檁體系檁條可以為型鋼檁條、薄壁型鋼檁條、輕型鋼桁架檁條等，屋面材料可以采用瓦楞鐵、壓軋型鋼板、石棉瓦、預制鋼筋混凝土槽型瓦，波形瓦或粘土瓦等。無檁體系一般屋面可以采用預應力大型屋面板，或加筋加氣混凝土屋面板，采用加筋灌縫提高剛度和防潮。2/4/202325李廣軍鋼、混合排架用途及構件種類2/4/202326李廣軍鋼、混合排架用途及構件種類2/4/202327李廣軍排架柱鋼排架柱一般可以選擇工字型或H型鋼柱；荷載較大時，可用型鋼及鋼板組合成大型實腹工字型柱；荷載更大時，則可以采用帶斜腹桿的雙肢柱為了滿足防火要求，鋼結構外部應另加防火保護層；混合排架柱與鋼筋混凝土排架相同2/4/202328李廣軍薄腹梁結構薄腹梁實質就是梁結構，屬受彎構件，用于屋蓋。由于跨度比較大，為了減輕結構自重，截面常用工字型或T型，因而梁腹明顯地薄，故稱“薄腹梁”。2/4/202329李廣軍薄腹梁的優(yōu)缺點和運用范圍制作、構造、吊裝及設計等都較簡單，同時由于梁的高度比桁架小，側向剛度較大，可以降低廠房的高度且不需設置屋面支撐。自重大。所以適用跨度僅是6~18m范圍。普通鋼筋混凝土薄腹梁跨度為6~12m，預應力時，跨度為12~18m。薄腹梁可分為單坡式和雙坡式兩種，根據(jù)排水方式及跨度大小選用。單坡式的梁高不變；雙坡式的梁高由兩邊向中間逐漸增加，因梁高的變化與受力情況相符，故較省材料和更加經(jīng)濟。2/4/202330李廣軍薄腹梁的構造尺寸由施工條件、鋼筋布置、構造及剛度等因素決定。梁端部高度：一般不小于600。雙坡式的屋面坡度：1/8~1/12。梁高主要由剛度控制，以梁的造價最經(jīng)濟為原則單坡梁高h=（1/18~1/12）l，普通鋼筋混凝土時；雙坡梁的中間高h=（1/14~1/16）l，預應力時；梁腹厚度：一般60~100。上翼緣寬度：取決于屋面板的支承穩(wěn)定，通常250~400。下翼