第11章單層廠房結(jié)構(gòu)

1、第第1111章章 單層廠房結(jié)構(gòu)單層廠房結(jié)構(gòu)主講人：主講人：王鳳來王鳳來 博士、教授、博導(dǎo)博士、教授、博導(dǎo)2013年年10月月 鋼筋混凝土基本構(gòu)件鋼筋混凝土基本構(gòu)件受剪構(gòu)件受彎構(gòu)件受拉構(gòu)件受壓構(gòu)件受扭構(gòu)件受拉受拉受壓受壓受彎受彎受剪受剪受扭受扭截面基本受力形態(tài)基本構(gòu)件的受力往往是基本受力形態(tài)的基本構(gòu)件的受力往往是基本受力形態(tài)的復(fù)合復(fù)合學(xué)生建議：是否可以成為土木工程的符號？學(xué)生建議：是否可以成為土木工程的符號？工程師是怎樣煉成的？工程師是怎樣煉成的？在工程中提煉符合實際受力狀態(tài)、能夠計在工程中提煉符合實際受力狀態(tài)、能夠計算的計算簡圖算的計算簡圖需要專業(yè)工具、邏輯思需要專業(yè)工具、邏輯思維能力和工程經(jīng)

2、驗維能力和工程經(jīng)驗將工程按照計算簡圖還原到工程中去，實將工程按照計算簡圖還原到工程中去，實現(xiàn)兩者的高度相似現(xiàn)兩者的高度相似需要專業(yè)工具、邏需要專業(yè)工具、邏輯思維能力和工程經(jīng)驗輯思維能力和工程經(jīng)驗邊界條件如何取？邊界條件如何?。拷Y(jié)構(gòu)約束和相互影響關(guān)系結(jié)構(gòu)約束和相互影響關(guān)系我們要掌握的：我們要掌握的：計算跨度、計算高度如何?。坑嬎憧缍?、計算高度如何??？結(jié)構(gòu)的幾何關(guān)系結(jié)構(gòu)的幾何關(guān)系桿件的幾何特性如何取？桿件的幾何特性如何?。縀 E、G G、b b、h h、A A、I I計算荷載如何?。坑嬎愫奢d如何?。亢奢d的類型及傳遞關(guān)系荷載的類型及傳遞關(guān)系改變改變11-1 11-1 概概 述述 采用單層廠房的優(yōu)點是

3、便于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、提高構(gòu)配件生產(chǎn)工廠化和施工現(xiàn)場機(jī)械化采用單層廠房的優(yōu)點是便于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、提高構(gòu)配件生產(chǎn)工廠化和施工現(xiàn)場機(jī)械化的程度，同時可以縮短設(shè)計和施工期限，保證施工質(zhì)量。的程度，同時可以縮短設(shè)計和施工期限，保證施工質(zhì)量。采用多跨廠房的優(yōu)點：由于廠房橫向的跨數(shù)增加，提高了廠房橫向的整體剛度，從采用多跨廠房的優(yōu)點：由于廠房橫向的跨數(shù)增加，提高了廠房橫向的整體剛度，從而可以減少柱子的截面尺寸。而可以減少柱子的截面尺寸。 所所用用材材料料的的不不同同混合結(jié)構(gòu)混合結(jié)構(gòu) 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu) 無吊車或吊車起重量不超過無吊車或吊車起重量不超過5t、跨度小于、跨度小于15m、柱頂、柱

4、頂標(biāo)高不超過標(biāo)高不超過8m的小型廠房的小型廠房 吊車起重量超過吊車起重量超過150t、跨度大于、跨度大于36m的大型廠房，或的大型廠房，或有特殊工藝要求的廠房（如設(shè)有有特殊工藝要求的廠房（如設(shè)有5t以上鍛錘的車間或以上鍛錘的車間或高溫車間等），則應(yīng)采用鋼屋架、鋼筋混凝土柱或采高溫車間等），則應(yīng)采用鋼屋架、鋼筋混凝土柱或采用全鋼結(jié)構(gòu)。用全鋼結(jié)構(gòu)。 鋼筋混凝土單層廠房的承重結(jié)構(gòu)主要由屋面梁或屋架、柱和基礎(chǔ)組成，其結(jié)構(gòu)形式鋼筋混凝土單層廠房的承重結(jié)構(gòu)主要由屋面梁或屋架、柱和基礎(chǔ)組成，其結(jié)構(gòu)形式通常有排架或剛架二種。通常有排架或剛架二種。柱與屋面梁或屋架為鉸接，而與基礎(chǔ)剛接所組成的平面結(jié)構(gòu)，稱為排架結(jié)

5、構(gòu)。排架柱與屋面梁或屋架為鉸接，而與基礎(chǔ)剛接所組成的平面結(jié)構(gòu)，稱為排架結(jié)構(gòu)。排架結(jié)構(gòu)可做成等高、不等高或鋸齒形等多種形式結(jié)構(gòu)可做成等高、不等高或鋸齒形等多種形式 當(dāng)柱與梁為剛接，其所構(gòu)成的平面結(jié)構(gòu)，稱為剛架結(jié)構(gòu)。當(dāng)廠房跨度在當(dāng)柱與梁為剛接，其所構(gòu)成的平面結(jié)構(gòu)，稱為剛架結(jié)構(gòu)。當(dāng)廠房跨度在18m及以及以下時，多采用三鉸門式剛架；跨度更大時，則多采用兩鉸門式剛架。下時，多采用三鉸門式剛架；跨度更大時，則多采用兩鉸門式剛架。 11-2 11-2 單層廠房結(jié)構(gòu)的組成和布置單層廠房結(jié)構(gòu)的組成和布置11-2-1 11-2-1 結(jié)構(gòu)的組成結(jié)構(gòu)的組成 1屋蓋結(jié)構(gòu)屋蓋結(jié)構(gòu) 有檁體系屋蓋結(jié)構(gòu)包括由小型屋面板有檁體系

6、屋蓋結(jié)構(gòu)包括由小型屋面板（或其它的瓦材）、檁條、屋架和屋蓋（或其它的瓦材）、檁條、屋架和屋蓋支撐體系所組成。支撐體系所組成。無檁體系屋蓋結(jié)構(gòu)包括由大型屋面板、無檁體系屋蓋結(jié)構(gòu)包括由大型屋面板、屋架（或屋面梁）和屋蓋支撐體系所組屋架（或屋面梁）和屋蓋支撐體系所組成；有時還設(shè)有天窗架及托架等。成；有時還設(shè)有天窗架及托架等。 屋面板屋面板 直接承受屋面上的荷載，并把它傳直接承受屋面上的荷載，并把它傳給屋架或天窗架；給屋架或天窗架；天窗架天窗架 其下端支承在屋架上，用以承受天其下端支承在屋架上，用以承受天窗上的荷載，并把它傳給屋架；窗上的荷載，并把它傳給屋架； 屋架屋架 承受屋架上的全部荷載，并把它傳

7、給承受屋架上的全部荷載，并把它傳給柱子或托架；柱子或托架； 托架托架 當(dāng)柱子間距比屋架間距大時，用托架當(dāng)柱子間距比屋架間距大時，用托架支承兩個柱子之間的屋架，該屋架荷載通過支承兩個柱子之間的屋架，該屋架荷載通過托架再傳給柱子。托架再傳給柱子。2吊車梁吊車梁 承受吊車荷載（包括吊車梁自重、吊車橋架重、吊車運載重物時所產(chǎn)生的垂直輪壓、承受吊車荷載（包括吊車梁自重、吊車橋架重、吊車運載重物時所產(chǎn)生的垂直輪壓、以及啟動或制動時所產(chǎn)生的縱向及橫向水平力等），并把它傳給柱子。以及啟動或制動時所產(chǎn)生的縱向及橫向水平力等），并把它傳給柱子。 3柱子柱子 承受屋架、吊車梁、外墻和支撐傳來的荷載，以及地震荷載等，

8、并把它傳給基礎(chǔ)，承受屋架、吊車梁、外墻和支撐傳來的荷載，以及地震荷載等，并把它傳給基礎(chǔ)，是廠房的主要承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件。是廠房的主要承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件。 4支撐支撐 加強(qiáng)廠房結(jié)構(gòu)的空間剛度，保證結(jié)構(gòu)構(gòu)加強(qiáng)廠房結(jié)構(gòu)的空間剛度，保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件安裝和使用時的穩(wěn)定和安全，同時起件安裝和使用時的穩(wěn)定和安全，同時起傳遞山墻風(fēng)荷載、吊車縱向水平荷載或傳遞山墻風(fēng)荷載、吊車縱向水平荷載或地震荷載等。地震荷載等。 5基礎(chǔ)基礎(chǔ) 6圍護(hù)結(jié)構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu) 抗風(fēng)柱抗風(fēng)柱 連系梁和基礎(chǔ)梁承受外墻重量，并把它連系梁和基礎(chǔ)梁承受外墻重量，并把它傳給柱子和基礎(chǔ)。傳給柱子和基礎(chǔ)。11-2-2 11-2-2 支撐的布置支撐的布置 廠房支撐體系可分為屋

9、蓋支撐和柱間支撐兩類廠房支撐體系可分為屋蓋支撐和柱間支撐兩類 1屋蓋支撐屋蓋支撐 （1）屋架上弦橫向水平支撐）屋架上弦橫向水平支撐 增強(qiáng)屋蓋的整體剛度，保證屋架上弦或屋面梁上翼緣的出平面穩(wěn)定，同時可將山墻風(fēng)增強(qiáng)屋蓋的整體剛度，保證屋架上弦或屋面梁上翼緣的出平面穩(wěn)定，同時可將山墻風(fēng)荷載傳至廠房兩側(cè)的縱向排架柱列，為抗風(fēng)柱上端提供不動的側(cè)向支點，改善了抗風(fēng)荷載傳至廠房兩側(cè)的縱向排架柱列，為抗風(fēng)柱上端提供不動的側(cè)向支點，改善了抗風(fēng)柱的受力狀態(tài)。柱的受力狀態(tài)。 （2）屋架間垂直支撐與水平系桿）屋架間垂直支撐與水平系桿用以保證屋架在施工和使用中以及吊車在運行時產(chǎn)生的縱向水平力作用下的穩(wěn)定性。用以保證屋架

10、在施工和使用中以及吊車在運行時產(chǎn)生的縱向水平力作用下的穩(wěn)定性。 （3）天窗架支撐）天窗架支撐增加天窗架系統(tǒng)的空間剛度，并將天窗壁板傳來的風(fēng)荷載傳遞給屋蓋系統(tǒng)。增加天窗架系統(tǒng)的空間剛度，并將天窗壁板傳來的風(fēng)荷載傳遞給屋蓋系統(tǒng)。 （4）屋架下弦橫向和縱向水平支撐）屋架下弦橫向和縱向水平支撐為了保證橫向水平荷載的縱向分布，提高廠房的剛度。為了保證橫向水平荷載的縱向分布，提高廠房的剛度。 2柱間支撐柱間支撐 柱間支撐的作用主要是提高廠房的縱向剛度和穩(wěn)定性。對于上部柱間支撐，是用以柱間支撐的作用主要是提高廠房的縱向剛度和穩(wěn)定性。對于上部柱間支撐，是用以承受作用在山墻上的水平風(fēng)荷載；而對于下部柱間支撐，用

11、以承受上部支撐傳來的承受作用在山墻上的水平風(fēng)荷載；而對于下部柱間支撐，用以承受上部支撐傳來的力和吊車梁傳來的吊車縱向剎車力，并把它傳至基礎(chǔ)。力和吊車梁傳來的吊車縱向剎車力，并把它傳至基礎(chǔ)。 11-2-3 11-2-3 變形縫變形縫 廠房的變形縫包括伸縮縫、沉降縫和防震縫三種。廠房的變形縫包括伸縮縫、沉降縫和防震縫三種。伸縮縫的做法是從基礎(chǔ)頂面開始將相鄰兩個溫度區(qū)段的上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件完全分開，并伸縮縫的做法是從基礎(chǔ)頂面開始將相鄰兩個溫度區(qū)段的上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件完全分開，并留出一定寬度的縫隙，使上部結(jié)構(gòu)在氣溫有變化時，在水平方向可以自由地發(fā)生變留出一定寬度的縫隙，使上部結(jié)構(gòu)在氣溫有變化時，在水平方向可以自由

12、地發(fā)生變形。形。 沉降縫是考慮由于結(jié)構(gòu)上部大小不同的相鄰荷載傳到地基引起不均勻沉降，為防止沉降縫是考慮由于結(jié)構(gòu)上部大小不同的相鄰荷載傳到地基引起不均勻沉降，為防止結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫而設(shè)置的。結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫而設(shè)置的。 13-3 13-3 排架計算排架計算單層廠房結(jié)構(gòu)是一個空間受力體系，設(shè)計時為了簡化計算，一般按縱向及橫向的平單層廠房結(jié)構(gòu)是一個空間受力體系，設(shè)計時為了簡化計算，一般按縱向及橫向的平面結(jié)構(gòu)來分析。面結(jié)構(gòu)來分析。廠房的橫向由屋架與柱子相連接，構(gòu)成一個橫向平面排架受力體系，廠房的各種荷廠房的橫向由屋架與柱子相連接，構(gòu)成一個橫向平面排架受力體系，廠房的各種荷載都是通過排架的柱子傳遞到基礎(chǔ)和地基中去

13、的。載都是通過排架的柱子傳遞到基礎(chǔ)和地基中去的。 廠房的縱向由屋面板、吊車梁及柱間支撐和柱列，構(gòu)成一個縱向結(jié)構(gòu)體系。廠房的縱向由屋面板、吊車梁及柱間支撐和柱列，構(gòu)成一個縱向結(jié)構(gòu)體系。 11-3-1 11-3-1 計算簡圖計算簡圖在確定排架計算簡圖時，根據(jù)實踐經(jīng)驗，作如下假定：在確定排架計算簡圖時，根據(jù)實踐經(jīng)驗，作如下假定：1柱子頂端與屋架或橫梁為鉸接柱子頂端與屋架或橫梁為鉸接 2柱子下端與基礎(chǔ)頂面為固接柱子下端與基礎(chǔ)頂面為固接 3橫梁為沒有軸向變形的剛性桿橫梁為沒有軸向變形的剛性桿 4排架之間相互無聯(lián)系排架之間相互無聯(lián)系 橫向排架的計算，是從廠房平面圖中相鄰柱距的軸線之間，截出一個典型區(qū)段作為

14、橫向排架的計算，是從廠房平面圖中相鄰柱距的軸線之間，截出一個典型區(qū)段作為計算單元計算單元 11-3-2 11-3-2 排架荷載計算排架荷載計算 1永久荷載永久荷載（1）屋蓋荷載：包括屋面荷載、屋架、托架、天窗架）屋蓋荷載：包括屋面荷載、屋架、托架、天窗架及支撐等自重，荷載通過屋架作用于柱頂，如圖及支撐等自重，荷載通過屋架作用于柱頂，如圖G1 （2）柱子自重）柱子自重 G2和和G3 （3）懸墻、吊車梁及軌道等自重：作用在柱子的牛腿）懸墻、吊車梁及軌道等自重：作用在柱子的牛腿頂面上，頂面上，G4和和G5 當(dāng)采用封閉結(jié)合的廠房，亦即邊當(dāng)采用封閉結(jié)合的廠房，亦即邊柱外緣和外墻內(nèi)緣與縱向定位軸柱外緣和外

15、墻內(nèi)緣與縱向定位軸線相重合時線相重合時,無論采用任何屋架無論采用任何屋架（或屋面梁）及任何形式的柱，（或屋面梁）及任何形式的柱，其柱頂集中荷載的作用點，均位其柱頂集中荷載的作用點，均位于廠房縱向定位軸線內(nèi)側(cè)于廠房縱向定位軸線內(nèi)側(cè)150mm處，上柱截面高度通常為處，上柱截面高度通常為400mm，故其偏心距一般為故其偏心距一般為e1=50mm。 2屋面活荷載屋面活荷載 屋面活荷載包括屋面均布活荷載、雪荷載和積灰荷載三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。種，均按屋面的水平投影面積計算。 3風(fēng)荷載風(fēng)荷載 風(fēng)荷載的大小與建筑地點、廠房高度、廠房外表面形狀風(fēng)荷載

16、的大小與建筑地點、廠房高度、廠房外表面形狀以及周圍環(huán)境等情況有關(guān)以及周圍環(huán)境等情況有關(guān) 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按下式計算風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按下式計算 0zszku在平面排架計算時，其迎風(fēng)面和背風(fēng)面的荷載在平面排架計算時，其迎風(fēng)面和背風(fēng)面的荷載設(shè)計值設(shè)計值q1和和q2應(yīng)按下式計算應(yīng)按下式計算 BqkQ4吊車荷載吊車荷載 （1）吊車豎向荷載）吊車豎向荷載max1min)(21PQQGP對一般常用四輪吊車，其相應(yīng)對一般常用四輪吊車，其相應(yīng)的的Pmin值，可按下式求得值，可按下式求得: 吊車豎向荷載是指吊車在運行吊車豎向荷載是指吊車在運行時作用在排架上的吊車輪壓。時作用在排架上的吊車輪壓。荷載規(guī)范荷載規(guī)范規(guī)定，對單跨

17、廠規(guī)定，對單跨廠房一般按不多于房一般按不多于兩臺兩臺吊車考慮；吊車考慮；對多跨廠房一般按不多于對多跨廠房一般按不多于四臺四臺吊車考慮。吊車考慮。 icQyPDmaxmaxmaxminmaxminminPPDyPDicQ（2）吊車水平荷載）吊車水平荷載 )(411QQFQh荷載規(guī)范荷載規(guī)范規(guī)定，對單跨或多跨廠房的每個排架參與組合的吊車臺數(shù)不應(yīng)多于規(guī)定，對單跨或多跨廠房的每個排架參與組合的吊車臺數(shù)不應(yīng)多于2臺，并需考慮正反兩個方面的剎車情形。臺，并需考慮正反兩個方面的剎車情形。 ihchyFF1對四輪吊車通過吊車橋架，其每個輪子在吊車軌道上的橫向水平荷載設(shè)計值為：對四輪吊車通過吊車橋架，其每個輪子

18、在吊車軌道上的橫向水平荷載設(shè)計值為： 吊車每個輪子剎車力吊車每個輪子剎車力Fh1對柱子所產(chǎn)生的最大橫向水平荷載設(shè)計值對柱子所產(chǎn)生的最大橫向水平荷載設(shè)計值Fh maxmax1maxmax11PDFPDFFkhhQhmaxminmaxminminPPDyPDicQ11-3-3 11-3-3 排架內(nèi)力計算排架內(nèi)力計算 1下端固定上端鉸支變截面柱的反力計算下端固定上端鉸支變截面柱的反力計算首先要求出單階柱上端為不動鉸支座時柱頂反力，首先要求出單階柱上端為不動鉸支座時柱頂反力， （1）當(dāng)柱下端為固定上端為自由，柱頂在單位力作用下的位移）當(dāng)柱下端為固定上端為自由，柱頂在單位力作用下的位移)(322)(1)

19、(312)(13221121122212112121211HHHHHHEIHHHHHHEIHHEI2121;HHIIn11133232nEIH111330nC23201EIHC當(dāng)當(dāng)n = 1時，時，C0 = 3，則，則 2323EIH（2）當(dāng)柱下端為固定上端為不動鉸支座時柱頂反力計算）當(dāng)柱下端為固定上端為不動鉸支座時柱頂反力計算0RR當(dāng)求得柱頂反力當(dāng)求得柱頂反力R值之后，即可按靜定懸臂柱求得其內(nèi)力值之后，即可按靜定懸臂柱求得其內(nèi)力圖。圖。 2等高排架內(nèi)力計算等高排架內(nèi)力計算對于等高排架一般運用對于等高排架一般運用剪力分配法剪力分配法求解求解 （1）排架柱頂作用集中荷載時）排架柱頂作用集中荷載時

20、 ni21niiniVVVVVF121則得第則得第i柱的柱頂剪力為柱的柱頂剪力為iiiiV11niininiVVVVF1212111111Fnii111FFViniiii111niiii111（2）排架柱作用任意荷載時）排架柱作用任意荷載時第一步：第一步：利用上述剪力分配系數(shù)，將計算過程分成兩個步驟進(jìn)行；先將作用利用上述剪力分配系數(shù)，將計算過程分成兩個步驟進(jìn)行；先將作用有荷載的排架柱柱頂視為不動鉸支座，求出其支座反力值有荷載的排架柱柱頂視為不動鉸支座，求出其支座反力值 第二步：第二步：然后將所求得的然后將所求得的R值反向作用于排架柱頂，以恢復(fù)到原來的受力情況。值反向作用于排架柱頂，以恢復(fù)到原來

21、的受力情況。 將上述兩種情形所求得的內(nèi)力相疊加，即可求出排架的實際內(nèi)力。將上述兩種情形所求得的內(nèi)力相疊加，即可求出排架的實際內(nèi)力。 3不等高排架內(nèi)力計算不等高排架內(nèi)力計算 不等高排架的特點是相鄰兩跨的橫梁在不同的標(biāo)高上，因而在荷載作用下高跨柱與不等高排架的特點是相鄰兩跨的橫梁在不同的標(biāo)高上，因而在荷載作用下高跨柱與低跨柱的柱頂位移不等，一般均采用力法進(jìn)行內(nèi)力分析。低跨柱的柱頂位移不等，一般均采用力法進(jìn)行內(nèi)力分析。 按力法列出其方程式為按力法列出其方程式為 0022221211212111FFXXXX)(322)(112121222112HHHHHEI2)(312122131322HHHHHEI

22、4內(nèi)力組合內(nèi)力組合內(nèi)力組合的目的，是把作用在排架上各種可能同時出現(xiàn)的荷載，經(jīng)過綜合分析，求出內(nèi)力組合的目的，是把作用在排架上各種可能同時出現(xiàn)的荷載，經(jīng)過綜合分析，求出在某些荷載作用下控制截面處所產(chǎn)生的最不利內(nèi)力，作為柱子及基礎(chǔ)截面設(shè)計的依據(jù)。在某些荷載作用下控制截面處所產(chǎn)生的最不利內(nèi)力，作為柱子及基礎(chǔ)截面設(shè)計的依據(jù)。（1）控制截面）控制截面控制截面是指控制截面是指對柱內(nèi)配筋量計算起控制作用對柱內(nèi)配筋量計算起控制作用的截面。的截面。對于一般單階柱，對于一般單階柱，上柱底部上柱底部截面的內(nèi)力比上柱其它截截面的內(nèi)力比上柱其它截面大，故取該截面作為上柱的控制截面。面大，故取該截面作為上柱的控制截面。對

23、于下柱，在對于下柱，在牛腿頂面牛腿頂面截面及下截面及下柱底部基礎(chǔ)頂面柱底部基礎(chǔ)頂面處的處的截面的內(nèi)力較大，故取此二截面作為下柱的控制截面。截面的內(nèi)力較大，故取此二截面作為下柱的控制截面。此外，當(dāng)柱上作用有較大的荷載（如墻體重量）時，則往往此外，當(dāng)柱上作用有較大的荷載（如墻體重量）時，則往往需再取集中荷載作用點處的截面作為控制截面。需再取集中荷載作用點處的截面作為控制截面。（2）荷載組合）荷載組合荷載規(guī)范荷載規(guī)范規(guī)定，對于承載能力極限狀態(tài)，應(yīng)按規(guī)定，對于承載能力極限狀態(tài)，應(yīng)按荷載效應(yīng)的基本組合或偶然組合荷載效應(yīng)的基本組合或偶然組合，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計；對于正常使用極限狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計要求，采用進(jìn)

24、行結(jié)構(gòu)設(shè)計；對于正常使用極限狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計要求，采用荷載效應(yīng)的標(biāo)荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合或準(zhǔn)永久組合準(zhǔn)組合、頻遇組合或準(zhǔn)永久組合。 （3）內(nèi)力組合）內(nèi)力組合 根據(jù)以上分析和設(shè)計經(jīng)驗，通常應(yīng)考慮以下四種的內(nèi)力組合A+Mmax及相應(yīng)的N、V；BMmax及相應(yīng)的N、V；CNmax及相應(yīng)的M、V；DNmin及相應(yīng)的M、V。在進(jìn)行內(nèi)力組合時，應(yīng)注意以下幾點：A在任何一種內(nèi)力組合中，必須將永久荷載組合進(jìn)去。B對可變荷載只能以一種內(nèi)力組合的目標(biāo)決定其取舍。例如，當(dāng)考慮第A種內(nèi)力組合時，就必須以得到+Mmax為目標(biāo)，然后求與其對應(yīng)的N、V值。C當(dāng)以Nmax或Nmin為組合目標(biāo)時，應(yīng)使相應(yīng)的M盡可能

25、地最大。D風(fēng)荷載只能對風(fēng)自左向右吹或自右向左吹兩者考慮其一。E在組合時所選取的各單項內(nèi)力值，應(yīng)該是可能的內(nèi)力組合情況。例如考慮吊車荷載時，在Dmax或Dmin所產(chǎn)生的內(nèi)力值中，兩者只能選擇其一。又如在取用Fh內(nèi)力值時，必須同時把相應(yīng)的Dmax或Dmin所產(chǎn)生的內(nèi)力組合進(jìn)去。 11-4 11-4 單層廠房柱單層廠房柱 11-4-1 11-4-1 柱子形式柱子形式 1 1矩形截面柱：矩形截面柱：一一般用于吊車起重量般用于吊車起重量Q5tQ5t，軌頂標(biāo)高在，軌頂標(biāo)高在7.5m7.5m以內(nèi)。以內(nèi)。 2 2工字形柱工字形柱：通常：通常吊車起重量在吊車起重量在Q30tQ30t，軌頂標(biāo)高在軌頂標(biāo)高在20m2

26、0m以下，以下，截面高度截面高度h600mmh600mm時時才采用。才采用。 3 3雙肢柱雙肢柱：一般用在吊車起重量較大（：一般用在吊車起重量較大（Q50tQ50t）的廠房，與工字形柱相比，自重輕，）的廠房，與工字形柱相比，自重輕，受力性能合理，但其整體剛度較差，構(gòu)造鋼筋布置復(fù)雜，用鋼量稍多。受力性能合理，但其整體剛度較差，構(gòu)造鋼筋布置復(fù)雜，用鋼量稍多。 雙肢柱可分為雙肢柱可分為平腹桿平腹桿和和斜腹桿斜腹桿兩種形式。兩種形式。 在決定柱子的選型時，應(yīng)力求在決定柱子的選型時，應(yīng)力求受力合理受力合理，構(gòu)件，構(gòu)件截面剛度大截面剛度大，自重輕自重輕，能，能節(jié)約材料節(jié)約材料，維護(hù)簡便；要考慮維護(hù)簡便；要

27、考慮有無吊車有無吊車及及吊車規(guī)格吊車規(guī)格、柱高柱高和和柱距柱距等因素；同時要考慮等因素；同時要考慮制作制作、運運輸輸、吊裝吊裝及及材料供應(yīng)材料供應(yīng)等具體情況。等具體情況。 11-4-2 11-4-2 矩形、工字形截面柱的設(shè)計矩形、工字形截面柱的設(shè)計1 1截面尺寸截面尺寸 柱截面尺寸不僅應(yīng)滿足構(gòu)件截面承載力的要求，同時還應(yīng)保證柱子具有足夠的剛度，柱截面尺寸不僅應(yīng)滿足構(gòu)件截面承載力的要求，同時還應(yīng)保證柱子具有足夠的剛度，以免造成廠房橫向和縱向變形過大，使墻體及屋蓋產(chǎn)生裂縫，影響吊車正常運行及以免造成廠房橫向和縱向變形過大，使墻體及屋蓋產(chǎn)生裂縫，影響吊車正常運行及廠房正常使用。廠房正常使用。 2 2

28、截面設(shè)計截面設(shè)計根據(jù)排架計算求得柱子控制截面最不利組合的內(nèi)力根據(jù)排架計算求得柱子控制截面最不利組合的內(nèi)力M M和和N N，按偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行截面，按偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行截面配筋計算。配筋計算。 （1 1）柱子計算長度的確定）柱子計算長度的確定柱上端和屋架連接，其柱上端和屋架連接，其變形變形視屋視屋蓋的剛度蓋的剛度和和廠房的跨數(shù)廠房的跨數(shù)而異，因此屋蓋對柱頂是屬而異，因此屋蓋對柱頂是屬于一種于一種彈性支承彈性支承，也可認(rèn)為是，也可認(rèn)為是可動鉸支承可動鉸支承；柱子和吊車梁、圈梁等縱向構(gòu)件相連接，；柱子和吊車梁、圈梁等縱向構(gòu)件相連接，上下柱又是變階截面；柱下端插入基礎(chǔ)杯口由基礎(chǔ)支承在地基上，其固定程度與

29、上下柱又是變階截面；柱下端插入基礎(chǔ)杯口由基礎(chǔ)支承在地基上，其固定程度與地地基土的壓縮性基土的壓縮性有關(guān)，也有關(guān)，也不是理想的固定端不是理想的固定端等。等。 （2 2）吊裝階段柱的驗算）吊裝階段柱的驗算 預(yù)制柱的吊裝可以采用預(yù)制柱的吊裝可以采用平吊平吊，也可以采用，也可以采用翻身吊翻身吊，其柱子的吊點一般均設(shè)在，其柱子的吊點一般均設(shè)在牛腿的牛腿的下邊緣處下邊緣處。 吊裝驗算應(yīng)滿足吊裝驗算應(yīng)滿足承載力承載力和和裂裂縫寬度縫寬度的要求。的要求。 在驗算時，考慮到起吊時的在驗算時，考慮到起吊時的動力作用，其自重須乘以動力作用，其自重須乘以動動力系數(shù)力系數(shù)1.51.5。 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)重

30、要性系數(shù)應(yīng)降應(yīng)降低一級取用。低一級取用。 11-4-3 11-4-3 牛腿設(shè)計牛腿設(shè)計 在單層廠房鋼筋混凝土柱中，通常在其在單層廠房鋼筋混凝土柱中，通常在其支承屋架支承屋架、吊車梁吊車梁及及連系梁連系梁的部位，設(shè)置從側(cè)的部位，設(shè)置從側(cè)向伸出的向伸出的短懸臂梁短懸臂梁，或稱為，或稱為牛腿牛腿，以支承其荷載。，以支承其荷載。 設(shè)置的目的是在不增大柱截面的情況下加大其支承面積。設(shè)置的目的是在不增大柱截面的情況下加大其支承面積。 1 1牛腿的受力特征牛腿的受力特征y y1Ca(a)ABC(b)y ya a 豎向力豎向力F FV V的作用點至下柱邊緣的水平距離，此時應(yīng)考慮安裝偏差的作用點至下柱邊緣的水平

31、距離，此時應(yīng)考慮安裝偏差20mm20mm；當(dāng)豎向；當(dāng)豎向力的作用點位于下柱截面以內(nèi)時取為零。力的作用點位于下柱截面以內(nèi)時取為零。試驗分析說明：牛腿當(dāng)試驗分析說明：牛腿當(dāng)a a h0 h0時，其受力性能一般時，其受力性能一般與懸臂梁相似。故可按與懸臂梁相似。故可按懸懸臂梁臂梁進(jìn)行設(shè)計。而當(dāng)進(jìn)行設(shè)計。而當(dāng)ah0ah0時，此時牛腿實質(zhì)時，此時牛腿實質(zhì)上是一個上是一個變截面短懸臂深變截面短懸臂深梁梁的受力狀態(tài)。的受力狀態(tài)。牛腿在豎向荷載和水平拉力牛腿在豎向荷載和水平拉力作用下，其受力特征可比擬作用下，其受力特征可比擬為由牛腿頂部的水平拉桿和為由牛腿頂部的水平拉桿和牛腿內(nèi)的斜向壓桿組成的簡牛腿內(nèi)的斜向壓

32、桿組成的簡單桁架模型來描述。桁架拉單桁架模型來描述。桁架拉桿的拉力由牛腿頂面的水平桿的拉力由牛腿頂面的水平鋼筋來承擔(dān)，斜壓桿的壓力鋼筋來承擔(dān)，斜壓桿的壓力由牛腿內(nèi)的混凝土來承擔(dān)。由牛腿內(nèi)的混凝土來承擔(dān)。 y y1Ca(a)ABC(b)y y2 2牛腿截面尺寸的確定牛腿截面尺寸的確定試驗表明：當(dāng)牛腿內(nèi)產(chǎn)生的斜向壓力較大以及隨著試驗表明：當(dāng)牛腿內(nèi)產(chǎn)生的斜向壓力較大以及隨著a/h0a/h0值的增加，有可能導(dǎo)致牛腿的值的增加，有可能導(dǎo)致牛腿的斜向開裂斜向開裂，由于這種斜裂縫會造成，由于這種斜裂縫會造成明顯的不安全感明顯的不安全感，且，且加固困難加固困難，故在確定截面尺寸，故在確定截面尺寸時，一般時，一

33、般牛腿截面寬度取與柱等寬牛腿截面寬度取與柱等寬，高度要求，高度要求在使用階段不出現(xiàn)裂縫在使用階段不出現(xiàn)裂縫為控制條件。為控制條件。 005 . 05 . 01habhfFFFtkvkhkvkvkhkFF5 . 01是牛腿在豎向力是牛腿在豎向力F Fvkvk和水平拉力和水平拉力F Fhkhk同時作用下，其斜裂縫寬度以同時作用下，其斜裂縫寬度以不超過不超過0.1mm0.1mm為控制條件。為控制條件。 3 3牛腿頂面水平拉桿設(shè)計牛腿頂面水平拉桿設(shè)計在牛腿中，頂面水平拉桿由在牛腿中，頂面水平拉桿由承受豎向力承受豎向力所需的所需的受拉鋼筋截面面積受拉鋼筋截面面積和和承受水平拉力承受水平拉力所所需的需的錨

34、筋截面面積錨筋截面面積的和，即縱向受力鋼筋的總截面面積組成。的和，即縱向受力鋼筋的總截面面積組成。 0AMy y1Ca(a)ABC(b )y y00002 . 1hAfhFaFsyhvyhyvsfFhfaFA2 . 185. 00當(dāng)當(dāng)a 0.3ha 0.3h0 0時，取時，取a = 0.3ha = 0.3h0 0。 4 4牛腿斜截面承載力牛腿斜截面承載力在滿足裂縫控制條件要求后，在滿足裂縫控制條件要求后，規(guī)范規(guī)范不再要求受剪承載力的驗算，不再要求受剪承載力的驗算，設(shè)計時設(shè)計時僅僅按構(gòu)按構(gòu)造要求造要求配置箍筋及彎起鋼筋。配置箍筋及彎起鋼筋。 5 5牛腿局部受壓承載力牛腿局部受壓承載力clvklf

35、AF75. 06 6牛腿的構(gòu)造要求牛腿的構(gòu)造要求15d(a)C1上 柱下 柱150 4 120.2% 0.6%且0.45 0.4 As/2, 2根且sb0.1%150下 柱15d(b)上 柱 0.4C/6/2（1 1）縱向受拉鋼筋宜采用）縱向受拉鋼筋宜采用HRB335HRB335級或級或HRB400HRB400級鋼筋。級鋼筋。 （2 2）牛腿的水平箍筋）牛腿的水平箍筋 （3 3）當(dāng)）當(dāng)a/h00.3a/h00.3時，牛腿內(nèi)應(yīng)設(shè)置彎起鋼筋。時，牛腿內(nèi)應(yīng)設(shè)置彎起鋼筋。 11-5 11-5 柱下獨立基礎(chǔ)（擴(kuò)展基礎(chǔ)）柱下獨立基礎(chǔ)（擴(kuò)展基礎(chǔ)） 軸心受壓基礎(chǔ)和偏心受壓基礎(chǔ)軸心受壓基礎(chǔ)和偏心受壓基礎(chǔ) 單層廠

36、房中常用的是偏心受壓鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)，其形式有階梯形單層廠房中常用的是偏心受壓鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)，其形式有階梯形和錐體形兩種和錐體形兩種 11-5-2 11-5-2 獨立基礎(chǔ)設(shè)計獨立基礎(chǔ)設(shè)計 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB50007GB50007）規(guī)定，對各級建筑物的地基和基礎(chǔ)，均應(yīng)進(jìn)）規(guī)定，對各級建筑物的地基和基礎(chǔ)，均應(yīng)進(jìn)行承載力的計算，對一些重要的建筑物或土質(zhì)較為復(fù)雜的地基，尚應(yīng)進(jìn)行變形或穩(wěn)定行承載力的計算，對一些重要的建筑物或土質(zhì)較為復(fù)雜的地基，尚應(yīng)進(jìn)行變形或穩(wěn)定性驗算。性驗算。 當(dāng)計算地基的承載力時，應(yīng)取用當(dāng)計算地基的承載力時，應(yīng)取用荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值，

37、當(dāng)計算基礎(chǔ)的承載力時，應(yīng)取用當(dāng)計算基礎(chǔ)的承載力時，應(yīng)取用荷載效應(yīng)的設(shè)計值荷載效應(yīng)的設(shè)計值。1 1基礎(chǔ)底邊尺寸基礎(chǔ)底邊尺寸(1)(1)軸心荷載作用下的基礎(chǔ)軸心荷載作用下的基礎(chǔ)akkkfAGNp設(shè)計時先對土的承載力特征值作深度修正求得其設(shè)計時先對土的承載力特征值作深度修正求得其f fa a值，則按公式（值，則按公式（11112828）可算出）可算出A A值及相應(yīng)的基礎(chǔ)底面的寬度值及相應(yīng)的基礎(chǔ)底面的寬度b b；當(dāng)求得的；當(dāng)求得的b b值若大于值若大于3m3m時，還須作寬度修正重求時，還須作寬度修正重求fafa值及值及相應(yīng)的相應(yīng)的b b值；如此經(jīng)過幾次試算，若求得的基礎(chǔ)底面寬度值；如此經(jīng)過幾次試算，若

38、求得的基礎(chǔ)底面寬度b b值與其用作寬度修正的值與其用作寬度修正的b b值值前后一致時，則該前后一致時，則該b b值即為最后確定的基礎(chǔ)底面寬度。值即為最后確定的基礎(chǔ)底面寬度。HfNAak0HAGk0kNkGkPH11-42（2 2）偏心荷載作用下的基礎(chǔ)）偏心荷載作用下的基礎(chǔ)假定基礎(chǔ)底面處的壓力按線性的均勻分布假定基礎(chǔ)底面處的壓力按線性的均勻分布 wMAQNpkbkkkkmin,max,kNkGkPH1 1 - 4 21 1 - 4 3kGkNhkMkVVk bMk bk , m i nPk , m a xPk kN + Gb0ek , m a xPN + Gk ke0k , m a xPN +

39、Gk ke0a3 a( a )( b )( c )kkkbGNMe062lbW beblGNpkkkk0min,max,6160be alGNpkkk3)(2max,偏心受壓基礎(chǔ)底面的壓力，應(yīng)符合下式的要求：偏心受壓基礎(chǔ)底面的壓力，應(yīng)符合下式的要求： akfp2 . 1max,在確定偏心荷載下基礎(chǔ)底面尺寸時，一般亦采用試算法：設(shè)計時一般先按軸心受壓在確定偏心荷載下基礎(chǔ)底面尺寸時，一般亦采用試算法：設(shè)計時一般先按軸心受壓公式計算，并考慮偏心的影響，面積再增加公式計算，并考慮偏心的影響，面積再增加20 4020 40，初步估算出基礎(chǔ)底面邊長，初步估算出基礎(chǔ)底面邊長l l和和b b的尺寸，然后驗算是

40、否滿足公式的要求。的尺寸，然后驗算是否滿足公式的要求。 2 2基礎(chǔ)高度基礎(chǔ)高度 基礎(chǔ)高度是指自基礎(chǔ)頂面與柱交接處基礎(chǔ)高度是指自基礎(chǔ)頂面與柱交接處至基礎(chǔ)底面的垂直距離。至基礎(chǔ)底面的垂直距離。 HPkGkN07 . 0hlfFmthlApFsl2btmlll20002800Pn,max600855bot,1bot,1MN45 0.001911(=3a)245 855400800A BCDN85540080028001911(=3a)bot,1455245CDPn,maxBAbot,1M200045600 0.00EF(a)(b)4006003 3配筋計算配筋計算可以將其倒過來看作一均布荷載作用下支

41、承于柱上的懸臂板可以將其倒過來看作一均布荷載作用下支承于柱上的懸臂板 對對軸心荷載作用下的基礎(chǔ)軸心荷載作用下的基礎(chǔ)，沿邊長，沿邊長l l方向截面方向截面處的彎矩設(shè)計值處的彎矩設(shè)計值MM，等于作用在梯形面積，等于作用在梯形面積ABCDABCD上的地基總凈反力與該面積形心到柱邊截面上的地基總凈反力與該面積形心到柱邊截面的距離相乘之積。的距離相乘之積。 )2()(242ttsllbbPMysfhMA09 . 0ysfdhMA)(9 . 00對偏心荷載作用下的基礎(chǔ)對偏心荷載作用下的基礎(chǔ) )(2()(481max2nnttppllbbM)(2()(481minmax2nnttppbbllM4 4構(gòu)造要求

42、構(gòu)造要求 矩形基礎(chǔ)長、短邊之比不應(yīng)超過矩形基礎(chǔ)長、短邊之比不應(yīng)超過3 3，一般在一般在1.5 2.01.5 2.0之間。之間。 錐形基礎(chǔ)邊緣高度一般不小于錐形基礎(chǔ)邊緣高度一般不小于200mm200mm，階梯形基礎(chǔ)的每階高度一般為階梯形基礎(chǔ)的每階高度一般為300 300 500mm500mm。當(dāng)有墊層時，混凝土保護(hù)層厚度不宜當(dāng)有墊層時，混凝土保護(hù)層厚度不宜小于小于40mm40mm；當(dāng)土質(zhì)較好且又干燥時，；當(dāng)土質(zhì)較好且又干燥時，可不做墊層，但其保護(hù)層厚度不宜小可不做墊層，但其保護(hù)層厚度不宜小于于70mm70mm。 對于現(xiàn)澆柱的基礎(chǔ)，其插筋的數(shù)目及直徑應(yīng)與對于現(xiàn)澆柱的基礎(chǔ)，其插筋的數(shù)目及直徑應(yīng)與柱內(nèi)

43、縱向受力鋼筋相同。柱內(nèi)縱向受力鋼筋相同。 （3 3）預(yù)制鋼筋混凝土柱與杯口基礎(chǔ)的連接，應(yīng)）預(yù)制鋼筋混凝土柱與杯口基礎(chǔ)的連接，應(yīng)符合要求。符合要求。 11-6 11-6 單層廠房各構(gòu)件與柱連接單層廠房各構(gòu)件與柱連接 1 1屋架（或屋面梁）與柱連接屋架（或屋面梁）與柱連接 使其形心落在屋架傳給柱子壓力合力作用線正好通過屋架上、下弦中心線交點時的使其形心落在屋架傳給柱子壓力合力作用線正好通過屋架上、下弦中心線交點時的位置上，一般位于距廠房定位軸線位置上，一般位于距廠房定位軸線150mm150mm處。處。 2 2吊車梁與柱連接吊車梁與柱連接吊車梁底面通過連接板與牛腿頂面預(yù)埋件相互焊接連接起來；吊車梁頂

44、面通過連接吊車梁底面通過連接板與牛腿頂面預(yù)埋件相互焊接連接起來；吊車梁頂面通過連接角鋼（或鋼板）與上柱側(cè)面預(yù)埋件連接起來。同時用強(qiáng)度等級為角鋼（或鋼板）與上柱側(cè)面預(yù)埋件連接起來。同時用強(qiáng)度等級為C20C20的混凝土將吊車的混凝土將吊車梁與上柱間的空隙灌實，以提高其連接的剛度和整體性。梁與上柱間的空隙灌實，以提高其連接的剛度和整體性。 3 3墻與柱連接墻與柱連接現(xiàn)澆圈梁與柱子連接是通過在柱中預(yù)現(xiàn)澆圈梁與柱子連接是通過在柱中預(yù)留的拉結(jié)鋼筋與圈梁的混凝土澆灌在留的拉結(jié)鋼筋與圈梁的混凝土澆灌在一起的方法來實現(xiàn)的。一起的方法來實現(xiàn)的。4 4圈梁與柱連接圈梁與柱連接 墻體與柱子的連接是通過預(yù)埋在柱中的墻體與柱子的連接是通過預(yù)埋在柱中的拉結(jié)鋼筋砌筑于墻體內(nèi)相互拉結(jié)起來，拉結(jié)鋼筋砌筑于墻體內(nèi)相互拉結(jié)起來，它可以把作用于墻面上的負(fù)風(fēng)壓傳給柱它可以把作用于墻面上的負(fù)風(fēng)壓傳給柱子，但墻體自重等豎向荷載不會傳遞到子，但墻體自重等豎向荷