第二章 單層廠房結(jié)構(gòu)

第12章單層廠房結(jié)構(gòu)本章主要內(nèi)容及重點(diǎn)單層廠房結(jié)構(gòu)形式排架計(jì)算單層廠房柱的設(shè)計(jì)柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)橫向排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析柱的設(shè)計(jì)柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：重點(diǎn)：?jiǎn)螌訌S房結(jié)構(gòu)組成和傳力途徑單層廠房結(jié)構(gòu)布置一、工業(yè)廠房的分類

工業(yè)廠房由于生產(chǎn)性質(zhì)、工藝流程、機(jī)械設(shè)備和產(chǎn)品的不同，按層數(shù)分類，可分為：?jiǎn)螌訌S房多層廠房層數(shù)混合的廠房如精密儀表、電子、食品等工業(yè)如化學(xué)工業(yè)、熱電廠等如冶金或機(jī)械廠的煉鋼、軋鋼、鑄造、鍛壓、金工、裝配等車間，一般因設(shè)有大型機(jī)器或設(shè)備，產(chǎn)品較重且輪廓尺寸較大，故宜直接在地面上生產(chǎn)而設(shè)計(jì)成單層廠房——————12.1單層廠房的結(jié)構(gòu)形式、組成和結(jié)構(gòu)布置12.1.1單層廠房的結(jié)構(gòu)形式

混合結(jié)構(gòu)

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

二、單層廠房的分類

對(duì)無(wú)吊車或吊車噸位不超過(guò)5t、跨度在15m以內(nèi)、柱頂標(biāo)高不超過(guò)8m且無(wú)特殊工藝要求的小型廠房，可采用混合結(jié)構(gòu)對(duì)有重型吊車、跨度大于36m或有特殊工藝要求的大型廠房，可采用全鋼結(jié)構(gòu)或由鋼筋混凝土柱與鋼屋架組成的結(jié)構(gòu)————

1、按生產(chǎn)規(guī)?？煞譃椋捍笮?、中型和小型；

2、按主要承重材料可分為：鋼結(jié)構(gòu)

——除上述情況以外的單層廠房均可采用混凝土結(jié)構(gòu)。而且除特殊情況之外，一般均采用裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)3、按承重結(jié)構(gòu)體系可分為：排架結(jié)構(gòu)和剛架結(jié)構(gòu)

排架結(jié)構(gòu)：由屋架（或屋面梁）、柱和基礎(chǔ)組成。特點(diǎn)：柱與屋架鉸接、與基礎(chǔ)剛接。目前，排架結(jié)構(gòu)是單層廠房的基本結(jié)構(gòu)形式。

剛架結(jié)構(gòu)：指裝配式鋼筋混凝土門式鋼架。

特點(diǎn)：柱與橫梁剛接為一個(gè)構(gòu)件、柱與基礎(chǔ)鉸接。三餃兩餃弧形鋼架弧形或工字型空腹鋼架

目前，鋼混鋼架已很少使用，但鋼的鋼架結(jié)構(gòu)仍應(yīng)用廣泛。本章重點(diǎn)講述排架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)。12.1.2單層廠房的結(jié)構(gòu)組成和傳力路線

一、單層廠房結(jié)構(gòu)的組成承重結(jié)構(gòu)：直接承受荷載并將荷載傳給其它構(gòu)件，如屋面板、天窗架、屋架、柱、吊車梁、基礎(chǔ)等；圍護(hù)結(jié)構(gòu)：主要承受自重及風(fēng)荷載，如外縱墻、山墻、連系梁、抗風(fēng)柱、基礎(chǔ)梁等。單層廠房結(jié)構(gòu)的組成，按作用分：屋蓋結(jié)構(gòu)——有檁體系

無(wú)檁體系

——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——由小型屋面板、檁條、屋架及屋蓋支撐所組成1、屋蓋結(jié)構(gòu)混凝土屋蓋結(jié)構(gòu)組成：屋面板、天溝板、屋架屋面梁或屋架支撐，有時(shí)還有天窗架和托架等。有檁體系無(wú)檁體系構(gòu)件名稱構(gòu)件作用備注屋蓋結(jié)構(gòu)屋面板承受屋面構(gòu)造層自重、屋面活荷載、雪荷載、積灰荷載以及施工荷載等，并將它們傳給屋架（屋面梁），具有覆蓋、圍護(hù)和傳遞荷載的作用支撐在屋架（屋面梁）或檁條上天溝板屋面排水并承受屋面積水及天溝板上的構(gòu)造層自重、施工荷載等，并將它們傳給屋架天窗架形成天窗以便于采光和通風(fēng)，承受其上屋面板傳來(lái)的荷載及天窗上的風(fēng)荷載等，并將它們傳給屋架托架當(dāng)柱距比屋架間距大時(shí)，用以支撐屋架，并將荷載傳給柱屋架或屋面梁與柱形成橫向排架結(jié)構(gòu)，承受屋蓋上的全部豎向荷載，并將它們傳給柱檁條支撐小型屋面板（或瓦材），承受屋面板傳來(lái)的荷載，并將它們傳給屋架有檁體系屋蓋中采用——橫向排架結(jié)構(gòu)

由橫梁(屋架或屋面梁)、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(guò)橫向平面排架傳至基礎(chǔ)及地基。橫向平面排架組成及荷載圖2、橫向平面排架結(jié)構(gòu)

——縱向排架結(jié)構(gòu)

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(guò)屋蓋結(jié)構(gòu)傳來(lái)的縱向風(fēng)荷載等?？v向平面排架組成及荷載圖3、縱向平面排架結(jié)構(gòu)

——吊車梁

一般為裝配式，簡(jiǎn)支在柱牛腿上，主要承受吊車豎向和橫向或縱向水平荷載，并將它們分別傳給橫向或縱向排架4、吊車梁

5、支撐

屋蓋支撐加強(qiáng)屋蓋結(jié)構(gòu)空間剛度，保證屋架的穩(wěn)定，將風(fēng)荷載傳給排架結(jié)構(gòu)柱間支撐加強(qiáng)廠房的縱向剛度和穩(wěn)定性，承受并傳遞縱向水平荷載至排架柱或基礎(chǔ)支撐

6、基礎(chǔ)梁

基礎(chǔ)梁

承受柱、基礎(chǔ)梁傳來(lái)的全部荷載，并將它們傳給地基圍護(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。7、圍護(hù)結(jié)構(gòu)

單層廠房結(jié)構(gòu)中，縱向平面排架和橫向平面排架間主要通過(guò)屋蓋結(jié)構(gòu)和支撐體系相連接而形成空間結(jié)構(gòu)，各構(gòu)件及其作用如下表所示。單層廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其作用

構(gòu)件名稱構(gòu)件作用備注屋蓋結(jié)構(gòu)屋面板承受屋面構(gòu)造層自重、屋面活荷載、雪荷載、積灰荷載以及施工荷載等，并將它們傳給屋架（屋面梁），具有覆蓋、圍護(hù)和傳遞荷載的作用支撐在屋架（屋面梁）或檁條上天溝板屋面排水并承受屋面積水及天溝板上的構(gòu)造層自重、施工荷載等，并將它們傳給屋架天窗架形成天窗以便于采光和通風(fēng)，承受其上屋面板傳來(lái)的荷載及天窗上的風(fēng)荷載等，并將它們傳給屋架托架當(dāng)柱距比屋架間距大時(shí)，用以支撐屋架，并將荷載傳給柱構(gòu)件名稱構(gòu)件作用備注屋蓋結(jié)構(gòu)屋架或屋面梁與柱形成橫向排架結(jié)構(gòu)，承受屋蓋上的全部豎向荷載，并將它們傳給柱檁條支撐小型屋面板（或瓦材），承受屋面板傳來(lái)的荷載，并將它們傳給屋架有檁體系屋蓋中采用柱排架柱承受屋蓋結(jié)構(gòu)、吊車梁、外墻、柱間支撐等傳來(lái)的豎向和水平荷載，并將它們傳給基礎(chǔ)同時(shí)為橫向排架和縱向排架中的構(gòu)件抗風(fēng)柱承受山墻傳來(lái)的風(fēng)荷載，并將它們傳給屋蓋結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)也是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的一部分支撐體系屋蓋支撐加強(qiáng)屋蓋結(jié)構(gòu)空間剛度，保證屋架的穩(wěn)定，將風(fēng)荷載傳給排架結(jié)構(gòu)柱間支撐加強(qiáng)廠房的縱向剛度和穩(wěn)定性，承受并傳遞縱向水平荷載至排架柱或基礎(chǔ)構(gòu)件名稱構(gòu)件作用備注圍護(hù)結(jié)構(gòu)外縱墻山墻廠房的圍護(hù)構(gòu)件，承受風(fēng)荷載及其自重連系梁連系縱向柱列，增強(qiáng)廠房的縱向剛度，并將風(fēng)荷載傳遞給縱向柱列，同時(shí)還承受其上部墻體的重量圈梁加強(qiáng)廠房的整體剛度，防止由于地基不均勻沉降或較大振動(dòng)荷載引起的不利影響過(guò)梁承受門窗洞口上部墻體的重量，并將它們傳給門窗兩側(cè)墻體基礎(chǔ)梁承受圍護(hù)墻體的重量，并將它們傳給基礎(chǔ)吊車梁承受吊車豎向和橫向或縱向水平荷載，并將它們分別傳給橫向或縱向排架簡(jiǎn)支在柱牛腿上基礎(chǔ)承受柱、基礎(chǔ)梁傳來(lái)的全部荷載，并將它們傳給地基二、單層廠房荷載傳遞路線示意圖方案設(shè)計(jì)階段技術(shù)設(shè)計(jì)階段施工圖階段確定柱網(wǎng)布置等平面問(wèn)題

一個(gè)建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，一般包括工藝設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和設(shè)備設(shè)計(jì)（如水、暖、電等）等幾方面。就單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，可分為方案設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和施工圖繪制等三個(gè)階段。——確定結(jié)構(gòu)形式、標(biāo)高等剖面問(wèn)題選擇結(jié)構(gòu)構(gòu)件類型確定結(jié)構(gòu)布置——確定結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖荷載計(jì)算及排架內(nèi)力分析結(jié)構(gòu)構(gòu)件（柱、基礎(chǔ)等）設(shè)計(jì)——結(jié)構(gòu)布置圖（屋面、柱、基礎(chǔ)等）構(gòu)件布置與配筋圖節(jié)點(diǎn)大樣圖12.1.2單層廠房的結(jié)構(gòu)布置跨度定義：廠房承載柱或承重墻的縱向定位軸線之間的距離。柱距定義：橫向定位軸線之間的距離。柱網(wǎng)定義：廠房承重柱(或承重墻)的縱向與橫向定位軸線在平面上排列所形成的網(wǎng)格，稱為柱網(wǎng)。柱網(wǎng)布置：就是確定柱子縱向定位軸線之間的距離(跨度)和橫向定位軸線之間的距離(柱距)。一、柱網(wǎng)與定位軸線1、柱網(wǎng)布置柱網(wǎng)布置的一般原則：

（1）符合生產(chǎn)工藝和正常使用的要求；（2）建筑平面和結(jié)構(gòu)方案經(jīng)濟(jì)合理；（3）在廠房結(jié)構(gòu)形式和施工方法上具有先進(jìn)性和合理性；（4）在結(jié)構(gòu)平面布置中，柱網(wǎng)應(yīng)采用統(tǒng)一模數(shù)制。以100mm為基本單位，用M表示。規(guī)定：當(dāng)廠房的跨度≤18m時(shí)，應(yīng)取3m的倍數(shù)，即9m、12m、15m、18m；廠房的跨度≥18m時(shí)，則取6m的倍數(shù),即24m、30m、36m等。廠房的柱距一般取6m或6m的倍數(shù)，有時(shí)也有9m、12m。如下圖所示結(jié)構(gòu)平面的主要尺寸由軸線表示。柱距方向的軸線稱為橫向定位軸線，以①②③…表示?？缍确较虻妮S線稱為縱向定位軸線，以A、B、C……表示；ABC123456782、縱向定位軸線（1）縱向定位軸線，以A、B、C……表示；（2）對(duì)于無(wú)吊車或吊車噸位≤30t的廠房，要求邊柱外邊緣、縱墻內(nèi)邊緣、縱向定位軸線三者重合，形成封閉，如圖12-8（a）。（3）關(guān)系

縱向定位軸線之間的距離，即跨度L與吊車軌距Lk關(guān)系：L=Lk+2ee=B1+B2+B3

e—為吊車軌道中心線至吊車橋架外邊緣的距離，一般取750mm，留此距離目的保證構(gòu)照要求和安全行駛。

3、橫向定位軸線橫向定位軸線一般過(guò)柱截面幾何中心，用①②③…表示。在廠房縱向盡端處，橫向定位軸線與山墻內(nèi)皮重合，并把山墻內(nèi)側(cè)第一排柱中心線內(nèi)移600mm，并將端部屋面板做成一伸臂板。同樣，在伸縮縫兩側(cè)的柱中心線也須向兩邊內(nèi)移600mm，使伸縮縫中心線與橫向定位軸線重合。二、變形縫的設(shè)置（1）伸縮縫設(shè)置

a.伸縮縫的設(shè)置情況：當(dāng)房屋的長(zhǎng)度或?qū)挾冗^(guò)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。變形縫包括伸縮縫、沉降縫和防震縫三種。

b.伸縮縫的做法：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，使上部結(jié)構(gòu)在氣溫變化時(shí)，沿水平方向可以較自由地發(fā)生變形，不致引起房屋開裂。對(duì)于鋼筋混凝土裝配式排架結(jié)構(gòu)，其伸縮縫的最大間距，露天時(shí)為70m，室內(nèi)或土中時(shí)為100m。

伸縮縫的做法有雙柱式[圖1(a)]和滾軸式[圖1(b)]，雙柱式用于沿橫向設(shè)置的伸縮縫，而滾軸式用于沿縱向設(shè)置的伸縮縫。圖1單層廠房伸縮縫的構(gòu)造(a)雙柱式；(b)滾軸式（2）沉降縫

a.設(shè)置情況。在單層廠房中，一般不做沉降縫，只在下列特殊情況才考慮設(shè)置：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(zhǎng)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。

b.做法。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，沉降縫可兼做伸縮縫。（3）防震縫防震縫是為減輕震害而采取的措施之一。當(dāng)廠房平面、立面復(fù)雜、結(jié)構(gòu)高度或剛度相差很大，以及在廠房側(cè)邊布置生活間、變電所、爐子間等附屬房時(shí)，應(yīng)設(shè)置防震縫將相鄰部分分開，地震區(qū)的廠房伸縮縫和沉降縫均應(yīng)符合防震縫的要求。三、單層廠房的支撐（1）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;（2）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。支撐的作用廠房支撐分為屋蓋支撐和柱間支撐兩類。

1、屋蓋支撐（1）上弦橫向水平支撐

屋蓋支撐包括上弦橫向水平支撐、下弦橫向水平支撐、縱向水平支撐、垂直支撐、縱向水平系桿、天窗架支撐等。構(gòu)成：沿廠房跨度方向用交叉角鋼、直腹桿和屋架上弦桿構(gòu)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；如下圖所示

第二章單層廠房結(jié)構(gòu)

上弦橫向水平支撐布置（2）屋蓋下弦水平支撐屋蓋下弦水平支撐系指布置在屋架下弦平面內(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。下弦橫向水平支撐布置屋架之間縱向水平支撐的作用及布置示意圖（3）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。

構(gòu)成：由角鋼桿件與屋架直腹桿組成的垂直桁架，形式為十字交叉形或W形。作用：保證屋架受荷后在平面外的穩(wěn)定；傳遞縱向水平力。布置：應(yīng)與下弦橫向水平支撐布置在同一柱間內(nèi)。當(dāng)廠房跨度小于18m且無(wú)天窗時(shí)，一般可不設(shè)垂直支撐和水平系桿；當(dāng)廠房跨度18～30m、屋架間距為6m、采用大型屋面板時(shí)，應(yīng)在每一伸縮縫區(qū)段端部的第一或第二柱間，屋架跨中設(shè)置一道垂直支撐；當(dāng)屋架跨度大于30m時(shí)，應(yīng)在每一伸縮縫區(qū)段端部的第一或第二柱間，屋架跨度1/3左右的節(jié)點(diǎn)處設(shè)置兩道垂直支撐。

（4）垂直支撐垂直支撐和水平系桿布置圖2、柱間支撐布置

柱間支撐是縱向平面排架中最主要的抗側(cè)力構(gòu)件。

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下柱柱間支撐。分別位于吊車梁上部和下部。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(zhǎng)的剛性連系桿以傳遞水平作用力。四、抗風(fēng)柱的作用與構(gòu)造抗風(fēng)柱一般與基礎(chǔ)剛接，與屋架上弦鉸接；當(dāng)屋架設(shè)有下弦橫向水平支撐時(shí)，也可與下弦鉸接或同時(shí)與上、下弦鉸接。

抗風(fēng)柱與屋架之間一般采用豎向可以移動(dòng)、水平方向又有較大剛度的彈簧板連接；如廠房沉降量較大時(shí)，宜采用槽形孔螺栓連接。如下圖抗風(fēng)柱與屋架上、下弦連接構(gòu)造五、圈梁、連系梁、過(guò)梁和基礎(chǔ)梁

圈梁：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(duì)廠房產(chǎn)生不利影響。連系梁：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。

過(guò)梁：當(dāng)墻體開有門窗洞口時(shí)，需設(shè)置鋼筋混凝土過(guò)梁，以支承洞口上部墻體的重量。在進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)布置時(shí)，應(yīng)盡可能地將圈梁、連系梁和過(guò)梁結(jié)合起來(lái)，使一種梁能兼作兩種或三種梁的作用，以簡(jiǎn)化構(gòu)造，節(jié)約材料，方便施工。

基礎(chǔ)梁：在單層廠房中，一般采用基礎(chǔ)梁來(lái)承托圍護(hù)墻體的重量，并將其傳至柱基礎(chǔ)頂面，而不另做墻基礎(chǔ)，以使墻體和柱的沉降變形一致。一、排架的計(jì)算簡(jiǎn)圖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(guò)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，除吊車等移動(dòng)荷載以外，陰影部分就是排架的負(fù)荷范圍，或稱從屬面積。第二章單層廠房結(jié)構(gòu)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。計(jì)算單元即為一個(gè)排架的負(fù)荷范圍。計(jì)算單元和計(jì)算模型橫向排架的計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算簡(jiǎn)圖中，柱的計(jì)算軸線取上部和下部柱截面重心的連線，屋面梁或屋架用一根沒(méi)有軸向變形的剛桿表示。廠房標(biāo)高共有3個(gè)：柱頂標(biāo)高、牛腿標(biāo)高、軌道標(biāo)高。（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要確定柱頂標(biāo)高和牛腿標(biāo)高，這兩種標(biāo)高應(yīng)符合模數(shù)制。（2）軌道標(biāo)高由工藝確定，實(shí)際軌道標(biāo)高可與工藝要求值相差200mm。（3）標(biāo)高計(jì)算柱頂標(biāo)高=軌頂標(biāo)高+吊車高度+凈空凈空—指屋架下弦至吊車頂端的距離（≥220mm），恒載和活載兩類。見(jiàn)課本圖12-19排架荷載示意圖。（一）恒載

集中荷載作用點(diǎn)的位置要根據(jù)實(shí)際確定，如屋架自重作用點(diǎn)的位置確定如下:當(dāng)采用屋架時(shí)，如(a)圖。當(dāng)采用屋面梁時(shí)如圖(b)圖。設(shè)F1是屋架自重作用在上部柱的豎向偏心壓力，它對(duì)上部柱計(jì)算軸線偏心距為e1，則它對(duì)排架所產(chǎn)生的作用可歸納如下：

恒載作用位置及相應(yīng)的排架計(jì)算簡(jiǎn)圖

（1）恒載：屋蓋自重F1——

作用于上柱柱頂，距上柱計(jì)算軸線的偏心距為e1。懸墻自重F5——沿懸墻中心線作用于側(cè)牛腿頂面。吊車梁和軌道及連接件自重F4——沿吊車梁中心線作用于牛腿頂面。柱自重（上柱F2、下柱F3）：F2作用于上柱形心，與下柱偏心距為e0(e0為上下柱形心的距離)。F3作用于下柱形心。其他豎向荷載的作用點(diǎn)如下：

恒載作用位置及相應(yīng)的排架計(jì)算簡(jiǎn)圖

（二）屋面活荷載50年（1）任意高度處風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值確定：（三）風(fēng)荷載（2）排架計(jì)算簡(jiǎn)圖上風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算沿廠房高度變化的風(fēng)荷載可分為兩部分：

（1）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q1k+q2k,此時(shí)風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz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(如圖所示)。

此時(shí)的風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz，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。風(fēng)荷載的計(jì)算方法見(jiàn)課本上例題2-1

50按主要承重結(jié)構(gòu)分：?jiǎn)瘟菏胶蜆蚴?，常用橋式吊車。按吊鉤的種類分：

軟鉤和硬鉤，一般采用軟鉤吊車。按動(dòng)力來(lái)源分：

手動(dòng)和電動(dòng)，多采用電動(dòng)吊車。按運(yùn)行頻繁程度分：輕級(jí)工作制——運(yùn)行時(shí)間不超過(guò)全部生產(chǎn)時(shí)間15%，如檢修設(shè)備的吊車。重級(jí)工作制——運(yùn)行時(shí)間超過(guò)全部生產(chǎn)時(shí)間40%的，如軋鋼廠吊車。中級(jí)工作制——介于輕級(jí)和重級(jí)工作制之間，使用最多的吊車。特重級(jí)工作制吊車起重量Q的表示：如20/5t，表明吊車主鉤額定起重量為20t，副鉤額定起重量為5t。（四）吊車荷載1、吊車的分類廠房設(shè)計(jì)可按吊車荷載進(jìn)行。吊車工作制度：按其額定起重量的頻繁程度分類為輕級(jí)、中級(jí)、重級(jí)及特重級(jí)四種荷載狀態(tài)。吊車工作級(jí)別：根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，按吊車?yán)玫燃?jí)和荷載狀態(tài)，可分為8個(gè)工作級(jí)別。

即A1～A3（輕）、A4～A5（中）、A6～A7（重）和A8（特重）

1、吊車豎向荷載：

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。吊車荷載通過(guò)大車兩端行駛的四個(gè)輪子作用在吊車梁上，再由吊車梁傳給排架柱，故應(yīng)先計(jì)算每一個(gè)輪子所傳遞的吊車荷載，再根據(jù)輪子在吊車梁上的位置計(jì)算由吊車梁傳給柱子的吊車荷載。

橋式吊車對(duì)排架的作用有豎向荷載和橫向荷載兩種。圖1吊車荷載示意圖吊車豎向荷載概念：吊車豎向荷載是指吊車(大車與小車)自重與起吊重物經(jīng)由吊車梁傳給柱子的豎向壓力。最大輪壓Pmax

、最小輪壓Pmin

概念：當(dāng)小車起吊重量達(dá)額定的最大值Qmax，且小車行駛到大車橋一端的極限位置時(shí)，在這一側(cè)的每個(gè)大吊車輪壓，稱為“吊車的最大輪壓標(biāo)準(zhǔn)值Pmax，k”

；此時(shí)，作用在另一邊軌道上的輪壓則為“最小輪壓標(biāo)準(zhǔn)值Pmin,k

”

。二者同時(shí)發(fā)生。如圖所示。圖2吊車的最大輪壓與最小輪壓

Pmax,k標(biāo)準(zhǔn)值可根據(jù)吊車的規(guī)格(吊車類型、起重量、跨度及工作制等)自吊車產(chǎn)品樣本中查得。吊車是移動(dòng)的，吊車梁傳給柱子的吊車最大豎向荷載Dmax與吊車最小豎向荷載Dmin即支座的最大反力標(biāo)準(zhǔn)值（最小反力值）可根據(jù)吊車每個(gè)輪子的輪壓Pmax,k（Pmin,k）、吊車寬度B和輪距K,利用吊車梁(按簡(jiǎn)支梁考慮)的支座反力影響線及吊車輪子的最不利位置求出。

53當(dāng)單跨廠房中設(shè)有相同的兩臺(tái)吊車時(shí)，Dmax和Dmin計(jì)算公式為Dmax=βPmax∑yiDmin=Pmin∑yi=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。圖1吊車梁的支座反力影響線及吊車輪子的最不利位置式中：、——表示第臺(tái)吊車的最大輪壓和最小輪壓；

——與吊車輪壓相對(duì)應(yīng)的支座反力影響線的豎向坐標(biāo)值，可根據(jù)吊車的寬度B及輪距K計(jì)算。

b---為多臺(tái)吊車荷載折減系數(shù)。當(dāng)單跨廠房中設(shè)有不同的兩臺(tái)吊車時(shí)，Dmax和Dmin計(jì)算公式為吊車豎向荷載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(如圖所示)，相應(yīng)的力矩MDmax、MDmin為MDmax=Dmaxe4

MDmin=Dmin

e4

排架結(jié)構(gòu)在吊車豎向荷載作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖所示。(2)吊車水平荷載分為橫向水平荷載和縱向水平荷載兩種。吊車橫向水平荷載：主要是指小車制動(dòng)或啟動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的橫向水平慣性力，通過(guò)小車剎車輪與橋架軌道之間的摩擦力傳給大車，再通過(guò)大車輪在吊車軌頂傳給吊車梁，而后由梁柱連接鋼板傳給柱。考慮正、反兩個(gè)方向的剎車情況，橫向水平荷載作用在吊車梁的頂面水平處(圖)。圖12吊車的橫向水平作用《荷載規(guī)范》規(guī)定：吊車橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)取橫行小車重力標(biāo)準(zhǔn)值G2,k與額定起重量標(biāo)準(zhǔn)值G3,k之和乘以橫向制動(dòng)系數(shù)。吊車橫向水平荷載平均分配于各輪，則每個(gè)輪子所傳遞的橫向水平力為：Tk＝α(G2,k+G3,k)/n式中：α——吊車橫向水平荷載系數(shù)，

對(duì)軟鉤吊車，當(dāng)Q≤100kN時(shí)，α=0.12當(dāng)Q＝160～500kN時(shí)，α=0.1當(dāng)Q≥750kN時(shí)，α=0.8；對(duì)硬鉤吊車，α=0.2；n——每臺(tái)吊車的總輪數(shù)。對(duì)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：

Tk＝a(G2,k+G3,k)/4

吊車每個(gè)輪子的T值確定后，即可用計(jì)算吊車豎向荷載的同樣方法，計(jì)算作用于柱上的吊車最大橫向水平荷載Tmax,k，只是此時(shí)的作用方向不同(圖)。此Tmax,k值同時(shí)作用于吊車兩邊的柱上，方向相同。兩吊車相同：兩吊車不同：

《荷載規(guī)范》規(guī)定：計(jì)算排架時(shí)，多臺(tái)吊車的豎向荷載和水平荷載的標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)乘以規(guī)定的折減系數(shù)（參見(jiàn)表12-1）。當(dāng)兩臺(tái)吊車參與組合時(shí)，對(duì)吊車工作級(jí)別A1～A5，折減系數(shù)取0.9，對(duì)吊車工作級(jí)別A6～A8，折減系數(shù)取0.95；當(dāng)三臺(tái)吊車參與組合時(shí)，對(duì)吊車工作級(jí)別A1～A5，折減系數(shù)取0.85，對(duì)吊車工作級(jí)別A6～A8，折減系數(shù)取0.90；當(dāng)四臺(tái)吊車參與組合時(shí)，對(duì)吊車工作級(jí)別A1～A5，折減系數(shù)取0.8，對(duì)吊車工作級(jí)別A6～A8，折減系數(shù)取0.85。吊車縱向水平荷載：指大車制動(dòng)或啟動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力，其作用點(diǎn)位于剎車輪與軌道的接觸點(diǎn)，其方向與軌道方向一致，由廠房的縱向排架承擔(dān)。

吊車縱向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)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。每個(gè)輪子所傳遞的吊車縱向水平荷載Tl可按下式計(jì)算：

Tl＝0.1mnPmaxm-起重量相同的吊車臺(tái)數(shù)，n-吊車每側(cè)剎車輪數(shù)。因?yàn)橐话闼妮喌踯嚸總?cè)的制動(dòng)輪數(shù)為1，故Tl亦為每臺(tái)吊車的縱向制動(dòng)力。講解課本上例題

三、用剪力分配法計(jì)算等高排架

1.等高排架的概念：根據(jù)排架橫梁剛度無(wú)窮大和橫梁長(zhǎng)度不變的假定，排架在任何荷載作用下，所有柱頂水平位移均相等的排架，稱等高排架。2.等高排架的特點(diǎn)——柱頂水平位移均相等。第一種：柱頂標(biāo)高相同；第二種：柱頂標(biāo)高雖不等，但柱頂水平位移均相等。

不等高排架的特點(diǎn)：高低跨柱頂水平位移不等。3.計(jì)算方法：不等高排架：力法等高排架：剪力分配法等高排架求解思路：等高排架柱頂位移相等，故可按剪力分配法先求出各柱柱頂剪力，然后按獨(dú)立懸臂柱計(jì)算在已知剪力和外荷載作用下任意截面的內(nèi)力。4.單位力作用下單階懸臂柱頂水平位移的計(jì)算下面為一單階柱柱頂受單位力作用時(shí)的位移計(jì)算簡(jiǎn)圖。uy2=(H+2Hu)/3y3=2Hu/3P=1HlHuHEcIlEcIuBA3B1BA2A1y1=(2H+Hu)/3HP=1HHuHu圖1單階懸臂柱的側(cè)移計(jì)算簡(jiǎn)圖由結(jié)構(gòu)力學(xué)中,當(dāng)P=1時(shí)，由圖乘法可知：

其中C0可查附表9-2得到。由圖示及公式可知：?jiǎn)挝涣ψ饔孟轮敭a(chǎn)生位移為Δu，反之，欲使柱頂產(chǎn)生單位位移，則需在柱頂施加1/Δu的水平力。在材料相同的情況下，柱越粗，則需施加的柱頂水平力越大，可見(jiàn)1/Δu反映了柱的抗側(cè)移能力，俗稱柱的“抗剪剛度”或“側(cè)移剛度”，記作D05.柱頂作用水平集中力時(shí)的剪力分配

當(dāng)柱頂有水平集中力作用時(shí)，設(shè)有n根柱，各柱頂水平位移為u.任一根柱的側(cè)移剛度為K=1/u,則其分配的柱頂剪力Vi可由力的平衡條件和變形協(xié)調(diào)條件求得。如下圖，根據(jù)柱側(cè)移剛度的定義，有：下面推導(dǎo)剪力分配系數(shù)公式：其中：a=b=c=u6.等高排架在任意荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算

③3：可按附錄C查表求得。講解課本上例題四、排架柱的控制截面與內(nèi)力組合

2.內(nèi)力組合中的兩個(gè)問(wèn)題在排架內(nèi)力計(jì)算中，當(dāng)求出了各種荷載單獨(dú)作用下某個(gè)控制截面上的內(nèi)力以后，有待解決的兩個(gè)問(wèn)題如下：（1）控制截面上有三種內(nèi)力：軸力、剪力、彎矩。問(wèn)題一：對(duì)同一個(gè)控制截面，這三種內(nèi)力如何搭配時(shí)，其截面的承載力才是最不利的？（2）永久荷載和可能同時(shí)出現(xiàn)的各種可變荷載，對(duì)某個(gè)控制截面的同一種內(nèi)力都會(huì)分別產(chǎn)生荷載效應(yīng)。問(wèn)題二：把同一種內(nèi)力的這些荷載效應(yīng)進(jìn)行怎樣的組合才能得到其最不利內(nèi)力？注意：柱控制截面的最不利內(nèi)力是柱和基礎(chǔ)配筋計(jì)算的依據(jù)（1）不同種類的內(nèi)力組合問(wèn)題一：對(duì)同一個(gè)控制截面，軸力、剪力、彎矩如何搭配時(shí)，其截面的承載力才是最不利的？單層廠房的排架柱是偏心受壓構(gòu)件，一般采用對(duì)稱配筋，其縱向受力鋼筋的計(jì)算主要取決于軸向壓力N和彎矩M。根據(jù)可能需要的最大配筋量，對(duì)于矩形、工字形截面柱的每一個(gè)控制截面，一般可考慮一下四種內(nèi)力的不利組合：(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。

組合目的：在進(jìn)行某一種內(nèi)力組合時(shí)，如2)中－Mmax與相應(yīng)的N，其目的是為求出某截面可能產(chǎn)生的最大負(fù)彎矩(絕對(duì)值)。求最不利組合的做法：凡使該截面產(chǎn)生負(fù)彎矩的活荷載項(xiàng)，只要實(shí)際上是可能同時(shí)發(fā)生的，都要參加組合，然后，將所選項(xiàng)的軸力N也相加。

(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。注意:(1)當(dāng)采用對(duì)稱配筋及采用對(duì)稱基礎(chǔ)時(shí)，前兩種組合可以合并為一種，即|M|max與相應(yīng)的N和V.(2)通常，按上述內(nèi)力組合已能滿足設(shè)計(jì)要求，但某些特殊情況下，它們可能都不是最不利的。如大偏心受壓柱截面，偏心距越大，配筋量越大。（即使M不是最大，但N相對(duì)來(lái)說(shuō)較小時(shí)），此時(shí)內(nèi)力組合才為最不利。

永久荷載和可能出現(xiàn)的各種可變荷載，對(duì)某個(gè)控制截面的同一種內(nèi)力都會(huì)分別產(chǎn)生荷載效應(yīng)，所以如何把同一種內(nèi)力的這些荷載效應(yīng)進(jìn)行組合才能求出其最不利內(nèi)力是求解的關(guān)鍵。對(duì)于一般排架、框架結(jié)構(gòu)，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值S應(yīng)從下列組合值中取最不利值確定：（2）同一種內(nèi)力的組合

問(wèn)題二：把同一種內(nèi)力的這些荷載效應(yīng)進(jìn)行怎樣的組合才能得到其最不利內(nèi)力？由可變荷載效應(yīng)控制的組合

由永久荷載效應(yīng)控制的組合3、內(nèi)力組合表及注意事項(xiàng)b)在“恒荷載+任一種活荷載”的內(nèi)力組合中，只能在吊車豎向荷載和吊車水平荷載兩者中取一。c)注意取用的吊車荷載項(xiàng)目數(shù)。一般情況下，內(nèi)力組合表中每一個(gè)吊車荷載項(xiàng)都是表示一個(gè)跨度內(nèi)兩臺(tái)吊車的內(nèi)力(已乘以β)。故對(duì)于Tmax不論單跨還是多跨都只能取表中一項(xiàng)；而對(duì)吊車豎向荷載，單跨時(shí)取一，多跨時(shí)取一項(xiàng)或取兩項(xiàng)。取兩項(xiàng)時(shí),對(duì)于A1~A5,應(yīng)將其兩項(xiàng)之和乘以0.8/0.9,對(duì)于A6~A8，應(yīng)將其兩項(xiàng)之和乘以0.85/0.95.⑦在組合截面Ⅲ-Ⅲ的內(nèi)力時(shí)，應(yīng)求出相應(yīng)的水平剪力值。因柱底水平剪力對(duì)基礎(chǔ)底面將產(chǎn)生彎矩，其影響不能忽視。4、對(duì)內(nèi)力組合值的評(píng)價(jià)對(duì)稱配筋矩形截面，偏心受壓時(shí)截面承載力Nu-Mu曲線相關(guān)圖如圖13-37所示。它們是兩截面尺寸及材料都相同、但每一側(cè)縱向受力鋼筋的數(shù)量不同的兩條曲線，其中AS1<AS2.小偏心破壞大偏心破壞界限破壞NuMuaAS2AS1becfdAS2AS1oAS1<AS2由圖可知，彎矩M和軸力N對(duì)配筋的影響有以下四條規(guī)則：①大偏壓截面：當(dāng)M不變時(shí)，N越小，配筋量As越多；②大偏壓截面：當(dāng)N不變時(shí)，M越大，配筋量As越多；③小偏壓截面：當(dāng)M不變時(shí)，N越大，配筋量As越多；④小偏壓截面：當(dāng)N不變時(shí)，M越大，配筋量As越多。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，分別對(duì)上柱和下柱進(jìn)行配筋計(jì)算。第四節(jié)單層廠房柱的設(shè)計(jì)

一、柱的形式

柱是單層廠房中的主要承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件，常用的單層廠房排架柱的截面形式有單肢柱(如矩形、I形)、雙肢柱（如平腹桿、斜腹桿及管柱）兩大類。（一）矩形柱矩形柱外形簡(jiǎn)單，施工方便，但不能充分發(fā)揮全部混凝土的作用(主要是受拉區(qū)混凝土不起作用)，目前，雖應(yīng)用普遍，但一般為小型廠房或上柱，其截面高度≤500mm。（二）I形柱

I形柱比矩形柱受力合理，因其省去了受力較小的部分混凝土而形成薄腹，這對(duì)柱的承載能力和剛度的影響很小。I形柱的制作也不復(fù)雜，自重卻較矩形柱輕，故廣泛用于各類中型廠房，其截面高度為600～1200mm，腹板≥100mm，翼緣厚度≥120mm。（三）雙肢柱

雙肢柱是進(jìn)一步將I形柱的腹板挖空而形成的，故更省料，適用于重型廠房，其截面高度在1300mm以上。雙肢柱的雙肢主要承擔(dān)軸力，腹桿受剪。平腹桿雙肢柱的制作較為簡(jiǎn)單；斜腹桿雙肢柱具有桁架的受力特點(diǎn)，故其承載能力較大。

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，目前對(duì)預(yù)制柱可按截面高度h確定截面形式：當(dāng)當(dāng)當(dāng)當(dāng)二、柱的設(shè)計(jì)

柱設(shè)計(jì)內(nèi)容確定外形構(gòu)造尺寸和截面尺寸截面設(shè)計(jì)，即根據(jù)各控制截面最不利的內(nèi)力組合進(jìn)行截面承載力設(shè)計(jì)；

施工吊裝運(yùn)輸階段的承載力和裂縫寬度驗(yàn)算；與屋架、吊車梁等構(gòu)件的連接構(gòu)造

和繪制施工圖；有吊車時(shí)需要進(jìn)行牛腿計(jì)算；（一）外形截面尺寸和構(gòu)造尺寸柱截面尺寸不僅要滿足結(jié)構(gòu)承載力的要求，而且還應(yīng)使柱具有足夠的剛度，保證廠房在正常使用過(guò)程中不出現(xiàn)過(guò)大的變形，以免吊車運(yùn)行時(shí)卡軌，使吊車輪與軌道磨損嚴(yán)重以及墻體開裂等。因此，柱的截面尺寸不應(yīng)太小。

柱最小截面尺寸見(jiàn)P112表12-4.

柱截面形式和尺寸取決于柱高和吊車起重量。設(shè)計(jì)步驟：首先：初步估計(jì)柱的截面尺寸；其次：根據(jù)表12-4柱截面尺寸限值進(jìn)行驗(yàn)算。參見(jiàn)課本P122（二）截面設(shè)計(jì)(使用階段截面配筋計(jì)算、施工階段驗(yàn)算)

1、柱的計(jì)算長(zhǎng)度

排架柱配筋計(jì)算之前，需確定柱計(jì)算長(zhǎng)度。柱計(jì)算長(zhǎng)度按規(guī)范表格確定(見(jiàn)教材表12-5).

柱的計(jì)算長(zhǎng)度：將上下柱分別計(jì)算。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，分別對(duì)上柱和下柱進(jìn)行配筋計(jì)算。一般情況下，排架方向按偏心受壓構(gòu)件計(jì)算，計(jì)算出的縱向鋼筋對(duì)稱配置于彎矩作用方向的兩邊。垂直于排架方向按軸心受壓構(gòu)件驗(yàn)算承載力，驗(yàn)算時(shí)所考慮的受壓鋼筋應(yīng)是周邊對(duì)稱布置。鋼筋軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)，可按垂直于排架方向的長(zhǎng)細(xì)比，查表求得。

當(dāng)e0=Mk/Nk>0.55h0時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算裂縫寬度：即wmax<[wmax]3、構(gòu)造要求

柱的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C20，縱向受力鋼筋直徑d不宜小于12mm，全部縱向鋼筋的配筋率不宜超過(guò)5%，不易少于0.5%。單側(cè)縱向配筋不少于0.2%。

柱內(nèi)縱向鋼筋的凈距不應(yīng)小于50mm；對(duì)水平澆筑的預(yù)制柱，其上部縱向鋼筋的最小凈間距不應(yīng)小于30mm和1.5d(為鋼筋的最大直徑)，下部縱向鋼筋的最小凈間距不應(yīng)小于25mm和d。偏心受壓柱中垂直于彎矩作用平面的縱向受力鋼筋以及軸心受壓柱中各邊的縱向受力鋼筋，其中距不宜大于350mm。單層工業(yè)廠房預(yù)制柱在運(yùn)輸、吊裝時(shí)的受力狀態(tài)與其在使用階段不同，而且這時(shí)混凝土的強(qiáng)度還有可能未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，故柱有可能在吊裝時(shí)出現(xiàn)裂縫，因而還需進(jìn)行施工階段的裂縫寬度驗(yàn)算。

驗(yàn)算的原則：要求柱在吊裝時(shí)的荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下的最大裂縫寬度ωmax不大于0.2mm。4、柱的吊裝階段驗(yàn)算承載力的驗(yàn)算裂縫寬度的驗(yàn)算吊裝過(guò)程中注意要點(diǎn)：驗(yàn)算時(shí)，柱的自重采用荷載的標(biāo)準(zhǔn)值，并乘以動(dòng)力系數(shù)1.5。進(jìn)行截面強(qiáng)度驗(yàn)算時(shí)，考慮到施工荷載下的受力狀態(tài)系臨時(shí)性質(zhì)，故建筑物的安全等級(jí)可降低一級(jí)使用。吊裝時(shí)柱的混凝土強(qiáng)度等級(jí)一般按設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的70%考慮，當(dāng)?shù)跹b驗(yàn)算要求高于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的70%方可吊裝時(shí)，應(yīng)在設(shè)計(jì)圖上注明。柱在其自重作用下為受彎構(gòu)件，其計(jì)算簡(jiǎn)圖和彎矩圖如圖所示，驗(yàn)算時(shí)一般取上柱柱底、牛腿根部和下柱跨中三個(gè)控制截面。起吊時(shí)宜采用翻身、單點(diǎn)綁扎起點(diǎn)，吊點(diǎn)設(shè)在變階處(如圖)。因此，應(yīng)按圖中的1—1,2—2,3—3三個(gè)截面進(jìn)行強(qiáng)度及裂縫寬度的驗(yàn)算。截面裂縫寬度的驗(yàn)算應(yīng)按第9章（上冊(cè)）介紹的方法計(jì)算和驗(yàn)算，當(dāng)變階處柱截面吊裝驗(yàn)算的鋼筋不夠時(shí)，可在該局部區(qū)段加配短鋼筋。柱的吊裝方式及計(jì)算簡(jiǎn)圖圖1柱的吊裝(a)平吊；(b)翻轉(zhuǎn)90°起吊；(c)計(jì)算簡(jiǎn)圖三、牛腿設(shè)計(jì)

1.牛腿作用：支撐吊車梁等構(gòu)件2.牛腿的分類：如圖，根據(jù)承受的豎向力作用點(diǎn)至

牛腿根部柱邊緣水平距離a的大小進(jìn)行劃分：

長(zhǎng)牛腿:（）按懸臂梁計(jì)算；

短牛腿:（）下面專題研究。

其中：h0為牛腿與下柱交接處牛腿垂直截面的有效高度。（一）短牛腿的試驗(yàn)研究結(jié)果

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。通過(guò)環(huán)氧樹脂牛腿模型的光彈試驗(yàn)，得到了主應(yīng)力跡線。牛腿的應(yīng)力狀態(tài)1.彈性階段：2.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)力出集中現(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(duì)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。3.破壞階段：取決于a/h0的比值，主要有以下幾種破壞形態(tài)：剪切破壞

牛腿的破壞形態(tài)局部破壞彎曲破壞純剪破壞

斜壓破壞

斜拉破壞

局部破壞純剪破壞斜拉破壞斜壓破壞

彎曲破壞4.牛腿在豎向力和水平拉力同時(shí)作用下的受力情況

試驗(yàn)表明，同時(shí)作用有豎向力Fv和Fh時(shí)，牛腿面出現(xiàn)斜裂縫的荷載比僅有豎向力作用的牛腿有不同程度的降低。當(dāng)Fv/Fh=0.2～0.5時(shí)，開裂荷載下降36%～47%。影響較大，同時(shí)承載力也隨著降低。有無(wú)水平推力，牛腿的破壞規(guī)律類似。（二）牛腿設(shè)計(jì)

牛腿設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：確定牛腿的截面尺寸、承載力計(jì)算和配筋構(gòu)造。1、確定牛腿的幾何尺寸牛腿的幾何尺寸（包括牛腿的寬度、頂面的長(zhǎng)度、外緣高度和底面傾斜角度等）可參照下圖的構(gòu)造確定。（1）根據(jù)吊車梁寬度b和吊車梁外緣到牛腿外邊緣的距離（100mm左右）確定牛腿頂面的長(zhǎng)度。（2）根據(jù)牛腿外面緣的高度h1≥200~300mm的構(gòu)造要求，并取α=45°，即可確定牛腿的總高h(yuǎn)，若h1≥h/3，則牛腿尺寸符合要求。（3）按下式驗(yàn)算牛腿截面總高度h是否滿足抗裂要求：

750huhlb/2b/2吊車梁≥100=45°h1≥200或h/3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)算的豎向力和水平拉力值；

β——裂縫控制系數(shù)，對(duì)支持吊車梁牛腿取0.65，對(duì)其他牛腿取0.8；

a——豎向力的作用點(diǎn)至下柱邊緣的水平距離.b——牛腿寬度；h0——牛腿與下柱交接處的垂直截面有效高度。牛腿尺寸及配筋（4）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。2、承載力計(jì)算與配筋構(gòu)造1）計(jì)算簡(jiǎn)圖-兩桿桁架：水平拉桿由牛腿內(nèi)的水平縱向鋼筋構(gòu)成，斜桿由斜裂縫外側(cè)混凝土受壓帶構(gòu)成；由結(jié)力可知，水平桿承受軸向拉力且沿長(zhǎng)度處處相同，故該水平縱向受拉鋼筋不能彎起。牛腿的計(jì)算簡(jiǎn)圖2）縱向受力鋼筋計(jì)算與構(gòu)造：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(guò)對(duì)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)a<0.3h0時(shí)，取a=0.3h0；

fy——為縱向受拉鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值?？v向受拉鋼筋構(gòu)造要求（p129）：建議從以下四方面把握。（1）鋼筋級(jí)別（2）鋼筋直徑（3）鋼筋錨固與截?cái)啵?）鋼筋配筋率構(gòu)造要求主要是縱向受拉鋼筋不能彎起牛腿配筋構(gòu)造（3）水平箍筋及彎起鋼筋的構(gòu)造要求

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/h0≥0.3時(shí)，宜設(shè)置彎起鋼筋?？v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。3預(yù)埋件設(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。預(yù)埋件的組成如圖所示。第五節(jié)柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一、基礎(chǔ)的分類（一）基礎(chǔ)類型

單層廠房的柱下基礎(chǔ)一般采用獨(dú)立基礎(chǔ)（也稱擴(kuò)展基礎(chǔ)）。按施工方法可分為預(yù)制柱下獨(dú)立基礎(chǔ)和現(xiàn)澆柱下獨(dú)立基礎(chǔ)兩種。對(duì)裝配式鋼筋混凝土單層廠房排架結(jié)構(gòu)，常見(jiàn)的獨(dú)立基礎(chǔ)形式主要有杯形基礎(chǔ)、高杯基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)等（P121）?；A(chǔ)的類型3.7柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)獨(dú)立基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)主要內(nèi)容（P121）：（1）確定基礎(chǔ)底面尺寸；（2）確定基礎(chǔ)高度和變階處高度；（3）計(jì)算底板的配筋；（4）構(gòu)照措施及繪制施工圖柱下獨(dú)立基礎(chǔ)（擴(kuò)展基礎(chǔ)）根據(jù)其受力性能可分為：軸心受壓基礎(chǔ)偏心受壓基礎(chǔ)二、柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)底面尺寸是根據(jù)地基承載力和變形條件確定的。當(dāng)符合《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2002)的要求時(shí)，可只按地基承載力計(jì)算，而不必驗(yàn)算地基變形。(一)基礎(chǔ)底面面積尺寸(按全反力)（1）軸心荷載作用下的基礎(chǔ)：在軸心荷載作用下，基礎(chǔ)底面的壓力為均勻分布，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足：

軸心受壓基礎(chǔ)壓力分布式中：Nk——柱傳至基礎(chǔ)頂面的按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合確定的軸心壓力值；Gk——基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)上的土重；A——基礎(chǔ)底面面積，A＝a×b；fa——修正后的地基承載力特征值，按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》采用。軸心受壓基礎(chǔ)壓力分布若基礎(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：

軸心受壓基礎(chǔ)的底面常用方形，若用矩形則可按已定的一個(gè)邊長(zhǎng)求另一邊長(zhǎng)?；A(chǔ)長(zhǎng)邊l與短邊b尺寸之比β=l/b不應(yīng)超過(guò)3；一般對(duì)邊柱基礎(chǔ)β=l/b=1.2~1.5；對(duì)中柱β=l/b=1.0~1.2.（2）偏心荷載作用下的基礎(chǔ)：在偏心荷載作用下，基礎(chǔ)底面的壓力為線性分布，如下圖a。此時(shí)，基礎(chǔ)底面兩邊緣的最大和最小壓應(yīng)力可按下式計(jì)算：偏心受壓基礎(chǔ)壓力分布基礎(chǔ)底面邊緣的壓力可按下式計(jì)算：式中：W——