02單層廠房排架結(jié)構(gòu).pptVIP

第2章 單層廠房排架結(jié)構(gòu),2.1 概 述 2.1.1 排架結(jié)構(gòu) 2.1.2 剛架結(jié)構(gòu) 2.2 排架結(jié)構(gòu)的組成與布置 2.2.1 排架結(jié)構(gòu)的組成 2.2.2 排架結(jié)構(gòu)的布置 2.3 排架結(jié)構(gòu)的構(gòu)件選型 2.3.1 屋蓋構(gòu)件 2.3.2 吊車梁及柱 2.3.3 圈梁、連系梁及基礎(chǔ)梁 2.3.4 基礎(chǔ), 2.4 排架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析與內(nèi)力組合 2.4.1 計(jì)算簡(jiǎn)圖 2.4.2 荷載計(jì)算 2.4.3 內(nèi)力分析 2.4.4 內(nèi)力組合 2.5 排架柱的設(shè)計(jì) 2.5.1 柱的計(jì)算長(zhǎng)度 2.5.2 柱的吊裝驗(yàn)算 2.5.3 牛腿設(shè)計(jì) 2.5.4 預(yù)埋件設(shè)計(jì) 2.6 柱下單獨(dú)基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 2.6.1 軸心受壓基礎(chǔ) 2.6.2 偏心受壓基礎(chǔ) 2.6.3 基礎(chǔ)的構(gòu)造要求, 2.7 廠房的支撐系統(tǒng)及構(gòu)造簡(jiǎn)述 2.7.1 屋蓋支撐 2.7.2 柱間支撐 2.8 鋼筋混凝土屋架設(shè)計(jì)與構(gòu)造 2.8.1 鋼筋混凝土屋架設(shè)計(jì)要點(diǎn) 2.8.2 節(jié)點(diǎn)構(gòu)造 2.8.3 屋架翻身扶直與吊裝的驗(yàn)算 2.9 排架設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題及分析 2.9.1 縱向柱距不等的排架內(nèi)力分析 2.9.2 吊車梁反力差引起的縱向力矩My 2.10 輕型鋼結(jié)構(gòu)屋蓋單層廠房設(shè)計(jì) 2.10.1 輕型鋼結(jié)構(gòu)屋架的形式 2.10.2 輕型鋼結(jié)構(gòu)屋架的設(shè)計(jì)計(jì)算特點(diǎn) 2.11 思 考 題 2.12 習(xí) 題, 2.1 概 述,單層廠房具有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，有利于較重生產(chǎn)設(shè)備和產(chǎn)品放 置，可實(shí)現(xiàn)廠房建筑構(gòu)配件生產(chǎn)工業(yè)化以及現(xiàn)場(chǎng)施工機(jī)械化等特 點(diǎn)。因此，單層廠房在冶金、機(jī)械制造、電機(jī)制造、化工以及紡 織等工業(yè)建筑中得到廣泛的應(yīng)用。鋼筋混凝土單層廠房的常用結(jié) 構(gòu)形式有排架結(jié)構(gòu)(如圖2.1所示)和剛架結(jié)構(gòu)(如圖2.2所示)。 2.1.1 排架結(jié)構(gòu) 排架結(jié)構(gòu)由屋架或屋面梁、柱和基礎(chǔ)組成。通常，排架柱與 屋架或屋面梁為鉸接，而與其下基礎(chǔ)為剛結(jié)。按照廠房的生產(chǎn)工 藝和使用要求不同，排架結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)為單跨或多跨、等高或不等 高等多種形式，如圖2.1(a)、圖2.1(b)和圖2.1(c)所示。,在單層廠房設(shè)計(jì)中，對(duì)于跨度較大以及對(duì)相鄰廠房有較大干擾的車間，應(yīng)采用單跨廠房；對(duì)于跨度較小且生產(chǎn)工藝和使用要求相同或相近的一些車間，可組合成一個(gè)多跨廠房。多跨廠房有利于提高廠房結(jié)構(gòu)的橫向剛度，減少柱的截面尺寸，節(jié)省材料，提高土地利用率，減少公共設(shè)施及工程管道等。但多跨廠房需設(shè)置天窗等解決通風(fēng)和采光問(wèn)題。 單層多跨廠房一般應(yīng)設(shè)計(jì)成等高廠房，以使結(jié)構(gòu)受力明確，設(shè)計(jì)和計(jì)算簡(jiǎn)單；構(gòu)件種類規(guī)格少，施工方便。但當(dāng)生產(chǎn)工藝要求的相鄰跨高差較大時(shí)，則應(yīng)設(shè)計(jì)成不等高廠房。,單層廠房中的排架結(jié)構(gòu)，根據(jù)其所用材料不同，分為鋼筋 混凝土磚排架、鋼筋混凝土排架和鋼鋼筋混凝土排架。 鋼筋混凝土磚排架由鋼筋混凝土屋架或屋面梁、燒結(jié)普通 磚柱和基礎(chǔ)組成。其承載能力和抗震性能均較低，故一般用于跨 度不大于15 m。柱頂標(biāo)高不大于6.6 m、無(wú)吊車或吊車起重量小 于5 t的中小型工業(yè)廠房。 鋼筋混凝土排架由鋼筋混凝土的屋架或屋面梁、柱及基礎(chǔ)組 成。由于其具有較高的承載能力和較好的抗震性能，因此，可用 于跨度不大于36 m、檐高不大于20 m、吊車起重量不超過(guò)200 t 的大型工業(yè)廠房。 鋼鋼筋混凝土排架由鋼屋架、鋼筋混凝土柱和基礎(chǔ)組成。 其承載能力和抗震性能較鋼筋混凝土排架好，可用于跨度大于36 m、吊車起重量超過(guò)250 t的重型工業(yè)廠房。, 2.1.2 剛架結(jié)構(gòu) 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)按橫梁形式的不同， 分為折線形門式剛架(如圖2.2(a)、(b)所示)和拱形門式剛架(如 圖2.2(c)所示)。,鋼筋混凝土門式剛架的頂節(jié)點(diǎn)做成鉸接時(shí)，稱為三鉸門式 剛架，如圖2.2(a)所示；當(dāng)其頂節(jié)點(diǎn)做成剛結(jié)時(shí)，稱為兩鉸門式 剛架(如圖2.2(b)和圖2.2(c)所示)。剛架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是梁柱整體 結(jié)合，構(gòu)件種類少，制作簡(jiǎn)單，跨度和高度較小時(shí)比鋼筋混凝土 排架結(jié)構(gòu)節(jié)省材料。但其缺點(diǎn)是梁柱轉(zhuǎn)折處因彎矩較大而容易產(chǎn) 生裂縫；同時(shí)，剛架柱在橫梁的推力作用下，將產(chǎn)生相對(duì)位移， 使廠房的跨度發(fā)生變化。因此，剛架結(jié)構(gòu)在有較大起重量的吊車 廠房中的應(yīng)用受到了一定的限制。目前，剛架結(jié)構(gòu)一般僅適用于 無(wú)吊車或吊車起重量不大于10 t、跨度不大于18 m的中小型廠房 或倉(cāng)庫(kù)等建筑。 本章主要介紹單層裝配式鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)廠房。, 2.2 排架結(jié)構(gòu)的組成與布置 單層裝配式鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)廠房通常由如圖2.3所示的各種不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接而成的，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。, 2.2.1 排架結(jié)構(gòu)的組成 1. 屋蓋結(jié)構(gòu) 屋蓋結(jié)構(gòu)分為無(wú)檁體系和有檁體系。無(wú)檁體系由大型屋面 板、屋架或屋面梁、屋蓋支撐組成。有檁體系由小型屋面板、檁 條、屋架或屋面梁、屋蓋支撐組成。有檁體系，因其剛度小整體 性差，故僅適用于中小型廠房。為滿足廠房?jī)?nèi)通風(fēng)和采光需要， 屋蓋結(jié)構(gòu)中有時(shí)還需設(shè)置天窗架(其上也有屋面板)及天窗架支 撐。當(dāng)生產(chǎn)工藝或使用上要求抽柱時(shí)，則需在抽柱的屋架下設(shè)置 托架。 1) 屋面板 屋面板支承在檁條或屋架(屋面梁)或天窗架上，直接承受施加 在其上的屋面活荷載、積灰荷載、雪荷載及風(fēng)荷載等，并把它們 傳給其下的支承構(gòu)件。 2) 天窗架 天窗架支承在屋架上，承受其上屋面板及天窗傳來(lái)的荷載， 并把它們傳給屋架。,橫向平面排架是廠房的基本承力結(jié)構(gòu)，必須進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì) 算，以確保其可靠性。 3. 縱向平面排架 縱向平面排架由縱向柱列、連系梁、吊車梁、柱間支撐及基 礎(chǔ)等組成(如圖2.5所示)。其作用是保證廠房結(jié)構(gòu)的縱向剛度和 穩(wěn)定性，承受廠房結(jié)構(gòu)受到的縱向水平荷載(山墻傳來(lái)的縱向風(fēng) 荷載、吊車縱向水平荷載等)，并把其傳給基礎(chǔ)。 通常，縱向平面排架承擔(dān)的荷載較小，縱向柱子又較多，再 加上柱間支撐的加強(qiáng)，因而縱向平面排架的剛度較大，而內(nèi)力較 小，一般可不進(jìn)行計(jì)算，僅采用構(gòu)造措施即可。但當(dāng)縱向柱子小 于7根或需要考慮地震作用時(shí)，就要進(jìn)行縱向平面排架的計(jì)算。,4. 圍護(hù)結(jié)構(gòu) 圍護(hù)結(jié)構(gòu)由縱墻、橫墻(山墻)、圈梁、基礎(chǔ)梁、抗風(fēng)柱 等組成。這些構(gòu)件主要承受自重或墻重以及作用在墻面上的 風(fēng)荷載。 縱墻和橫墻一般為自承重砌體墻，大型廠房也可采用預(yù) 制墻板。廠房結(jié)構(gòu)受到的風(fēng)荷載主要由墻體傳給柱子。 抗風(fēng)柱承受廠房端橫墻(山墻)傳來(lái)的風(fēng)荷載，并將其傳 給屋蓋結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)。 單層廠房的排架結(jié)構(gòu)就是由屋蓋結(jié)構(gòu)、橫向平面排架、 縱向平面排架、圍護(hù)結(jié)構(gòu)四部分構(gòu)成的整體空間受力結(jié)構(gòu)， 是由以上四部分構(gòu)成的整體空間受力結(jié)構(gòu)。,5. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要工作 在單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，屋面板、屋架或屋面梁、吊車梁、 連系梁、柱及基礎(chǔ)等組成構(gòu)件都有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)圖或通用圖供設(shè)計(jì) 時(shí)選用。但柱和基礎(chǔ)往往需要根據(jù)工程的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì) 算。因此，廠房結(jié)構(gòu)選型之后，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要工作是： (1) 進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置。 (2) 選用標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件。 (3) 分析排架內(nèi)力。 (4) 計(jì)算柱和基礎(chǔ)配筋。 (5) 繪制結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置圖。 (6) 繪制柱和基礎(chǔ)施工圖。, 2.2.2 排架結(jié)構(gòu)的布置 1. 柱網(wǎng)布置 在廠房的結(jié)構(gòu)平面布置中，需根據(jù)生產(chǎn)工藝和使用要求，確 定廠房承重柱的縱向定位軸線(跨度)和橫向定位軸線(柱距)。通 常把柱的定位軸線在平面上形成的網(wǎng)格稱為柱網(wǎng)。柱網(wǎng)布置既是 確定柱的位置，也是確定屋面板、屋架或屋面梁和吊車梁等構(gòu)件 的跨度，同時(shí)涉及到其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置。柱網(wǎng)布置直接關(guān)系到 廠房的經(jīng)濟(jì)合理性和先進(jìn)性，因此是廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要工作。 為了便于廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)和施工建造，柱網(wǎng)尺寸應(yīng) 符合廠房建筑統(tǒng)一化基本規(guī)則。當(dāng)廠房跨度不大于18 m時(shí)，廠房 柱距應(yīng)采用3 m的倍數(shù)；當(dāng)廠房跨度大于18 m時(shí)，廠房柱距應(yīng)采 用6 m的倍數(shù)。廠房柱距一般采用6 m或6 m的倍數(shù)時(shí)(如圖2.6所 示)。從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度分析比較，確有明顯的優(yōu)越性時(shí)，也可 采用21 m、27 m或33 m的跨度和9 m或其他柱距。,2. 變形縫的設(shè)置 變形縫包括伸縮縫、沉降縫和防震縫。 1) 伸縮縫 如果廠房的長(zhǎng)度或?qū)挾冗^(guò)大，當(dāng)氣溫變化時(shí)，廠房結(jié)構(gòu)地上 部分熱脹冷縮大，而地下部分受溫度變化影響小，基本上不產(chǎn)生 溫度變形。這樣，廠房上部結(jié)構(gòu)的伸縮受到限制，結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生 溫度應(yīng)力。當(dāng)溫度應(yīng)力較大時(shí)，可使屋面、墻體等開(kāi)裂，影響廠 房的正常使用。為了減少溫度變化對(duì)廠房的不利影響，需要沿廠 房的橫向或縱向設(shè)置伸縮縫，將廠房結(jié)構(gòu)分成若干個(gè)溫度區(qū)段。 溫度區(qū)段的劃分應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單規(guī)整，并應(yīng)使伸縮縫的數(shù)量最少。 溫度區(qū)段的長(zhǎng)度(伸縮縫之間的距離)與結(jié)構(gòu)類型及其所處的環(huán)境 條件有關(guān)?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，裝配式鋼筋混凝土排 架結(jié)構(gòu)的伸縮縫最大間距，在室內(nèi)或土中時(shí)為100 m；在露天時(shí) 為70 m。對(duì)于下列情況，伸縮縫的最大間距宜適當(dāng)減?。?(1) 從基礎(chǔ)頂面算起柱高低于8 m。 (2) 屋面無(wú)保溫隔熱措施；,(3) 經(jīng)常處于高溫作用或位于氣溫干燥地區(qū)、夏季炎熱且暴雨頻 繁的地區(qū)。 廠房的橫向伸縮縫應(yīng)從基礎(chǔ)頂面開(kāi)始，將相鄰兩個(gè)溫度區(qū)段 的上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件全部分開(kāi)；伸縮縫處采用雙柱、雙屋架(屋面 梁)，縱墻和各構(gòu)件間留出一定寬度的縫隙(如圖2.7(a)所示)， 以使上部結(jié)構(gòu)在溫度變化時(shí)，沿縱向可自由地變形，不致引起廠 房開(kāi)裂。對(duì)廠房的縱向伸縮縫，一般做法是將伸縮縫一側(cè)的屋架 或屋面梁用滾軸式支座與柱相連(如圖2.7(b)所示)。 2) 沉降縫 如果單層廠房相鄰兩部分高度差很大(10 m以上)、兩跨間吊 車起重量相差較大、地基承載力或土的壓縮性有較大的差異、廠 房各部分的施工時(shí)間先后相差較長(zhǎng)時(shí)，可考慮設(shè)置沉降縫。沉降 縫應(yīng)將廠房從屋頂至基礎(chǔ)完全分開(kāi)，以使縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)發(fā)生不同沉 降時(shí)不致影響廠房的使用功能。沉降縫可兼起伸縮縫的作用。,3) 防震縫 地震區(qū)的單層廠房為減輕震害，應(yīng)考慮設(shè)置防震縫。當(dāng)廠房 的建筑平面、立面復(fù)雜或結(jié)構(gòu)相鄰部分的剛度、高度相差較大 時(shí)，需采用防震縫將其分開(kāi)。防震縫從基礎(chǔ)頂面開(kāi)始沿廠房全高 設(shè)置，其寬度需符合一定的要求，以避免地震時(shí)相鄰部分互相碰 撞，導(dǎo)致廠房破壞。地震區(qū)廠房中設(shè)置的伸縮縫或沉降縫均應(yīng)符 合防震縫的要求。 3. 廠房高度的確定 廠房高度是指屋面梁底面或屋架下弦底面的標(biāo)高及吊車軌頂 標(biāo)高(如圖2.8所示)。這兩個(gè)標(biāo)高是廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重要的參 數(shù)，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝和使用要求確定，同時(shí)要符合建筑模數(shù)的規(guī) 定。,對(duì)無(wú)吊車的單層廠房，屋面梁底標(biāo)高H根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備高度和 生產(chǎn)使用、檢修所需的高度確定。 對(duì)設(shè)有吊車的單層廠房，屋面梁底標(biāo)高H由生產(chǎn)設(shè)備高度和 吊車起吊運(yùn)行所需的高度確定?？砂聪铝泄接?jì)算，并取兩者中 的較大值，即 (2-1) 或 這里，h1為最高設(shè)備的高度； h2為超越設(shè)備的安全高度，一 般應(yīng)不小于500 mm； h3為最高吊物高度； h4為吊索最小高 度；、 h5 、h6分別為吊車底、頂至吊車軌頂高度，可根據(jù)吊車 規(guī)格查得； h7為吊車行駛安全高度，一般不小于220 mm； h8為 操縱室底至吊車底高度，由吊車規(guī)格查得。,(2-2),吊車軌頂標(biāo)高由屋面梁底標(biāo)高或屋架下弦底標(biāo)高減去和得 到。柱的牛腿頂面標(biāo)高為吊車軌頂標(biāo)高減去吊車軌道連接高度和 吊車梁端高度。 確定廠房高度時(shí)，考慮建筑模數(shù)的要求，屋面梁底標(biāo)高應(yīng)為 300 mm的倍數(shù)；柱的牛腿頂面標(biāo)高應(yīng)為300 mm的倍數(shù)；吊車軌頂 標(biāo)高應(yīng)為600 mm的倍數(shù)。為滿足以上要求，允許吊車軌頂實(shí)際設(shè) 計(jì)標(biāo)高與工藝要求的標(biāo)志高度相差200 mm。, 2.3 排架結(jié)構(gòu)的構(gòu)件選型 單層裝配式鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)廠房中的屋面板、屋架或屋 面梁、吊車梁等構(gòu)件，應(yīng)根據(jù)廠房的柱網(wǎng)尺寸、高度、吊車起重 量和承受的荷載等實(shí)際情況，并考慮當(dāng)?shù)夭牧瞎?yīng)和施工條件， 經(jīng)過(guò)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的比較，按標(biāo)準(zhǔn)圖集中的要求合理地選用。 2.3.1 屋蓋構(gòu)件 1. 屋面板 單層廠房無(wú)檁體系屋蓋的常用屋面板類型、特點(diǎn)及使用范圍 見(jiàn)表2-1。,2. 天窗架 天窗架有鋼和鋼筋混凝土兩種，其跨度為6 m或9 m。單層廠 房中常用鋼筋混凝土三鉸剛架式天窗架(如圖2.9所示)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。,3. 屋面梁和屋架 常用屋面梁和屋架的形式、跨度、特點(diǎn)及適用范圍見(jiàn)表2- 2。,4. 托架 單層廠房中常用預(yù)應(yīng)力混凝土三角形托架和折線形托架 (如圖2.10所示)。, 2.3.2 吊車梁及柱 1. 吊車梁 吊車梁支承在柱牛腿上，承受吊車傳來(lái)的豎向荷載和橫向或 縱向水平荷載，并把它們傳給牛腿和橫向或縱向平面排架。吊車 梁同時(shí)還有連系縱向柱列，增強(qiáng)廠房縱向剛度的作用。常用吊車 梁的類型見(jiàn)表2-3。設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)吊車的工作級(jí)別、跨度、起重 量和臺(tái)數(shù)從相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)圖中選用，并在結(jié)構(gòu)布置圖中標(biāo)明其編號(hào)。,2. 柱 柱是單層廠房重要的承重構(gòu)件。按照受力不同分為排架柱和 抗風(fēng)柱。 1) 排架柱 排架柱的常用形式有矩形截面柱、工字形截面柱和雙肢柱等 (如圖2.11所示)。一般，當(dāng)排架柱的截面高度h500 mm時(shí)，采 用矩形截面柱；當(dāng)h=600 mm800 mm時(shí)，采用矩形或工字形截面 柱；當(dāng)h=900 mm1200 mm時(shí)，采用工字形截面柱；當(dāng)h=1300 mm1500 mm時(shí)，采用工字形截面柱或雙肢柱；當(dāng)h1600 mm 時(shí)，采用雙肢柱。,排架柱的截面尺寸不僅要滿足截面承載力要求，還要具有足 夠的剛度，以保證廠房在正常使用過(guò)程中不出現(xiàn)過(guò)大的變形。根 據(jù)已建成廠房的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和實(shí)測(cè)資料，表2-4列出可不進(jìn)行剛度驗(yàn) 算的柱的最小截面尺寸，表2-5列出柱的常用的截面尺寸，在確定 排架柱的截面尺寸時(shí)，可作為參考。 注：(1) 為基礎(chǔ)頂至吊車梁底的高度。 (2) 為基礎(chǔ)頂至柱頂總高度。 (3) Q為吊車起重量。,注： (1) 矩表示矩形截面b h。 (2) 表示工字形截面b h hf (hf為翼緣厚度)。 (3) 雙表示雙肢柱b h hz(hz為肢桿厚度)。,2) 抗風(fēng)柱 當(dāng)單層廠房的端橫墻(山墻)受風(fēng)面積較大時(shí)，就需設(shè)置抗風(fēng) 柱將山墻分為若干個(gè)區(qū)格。這樣墻面受到的風(fēng)荷載，一部分直接 傳給縱向柱列，另一部分則通過(guò)抗風(fēng)柱與屋架上弦或下弦的連接 傳給縱向柱列和抗風(fēng)柱下基礎(chǔ)。 當(dāng)廠房的跨度為9 m12 m，抗風(fēng)柱高度在8 m以下時(shí)，可采 用與山墻同時(shí)砌筑的磚壁柱作為抗風(fēng)柱。當(dāng)廠房的跨度和高度較 大時(shí)，應(yīng)在山墻內(nèi)側(cè)設(shè)置鋼筋混凝土抗風(fēng)柱(如圖2.12(a)所示)， 并用鋼筋與山墻拉接?？癸L(fēng)柱與屋架既要可靠的連接，以保證把 風(fēng)荷載有效地傳給屋架直至縱向柱列；又要允許兩者之間具有一 定豎向位移的可能性，以防廠房與抗風(fēng)柱沉降不均勻時(shí)產(chǎn)生不利 的影響。在實(shí)際工程中，抗風(fēng)柱與屋架常采用橫向有較大剛度， 而豎向又可位移的鋼制彈簧板連接(如圖2.12(b)所示)?？癸L(fēng)柱在 風(fēng)荷載作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2.12(c)所示。鋼筋混凝土抗風(fēng)柱的 上柱宜采用不小于350 mm350 mm的矩形截面；下柱可采用矩形 截面或工字形截面，其截面寬度b350 mm，截面高度h600 mm，且hHe/25(He為抗風(fēng)柱基礎(chǔ)頂至與屋架連接處的高度)。,1. 圈梁 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。 圈梁的作用是將廠房的墻體和柱等箍束在一起，增強(qiáng)廠房結(jié)構(gòu)的 整體剛度，防止因地基不均勻沉降或較大振動(dòng)作用等對(duì)廠房產(chǎn)生 的不利影響。 圈梁的設(shè)置與墻體高度、設(shè)備有無(wú)振動(dòng)及地基情況等有關(guān)。 一般情況下，單層廠房可按下列原則設(shè)置圈梁： 無(wú)吊車的磚砌圍護(hù)墻廠房，當(dāng)檐口標(biāo)高為5 m8 m時(shí)，應(yīng)在 檐口標(biāo)高處設(shè)置圈梁一道；當(dāng)檐口標(biāo)高大于8 m時(shí)，應(yīng)增加設(shè)置數(shù) 量。 (2) 無(wú)吊車的砌塊圍護(hù)墻廠房，當(dāng)檐口標(biāo)高為4 m5 m時(shí)，應(yīng)在 檐口標(biāo)高處設(shè)置圈梁一道；當(dāng)檐口標(biāo)高大于5 m時(shí)，應(yīng)增加設(shè)置數(shù) 量。 (3) 設(shè)有吊車或較大振動(dòng)設(shè)備的單層廠房，除在檐口或窗頂標(biāo)高 處設(shè)置圈梁外，尚應(yīng)增加設(shè)置數(shù)量。,圈梁的截面寬度宜與墻厚相同，當(dāng)墻厚大于240 mm時(shí)，其寬 度不宜小于2/3墻厚。圈梁的截面高度不應(yīng)小于120 mm 。圈梁中 的縱向鋼筋不應(yīng)少于410，綁扎接頭的搭接長(zhǎng)度按受拉鋼筋考慮， 箍筋間距不應(yīng)大于300 mm。圈梁兼作過(guò)梁時(shí)，過(guò)梁部分的鋼筋按 計(jì)算另行增配。 2. 連系梁 連系梁一般為預(yù)制鋼筋混凝土構(gòu)件，兩端支承在柱牛腿上， 用預(yù)埋件或螺栓與牛腿連接。連系梁的作用是承受其上墻體及窗 重，并傳給排架柱；同時(shí)起連系縱向柱列增強(qiáng)廠房縱向剛度的作 用。,3. 基礎(chǔ)梁 在單層廠房中，一般用基礎(chǔ)梁來(lái)支承圍護(hù)墻，并將圍護(hù)墻的 重力傳給基礎(chǔ)?；A(chǔ)梁通常為預(yù)制鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁，兩端直接 支承在基礎(chǔ)頂部(如圖2.13(a)所示)；如果基礎(chǔ)埋深較大，可將基 礎(chǔ)梁支承在基礎(chǔ)頂部的混凝土墊塊上(如圖2.13(b)所示)。施工 時(shí)，基礎(chǔ)梁支承處應(yīng)坐漿?；A(chǔ)梁的頂面一般位于室內(nèi)地坪以下 50 mm處；基礎(chǔ)梁的底面以下應(yīng)預(yù)留 100 mm的空隙，以保證基 礎(chǔ)梁可隨基礎(chǔ)一起沉降。,當(dāng)基礎(chǔ)梁上圍護(hù)墻較高(如：15 m以上)，墻體不能滿足承載 力要求，或基礎(chǔ)梁不能承擔(dān)其上墻重時(shí)，可設(shè)置連系梁。當(dāng)廠房 的圍護(hù)墻不高，柱基礎(chǔ)埋深較小，且地基較好時(shí)，可不設(shè)置基礎(chǔ) 梁，采用墻下條形基礎(chǔ)。 2.3.4 基礎(chǔ) 單層廠房的柱下基礎(chǔ)一般采用單獨(dú)基礎(chǔ)。這種基礎(chǔ)按外形不 同，分為階形基礎(chǔ)和錐形基礎(chǔ)，如圖2.14所示。為了便于預(yù)制柱 的插入，并保證柱與基礎(chǔ)的整體性，這種基礎(chǔ)與預(yù)制柱的連接部 分常做成杯口狀，故統(tǒng)稱杯形基礎(chǔ)。,杯形基礎(chǔ)構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，適用于地基土質(zhì)較均勻，基 礎(chǔ)持力層距地面較淺，地基承載力較大，柱傳來(lái)的荷載不大的一 般廠房。 當(dāng)柱下基礎(chǔ)與設(shè)備基礎(chǔ)的布置發(fā)生沖突，或局部地質(zhì)條件較 差，需將柱下基礎(chǔ)深埋時(shí)，為了不改變預(yù)制柱的長(zhǎng)度，可采用高 杯形基礎(chǔ)(如圖2.15所示)。,當(dāng)柱傳來(lái)的荷載較大，或地基承載力較小，采用單獨(dú)的杯形 基礎(chǔ)所需底面積較大，導(dǎo)致相鄰基礎(chǔ)非常接近時(shí)，可采用柱下條 形基礎(chǔ)(如圖2.16所示)。當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)很不均勻，可能發(fā)生影響廠 房正常使用的不均勻沉降時(shí)，也宜采用條形基礎(chǔ)。如果柱傳來(lái)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)(如圖 2.17所示)。, 2.4 排架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析與內(nèi)力組合 對(duì)單層廠房排架結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力分析和內(nèi)力組合，是為了獲得 排架柱在各種荷載作用下，控制截面的最不利內(nèi)力，作為設(shè)計(jì)柱 的依據(jù)；同時(shí)，柱底截面的最不利內(nèi)力，也是設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的依據(jù)。 主要內(nèi)容包括：確定計(jì)算簡(jiǎn)圖、荷載計(jì)算、內(nèi)力分析和內(nèi)力組 合。 2.4.1 計(jì)算簡(jiǎn)圖 1. 計(jì)算單元 單層廠房結(jié)構(gòu)受到的荷載主要由橫向平面排架(簡(jiǎn)稱橫向排 架)承擔(dān)。橫向排架沿廠房縱向一般為等間距排列(如圖2.18(a)所 示)；作用于廠房橫向的荷載除吊車荷載外。其他荷載(如結(jié)構(gòu)自 重、雪荷載、風(fēng)荷載等)沿縱向又是均勻分布的。因此，廠房中部 各橫向排架所承擔(dān)的荷載和受力情況均相同，在計(jì)算時(shí)，可通過(guò) 兩相鄰柱距的中線取出有代表性的一段，如圖2.18(a)中的陰影部 分，作為計(jì)算單元。作用于計(jì)算單元范圍內(nèi)的荷載，則完全由該 單元的橫向排架承擔(dān)。由于吊車的大車可沿廠房的縱向移動(dòng)，因 此，通過(guò)吊車梁傳給排架柱的吊車荷載不能按計(jì)算單元考慮。,2. 基本假定 根據(jù)單層廠房結(jié)構(gòu)的實(shí)際工程構(gòu)造，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，確定計(jì) 算簡(jiǎn)圖時(shí)，作如下基本 假定： 排架柱下端固接于基礎(chǔ)頂面。由于預(yù)制的排架柱插入基礎(chǔ)杯 口有足夠的深度，并采用較高一等級(jí)的細(xì)石混凝土和基礎(chǔ)澆搗連 成整體，而地基的變形又受到設(shè)計(jì)控制，基礎(chǔ)可能發(fā)生的轉(zhuǎn)動(dòng)一 般很小，故可假定排架柱的下端固接于基礎(chǔ)頂面。 (2) 排架柱上端與橫梁(屋架或屋面梁的統(tǒng)稱)鉸接。橫梁通常為 預(yù)制構(gòu)件，在柱頂通過(guò)預(yù)埋鋼板焊接連接或用螺栓連接在一起。 這種連接方式，可傳遞水平力和豎向力，而不能可靠地傳遞彎 矩，因此假定排架柱上端與橫梁為鉸接較符合實(shí)際情況,(3) 橫梁為軸向變形可忽略不計(jì)的剛性連桿。鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng) 力混凝土屋架在荷載作用下，其軸向變形很小，可忽略不計(jì)，視 為剛性連桿。根據(jù)這一假定，排架受力后，橫梁兩端柱的水平位 移相等。但需注意，若橫梁為下弦剛度較小的組合式屋架或兩鉸 拱、三鉸拱屋架，則應(yīng)考慮橫梁軸向變形對(duì)排架柱內(nèi)力的影響。 3. 計(jì)算簡(jiǎn)圖 根據(jù)上述基本假定，可得橫向排架的計(jì)算簡(jiǎn)圖，如圖2.18(b) 所示。 在計(jì)算簡(jiǎn)圖中，排架柱的軸線分別取上、下柱的截面中心 線；上柱高H1 (或Hu)為牛腿頂面至柱頂?shù)母叨?；下柱高H1為基礎(chǔ) 頂面至牛腿頂面的高度；柱總高H2(或H)為H1與H1之和；上、下柱 的截面抗彎剛度EI1(或EIu)、 EI2(或EI1)可按所選用的混凝土強(qiáng) 度等級(jí)和預(yù)先設(shè)定的截面形狀與尺寸確定。, 2.4.2 荷載計(jì)算 作用于廠房橫向排架上的荷載有恒荷載和活荷載兩類。恒荷 載一般包括屋蓋自重G1、上柱自重G2、下柱自重G3、吊車梁與軌 道聯(lián)結(jié)件等自重G4以及由支承在柱牛腿上的連系梁傳來(lái)的圍護(hù)結(jié) 構(gòu)等自重。活荷載一般包括屋面活荷載Q1、吊車豎向荷載Dmax、吊 車橫向水平荷載Tmax、橫向的均布風(fēng)荷載q及作用于排架柱頂?shù)募?中風(fēng)荷載Fw等(如圖2.19所示)。,1. 恒荷載 1) 屋蓋自重G1 屋蓋自重為計(jì)算單元范圍內(nèi)的屋面構(gòu)造層、屋面板、天窗 架、屋架或屋面梁、屋蓋支撐等自重。屋蓋自重以集中力G1的形 式作用于柱頂。當(dāng)采用屋架時(shí)，G1的作用線通過(guò)屋架上、下弦中 心線的交點(diǎn)，一般距廠房縱向定位軸線150 mm(如圖2.20(a)所 示)。當(dāng)采用屋面梁時(shí)，G1的作用線通過(guò)梁端支承墊板的中心線。 G1對(duì)上柱截面中心線一般有偏心距e1，對(duì)下柱截面中心線又增加 一偏心距為 e2(e2為上下柱截面中心線的間距)。故G1對(duì)柱頂截面 有力矩M1= G1 e1，對(duì)下柱變截面處有一個(gè)附加力矩M1= G1 e2， 如圖2.20(b)所示。,2) 柱自重G2和G3 上、下柱的自重G2、G3(下柱包括牛腿)分別按各自的截面尺 寸和高度計(jì)算。G2作用于上柱底部截面中心線處，在牛腿頂面 處，對(duì)下柱截面中心線有力矩M2= G2 e2。G3作用于下柱底部，且 與下柱截面中心線重合，如圖2.21(a)和圖2.21(b)所示。,3) 吊車梁與軌道聯(lián)結(jié)等自重G4 吊車梁與軌道聯(lián)結(jié)等自重G4可根據(jù)所選用的構(gòu)配件，由相應(yīng) 的標(biāo)準(zhǔn)圖集中查得，軌道聯(lián)結(jié)也可按1 kN/m2 kN/m計(jì)算。G4沿 吊車梁的中線作用于牛腿頂面，對(duì)下柱截面中心線有偏心距 e4， 在牛腿頂面處有力矩M3= G4e4，如圖2.21(a)和2.21(c)所示。 當(dāng)考慮G1、G2、G3、G4共同作用時(shí)，需要按排架計(jì)算內(nèi)力的簡(jiǎn) 圖如圖2.22所示， 圖2.22中。,2. 屋面活荷載 屋面活荷載包括屋面積灰荷載、雪荷載及屋面均布活荷載。 屋面活荷載Q1的計(jì)算范圍、作用形式及位置同屋蓋自重G1。 1) 屋面積灰荷載 當(dāng)設(shè)計(jì)的廠房在生產(chǎn)過(guò)程中有大量的排灰或與灰源排放臨近 時(shí)，應(yīng)考慮屋面積灰荷載。積灰荷載按荷載規(guī)范的規(guī)定取 值。 2) 雪荷載 屋面水平投影面上的雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值Sk按下式計(jì)算： 式中： 屋面積雪分布系數(shù)，由荷載規(guī)范查得。 基本雪壓(kNm2)，按荷載規(guī)范給出的50年一 遇的雪壓采用。,3) 屋面均布活荷載 屋面水平投影面上的屋面均布活荷載按荷載規(guī)范的規(guī)定 采用。當(dāng)該屋面為不上人的屋面時(shí)，屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值取0.5 kNm2；如施工或維修荷載較大時(shí)，應(yīng)按實(shí)際情況采用。 屋面均布活荷載不應(yīng)與雪荷載同時(shí)組合，僅取兩者中的較大 值。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。,3. 吊車荷載 單層工業(yè)廠房中的吊車，按主要承重結(jié)構(gòu)的形式分為單梁式 吊車和橋式吊車；按吊鉤的種類分為軟鉤吊車和硬鉤吊車；按動(dòng) 力來(lái)源又分為手動(dòng)吊車和電動(dòng)吊車。在實(shí)際工程中應(yīng)根據(jù)使用要 求確定，目前多采用電動(dòng)吊車。吊車的起重量標(biāo)有如15/3 t或 20/5 t等時(shí)，表明吊車的主鉤額定起重量為15 t或20 t，副鉤額 定起重量為3 t或5 t，主、副鉤的起重量不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)。廠房設(shè) 計(jì)時(shí)，按主鉤額定起重量考慮。 考慮吊車在工作中的繁重程度，按吊車在使用期內(nèi)要求的總 工作循環(huán)次數(shù)和吊車荷載達(dá)到其額定值的頻繁程度，將吊車劃分 為A1A8共8個(gè)工作級(jí)別。吊車的工作級(jí)別與過(guò)去采用的吊車工 作制的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：A1A3相應(yīng)于輕級(jí)工作制，例如用于檢修設(shè) 備的吊車；A4，A5相應(yīng)于中級(jí)工作制；A6，A7相應(yīng)于重級(jí)工作， 例如軋鋼廠房中的吊車；A8相應(yīng)于超重級(jí)工作制。,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(lái)起吊物件(如圖2.23所示)。 橋式吊車作用在排架上的吊車荷載有吊車豎向荷載Dmax與 Dmin、吊車橫向水平荷載Tmax及吊車縱向水平荷載Te。,1) 吊車豎向荷載Dmax與Dmin 吊車豎向荷載是指吊車滿載運(yùn)行時(shí)，經(jīng)吊車梁傳給排架柱的 豎向移動(dòng)荷載。 當(dāng)小車吊有額定最大起重量 Q的物件，行駛至大車一端的極 限位置時(shí)，則該端大車的每個(gè)輪壓達(dá)到最大輪壓標(biāo)準(zhǔn)值Pmax，而 另一端大車的各個(gè)輪壓即為最小輪壓標(biāo)準(zhǔn)值Pmin(如圖2.24所 示)。Pmax和Pmin可根據(jù)所選用的吊車型號(hào)、規(guī)格由產(chǎn)品樣本中 查得(如表2-6和表2-7所列)。對(duì)常用的四輪吊車，Pmin也可按下 式計(jì)算： (2-4) 式中：G 吊車的大車重。 g 吊車的小車重。 Q 吊車的額定最大起重量。,由Pmax與Pmin同時(shí)在兩側(cè)排架柱上產(chǎn)生的吊車最大豎向荷 載標(biāo)準(zhǔn)值Dmax和最小豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值Dmin，可根據(jù)吊車的最不 利布置和吊車梁的支座反力影響線計(jì)算確定，如圖2.25所示。,如果單跨廠房中設(shè)有相同的兩臺(tái)吊車，則Dmax和Dmin可按下 式計(jì)算： (2-5) 式中：yi吊車最不利布置時(shí)，各輪子下影響線豎向坐標(biāo)值 之和，可根據(jù)吊車的寬度B和輪距K確定。 當(dāng)廠房?jī)?nèi)設(shè)有多臺(tái)吊車時(shí)，荷載規(guī)范規(guī)定：多臺(tái)吊車的 豎向荷載，對(duì)一層吊車的單跨廠房的每個(gè)排架，參與組合的吊車 臺(tái)數(shù)不宜多于兩臺(tái)；對(duì)一層吊車的多跨廠房的每個(gè)排架，不宜多 于4臺(tái)(每跨不多于兩臺(tái))。,吊車豎向荷載Dmax、Dmin沿吊車梁的中心線作用在牛腿頂面， 對(duì)下柱截面中心線的偏心距為e4(如圖2.26(a)所示)，相應(yīng)的力矩 MDmax、MDmin為 MDmax=Dmax e4 MDmin=Dmin e4 (2-6) 排架結(jié)構(gòu)在吊車豎向荷載作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2.26(b)所 示。,2) 吊車橫向水平荷載Tmax 橋式吊車在使用過(guò)程中，位于大車軌道上的小車吊有額定最 大起重量Q的物件在啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生橫向水平慣性力。此 慣性力通過(guò)大車輪及其下軌道傳給兩側(cè)的吊車梁，再經(jīng)吊車梁與 柱間的連接鋼板傳至排架柱(如圖2.27所示)。在排架計(jì)算中，由 此慣性力引起的荷載稱為吊車橫向水平荷載。顯然，吊車橫向水 平荷載對(duì)排架柱的作用位置在吊車梁的頂面，且同時(shí)作用于吊車 兩側(cè)的排架柱上，方向相同。,吊車的橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值按荷載規(guī)范規(guī)定，可取橫行 小車重量g與額定最大起重量Q之和的百分?jǐn)?shù)，并允許近似地平均 分配給大車的各輪。對(duì)常用的四輪吊車，每個(gè)大車輪引起的橫向 水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值為： (2-7) 式中： 橫向制動(dòng)力系數(shù)，對(duì)軟鉤吊車，當(dāng) Q10 t時(shí)，=12%；當(dāng)Q =16 t50 t時(shí)，=10%；當(dāng)Q75 t時(shí)， =8%；對(duì) 硬鉤吊車，=20%。 吊車對(duì)排架柱產(chǎn)生的最大橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值Tmax，可利用 計(jì)算吊車豎向荷載Dmax方法求得(如圖2.28所示)。即： (2-8),當(dāng)計(jì)算吊車橫向水平荷載引起的排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力時(shí)，荷載規(guī) 范規(guī)定：對(duì)單跨或多跨廠房的每個(gè)排架，參與組合的吊車臺(tái)數(shù) 不應(yīng)多于兩臺(tái)。 考慮小車往返運(yùn)行，在兩個(gè)方向都有可能啟動(dòng)或制動(dòng)，故排 架結(jié)構(gòu)受到的吊車橫向水平荷載方向也隨著改變，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如 圖2.29所示。,3) 吊車縱向水平荷載Te 吊車縱向水平荷載是吊車沿廠房縱向運(yùn)行時(shí)，由大車制動(dòng)引 起的慣性力產(chǎn)生的，它通過(guò)大車的制動(dòng)輪與軌道間的摩擦，經(jīng)吊 車梁傳到縱向柱列或柱間支撐。 吊車縱向荷載主要與大車制動(dòng)輪的輪壓及軌與軌道間的滑動(dòng) 摩擦系數(shù)有關(guān)，其作用點(diǎn)位于剎車輪與軌道的接觸點(diǎn)，方向與軌 道方向一致。荷載規(guī)范規(guī)定：吊車縱向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值Te應(yīng) 按作用在一邊軌道上所有剎車輪的最大輪壓Pmax之和的10%采用。 對(duì)每側(cè)有一個(gè)制動(dòng)輪的四輪吊車，可按下式計(jì)算： Te=0.1Pmax （2-9） 計(jì)算多臺(tái)吊車的縱向水平荷載時(shí)，對(duì)單跨或多跨廠房的每個(gè) 排架，參與組合的吊車臺(tái)數(shù)不應(yīng)多于兩臺(tái)。當(dāng)無(wú)柱間支撐時(shí)，Te 由同一溫度區(qū)段內(nèi)的各柱共同承擔(dān)，且按各柱沿廠房縱向的抗側(cè) 移剛度大小比例分配。當(dāng)有柱間支撐時(shí)，則Te由柱間支撐承受。,在排架計(jì)算中，考慮到多臺(tái)吊車同時(shí)滿載，且小車又同時(shí) 處于最不利位置的概率很小。故對(duì)多臺(tái)吊車的豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值和 水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)乘以折減系數(shù)。當(dāng)參與組合的吊車臺(tái)數(shù)為 兩臺(tái)時(shí)，對(duì)工作級(jí)別為A1A5的吊車，=0.90；對(duì)工作級(jí)別為 A6A8的吊車，=0.95。當(dāng)參與組合的吊車臺(tái)數(shù)為3臺(tái)時(shí)，對(duì)工 作級(jí)別為A1A5的吊車，=0.85；對(duì)工作級(jí)別為A6A8的吊 車，=0.90。當(dāng)參與組合的吊車臺(tái)數(shù)為4臺(tái)時(shí)，對(duì)工作級(jí)別為 A1A5的吊車，=0.80；對(duì)工作級(jí)別為A6A8的吊車=0.85。 4. 風(fēng)荷載 建筑物受到的風(fēng)荷載與建筑物的形式、高度、結(jié)構(gòu)自振周 期、地理環(huán)境等有關(guān)。荷載規(guī)范規(guī)定：垂直于建筑物表面上 的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值Wk(kN/m2)應(yīng)按下式計(jì)算： Wk=zszW0 (2-10),式中：z 高度z處的風(fēng)振系數(shù)；對(duì)于基本自振周期大于0.25 s 的工程結(jié)構(gòu)，以及高度大于30 m且高寬比大于1.5的房屋結(jié)構(gòu)應(yīng)考 慮風(fēng)振的影響，單層廠房一般不予考慮，取z=1.0。 s 風(fēng)荷載體型系數(shù)；主要與建筑物的體型有關(guān)，它是作用 在建筑物表面的實(shí)際風(fēng)壓與理論風(fēng)壓的比值，可由荷載規(guī)范 查得，其中“+”號(hào)表示壓力，“-”表示吸力。 z 風(fēng)壓高度變化系數(shù)；表示高度z處的風(fēng)壓與10 m處基本風(fēng) 壓的比值，主要與離地面或海平面的高度及地面粗糙度有關(guān)，離 地面或海平面愈高則風(fēng)壓愈大；地面粗糙度分為ABCD四類，A類 指近海海面或海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)；B類指田野、鄉(xiāng) 村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)；C類指有 密集建筑群的城市市區(qū)；D類指有密集建筑群且房屋較高的城市 市區(qū)；z值可從荷載規(guī)范中查得。 W0 基本風(fēng)壓(kN/m2)。以當(dāng)?shù)乇容^空曠平坦的地面上離地10 m高，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析所得重現(xiàn)期為50年的10分鐘平均最大風(fēng)速為標(biāo) 準(zhǔn)確定，可根據(jù)建筑物所在地區(qū)查荷載規(guī)范給出的50年一遇 風(fēng)壓值，但不得小于0.3 kN/m 2。,單層廠房橫向排架承擔(dān)的風(fēng)荷載按計(jì)算單元考慮。為了簡(jiǎn)化 計(jì)算，將沿廠房高度變化的風(fēng)荷載分為如下兩部分作用于橫向排 架結(jié)構(gòu)： 柱頂以下的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值沿高度取為均勻分布其值分別為 q1+q2(如圖2.30所示)；此時(shí)的風(fēng)壓高度變化系數(shù)z按柱頂標(biāo)高確 定。 (2) 柱頂以上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值取其水平分力之和，并以水平集中風(fēng) 荷載Fw的形式作用于排架柱頂(如圖2.30所示)。此時(shí)的風(fēng)壓高度 變化系數(shù)z，對(duì)有天窗的可按天窗檐口標(biāo)高確定；對(duì)無(wú)天窗的 可按屋蓋的平均標(biāo)高或檐口標(biāo)高確定。,由于風(fēng)是變向的，因此排架內(nèi)力分析時(shí)，既要考慮風(fēng)從橫向 排架一側(cè)吹來(lái)的受力情況，也要考慮風(fēng)從橫向排架另一側(cè)吹來(lái)的 受力情況。, 2.4.3 內(nèi)力分析 單層廠房結(jié)構(gòu)是由屋蓋結(jié)構(gòu)、排架柱、山墻、吊車梁和連系 梁等構(gòu)件組成的整體空間結(jié)構(gòu)。當(dāng)某榀橫向排架受到荷載作用 時(shí)，不僅該排架受力產(chǎn)生位移，而且其他排架也參與受力產(chǎn)生位 移，從而使直接受荷排架承受的力減少。這種排架與排架之間的 相互關(guān)聯(lián)作用稱為廠房的整體空間作用。對(duì)吊車荷載等局部荷 載，廠房的整體空間作用較均布荷載要大。因此，在廠房的設(shè)計(jì) 中，當(dāng)需要考慮整體空間作用的有利影響時(shí)，僅對(duì)吊車荷載而 言。當(dāng)不考慮廠房的整體空間作用時(shí)，單層廠房的橫向排架是一 個(gè)承受多種荷載作用、具有變截面柱的平面結(jié)構(gòu)。 為了確定排架柱在可能同時(shí)出現(xiàn)的荷載作用下的截面最不利 內(nèi)力，一般需先對(duì)各種荷載單獨(dú)作用下的排架進(jìn)行內(nèi)力分析。對(duì) 單跨排架，通常需考慮如下8種單獨(dú)作用的荷載 情況： (1) 荷載(G1、G2、G3及G4等)。 (2) 屋面活荷載(Q1)。,(3) 吊車豎向荷載Dmax作用于A柱，Dmin作用于B柱。 (4) 吊車豎向荷載Dmim作用于A柱，Dmax作用于B柱。 (5) 吊車水平荷載Tmax作用于A、B柱，方向由左向右。 (6) 吊車水平荷載Tmax作用于A、B柱，方向由右向左。 (7) 風(fēng)荷載(Fw、q1、q2)由左向右作用。 (8) 風(fēng)荷載(Fw、q1、q2)由右向左作用。 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(jiǎn)圖可歸結(jié)為柱頂有不動(dòng)鉸支排架(如圖2.31(a)所示)和柱頂有 側(cè)移的鉸接排架(如圖2.31(b)所示)兩種。,下面分別敘述這兩種計(jì)算簡(jiǎn)圖的排架內(nèi)力計(jì)算實(shí)用方法。 1. 柱頂為不動(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，一般屬于結(jié)構(gòu)對(duì)稱、荷載對(duì)稱的情況，因 此，可按柱頂為無(wú)側(cè)移的不動(dòng)鉸支排架(如圖2.31(a)所示)計(jì)算內(nèi) 力。由于在排架的計(jì)算簡(jiǎn)圖中假定橫梁為剛性連桿，故可按圖 2.32所示的單根柱計(jì)算簡(jiǎn)圖分析柱的內(nèi)力。,對(duì)圖2.32所示的單根柱計(jì)算簡(jiǎn)圖，可根據(jù)各個(gè)荷載(如G1或 Q1、G2、G4等)對(duì)柱上、下軸線的偏心距(e1、e2、e4等)，將其 轉(zhuǎn)換為分別作用在柱頂和牛腿頂面的力矩M1和M2以及沿上、下 柱軸線作用的集中力。由于沿柱軸線作用的集中力僅使柱產(chǎn)生軸 向力，而不引起彎矩和剪力，因此，可按圖2.33所示的計(jì)算簡(jiǎn)圖 計(jì)算柱的截面彎矩和剪力。,圖2.33所示的計(jì)算簡(jiǎn)圖為一次超靜定結(jié)構(gòu)，用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方 法可求得在M1和M2分別作用下的柱頂反力R1(如圖2.34(a)所示) 和R2(如圖2.34(b)所示)為： (2-11),式中：C1柱頂力矩M1作用下的柱頂反力系數(shù)，由附錄中附 表1-2查得。 C2牛腿頂面力矩M2作用下的柱頂反力系數(shù)，由附錄 中附表1-3查得。 柱頂反力R1和R2的方向按實(shí)際受力情況確定。當(dāng)求得M1和 M2共同作用下的柱頂反力(R= R1+ R2)后，即可按懸臂柱計(jì)算柱 的截面彎矩和剪力。,2. 柱頂為有側(cè)移的鉸接排架 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(如圖2.31(b)所示)進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。 吊車豎向荷載作用的排架內(nèi)力計(jì)算 吊車豎向荷載Dmax和Dmin同時(shí)分別作用在兩側(cè)柱的有側(cè)移 鉸接排架柱的內(nèi)力(如 圖2.26(b)所示)，根據(jù)力的疊加原理，可 由圖2.35(a)和圖2.35(b)的內(nèi)力計(jì)算結(jié)果疊加而得。,對(duì)于吊車豎向荷載Dmax作用在A柱的圖2.35(a)所示情況，作 用于A柱下柱軸線上的Dmax僅對(duì)其下柱產(chǎn)生軸向力，故可按圖 2.36(a)所示計(jì)算排架柱的截面彎矩和剪力。計(jì)算時(shí)，可按如下步 驟進(jìn)行：,在排架柱頂附加一個(gè)不動(dòng)鉸支座(圖2.36(b)，按前述的柱頂 為不動(dòng)鉸支排架計(jì)算牛腿頂面處 作用下的柱頂反力 和柱 的內(nèi)力。此時(shí)的 為： (2-12) 式(2-12)中的柱頂反力系數(shù)C2仍由附錄中附表1-3查得。 (2) 為消除附加不動(dòng)鉸支座的影響，將柱頂反力反向作用于有側(cè)移 的鉸接排架柱頂，按剪力分配法求得此時(shí)的柱頂剪力Vi，即可按 懸臂柱計(jì)算柱的內(nèi)力。柱頂剪力Vi為 (2-13),(2-14) 式中： 第i柱的柔度，即柱頂作用單位水平力時(shí)在柱頂產(chǎn)生的水平位移，其倒數(shù)1/ 稱為第i柱的抗剪剛度。 第i柱的剪力分配系數(shù)，即第i柱的抗剪剛度1/ 與各柱抗剪剛度總和的比值，且 =1；對(duì)于單層單跨對(duì)稱排架結(jié)構(gòu) =0.5。 C0 柱頂單位水平力作用下的柱頂位移系數(shù)，由附錄中附表1-1查得。 (3) 將上述兩步所得柱的內(nèi)力疊加，即為如圖2.36(a)所示排架柱的 內(nèi)力。 同理，可求得吊車豎向荷載Dmin作用在B柱時(shí)如圖2.35(b) 所示排架柱的內(nèi)力。,以上為吊車豎向荷載Dmax在A柱、Dmin在B柱時(shí)單跨等高排 架的內(nèi)力計(jì)算方法。當(dāng)?shù)踯囏Q向荷載Dmin作用于A柱、Dmax作 用于B柱時(shí)，同樣可用上述方法計(jì)算排架柱的內(nèi)力。但此時(shí)排架 柱的內(nèi)力圖恰好與Dmax在A柱時(shí)相反，因此，Dmin作用于A柱的 情況可不再另行計(jì)算。 2) 吊車水平荷載作用的排架內(nèi)力計(jì)算 在吊車水平荷載Tmax作用下，有側(cè)移鉸接排架柱的內(nèi)力也可 利用柱頂附加不動(dòng)鉸支座和剪力分配法進(jìn)行計(jì)算。圖2.37(a)所示 為兩跨等高排架承受Tmax作用的計(jì)算簡(jiǎn)圖，其排架柱的內(nèi)力可 由圖2.37(b)和圖2.37(c)所示的內(nèi)力疊加得到。,對(duì)于圖2.37(b)所示的情況，可分別按上端為不動(dòng)鉸支下端為 固定的變截面單根柱計(jì)算其柱頂反力 和柱的內(nèi)力，各柱的柱 頂反力 為： =C3Tmax (2-15) 式中：C3吊車水平荷載Tmax作用下的柱頂反力系數(shù)，由附錄 中附表1-41-6查得。 此時(shí)，排架柱頂總的反力RT= 。 對(duì)于圖2.37(c)所示的情況，則按剪力分配法計(jì)算在RT作用下 各柱的柱頂剪力 ，并求得各柱內(nèi)力。,當(dāng)為單跨對(duì)稱排架時(shí)，在Tmax作用下的各柱內(nèi)力，可按圖 2.38所示的懸臂柱直接計(jì)算。 同理，當(dāng)Tmax的作用方向向左時(shí)，排架柱的內(nèi)力也可用上 述方法計(jì)算。,3) 風(fēng)荷載作用的排架內(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。例如，圖2.30所示的單 跨排架柱的內(nèi)力，可由圖2.39(a)和圖2.39(b)兩種內(nèi)力狀態(tài)疊加求 得。 在Fw、q1、 q2共同作用下的圖2.39(a)所示受力情況，可由它 們分別作用的圖2.40(a)、圖(b)和圖2.40(c)三種受力情況疊加得 到。,(1) Fw作用下的計(jì)算。由圖2.40(a)可見(jiàn)，此時(shí)的柱頂反力RFw=Fw，且柱中不產(chǎn)生內(nèi)力。 (2) q1作用下的計(jì)算。在圖2.40(b)所示的情況下，因B柱上無(wú)荷 載作用，其柱中內(nèi)力為零，且不引起柱頂反力，故僅需對(duì)A柱按 上端為不動(dòng)鉸支，下端為固定的單根柱計(jì)算柱頂反力Rq1和柱中 內(nèi)力。此時(shí)的柱頂反力Rq1為： (2-16) 式中：C4均布風(fēng)荷載作用下的柱頂反力系數(shù)由附錄中附表 1-7查得。,(3) q2作用下的計(jì)算。對(duì)圖2.40(c)所示的情況，可采用與q1作用 時(shí)相同的方法分析計(jì)算。此時(shí)的柱頂反力Rq2為： (2-17) 將Fw、和單獨(dú)作用下的排架柱內(nèi)力和柱頂反力分別進(jìn)行疊 加，即得如圖2.39(a)所示排架柱的內(nèi)力和柱頂總的反力Rw。 對(duì)Rw反向作用下的圖2.39(b)所示情況，由剪力分配法即可 求得其排架柱的內(nèi)力。 最后，將圖2.39(a)和圖2.39(b)中對(duì)應(yīng)排架柱的內(nèi)力疊加， 即為原單跨排架在風(fēng)荷載作用下的柱中內(nèi)力。 當(dāng)風(fēng)荷載由右向左作用時(shí)，A柱的內(nèi)力與向右作用時(shí)B柱的內(nèi) 力符號(hào)相反、數(shù)值相等，因此，這種情況不需另行計(jì)算。 以上為等高排架不考慮廠房整體空間作用的內(nèi)力計(jì)算方法。 對(duì)不等高多跨排架，可用結(jié)構(gòu)力學(xué)中所述的力法進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。 如在計(jì)算時(shí)考慮廠房的整體空間作用，則可參閱有關(guān)書(shū)籍。, 2.4.4 內(nèi)力組合 經(jīng)過(guò)對(duì)排架進(jìn)行內(nèi)力分析，求得排架柱在恒荷載和各種活 荷載單獨(dú)作用下的內(nèi)力后，就需要根據(jù)廠房排架實(shí)際可能同時(shí)承 受的荷載情況進(jìn)行內(nèi)力組合，以獲得排架柱控制截面的最不利內(nèi) 力，作為對(duì)柱進(jìn)行配筋計(jì)算和設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的依據(jù)。 1. 控制截面 排架柱的控制截面是指對(duì)柱的各區(qū)段配筋起控制作用的截 面。對(duì)圖2.41所示的單階柱，上柱的最大軸力和彎矩通常發(fā)生在 其底部截面-處，故此截面為上柱的控制截面，上柱的縱向 鋼筋按此截面的鋼筋用量配置。下柱牛腿頂面截面II-II，在吊 車豎向荷載作用下的彎矩最大；而其柱底截面(基礎(chǔ)頂面) III- III，在風(fēng)荷載和吊車橫向水平荷載作用下彎矩最大，且截面 III- III的最不利內(nèi)力也是設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的依據(jù)，故截面II-II和 III-III均為下柱的控制截面，下柱的縱向鋼筋按這兩個(gè)截面中 鋼筋用量較大者配置。,2. 荷載效應(yīng)組合 對(duì)于一般的單層廠房排架結(jié)構(gòu)，在恒荷載、屋面活荷載、風(fēng) 荷載和吊車荷載作用下，其排架柱的每一個(gè)控制截面有如下幾種 可能的組合：,(1) 1.2SGK+0.91.4(SQLK+SQWK+SQHK)。 (2) 1.2SGK+0.91.4(SQWK +SQHK)。 (3) 1.2SGK+0.91.4(SQLK+SQWK)。 (4) 1.2SGK+1.4(SQLK+ SQHK)。 (2-18) (5) 1.2SGK+1.4SQWK。 (6) 1.2SGK+1.4SQHK。 式(2-18)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。,3. 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(duì)稱配筋。對(duì) 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。 (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。按此四項(xiàng)進(jìn)行 組合，基本能夠控制柱的配筋量，滿足工程設(shè)計(jì)要求。,4. 組合時(shí)注意的問(wèn)題 對(duì)排架柱的控制截面進(jìn)行最不利內(nèi)力組合時(shí)，應(yīng)注意如下幾點(diǎn)： (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Nmax或Nmin項(xiàng)時(shí)，對(duì)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。, 2.5 排架柱的設(shè)計(jì)