全套電子課件：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一章 概 論第一節(jié) 概述 一、建筑結(jié)構(gòu)的概念及其基本形式 （一）工程結(jié)構(gòu) 第一章 概論 工程結(jié)構(gòu)：房屋的承重骨架體系 組成：豎向承重結(jié)構(gòu)體系 水平承重結(jié)構(gòu)體系 下部結(jié)構(gòu)二、混凝土建筑結(jié)構(gòu)的形式（一）結(jié)構(gòu)是以混凝土為主要材料的建筑結(jié)構(gòu)。 1、素混凝土結(jié)構(gòu)：用于主要承受壓力的結(jié)構(gòu)2、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)：應(yīng)用廣泛3、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)：抗裂抗?jié)B、大跨度等4、纖維混凝土結(jié)構(gòu)第一章 概論（二）混凝土建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式第一章 概論層數(shù)單層結(jié)構(gòu)和多高層結(jié)構(gòu)用途工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)和民用建筑結(jié)構(gòu)一般為單層結(jié)構(gòu)一般為多高層結(jié)構(gòu) 我國高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2010）規(guī)定10層及10層以上或房屋高

2、度超過28m的民用建筑為高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)。第一章 概論 上海環(huán)球金融中心 101層，492m，2008年9月建成。第一章 概論第一章 概論上海金茂大廈88層，總高421米 第二節(jié) 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的程序和內(nèi)容結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本任務(wù)： 在可靠和經(jīng)濟(jì)之間選擇一種合理的平衡。一、基本建設(shè)工作程序第一章 概論 二、房屋建筑工程的設(shè)計(jì)階段 1. 方案設(shè)計(jì)階段 此階段需完成的設(shè)計(jì)文件有設(shè)計(jì)說明書、設(shè)計(jì)圖紙、投資估算及效果透視圖等內(nèi)容，應(yīng)在調(diào)查研究和設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料的基礎(chǔ)上分專業(yè)編制。 2. 初步設(shè)計(jì)階段 此階段的任務(wù)是根據(jù)中標(biāo)方案、設(shè)計(jì)任務(wù)書和設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料，對設(shè)計(jì)對象進(jìn)行總體安排和控制性結(jié)構(gòu)計(jì)算，同時(shí)對工程工期和投資

3、總額進(jìn)行總體安排和控制性結(jié)構(gòu)計(jì)算，同時(shí)對工程工期和投資總額進(jìn)行深入分析，編制設(shè)計(jì)總概算。應(yīng)提交的設(shè)計(jì)文件有設(shè)計(jì)說明書、設(shè)計(jì)圖紙、主要設(shè)備和材料清單等。 第一章 概論 3. 技術(shù)設(shè)計(jì)階段 技術(shù)設(shè)計(jì)是專門對技術(shù)復(fù)雜或有特殊要求的大中型項(xiàng)目增加的一個(gè)設(shè)計(jì)階段。它是對初步設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整和深化，其設(shè)計(jì)依據(jù)為已批準(zhǔn)的初步設(shè)計(jì)文件。 4. 施工圖設(shè)計(jì)階段 施工圖設(shè)計(jì)是項(xiàng)目施工前最重要的一個(gè)設(shè)計(jì)階段，要求以圖紙和文字的形式解決工程建設(shè)中預(yù)期的全部技術(shù)問題，并編制相應(yīng)的對施工過程起指導(dǎo)作用的施工預(yù)算。 注： 對重要和復(fù)雜的大中型工程建設(shè)項(xiàng)目要求上述四個(gè)設(shè)計(jì)階段；對普通大中型項(xiàng)目可將第二和第三設(shè)計(jì)階段合并為一個(gè)

4、擴(kuò)大技術(shù)設(shè)計(jì)階段；對簡單的小型建設(shè)項(xiàng)目也可只進(jìn)行第一和第四兩個(gè)設(shè)計(jì)階段。第一章 概論 三、結(jié)構(gòu)方案的確定 結(jié)構(gòu)方案包括確定結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系兩個(gè)方面的內(nèi)容。 在方案設(shè)計(jì)階段，一般須提出兩種以上不同的結(jié)構(gòu)方案，然后進(jìn)行方案比較，綜合考慮，選擇較優(yōu)的方案。對鋼筋混凝土建筑，結(jié)構(gòu)方案包括確定上部主要承重結(jié)構(gòu)，樓（屋）蓋結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的形式及結(jié)構(gòu)的布置，并對結(jié)構(gòu)主要構(gòu)造措施和特殊部位進(jìn)行處理。第一章 概論第三節(jié) 混凝土建筑結(jié)構(gòu)的分析方法第一章 概論結(jié)構(gòu)分析：確定計(jì)算簡圖和分析方法 進(jìn)行荷載（作用）計(jì)算 結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析 配筋計(jì)算，構(gòu)造措施 對混凝土結(jié)構(gòu)，合理地確定力學(xué)模型和選擇分析方法是提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、確保結(jié)構(gòu)

5、安全可靠的重要環(huán)節(jié)。一、基本原則（1）按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB 50009-2012)及建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50011-2010)等國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的作用（荷載）及其組合，進(jìn)行作用效應(yīng)分析；第一章 概論（2）結(jié)構(gòu)在施工和使用期的不同階段有多種受力狀況時(shí)，應(yīng)分 別進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析；（3）結(jié)構(gòu)分析所采用的計(jì)算圖形、邊界條件、荷載的取值與組 合、材料性能的計(jì)算指標(biāo)、初始應(yīng)力和變形狀況等，應(yīng)符合實(shí)際情況并有相應(yīng)的構(gòu)造措施；（4）結(jié)構(gòu)分析方法基于三類基本方程：平衡方程、變形協(xié)調(diào)方程和材料本構(gòu)方程；（5）宜根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、構(gòu)件布置、材料性能和受力特點(diǎn)選擇合 理的分析方法；（6）電算結(jié)果應(yīng)經(jīng)判斷和校核。三、各種分

6、析方法第一章 概論（一）彈性分析方法 線彈性分析方法假定結(jié)構(gòu)材料為理想的彈性體，是最基本最成熟的結(jié)構(gòu)分析法，也是其他分析法的基礎(chǔ)和特例，可用于各種形式結(jié)構(gòu)的承載能力極限狀態(tài)及正常使用極限狀態(tài)下作用效應(yīng)的分析。（二）塑性內(nèi)力重分布的分析方法（三）極限分析方法 混凝土結(jié)構(gòu)（板、連續(xù)梁、框架等）的承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)可采用塑性極限分析方法（又稱為塑性分析方法或極限平衡法）。（四）非線性分析方法 適用于任意形式和受力復(fù)雜的結(jié)構(gòu)分析。（五）試驗(yàn)分析方法 對形體復(fù)雜或受力狀況特殊的結(jié)構(gòu)或其部分可適用 第一章 概論第四節(jié) 本課程的主要內(nèi)容及特點(diǎn)第一章 概論一、主要內(nèi)容（一）樓蓋結(jié)構(gòu) 單向板肋梁樓蓋、雙向板肋

7、梁樓蓋、無梁樓蓋、裝配式樓蓋、樓梯等。（二）單層廠房結(jié)構(gòu) 單層廠房的組成和布置，構(gòu)件選型，排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析、內(nèi)力組合，排架柱、牛腿、柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的受力性能和設(shè)計(jì)方法，抗風(fēng)柱、屋架和吊車梁的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)的連接及預(yù)埋件的設(shè)計(jì)方法等。（三）框架結(jié)構(gòu) 混凝土框架結(jié)構(gòu)的承重方案，結(jié)構(gòu)布置，構(gòu)件截面尺寸估算，計(jì)算簡圖，結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析方法，梁柱構(gòu)件配筋與構(gòu)造，柱下條形基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)等。 第二章 概論第一章 概論二、本課程特點(diǎn)（一）實(shí)踐性（二）綜合性（三）創(chuàng)造性（四）結(jié)構(gòu)方案和布置及構(gòu)造措施在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)予重視第一章 概論本章小結(jié)：1、建筑結(jié)構(gòu)是房屋建筑的空間受力骨架體系，由豎向承重結(jié)構(gòu)、水平承重結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)三

8、部分組成。2、混凝土結(jié)構(gòu)是指以普通混凝土為主制作的結(jié)構(gòu)，是土木建筑中應(yīng)用最多的一種結(jié)構(gòu)形式。3、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在可靠與經(jīng)濟(jì)之間選擇一種平衡，房屋建筑工程可分為方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)四個(gè)階段。4、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常用的計(jì)算方法有線彈性分析方法、考慮塑性內(nèi)力重分布的分析方法、塑性極限分析方法、非線性分析方法和試驗(yàn)分析方法，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性和使用要求、結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)、荷載（作用）狀況、要求的計(jì)算精度等合理選擇。本講結(jié)束第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一節(jié) 概 述 單層廠房特點(diǎn) 1、形成高大的使用空間，容易滿足生產(chǎn)工藝流程要求，內(nèi)部交通運(yùn)輸組織方便； 2、有利于較重生產(chǎn)設(shè)備和產(chǎn)品放置，可

9、實(shí)現(xiàn)廠房建筑構(gòu)配件生產(chǎn)工業(yè)化以及現(xiàn)場施工機(jī)械化等特點(diǎn).第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、排架結(jié)構(gòu) 由屋架（或屋面梁）、柱和基礎(chǔ)組成，柱頂與屋架（或屋面梁）鉸接，柱底與基礎(chǔ)剛接。 排架結(jié)構(gòu)是單層廠房常用的結(jié)構(gòu)形式。第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)排架結(jié)構(gòu)的形式第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)屋架與柱鉸接二、剛架結(jié)構(gòu)第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 剛架結(jié)構(gòu)通常由鋼筋混凝土的橫梁、柱和基礎(chǔ)組成。剛架柱與橫梁為剛接，與基礎(chǔ)常為鉸接。剛架結(jié)構(gòu)的形式第二節(jié) 排架結(jié)構(gòu)的組成與布置第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1. 屋面板2. 天溝板 3. 天窗架 4. 屋架 5. 托架 6. 吊車梁 7. 排架柱 8. 抗風(fēng)柱 9. 基 礎(chǔ) 10. 連系

10、梁 11. 基礎(chǔ)梁12. 天窗架垂 直支撐 13. 屋架下弦 橫向水平支撐14.屋架端部垂直支撐 15. 柱間支撐 單層廠房結(jié)構(gòu)是由一些構(gòu)件組成的一個(gè)復(fù)雜的空間受力體系，可分為屋蓋結(jié)構(gòu)、橫向平面排架、縱向平面排架和圍護(hù)結(jié)構(gòu)四大部分。一、排架結(jié)構(gòu)的組成第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（一）屋蓋結(jié)構(gòu)屋蓋結(jié)構(gòu) 有檁體系 無檁體系 由小型屋面板、檁條、屋架及屋蓋支撐所組成由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋蓋支撐組成，有時(shí)還包括有天窗架和托架等構(gòu)件 （二）橫向排架結(jié)構(gòu)第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由橫梁、橫向柱列及其基礎(chǔ)所組成的平面骨架，是廠房的基本承重結(jié)構(gòu)。廠房承受的豎向荷載及橫向水平荷載主要通過橫向平面排架傳至基礎(chǔ)及

11、地基橫向平面排架組成及荷載圖（三）縱向排架結(jié)構(gòu)第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由連系梁、吊車梁、縱向柱列、柱間支撐和基礎(chǔ)等構(gòu)件組成的縱向平面骨架。作用是保證廠房結(jié)構(gòu)的縱向穩(wěn)定性和剛度，承受吊車縱向水平荷載、縱向水平地震作用、溫度應(yīng)力以及作用在山墻及天窗架端壁并通過屋蓋結(jié)構(gòu)傳來的縱向風(fēng)荷載等縱向平面排架組成及荷載圖（三）圍護(hù)結(jié)構(gòu)第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu) 位于廠房的四周，包括縱墻、橫墻（山墻）、抗風(fēng)柱、連系梁、基礎(chǔ)梁等構(gòu)件。這些構(gòu)件所承受的荷載，主要是墻體和構(gòu)件的自重以及作用在墻面上的風(fēng)荷載第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、排架結(jié)構(gòu)的布置（一）柱網(wǎng)布置 廠房承重柱的縱向和橫向定位軸線，在平面上形成的網(wǎng)格

12、，稱為柱網(wǎng)。柱網(wǎng)布置就是確定縱向定位軸線之間（跨度）和橫向定位軸線之間（柱距）的尺寸。柱網(wǎng)布置既是確定柱的位置，也是確定屋面板、屋架和吊車梁等構(gòu)件跨度的依據(jù)，并涉及到廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置。柱網(wǎng)布置恰當(dāng)與否，將直接影響廠房結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)合理性和技術(shù)先進(jìn)性。第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（一）柱網(wǎng)布置 柱網(wǎng)布置的一般原則是：符合生產(chǎn)工藝和使用要求；建筑平面和結(jié)構(gòu)方案經(jīng)濟(jì)合理；符合建筑模數(shù)等規(guī)范規(guī)定要求；適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展和技術(shù)革新的要求。 廠房跨度在18m及以下時(shí)，應(yīng)采用擴(kuò)大模數(shù)30 M數(shù)列；在18m以上時(shí)，采用擴(kuò)大模數(shù)60M數(shù)列；廠房柱距應(yīng)采用擴(kuò)大模數(shù)60M數(shù)列。當(dāng)工藝布置和技術(shù)經(jīng)濟(jì)有明顯的優(yōu)越性時(shí)，廠房柱距也可

13、采用擴(kuò)大模數(shù)30M數(shù)列或其它數(shù)值。第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （二）變形縫的設(shè)置 1、伸縮縫 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：裝配式單層廠房排架結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距，室內(nèi)或土中時(shí)為100m；露天時(shí)為70m。超過上述規(guī)定或?qū)S房有特殊要求時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減少伸縮縫的間距或進(jìn)行溫度應(yīng)力驗(yàn)算。 伸縮縫應(yīng)從基礎(chǔ)頂面開始，將兩個(gè)溫度區(qū)段的上部結(jié)構(gòu)完全分開，并留出一定寬度的縫隙，使得溫度變化時(shí)上部結(jié)構(gòu)可自由伸縮，從而減少溫度應(yīng)力，不致引起房屋開裂。 第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)溫度區(qū)段氣溫升高時(shí)T氣溫升高時(shí)溫度區(qū)段溫度區(qū)段伸縮縫T T第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)縱向伸縮縫500500FEDC1011121

14、314橫向伸縮縫60006000600060002、沉降縫 為避免廠房因地基不均勻沉降引起開裂和破壞，設(shè)沉降縫使相鄰單元可以自由沉降。 沉降縫一般在下列情況下設(shè)置：廠房相鄰兩部分高差很大；地基承載力或下臥層有巨大差別；兩跨間吊車起重量相差懸殊；廠房各部分施工時(shí)間先后相差較長；地基土的壓縮程度不同等。 沉降縫應(yīng)將建筑物從基礎(chǔ)到屋頂全部分開，以致在縫兩邊發(fā)生不同沉降時(shí)不致?lián)p壞整個(gè)建筑物。第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3、防震縫 在地震區(qū)建造廠房，應(yīng)考慮地震的影響。當(dāng)廠房體型復(fù)雜，結(jié)構(gòu)高度或剛度相差很大，以及在廠房側(cè)邊貼建建筑物和構(gòu)筑物時(shí)，應(yīng)設(shè)置防震縫將相鄰兩部分分開。地震區(qū)的伸

15、縮縫和沉降縫均應(yīng)符合防震縫的要求。防震縫的構(gòu)造要求及做法參見建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50011-2010)。 在設(shè)計(jì)中，盡量做到三縫合一。 （三）廠房高度的確定 第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)h7h6h5最高設(shè)備吊車屋架重物h8h2h4h3h2h1H2H1超越高度500mm安全行駛高度220mm廠房的高度還應(yīng)考慮統(tǒng)一的模數(shù)第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第三節(jié) 排架結(jié)構(gòu)的構(gòu)件選型一、屋蓋構(gòu)件 （一）屋面板 （二）天窗架 單層廠房中常用鋼筋混凝土三鉸剛架式天窗架由兩個(gè)三角形剛架在頂節(jié)點(diǎn)處及底部與屋架焊接而成。 （三）屋面梁和屋架 （四）托架 第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、吊車梁及柱 （一）吊車梁 吊車梁除直接承受

16、吊車起重、運(yùn)行和制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的各種往復(fù)移動(dòng)荷載外，它還具有將廠房的縱向荷載傳遞至縱向柱列、加強(qiáng)廠房縱向剛度等作用。 吊車梁一般根據(jù)吊車的起重量、工作級別、臺數(shù)、廠房的跨度和柱距等因素選用。第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （二）柱主要有排架柱和抗風(fēng)柱兩類 1.排架柱 鋼筋混凝土排架柱一般由上柱、下柱和牛腿組成，其結(jié)構(gòu)常用型式有矩形截面柱、I形截面柱、雙肢柱等幾類。(（a) 矩形截面柱 (b) 工字形截面柱 (c) 雙肢柱第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.抗風(fēng)柱 鋼筋混凝土抗風(fēng)柱一般由上柱和下柱組成，無牛腿，上柱為矩形截面，下柱一般為 I形截面。(a) 抗風(fēng)柱、屋架與山墻 (b) 抗風(fēng)柱與屋架的連接 (c)

17、計(jì)算簡圖第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （三）圈梁、連系梁及基礎(chǔ)梁 1.圈梁 是設(shè)置于墻體內(nèi)并與柱子連接的現(xiàn)澆鋼筋混凝土構(gòu)件，其作用是將墻體與排架柱、抗風(fēng)柱等箍在一起，以增強(qiáng)廠房的整體剛度，防止由于地基的不均勻沉降或較大的振動(dòng)荷載對廠房產(chǎn)生不利影響。 圈梁為非承重的現(xiàn)澆鋼筋混凝土構(gòu)件，在墻體的同一水平面上連續(xù)設(shè)置，構(gòu)成封閉狀，并和柱中伸出的預(yù)埋拉筋連接。第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.連系梁 作用是除承受墻體荷載外，還具有連系縱向柱列、增強(qiáng)廠房的縱向剛度、傳遞縱向水平荷載的作用。 3.基礎(chǔ)梁 作用是來支承圍護(hù)墻，并將圍護(hù)墻的重力傳給基礎(chǔ)?；A(chǔ)梁第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （四）基礎(chǔ) 單層廠房的柱下基礎(chǔ)一

18、般采用單獨(dú)基礎(chǔ)。 當(dāng)柱傳來的荷載較大，或地基承載力較小，可采用柱下條形基礎(chǔ)。柱傳來的荷載很大，而基礎(chǔ)的持力層又很深，則應(yīng)考慮采用樁基礎(chǔ)。第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第四節(jié) 排架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析與內(nèi)力組合一、確定計(jì)算簡圖 （一）計(jì)算單元 可在結(jié)構(gòu)平面圖上由相鄰柱距的中線截出一個(gè)典型的區(qū)段，作為排架的計(jì)算單元。第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （二）基本假定柱下端與基礎(chǔ)頂面為剛接；柱頂與排架橫梁（屋架或屋面梁）為鉸接；橫梁（即屋架或屋面梁）為軸向剛度很大的剛性連桿。 （三）計(jì)算簡圖如前圖；注：上柱高為牛腿頂面至柱頂?shù)母叨?；下柱高為基礎(chǔ)頂面至牛腿頂面的高度；上、下柱的截面抗彎剛度 可按所選用的混凝土強(qiáng)度等級和預(yù)先

19、設(shè)定的截面形狀與尺寸確定。第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、荷載計(jì)算 （一）恒荷載1.屋蓋自重G1第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.柱自重G2和G3(a) G2、G3、G4作用位置 (b) G2、G3作用計(jì)算簡圖 (c) G4作用計(jì)算簡圖3.吊車梁與軌道連接件等自重G4第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （二）屋面活荷載1.屋面均布活荷載 ：屋面水平投影面上的屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值，按下列情況?。翰簧先说奈菝鏋?.5kN/m2；上人的屋面為2.0kN/m2。2.屋面雪荷載 ：屋面水平投影面上的雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值 (kN/m2) 式中: 為基本雪壓 (kN/m2)； 為屋面積雪分布系數(shù)。 3.屋面積灰荷載 ：對設(shè)計(jì)生產(chǎn)中有大

20、量排灰的廠房及其臨近建筑時(shí)，應(yīng)考慮屋面積灰荷載的影響。屋面均布活荷載不與雪荷載同時(shí)考慮，取兩者中的較大值；當(dāng)有屋面積灰荷載時(shí)，積灰荷載應(yīng)與雪荷載或不上人的屋面均布活荷載兩者中的較大值同時(shí)考慮。第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （三）吊車荷載橋式吊車的組成 橋式吊車由大車和小車組成，大車在吊車梁的軌道上沿著廠房縱向運(yùn)行，小車在大車的軌道上沿著廠房橫向行駛，小車上設(shè)有滑輪和吊索用來起吊物件。第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1.吊車豎向荷載Dmax與Dmin式中 、 表示第 臺吊車的最大輪壓和最小輪壓； 與吊車輪壓相對應(yīng)的支座反力影響線的豎向坐標(biāo)值。 注：計(jì)算排架考慮多臺吊車豎向荷載時(shí)，對單跨廠房的每個(gè)排架，參與

21、組合的吊車臺數(shù)不宜多于2臺；對多跨廠房的每個(gè)排架，不宜多于4臺。第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 吊車的最不利布置和吊車梁的支座反力影響線第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(a) 吊車豎向荷載作用位置 (b) 吊車豎向荷載作用下的計(jì)算簡圖 吊車豎向荷載Dmax、Dmin沿吊車梁的中心線作用在牛腿頂面，對下柱截面中心線的偏心距為e4，相應(yīng)的力矩MDmax、MDmin為 MDmax=Dmax e4 MDmin=Dmin e4 吊車總的橫向水平荷載可按下式取值：式中 吊車的額定起重量； 小車重量； 重力加速度； 橫向水平荷載系數(shù)。 對于一般四輪橋式吊車，大車每一輪子傳遞給吊車梁的橫向水平制動(dòng)力 為： 式中 為第 個(gè)大

22、車輪子的橫向水平制動(dòng)力。考慮多臺吊車水平荷載時(shí)，對單跨或多跨廠房的每個(gè)排架，參與組合的吊車臺數(shù)不應(yīng)多于2臺。注：第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.吊車橫向水平荷載Tmax第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)吊車橫向水平荷載作用位置吊車最大橫向水平荷載的計(jì)算吊車橫向水平荷載作用下的計(jì)算簡圖 吊車縱向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值Te，按作用在一邊軌道上所有剎車輪的最大輪壓之和的10%采用，即式中，n為施加在一邊軌道上所有剎車輪數(shù)之和，對于一般的四輪吊車，n=1。無論單跨或多跨廠房，在計(jì)算吊車縱向水平荷載時(shí)，一側(cè)的整個(gè)縱向排架上最多只能考慮2臺吊車。注：第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.吊車縱向水平荷載Te第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

23、（四）風(fēng)荷載式中 基本風(fēng)壓值（kN/m2），是以當(dāng)?shù)乇容^空曠平坦地面上離 離 高度z處的風(fēng)振系數(shù)； 風(fēng)壓高度變化系數(shù)； 風(fēng)荷載體型系數(shù)。 垂直于建筑物表面上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 （kN/m2）按下式計(jì)算： 地10m高處統(tǒng)計(jì)所得的50年一遇10分鐘平均最大風(fēng)速為標(biāo)準(zhǔn)確定的風(fēng)壓值；第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 為簡化計(jì)算，可以假定作用在柱頂以下墻面上的風(fēng)荷載為均布，迎風(fēng)面為q1，背風(fēng)面為q2，其風(fēng)壓高度變化系數(shù)按柱頂標(biāo)高取值；柱頂以上的風(fēng)載按作用于柱頂?shù)乃郊辛w計(jì)算，這時(shí)風(fēng)壓高度變化系數(shù)為：無天窗時(shí)，按廠房檐口標(biāo)高取值；有天窗時(shí)，按天窗檐口標(biāo)高取值。排架風(fēng)荷載體型系數(shù)和風(fēng)荷載第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三

24、、內(nèi)力分析 排架在各種單獨(dú)作用的荷載情況下的內(nèi)力均可用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法進(jìn)行計(jì)算。在計(jì)算時(shí)，如不考慮廠房的整體空間作用，其計(jì)算簡圖可歸結(jié)為柱頂不動(dòng)鉸支排架和柱頂有側(cè)移的鉸接排架兩種。 (a) 柱頂不動(dòng)鉸支排架 (b) 柱頂有側(cè)移鉸接排架第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （一）柱頂不動(dòng)鉸支排架 單跨等高排架在恒荷載(如G1、G2、G3、G4等)以及屋面活荷載(如Q1)作用下，可按柱頂為無側(cè)移的不動(dòng)鉸支排架計(jì)算內(nèi)力。恒荷載及屋面活荷載作用下的單根柱計(jì)算簡圖M1、M2作用下的計(jì)算簡圖第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(a) M1作用下的柱頂反力R1 (b) M2作用下的柱頂反力R2第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （二）柱頂有側(cè)

25、移鉸接排架 排架在吊車荷載及風(fēng)荷載作用下，一般可按柱頂為有側(cè)移的鉸接排架進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算1) 吊車豎向荷載作用的排架內(nèi)力計(jì)算(a) Dmax作用在A柱 (b) Dmin作用在B柱第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)MDmax作用在A柱的內(nèi)力計(jì)算第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2) 吊車水平荷載作用的排架內(nèi)力計(jì)算兩跨等高排架Tmax作用下的內(nèi)力計(jì)算Ri=C3Tmax C3吊車水平荷載Tmax作用下的柱頂反力系數(shù)。RT=Ri第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3) 風(fēng)荷載作用下的排架內(nèi)力計(jì)算單跨排架風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算 在風(fēng)荷載Fw、q1、q2作用下，等高排架柱的內(nèi)力仍可用柱頂附加不動(dòng)鉸支座和剪力分配法進(jìn)行計(jì)算。單跨排架柱在風(fēng)荷載

26、作用下的內(nèi)力，可由下面兩種內(nèi)力狀態(tài)疊加求得。第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3) 風(fēng)荷載作用下的排架內(nèi)力計(jì)算Fw，q1和q2分別作用的受力情況RFW=FWRq1=C4H2q1 Rq2=C4H2q2 第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四、內(nèi)力組合 所謂內(nèi)力組合，就是將排架柱在各單項(xiàng)荷載作用下的內(nèi)力，按照它們在使用過程中同時(shí)出現(xiàn)的可能性，求出在某些荷載共同作用下，柱控制截面可能產(chǎn)生的最不利內(nèi)力，作為柱和基礎(chǔ)配筋計(jì)算的依據(jù)。 （一）柱的控制截面排架柱的控制截面是指對柱的各區(qū)段配筋起控制作用的截面。第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （二）荷載效應(yīng)組合(1) 1.2SGK+0.91.4(SQLK+SQWK+SQHK)；(2) 1

27、.2SGK+0.91.4(SQWK +SQHK)；(3) 1.2SGK+0.91.4(SQLK+SQWK)； (4) 1.2SGK+1.4(SQLK+ SQHK)；(5) 1.2SGK+1.4SQWK；(6) 1.2SGK+1.4SQHK。 式中的SGK、SQLK、SQWK、SQHK分別為按恒荷載、屋面活荷載、風(fēng)荷載、吊車荷載的標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)值。 以上六種組合中的最不利值，即為控制截面的內(nèi)力。第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （三）內(nèi)力組合的項(xiàng)目 單層廠房的排架柱為偏心受壓構(gòu)件。一般采用對稱配筋。對于矩形、工字形截面柱的每一個(gè)控制截面，可考慮以下四項(xiàng)不利內(nèi)力組合：(1) +Mmax與相應(yīng)的N和V

28、。(2) -Mmax與相應(yīng)的N和V。(3) Nmax與相應(yīng)的M和V。(4) Nmin與相應(yīng)的M和V。 在上述四項(xiàng)不利內(nèi)力組合中，其前兩項(xiàng)和第四項(xiàng)可能為大偏心受壓情況，而第三項(xiàng)可能發(fā)生小偏心受壓情況。第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （四）組合時(shí)注意的問題 (1) 恒荷載參與每一種組合。 (2) 吊車豎向荷載Dmax作用于A柱和Dmin作用于A柱，只能選 其中一種參與組合。 (3) 吊車水平荷載Tmax作用方向向右與向左只能選其中一種參與組合。 (4) 有吊車豎向荷載Dmax(Dmin)應(yīng)同時(shí)考慮吊車水平荷載Tmax作用的可能。 (5) 風(fēng)荷載作用方向向右與向左只能選其中一種參與組合。 (6) 組合Nm

29、ax或Nmin項(xiàng)時(shí)，對于軸向力為零，而彎矩不為零的荷載(如風(fēng)荷載)也應(yīng)考慮參與組合。第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第五節(jié) 排架柱的設(shè)計(jì)一、柱的計(jì)算長度 剛性屋蓋單層廠房排架柱、露天吊車柱和棧橋柱的計(jì)算長度柱的類型排 架 方 向垂直排架方向有柱間支撐無柱間撐無吊車廠房柱單 跨1.5H1.0H1.2H兩跨及多跨1.25H1.0H1.2H有吊車廠房柱上 柱2.0Hu1.25Hu1.5Hu下 柱1.0Hl0.8Hl1.0Hl露天吊車柱和棧橋柱2.0Hl1.0Hl 柱的計(jì)算長度l0與柱的支承條件和高度有關(guān)。計(jì)算偏心受壓構(gòu)件的偏心增大系數(shù)時(shí)，對單層廠房排架柱，根據(jù)理論分析和工程經(jīng)驗(yàn)，其計(jì)算長度l0可按下表取值。

30、 柱在其自重作用下為受彎構(gòu)件，其計(jì)算簡圖和彎矩圖如圖所示，一般取上柱柱底、牛腿根部和下柱跨中三個(gè)控制截面。 柱的吊裝方式及計(jì)算簡圖二、柱的吊裝驗(yàn)算第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在廠房結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土柱中，常在其支承屋架、托架、吊車梁和連系梁等構(gòu)件的部位，設(shè)置從柱側(cè)面伸出的短懸臂，稱為牛腿。 牛腿按承受的豎向力作用點(diǎn)至牛腿根部柱邊緣水平距離的不同分為兩類： 時(shí)為長牛腿，按懸臂梁進(jìn)行設(shè)計(jì)； 時(shí)為短牛腿 ，是一個(gè)變截面短懸臂深梁。三、牛腿的設(shè)計(jì)第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)研究表明，從加載至破壞，牛腿大體經(jīng)歷彈性、裂縫出現(xiàn)與開展和最后破壞三個(gè)階段。 彈性階段 ：通過 環(huán)氧樹脂牛腿模型的光彈試驗(yàn)，得到了主應(yīng)

31、力跡線。牛腿的應(yīng)力狀態(tài) （一）牛腿的受力特點(diǎn)及破壞形態(tài) 第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裂縫出現(xiàn)與開展階段 ： 試驗(yàn)表明，當(dāng)荷載達(dá)到極限荷載的20%40%時(shí)，由于上柱根部與牛腿交界處的主拉應(yīng)力集中現(xiàn)象，在該處首先出現(xiàn)自上而下的豎向裂縫，裂縫細(xì)小且開展較慢，對牛腿的受力性能影響不大； 當(dāng)荷載達(dá)到極限荷載的40%60%時(shí)，在加載墊板內(nèi)側(cè)附近出現(xiàn)一條斜裂縫，其方向大體與主壓應(yīng)力軌跡線平行。 第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)破壞階段 ：隨a/h0值的不同，牛腿主要有以下幾種破壞形態(tài)： 彎壓破壞 剪切破壞 牛腿的破壞形態(tài)斜壓破壞第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 牛腿的截面寬度與柱寬相同。 牛腿截面尺寸通常以不出現(xiàn)斜裂縫作為控制

32、條件。設(shè)計(jì)時(shí)以下列經(jīng)驗(yàn)公式作為抗裂控制條件來確定牛腿的截面尺寸： 式中Fvk、Fhk分別為作用于牛腿頂部按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的豎 裂縫控制系數(shù)； a豎向力的作用點(diǎn)至下柱邊緣的水平距離向力和水平拉力值；b牛腿寬度； h0牛腿與下柱交接處的垂直截面有效高度。 （二）牛腿截面尺寸的確定 第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 牛腿尺寸及配筋 為了防止牛腿頂面加載墊板下混凝土的局部受壓破壞，墊板下的局部壓應(yīng)力應(yīng)滿足式中：A為局部受壓面積；fc為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算簡圖：試驗(yàn)研究表明，牛腿在豎向力和水平拉力作用下，其受力特征可以用由牛腿頂部水平縱向受力鋼筋為拉桿和牛腿內(nèi)的斜向受壓混

33、凝土為壓桿組成的三角桁架模型來描述。 牛腿的計(jì)算簡圖 （三）縱向受力鋼筋計(jì)算與構(gòu)造第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)縱向受力鋼筋計(jì)算 ：在豎向力設(shè)計(jì)值Fv和水平拉力設(shè)計(jì)值Fh共同作用下，通過對 A 點(diǎn)取力矩平衡可得：近似取 ， ，則由上式可得縱向受力鋼筋總截面面積As為式中 Fv、Fh分別為作用在牛腿頂部的豎向力設(shè)計(jì)值和水平拉力設(shè)計(jì)值； a意義同前，當(dāng)a0.3h0時(shí)，取a=0.3h0； fy為縱向受拉鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)牛腿配筋構(gòu)造構(gòu)造要求 ：第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在牛腿的截面尺寸滿足公式的抗裂條件后，可不進(jìn)行斜截面受剪承載力計(jì)算，只需按下述構(gòu)造要求設(shè)置水平箍筋和彎起鋼筋。 水

34、平箍筋的直徑應(yīng)取6-12mm，間距100-150mm，且在上部2h0/3范圍內(nèi)的水平箍筋總截面面積不應(yīng)小于承受豎向力的受拉鋼筋截面面積的1/2。 當(dāng)牛腿的剪跨比a/h00.3時(shí)，宜設(shè)置彎起鋼筋。 縱向受拉鋼筋不得兼作彎起鋼筋。 彎起鋼筋的錨固同縱向受力鋼筋。 （四）水平箍筋及彎起鋼筋第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四、預(yù)埋件的設(shè)計(jì) 單層廠房中的屋面板、屋架(屋面梁)、吊車梁、柱等預(yù)制構(gòu)件之間的連接常采用預(yù)埋件。(a) 由錨板和直錨筋組成 (b) 由錨板和彎折錨筋及直錨筋組成第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （一）錨板和對稱配置的直錨筋組成 當(dāng)有剪力、法向拉力和彎矩共同作用時(shí)，可按如下兩

35、式計(jì)算，并取其中的較大值：AsAs 當(dāng)有剪力、法向壓力和彎矩共同作用時(shí)，可按如下兩式計(jì)算，并取其中的較大值：AsAs第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （二）錨板和對稱配置彎折錨筋和直錨筋共同承受剪力的預(yù)埋件其彎折錨筋的截面面積AsbAsb彎折筋與錨板之間的夾角不宜小于150，也不宜大于450 預(yù)埋件的受力直錨筋不宜少于4根，且不宜多于4層；其直徑不宜小于8 mm，且不宜大于25 mm。受剪預(yù)埋件的直錨筋可采用2根。預(yù)埋件的錨筋應(yīng)位于構(gòu)件的外層主筋內(nèi)側(cè)。第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第六節(jié) 柱下單獨(dú)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)單層廠房預(yù)制鋼筋混凝土柱下常采用單獨(dú)的杯形基礎(chǔ)。柱下杯形基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)應(yīng)包括如下幾方面的內(nèi)容：底面尺寸的確

36、定?；A(chǔ)高度的確定?；A(chǔ)配筋計(jì)算。第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、軸心受壓基礎(chǔ) （一）基礎(chǔ)底面尺寸的確定軸心受壓基礎(chǔ)在荷載作用下，基礎(chǔ)底面處的壓力為均勻分布 若基礎(chǔ)的埋置深度為d，基礎(chǔ)及其上填土的平均重度為 ,則 ，可得基礎(chǔ)底面面積為： 第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （二）基礎(chǔ)高度的確定 柱下杯形基礎(chǔ)的高度應(yīng)滿足有關(guān)尺寸構(gòu)造要求和受沖切承載力要求。1) 有關(guān)尺寸構(gòu)造要求矩形或工字形柱雙肢柱h500500h 800800h 1000h1000h1.2h h0.9 h且8000.8h 且1000(1/32/3) h(1.51.8) h柱的插入深度h1第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 為防止在柱的吊裝過程中，柱沖擊

37、杯底底板造成底板破壞及受水平推力時(shí)杯壁具有足夠的承載力，基礎(chǔ)的杯底厚度a1及杯口頂部壁厚t應(yīng)符合下表要求：柱截面長邊尺寸h 杯底厚度a1 杯壁厚度t h500150150200500 h800200200800h10002003001000 h15002503501500 h2000300400 獨(dú)立基礎(chǔ)的高度除應(yīng)滿足構(gòu)造要求外，還應(yīng)根據(jù)柱與基礎(chǔ)交接處以及基礎(chǔ)變階處混凝土的受沖切承載力計(jì)算確定。基礎(chǔ)沖切破壞示意圖2)受沖切承載力驗(yàn)算 第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的豎向壓力設(shè)計(jì)值N在基礎(chǔ)底面產(chǎn)生的地基凈反力Pn為 當(dāng)不能滿足承載力

38、公式的要求時(shí)，應(yīng)考慮增大柱與基礎(chǔ)交接處的基礎(chǔ)高度以及基礎(chǔ)變階處下階基礎(chǔ)的高度。第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （三）基礎(chǔ)的配筋計(jì)算第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、偏心受壓基礎(chǔ) （一）基礎(chǔ)底面尺寸的確定第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在偏心荷載作用下，基礎(chǔ)底面的壓力值應(yīng)符合下式要求： 在確定偏心荷載作用下基礎(chǔ)的底面尺寸時(shí)，一般采用試算法。首先按軸心荷載作用下初步估算基礎(chǔ)的底面面積；再考慮基礎(chǔ)底面彎矩的影響，將基礎(chǔ)底面積適當(dāng)增加（20-40）%，初步選定基礎(chǔ)底面的邊長a和b（a/b=1.5-2.0），計(jì)算偏心荷載作用下基礎(chǔ)底面的壓力值，然后驗(yàn)算是否滿足要求；如不滿足，應(yīng)調(diào)整基礎(chǔ)底面尺寸重新驗(yàn)算，直至滿足為止。 第三

39、章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （二）基礎(chǔ)高度的確定 確定偏心受壓基礎(chǔ)高度的方法與前述的軸心受壓基礎(chǔ)相同。基礎(chǔ)的受沖切承載力仍按下式進(jìn)行驗(yàn)算。 計(jì)算沖切荷載設(shè)計(jì)值F1時(shí)，考慮地基凈反力分布不均勻的影響，F(xiàn)l按下式計(jì)算第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （三）基礎(chǔ)的配筋計(jì)算 偏心受壓基礎(chǔ)的配筋計(jì)算方法與前述的軸心受壓基礎(chǔ)相同。第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、基礎(chǔ)的構(gòu)造要求(1) 基礎(chǔ)的混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)該低于C20；基礎(chǔ)下墊層的混凝土強(qiáng)度等級應(yīng)為C10，及厚度不宜小于70 mm；(2) 基礎(chǔ)受力鋼筋的最小直徑不宜小于10 mm，間距不宜大于200 mm，也不宜小于100 mm。當(dāng)有墊層時(shí)，鋼筋的

40、保護(hù)層厚度不小于40 mm；無墊層時(shí)不小于70 mm。(3) 當(dāng)基礎(chǔ)的邊長大于或等于2.5 m時(shí)，沿該邊長方向的受力鋼筋長度可取邊長的0.9倍，并應(yīng)交錯(cuò)布置。第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(4) 當(dāng)柱為軸心受壓或小偏心受壓，且杯壁厚度t與杯壁高度h2之比t/h20.65時(shí)，或柱為大偏心受壓且t/h20.75時(shí)，杯壁內(nèi)一般可不配筋；當(dāng)柱為軸心受壓或小偏心受壓，且0.5t/h20.65時(shí)，杯壁內(nèi)可按下表構(gòu)造配筋，鋼筋位于杯口頂部，每邊兩根(如圖所示)。 柱截面長邊尺寸h10001000h15001500h2000鋼筋直徑8-1010121216杯口構(gòu)造配筋(mm)第三章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(5) 對廠房伸

41、縮縫處的雙杯口基礎(chǔ)，當(dāng)兩個(gè)杯口之間的寬度a3400 mm時(shí)，宜按下圖所示的要求在中間杯壁內(nèi)配筋。杯壁配筋 雙杯口基礎(chǔ)中間杯壁配筋本講結(jié)束第4章 框架結(jié)構(gòu) 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第 4 章 混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第4章 框架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成和結(jié)構(gòu)布置 框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖及荷載 豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力的近似計(jì)算水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移的近似計(jì)算荷載效應(yīng)組合和構(gòu)件設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求主要內(nèi)容：重點(diǎn)：結(jié)構(gòu)組成和結(jié)構(gòu)布置 框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖及荷載 反彎點(diǎn)法，值法第4章 框架結(jié)構(gòu) 4.1 多高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)概述 4.1.1結(jié)構(gòu)類型 框架結(jié)構(gòu)（frame structure）由梁、柱構(gòu)件通過節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)成，如

42、整幢房屋均采用這種結(jié)構(gòu)形式，則稱為框架結(jié)構(gòu)體系或框架結(jié)構(gòu)房屋。 目前多、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)類型主要有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、型鋼混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)等。 第4章 框架結(jié)構(gòu)4.1.2 結(jié)構(gòu)體系多高層房屋結(jié)構(gòu)體系包括水平結(jié)構(gòu)體系(樓、屋蓋系統(tǒng))和豎向結(jié)構(gòu)體系(墻、柱)。其中水平結(jié)構(gòu)體系中的樓(屋)蓋結(jié)構(gòu)承受并傳遞豎向荷載給豎向構(gòu)件。并作為剛性樓蓋利用其平面內(nèi)的無限剛度協(xié)調(diào)各抗側(cè)構(gòu)件的變形和位移；豎向構(gòu)件承受并傳遞豎向荷載。豎向結(jié)構(gòu)體系的墻、柱與水平結(jié)構(gòu)體系中的梁板共同組成房屋的抗側(cè)空間結(jié)構(gòu)，共同抵抗側(cè)向力作用。 第4章 框架結(jié)構(gòu)1框架結(jié)構(gòu) 由梁和柱為主要構(gòu)件組成的承受豎向和水平作用的結(jié)構(gòu)稱

43、為框架結(jié)構(gòu)（如圖所示）?？蚣芙Y(jié)構(gòu)體系的最大特點(diǎn)是承重結(jié)構(gòu)和圍護(hù)、分隔構(gòu)件完全分開，墻只起圍護(hù)、分隔作用。框架結(jié)構(gòu)建筑平面布置靈活，空間劃分方便，易于滿足生產(chǎn)工藝和使用要求，構(gòu)件便于標(biāo)準(zhǔn)化，具有較高的承載力和較好的整體性。 第4章 框架結(jié)構(gòu)2. 剪力墻體系 利用建筑物的墻體作為豎向承重和抵抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)稱為剪力墻結(jié)構(gòu)體系。所謂剪力墻，實(shí)質(zhì)上是固結(jié)于基礎(chǔ)的鋼筋混凝土墻片，具有很高的抗側(cè)移能力。因其既承擔(dān)豎向荷載，又承擔(dān)水平荷載剪力，故名剪力墻。 第4章 框架結(jié)構(gòu)3框架-剪力墻體系 為了彌補(bǔ)框架結(jié)構(gòu)隨房屋層數(shù)增加，水平荷載迅速增大而抗側(cè)移剛度不足的缺點(diǎn)，可在框架結(jié)構(gòu)中增設(shè)鋼筋混凝土剪力墻，形成框架和剪

44、力墻結(jié)合在一起共同承受豎向和水平力的體系框架-剪力墻體系，簡稱框-剪體系。剪力墻可以是單片墻體，也可以是電梯井、樓梯井、管道井組成的封閉式井筒。 第4章 框架結(jié)構(gòu)4筒體體系 由筒體為主組成的承受豎向和水平作用的結(jié)構(gòu)稱為筒體結(jié)構(gòu)體系。筒體是由若干片剪力墻圍合而成的封閉井筒式結(jié)構(gòu)，其受力與一個(gè)固定于基礎(chǔ)上的筒形懸臂構(gòu)件相似。根據(jù)開孔的多少，筒體有空腹筒和實(shí)腹筒之分。實(shí)腹筒一般由電梯井、樓梯間、管道井等形成，開孔少，因其常位于房屋中部，故又稱核心筒?？崭雇灿址Q框筒，由布置在房屋四周的密排立柱和截面高度很大的橫梁組成。外筒-內(nèi)框結(jié)構(gòu) 成束筒結(jié)構(gòu) 筒中筒結(jié)構(gòu)第4章 框架結(jié)構(gòu) 4.1.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求一般

45、建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足承載力、剛度和延性的要求，對高層建筑結(jié)構(gòu)尚應(yīng)滿足整體穩(wěn)定性和抗傾覆要求。 第4章 框架結(jié)構(gòu)4.2 框架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置 結(jié)構(gòu)布置包括結(jié)構(gòu)平面和豎向布置。對于質(zhì)量和側(cè)向剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，只需進(jìn)行結(jié)構(gòu)平面布置。否則和應(yīng)該進(jìn)行結(jié)構(gòu)豎向布置。 框架結(jié)構(gòu)平面布置主要是確定柱在平面上的排列方式（柱網(wǎng)布置）和選擇結(jié)構(gòu)承重方案，這些均應(yīng)滿足建筑平面及使用要求，同時(shí)也須使結(jié)構(gòu)受力合理、施工簡單。 第4章 框架結(jié)構(gòu)（2）框架結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)缺點(diǎn)建筑平面布置靈活，能獲得大空間（特別適用于商場、餐廳等），也可按需要做成小房間； 建筑立面容易處理；結(jié)構(gòu)自重較輕； 計(jì)算理論比較成熟； 在一定高度范圍內(nèi)

46、造價(jià)較低。 框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度較小，水平荷載作用下側(cè)移較大，有時(shí)會影響正常使用；如果框架結(jié)構(gòu)房屋的高寬比較大，則水平荷載作用下的側(cè)移也較大，而且引起的傾覆作用也較嚴(yán)重。 因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)控制房屋的高度和高寬比。第4章 框架結(jié)構(gòu)2結(jié)構(gòu)布置（structural configuration） 框架結(jié)構(gòu)布置主要是確定柱在平面上的排列方式（柱網(wǎng)布置）和選擇結(jié)構(gòu)承重方案，這些均必須滿足建筑平面及使用要求，同時(shí)也須使結(jié)構(gòu)受力合理，施工簡單。民用建筑柱網(wǎng)布置第4章 框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)的承重方案 1）橫向框架承重。 主梁沿房屋橫向布置，板和連系梁沿房屋縱向布置。 2）縱向框架承重。 主梁沿房屋縱向布置，板和連系梁

47、沿房屋橫向布置。 3）縱、橫向框架承重。 房屋的縱、橫向都布置承重框架 ，樓蓋常采用現(xiàn)澆雙向板或井字梁樓 蓋。第4章 框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)的承重方案第4章 框架結(jié)構(gòu)4.3 框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖及荷載 梁、柱截面尺寸框架梁、柱截面尺寸應(yīng)根據(jù)承載力、剛度及延性等要求確定。初步設(shè)計(jì)時(shí)，通常由經(jīng)驗(yàn)或估算先選定截面尺寸，以后進(jìn)行承載力、變形等驗(yàn)算，檢查所選尺寸是否合適。 梁截面尺寸確定 框架結(jié)構(gòu)中框架梁的截面高度hb可根據(jù)梁的計(jì)算跨度lb、活荷載大等，按hb = (1/181/10)lb確定。為了防止梁發(fā)生剪切脆性破壞，hb不宜大于1/4凈跨。主梁截面寬度可取bb = (1/31/2)hb，且不宜小于200m

48、m。為了保證梁的側(cè)向穩(wěn)定性，梁截面的高寬比（hb/bb）不宜大于4。 第4章 框架結(jié)構(gòu)為了降低樓層高度，可將梁設(shè)計(jì)成寬度較大而高度較小的扁梁，扁梁的截面高度可按 (1/181/15)lb估算。扁梁的截面寬度b（肋寬）與其高度h的比值b/h不宜超過3。加腋梁梁截面慣性矩第4章 框架結(jié)構(gòu) 柱截面尺寸 柱截面尺寸可直接憑經(jīng)驗(yàn)確定，也可先根據(jù)其所受軸力按軸心受壓構(gòu)件估算，再乘以適當(dāng)?shù)姆糯笙禂?shù)以考慮彎矩的影響。即式中 Ac為柱截面面積；N為柱所承受的軸向壓力設(shè)計(jì)值；Nv為根據(jù)柱支承的樓面面積計(jì)算由重力荷載產(chǎn)生的軸向力值；1.25為重力荷載的荷載分項(xiàng)系數(shù)平均值；重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值可根據(jù)實(shí)際荷載取值，也可近似按

49、（1214）kN/m2計(jì)算；fc為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 Ac (1.11.2)N / fc N = 1.25Nv第4章 框架結(jié)構(gòu)框架柱的截面寬度和高度均不宜小于300mm，圓柱截面直經(jīng)不宜小于350mm，柱截面高寬比不宜大于3。為避免柱產(chǎn)生剪切破壞，柱凈高與截面長邊之比宜大于4，或柱的剪跨比宜大于2。梁截面慣性矩 在結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計(jì)算中，與梁一起現(xiàn)澆的樓板可作為框架梁的翼緣，每一側(cè)翼緣的有效寬度可取至板厚的6倍；裝配整體式樓面視其整體性可取等于或小于6倍；無現(xiàn)澆面層的裝配式樓面，樓板的作用不予考慮。 設(shè)計(jì)中，為簡化計(jì)算，也可按下式近似確定梁截面慣性矩I：第4章 框架結(jié)構(gòu)2框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡

50、圖計(jì)算單元 框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算單元及計(jì)算模型第4章 框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)房屋是空間結(jié)構(gòu)體系，一般應(yīng)按三維空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。但對于平面布置較規(guī)則的框架結(jié)構(gòu)房屋，為了簡化計(jì)算，通常將實(shí)際的空間結(jié)構(gòu)簡化為若干個(gè)橫向或縱向平面框架進(jìn)行分析，每榀平面框架為一計(jì)算單元。 就承受豎向荷載而言，當(dāng)橫向（縱向）框架承重，且在截取橫向（縱向）框架計(jì)算時(shí)，全部豎向荷載由橫向（縱向）框架承擔(dān)，不考慮縱向（橫向）框架的作用。當(dāng)縱、橫向框架混合承重時(shí)，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同特點(diǎn)進(jìn)行分析，并對豎向荷載按樓蓋的實(shí)際支承情況進(jìn)行傳遞，這時(shí)豎向荷載通常由縱、橫向框架共用承擔(dān)。第4章 框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖第章 框架結(jié)構(gòu)在框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖中

51、，梁、柱用其軸線表示，梁與柱之間的連接用節(jié)點(diǎn)（beam-column joints）表示，梁或柱的長度用節(jié)點(diǎn)間的距離表示，由圖可見，框架柱軸線之間的距離即為框架梁的計(jì)算跨度；框架柱的計(jì)算高度應(yīng)為各橫梁形心軸線間的距離，當(dāng)各層梁截面尺寸相同時(shí)，除底層外，柱的計(jì)算高度即為各層層高。對于梁、柱、板均為現(xiàn)澆的情況，梁截面的形心線可近似取至板底。對于底層柱的下端，一般取至基礎(chǔ)頂面；當(dāng)設(shè)有整體剛度很大的地下室；且地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不小于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度的2倍時(shí)，可取至地下室結(jié)構(gòu)的頂板處。第章 框架結(jié)構(gòu)變截面柱框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖第章 框架結(jié)構(gòu)裝配式框架的鉸節(jié)點(diǎn)框架柱與基礎(chǔ)的連接第章 框架結(jié)構(gòu)框

52、架結(jié)構(gòu)上的荷載 作用在多、高層建筑結(jié)構(gòu)上的荷載有豎向荷載和水平荷載。豎向荷載包括恒載和樓（屋）面活荷載，水平荷載包括風(fēng)荷載和水平地震作用。樓面活荷載 作用在多、高層框架結(jié)構(gòu)上的樓面活荷載，可根據(jù)房屋及房間的不同用途按荷載規(guī)范取用。應(yīng)該指出，荷載規(guī)范規(guī)定的樓面活荷載值，是根據(jù)大量調(diào)查資料所得到的等效均布活荷載（equivalent uniform live load）標(biāo)準(zhǔn)值，且是以樓板的等效均布活荷載作為樓面活荷載。第章 框架結(jié)構(gòu)4.4 豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析 在豎向荷載（vertical load）作用下，多、高層框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力可用力法、位移法等結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算。工程設(shè)計(jì)中，如采用手

53、算，可采用迭代法、分層法、彎矩二次分配法及系數(shù)法等近似方法計(jì)算。分層法豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)及內(nèi)力計(jì)算假定：（1）不考慮框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移對其內(nèi)力的影響；（2）每層梁上的荷載僅對本層梁及其上、下柱的內(nèi)力產(chǎn)生影響，對其他各層梁、柱內(nèi)力的影響可忽略不計(jì)。 應(yīng)當(dāng)指出，上述假定中所指的內(nèi)力不包括柱軸力，因?yàn)槟硨恿荷系暮奢d對下部各層柱的軸力均有較大影響，不能忽略。第章 框架結(jié)構(gòu)豎向荷載作用下分層計(jì)算示意圖第章 框架結(jié)構(gòu)（2）除底層柱的下端外，其他各柱的柱端應(yīng)為彈性約束。為便于計(jì)算，均將其處理為固定端。這樣將使柱的彎曲變形有所減小，為消除這種影響，可把除底層柱以外的其他各層柱的線剛度乘以修正系數(shù)0.

54、9。 分層法計(jì)算要點(diǎn)（1）將多層框架沿高度分成若干單層無側(cè)移的敞口框架，每個(gè)敞口框架包括本層梁和與之相連的上、下層柱。梁上作用的荷載、各層柱高及梁跨度均與原結(jié)構(gòu)相同。第章 框架結(jié)構(gòu)（3）用無側(cè)移框架的計(jì)算方法（如彎矩分配法）計(jì)算各敞口框架的桿端彎矩，由此所得的梁端彎矩即為其最后的彎矩值；因每一柱屬于上、下兩層，所以每一柱端的最終彎矩值需將上、下層計(jì)算所得的彎矩值相加。在上、下層柱端彎矩值相加后，將引起新的節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩，如欲進(jìn)一步修正，可對這些不平衡彎矩再作一次彎矩分配。 如用彎矩分配法計(jì)算各敞口框架的桿端彎矩，在計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)周圍各桿件的彎矩分配系數(shù)時(shí)，應(yīng)采用修正后的柱線剛度計(jì)算；并且底層柱和

55、各層梁的傳遞系數(shù)均取1/2，其他各層柱的傳遞系數(shù)改用1/3。（4）在桿端彎矩求出后，可用靜力平衡條件計(jì)算梁端剪力及梁跨中彎矩；由逐層疊加柱上的豎向荷載（包括節(jié)點(diǎn)集中力、柱自重等）和與之相連的梁端剪力，即得柱的軸力。第章 框架結(jié)構(gòu)彎矩二次分配法具體計(jì)算步驟：（1）根據(jù)各桿件的線剛度計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的桿端彎矩分配系數(shù)，并計(jì)算豎向荷載作用下各跨梁的固端彎矩。 （2）計(jì)算框架各節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩，并對所有節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩同時(shí)進(jìn)行第一次分配（其間不進(jìn)行彎矩傳遞）。（3）將所有桿端的分配彎矩同時(shí)向其遠(yuǎn)端傳遞（對于剛接框架，傳遞系數(shù)均取1/2）。 （4）將各節(jié)點(diǎn)因傳遞彎矩而產(chǎn)生的新的不平衡彎矩進(jìn)行第二次分配，使各節(jié)

56、點(diǎn)處于平衡狀態(tài)。 至此，整個(gè)彎矩分配和傳遞過程即告結(jié)束。 （5）將各桿端的固端彎矩（fixed-end moment）、分配彎矩和傳遞彎矩疊加，即得各桿端彎矩。第章 框架結(jié)構(gòu)4.5 水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移的近似計(jì)算 框架結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載和水平地震力的作用下，可以簡化為框架受節(jié)點(diǎn)水平集中力的作用，這時(shí)框架的側(cè)移是主要變形因素。各桿的彎矩圖都是直線，每根桿件有一個(gè)反彎點(diǎn)，該點(diǎn)彎矩為零，剪力不為零。如果能夠求出各柱的剪力和反彎點(diǎn)的位置，就可以很方便地算出柱端彎矩，進(jìn)而可算出梁、柱內(nèi)力。因此，水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)近似計(jì)算的關(guān)鍵是確定各柱間的剪力分配和各柱的反彎點(diǎn)高度。 水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的

57、內(nèi)力和側(cè)移可用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算，常用的近似算法有反彎點(diǎn)法、D值法和門架法等。第四章 框架結(jié)構(gòu)2反彎點(diǎn)法 D值法考慮了柱兩端節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)對其側(cè)向剛度和反彎點(diǎn)位置的影響，因此，此法是一種合理且計(jì)算精度較高的近似計(jì)算方法，適用于一般多、高層框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的內(nèi)力和側(cè)移計(jì)算。在確定柱的側(cè)向剛度時(shí)，反彎點(diǎn)法假定各柱上、下端都不產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，即認(rèn)為梁柱線剛度比為無限大。將趨近于無限大代入D值法的公式，可得=1。因此，由式可得反彎點(diǎn)法的柱側(cè)向剛度，并用D0表示為： 第章 框架結(jié)構(gòu)因柱的上、下端都不轉(zhuǎn)動(dòng)，故除底層柱外，其他各層柱的反彎點(diǎn)均在柱中點(diǎn)（h/2）；底層柱由于實(shí)際是下端固定，柱上端的約束剛度相對較小，

58、因此反彎點(diǎn)向上移動(dòng)，一般取離柱下端2/3柱高處為反彎點(diǎn)位置，即取yh=用反彎點(diǎn)法計(jì)算框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力的要點(diǎn)與D值法相同。第章 框架結(jié)構(gòu)3D值法（ 1）層間剪力在各柱間的分配該式即為層間剪力Vi在各柱間的分配公式，它適用于整個(gè)框架結(jié)構(gòu)同層各柱之間的剪力分配?？梢?，每根柱分配到的剪力值與其側(cè)向剛度成比例。第章 框架結(jié)構(gòu)框架第2層脫離體圖（2）框架柱的側(cè)向剛度D值：一般規(guī)則框架中的柱第章 框架結(jié)構(gòu)框架柱側(cè)向剛度計(jì)算公式第章 框架結(jié)構(gòu)稱為柱的側(cè)向剛度修正系數(shù)，它反映了節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)降低了柱的側(cè)向剛度，而節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的大小則取決于梁對節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的約束程度。，這表明梁線剛度越大，對節(jié)點(diǎn)的約束能力越強(qiáng)，節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)越小，柱的側(cè)

59、向剛度越大。 現(xiàn)討論底層柱的D值。 同理，當(dāng)?shù)讓又南露藶殂q接時(shí)，可得 第章 框架結(jié)構(gòu)底層柱D值計(jì)算圖式第章 框架結(jié)構(gòu)第章 框架結(jié)構(gòu)柱高不等及有夾層的柱 不等高柱夾層柱第章 框架結(jié)構(gòu)柱的反彎點(diǎn)高度yh框架各柱的反彎點(diǎn)高度比y可用下式表示： 式中：yn表示標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比；y1表示上、下層橫梁線剛度變化時(shí)反彎點(diǎn)高度比的修正值；y2、y3表示上、下層層高變化時(shí)反彎點(diǎn)高度比的修正值。反彎點(diǎn)高度示意圖y = yn + y1 + y2 + y3第章 框架結(jié)構(gòu)（1）標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比yn。 yn是指規(guī)則框架的反彎點(diǎn)高度比。標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)位置簡化求解第章 框架結(jié)構(gòu)第章 框架結(jié)構(gòu)梁剛度變化時(shí)反彎點(diǎn)的修正第章 框架結(jié)構(gòu)5框架結(jié)構(gòu)側(cè)移的近似計(jì)算水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移（lateral displacement）如圖所示，它可以看作由梁、柱彎曲變形（flexural def