单层工业厂房钢管混凝土格构柱的设计分析
单层工业厂房 柱的设计

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按照钢筋混凝土偏心受压截面强度计算的基本假定,当截面 上的受拉钢筋到达屈服强度,同时受压区混凝土边缘到达极 限压应变值时,称为界限破坏状态。 当进行非对称配筋矩形截面计算时,两种偏心受压的判别条 件为: ηei>0.3h0, 为大偏心受压情况; ηei≤0.3h0, 为小偏心受压情况 当进行对称配筋矩形截面计算时,两种偏心受压的判别条件 为: ηei>0.3h0, 且N≤ Nb时,为大偏心受压情况; ηei≤0.3h0,或ηei >0.3h0 且N> Nb时为小偏心受压情况。 上述式中Nb=fcmbh0ξb ξb_—— 界限相对受压区高度
在材料力学分析中,柱的计算长度依柱的 两端支撑情况为不动铰或固定端而异。实 际厂房中的柱的支撑条件比这个情况复杂。 在一般情况下,可根据单层厂房柱的实际 工作特点,推算出它的计算长度 的大致范 围。单层工业厂房铰接排架柱的计算长度 见表12-4.表中对有吊车厂房的计算长度, 是假定柱顶为不动铰支座确定的。
除附加偏心距以外,钢筋混凝土柱在偏心荷载 作用下还将产生纵向弯曲变形,即侧向绕度 f, 侧向绕度 引起附加弯矩N f,因此,在矩形和工 形截面柱计算中,对这种影响,采用偏心距增 大系数η来反映,即采用ηei代替ei进行柱的截面 设计:
N ei f Nei
1
f ei
ei (e0 ea ) e0 ea f
3 单层厂房柱的设计
3 .1.1 柱的计算内容
(1) 选择柱型; (2) 确定柱的外形尺寸;
(3) 柱的截面设计;
(4) 牛腿设计; (5) 柱子在施工吊装时的强度和裂缝宽度验 算; (6) 预埋件及其它连接构造的设计;
单层工业厂房钢筋混凝土排架结构

水平荷载
Tmax=8.7
风荷载
q1=2.94
q2=1.84
FW=5.03
A柱内力汇总表
荷载类型
序号
简图
M:KN·m
N: KN
V: KN
Ⅰ-Ⅰ
Ⅱ-Ⅱ
Ⅲ-Ⅲ
M
N
M
N
M
N
V
恒载
a
11.21
287
-28.56
337.36
14.96
384.26
6.4
雪荷载
b
2.26
36.51
-5.04
36.51
2.09
A=1.775 105mm2, = =45 mm, h0=800-45=755mm,
下柱排架方向计算长度l0=1.0 HU=6800mm
相对受压区高度:
Ⅰ-Ⅰ截面:
Ⅱ-Ⅱ,Ⅲ-Ⅲ截面:
各组轴力中 都小于 ,各控制截面都是大偏压,均用 小, 大的内力组合作为配筋依据:其中Ⅰ-Ⅰ截面以
Ⅱ-Ⅱ,Ⅲ-Ⅲ截面以 计算
355
2 16
2 18 (911)
4 16(804)
六、牛腿计算
A柱的牛腿计算
满足要求
计算纵向受拉钢筋,取
,选用4 14(615),另选2 12作为锚筋焊在牛腿顶面与吊车梁连接的钢板下。
验算纵筋配筋率 满足要求。
验算牛腿顶部局部承压,取A=400×420, ,满足要求。
按构造要求布置水平箍筋,取 ,上部2/3h0(=370mm)范围内水平箍筋总面积 可以。
单厂钢筋混凝土结构设计计算
一、设计任务及资料
本工程为一工业厂房,根据工艺要求,该车间为单跨,跨度为24米,柱距6米,长60米,跨内有20吨中级工作制吊车(A4)一台,轨顶标高不低于7.5米,建筑平面图、剖面图如图1,已知该厂房所在地区基本风压为0.6KN/m2,地面粗糙度B类,,基本雪压0.6KN/m2,该地区工程地质良好,地面下1.5米左右为中密粗砂层,地基承载力特征值为200 KN/m2,常年地下水位为-5米以下。抗震设防烈度为6度,不要求进行抗震计算,按构造设防。
工业厂房混凝土排架结构设计分析

工业厂房混凝土排架结构设计分析在社会经济迅猛发展的形势下,我国的工业建设也取得了显著的成就,生产效率日益提高,这也就使得工业厂房的建设工作越来越受到人们的广泛关注。
而要想确保工业厂房能够具有较高的质量,就必须高度重视相应的结构设计工作。
在工业厂房的建设过程当中,钢筋混凝土排架结构设计有着关键性的意义。
因此,相關的设计人员一定要采取有效的设计方式。
基于此,本文针对工业厂房钢筋混凝土排架结构设计展开了分析。
标签:工业厂房;钢筋混凝土排架;结构设计在现阶段的工业厂房建设中,钢筋混凝土排架结构得到了广泛的应用。
这种设计占有非常明显的优势,不但可以在内力方面起到很好的传递和分配效果,而且还可以在很大程度上确保整个厂房具有较强的功能性。
所以,重视工业厂房钢筋混凝土排架结构设计是极其重要的。
1、工业厂房中钢筋混凝土排架的基本结构1.1横向排架在目前大多数的工业厂房混凝土排架结构当中,承重体系主要都是由柱和相应的屋架以及屋盖横梁等一起构成的排架体系,其与工业厂房整体的稳定性有着直接关系。
对于工业厂房而言,横向排架结构起着极其重要的承重作用,主要涉及到的有厂房工程结构的自重与风荷载、雪荷载以及地震作用等。
另外,这种结构设计还可以将其所承受的相应荷载加以分散和传递,以此提高厂房的整体稳定性和安全性。
1.2屋盖结构在目前的工业厂房钢筋混凝土排架结构当中,屋盖结构也是比较重要的一部分,此结构中主要包括了横梁、托架与中间屋架、天窗架以及檩条等,起到传递竖向荷载的作用,以此达到相关的生产和使用要求。
1.3支撑体系在工业厂房钢筋混凝土排架结构中,支撑体系也有着极高的重要性,其和柱的充分结合,可以进一步提高工业厂房中纵向框架的质量,加强结构的整体稳定,提高工业生产的整体效率。
目前,工业厂房中主要以屋盖区域支撑和柱间支撑作为支撑体系。
另外,将支撑体系应用于工业厂房中,还可以大大提高承重结构体系的统一性,使工业厂房具有更好的荷载力和支撑力。
单层工业厂房钢筋混凝土柱钢梁结构体系探讨

I n d u s t r i a l C o n s t r u c t i o nV o l .37!S u p pl e m e n t !Z 007 工业建筑 Z 007牟第37卷增刊单层工业厂房钢筋混凝土往钢梁结构体系探讨万晨%无锡轻大建筑设计研究院有限公司 无锡 Z 14036摘 要!阐述了钢筋混凝土柱钢梁结构体系轻钢屋盖单层工业厂房防火特点 对此体系的运用规范及荷载取值 结构分析 节点设计变形缝处理作了设计探讨 关键词!钢筋混凝土柱 钢梁 防火 规范 荷载 结构分析 节点设计 变形缝A P P R O A C HT OS T R U C T U R A LS Y S T E M O FR E I N F O R C E DC O N C R E T EC O L U M NA N DS T E E LB E A M F O RS I N G L ES T O R YI N D U S T R I A L M I L LB U I L D I N GW a nC h e n ya o W u x i@i n g d aa r c h i t e c t u r ed e s i gn I n s t i t u t e W u x i Z 14036 A b s t r a c t I t i sd e s c r i b e dt h a t f i r e p r o t e c t i o na n d p r e v e n t i o nc h a r a c t e r i s t i c so f r e i n f o r c e dc o n c r e t ec o l u m na n d s t e e l b e a m W i t h l i g h t -W e i g h t r o o f o f s i n g l e s t o r y i n d u s t r i a lm i l l b u i l d i n g .I t i s a l s o d i s c u s s e d t h a t t h e a p p l i c a b l e c o d e s l o a dv a l u e s t r u c t u r a l a n a l y s i s o i n t d e s i gn a n dm o v e m e n t o i n t f o r t h e s y s t e m .K e y w o r d s r e i n f o r c e d c o n c r e t e c o l u m n s t e e l b e a m f i r e p r o t e c t i o na n d p r e v e n t i o n c o d e s l o a d s t r u c t u r a l a n a l y s i s o i n t d e s i g n m o v e m e n to i n t 第一作者 万晨耀 男 1977年10月出生 二级注册结构师收稿日期 Z 007-04-Z 50 前 言近年来 愈来愈多的单层工业厂房采用钢筋混凝土柱 钢梁结构体系承重 屋盖采用轻钢屋面系统 模条采用 C 型或 Z 型冷弯薄壁型钢模条 屋面板采用彩钢板 这不但是该形式施工装配化程度高 周期短 工期快 效率高 成本低等诸多因素决定 而且还是车间的防火要求性质决定 一幢厂房车间耐火等级为二级 柱的耐火极限必须达到Z h 而无保护层的钢柱耐火极限仅为0.Z 5h 要使钢柱达到耐火极限Z h 必须在钢柱上加保护层 如加7c m 厚的加气混凝土作保护层或加5c m 厚的C Z 0混凝土作保护层均可使钢柱耐火极限达到Z h 加3c m 厚的厚型防火涂料作保护层也能使钢柱耐火极限达到Z h 而采用薄型防火涂料作保护层要使钢柱耐火极限达到Z h 则相对困难 不论用何种形式作保护 成本均较高 且柱离地面近的一段容易被重物碰撞损坏 达不到预期防护效果 车间一巳发生火灾 钢柱离火源一般较近 容易很快被火烧坏 柱一巳先损坏 整个结构会很快损坏 故其重要性比钢梁大得多<建筑设计防火规范>规定 二级耐火等级厂房的屋顶承重构件可采用无保护层的金属构件 其中能受到甲 乙 丙类液体火焰影响的部位应采取防火隔热保护措施 按规定 一幢丁 戊类生产类别的厂房车间 如采用二级耐火等级 柱采用钢混凝土柱 400m m>400m m 的钢混凝土柱耐火极限均超4h屋面采用钢梁 轻钢模条 彩钢板及一般支撑承重 钢屋盖结构表面均可不需加任何保护 不论单层车间面积多大 均可满足现行防火规范要求 在单层工业厂房中 此类厂房是面广量大 一幢丙类生产类别的厂房车间 如车间面积在8000mZ 以下 采用二级耐火等级 只要车间内没有丙类液体 钢屋面结构表面也可不需要加任何保护 即可满足现行防火规范要求 不少中小型纺织厂 服装厂 造纸厂 木材加工厂 印刷厂 电子装配厂等丙类厂房采用此种结构形式 屋盖系统不刷防火涂料 造价即可大大降低 即使车间内有受到甲 乙 丙类液体火焰影响 二级耐火等级的钢梁耐火极限为1.5h 模条等屋顶承重构件耐火极限为1h 涂刷薄型防火涂料也就比较容易达到 这无疑使这类结构普及推广创造了有利的外部条件7831 设计规7及荷载取值目前有三本钢结构设计规范:1><门式刚架轻型房屋钢结构技术规程>(C E C S 10Z :Z 00Z >(简称 门钢规范 > Z ><钢结构设计规范>(G B50017-Z 003>(简称 普钢规范 > 3><冷弯薄型钢结构技术规范>(G B50018-Z 00Z>(简称 薄钢规范 > 显然 单层工业厂房钢筋混凝土柱钢梁结构系统不属于门式刚架类型 不可能用 门钢规范 设计 只能用 普钢规范 设计 荷载按<建筑结构荷载规范>(G B50009-Z 001>取值 当然也必须遵守<建筑抗震设计规范>(G B50011-Z 001> 但屋面模条彩钢板系统则必须遵守 门钢规范 及 薄钢规范 的相关章节设计 门钢规范 是相对独立的不受其后两本规范限制的不少结构设计人员用 门钢规范 设计钢梁的允许挠跨比限值1/180来控制单层工业厂房钢混凝土柱 钢梁结构系统之钢梁的挠跨比限值 这是不妥的 门式刚架钢梁与钢柱刚性连接 钢梁柱变形协调一致 屋顶结构与外墙围护结构都是钢结构系统 整个结构刚柔相济 钢梁挠跨比限值取1/180略大些也是合理的 而单层工业厂房钢混凝土柱 钢梁结构系统之钢梁与钢混凝土柱铰接外墙围护一般是刚性砖墙围护 钢梁变形大会影响刚性结构外墙等变形 故必须按 普钢结构 钢梁之挠跨比限值来控制 目前按结构设计人员设计惯例 是按次梁永久和可变荷载标准值挠跨比限值(U T =1Z 50> 外加可变荷载标准值产生的挠跨比限值(U @=1300>来控制 按规范前者挠度可减去钢梁起拱值后计算 后者不能故应双重控制挠度值 当然如按主梁挠跨比限值(U T =1400>(U @=1500>来控制当然更好 工字型钢梁截面翼缘外伸部分板件宽厚比限值按 普钢规范 为13Z 35f !y 按抗震规范为11Z 35f !y而按<门钢规范>则为15Z 35f !y单层工业厂房钢混凝土柱 钢梁结构系统之钢梁翼缘宽厚比应以11Z 35f !y(6度 7度区>为限值控制 关于风荷载取值 部分结构设计人员用门钢规范 附录a 风荷载计算值来输入计算 这是不妥当的 门式刚架计算风荷载输入值必须按附录a 公式计算值输入 但也应注意屋面坡度 檐口高度及房屋高宽比等适用条件 而单层工业厂房钢混凝土柱 钢梁结构系统均应用<建筑结构荷载规范>风荷载计算值输入雪荷载计算时 应注意屋面积雪不均匀分布系数的影响 特别是女儿墙较高时 积雪不均匀分布系数会达到1.4 同时还应注意双坡屋面半坡积雪不均匀分布系数差别较大的影响 防止出现计算不安全的误差隐患2 结构分析单层工业厂房钢混凝土柱 钢梁结构体系一般仍用P K 排架结构方式建模分析 变截面钢梁同屋架一样支承在钢混凝土柱上 坡度大多采用18~1Z 0 即坡度角Z .9 ~7.1 坡度角愈大 水平推力值愈大 对钢混凝土柱的影响也愈大 而正统的排架结构是没有水平推力的 屋面檐沟可用外檐沟 也可用内檐沟 檐沟可用钢混凝土制作 也可用彩板檐沟 钢板檐沟或不锈钢板檐沟 内檐沟可直接支承于钢梁上近几年来 针对钢板内檐沟 彩板内檐沟容易腐蚀使用寿命短的弊病 部分结构设计人员设计了钢混凝土内檐沟 如图1 钢梁与钢混凝土柱铰接支承于牛腿上 如在无地震区这种结构有它的优点 檐沟的使用寿命长 屋面不易漏水 不必经常维修 在地震区这种结构欠妥 钢梁等屋面荷载对柱顶形成较大的弯矩使钢混凝土柱形成大偏心受压构件 钢梁对钢混凝土柱受力中心一般均大于1Zh (h 为上柱截面高度> 而<混凝土设计规范>要求受力中心一般应控制在14h 1Zh 之间 在上柱柱间支撑间柱头受到柱间支撑的约束 约束点至柱头顶的距离一般均不大于柱截面高度的二借 故均形成短柱受力状态 由于该柱的侧移刚度大于相邻各柱的侧移刚度 当受到水平地震作用的屋盖发生整体侧移时 该柱实际上承受了比相临各柱大得多的水平剪力 使柱顶产生剪切破坏 由图1修改为图Z 设计 实际上为内外钢混凝土檐沟结合设计同时使钢梁对钢混凝土柱受力中心控制在1Z h 范围内 柱头Z h 范围内箍筋加密使其体积配箍率抗震等级一级不宜小于1.Z % 二级不宜小于1% 三四级不宜小于0.8%这样图1不符合规范的矛盾都迎刃而解了 牛腿设在柱顶部 宜将牛腿对边的柱外侧纵向8831-女儿墙9Z-混凝土檐沟93-柱顶圈梁94-纵向围护墙95-屋面钢梁96-排架柱图1钢筋混凝土内檐沟1-混凝土檐沟9Z-柱顶圈梁93-纵向围护墙94-排架柱95-屋面钢梁图Z内外钢筋混凝土檐沟受力钢筋沿柱顶水平弯入牛腿9作为牛腿纵向受拉钢筋使用9当牛腿顶面纵向受拉钢筋与牛腿对边的柱外侧纵向钢筋分开设置时9牛腿顶面纵向受拉钢筋应弯入柱外侧向下长度锚入不小于1.7L a O柱外侧筋顶部应弯向牛腿水平段长度不小于1Z d O 实际建模计算时9切不可遗漏上述牛腿处的偏卜弯矩O特别是在跨度大9柱距大屋面荷载大的结构中O对钢混凝土柱子的内力影响较大O关于柱间支撑及屋面横向水平支撑设置9门式刚架轻钢屋面可用张紧的花篮螺栓圆钢作为支撑9而钢筋混凝土柱\钢梁结构系统则应相应套用6普钢规范9设计O混凝土柱柱间支撑通常使用角钢刚性支撑O对于屋面支撑的形式笔者认为9如房屋符合6门刚规范9适用条件的带吊车或不带吊车的单层工业厂房9屋面水平支撑仍可采用张紧的花篮螺栓圆钢O对于超出6门刚规范9适用条件的有吊车单层工业厂房9屋面水平支撑应该使用角钢刚性支撑O3节点设计节点设计主要是钢梁与钢混凝土柱的连接节点设计9目前主要有以下三种I一种是在钢筋混凝土柱顶预埋锚栓9与钢梁支座板直接螺帽栓紧连接O如图3O可参照门式钢架钢柱铰接支座连接大样设计O Z4m跨度以下锚栓直径宜用M Z4O跨度愈大9锚栓直径愈大O锚栓锚固长度应用LL E较妥O边柱可用左右一对螺栓9当然也可用两对螺栓O不论何种形式螺栓9螺栓中卜离边支座距离不应小于150m m9同时不应小于5d O 如取两对锚栓9此值很难达到9故取一对螺栓者居多O锚栓应加双螺帽固定9下设调整螺母9中间仍用50m m厚的细石混凝土调整水平度9细石混凝土强度等级应高于钢混凝土柱强度等级O中间支座应设两对锚栓为好O钢斜梁一般均有水平推力作用于钢混凝土柱顶O故柱顶应同时预留出抗剪键孔槽O钢梁底部设置抗剪键9待安装合格后用细石混凝土一起整浇O1-混凝土檐沟9Z-钢筋混凝土柱顶93-锚栓94-钢梁图3节点设计之一第二种连接是在钢混凝土柱顶预埋钢板预埋件且设锚栓O钢梁底板直接支承在预埋件上O校正可用薄钢板垫塞9且与支座电焊O最后用锚栓固定9锚栓直径\锚固长度均同第一种连接方式O此类连接因有钢板预埋件约束9锚栓中卜离支座边距离取值可比第一种适当放宽O不论第一种或是第二种方式连接9钢梁下翼缘支座钢板应加宽加厚9厚度宜用Z0m m9宽度宜用Z50~300m m9且均应按1=Z.5放坡与钢梁跨中下翼缘板焊接O第三种连接方法是在支座处钢梁下方设一短柱9高度h Z可取Z00m m左右9底板可直接用Z0m m 厚板9不必放坡焊接9省去机械加工工作量O如图4O如宽度要放宽9可把钢短柱翼板相应放宽至规定尺寸O不论何种连接方式9钢梁端部高度h1不应取得太小9应计算剪力确定端部高度值O4变形8设计钢结构变形缝设置纵向温度缝区段可达Z Z0m9而钢混凝土排架结构一般仅可达100m O砌体结构仅能用45m O车间屋面较长一般按钢混凝土结构长983度设置变形缝屋面采用双柱双梁形式当然可以但钢结构屋面是否能隔Z Z0m长设缝s外围钢混凝土排架柱及砖墙各自用自己的伸缩缝长度设置伸缩缝s答案是肯定的s这样可节省1根钢梁s屋面防水效果好s施工也方便1-排架柱9Z-屋面钢梁图4第三种连接方式1-柱顶标高9Z-排架柱93-柱宽94-伸缩缝宽95-屋面钢梁96-预埋钢管97-预留孔98-独立柱图5伸缩缝一侧设置排架柱s另一侧设置独立柱在纵向变形缝一侧设置排架柱s另一侧设置独立柱子形成钢混凝土双柱s在排架柱上柱端部设置一刚性铰s使独立柱(无钢梁支承)纵向能伸缩s横向受另一排架柱约束s如图5独立柱仅受横向风荷载作用成一上铰下固的类似抗风柱构件s其余诸如吊车荷载\屋面荷载均由相临侧排架柱承担排架柱预埋钢管一般不宜小于100s应计算确定预埋钢管直径厚度s独立柱上端预留孔应比预埋管直径大s 如偏大s则可孔缝内填弹性橡胶板当然外部围护砖墙也必须设置一定数量的伸缩缝构造处理s防止墙体产生裂缝如做钢混凝土檐沟s则也应按规范设置伸缩缝s确保钢混凝土檐沟不开裂5结语单层工业厂房车间设计因涉及车间的防火分区设计\建筑构件的耐火等级设计\车间的生产类别\发生火灾危险性分类设计s广大结构设计人员要自觉掌握\熟悉\遵守<建筑设计防火规范>s也期望建筑师们了解结构s共同参与此类钢筋混凝土柱\钢梁承重结构体系轻钢屋盖的单层工业厂房结构设计s 使建筑设计产品更好地为国民经济服务s同时也可进一步探讨多层工业厂房屋盖结构领域设计单层工业厂房车间钢筋混凝土柱\钢梁承重结构体系是一种混凝土与钢混合结构体系它兼有钢筋混凝土结构体系的部分优点s也兼有钢结构体系的部分优点但它不是门式刚架s也不能用门钢规范套用设计s只能按普钢规范设计在风荷载取值规范选用上s钢梁计算内力值根据檐口高度\车间跨度\屋面坡度会有一定的误差s但遵守规范的适用条件s不会产生结构的不安全隐患s期望规范数据能取得统一一致参考文献1G B50016-Z006建筑设计防火规范Z G B50017-Z003钢结构设计规范3G B50010-Z00Z混凝土结构设计规范4C E C S10Z:Z00Z门式刚架轻型房屋钢结构技术规程(上接第Z67页)5结论1)墙肢整体弯矩的侧移曲线呈弯曲型9短肢剪力墙局部弯矩的侧移曲线呈弯剪型因整体弯矩所占比例较小s短肢剪力墙结构侧移曲线呈弯剪型Z)最大层间位移角发生在侧移曲线拐点所在层结构的层间位移不仅与水平力作用有关s且与下部结构因弯曲变形引起的转角有关3)对一短肢剪力墙结构分析s其计算结果与理论分析相一致参考文献1J G J3-Z00Z高层建筑混凝土结构技术规程Z黄小坤.<高层建筑混凝土结构技术规程>(J G J3-Z00Z)若干问题解说.土木工程学报s Z004s37(3):1-113程文壤s金向前s等.短肢剪力墙的设计与研究.建筑结构s Z001s 31(7):51-5Z4包世华.新编高层建筑结构.北京:中国水利水电出版社s Z003: 103-1Z45黄东升.短肢剪力墙结构体系的动力特性分析.南京航空航天大学学报s Z005s37(6):749-7536宫广娟s刘立新等.短肢剪力墙内力分布规律的研究.郑州大学学报s Z003s Z4(Z):37-407黄东升.短肢剪力墙的设计与研究(三).建筑结构s Z003s33(9): Z4-7Z8黄东升.短肢剪力墙的设计与研究(二).建筑结构s Z00Z s3Z(8): 10-3Z0 9 3单层工业厂房钢筋混凝土柱钢梁结构体系探讨作者:万晨耀, Wan Chenyao作者单位:无锡轻大建筑设计研究院有限公司,无锡,214036刊名:工业建筑英文刊名:INDUSTRIAL CONSTRUCTION年,卷(期):2007,37(z1)1.GB 50016-2006.建筑设计防火规范2.GB 50017-2003.钢结构设计规范3.GB 50010-2002.混凝土结构设计规范4.CECS 102-2002.门式刚架轻型房屋钢结构技术规程1.许伟.杜春晖.张霞轴压比对钢梁-钢筋混凝土柱节点性能的影响[期刊论文]-黑龙江科技信息2009(3)2.李瀛.范泳轻钢结构在单层工业厂房设计中的应用[期刊论文]-邵阳学院学报(自然科学版)2004,1(1)3.李树斌.李淑华某单层工业厂房异形排架计算方法[期刊论文]-低温建筑技术2006(4)4.万胜武.朱惠华.李云涛.Wan Shengwu.Zhu Huihua.Li Yuntao水平地震作用下钢筋混凝土柱-钢梁组合框架整体性能研究[期刊论文]-中国水运(学术版)2007,7(5)5.吉伯海.高建明.青木彻彦.Ji Bohai.Gao Jianming.Tetsuhiko Aoki钢梁与钢筋混凝土桥墩的新型刚节点联结形式及其静载反复试验[期刊论文]-东南大学学报(英文版)2003,19(4)6.董锐.杨晓明.DONG Rui.YANG Xiao-ming钢筋混凝土柱-H型钢斜梁结构有限元分析[期刊论文]-青岛理工大学学报2010,31(4)7.吉伯海有关钢梁与钢筋混凝土桥墩的新型刚节点结构形式的开发及其抗震性能的实验性研究[期刊论文]-岩石力学与工程学报2003,22(8)8.翁正强.王晖舜.WENG Frank Cheng-chiang.WANG Hui-sung钢梁与包覆RC箱型钢柱之梁柱接头耐震性能研究[期刊论文]-建筑钢结构进展2005,7(5)9.李洪碧.雷劲松钢梁-钢筋混凝土柱节点的抗震性能研究[期刊论文]-城市建设2010(25)10.刘伦基于层次分析法单层工业厂房的可靠性评判[学位论文]2004本文链接:/Periodical_gyjz2007z1111.aspx。
浅谈钢结构框架设计中钢管混凝土柱的运用及注意点

浅谈钢结构框架设计中钢管混凝土柱的运用及注意点摘要:在本文中,通过近期项目设计过程中,借鉴往期的文献及规范要求,总结了一些钢结构框架设计中,钢管混凝土柱布置的考虑因素和设计原则,以供工程师在后续实际项目设计中参考,制定具有针对性的布置方案。
关键词:钢管混凝土柱;钢框架结构;设计原则引言钢管混凝土结构柱是指将钢管内灌入混凝土而形成的一种组合结构柱,该结构柱可以充分将钢材与混凝土的优势结合在一起;较混凝土柱,提高结构柱的塑性和冲击韧性,较钢结构柱,避免钢管因壁厚较薄而容易产生的屈曲情况破坏[1]。
基于其性能的优越性,我国从20世纪中期大量运用于工业建筑,在实际运用过程中逐渐积累了工程经验后,至20世纪本80年代中期,大量的运用于高层建筑。
本文将高层钢结构框架设计中钢管混凝土柱的运用遇到的问题,在方柱或圆柱的选型、整体指标刚重比的限值取值、钢管混凝土柱嵌固条件的确定、连接节点尺寸与建筑功能协调等方面,给出一些总结性建议。
1.方柱或圆柱的选型:由于方钢管与圆钢管在受力过程中的相同点在于都要经历三个阶段,即弹性阶段、弹塑性阶段和塑性破坏阶段;不同点在于两者最终的破坏形态,方钢管的破坏形态有局部鼓曲破坏和整体弯曲破坏两种,而圆钢管试件由于钢管对混凝土的约束效果较好,仅发生中部弯曲的整体挠曲变形破坏[2]。
目前的试验及有限元分析结果得出的结论为:轴心受压时的套箍效应,控制材料面积相同且套箍系数相同的情况下,圆形钢管混凝土柱的轴心抗压强度设计值明显高于方钢管混凝土抗压强度设计值,且紧固效应均匀[2]。
而在长细比、截面面积和用钢量相近的情况下,对圆形钢管混凝土柱与方钢管混凝土柱,当受偏心压力和较小侧向力时,方钢管混凝土柱的抗弯刚度大于圆钢管混凝土柱,抵抗弯曲变形的轴向承载能力优于圆,钢管混凝土柱。
当受偏心压力和较大侧向力时,方钢管混凝土柱会因产生局部鼓曲,产生变形后抗弯刚度会急速下降,以至于其抗弯曲变形的轴向承载能力削弱[3]。
连云港某单层钢管混凝土双肢格构柱钢结构厂房结构设计

满足钢规第5 . 4 . 2 条或5 . 4 . 3 条的要求时 ,可 以根据腹板屈 曲后强度 的概念 , 取 与翼缘连接处的一部分腹板截面作为有效截面来计算构件的强度和稳定性 计 算 构件 的 稳定 系数 时 , 仍 用全 部 截面 ) , 以本 工程 边 上柱 为例 , 腹板 高 厚 比 Q 3 4 5 B。在 厂房 纵 向两 端及 ( 0 # l  ̄ g =8 0 . 6 7>f H 0  ̄ r W] =4 7 . 2 1 , 当 采用 有 效 截 面计 算 后 , 强 度 和 稳 定 计算 设置下 柱支撑的柱间设置 H 上 柱 柱 间支 撑 , 采 用 双 片槽 的 最大 应力 均 满 足规 范要 求 。
瞄囵舀 四
建筑结构
连云港某单层钢 管混凝 土是 一种 具 有承 载 力高 、 塑 性和 韧 性好 、 节 省材 料 、 方便 施 工 等特 点 的新 型 组合 结 构材 料 , 已在 工 业和 民用建 筑 等工 程 中应 用 多年 , 取 得 了较好 的 技术 经济 效 益。 本文 结合 具体 实例 对钢 管 混凝 土重 型厂 房 的特 点和 设 计要 求进 行解 析 , 以供 结构 设 计人 员参 考 。 关键 词 : 钢 管混凝 土 双肢 格构 柱 重型 厂 房 钢 结构 设 计 冶 金 工厂 和重 型 机械 工厂 的重 型 工业 厂房 , 吊 车起 重 量 大 , 作业 频 繁 , 因 此 主要 承 重骨 架全 部 采用 钢结 构 。厂 房骨 架是 由柱 、 梁( 或桁 架 ) 和 支撑 等 相 互 联 系 而成 的 空 间体 系 , 具 有 足够 的 强 度 、 刚度 和 稳定 性 , 以承 受来 自屋 面 、 墙面 、 吊车 等 各种 竖 向及水 平荷 载 , 并 向基础 传 递 。为 了计 算 简 化 , 厂 房结 构
单层工业厂房混凝土结构设计

单层工业厂房混凝土结构设计引言工业厂房是一种用于制造、加工、仓储或配送商品的场所。
在工业厂房的设计中,混凝土结构被广泛应用于地面、柱子、梁和屋顶等部位。
混凝土结构具有优良的抗压、抗震和耐久性能,适合承受工业生产的重载和振动。
本文将探讨单层工业厂房混凝土结构设计的相关内容。
1. 工业厂房荷载分析在进行混凝土结构设计之前,首先需要对工业厂房的荷载进行分析和计算。
荷载分析是工程设计的基础,确定荷载大小和作用位置的准确性对于结构的安全性至关重要。
常见的工业厂房荷载包括静荷载(自重、活载)和动荷载(风荷载、地震荷载)。
根据规范和实际情况,采用合适的荷载计算方法和荷载系数进行计算。
2. 结构系统选择在确定荷载后,需要选择合适的结构系统。
对于单层工业厂房,常用的结构系统包括框架结构和梁-柱结构。
框架结构由柱子和梁组成,具有良好的刚性和稳定性,适用于大跨度和大空间的工业厂房。
梁-柱结构由梁和柱子组成,相对简单且经济,适用于小跨度和小空间的工业厂房。
3. 混凝土材料选择根据工业厂房的使用要求和设计要求,选择合适的混凝土材料。
混凝土材料的强度、抗震性能、耐久性和施工性能是评价混凝土质量的重要指标。
常见的混凝土材料包括普通混凝土、高性能混凝土和自密实混凝土等。
根据实际情况,确定混凝土的配合比和工作性要求,以满足工业厂房的使用寿命和安全性能。
4. 结构设计计算结构设计计算是根据工业厂房的荷载和结构系统进行的,目标是确定合适的构件尺寸和配筋方式,以满足结构的强度和稳定性要求。
根据结构的功能和使用要求,进行结构的布置和尺寸的确定。
通过静力学和抗震设计计算,确定混凝土构件的尺寸、配筋和布置要求,以满足工业厂房的使用寿命和安全性能。
5. 结构施工与监督在混凝土结构设计完成后,需要进行结构的施工和监督。
施工过程中,需要确保混凝土的均匀浇筑和充实,避免出现气孔、裂缝和空洞等缺陷。
同时,需要对结构的施工过程进行监督,确保施工质量符合设计要求。
工业厂房钢筋混凝土框架结构设计

工业厂房钢筋混凝土框架结构设计在设计工业厂房钢筋混凝土框架结构时,需要考虑以下几个方面:1.荷载分析:首先需要进行荷载分析,包括静态荷载和动态荷载的研究。
静态荷载主要包括自重荷载和外部加载,例如设备负载,雪载和风载等。
动态荷载主要包括地震荷载和爆炸荷载等。
2.结构布局:根据厂房的功能需求和现场条件,确定结构的布局。
常见的布局有独立柱和连续柱两种。
对于大跨度厂房,一般采用连续柱结构以提高整体刚度和稳定性。
3.设计荷载:根据荷载分析的结果,确定钢筋混凝土构件的设计荷载。
设计荷载一般采用弹性设计方法,包括弯矩,剪力和轴力等。
在设计中需要考虑临界截面的确定,以满足结构的刚度和强度要求。
4.结构抗震设计:钢筋混凝土工业厂房一般要求具有一定的抗震能力。
在设计中需要进行地震分析,确定结构的抗震性能。
常用的抗震设计方法有弹性方法和塑性方法。
根据地震区划和工厂重要性等级确定结构的抗震设防水平。
5.构件细部设计:在确定结构布局和设计荷载后,需要进行构件细部设计。
包括柱、梁、楼板、墙体等构件的尺寸、配筋和连接方式等。
在细部设计中需要考虑构件的强度、刚度和稳定性等要求。
6.施工组织设计:在进行钢筋混凝土工业厂房结构设计时,需要考虑施工组织设计。
包括施工程序、施工方法、施工工期等。
在施工组织设计中需要考虑结构的组装性和施工安全性。
7.施工质量控制:在施工过程中需要进行质量控制,确保结构的施工质量。
包括钢筋的焊接、混凝土的浇筑和养护等。
总结起来,设计工业厂房钢筋混凝土框架结构需要进行荷载分析、结构布局、设计荷载、结构抗震设计、构件细部设计、施工组织设计和施工质量控制等工作。
只有做到全面考虑和综合优化,才能设计出满足安全和经济效益的工业厂房钢筋混凝土框架结构。
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日期:2013 年 6 月 7 日
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Abstract .......................................................................................................................... II 1 绪 论 ................................................................................................................... 1
分类号: UDC:
ห้องสมุดไป่ตู้
TU3
密
级:
公 开 10127
学校代码:
硕士学位论文
论文题目: 单层工业厂房钢管混凝土 格构柱的设计分析 英文题目: Design and Analysis of Concrete-filled Steel Tube Lattice Column of Single Industrial Building
1.1 引言................................................................................................................. 1 1.1.1 重工业厂房 ........................................................................................... 1 1.1.2 钢管混凝土结构 ................................................................................... 2 1.2 本文研究的主要内容及意义......................................................................... 5 1.2.1 研究内容 .............................................................................................. 5 1.2.2 研究意义 .............................................................................................. 5 2 设计项目的概述 ....................................................................................................... 6 2.1 项目概述......................................................................................................... 6 2.2 荷载资料......................................................................................................... 7 3 厂房结构建模-选用钢管混凝土格构柱 ................................................................ 10 3.1 软件简介....................................................................................................... 10 3.2 厂房结构建模............................................................................................... 10 3.2.1 建模参数 ............................................................................................ 11 3.2.2 荷载输入 ............................................................................................ 12 3.2.3 荷载效应组合及内力计算原则 ........................................................ 13 3.2.4 布置柱间支撑 .................................................................................... 15 3.2.5 截面信息 ............................................................................................ 16 3.2.6 计算结果 ............................................................................................ 18 3.3 截面验算....................................................................................................... 27 3.4 本章小结....................................................................................................... 39 4 厂房结构建模-选用钢管格构柱 ............................................................................ 40 4.1 结构建模....................................................................................................... 40 4.1.1 软件建模选最优截面 ........................................................................ 40 4.1.2 计算结果 ............................................................................................ 41
关键词:钢管混凝土格构柱;钢管格构柱;设计;分析
II
内蒙古科技大学硕士学位论文
Abstract
Heavy industrial building is mainly used in heavy machinery, electric power, metallurgy, petrochemical, shipbuilding, aerospace and other core areas relating to national heavy industry facilities. It has characteristics of large span, high pillar structure, large vertical column width, big crane lifting weight and high using frequency, this kind of plant is more used in lattice structure and truss, in order to use less material to burden larger load. The research background of this article is a steelmaking plant of Baotou, in the metallurgical smelting workshop, temperature is higher because it is directly affected by intermittent thermal radiation, this kind of heavy industry workshop has a higher requirement on the column, choosing the right bar is particularly important, which should achieve the best balance between reliability and economy. In this paper, it takes seven-span monolayer steel structure plant with heavy duty crane as the research object, using the STPJ module in PKPM to design, according to the design condition of the plant and the current design codes, choosing concrete filled steel tube lattice column and steel tube lattice column to design and analyze for the workshop, finally to choose the most suitable cross section of the column for the project. First the lattice concrete filled steel tube column is selected in this article, analysis of plant engineering background and the technical conditions of STPJ are conducted, on the premise of meeting the design specification to calculate the load preliminarily, calculate the structure in horizontal earthquake, wind load and crane load, in order to meet the requirements of normal use. To calculate the internal force of the column section after optimization, comparison of the combination of internal force and choose the control internal force, and with the E axis as an example, according to the Specification for Design And Construction of Concrete—filled Steel Tubular Structures to check the structure in strength, rigidity and stability, etc. Using the second solution, the factory chooses steel lattice column and under the same project condition applying STPJ module to calculate the load preliminarily, calculate the