單層廠房排架結(jié)構(gòu)

1、課 題 第9章 單層廠房排架結(jié)構(gòu)9.1 單層廠房結(jié)構(gòu)的組成和布置課 時(shí)教學(xué)目的 熟悉單層廠房的結(jié)構(gòu)組成、傳力途徑；熟悉單層廠房的柱網(wǎng)布置及變形縫設(shè)置原則；熟悉單層廠房支撐的作用、種類及布置原則；熟悉圍護(hù)結(jié)構(gòu)的作用與布置。教學(xué)重點(diǎn) 單層廠房的結(jié)構(gòu)組成、傳力途徑；單層廠房支撐的作用、種類及布置原則。教學(xué)難點(diǎn) 單層廠房支撐的作用、種類及布置原則教學(xué)關(guān)鍵點(diǎn) 單層廠房支撐的作用、種類及布置原則教具 建筑結(jié)構(gòu)教材及教案板書設(shè)計(jì) 第9章 單層廠房排架結(jié)構(gòu)9.1 單層廠房結(jié)構(gòu)的組成和布置1.單層廠房的結(jié)構(gòu)組成.承重結(jié)構(gòu)：可分為屋蓋結(jié)構(gòu)、橫向平面排架和縱向平面排架；.圍護(hù)結(jié)構(gòu)2.單層廠房結(jié)構(gòu)的傳力途經(jīng)(豎向荷載

2、和水平荷載的傳遞路線)；3.單層廠房結(jié)構(gòu)布置.柱網(wǎng)布置；.變形縫設(shè)置；.支撐布置；.圍護(hù)結(jié)構(gòu)布置 第 頁 青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充課題導(dǎo)入：簡要復(fù)習(xí)建筑識(shí)圖與構(gòu)造課中單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)組成、定位軸線、單廠主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件、廠房中的設(shè)備及吊車工作制等概念。新課導(dǎo)入：單層工業(yè)廠房主要承重體系是什么？有哪些構(gòu)件組成？傳力途徑是怎樣的？結(jié)構(gòu)布置有何特點(diǎn)？課程新授： 單層廠房排架結(jié)構(gòu)本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)1、了解單層廠房的結(jié)構(gòu)組成，熟悉單層廠房的主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件；2、熟悉單層廠房結(jié)構(gòu)的傳力途徑；3、熟悉單層廠房的柱網(wǎng)布置及變形縫設(shè)置原則；4、熟悉廠房中的支撐及其作用，熟悉支撐的布置原則；5、了

3、解廠房圍護(hù)結(jié)構(gòu)抗風(fēng)柱、圈梁、連系梁、基礎(chǔ)梁等作用與布置；6、掌握單廠計(jì)算單元的劃分及計(jì)算簡圖；7、熟悉排架上的荷載及其取值與計(jì)算；8、熟悉各荷載作用下排架內(nèi)力計(jì)算方法；9、熟悉排架內(nèi)力組合及組合原則；10、熟悉柱截面設(shè)計(jì)及施工階段驗(yàn)算；11、熟悉牛腿的受力特點(diǎn)、截面尺寸確定、鋼筋計(jì)算及鋼筋的構(gòu)造；12、熟悉柱與其它構(gòu)件的連接構(gòu)造。 第 頁 青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充9.1單層廠房結(jié)構(gòu)的組成和布置9.1.1單層廠房的結(jié)構(gòu)組成排架結(jié)構(gòu)單層廠房各組成構(gòu)件如圖9-3所示。總體上可分為承重結(jié)構(gòu)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)兩大類。 圖9-3 單層廠房的結(jié)構(gòu)組成1屋面板； 2天溝板；3天窗架；4屋架

4、；5托架；6吊車梁；7排架柱；8抗風(fēng)柱；9基礎(chǔ)；10連系梁；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1、承重結(jié)構(gòu)承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括屋面板、天窗架、屋架、柱、吊車梁和基礎(chǔ)等，這些構(gòu)件又分別組成屋蓋結(jié)構(gòu)、橫向平面排架、縱向平面排架結(jié)構(gòu)。屋蓋結(jié)構(gòu)屋蓋結(jié)構(gòu)分為有檁體系和無檁體系。有檁體系由小型屋面板、檁條、和屋架（包括屋蓋支撐）組成；無檁體系由大型屋面板、屋架或屋面梁（包括屋蓋支撐）組成，有時(shí)為滿足工藝要求需抽柱時(shí)，還設(shè)有托架。單層廠房中多采用無檁屋蓋。 第 頁 青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充屋蓋結(jié)構(gòu)的主要作用是承受屋面活荷載、雪

5、載、自重以及其他荷載，并將這些荷載傳給排架柱。屋蓋結(jié)構(gòu)的組成有：屋面板、天溝板、天窗架、屋架或屋面梁、托架及屋蓋支撐。橫向平面排架橫向平面排架由橫梁（屋架或屋面梁）、橫向柱列和基礎(chǔ)組成，承擔(dān)著廠房的主要荷載，包括屋蓋荷載（屋蓋自重、雪荷載及屋面活荷載等）、吊車荷載（豎向荷載及橫向水平荷載）、橫向風(fēng)荷載及縱橫墻（或墻板）的自重等，并將其傳至基礎(chǔ)和地基。其中，排架柱是主要的受力構(gòu)件。縱向平面排架縱向平面排架由縱向柱列、連系梁、吊車梁、柱間支撐和基礎(chǔ)等組成，其作用是保證廠房結(jié)構(gòu)的縱向剛度和穩(wěn)定性，并承受屋蓋結(jié)構(gòu)（通過山墻和天窗端壁）傳來的縱向風(fēng)荷載、吊車縱向制動(dòng)力、縱向地震作用等，再將其傳至地基。縱

6、向平面排架中的吊車梁，具有承受吊車荷載和聯(lián)系縱向柱列的雙重作用，也是廠房結(jié)構(gòu)中的重要組成構(gòu)件。2、圍護(hù)結(jié)構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)由縱墻、橫墻（山墻）、連系梁、抗風(fēng)柱（有時(shí)設(shè)抗風(fēng)梁或桁架）和基礎(chǔ)梁等構(gòu)件組成，兼有圍護(hù)和承重作用。主要是承受自重及作用在墻面上的風(fēng)荷載。9.1.2單層廠房結(jié)構(gòu)的傳力途徑單層廠房結(jié)構(gòu)所承受的荷載分為豎向荷載和水平荷載兩大類。豎向荷載包括屋面上的恒載、活載、各承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件及圍護(hù)結(jié)構(gòu)等非承重構(gòu)件自重、吊車自重及吊車豎向活荷載等。水平荷載包括橫向及縱向風(fēng)載、吊車的橫向水平荷載和縱向水平荷載以及水平地震作用等。單層廠房結(jié)構(gòu)的傳力途徑見圖9-4的單層廠房傳力路線示意圖。 第 頁 青島黃海職業(yè)學(xué)

7、院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充由圖894可看出，單層廠房結(jié)構(gòu)所承受的各種荷載，大部分都傳遞給排架柱，再由排架柱傳至基礎(chǔ)及地基。所以，排架柱是受力最為復(fù)雜、最重要的受力構(gòu)件。在有吊車的廠房中，吊車梁也是非常重要的承重構(gòu)件，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以重視。 圖9-4 單層廠房傳力路線示意圖第 頁 青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充9.1.3單層廠房的結(jié)構(gòu)布置 1、柱網(wǎng)布置柱網(wǎng)布置就是確定柱子縱向定位軸線之間的尺寸（跨度）和橫向定位軸線之間的尺寸（柱距）。柱網(wǎng)布置的一般原則是：符合生產(chǎn)工藝和正常使用的要求；建筑和結(jié)構(gòu)方案經(jīng)濟(jì)合理；在施工方法上具有先進(jìn)性和合理性；符合廠房建筑統(tǒng)一化標(biāo)準(zhǔn)化的

8、基本原則；適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步的要求。廠房跨度在18m及以下時(shí)，應(yīng)采用3m的倍數(shù)；在18m以上時(shí)，應(yīng)采用6m的倍數(shù)。廠房柱距一般采用6m或6m的倍數(shù)。當(dāng)工藝布置和技術(shù)經(jīng)濟(jì)有明顯的優(yōu)越性時(shí)，也可擴(kuò)大柱距，采用21m、27m和33m跨度和9m柱距或其他柱距。2、變形縫變形縫包括伸縮縫、沉降縫和防震縫三種。伸縮縫當(dāng)房屋的長度或?qū)挾冗^大時(shí)，為減小房屋結(jié)構(gòu)中的溫度應(yīng)力，應(yīng)設(shè)置伸縮縫。伸縮縫最大間距見表8-1。 伸縮縫的最大間距（m） 表9-1結(jié)構(gòu)類型施工方法最大間距結(jié)構(gòu)類型施工方法最大間距排架結(jié)構(gòu)裝配式100框架結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆5570（露天時(shí)）剪力墻結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆45沿廠房的橫向伸縮縫應(yīng)從基礎(chǔ)頂面開始，將相鄰兩個(gè)

9、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)在溫度變化時(shí)，沿縱向可自由變形。伸縮縫處應(yīng)采用雙排柱、雙屋架（屋面梁），伸縮縫處雙柱基礎(chǔ)可不分開，做成連在一起的雙杯口基礎(chǔ)。 第 頁 青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充沉降縫當(dāng)相鄰廠房高度相差懸殊（10m以上）、地基土的壓縮性有顯著差異、廠房結(jié)構(gòu)（或基礎(chǔ)）類型有明顯不同、廠房各部分的施工時(shí)間先后相差較長時(shí)，為避免由于地基不均勻沉降在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力使結(jié)構(gòu)破壞，應(yīng)設(shè)置沉降縫。沉降縫應(yīng)從屋頂至基礎(chǔ)完全分開，以使縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)發(fā)生不同沉降時(shí)互不影響，從而保證房屋的安全和使用功能。沉降縫的最小寬度不得小于50mm，沉降縫可

10、兼做伸縮縫。防震縫防震縫是為了減輕地震震害而采取的措施之一，當(dāng)相鄰跨廠房高度相差懸殊、廠房結(jié)構(gòu)類型和剛度有明顯不同時(shí)，應(yīng)設(shè)置防震縫將房屋劃分為簡單規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元，使其在地震作用下互不影響。3、支撐布置支撐的主要作用是加強(qiáng)廠房結(jié)構(gòu)的空間剛度，保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件在安裝和使用階段的穩(wěn)定和安全，有效傳遞縱向水平荷載（風(fēng)荷載、吊車縱向水平荷載及地震作用等）；同時(shí)還起著把風(fēng)荷載、吊車水平荷載和水平地震作用等傳遞到相應(yīng)承重構(gòu)件的作用。單層廠房的支撐體系包括屋蓋支撐和柱間支撐。屋蓋支撐屋蓋支撐系統(tǒng)包括上、下弦橫向水平支撐、下弦縱向水平支撐、垂直支撐、天窗架支撐以及縱向水平系桿。上弦橫向水平支撐屋蓋上弦橫向水平支撐系

11、指布置在屋架上弦（或屋面梁上翼緣）平面內(nèi)的水平支撐，是由交叉角鋼和屋架上弦桿組成的水平桁架，布置在廠房端部及溫度區(qū)段兩端的第一或第二柱間，如圖8-5。其作用是增強(qiáng)屋蓋的整體剛度，保證屋架上弦或屋面梁上翼緣的側(cè)向穩(wěn)定，將山墻抗風(fēng)柱傳來的風(fēng)荷載傳至兩側(cè)柱列上。第 頁 青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充 圖9-5 屋蓋上弦水平支撐對(duì)跨度較大的無檁體系屋蓋且無天窗時(shí)，若采用大型屋面板且與屋架有可靠連接（有三點(diǎn)焊牢且屋面板縱肋間的空隙用C15或C20細(xì)石混凝土灌實(shí)），則可認(rèn)為屋面板能起到上弦橫向水平支撐的作用，而不需設(shè)置上弦橫向水平支撐。屋蓋下弦水平支撐屋蓋下弦水平支撐系指布置在屋架下

12、弦平面內(nèi)的水平支撐，包括下弦橫向水平支撐和下弦縱向水平支撐（圖9-6）。設(shè)置下弦橫向水平支撐的目的是作為屋蓋垂直支撐的支點(diǎn)，將屋架下弦受到的縱向水平荷載傳至縱向排架柱列，防止下弦桿產(chǎn)生振動(dòng)。當(dāng)廠房跨度L18m時(shí)，宜設(shè)于廠房端部及伸縮縫處第一柱間，如圖8-6。屋蓋下弦縱向水平支撐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(qiáng)屋蓋結(jié)構(gòu)在橫向水平面內(nèi)的剛度，保證橫向水平荷載的縱向分布，增強(qiáng)各排架間的空間作用。在屋蓋設(shè)有托架時(shí)，還可以保證托架上翼緣的側(cè)向穩(wěn)定，并將托架區(qū)域內(nèi)的橫向水平荷載有效地傳到相鄰柱上。 第 頁 青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充當(dāng)設(shè)置下弦縱向

13、水平支撐時(shí)，為保證廠房空間剛度，必須同時(shí)設(shè)置相應(yīng)的下弦橫向水平支撐，形成封閉的水平支撐系統(tǒng)（圖8-6）。圖9-6 屋蓋下弦水平支撐垂直支撐及水平系桿垂直支撐是指在相鄰兩榀屋架之間由角鋼與屋架的直腹桿組成的垂直桁架（圖8-7）。垂直支撐和水平系桿的作用是保證屋架在安裝和使用階段的側(cè)向穩(wěn)定；防止在吊車工作時(shí)屋架下弦的側(cè)向顫動(dòng)，上弦水平系桿則可保證屋架上弦或屋面梁受壓翼緣的側(cè)向穩(wěn)定。當(dāng)廠房跨度L18m且無天窗時(shí)，可不設(shè)垂直支撐和水平系桿；當(dāng)廠房跨度為1830m時(shí)，在屋架跨中設(shè)一道垂直支撐；當(dāng)廠房跨度L30m時(shí)，在屋架1/3跨度左右布置兩道對(duì)稱垂直支撐；當(dāng)屋架端部高度大于1.2m時(shí)，還應(yīng)在屋架兩端各布

14、置一道垂直支撐。當(dāng)屋蓋設(shè)置垂直支撐時(shí)，應(yīng)在未設(shè)置垂直支撐的屋架間，在相應(yīng)于垂直支撐平面內(nèi)的屋架上弦和下弦節(jié)點(diǎn)處，設(shè)置通長的水平系桿。屋蓋垂直支撐應(yīng)與下弦橫向水平支撐布置在同一柱距內(nèi)。第 頁青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充 圖9-7 屋蓋垂直支撐天窗架支撐天窗架支撐包括設(shè)置在天窗兩端第一柱間的上弦橫向水平支撐和沿天窗架兩側(cè)邊設(shè)置的垂直支撐。其作用是保證天窗架上弦的側(cè)向穩(wěn)定；將天窗端壁上的風(fēng)荷載傳遞給屋架。天窗架支撐應(yīng)設(shè)置在天窗架兩端的第一柱距內(nèi)，一般與屋架上弦橫向水平支撐布置在同一柱間。柱間支撐柱間支撐是由交叉的型鋼和相鄰兩柱組成的立面桁架，柱間支撐按其位置分為上柱柱間支撐和

15、下柱柱間支撐。分別位于吊車梁上部和下部。柱間支撐的主要作用是增強(qiáng)廠房的縱向剛度和穩(wěn)定性；承受由山墻傳來的風(fēng)荷載、由屋蓋結(jié)構(gòu)傳來的縱向水平地震作用以及由吊車梁傳來的縱向水平荷載，并將它們傳至基礎(chǔ)。第 頁青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充柱間支撐一般設(shè)置在伸縮縫區(qū)段兩端與屋蓋橫向水平支撐相對(duì)應(yīng)的柱距以及伸縮縫區(qū)段中央或臨近中央的柱距，并在柱頂設(shè)置通長的剛性連系桿以傳遞水平作用力。柱間支撐一般采用交叉鋼斜桿組成（圖9-8a），交叉桿件的傾角在3555之間。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(shí)，可采用門架式支撐（圖9-8b）。 圖9-8 柱間支撐（a）交叉斜桿式

16、柱間支撐（b）門架式柱間支撐第 頁青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充4、圍護(hù)結(jié)構(gòu)布置抗風(fēng)柱抗風(fēng)柱設(shè)置在山墻內(nèi)側(cè)，承受山墻傳來的風(fēng)荷載?？癸L(fēng)柱一般與基礎(chǔ)剛接，與屋架上弦鉸接?？癸L(fēng)柱上端與屋架的連接須滿足兩個(gè)要求：一是在水平方向必須與屋架有可靠的連接，以保證有效地傳遞風(fēng)荷載；二是在豎向應(yīng)允許兩者之間有一定的豎向相對(duì)位移，以防止廠房與抗風(fēng)柱沉降不均勻時(shí)產(chǎn)生不利影響。所以，抗風(fēng)柱和屋架一般采用豎向可以移動(dòng)、水平向又有較大剛度的彈簧板連接；若廠房沉降較大時(shí)，則宜采用螺栓連接。圈梁、連系梁、過梁、基礎(chǔ)梁圈梁圈梁的作用是將墻體與廠房柱箍在一起，以增強(qiáng)廠房的整體剛度，防止由于地基不均勻沉降或

17、較大振動(dòng)荷載等對(duì)廠房產(chǎn)生不利影響。連系梁連系梁的作用是連系縱向柱列，以增強(qiáng)廠房的縱向剛度并傳遞風(fēng)荷載到縱向柱列；此外，還承受其上部墻體的自重。過梁過梁的作用是承受門窗洞口上的墻體自重。在進(jìn)行廠房結(jié)構(gòu)布置時(shí)，應(yīng)盡可能將圈梁、連系梁和過梁結(jié)合起來，以節(jié)約材料，簡化施工。基礎(chǔ)梁在一般廠房中，基礎(chǔ)梁的作用是承受圍護(hù)墻體的自重，并將其傳給柱下單獨(dú)基礎(chǔ)，而不另設(shè)墻基礎(chǔ)?；A(chǔ)梁底部離地基土表面應(yīng)預(yù)留100mm的空隙，使梁可隨柱基礎(chǔ)一起沉降而不受地基土的約束，同時(shí)還可防止地基土凍脹時(shí)將梁頂裂。 第 頁 青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充課堂鞏固：思考題1、2、3、4課堂小結(jié)： 排架結(jié)構(gòu)廠房一

18、般由屋蓋結(jié)構(gòu)、橫向平面排架、縱向平面排架、支撐體系、基礎(chǔ)及圍護(hù)結(jié)構(gòu)等幾部分組成；橫向平面排架是廠房的基本承重體系，排架柱是受力最復(fù)雜的結(jié)構(gòu)構(gòu)件；支撐體系是廠房結(jié)構(gòu)中非常重要的組成部分,其作用是增強(qiáng)廠房的整體穩(wěn)定性和空間剛度。作業(yè)布置：思考題1、2、3 第 頁青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案（編號(hào)2）年 月 日 課 題 9.2 單層廠房排架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算要點(diǎn)(1)課 時(shí)2教學(xué)目的 掌握排架計(jì)算簡圖、計(jì)算單元、排架上的荷載及計(jì)算；熟悉各荷載作用下的計(jì)算簡圖。教學(xué)重點(diǎn) 排架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖、荷載計(jì)算教學(xué)難點(diǎn) 吊車豎向荷載計(jì)算教學(xué)關(guān)鍵點(diǎn) 排架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖、荷載計(jì)算教具 建筑結(jié)構(gòu)教材及教案板書設(shè)計(jì) 9.2 單層

19、廠房排架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算要點(diǎn)(1)1.排架的計(jì)算簡圖.計(jì)算單元；.計(jì)算簡圖2.排架上的荷載.恒荷載；.屋面活荷載；.吊車荷載吊車豎向荷載吊車橫向水平荷載吊車縱向水平荷載.風(fēng)荷載均布風(fēng)荷載 柱頂集中風(fēng)荷載第 頁 青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充課題導(dǎo)入：舊課復(fù)習(xí)：單層廠房的結(jié)構(gòu)組成； .單層廠房的傳力途經(jīng)； .支撐的作用與布置。新課導(dǎo)入：排架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖如何確定？荷載如何計(jì)算？各荷載作用下如何 計(jì)算內(nèi)力？怎樣進(jìn)行內(nèi)力組合？課程新授： 9.2 單層廠房排架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算要點(diǎn)9.2.1排架的計(jì)算簡圖單層廠房排架結(jié)構(gòu)實(shí)際上是一空間結(jié)構(gòu)體系，設(shè)計(jì)時(shí)為簡化計(jì)算，將廠房結(jié)構(gòu)沿縱、橫兩個(gè)主

20、軸方向，按橫向平面排架和縱向平面排架分別計(jì)算，即假定縱、橫向排架之間互不影響，各自獨(dú)立工作。由于縱向柱列中柱子數(shù)量較多，并有吊車梁和連系梁等多道聯(lián)系，又有柱間支撐的有效作用，因此縱向排架中構(gòu)件的內(nèi)力通常不大。當(dāng)設(shè)計(jì)不考慮地震時(shí)，一般可不進(jìn)行縱向平面排架計(jì)算。這樣單層廠房排架結(jié)構(gòu)的計(jì)算就簡化成為橫向平面排架計(jì)算。1、計(jì)算單元由于橫向排架沿廠房縱向一般為等間距均勻排列，作用于廠房上的各種荷載（吊車荷載除外）沿廠房縱向基本為均勻分布，計(jì)算時(shí)可以通過任意相鄰縱向柱距的中心線截取出有代表性的一段作為整個(gè)結(jié)構(gòu)的橫向平面排架的計(jì)算單元，如圖9-10中的陰影部分所示。除吊車等移動(dòng)荷載以外，陰影部分就是排架的負(fù)

21、荷范圍，或稱從屬面積。2、計(jì)算簡圖在確定排架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖時(shí)，為簡化計(jì)算作了以下假定：第 頁青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充柱上端與屋架（或屋面梁）為鉸接；柱下端固接于基礎(chǔ)頂面；排架橫梁為無軸向變形剛性桿，橫梁兩側(cè)柱頂?shù)乃轿灰葡嗟?；排架柱的高度由固定端算至柱頂鉸結(jié)點(diǎn)處，排架柱的軸線為柱的幾何中心線。根據(jù)以上假定，橫向排架的計(jì)算簡圖如圖9-10所示。 圖9-10 排架的計(jì)算單元和計(jì)算簡圖9.2.2排架上的荷載作用在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及有時(shí)支承 在柱牛腿上的圍護(hù)結(jié)構(gòu)自重G5等

22、。活荷載一般包括屋面活荷載Q1、吊車豎向荷載Dmax（Dmin）、吊車橫向水平荷載Tmax、橫向均布風(fēng)荷載q及作用于排架柱頂?shù)募酗L(fēng)荷載Fw等（圖9-11）。 第 頁青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充 圖8-11 排架柱上的荷載1、恒荷載屋蓋自重G1屋蓋自重包括屋面各構(gòu)造層、屋面板、天窗架、屋架或屋面梁、屋蓋支撐等自重。當(dāng)采用屋架時(shí)，G1通過屋架上、下弦中心線的交點(diǎn)（一般距縱向定位軸線150mm）作用于柱頂；當(dāng)采用屋面梁時(shí)，G1通過梁端支承墊板的中心線作用于柱頂。G1對(duì)上柱有偏心距e1，對(duì)柱頂有力矩M1= G1e1；對(duì)下柱變截面處有力矩M 1G1e2（圖8-12）。第 頁 青

23、島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充 圖9-12 屋蓋自重G1的作用位置及計(jì)算簡圖柱自重G2和G3上、下柱的自重G2和G3分別沿上、下柱中心線作用，G2在牛腿頂面處，對(duì)下柱有力矩M 2= G2e2，見圖9-13。圖9-13 柱自重G2、G3和吊車梁自重G4作用位置和計(jì)算簡圖第 頁青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充吊車梁與軌道聯(lián)結(jié)件等自重G4吊車梁與軌道聯(lián)結(jié)件等自重G4沿吊車梁的中心作用于牛腿頂面，對(duì)下柱截面中心線有偏心距e4，在牛腿頂面處形成力矩M 3G4e4，見圖9-13。圍護(hù)結(jié)構(gòu)自重G5由柱側(cè)牛腿上連系梁傳來圍護(hù)結(jié)構(gòu)自重G5，沿連系梁中心線作用于牛腿頂面。2

24、、屋面活荷載屋面活荷載包括屋面均布活荷載、雪荷載及積灰荷載，各荷載標(biāo)準(zhǔn)值均可由荷載規(guī)范查得。屋面活荷載Q1，通過屋架以集中力的形式作用于柱頂，其作用位置與屋蓋自重G1相同。屋面均布活荷載不應(yīng)與雪荷載同時(shí)考慮，取兩者中的較大值；積灰荷載則應(yīng)與雪荷載或屋面均布活荷載兩者中的較大值同時(shí)考慮。3、吊車荷載圖8-14為廠房中常用的橋式吊車，由大車（橋架）和小車組成，大車在吊車梁的軌道上沿廠房縱向行駛，小車在大車的導(dǎo)軌上沿廠房橫向運(yùn)行，帶有吊鉤的起重卷揚(yáng)機(jī)安裝在小車上。橋式吊車在排架上產(chǎn)生的荷載有豎向荷載Dmax（或Dmin）、橫向水平荷載Tmax及吊車縱向水平荷載Te。吊車豎向荷載Dmax（或Dmin）

25、吊車最大輪壓Pmax與最小輪壓Pmin當(dāng)小車吊有額定最大起重量行駛至大車某一側(cè)端頭極限位置時(shí)，小車所在一側(cè)的每個(gè)大車輪壓即為吊車的最大輪壓Pmax，同時(shí)另外一側(cè)的每個(gè)大車輪壓即為最小輪壓Pmin（如圖9-14）。Pmax和Pmin可根據(jù)所選用的吊車型號(hào)、規(guī)格由產(chǎn)品目錄或手冊(cè)查得。 第 頁青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充 圖9-14 吊車最大輪壓與最小輪壓吊車豎向荷載Dmax（或Dmin）吊車最大輪壓Pmax與最小輪壓Pmin同時(shí)產(chǎn)生，分別作用在兩側(cè)的吊車梁上，經(jīng)由吊車梁兩端傳給柱子的牛腿。吊車是一組移動(dòng)荷載，吊車在縱向的運(yùn)行位置，直接影響其輪壓對(duì)柱子所產(chǎn)生的豎向荷載，因此須

26、用吊車梁的支座反力影響線來求得由Pmax對(duì)排架柱所產(chǎn)生的最大豎向荷載值Dmax。吊車豎向荷載Dmax和Dmin，除與小車行駛的位置有關(guān)外，還與廠房內(nèi)的吊車臺(tái)數(shù)以及大車沿廠房縱向運(yùn)行的位置有關(guān)。當(dāng)計(jì)算同一跨內(nèi)可能有多臺(tái)吊車作用在排架上所產(chǎn)生的豎向荷載時(shí)，荷載規(guī)范規(guī)定，對(duì)單跨廠房一般按不多于兩臺(tái)吊車考慮；對(duì)于多跨廠房一般按不多于四臺(tái)吊車考慮。當(dāng)兩臺(tái)吊車滿載靠緊并行，其中較大一臺(tái)吊車的內(nèi)輪正好運(yùn)行至計(jì)算排架柱的位置時(shí)，作用于最大輪壓Pmax一側(cè)排架柱上的吊車荷載為最大值Dmax（圖9-15）；與此同時(shí)，在另一側(cè)的排架柱上，則由最小輪壓Pmin產(chǎn)生豎向荷載為最小Dmin。Dmax 或Dmin可根據(jù)圖9

27、-15所示的吊車最不利位置和吊車梁支座反力影響線求得：Dmax=Pmaxyi （9-2）Dmin=Pminyi （9-3）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。第 頁青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充吊車豎向荷載Dmax與Dmin沿吊車梁的中心線作用在牛腿頂面。由于Dmax既可發(fā)生在左柱，也可發(fā)生在右柱，因此在計(jì)算排架時(shí)兩種情況均應(yīng)考慮。 圖9-15 吊車縱向運(yùn)行最不利位置及吊車梁支座反力影響線吊車橫向水平荷載Tmax吊車的橫向水平荷載Tmax是當(dāng)小車沿廠房橫向運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于啟動(dòng)或突然制動(dòng)產(chǎn)生的慣性力，通過小車制動(dòng)輪與橋架上導(dǎo)

28、軌之間的摩擦力傳給大車，再通過大車輪均勻傳給大車軌道和吊車梁，再由吊車梁與上柱的連接鋼板傳給兩側(cè)排架柱。吊車橫向水平荷載作用位置在吊車梁頂面，且同時(shí)作用于吊車兩側(cè)的排架柱上，方向相同。當(dāng)四輪吊車滿載運(yùn)行時(shí)，每個(gè)大車輪引起的橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：T（gQ）/4 （9-4）式中 橫向制動(dòng)力系數(shù)，取值規(guī)定如下：軟鉤吊車：當(dāng)Q10t時(shí)，0.12；當(dāng)Q1650t時(shí)，0.10；當(dāng)Q75t時(shí)，0.08。硬鉤吊車：0.20。 第 頁 青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充吊車的橫向水平制動(dòng)力也是移動(dòng)荷載，其最不利作用位置與圖9-15吊車的豎向輪壓相同，所以，吊車最大橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值Tmax，也

29、需根據(jù)吊車的最不利位置和吊車梁支座反力影響線確定，即TmaxT yi （9-5）計(jì)算排架時(shí)，吊車的橫向水平荷載應(yīng)考慮向左和向右兩種情況（圖9-16）。 圖9-16 吊車橫向水平作用下的計(jì)算簡圖吊車縱向水平荷載Te吊車縱向水平荷載是由吊車的大車突然起動(dòng)或制動(dòng)引起的縱向水平慣性力，它由大車的制動(dòng)輪與軌道的摩擦，經(jīng)吊車梁傳到縱向柱列或柱間支撐。在橫向排架結(jié)構(gòu)計(jì)算分析中，一般不考慮吊車縱向水平荷載。4、風(fēng)荷載垂直作用在建筑物表面上的均布風(fēng)荷載垂直作用在廠房表面上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值wk（kN/m2）按下式計(jì)算： wkzszw0 （9-6）式中 w0基本風(fēng)壓（kN/m2），以當(dāng)?shù)乇容^空曠平坦的地面上離地10m

30、高統(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，可由荷載規(guī)范查得。第 頁青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充zz高度處的風(fēng)振系數(shù)，對(duì)于單層廠房可取z1.0。s風(fēng)荷載體型系數(shù)，“+”表示風(fēng)壓力，“”表示風(fēng)吸力，其值見圖8-17。z風(fēng)壓高度變化系數(shù)，即不同高度處的風(fēng)壓值與離地10m高度處的風(fēng)壓值的比值，根據(jù)地面粗糙程度類別及高度z，由荷載規(guī)范查得。風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值wk沿高度是變化的，為簡化計(jì)算，將柱頂以下的風(fēng)荷載沿高度取為均勻分布，其值分別為q1（迎風(fēng)面的風(fēng)壓力）和q2（背風(fēng)面的風(fēng)吸力），見圖8-18，風(fēng)壓高度變化系數(shù)z按柱頂標(biāo)高取值。 圖9-17 風(fēng)荷載體型系數(shù) 屋面?zhèn)鱽淼募?/p>

31、中風(fēng)荷載作用于柱頂以上的風(fēng)荷載，通過屋架以集中力Fw形式施加于排架柱頂，其值為屋架高度范圍內(nèi)的外墻迎風(fēng)面、背風(fēng)面的風(fēng)荷載及坡屋面上風(fēng)荷載的水平分力的總和（圖9-18），計(jì)算時(shí)也取為均布荷載，此時(shí)的風(fēng)壓高度變化系數(shù)z按下述情況確定：有矩形天窗時(shí)，取天窗檐口標(biāo)高；無矩形天窗時(shí)，按廠房檐口標(biāo)高取值。進(jìn)行排架計(jì)算時(shí)，將柱頂以上的風(fēng)荷載以集中力的形式作用于排架柱頂，其計(jì)算簡圖見圖9-18。排架計(jì)算時(shí)，要考慮左風(fēng)和右風(fēng)兩種情況。第 頁青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充 圖9-18 排架在風(fēng)荷載作用下的計(jì)算簡圖課堂鞏固： 思考題5、7、8、9課堂小結(jié)：排架計(jì)算時(shí)一般取相鄰縱向柱距中心線之間

32、有代表性的一段作為計(jì)算單元；排架上恒載有屋蓋自重、上(下)柱自重、吊車梁自重等，活載有屋面活荷載、吊車豎向荷載、吊車橫向水平荷載、風(fēng)荷載等。吊車豎向荷載Dmax(Dmin)要考慮分別作用于左柱和右柱，吊車橫向水平荷載和風(fēng)荷載要考慮向左和向右兩種情況。作業(yè)布置：思考題5 第 頁青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案（編號(hào)3）年 月 日 課 題 9.2 單層廠房排架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算要點(diǎn)(2)課 時(shí)2教學(xué)目的 熟悉各荷載作用下排架內(nèi)力的計(jì)算方法，熟悉排架內(nèi)力組合原則。教學(xué)重點(diǎn) 排架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算與內(nèi)力組合。教學(xué)難點(diǎn) 排架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算與內(nèi)力組合。教學(xué)關(guān)鍵點(diǎn) 排架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算與內(nèi)力組合。教具 建筑結(jié)構(gòu)教材及教案板書

33、設(shè)計(jì) 9.2 單層廠房排架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算要點(diǎn)(2)1.排架內(nèi)力計(jì)算方法簡介.恒載及屋面活荷載作用下內(nèi)力計(jì)算；.吊車荷載作用下內(nèi)力計(jì)算吊車豎向荷載作用下內(nèi)力計(jì)算；吊車橫向水平荷載作用下內(nèi)力計(jì)算.風(fēng)荷載作用下內(nèi)力計(jì)算2.排架內(nèi)力組合.控制截面；。.內(nèi)力組合及注意事項(xiàng)第 頁 青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充課題導(dǎo)入：舊課復(fù)習(xí)：排架結(jié)構(gòu)的計(jì)算單元； .排架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖； .排架上的荷載及計(jì)算。新課導(dǎo)入：排架結(jié)構(gòu)在各荷載作用下如何進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算？怎樣進(jìn)行內(nèi)力組合？課程新授： 9.2 單層廠房排架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算要點(diǎn)9.2.3排架內(nèi)力計(jì)算方法簡介進(jìn)行排架內(nèi)力計(jì)算，首先要確定排架上有哪幾種

34、可能單獨(dú)考慮的荷載情況，然后對(duì)每種荷載情況利用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法進(jìn)行排架內(nèi)力計(jì)算，再進(jìn)行最不利內(nèi)力組合。以單跨排架為例，可能有以下8種單獨(dú)作用的荷載情況：恒荷載（G1、G2、G3、G4等）；屋面活荷載（Q1）；吊車豎向荷載Dmax作用于左柱（Dmin作用于右柱）；吊車豎向荷載Dmax作用于右柱（Dmin作用于A柱）；吊車水平荷載Tmax作用于左、右柱，方向由左向右；吊車水平荷載Tmax作用于左、右柱，方向由右向左；風(fēng)荷載（Fw、q1、q2），方向由左向右；風(fēng)荷載（Fw、q1、q2），方向由右向左。1、單跨排架在恒荷載及屋面活荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算在恒載G1、G2、G3、G4及屋面活荷載Q1作用下，一

35、般屬于結(jié)構(gòu)對(duì)稱、荷載也對(duì)稱的情況，可按無側(cè)移排架計(jì)算。由于在排架計(jì)算簡圖中假定橫梁為無軸向變形的剛性連桿，所以排架柱可按圖8-19a所示的簡圖計(jì)算內(nèi)力。第 頁 青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充 圖9-19 單跨等高排架計(jì)算簡圖根據(jù)對(duì)排架上的荷載分析已知，G1對(duì)上柱及下柱截面均有偏心， Q1對(duì)上、下柱也有偏心且偏心距與G1相同， G2、G4對(duì)下柱截面也有偏心，在計(jì)算中可將G1、G2、G4及Q1簡化為作用在柱截面形心的軸力和作用在相應(yīng)柱頂（上柱）及牛腿頂面（下柱）處的力矩M1和M2。由于G1、G2、G3、G4及Q1作用于柱截面形心時(shí)只引起柱的軸向力，不引起彎矩和剪力，所以可按圖

36、9-20計(jì)算柱截面的彎矩和剪力。2、在風(fēng)荷載及吊車荷載作用下的排架內(nèi)力計(jì)算在風(fēng)荷載及吊車荷載作用下，為荷載不對(duì)稱的情況，可視柱頂為有側(cè)移的排架（8-19b）進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。 第 頁青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充 圖9-20 力矩M1、M2作用下的計(jì)算簡圖吊車豎向荷載Dmax（或Dmin）作用下內(nèi)力計(jì)算吊車豎向荷載Dmax（或Dmin）作用于牛腿頂面并對(duì)下柱截面有偏心，可將其簡化為作用于柱截面形心的軸向力和附加力矩，按圖9-21所示簡圖分別計(jì)算，然后疊加而得。圖9-21 Dmax和Dmin分別作用下的計(jì)算簡圖（a）Dmax作用在A柱； （b） Dmin作用在B柱當(dāng)MDmax作

37、用在A柱時(shí)，排架柱的內(nèi)力計(jì)算如圖9-22所示，其排架柱內(nèi)力可由圖9-22（b）和圖9-22（c）的內(nèi)力疊加得到。第 頁青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充 圖9-22 MDmax作用在A柱的內(nèi)力計(jì)算吊車水平荷載作用下排架內(nèi)力計(jì)算在吊車水平荷載Tmax作用下，其排架柱的內(nèi)力可由圖9-23（b）和圖9-23（c）的內(nèi)力疊加得到。 圖9-23 兩跨等高排架在Tmax作用下的內(nèi)力計(jì)算風(fēng)荷載作用下排架內(nèi)力計(jì)算排架在風(fēng)荷載Fw、q1、q2作用下的計(jì)算簡圖可由圖9-24（a）與9-24（b）疊加而得。其中圖9-24（a）可分解為Fw、q1、q2分別單獨(dú)作用的受力情況，如圖9-25（a）、（b

38、）、（c）所示。第 頁青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充圖9-24 單跨排架風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算圖9-25 Fw、q1、q2分別作用的受力情況當(dāng)風(fēng)荷載由右向左作用時(shí)，A、B柱的內(nèi)力分別與從左向右作用時(shí)B、A柱的內(nèi)力數(shù)值相等，符號(hào)相反。第 頁 青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充9.2.4排架內(nèi)力組合1、控制截面控制截面是指對(duì)柱內(nèi)鋼筋量計(jì)算起控制作用的截面，也就是內(nèi)力最大截面。在一般的單階排架柱中，通常上柱底部截面-的內(nèi)力最大（圖8-26），取-截面為上柱的控制截面；在下柱中，牛腿頂截面-在吊車豎向荷載作用下彎矩最大，柱底截面-在風(fēng)荷載和吊車水平荷載作用下彎矩

39、最大，且軸力也最大，故取-和-截面為下柱的控制截面（圖9-26）。下柱的縱筋按-和-截面中鋼筋用量大者配置。柱底-截面的內(nèi)力也是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的依據(jù)。 圖9-26 單階柱的控制截面2、內(nèi)力組合對(duì)排架柱各控制截面，一般應(yīng)考慮以下四種內(nèi)力組合：+Mmax及相應(yīng)的N、V；Mmax及相應(yīng)的N、V；Nmax及相應(yīng)的M、V；Nmin及相應(yīng)的M、V。 第 頁青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充在這四種內(nèi)力組合中，第、組是以構(gòu)件可能出現(xiàn)大偏心受壓破壞進(jìn)行組合的；第組則是從構(gòu)件可能出現(xiàn)小偏心受壓破壞進(jìn)行組合的。全部內(nèi)力組合可使柱避免出現(xiàn)任何一種形式破壞。各控制截面的鋼筋就是按這四種內(nèi)力組合所計(jì)算出的鋼

40、筋用量最大者配置的。在進(jìn)行內(nèi)力組合時(shí)，還須注意以下問題：恒載必須參與每一種組合；吊車豎向荷載Dmax可分別作用于左柱和右柱，只能選擇其中一種參與組合；吊車水平荷載Tmax向右和向左只能選其中一種參與組合；風(fēng)荷載向右、向左方向只能選其一參與組合；組合Nmax或Nmin時(shí)，應(yīng)使彎矩M最大，對(duì)于軸力為零，而彎矩不為零的荷載（如風(fēng)荷載）也應(yīng)考慮組合。在考慮吊車橫向水平荷載Tmax時(shí)，必然有Dmax（或Dmin）參與組合，即“有T必有D”；但在考慮吊車荷載Dmax（或Dmin）時(shí)，該跨不一定作用有該吊車的橫向水平荷載，即“有D不一定有T”。課堂鞏固： 思考題;6、7、8、9課堂小結(jié)排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析時(shí)，需

41、對(duì)每種荷載單獨(dú)作用下進(jìn)行排架內(nèi)力計(jì)算，然后再進(jìn)行最不利內(nèi)力組合；組合時(shí)一般考慮+Mmax、Mmax、Nmax及Nmin四種目標(biāo)組合；一般帶牛腿柱有三個(gè)控制截面即：上柱底截面、下柱牛腿頂截面和下柱底截面。作業(yè)布置： 思考題8第 頁青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案（編號(hào)4）年 月 日 課 題 9.3 單層廠房排架柱課 時(shí)2教學(xué)目的 熟悉排架柱截面設(shè)計(jì)要點(diǎn)；熟悉牛腿的受力特點(diǎn)與構(gòu)造；熟悉柱與其他構(gòu)件的連接。教學(xué)重點(diǎn) 排架柱截面設(shè)計(jì)與牛腿設(shè)計(jì)教學(xué)難點(diǎn) 排架柱截面設(shè)計(jì)與牛腿設(shè)計(jì)教學(xué)關(guān)鍵點(diǎn) 排架柱截面設(shè)計(jì)與牛腿設(shè)計(jì)教具 建筑結(jié)構(gòu)教材及教案板書設(shè)計(jì) 9.3 單層廠房排架柱1.柱截面設(shè)計(jì).柱計(jì)算長度的確定；.柱截面配

42、筋計(jì)算；.柱運(yùn)輸、吊裝階段驗(yàn)算；2.牛腿的受力特點(diǎn)與構(gòu)造. 牛腿的受力特點(diǎn)；.牛腿截面尺寸的確定；.牛腿縱向鋼筋的計(jì)算；.牛腿鋼筋的構(gòu)造要求3.柱與其他構(gòu)件的連接構(gòu)造第 頁 青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充課題導(dǎo)入：舊課復(fù)習(xí)：.排架結(jié)構(gòu)在各種荷載下的內(nèi)力計(jì)算； .排架結(jié)構(gòu)的最不利內(nèi)力組合。新課導(dǎo)入：排架柱是廠房中受力最復(fù)雜、最重要的受力構(gòu)件，一般為現(xiàn)場預(yù)制，施工階段與使用階段的受力狀態(tài)不同，在有吊車的廠房中還設(shè)有牛腿。本次課將討論柱的截面設(shè)計(jì)(包括施工階段驗(yàn)算)、牛腿的受力特點(diǎn)與構(gòu)造及柱與其它構(gòu)件的連接構(gòu)造等問題。課程新授： 9.3 單層廠房排架柱9.3.1柱截面設(shè)計(jì)1、柱

43、計(jì)算長度的確定剛性屋蓋單層房屋排架柱、露天吊車柱和棧橋柱的計(jì)算長度 表8-2柱 的 類 別l0排架方向垂直排架方向有柱間支撐無柱間支撐無吊車房屋柱單 跨1.5H1.0H1.2H兩跨及多跨1.25H1.0H1.2H有吊車房屋柱上 柱2.0Hu1.25Hu1.5Hu下 柱1.0Hl0.8Hl1.0Hl露天吊車柱和棧橋柱2.0Hl1.0Hl注：表中H為從基礎(chǔ)頂面算起的柱子全高；Hl為從基礎(chǔ)頂面至裝配式吊車梁底面或現(xiàn)澆式吊車梁頂面的柱子下部高度；Hu為從裝配式吊車梁底面或從現(xiàn)澆式吊車梁頂面算起的柱子上部高度；表中有吊車房屋排架柱的計(jì)算長度，當(dāng)計(jì)算中不考慮吊車荷載時(shí)，可按無吊車房屋柱的計(jì)算長度采用，但上

44、柱的計(jì)算長度仍可按有吊車房屋采用；表中有吊車房屋排架柱的上柱在排架方向的計(jì)算長度，僅適用于Hu/Hl0.3的情況；當(dāng)Hu/Hl0.3時(shí)，計(jì)算長度宜采用2.5Hu。第 頁青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充2、柱截面配筋計(jì)算根據(jù)排架計(jì)算求得的各控制截面最不利的內(nèi)力組合M和N，按偏心受壓柱進(jìn)行截面設(shè)計(jì)，應(yīng)分別對(duì)上柱和下柱進(jìn)行配筋計(jì)算。通常，彎矩M和軸力N對(duì)配筋的影響有以下四條規(guī)則：大偏壓截面：當(dāng)M不變時(shí)，N越小，配筋量As越多；大偏壓截面：當(dāng)N不變時(shí)，M越大，配筋量As越多；小偏壓截面：當(dāng)M不變時(shí)，N越大，配筋量As越多；小偏壓截面：當(dāng)N不變時(shí)，M越大，配筋量As越多。3、柱運(yùn)輸、

45、吊裝階段的驗(yàn)算對(duì)于預(yù)制排架柱，在脫模、翻身和吊裝時(shí)的受力狀態(tài)與使用階段不同，而且此時(shí)混凝土強(qiáng)度通常還未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度值，因而需進(jìn)行施工階段柱的承載力和裂縫寬度驗(yàn)算。柱的吊裝可以采用平吊（圖9-27a），也可以采用翻身吊（圖9-27b），柱的吊點(diǎn)一般設(shè)在牛腿的下邊緣。驗(yàn)算時(shí)，荷載是柱的自重，但須乘以動(dòng)力系數(shù)1.5，承載力驗(yàn)算方法和受彎構(gòu)件類似。因吊裝驗(yàn)算是臨時(shí)性的，故構(gòu)件的安全等級(jí)比使用階段低一級(jí)；柱的混凝土強(qiáng)度等級(jí)一般按設(shè)計(jì)規(guī)定值的70%考慮。當(dāng)采用翻身吊時(shí)，截面的受力方向與使用階段一致，因而承載力和裂縫寬度均能滿足要求，一般不必進(jìn)行驗(yàn)算。當(dāng)采用平吊時(shí)，截面的受力方向是柱的平面外方向，截面有效高

46、度大為減小，故采用平吊時(shí)可能需增加柱中配筋。 第 頁 青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充圖9-27 預(yù)制柱吊裝階段驗(yàn)算9.3.2牛腿的受力特點(diǎn)與構(gòu)造1、牛腿的受力特點(diǎn)根據(jù)牛腿上豎向力Fv作用線至下柱邊緣（牛腿根部）水平距離a的大小，將牛腿分為兩類：當(dāng)ah0時(shí)，為長牛腿，受力特點(diǎn)與懸臂梁相似；當(dāng)ah0時(shí)，為短牛腿(h0為牛腿與下柱交接處垂直截面的有效高度)。廠房柱的牛腿多為短牛腿。圖9-28 牛腿裂縫示意圖由試驗(yàn)得到的牛腿在彈性階圖9-28 牛腿裂縫示意圖大致為，在牛腿上部產(chǎn)生與牛腿上表面基本平行且比較均勻的主拉應(yīng)力，而在從加載點(diǎn)到牛腿下部與柱交接點(diǎn)的連線附近則呈主壓應(yīng)力狀態(tài)（

47、混凝土斜向壓力帶）。在豎向力作用下，當(dāng)荷載增加到破壞荷載的20%40%時(shí)，首先在牛腿上表面與上柱交接處出現(xiàn)垂直裂縫（圖9-28），但其始終開展不大，對(duì)牛腿受力性能影響不大；第 頁青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充當(dāng)荷載繼續(xù)加大至破壞荷載的40%60%時(shí)，在加載板內(nèi)側(cè)附近出現(xiàn)斜裂縫，并不斷發(fā)展，其方向大致與主壓應(yīng)力方向平行；最后當(dāng)荷載加大至接近破壞荷載（約為破壞荷載的80%）時(shí)，在斜裂縫的外側(cè)出現(xiàn)斜裂縫，預(yù)示牛腿即將破壞。在豎向荷載和水平拉力作用下，牛腿的受力特點(diǎn)可簡化三角形桁架，見圖8-29，其水平拉桿由牛腿頂部的水平縱向受拉鋼筋組成，斜壓桿由豎向力作用點(diǎn)與牛腿根部之間的混凝

48、土組成。豎向壓力由水平拉桿拉力和斜壓桿壓力承擔(dān)；作用在牛腿頂部向外的水平拉力，則由水平拉桿承擔(dān)。 圖9-29 牛腿計(jì)算簡圖2、牛腿截面尺寸的確定牛腿截面寬度一般與柱寬相同；牛腿的頂面長度與吊車梁中線的位置、吊車梁端部的寬度以及吊車梁至牛腿端部的距離c1有關(guān)，一般吊車梁中線到上柱外邊緣的水平距離為750mm，吊車梁至牛腿端部的水平距離c1通常為70100mm（圖9-30）。 第 頁青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充牛腿的總高度h以使用階段不出現(xiàn)斜裂縫為控制條件來確定，規(guī)范給出了初定牛腿的總高度h的驗(yàn)算公式： （9-7）式中 Fvk作用于牛腿頂部按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的豎向力值；

49、Fhk作用于牛腿頂部按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的水平拉力值；ftk混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；裂縫控制系數(shù)，對(duì)支承吊車梁的牛腿取0.65；對(duì)其他牛腿取0.8；a豎向力作用點(diǎn)至下柱邊緣的水平距離，此時(shí)應(yīng)考慮安裝偏差20mm；當(dāng)豎向力作用點(diǎn)位于下柱截面以內(nèi)時(shí)，取a0； b牛腿寬度；h0牛腿與下柱交接處的垂直截面有效高度，h0h1asctan，當(dāng)45時(shí)，取45，c為下柱邊緣到牛腿邊緣的水平長度。圖9-30 牛腿截面尺寸圖9-30 牛腿截面尺寸吊車梁750chh/3200a45c1第 頁青島黃海職業(yè)學(xué)院教師教案教案內(nèi)容及教學(xué)過程提示與補(bǔ)充牛腿的外邊緣高度h1不應(yīng)小于h/3（h為牛腿總高度），且不應(yīng)小于200mm；底面傾角要求不大于45。3、牛腿頂面縱向受力鋼筋面積的確定牛腿頂面縱向受力鋼筋面積由承受豎向力所需的受拉鋼筋和承受水平拉力所需的水平錨筋組成，按下式計(jì)算：As （9-9）式中 Fv作用在牛腿頂部的豎向力設(shè)計(jì)值； Fh作用在牛腿頂部的水平拉力設(shè)計(jì)值； a豎向力作用點(diǎn)至下柱邊緣的水平距離，當(dāng)a0.3h0時(shí)，取a0.3h0。4、牛腿鋼筋的構(gòu)造要求縱向受力鋼筋的構(gòu)造牛腿頂部的縱筋宜采用變形鋼筋，全部縱筋及彎起鋼筋宜沿牛腿外邊緣向下伸入下柱內(nèi)150mm后截?cái)啵▓D9-31）?？v筋及彎起鋼筋伸入