第11章單層廠房

1、 教材作者：沈蒲生教材作者：沈蒲生 課件制作：陳長冰課件制作：陳長冰 課件審查：建工系課件審查：建工系 3單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu) v本章主要介紹：單層廠房的組成、傳力途徑及設(shè)計內(nèi)容；單本章主要介紹：單層廠房的組成、傳力途徑及設(shè)計內(nèi)容；單 層廠房的結(jié)構(gòu)布置；排架的內(nèi)力計算；單層廠房柱設(shè)計；單層廠房的結(jié)構(gòu)布置；排架的內(nèi)力計算；單層廠房柱設(shè)計；單 層廠房結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件的選型；各構(gòu)件間的連接。重點是單層層廠房結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件的選型；各構(gòu)件間的連接。重點是單層 廠房的組成、受力特點、支撐的布置、構(gòu)件選型、排架內(nèi)力廠房的組成、受力特點、支撐的布置、構(gòu)件選型、排架內(nèi)力 計算、構(gòu)件間的連接。計算、構(gòu)件間的

2、連接。 本章提要本章提要 本本 章章 內(nèi)內(nèi) 容容 v3.1 概述概述 v3.2 單層工業(yè)廠房排架結(jié)構(gòu)的組成、單層工業(yè)廠房排架結(jié)構(gòu)的組成、 傳力途徑及設(shè)計內(nèi)容傳力途徑及設(shè)計內(nèi)容 v3.3 單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置 v3.4 單層廠房結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件的選型單層廠房結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件的選型 v3.5 單層廠房排架內(nèi)力計算單層廠房排架內(nèi)力計算 v3.6 單層廠房柱的設(shè)計單層廠房柱的設(shè)計 v3.7 單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件間的單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件間的 連接構(gòu)造連接構(gòu)造 3.1 概述概述 v（1） 廠房首先要滿足生產(chǎn)工藝的要求，并為工廠創(chuàng) 造良好的勞動衛(wèi)生條件，以利提高產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生 產(chǎn)率

3、。 v（2） 廠房內(nèi)一般都有笨重的機器設(shè)備、起重運輸設(shè) 備（吊車）等，這就要求廠房有較大的空間。同時， 廠房結(jié)構(gòu)要承受較大的靜、動荷載以及振動或撞擊力 等。 v（3） 有的廠房在生產(chǎn)過程中會散發(fā)大量的余熱、煙 塵、有害氣體、有侵蝕性的液體以及生產(chǎn)噪音等，這 就要求廠房有良好的通風(fēng)和采光。 3.1.1 單層工業(yè)廠房的特點單層工業(yè)廠房的特點 v（4） 生產(chǎn)過程往往需要各種工程技術(shù) 管網(wǎng)，如上下水、熱力、壓縮空氣、煤 氣、氧氣管道和電力供應(yīng)等。廠房設(shè)計 時應(yīng)考慮各種管道的敷設(shè)要求和它們的 荷載。 v（5） 生產(chǎn)過程中有大量的原料、加工 零件、半成品、成品、廢料等需要用電 瓶車、汽車或火車進行運輸。廠

4、房設(shè)計 時應(yīng)考慮所采用的運輸工具的通行問題。 3.1.2 單層廠房的結(jié)構(gòu)類型單層廠房的結(jié)構(gòu)類型 v單層廠房的結(jié)構(gòu)按其承重結(jié)構(gòu)的材料來 分，有混合結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼 結(jié)構(gòu)等類型。 v混合結(jié)構(gòu)的主要承重結(jié)構(gòu)為墻或帶壁柱 墻，屋架可用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼木結(jié) 構(gòu)或輕鋼結(jié)構(gòu)。 v中型以上廠房大多選用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 3.1.2.1 按材料分按材料分 v單層廠房的結(jié)構(gòu)按其施工方法來分，有 裝配式和現(xiàn)澆式兩種。 v目前除特殊情況外，均采用裝配式鋼筋 混凝土結(jié)構(gòu)。 3.1.2.2 按施工方法分按施工方法分 v1.排架結(jié)構(gòu) v裝配式單層廠房的主要承重結(jié)構(gòu)是屋架或屋面 梁、柱和基礎(chǔ)。當(dāng)屋架與柱頂為鉸接，柱與

5、基 礎(chǔ)頂面為剛接時，這樣組成的結(jié)構(gòu)叫排架。 v排架結(jié)構(gòu)按其所用材料分鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)、 鋼屋架和鋼筋混凝土柱組成的排架結(jié)構(gòu)、磚墻 或磚垛代替鋼筋混凝土柱的磚排架結(jié)構(gòu)。 v隨著生產(chǎn)工藝及使用要求的不同，排架結(jié)構(gòu)可 設(shè)計成等高或不等高、單跨或多跨的各種形式 （如圖3.1所示）。 3.1.2.3 按承重結(jié)構(gòu)的形式分按承重結(jié)構(gòu)的形式分 v2.剛架結(jié)構(gòu) v剛架結(jié)構(gòu)也稱框架結(jié)構(gòu)，剛架結(jié)構(gòu)也是由橫梁、 柱和基礎(chǔ)所組成。 v常用有鋼筋混凝土門式剛架和鋼框架結(jié)構(gòu)。 v（1） 鋼筋混凝土門式剛架。鋼筋混凝土門式 剛架的基本特點是柱和屋架（橫梁）合并為同 一個構(gòu)件，柱與基礎(chǔ)的連接為鉸接或剛接。 v門式剛架種類很多

6、，目前在單層廠房中用得較 多的是兩鉸和三鉸兩種形式。同樣，門式剛架 也可用于多跨廠房。如圖3.2所示。 v（2） 鋼框架結(jié)構(gòu)。鋼框架結(jié)構(gòu)的屋架、 柱、吊車梁等主要構(gòu)件均采用鋼結(jié)構(gòu)。 廠房鋼柱的上柱升高至屋架上弦，屋架 的上下弦均與上柱相連接，使屋架與柱 形成剛接，以提高廠房的橫向剛度。如 圖3.3所示。 圖3.1鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu) 圖3.2鋼筋混凝土門式剛架 圖3.3鋼框架結(jié)構(gòu) 3.2 單層工業(yè)廠房排架結(jié)構(gòu)的組成、單層工業(yè)廠房排架結(jié)構(gòu)的組成、 傳力途徑及設(shè)計內(nèi)容傳力途徑及設(shè)計內(nèi)容 v單層工業(yè)廠房排架結(jié)構(gòu)通常由橫向平面 排架和縱向平面排架及支撐系統(tǒng)連成一 個整體的空間結(jié)構(gòu)體系，由下列構(gòu)件組 成，

7、如圖3.4所示。 3.2.1 單層工業(yè)廠房排架結(jié)構(gòu)的組成單層工業(yè)廠房排架結(jié)構(gòu)的組成 圖3.4裝配式鋼筋混凝土單層廠房結(jié)構(gòu) v屋蓋結(jié)構(gòu)分無檁和有檁兩種體系，無檁體系由 大型屋面板、屋面梁或屋架以及屋蓋支撐所組 成，如圖3.5所示。 v有檁體系由小型屋面板、檁條、屋架（包括屋 蓋支撐）組成，如圖3.6所示。 v屋蓋結(jié)構(gòu)有時還有天窗架、托架，其作用主要 是圍護和承重（承受屋蓋結(jié)構(gòu)自重、屋面活荷 載、雪荷載和其它荷載），以及采光和通風(fēng)。 v墻體圍護結(jié)構(gòu)包括外墻、抗風(fēng)柱、墻梁、基礎(chǔ) 梁等，其作用主要是圍護和承重。 3.2.1.1 屋蓋和墻體圍護結(jié)構(gòu)體系屋蓋和墻體圍護結(jié)構(gòu)體系 圖3.5無檁體系 圖3.6有

8、檁體系 v橫向平面排架是由屋面梁或屋架、橫向 柱列和基礎(chǔ)等組成，它是廠房基本承重 結(jié)構(gòu)。 v廠房橫向排架承受豎向荷載（如結(jié)構(gòu)自 重、屋面活荷載和吊車豎向荷載等）及 橫向水平荷載（如風(fēng)荷載、吊車橫向制 動力和地震作用等）。如圖3.7所示。 3.2.1.2 橫向排架結(jié)構(gòu)體系橫向排架結(jié)構(gòu)體系 圖3.7單層廠房的荷載 v縱向排架結(jié)構(gòu)體系是由縱向柱列和 基礎(chǔ)、連系梁和柱間支撐等組成。 v其作用是保證廠房結(jié)構(gòu)的縱向穩(wěn)定 和承重，廠房縱向排架主要承受縱向水 平荷載，如縱向風(fēng)荷載、吊車縱向制動 力、縱向地震作用和溫度應(yīng)力等。如圖 3.8所示。 3.2.1.3 縱向排架結(jié)構(gòu)體系縱向排架結(jié)構(gòu)體系 圖3.8廠房的縱

9、向排架 1風(fēng)力；2吊車縱向制動力；3連系梁；4柱間支撐； 5吊車梁；6柱 3.2.2 荷載的傳遞荷載的傳遞 v永久荷載是長期作用在廠房結(jié)構(gòu)上的不 變荷載（恒荷載），如各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件、 圍護結(jié)構(gòu)以及設(shè)備的自重等。 3.2.2.1 永久荷載永久荷載 v可變荷載是作用在廠房結(jié)構(gòu)上的活荷載，主要有： v（1） 雪荷載，以基本雪壓所算得的在廠房各屋 面上的積雪重量。 v（2） 風(fēng)荷載，以基本風(fēng)壓所算得的在廠房各部 分表面上的風(fēng)壓（吸）力。 v（3） 吊車荷載，吊車起吊重物在廠房內(nèi)運行時 的移動集中荷載包括吊車豎向荷載和吊車水平荷 載 v（4） 積灰荷載，大量排灰的廠房及其鄰近建筑， 應(yīng)考慮積灰荷載。 v（

10、5） 施工荷載，廠房在施工或檢修時的荷載。 3.2.2.2 可變荷載可變荷載 v作用在單層廠房結(jié)構(gòu)上所有荷載按其作 用方向可分為豎向荷載、橫向水平荷載 以及縱向水平荷載三種。 v荷載的傳遞，特別是水平荷載的傳遞， 實際上很復(fù)雜的，而不是簡單的直接傳 遞，為了清楚起見，再把上面分析的荷 載傳遞路線綜合成圖表來表達，如圖3.9 所示。 v在一般的單層廠房中，橫向排架是主要 承重結(jié)構(gòu)，而屋架、吊車梁、柱和基礎(chǔ) 是廠房中的主要承重構(gòu)件。 3.2.2.3 偶然荷載偶然荷載 圖3.9 荷載傳遞路線圖 v單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)建筑設(shè)計 資料，以及堅固適用、技術(shù)先進、經(jīng)濟 合理的原則進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。 v單層

11、廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要內(nèi)容： v（1） 確定結(jié)構(gòu)方案，進行結(jié)構(gòu)布置； v（2） 確定主要承重構(gòu)件； v（3） 進行排架內(nèi)力分析與組合； v（4） 排架柱設(shè)計； v（5） 確定主要構(gòu)件之間的連接構(gòu)造。 3.2.3 單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容 3.3 單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置 v單層廠房承重柱的縱向和橫向定位軸線在 平面上形成的有規(guī)律的網(wǎng)格稱為柱網(wǎng)。柱 子縱向定位軸線間的距離稱為跨度，橫向 定位軸線的距離稱為柱距。 v確定柱網(wǎng)尺寸時，首先要滿足生產(chǎn)工藝要 求，尤其是工藝設(shè)備的布置；其次是根據(jù) 建筑材料、結(jié)構(gòu)形式、施工技術(shù)水平、經(jīng) 濟效果，以及提高建筑工業(yè)化

12、程度和建筑 處理、擴大生產(chǎn)、技術(shù)改造等方面因素來 確定；此外，還應(yīng)滿足模數(shù)制的要求。 3.3.1 柱網(wǎng)的布置柱網(wǎng)的布置 v（1） 跨度 v單層廠房的跨度在18m以下時，應(yīng)采用 30M數(shù)列（1M=100mm)，即9m、12m、 15m、18m；在18m以上時，應(yīng)采用擴大 模數(shù)60M數(shù)列，即24m、30m、36m等。 如圖3.10所示。 v（2） 柱距 v單層廠房的柱距應(yīng)采用擴大模數(shù)60M數(shù)列， 見圖3.10。 v單層廠房山墻處的抗風(fēng)柱柱距宜采用擴大 模數(shù)15M數(shù)列。 圖3.10 跨度和柱距示意圖 v（1）伸縮縫 v為減少廠房結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力，可設(shè)置伸 縮縫，將廠房結(jié)構(gòu)分成若干溫度區(qū)段。 v伸縮縫的

13、一般做法是從基礎(chǔ)頂面開始將 相鄰溫度區(qū)段的上部結(jié)構(gòu)完全分開，在 伸縮縫兩側(cè)設(shè)置并列的雙排柱、雙榀屋 架，而基礎(chǔ)可做成將雙排柱連在一起的 雙杯口基礎(chǔ)。 3.3.2 變形縫的設(shè)置變形縫的設(shè)置 v（2）沉降縫 v由于單層廠房結(jié)構(gòu)主要是由簡支構(gòu)件裝 配而成，因地基發(fā)生不均勻沉降在構(gòu)件 中產(chǎn)生的附加內(nèi)力不大，所以在單層廠 房結(jié)構(gòu)中，除主廠房結(jié)構(gòu)與生活間等附 屬建筑物相連接處外，很少采用沉降縫。 v沉降縫應(yīng)將建筑物從基礎(chǔ)到屋頂全部分 開，以使縫兩邊發(fā)生不同沉降時不至于 相互影響。 v（3）防震縫 v防震縫是為減輕震害而采取的措施之一。 當(dāng)廠房平面、立面復(fù)雜，結(jié)構(gòu)高度或剛 度相差很大，以及在廠房側(cè)邊布置附房

14、， 如生活間、變電所、爐子間等時，設(shè)置 抗震縫將相鄰部分分開，防震縫的寬度 在廠房縱橫跨交接處可采用100150mm， 其它情況可采用5090mm。 變形縫的對比變形縫的對比 v支撐的作用，從圖3.11所舉的有檁屋蓋體系廠房支撐 布置中可以看出：如果不設(shè)支撐時，山墻上的風(fēng)力 W將從A點傳至B點，這樣不僅廠房整體剛度差，穩(wěn) 定性也難于保證。如設(shè)了支撐，山墻上的風(fēng)力W則 從A點傳至123456,再傳至柱間支撐，最 后傳至基礎(chǔ)。支撐的主要作用是： v(1) 保證廠房結(jié)構(gòu)的縱向及橫向水平剛度； v(2) 在施工和使用階段，保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件的穩(wěn)定性； v(3) 將某些水平荷載傳給主要承重結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)。 3.3

15、.3 支撐的布置支撐的布置 圖3.11 有檁屋蓋體系廠房支撐作用示意圖 v屋蓋支撐包括上弦橫向水平支撐、下弦橫向水 平支撐、下弦縱向水平支撐、垂直支撐及系桿 等。 v1.橫向水平支撐 v橫向水平支撐是由交叉角鋼和屋架上弦或下弦 組成的水平桁架。其作用是，加強屋蓋結(jié)構(gòu)在 縱向水平面內(nèi)的剛度，將山墻抗風(fēng)柱所承受的 縱向水平力傳到兩側(cè)柱列上去，布置在溫度區(qū) 段的兩端。設(shè)置在屋架上弦平面內(nèi)的稱為上弦 橫向水平支撐；設(shè)置在屋架下弦平面內(nèi)的稱為 下弦橫向水平支撐。 3.3.3.1 屋蓋支撐屋蓋支撐 v（1） 上弦橫向水平支撐。 v當(dāng)屋蓋結(jié)構(gòu)的縱向平面內(nèi)的剛度不足，具有以下情況 之一時，應(yīng)設(shè)置上弦橫向水平支

16、撐： v 跨度較大的無檁體系屋蓋，當(dāng)屋面板與屋架連接點 的焊接質(zhì)量不能保證，且山墻抗風(fēng)柱與屋架上弦連接 時,如圖3.12(a)中的1； v 廠房設(shè)有天窗，當(dāng)天窗通到廠房兩端的第二柱間或 通過伸縮縫時，此時，應(yīng)在第一或第二柱間的天窗范 圍內(nèi)設(shè)置上弦橫向水平支撐，并在天窗范圍內(nèi)沿縱向 設(shè)置一至三道通長的受壓系桿，以保證屋架上弦的側(cè) 向穩(wěn)定。如圖3.12(c)、(d)中的2。 v（2） 下弦橫向水平支撐。 v當(dāng)具有以下情況之一時，應(yīng)設(shè)置下弦橫向水平支 撐，下弦橫向水平支撐一般宜設(shè)于廠房端部及伸 縮縫處第一柱間，如圖3.12(a)、(c)中的3、4。 v 廠房跨度18m，或廠房跨度18m，且山墻上 風(fēng)

17、荷載由屋架上弦傳遞時； v 屋架下弦懸掛吊車的縱向水平荷載較大而通過 垂直支撐傳力時，可在懸掛吊車軌道盡頭的柱間 設(shè)置； v 當(dāng)廠房高度較大，縱向風(fēng)荷載由山墻抗風(fēng)柱傳 至屋架下弦時； v 廠房內(nèi)有較大的振動荷載，吊車噸位大時。 v2.縱向水平支撐 v縱向水平支撐一般是由交叉角鋼等鋼桿件和屋架 下弦第一節(jié)間組成的水平桁架。其作用是加強屋 蓋結(jié)構(gòu)在橫向水平面內(nèi)的剛性；在屋蓋設(shè)有托架 時，還可以保證托架上緣的側(cè)向穩(wěn)定，并將托架 區(qū)域內(nèi)的橫向水平風(fēng)力有效地傳到相鄰柱子上去。 v當(dāng)具有以下情況之一時，應(yīng)設(shè)置縱向水平支撐 v（1） 廠房內(nèi)設(shè)有托架時，則必須在設(shè)有托架的 柱間和兩端相鄰的一個柱間設(shè)置下弦縱向

18、水平支 撐，見圖3.13(a)。 v（2） 廠房內(nèi)設(shè)有軟鉤橋式吊車，廠房高大，吊 車噸位大時（如單跨廠房柱高1518m以上，中級 工作制吊車30t以上時）。如圖3.13(b)所示 v（3） 廠房內(nèi)設(shè)有硬鉤橋式吊車或5t級以上的鍛錘 時，此時，布置要求如圖3.13(b)所示，當(dāng)?shù)踯噰?位大或?qū)S房剛度有特殊要求時，可沿中間柱列 適當(dāng)增設(shè)縱向水平支撐，如圖3.13(c)所示。 v當(dāng)廠房已設(shè)有下弦橫向水平支撐時，則縱向水平 支撐應(yīng)盡可能與橫向水平支撐連接，以形成封閉 的水平支撐系統(tǒng)，如圖3.13（a)、(b)所示。 v3.垂直支撐及水平系桿 v垂直支撐一般是由角鋼桿件與屋架的直 腹桿或天窗架的立柱組

19、成的垂直桁架。 屋架垂直支撐根據(jù)屋架高度不同做成十 字交叉形或W形天窗架，垂直支撐一般 做成斜叉形。 v垂直支撐的作用是保證屋架及天窗架在 承受荷載后的平面外穩(wěn)定；并傳遞縱向 水平力，所以垂直支撐與橫向水平支撐 配合作用。 v屋架的垂直支撐，宜按下列要求布置： v（1） 當(dāng)屋架跨度大于18m小于30m時，垂直支 撐應(yīng)布置在廠房端部第二柱間和伸縮縫兩邊第 二柱間，并在屋架跨中設(shè)置一道垂直支撐和水 平系桿。 v（2） 當(dāng)屋架跨度大于30m時，應(yīng)在屋架跨度 的1/3左右節(jié)點處設(shè)置兩道垂直支撐和水平系桿。 v（3） 豎桿較高的折線形或梯形屋架之間，除 按以上要求布置支撐外，在屋架的端部需增設(shè) 垂直支撐

20、和水平系桿。 v（4） 當(dāng)屋架設(shè)有輕型懸掛吊車時，懸掛吊車 節(jié)點位置可設(shè)置斜撐式垂直支撐，如圖3.14所 示。 v4.天窗架支撐 v天窗架支撐包括天窗上弦水平支撐 和天窗架間垂直支撐。 v天窗架支撐的作用是增強整體剛度， 保證其系統(tǒng)的空間穩(wěn)定性，并把端壁上 的水平風(fēng)荷載傳給屋架。 v天窗架支撐一般均設(shè)置在天窗架的 兩端，如圖3.15所示。 圖3.12 橫向水平 支撐布置圖 圖3.13 縱向水平支撐布置 圖3.14 斜撐式垂直支撐 圖3.15 天窗架上弦橫向 支撐 v柱間支撐一般采用交叉鋼斜桿組成。交 叉傾角在3555之間，以45為宜， 鋼桿件的截面尺寸需經(jīng)強度和穩(wěn)定計算 確定（如圖3.16(a

21、)所示）。當(dāng)柱間因交 通、設(shè)備布置或柱距較大而不能采用交 叉斜桿式支撐時，可以做成門架式支撐， 如圖3.16(b)所示。 v柱間支撐的作用是保證廠房的縱向剛度 和穩(wěn)定性，吊車縱向制動力和山墻縱向 風(fēng)荷載及縱向地震力經(jīng)屋蓋系統(tǒng)傳遞到 兩縱向柱列上去。 3.3.3.2 柱間支撐柱間支撐 v柱間支撐布置：一般上柱柱間支撐設(shè)置在溫 度區(qū)段兩側(cè)與屋蓋橫向水平支撐相對應(yīng)的柱 間，以及溫度區(qū)段中央或臨近中央的柱間， 下柱柱間支撐設(shè)置在溫度區(qū)段中部與上柱柱 間支撐相應(yīng)的位置。 v柱間支撐的布置原則：凡屬下列情況之一的 一般廠房需設(shè)置柱間支撐。 v（1） 設(shè)有重級工作制吊車或中輕級工作制 吊車起重量10t時；

22、v（2） 廠房跨度18m或柱高8m時； v（3） 縱向柱的總數(shù)每排7根； v（4） 設(shè)有3t及3t以上懸掛吊車時； v（5） 露天吊車柱列。 圖3.16 柱間支撐 v當(dāng)用磚砌體作為廠房圍護墻時，一般要 設(shè)置圈梁、連續(xù)梁、過梁和基礎(chǔ)梁。 v圈梁的作用是將墻體同廠房柱箍在一起， 以加強廠房的整體剛度，防止由于地基 不均勻沉降、較大振動荷載或地震對廠 房引起的不利影響。圈梁設(shè)在墻內(nèi)，并 與柱用鋼筋拉接。圈梁不承受墻體重量， 故柱上不設(shè)置支承圈梁的牛腿。 v圈梁的布置與墻體高度、廠房的剛度要 求及地基情況有關(guān)。 3.3.4 圈梁、連續(xù)梁、過梁和基礎(chǔ)梁的布置圈梁、連續(xù)梁、過梁和基礎(chǔ)梁的布置 v圈梁圈梁應(yīng)

23、連續(xù)設(shè)置在墻體的同一水平面上，并盡 可能沿整個建筑物形成封閉狀。如圖3.17。 v圈梁的截面寬度宜與墻厚相同。 v連續(xù)梁的作用是連系縱向柱列，以增強廠房的 縱向剛度，并將風(fēng)荷載傳給縱向柱列。此外， 連續(xù)梁還承受其上面墻體的重量。連梁通常是 預(yù)制的，兩端擱置在柱牛腿上，用螺栓或電焊 與牛腿連接。 v過梁的作用是承托門窗洞口上部墻體的重量。 v在一般廠房中，通常用基礎(chǔ)梁來承受圍護墻體 的重量，如圖3.18。 圖3.17 圈梁的搭接長度 圖3.18 基礎(chǔ)梁的擱置 3.4 單層廠房結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件的選型單層廠房結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件的選型 v工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)圖集有三類：經(jīng)國家 建委審定的全國通用標(biāo)準(zhǔn)圖集，適用于

24、全國 各地；經(jīng)某地區(qū)或某工業(yè)部門審定的通用圖 集，適用于該地區(qū)或該部門所屬單位；經(jīng)某 設(shè)計單位審定的定型圖集適用于該單位。這 些圖集一般包括設(shè)計和設(shè)計施工說明、構(gòu)件 選用表、結(jié)構(gòu)布置圖、連接大樣圖、模板圖、 配筋圖、預(yù)埋件詳圖、鋼筋及鋼材用量表等 幾個部分，均屬結(jié)構(gòu)施工圖范疇。 3.4.1 單層廠房標(biāo)準(zhǔn)或通用定型構(gòu)件的選單層廠房標(biāo)準(zhǔn)或通用定型構(gòu)件的選 擇方法擇方法 v“設(shè)計和施工說明”包括構(gòu)件適用范圍， 主要設(shè)計依據(jù)，主要計算方法，使用材料， 施工、制作及安裝要求等部分。選用構(gòu)件 時要特別注意與施工說明內(nèi)容相吻合。 v“構(gòu)件選用表”是選用構(gòu)件時的主要依據(jù)。 一般可根據(jù)兩種方法選用： v（1）

25、根據(jù)荷載或?qū)ω摵傻南拗茥l件 v（2） 根據(jù)允許的最大內(nèi)力（彎矩和剪力） v（1） 無檁體系屋面構(gòu)件 v無檁體系采用大型屋面板，適用于大中型單層廠 房。各種無檁體系屋蓋的類型、特點、尺寸、允 許均布荷載及適用條件見表3.1。 v（2）屋面板 v有檁體系屋面板類型、尺寸、特點及適用條件見 表3.2。 v（3）檁條 v檁條與屋架上弦的連接一般采用焊接。鋼筋混凝 土檁條類型、跨度等見表3.3。 3.4.2 屋面構(gòu)件選型屋面構(gòu)件選型 表表3.1 屋面板類型表屋面板類型表 表表3.2 有檁體系屋面板有檁體系屋面板 表表3.3 鋼筋混凝土檁條類型表鋼筋混凝土檁條類型表 v屋架或屋面梁直接承受屋面荷載；有些廠

26、房的 屋架（或屋面梁）還承受懸掛吊車、管道或其 它工藝設(shè)備及天窗架等荷載，并和屋蓋支撐系 統(tǒng)一起，保證屋蓋水平和垂直方向的剛度和穩(wěn) 定性。 v目前常用的鋼筋混凝土屋架的形式及其適用條 件見表3.4。 v屋面梁和屋架一般為平臥制作，因此除按一般 受彎構(gòu)件計算外，還應(yīng)進行施工階段翻身扶直 以及吊裝（或運輸）時的驗算，驗算時應(yīng)將構(gòu) 件自重乘以1.5的動力系數(shù)。 3.4.3 屋架選型屋架選型 表表3.4 鋼筋混凝土屋架類型表鋼筋混凝土屋架類型表 v吊車梁是有吊車廠房的重要承重構(gòu)件，它直接 承受吊車起重、運行、制動時產(chǎn)生的各種往復(fù) 移動荷載。為此吊車梁除了要滿足一般梁的強 度、抗裂度、剛度等要求外，還要

27、滿足疲勞強 度的要求。同時，吊車梁還傳遞廠房縱向荷載 （如山墻上的風(fēng)荷載）。 v吊車梁的選用一般按吊車的起重能力、跨度和 吊車工作制的不同，可采用不同形式。常用鋼 筋混凝土吊車梁見表3.5。 3.4.4 吊車梁選型吊車梁選型 表表3.5 常用鋼筋混凝土吊車梁常用鋼筋混凝土吊車梁 v柱主要承受屋蓋和吊車梁等豎向荷載、風(fēng) 荷載及吊車產(chǎn)生的縱向和橫向水平荷載， 有時還承受墻體、管道設(shè)備等荷載。所以， 柱應(yīng)具有足夠的抗壓和抗彎能力。 v目前柱子標(biāo)準(zhǔn)圖集CL335給出了一些柱子 的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，但大多數(shù)情況還需要設(shè)計者 自行設(shè)計。常用柱的類型見圖3.19。 v常用柱距6m的柱截面尺寸參見表3.6。 3.4.

28、5 常用柱選型常用柱選型 圖3.19 柱的類型 (a) 矩形柱；(b) 工字形柱；(c) 預(yù)制空腹板工字形柱；(d) 單肢管柱； (e) 雙肢柱；(f) 平腹桿雙肢柱；(g） 斜腹桿雙肢柱；(h) 雙肢管柱 表表3.6 柱截面尺寸參考表（柱距柱截面尺寸參考表（柱距6m) v基礎(chǔ)支承廠房上部結(jié)構(gòu)的全部重量，然后 傳遞到地基中去，因此基礎(chǔ)起著承上傳下 的作用。選擇什么類型的基礎(chǔ)，主要取決 于上部結(jié)構(gòu)荷載的大小和性質(zhì)、工程地質(zhì) 條件等。一般情況下，可采用獨立的杯形 基礎(chǔ)。 v基礎(chǔ)的類型、特點及適用條件見表3.7。 3.4.6 基礎(chǔ)選型基礎(chǔ)選型 表表3.7 基礎(chǔ)類型表基礎(chǔ)類型表 3.5 單層廠房排架內(nèi)

29、力計算單層廠房排架內(nèi)力計算 v單層廠房結(jié)構(gòu)實際上是一空間結(jié)構(gòu)體系，為了計算 方便，一般分別按縱、橫兩個方向作為平面排架來 分析，即假定各個橫向平面排架（或縱向平面排架） 均單獨工作。 v計算單元： v單層廠房是一個復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，實際計算時，可 根據(jù)廠房的構(gòu)造和荷載特點進行簡化并確定計算簡 圖，如圖3.20所示。由相鄰柱距的中部截取一個典型 區(qū)段，稱為計算單元，如圖3.20所示。 3.5.1 計算假定和計算簡圖計算假定和計算簡圖 v為簡化計算，根據(jù)構(gòu)造特點，對確定排架 的計算簡圖時，有以下計算假定: v（1） 屋架或屋面大梁與柱頂連接處，僅 用預(yù)埋鋼板焊牢，它抵抗轉(zhuǎn)動的能力很小， 計算中只考慮

30、傳遞垂直力和水平剪力，按 鉸接結(jié)點考慮。 v（2） 排架柱與基礎(chǔ)的連接做法是：預(yù)制 柱插入基礎(chǔ)杯口一定深度，柱和基礎(chǔ)間用 高強度等級細石混凝土澆筑密實。因此排 架柱與基礎(chǔ)連接處按固定端位于基礎(chǔ)頂面。 v（3） 鉸接排架的橫梁（屋架）的剛度很大， 受力后的軸向變形可忽略不計。排架受力后橫 梁兩端兩個柱子的柱頂水平位移相等。 v（4） 排架柱的高度由固定端算至柱頂鉸接處， 排架柱的軸線為柱的幾何中心線。當(dāng)柱為變截 面時，排架柱的軸線為一折線，如圖3.20(a)、 (b)所示。 v（5） 排架的跨度以廠房的縱向定位軸線為準(zhǔn)， 計算簡圖如圖3.20(c)所示。只需在變截面處增 加一個力偶M,M等于上柱

31、傳下的豎向力乘以上 下柱幾何中心線間距離e。 圖3.20 排架計算簡圖 單層廠房設(shè)計任務(wù) 計算假定與計算模型 v（1） 屋面恒荷載 v屋面恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值用G1k表示，設(shè)計值用 G1表示，它包括各種構(gòu)造層屋面板、天溝板、 屋架、天窗、天窗架、屋架支撐、托架等自重。 一般來說，G1對上柱截面的幾何中心有一個偏 心距e1，G1對下柱截面的幾何中心又增加了附 加偏心距e2，如圖3.22所示。 3.5.2 排架荷載計算排架荷載計算 10.5.2.1 恒荷載恒荷載 作用在排架上的荷載分為恒荷載和活荷載兩類， 如圖3.21所示。 v（2） 上柱自重 v上柱自重標(biāo)準(zhǔn)值用G2k表示，設(shè)計值用G2表 示，它沿上柱中

32、心線作用。 v（3） 吊車梁及軌道等零件自重標(biāo)準(zhǔn)值用 G3k表示，設(shè)計值用G3表示，它沿吊車梁中 心線作用于牛腿頂面，一般吊車梁中心線到 柱外邊緣（邊柱）或柱中心線（中柱）的距 離為750mm。 v（4） 下柱自重 v下柱自重標(biāo)準(zhǔn)值用G4k表示，設(shè)計值用G4表 示，它沿下柱中心線作用。 v（5） 支承在柱牛腿上的圍護結(jié)構(gòu)等自重 v支承在柱牛腿上的圍護結(jié)構(gòu)等自重標(biāo) 準(zhǔn)值用G5k表示，設(shè)計值用G5表示，它沿 承重梁中心線作用在柱牛腿頂面。 v（6） 墻體荷載 v當(dāng)墻直接砌筑在基礎(chǔ)梁上或大型墻板 直接擱置在基礎(chǔ)上時，它們對排架柱無豎 向作用力，它們對排架的作用是傳遞墻面 上的水平風(fēng)荷載給排架柱。 圖

33、3.21 排架上的荷載 圖3.22 排架在屋面恒荷載作用下的計算簡圖和柱的內(nèi)力圖 v屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值用Q1k表示，設(shè)計 值用Q1表示，作用點和計算簡圖與屋蓋 恒荷載相同。 v屋面活荷載包括屋面均布活荷載、 雪荷載和積灰荷載三種。均按屋面的水 平投影面積計算。 v（1） 屋面均布活荷載 v屋面均布活荷載按荷載規(guī)范采 用。當(dāng)施工荷載較大時，則按實際情況 采用。 3.5.2.2 屋面活荷載屋面活荷載 v（2） 雪荷載 v雪荷載是積雪重量，為積雪深度和 平均積雪密度的乘積。屋面雪荷載標(biāo)準(zhǔn) 值Sk計算式為： vSk=rS0 v（3） 積灰荷載 v對生產(chǎn)中有大量排灰的廠房及其鄰 近建筑物應(yīng)考慮積灰荷載，可

34、由荷載 規(guī)范查得。 v吊車按生產(chǎn)工藝要求和吊車本身構(gòu)造特點有多種不 同的型號和規(guī)格。 v橋式吊車為廠房中常用的一種吊車形式，橋式吊車 由大車（橋架）和小車組成，如圖3.23所示。 v吊車對排架的作用有豎向荷載、橫向水平荷載和縱 向水平荷載，現(xiàn)分別敘述如下： v（1） 吊車豎向荷載 v吊車豎向荷載是一種通過輪壓傳給排架柱的移動荷 載，由吊車額定起重量、大車自重、小車自重三部 分組成。如圖3.23所示。 3.5.2.3 吊車荷載吊車荷載 v對于四輪吊車的最小輪壓標(biāo)準(zhǔn)值Pmin,k可按 下式計算： vPmin,k=1/2 (Qbk+Qlk+Qck)-Pmax,k v每榀排架上作用的吊車豎向荷載指的是

35、幾 臺吊車組合后通過吊車梁傳給柱的可能的 最大反力。 v由于吊車荷載是移動荷載，每榀排架上作 用的吊車豎向荷載組合值需用影響線原理 求出。作用在排架上的吊車豎向荷載的組 合值與吊車的臺數(shù)及吊車沿廠房縱向運行 所處位置有關(guān)。 v當(dāng)兩臺吊車挨緊并行，且其中一臺起重量 較大的吊車輪子正好運行至計算排架上， 而兩臺吊車的其余輪子分布在相鄰兩柱距 之間時，吊車豎向荷載組合值可達最大， 其標(biāo)準(zhǔn)值Dmax,k、Dmin,k按下列公式計算： vDmax,k=yiPimax,k v=(y1+y1)P1max,k+(y2+y2)P2max,k vDmin,k=yiPimin,k v=(y1+y1)P1min,k+

36、(y2+y2)P2min,k v由于多臺吊車共同作用時，各臺吊 車荷載不能同時達到最大值，因此應(yīng)將 各吊車荷載的最大值進行折減。當(dāng)兩臺 吊車完全相同時，可按下式計算： v n max,kmax,ki i=1 n min,kmin,ki i=1 min,k min,kmax,k max,k D= Py D= Py P D=D P 或 v吊車豎向荷載Dmax,k和Dmin,k沿吊車梁 的中心線作用在牛腿頂面。它們是相對 于下柱截面具有偏心距e4的偏心壓力。 Dmax,k和Dmin,k應(yīng)換算成作用于下柱頂面的 軸力和力矩，如圖3.25(a)所示。 max,kmax,k4 min,kmin,k4 M=

37、D M=D e e v（2） 吊車橫向水平荷載吊車橫向水平荷載T v吊車橫向水平荷載是指載有重物的小車在左右行 駛中突然剎車時，由于吊車Qbk和小車Qlk的慣性 力而在廠房排架柱上所產(chǎn)生的橫向水平制動力。 v橫向制動力應(yīng)等分作用在排架的兩側(cè)柱子上，它 的方向有左右兩種可能性，如圖3.25(b)所示。 v吊車橫向水平制動力本應(yīng)按兩側(cè)柱子的剛度大小 分配，但為簡化計算，荷載規(guī)范允許近似地 平均分配給兩側(cè)排架柱，如圖3.26所示。 v對于各類四輪橋式吊車，當(dāng)其小車 滿載運行中突然剎車時，在大車每一輪 子上所產(chǎn)生的橫向水平制動力的標(biāo)準(zhǔn)值 為： vTk=1/4(Qck+Qlk) v每個大車輪傳給吊車軌道

38、的橫向水平制 動力T確定后，即可按計算吊車豎向荷載 Dmax,k和Dmin,k的方法計算Tmax,k： v n max,ki111222 i=1 T=y()() ik Tyy Tyy T v（3） 吊車縱向水平荷載T0 v吊車縱向水平荷載T0是指吊車沿廠房縱 向運行中突然剎車時，由吊車自重和吊 重物的慣性力在廠房縱向排架柱上所產(chǎn) 生的水平制動力，它是通過每側(cè)的制動 輪傳至兩側(cè)吊車軌道，然后再由吊車梁 傳給縱向柱列或柱間支撐，如圖3.27所示。 v【例3.1】有單跨單層廠房，跨度為24m， 柱距為6m，設(shè)計時考慮兩臺As級工作制 20/5t橋式軟鉤吊車，求作用于排架柱上的 Dmax,k、Dmin

39、,k、Tmax,k。 v【解】（1） 查ZQ162得： v吊車橋距l(xiāng)K=22.5m時， v吊車最大寬度B=5600mm； v大車輪距K=4400mm； v小車重Qlk=77.2kN; v吊車最大輪壓Pmax,k=202kN； v吊車最小輪壓Pmin,k=60kN。 v（2） 確定吊車的最不利位置及柱支座 反力影響線，如圖3.28所示。 v（3） 計算Dmax,k、Dmin,k、Tmax,k v查表得折減系數(shù)=0.9。 vDmax,k=387.23kN vDmin,k=115.02kN vTk=6.93kN vTmax,k=13.28kN 4 i i=1 y2.13 圖3.23橋式吊車荷載 圖3

40、.25 吊車荷載 圖3.26 吊車橫向水平制動力 圖3.27 吊車縱向水平荷載 圖3.28 吊車梁反力影響線 v排架計算時作用在不同位置處風(fēng)荷載的計算原則： v（1） 作用在排架柱頂以下墻面上的風(fēng)荷載按均布考 慮，迎風(fēng)面為q1，背風(fēng)面為q2，其風(fēng)壓高度變化系數(shù) 可按柱頂標(biāo)高取值。 3.5.2.4 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 v（2） 作用于柱頂以上屋蓋部分的風(fēng)荷載仍取 為均布荷載，但對排架的作用則按作用在柱 頂?shù)募酗L(fēng)荷載W考慮，其風(fēng)壓高度變化系 數(shù)取值如下：有矩形天窗時，按天窗檐口取 值；無矩形天窗時，按廠房檐口標(biāo)高取值。 v（3） 作用在排架上的風(fēng)荷載如圖3.30所示， 其設(shè)計值分別按下式計算： vq1

41、=Qwk1B=Qs1zw0B(kN/m) vq2=Qwk2B=Qs2zw0B(kN/m) n Qsiiz0 i=1 W=(h )w B kQ B v【例3.2】如圖3.31所示。柱距為6m的單跨單層廠房， 建于天津市郊區(qū)，求作用于排架上的風(fēng)荷載設(shè)計值。 v【解】從荷載規(guī)范中查得天津市基本風(fēng)壓為 w0=0.4kN/m2；風(fēng)荷載體型系數(shù)s值如圖3.31(b)所示。 計算單元寬度B=6m。 v（1） 柱頂以下風(fēng)荷載按均布荷載計算，風(fēng)壓高度變 化系數(shù)z按柱頂標(biāo)高計算，由荷載規(guī)范查得15m 高度處z=0.84;10m高處z=0.71；故12m高度處： vz=0.76 vq1=Qs1zw0B=2.04kN

42、/m() vq2=Qs2zw0B=1.28kN/m() v（2） 計算作用于柱頂?shù)募酗L(fēng)荷載w v風(fēng)壓高度變化系數(shù)z按天窗檐口處標(biāo)高 （+17.920）計算。由荷載規(guī)范查得 20m高度處，z=0.94，故17.92m高度處： vz=0.90 vW=20.34kN（） v作用于排架風(fēng)荷載如圖3.32所示。 圖3.30 橫向排架上的風(fēng)荷載 圖3.31 (a) 廠房剖面圖；(b) 計算簡圖及s值 圖3.32作用于排架風(fēng)荷載 v等高排架就是指在排架計算簡圖中，各柱 柱頂標(biāo)高相同或柱頂標(biāo)高雖不同，但柱頂 有傾斜橫梁貫通連接的排架，如圖3.33所 示。 3.5.3 排架的內(nèi)力計算排架的內(nèi)力計算 3.5.3

43、.1 等高排架內(nèi)力分析等高排架內(nèi)力分析 排架內(nèi)力分析就是確定排架柱在各種荷載單獨作 用下各個控制截面上的內(nèi)力，并繪制各排架柱的彎矩 M圖、軸力N圖及剪力V圖。 v（1） 當(dāng)排架柱頂作用水平集中荷載W時， 如圖3.34所示。 v由于橫梁為剛性連桿，所以各柱柱頂水平位 移相等。即： vA=B=C= v如沿橫梁與柱的連接部位將各柱柱頂切開， 因柱頂是鉸無彎矩，在各柱的切口上代替一 對相應(yīng)剪力VA、VB、VC，并取橫梁為脫離 體，則由平衡條件X=0得： vW=VA+VB+VC v設(shè)各柱柱頂在單位水平集中力作用下柱頂 位移為A、B和C。則在柱頂剪力VA、VB、VC 作用下，各柱柱頂水平位移為： vA=V

44、AA vB=VBB vC=VCC v即： vVA=A/A=/A vVB=B/B=/B vVC=C/C=/C v由公式（3.16)得： v/A+/B+/C=W v則各柱柱頂剪力為： vVA=/A=AW vVB=/B=BW vVC=/C=CW v即 vVi=iW v（2） 當(dāng)任意荷載作用時 v在任意荷載作用下，排架柱的計算分 為兩個步驟： v第一步：先在排架柱頂附加一個不動 鉸支座以阻止水平側(cè)移，如圖3.35所示， 求出支座反力R（可利用附表算出）。 v第二步：撤除附加不動鉸支座，并將 R以反方向作用于排架柱頂，如圖3.35（c） 所示，以恢復(fù)到原來結(jié)構(gòu)體系。 小結(jié)： 小結(jié)： 小結(jié)： 小結(jié)： v【

45、例3.3】一單層單跨廠房排架如圖3.36所示。A柱與 B柱相同。I上A=I上B=2.13109mm4，I下A=I下B=5.876109 mm4，上柱高H1=3.30m，全柱高H2=10.80m，排架上作 用有吊車最大橫向水平荷載Tmax=8.9kN，作用點距柱頂 高度y=2.4m，求排架柱的內(nèi)力，并繪制內(nèi)力圖。 v【解】（1） 計算幾何參數(shù) vn=I上/I下=0.362 =H1/H2=0.306 v（2） 求柱頂剪力 v 求支座反力 vTmax作用點至柱頂高度y=2.4m，y/H1=0.728，即 y=0.728H1，計算簡圖如圖3.37所示。 v查附表17e(y=0.7H1)得C5=0.66

46、。 v查附表17f(y=0.8H1)得C5=0.615。 v用插入法得，當(dāng)y=0.728H1時： vC5=0.647 vRa=TmaxC5-5.76kN() vRb=0 vRa+Rb=5.76kN() v 將（Ra+Rb)反向作用于柱頂并進行分 配 v確定剪力分配系數(shù)： vA=B=0.5 vA(Ra+Rb)=2.88kN() v 求柱頂剪力 v將圖3.37(b)、（c)圖中各柱頂所產(chǎn)生的 剪力疊加得： vVa=5.76-2.88=2.88kN() vVb=-2.88kN() v(3) 畫內(nèi)力圖 v如圖3.38所示。 v【例3.4】一等高排架如圖3.39(a)所示，已知 W=5.66kN，q1=

47、1.68kN/m,q=1.05kN/m，A柱 與C柱相同，I上A=I上C=2.13105cm4, I下A=I下 C=9.23105cm4,I上B=4.17 105cm4,I下 B=9.23105cm4。求柱的內(nèi)力并繪制彎矩圖。 v【解】 (1) 計算剪力分配系數(shù) v=H1/H2=0.254 vA、C柱 vn=I上/I下=0.231 vB柱 vn=I1/I2=0.452 v查附表17a得： vA、C柱 vC0=2.85 vA=C=6941/Ecm vB柱 vC0=2.94 vB=6721/Ecm v剪力分配系數(shù)： vA=C=0.33 vB=0.34 v(2) 計算各柱頂剪力 v由q1的作用求A柱

48、鉸支座反力RA。查附 表17h得C11=0.361。 vRA=q1H2C11=7.41kN() v在q2的作用下得： vRC=q2H2C11=4.63kN vR=RA+RC=12.04kN() v拆除不動鉸支座，將 W+R=5.66+12.04=17.7kN反向作用于柱頂并 分配，如圖3.39(b)、(c)所示。 vVA=A(W+R)-RA=-1.57kN() vVB=B(W+R)= 6kN() vVC=C(W+R)-RC=1.2kN() v（3） 繪制彎矩圖（如圖3.40所示）。 圖3.33等高排架內(nèi)力分析 圖3.34柱頂作用有集中荷載的等高排架 圖3.35作用任意荷載的等高排架 圖3.36

49、 圖3.37 吊車橫向荷載作用計算簡圖及柱頂剪力計算 圖3.38 吊車橫向荷載作用內(nèi)力圖 圖3.39 風(fēng)荷載作用下計算簡圖及柱頂剪力計算 圖3.40風(fēng)荷載作用下的彎矩圖 v不等高排架見圖3.41所示，在水平風(fēng)荷載 作用下，排架中各柱水平側(cè)移 D=E,F=G，而EG，所以內(nèi)力計算 時不能采用剪力分配法，多采用力學(xué)方 法或借助于圖表進行內(nèi)力分析。 v以排架橫梁內(nèi)力作為基本未知量x1和x2， 并取圖示基本結(jié)構(gòu)。此時，排架各柱在 所有外荷載q1、q2、q3和多余未知力x1、 x2的共同作用下，可列出力學(xué)方法典型方 程： v 3.5.3.2 不等高排架內(nèi)力分析不等高排架內(nèi)力分析 vD=E vF=G v即

50、： v-(D+E)x1+EFx2+DEq=0 vEFx1-(E+F)x2+EGq=0 v聯(lián)立上述兩個方程，求解得到各橫 梁內(nèi)力x1和x2后，即可按靜定懸臂柱求得 排架各柱內(nèi)力。 圖3.41不等高排架的內(nèi)力分析 v控制截面就是對柱子配筋量起控制作用的某些 截面。 v一般取上柱柱底截面為上柱的控制截面； 對下柱，在吊車豎向荷載作用下，牛腿頂面處 的彎矩最大，在風(fēng)荷載和吊車橫向水平荷載作 用下，柱底截面的彎矩最大，因此通常取牛腿 頂面和柱底這兩個截面為下柱的 控制截面，如圖3.42所示。 3.5.4 排架的內(nèi)力組合排架的內(nèi)力組合 3.5.4.1 控制載面的選擇控制載面的選擇 圖3.42 柱的控制截面

51、 v由于在柱的截面上存在著正負彎矩，故排架柱 常采用對稱配筋。對于柱底截面也是基 礎(chǔ)頂面的柱截面，由于基礎(chǔ)計算的需要，尚應(yīng) 有M、N和V的組合。 v未確定柱截面大偏壓或小偏壓之前，對于矩形、 工字形截面柱一般應(yīng)考慮以下四種內(nèi)力組合類 型： （1） +Mmax及相應(yīng)的N、V； v（2） -Mmax及相應(yīng)的N、V； v（3） Nmax及相應(yīng)的M、V； v（4） Nmin及相應(yīng)的M、V。 3.5.4.2 內(nèi)力組合內(nèi)力組合 v荷載規(guī)范中規(guī)定：對于一般排架結(jié)構(gòu)， 荷載效應(yīng)的基本組合可采用簡化規(guī)則，并 按下列組合值中取最不利值確定： v（1） 由可變荷載效應(yīng)控制的組合 v（2） 由永久荷載效應(yīng)控制的組合

52、3.5.4.3 荷載組合效應(yīng)荷載組合效應(yīng) 0011 n 00 i=1 S=() S=(0.9) GGKQG K GGKQiGiK SS SS n 00 i=1 S=(0.9) GGKQiciGiK SS v（1） 每次組合只能以一種內(nèi)力+Mmax、- Mmax、Nmax或Nmin為目標(biāo)，決定活荷載的取 舍，并按這些荷載求得相應(yīng)的其余兩種內(nèi)力。 v（2） 恒荷載產(chǎn)生的內(nèi)力在任何一種內(nèi)力組 合中都必須考慮。 v（3） 風(fēng)荷載有左吹風(fēng)或右吹風(fēng)兩種情況， 組合時兩者只取其中之一。 v（4） 吊車橫向水平荷載Tmax同時作用在左、 右兩側(cè)排架柱上，向左或向右。組合時只取 其中之一。 3.5.4.4 內(nèi)力

53、組合注意事項內(nèi)力組合注意事項 v（5） 在同一跨內(nèi)Dmax和Dmin與Tmax不一定同 時發(fā)生，故在組合中有Dmax或Dmin時，不一定 要有Tmax，但在組合中有Tmax時，則必有Dmax 或Dmin，因為吊車水平荷載不可能脫離其豎向 荷載而單獨存在。 v（6） 每一種組合中，M、N、V都是相對應(yīng) 的，即使是在相同荷載作用下產(chǎn)生的。此外 在組合Nmax和Nmin時，對于N=0雖然將其組合 不改變N值，但只要增加了M值，也是截面的 不利組合。 v【例3.5】單層單跨廠房排架內(nèi)力計算。 v【解】1.設(shè)計資料 v（1） 某機修車間，為單層單跨廠房，廠房總長為 72m，跨度為24m，柱距為6m，設(shè)有

54、兩臺30/5t A5 級工作制吊車，車間平面如圖3.43所示。 v（2） 屋面構(gòu)造及圍護結(jié)構(gòu) v屋面構(gòu)造：二氈三油防水層（上鋪小石子）； v25mm厚水泥砂漿找平層； v60mm厚水泥蛭石保溫層； v預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋面板。 v圍護結(jié)構(gòu)：240mm厚普通磚墻。 v（3） 自然條件：基本風(fēng)壓0.35kN/m2； 基本雪壓0.20kN/m2。 v建筑場地為級濕陷性黃土，修正后的地基承 載力f=180kN/m2，地下水位低于地面6m，本 例不考慮地震作用。 v（4） 材料：鋼筋為HPB235級、HRB335。 v混凝土：基礎(chǔ)采用C15，柱采用C25。 v2.結(jié)構(gòu)方案及主要承重構(gòu)件 v根據(jù)廠房跨度、柱

55、頂高度及吊車起重量大小， 本車間采用鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)剖面如 圖3.44所示。 v為保證屋蓋的整體性及空間剛度，屋蓋采用無檁體 系。根據(jù)廠房具體條件，柱間支撐設(shè)置位置如圖 3.43所示 v廠房主要承重構(gòu)件選用如下： v（1） 屋面板：采用標(biāo)準(zhǔn)圖G410（一）中的1.5m 1.6m預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板（YWB），板重標(biāo)準(zhǔn) 值（包括灌縫在內(nèi)）為1.4kN/m2。 v（2）屋架：采用標(biāo)準(zhǔn)圖集G415中的預(yù)應(yīng)力混凝土 折線形屋架，其自重標(biāo)準(zhǔn)值為106kN/榀。 v（3） 吊車梁：采用標(biāo)準(zhǔn)圖集G323中的鋼筋混凝土 吊車梁，DL11，其高度1.2m，其自重標(biāo)準(zhǔn)值為 40.8kN/根，軌道及連接件自重

56、取0.8kN/m。 v3.計算簡圖及柱截面幾何尺寸的確定 v（1） 計算簡圖 v本車間為機修車間，工藝無特殊要求， 結(jié)構(gòu)布置均勻，荷載分布也均勻。故可從整 個廠房中選擇具有代表性的排架作為計算單 元，如圖3.43所示。計算單元寬度B=6.0m。 v根據(jù)建筑剖面及其構(gòu)造，確定廠房計算 簡圖，如圖3.45所示。其中上柱高H1=4.2m， 下柱高H3=10.4m，柱總高H2=14.6m。 v（2） 柱截面幾何參數(shù) v上柱截面：bh=500mm500mm，上柱截面 A1=2.5105mm2，慣性矩I1=5.21109mm4。 v下柱截面選用工字形截面，b=500mm, h=1000mm,bw=120m

57、m、hf=200mm。下柱截面 積A2=2.815105mm2，慣性矩I2=35.6109mm4， 柱截面尺寸如圖3.46所示。 v4.荷載的計算 v(1) 恒荷載設(shè)計值 v 屋蓋結(jié)構(gòu)自重設(shè)計值 v屋架自重設(shè)計值： 1.2106=127.2kN/榀 v故作用于兩端柱頂?shù)奈萆w結(jié)構(gòu)自重設(shè)計值為： vP1=127.20.5+3.1926240.5=293.4kN v 柱自重設(shè)計值 v上柱： vA1=2.5105mm2 v上柱自重設(shè)計值： vP2=31.5kN v下柱： vA2=2.815105mm2 v 下柱自重設(shè)計值： vP3=87.8kN v 吊車梁及軌道自重設(shè)計值 vP4=1.2(40.8+6

58、0.8)=54.7kN v各恒荷載作用位置如圖3.47所示。 v(2） 屋面活荷載設(shè)計值 v由荷載規(guī)范查得屋面活荷載的標(biāo)準(zhǔn) 值為0.7kN/m2，而雪荷載的標(biāo)準(zhǔn)值為0.2kN/m2， 本車間不考慮積灰荷載，故僅按活荷載計算。 vP6=1.40.76240.5=70.6kN vP6的作用位置與P1相同，如圖3.47所示。 v(3） 吊車荷載設(shè)計值 v本車間選用的吊車主要參數(shù)如下： v30/5t吊車，中級工作制吊車，吊車梁高1.2m v B=6.15m,K=4.8m,Pmax,k=290kN,Pmin,k=70kN, Qck=302kN, Qlk=118kN v吊車梁支座反力影響線如圖3.48所示

59、。 v故作用于排架柱上的吊車豎向荷載設(shè)計值 vDmax= 802kN vDmin=193.6kN v由于作用在每一個輪上的吊車橫向水平荷載標(biāo) 準(zhǔn)值： vTk=1/4(Qck+Qlk) v對于30/5t的軟鉤吊車=0.1。 v所以T=10.45kN v故作用于排架上的吊車水平荷載設(shè)計值為： vTmax=QTyi=28.89kN v（4) 風(fēng)荷載設(shè)計值 v由荷載規(guī)范查得，基本風(fēng)壓 w0=0.35kN/m2，風(fēng)壓高度系數(shù)按B類地面取用。 v柱頂：H=14.1m,z=1.11； v檐口：H=17.4m，z=1.19； v屋頂：H=18.8m，z=1.22。 v風(fēng)載體型系數(shù)如圖3.49所示。 v故風(fēng)荷載

60、標(biāo)準(zhǔn)值為： vw1= 0.311kN/m2 vw2= 0.194kN/m2 v作用于排架上的風(fēng)荷載的設(shè)計值為： vq1=Qw1B=2.61kN/m vq2=Qw2B=1.63kN/m v柱頂集中力設(shè)計值為： vW=14.06kN v風(fēng)荷載是可以改變方向的，計算時需考 慮左來風(fēng)和右來風(fēng)兩種情況，因此風(fēng)荷載作 用下排架計算簡圖如圖3.50所示。 v5.內(nèi)力分析 v內(nèi)力計算所選取的控制截面為上柱柱底 、下柱牛腿頂面及下柱柱底 。內(nèi)力符號及控制截面如圖3.51所示。 v幾何參數(shù)： vn=I1/I2=0.146 v=H1/H2=0.288 v（1） 恒荷載作用下的內(nèi)力 v 計算簡圖 v由實際恒荷載作用(