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结构设计原理1设计资料某多层⼯业⼚房的建筑平⾯如图1所⽰，拟采⽤现浇砼单向板肋梁楼盖。
设计使⽤年限50年，结构安全等级为⼆级，环境类别为⼀类。
楼⾯做法：35mm⽔泥砂浆⾯层及磨⽯⼦地⾯，钢筋混凝⼟现浇板，12mm厚纸筋灰板底粉刷，L1*L2=6000*6600。
楼⾯荷载：均匀可变荷载标准值q k=6KN／m2，准永久值f系数ψq=0.8。
材料：砼强度等级C25，梁内受⼒纵筋为HRB335，其他为HPB235级钢筋。
试对板、次梁和主梁进⾏设计。
图1楼盖建筑平⾯2 结构布置主梁延横向布置，跨度为6.6m；次梁延纵向布置，跨度为6.0m。
主梁每跨内布置两根次梁，板的短边⽅向跨度为6.6m/3=2.2m，长边与短边⽅向的跨度⽐为3，故按单向板设计。
楼盖的结构平⾯布置图见附图1所⽰。
按⾼跨⽐条件，板厚h≧2200mm/40=55mm，对⼯业建筑的楼盖板，要求h≧70mm，考虑到楼⾯可边荷载⽐较⼤，取板厚h=80mm。
次梁截⾯⾼度应满⾜h=l/18～l/12=6000mm/18~6000mm/12=367～550mm，取h=500mm；截⾯宽度系数取b==200mm。
主梁的截⾯⾼度应满⾜h=l/15～l/10=6600m/15-6600mm/10= 440～690mm，取h=650mm；截⾯宽度系数取b=300mm。
3 板的设计3.1 板荷载计算板的永久荷载标准值：永久荷载分项系数1.2；因楼⾯均布可变荷载标准值⼤于4.0KN/m2，可变荷载分项系数应取1.3.于是板的荷载基本组合值：3.2 板计算简图次梁截⾯为200mm*500mm，现浇板在墙上的⽀承长度不⼩于100mm，取板在墙上的⽀承长度为120mm。
承载⼒按内⼒重分布设计，板的计算跨度：l01=l n1+h/2=2200mm-200mm/2-120mm+80mm/2=2020mm<1.025l n1=2030 mm，取l01=2020mm，中间跨l02=2200mm-200mm=2000mm因跨度相差⼩于10%。
钢结构设计中的构件受力分析一、引言钢结构是一种重要的建筑结构形式，其具有高强度、轻质、抗震能力强等特点，被广泛应用于工业厂房、商业建筑、桥梁等领域。
在钢结构设计中，构件的受力分析是一个关键环节，它直接关系到结构的安全可靠性。
本文将从静力学的角度出发，探讨钢结构设计中构件受力分析的基本原理和方法。
二、构件受力的基本原理构件受力是指构件在外力作用下所受到的力和力矩。
根据静力学原理，构件在平衡状态下，合力和合力矩等于零。
对于钢结构构件而言，可以将受力分为内力和外力两个方面。
1. 内力：构件内部受力主要包括轴力、弯矩和剪力。
轴力是指构件上的拉力或压力，弯矩是指构件上的弯曲力矩，剪力是指构件上的剪切力。
通过对构件的截面分析，可以确定构件所受内力的大小和分布情况。
2. 外力：外力是指施加于构件上的力和力矩，包括重力、风载、地震力等。
根据静力学的原理，外力应该平衡在构件上，以确保结构的平衡和稳定。
三、构件受力分析的方法在钢结构设计中，构件受力分析是一个复杂的过程，需要综合考虑各种因素，如结构的几何形态、材料的性质以及受力条件等。
以下介绍几种常用的构件受力分析方法。
1. 截面法：截面法是一种重要的分析方法，它通过对构件截面进行简化，将构件看作点、线或面上等效的力，从而简化分析过程。
通过对截面进行力学分析，可以得到构件所受的内力大小和分布情况。
2. 变位法：变位法是一种基于位移理论的分析方法，它假设构件在受力过程中产生微小的位移，并根据位移的平衡条件进行力学分析。
通过变位法可以得到构件所受的内力和位移。
3. 有限元法：有限元法是一种数值计算方法，适用于复杂结构的受力分析。
它将结构分割成有限个小单元，通过数值模拟和计算，得到构件受力的数值解。
四、构件受力分析的应用案例钢结构设计中构件受力分析的应用案例有很多，以下仅以桥梁结构为例进行说明。
在桥梁设计中，主梁是承担桥梁荷载的主要构件之一。
主梁的受力分析需要考虑荷载和桥墩的支座情况。
如有帮助，欢迎支持。
厂房结构设计原理第一节地面厂房整体稳定和地基应力计算水电站厂房结构一般可分为三个组成部分。
1.上部结构主厂房的上部结构包括各层楼板及其梁柱系统、吊车梁和构架、以及屋顶及围护墙等。
其作用主要为承受设备重量、活荷重和风雪荷载等，并传递给卞部结构。
2.下部结构厂房的下部结构包括蜗壳、尾水管和尾水墩墙等结构。
对于河床式厂房，下部结构中还包括进水口结构。
其作用主要为承受水荷载的作用、构成厂房的基础，承受上部结构、发电支承结构，将荷载分布传给地基和防渗等。
3.发电机支承结构、发电机支承结构的作用是承受机组设备重以及动力荷载，传给下部结构。
根据教学大纲的要求，本章主要内容为厂房整体稳定和地基应力计算，发电机支承结构、蜗壳和尾水管结构的结构设计原理。
如有帮助，欢迎支持。
地面厂房在水平荷载如水压力和土压力等以及扬压力的作用下应保持整体稳定，厂基面上垂直正应力应满足规范要求。
稳定不能保证、地基应力不满足要求时，应采取措施，如设置灌浆帷幕和排水孔降低扬压力，对坝后式厂房可以考虑是否采用厂坝整体连接方式，利用坝体帮助稳定。
厂房整体稳定和地基应力计算的内容一般包括沿地基面的抗滑稳定、抗浮稳定和厂基面垂直正应力计算。
河床式厂房本身是童水建筑物，厂房地基内部存在软弱层面时，还应进行深层抗滑稳定计算。
一、计算情况和荷载组合厂房稳定和地基应力计算要考虑厂房施工、运行和扩大检修期的各种不利情况，主要计算情况如下：1.正常运行对河床式厂房来说争正常运行情况中应考虑两种水位组合：(1)上游正常蓄水位和下游最低水位。
这种组合情况厂房承受的水头最大，但扬压力不大。
(2)上游设计洪水位和下游相应水位。
这种情况扬压力较大，对稳定不利。
对坝后式厂房和引水式厂房来说，引起稳定问题的水平荷载为下游水压力，正声运行情况中取下游设计洪水位进行组合。
厂房上游面作用的荷载有压力管道和下部结构纵缝面上的水压力，后者作用的面积与止水的布置方式有关，水压力的压强则与厂基面扬压力分布图有关，根据具体情况确定。
2 单层厂房结构设计2.0 单层工业厂房结构设计基本要求本课程设计的基本要求是：●通过课程设计，掌握工业建筑设计的特点，装配式混凝土排架的受力特点；●掌握单层工业厂房荷载特点、传力路径，掌握厂房抗力构件的形式及组成方案；●掌握装配式结构中标准构件的选型；●掌握单层工业厂房排架的内力分析、内力组合和构件截面设计方法；●正确理解和运用构造措施，保证结构正常工作条件；●掌握表达设计意图的正确方法，包括各部分图纸的作用、应达到的深度和正确的表示方式。
2.1 结构类型和结构体系方案设计：●确定结构类型和结构体系；●结构布置；●构件选型。
结构类型：●混合结构●钢结构●混凝土结构结构体系：●排架结构：由屋架或屋面梁、柱和基础组成，柱顶与屋架铰接，柱底与基础顶面固接。
适用范围：跨度可超过30m，高度可达20～30m或更大，吊车吨位可达150t甚至更大。
刚架结构：由横梁、柱和基础组成。
柱顶与横梁刚接，为同一构件，柱底与基础一般为铰接，有时也采用刚接。
如二铰门架（门架顶点为刚接）、三铰门架（门架顶点为铰接）。
适用范围：无吊车或吊车吨位不超过10t，跨度不超过18m的中、小型单层厂房或仓库。
2.2 排架结构组成及荷载传递2.2.1 结构组成（图2.2.1）排架柱顶以上部分各构件，包括屋面板、天窗架、屋架、托架等。
屋盖结构体系：●无檩屋盖结构体系：由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋盖支撑所组成，有时还包括天窗架和托架。
●有檩屋盖结构体系：由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖支撑所组成。
单层工业厂房主要采用无檩屋盖结构形式。
2、纵、横向平面排架●横向平面排架（图 2.2.2），由横梁（屋架或屋面梁）和横向柱列（包括基础）所组成，是厂房的基本承重结构。
●纵向平面排架（图 2.2.3），由连系梁、吊车梁、纵向柱列（包括基础）和柱间支撑等组成。
围护结构包括：纵墙、横墙（山墙）、抗风柱、连系梁、基础梁等构件。
2.2.2 荷载传递1、荷载分类永久荷载（恒荷载）：包括各种构件、围护结构及固定设备的自重。
轻钢厂房结构的设计轻钢厂房结构设计是工程建设中的重要环节，它直接关系到厂房的安全性、稳定性和经济性。
轻钢厂房结构是指采用轻钢结构系统进行构造的厂房，主要由轻钢梁、柱、墙板和屋面等构件组成。
下面将详细介绍轻钢厂房结构设计的一些重要考虑因素。
首先，轻钢厂房结构设计需要考虑建筑物的功能和使用要求。
根据厂房的用途和持续时间，选择合适的结构形式和材料。
例如，一些重要设备需要较高的屋顶承重能力和稳定性，因此需要增加屋顶和地面的结构层厚度，使用更高强度的轻钢材料。
其次，轻钢厂房结构设计需要根据地理和气候条件进行分析和考虑。
如果厂房位于地震地带，需要采取抗震措施，如增加结构稳定性和连接强度，以确保厂房在地震时的安全性。
另外，如果厂房所在地风力较大，需要增加外墙板和屋顶的抗风能力，采用合适的构造形式，如桁架结构。
第三，轻钢厂房结构设计需要考虑建筑物的尺寸和空间布局。
根据厂房的规模和使用需求，确定合理的梁柱间距、屋面高度和跨度等参数。
同时，要考虑内部空间的灵活性，以适应不同生产工艺和设备的布置。
第四，轻钢厂房结构设计需要考虑施工和维护的便利性。
轻钢结构具有重量轻、构件标准化和预制加工等特点，可以减少现场施工工期和人力成本。
此外，轻钢结构具有可重复使用性，便于后期拆改和维护。
最后，轻钢厂房结构设计需要关注建筑物的防火性能和环境保护要求。
轻钢梁、柱和墙板一般采用阻燃材料进行加工，以提高厂房的防火等级。
同时，要考虑厂房的保温隔热性能，减少能源损失和环境污染。
综上所述，轻钢厂房结构设计是一个复杂而多样化的过程，需要充分考虑建筑物的功能、地理气候条件、尺寸布局、施工与维护便利性以及防火环保要求等因素。
只有综合考虑这些因素，并进行全面的分析和设计，才能确保轻钢厂房结构的稳定性、安全性和经济性。
厂房结构设计原理第一节地面厂房整体稳定和地基应力计算水电站厂房结构一般可分为三个组成部分。
1.上部结构主厂房的上部结构包括各层楼板及其梁柱系统、吊车梁和构架、以及屋顶及围护墙等。
其作用主要为承受设备重量、活荷重和风雪荷载等，并传递给卞部结构。
2.下部结构厂房的下部结构包括蜗壳、尾水管和尾水墩墙等结构。
对于河床式厂房，下部结构中还包括进水口结构。
其作用主要为承受水荷载的作用、构成厂房的基础，承受上部结构、发电支承结构，将荷载分布传给地基和防渗等。
3.发电机支承结构、发电机支承结构的作用是承受机组设备重以及动力荷载，传给下部结构。
根据教学大纲的要求，本章主要内容为厂房整体稳定和地基应力计算，发电机支承结构、蜗壳和尾水管结构的结构设计原理。
地面厂房在水平荷载如水压力和土压力等以及扬压力的作用下应保持整体稳定，厂基面上垂直正应力应满足规范要求。
稳定不能保证、地基应力不满足要求时，应采取措施，如设置灌浆帷幕和排水孔降低扬压力，对坝后式厂房可以考虑是否采用厂坝整体连接方式，利用坝体帮助稳定。
厂房整体稳定和地基应力计算的内容一般包括沿地基面的抗滑稳定、抗浮稳定和厂基面垂直正应力计算。
河床式厂房本身是童水建筑物，厂房地基内部存在软弱层面时，还应进行深层抗滑稳定计算。
一、计算情况和荷载组合厂房稳定和地基应力计算要考虑厂房施工、运行和扩大检修期的各种不利情况，主要计算情况如下：1.正常运行对河床式厂房来说争正常运行情况中应考虑两种水位组合：(1)上游正常蓄水位和下游最低水位。
这种组合情况厂房承受的水头最大，但扬压力不大。
(2)上游设计洪水位和下游相应水位。
这种情况扬压力较大，对稳定不利。
对坝后式厂房和引水式厂房来说，引起稳定问题的水平荷载为下游水压力，正声运行情况中取下游设计洪水位进行组合。
厂房上游面作用的荷载有压力管道和下部结构纵缝面上的水压力，后者作用的面积与止水的布置方式有关，水压力的压强则与厂基面扬压力分布图有关，根据具体情况确定。
正常运行情况中厂房内有结构和设备重以及水重。
2.机组检修河床式厂房机组检修情况计算中，上、下游水位分别一取上游正常蓄水位和下游检修水位，机组设备重及流道内的水重均不考虑。
在这种情况下，厂房承受的水头大，而厂房的重量轻，只有结构自重，对稳定不利。
坝后式和引水式厂房机组检修情况计算中，下游取检修水位，其余同上。
3.施工情况厂房施工一般是先完成一期混凝土浇筑和上部结构，以后顺序逐台安装机组并浇筑二期混凝土，机组安装周期较长，如机组是分期安装的，厂房的施上安装期更长，所以要进行施工情况的稳定计算。
在这种计算情况中，二期混凝土和设备重不计，厂房重量最轻，而厂房已经承受水压，对抗滑和抗浮不利。
这种计算情况也称为机组未安装情况。
河床式厂房机组未安装情况的上游水位取正常蓄水位或设计洪水位，下游取相应最不利水位。
坝后式和引水式厂房下游取设计洪水位。
如厂房位于软基上，地基承载力低，施工期还需考虑本台机组已安装，而吊车满载通过的情况，如厂房尚未承受水压，则厂基面无扬压力作用，流道中也无水重。
4.非常运行情况河床式厂房非常运行情况时，上游取校核洪水位，下游取相应最不利水位。
坝后式和引水式厂房下游取校核洪水位。
5.地震情况河床式厂房地震情况时，上游取正常蓄水位，下游取最低尾水位。
坝后式厂房和引水式厂房下游取满载运行尾水位。
以上所述各种情况中，正常运行情况的荷载组合为基本组合，其他为特殊组合。
厂房基础设有排水孔时，特殊组合中还要考虑排水失效的情况。
以上所述各种情况中，其他应考虑的荷载与混凝土重力坝稳定计算中相同。
厂房整体稳定和地基应力计算应对中间机组段。
边机组段和装配场段分别进行。
边机组段和装配场段，除了有上下游水压力作用外，还可能受侧向水压力的作用，或者还有侧向土压力存在，所以必须核算双向水压力作用下的整体稳定性和地基应力。
二、扬压力的确定作用于厂房基础的扬压力，按全部计算面积考虑。
河床式厂房的扬压力计算图形，按（SDJ21-78, 试行）《混凝土重力坝设计规范》补充规定来用。
引水式厂房的扬压力计算图形，基础无排水设施时厂房上下游水位相同，扬压力图形按浮托力确定，有排水设施时，可参照《混凝土重力坝设计规范》补充规定确定。
坝后式厂房的扬压力计算图形，应根据厂坝的连接方式和排水设施情况，与坝体共同考虑。
山区河流，洪枯水位变幅大，洪水位具有暴涨暴落的特点，在水位上升和下降的过程中，厂房地基内产生非恒定渗流，厂基面上各处扬压力最大值出现的时间滞后于厂房下游洪水位，峰值也减小。
如前所述，坝后式和引水式水电站厂房的整体稳定性和地基应力在厂房下游洪水位时最为不利，因而，如洪峰历时短，厂基扬压力计算图形可考虑非恒定渗流的时间效应，通过非恒定渗流计算酌予减小。
三、计算方法和要求1.抗滑稳定计算厂房抗滑稳定性可按抗剪断强度公式或抗剪强度公式计算(1)抗剪断强度计算公式皮=--------- C194 )式中二'一按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数；、：’一滑动面的抗剪断摩擦系数及抗剪断粘结力；A—基础面受压部分的计算面积；—全部荷载对滑动面的法向分值(含扬压力)；X-—全部荷载对滑动面的切向分值(含扬压力)。
(2)抗剪强度计算公式式中K—按抗剪强度计算的抗滑稳定安全系数；f—滑动面的抗剪摩擦系数。
(3)整体抗滑稳定安全系数。
根据(SD335-89，试行)《水电站厂房设计规范》，厂房整体抗滑稳定的安全系数不分等级按表18-1选用。
« 19-1 抗淆聰定2•抗浮稳定性计算厂房抗浮稳定性可按式(18-3)计算(19-3^式中抗浮稳定安全系数；» —计算段的全部重量;U—计算段扬压力总和。
根据《水电站厂房设计规范》，抗浮稳定安全系数Kf在任何计算情况下不得小1.1。
3.地基应力计算(1)计算方法。
厂基面上的垂直正应力可按下式计算3工护±工肱』土工必尹£ 一几—人C19-4)式中。
「厂基面垂直正应力;—计算段上全部荷载在厂基面上的法向分力总和；、I"—计算段上全部荷载对厂基面廿算截面形心轴X、Y的力矩总和。
x、y—计算截面上任意点对形心的坐标值；、‘一计算截面对形心轴X, Y轴的惯性矩，A—厂基面计算截面积。
式（18-4）假定厂房基础为刚体，厂基面地基应力为线性分布。
水电站厂房的基础结构中，尾水管底板的厚度不大，底板相对地基的刚度较小时，其底面上的地基应力比周围要小，尤其是肘管段的底板，在扬压力的作用下，肘管段底板底面的中间部分甚至会与地基脱开，这一部分也就无地基应为存在。
因而，在进行地基应力计算时，应根据具体情况，在计算截面确定时扣除部分面积。
尾水管扩散段底板为分离式时，其面积也不包括在计算截面内。
用尾水管底板有限元分析，可直接求得考虑底板柔度影响的厂基面地基应力分布图。
（2 ）计算要求。
厂房地基面上的垂直正应力应符合下列要求：1）厂房地基面上承受的最大垂直正应力，不论是何种型式的厂房，在任何情况下均不应超过基岩的允许压应力。
在地震情况下基岩允许压应力可适当提高。
2）厂房地基面上承受的最小垂直正应力（计入扬压力），对于河床式厂房，不论是正常运行还是非常运行情况都应大于零，只有在地震情况下才允许出现不大于10「二「的拉应力。
对于坝后式和引水式厂房，正常运行情况下，一般应大于零；非常运行情况下，允许出现不大于10-20…一"的局部拉应力。
地震情况下，如出现大于10-20-的拉应力，应进行专门论证。
厂房整体稳定和地基应力计算不满足要求时，应在厂房地基中米取防渗和排水措施，如图18-2中的厂房。
坝后式厂房可以考虑厂坝整体连接，利用坝体帮助稳定。
第一节水电站厂房的功用和基本类型一、水电站厂房的功用水电站厂房是将水能转换为机械能进而转换为电能的场所，它通过一系列工程措施，将水流平顺地引人及引出水轮机，将各种必需的机电设备安置在恰当的位置，为这些设备的安装、检修和运行提供方便有效的条件，也为运行人员创造良好的工作环境。
水电站厂房是建筑物及机械、电气设备的综合体，在厂房的设计、施工、安装和运行中需要各专业人员通力协作。
水工建筑专业人员主要从事建筑物的设计、施工与运行，因而本教材着重从水工建筑的观点来研究水电站厂房。
二、水电站厂房的基本类型根据厂房在水电站枢纽中的位置及其结构特征，水电站厂房可分为以下三种基本类型：(1)坝后式厂房。
厂房位于拦河坝下游坝趾处，厂房与坝直接相连, 发电用水直接穿过坝体引人厂房，如图11-2所示的丹江口水电站广房。
兴建中的三峡水电站厂房也是坝后式的。
在坝后式厂房的基础上，将厂坝关系适当调整，并将厂房结构加以局部变化后形成的厂房型式还包括：1)挑越式厂房：厂房位于溢流坝坝趾处，溢流水舌挑越厂房顶泄人下游河道，如图18-2 所示的贵州乌江渡水电站厂房。
2)溢流式厂房：厂房位于溢流坝坝趾处，厂房顶兼作溢洪道，如图18-3 (a) 所示的浙江新安江水电站厂房。
3)坝内式厂房：厂房移人坝体空腹内，如图18-3 (b)所示位于溢流坝坝体内的江西上犹江水电站厂房，或图18-4 所示设置在空腹重力拱坝内的湖南凤滩水电站厂房。
(2)河床式厂房。
厂房位于河床中，本身也起挡水作用，如图11-4 所示广西西津水电站厂房。
若厂房机组段内还布置有泄水道，则成为泄水式厂房(或称混合式厂房)，如图18-7 所示长江葛洲坝水利枢纽大江、二江电厂的厂房内均设有排沙用的泄水底孔。
(3)引水式厂房。
厂房与坝不直接相接，发电用水由引水建筑物引人厂房。
当厂房设在河岸处时称为引水式地面厂房，如图16-1 所示浙江湖南镇水电站厂房。
引水式厂房也可以是半地下式的，如浙江百丈漈一级水电站厂房，或地下式的，如图18-10 所示的云南鲁布革水电站厂房。
此外，水电站厂房还可按机组类型分为竖轴机组厂房及横轴机组厂房；按厂房上部结构的特点分为露天式、半露天式和封闭式厂房；或按水电站资源的性质分为河川电站（常规水电站）厂房、潮汐电站厂房以及抽水蓄能电站厂房等等。
图16-1湖南镇水电站（引水式）厂房总体布置图三、水电站厂房的设计程序我国大中型水电站设计一般分为四个阶段：预可行性研究、可行性研究、招标设计及施工详图。
预可行性研究的任务是在河流（河段）规划和地区电力负荷发展预测的基础上，对拟建水电站的建设条件进行研究，论证该水电站在近期兴建的必要性、技术上的可行性和经济上的合理性。
在这个阶段中，对厂房不进行具体设计，而只基本选定电站规模，初选枢纽布置方式及厂房的型式，绘出厂房在枢纽中的位置，估算工程量。
可行性研究的任务是通过方案比较选定枢纽的总体布置及其参数，决定建筑物的型式和控制尺寸，选择施工方案、进度和总布置，并编制工程投资预算，阐明工程效益。
在该阶段中，对厂房设计的要求是根据选定机组机型、电气主结线图及主要机电设备，初步决定厂房的型式、布置及轮廓尺寸，绘出厂区及厂房布置图，进行厂房稳定计算及必要的结构分析，提出厂房工程地质处理措施。
