單層廠房排架結(jié)構(gòu)

單層廠房排架結(jié)構(gòu)第1頁/共201頁第12章單層廠房排架結(jié)構(gòu)

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)部交通運輸組織方便，有利于較重生產(chǎn)設(shè)備和產(chǎn)品放置，可實現(xiàn)廠房建筑構(gòu)配件生產(chǎn)工業(yè)化以及現(xiàn)場施工機械化等特點。因此，單層廠房在冶金、機械制造、電機制造、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)和剛架結(jié)構(gòu)。排架剛架第2頁/共201頁●

12.1概述

一、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。

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)計為單跨或多跨、等高或不等高等多種形式，如圖。第3頁/共201頁

在單層廠房設(shè)計中，對于跨度較大以及對相鄰廠房有較大干擾的車間，應(yīng)采用單跨廠房；對于跨度較小且生產(chǎn)工藝和使用要求相同或相近的一些車間，可組合成一個多跨廠房。單層多跨廠房一般應(yīng)設(shè)計成等高廠房，以使結(jié)構(gòu)受力明確，設(shè)計和計算簡單；構(gòu)件種類規(guī)格少，施工方便。但當生產(chǎn)工藝要求的相鄰跨高差較大時，則應(yīng)設(shè)計成不等高廠房。第4頁/共201頁

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15m。柱頂標高不大于6.6m、無吊車或吊車起重量小于5t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36m、檐高不大于20m、吊車起重量不超過200t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36m、吊車起重量超過250t的重型工業(yè)廠房。第5頁/共201頁●

二、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和拱形門式剛架。第6頁/共201頁

鋼筋混凝土門式剛架的頂節(jié)點做成鉸接時，稱為三鉸門式剛架，如圖(a)所示；當其頂節(jié)點做成剛結(jié)時，稱為兩鉸門式剛架(如圖(b)和圖(c)所示)。第7頁/共201頁剛架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點：梁柱整體結(jié)合，構(gòu)件種類少，制作簡單，跨度和高度較小時比鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)節(jié)省材料。剛架結(jié)構(gòu)的缺點：梁柱轉(zhuǎn)折處因彎矩較大而容易產(chǎn)生裂縫；同時，剛架柱在橫梁的推力作用下，將產(chǎn)生相對位移，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。剛架結(jié)構(gòu)一般僅適用于無吊車或吊車起重量不大于10t、跨度不大于18m的中小型廠房或倉庫等建筑。

本章主要介紹單層裝配式鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)廠房。第8頁/共201頁

單層裝配式鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)廠房通常由各種不同結(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結(jié)構(gòu)四大部分?！?/p>

12.2排架結(jié)構(gòu)的組成與布置第9頁/共201頁1.屋蓋結(jié)構(gòu)屋蓋結(jié)構(gòu)分為無檁體系和有檁體系?！?/p>

一、排架結(jié)構(gòu)的組成第10頁/共201頁1.屋蓋結(jié)構(gòu)屋蓋結(jié)構(gòu)分為無檁體系和有檁體系。

無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。設(shè)置天窗架及天窗架支撐。設(shè)置托架。

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一、排架結(jié)構(gòu)的組成第11頁/共201頁1.屋蓋結(jié)構(gòu)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的荷載，并把它們傳給屋架。

第12頁/共201頁3)檁條檁條支承在屋架(屋面梁)上，承受屋面板傳來的荷載，并將其傳給屋架。檁條同時起著增強屋蓋總體剛度的作用。4)屋架和屋面梁屋架或屋面梁一般直接支承在排架柱上，承受大型屋面板或檁條、天窗架及懸掛吊車等傳來的全部屋蓋荷載，并將其傳至排架柱頂。5)托架托架支承在相鄰柱上，承受其上屋架傳來的荷載，并傳給支承柱。屋蓋結(jié)構(gòu)除起承力作用外，還起著圍護作用。第13頁/共201頁2.橫向平面排架橫向平面排架由橫向平面內(nèi)一系列排架柱(簡稱橫向柱列)、屋架或屋面梁(統(tǒng)稱橫梁)和基礎(chǔ)組成。

作用：廠房結(jié)構(gòu)受到的豎向荷載(結(jié)構(gòu)自重、屋蓋可變荷載、吊車豎向荷載等)和橫向水平荷載(橫向風荷載、吊車橫向水平荷載等)主要由橫向平面排架承受，并通過它傳給基礎(chǔ)及地基。第14頁/共201頁

橫向平面排架是廠房的基本承力結(jié)構(gòu)，必須進行設(shè)計計算，以確保其可靠性。第15頁/共201頁

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。3.縱向平面排架作用：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(山墻傳來的縱向風荷載、吊車縱向水平荷載等)，并把其傳給基礎(chǔ)。

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通常，縱向平面排架承擔的荷載較小，縱向柱子又較多，再加上柱間支撐的加強，因而縱向平面排架的剛度較大，而內(nèi)力較小，一般可不進行計算，僅采用構(gòu)造措施即可。3.縱向平面排架

但當縱向柱子小于7根或需要考慮地震作用時，就要進行縱向平面排架的計算。

第17頁/共201頁4.圍護結(jié)構(gòu)圍護結(jié)構(gòu)由縱墻、橫墻(山墻)、圈梁、基礎(chǔ)梁、抗風柱等組成。

主要承受自重或墻重以及作用在墻面上的風荷載。抗風柱承受廠房端橫墻(山墻)傳來的風荷載，并將其傳給屋蓋結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)。第18頁/共201頁

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)。

第19頁/共201頁結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要工作在單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中，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)的標準圖或通用圖供設(shè)計時選用。但柱和基礎(chǔ)往往需要根據(jù)工程的實際情況進行設(shè)計計算。因此，廠房結(jié)構(gòu)選型之后，結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要工作是：(1)進行結(jié)構(gòu)布置。(2)選用標準構(gòu)件。(3)分析排架內(nèi)力。(4)計算柱和基礎(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。第20頁/共201頁

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)。●

二、排架結(jié)構(gòu)的布置1.柱網(wǎng)布置第21頁/共201頁第22頁/共201頁1.柱網(wǎng)布置

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)濟合理性和先進性，因此是廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要工作。第23頁/共201頁

為了便于廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計、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。1.柱網(wǎng)布置

當廠房跨度不大于18m時，廠房柱跨應(yīng)采用3m的倍數(shù)；當廠房跨度大于18m時，廠房柱跨應(yīng)采用6m的倍數(shù)。從技術(shù)和經(jīng)濟角度分析比較，確有明顯的優(yōu)越性時，也可采用21m、27m或33m的跨度和9m或其他柱跨。柱距一般采用6m第24頁/共201頁第25頁/共201頁1)伸縮縫

為了減少溫度變化對廠房的不利影響，需要沿廠房的橫向或縱向設(shè)置伸縮縫，將廠房結(jié)構(gòu)分成若干個溫度區(qū)段。2.變形縫的設(shè)置變形縫包括伸縮縫、沉降縫和防震縫。第26頁/共201頁

溫度區(qū)段的劃分應(yīng)盡可能簡單規(guī)整，并應(yīng)使伸縮縫的數(shù)量最少。

溫度區(qū)段的長度(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)。

《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(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)或土中時為100m；在露天時為70m。對于下列情況，伸縮縫的最大間距宜適當減小：(1)從基礎(chǔ)頂面算起柱高低于8m。(2)屋面無保溫隔熱措施；(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)。第27頁/共201頁

廠房的橫向伸縮縫應(yīng)從基礎(chǔ)頂面開始，將相鄰兩個溫度區(qū)段的上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件全部分開；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，以使上部結(jié)構(gòu)在溫度變化時，沿縱向可自由地變形，不致引起廠房開裂。對廠房的縱向伸縮縫，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。第28頁/共201頁

如果單層廠房相鄰兩部分高度差很大(10m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間先后相差較長時，可考慮設(shè)置沉降縫2)沉降縫

沉降縫應(yīng)將廠房從屋頂至基礎(chǔ)完全分開，以使縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)發(fā)生不同沉降時不致影響廠房的使用功能。

沉降縫可兼起伸縮縫的作用。第29頁/共201頁

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，需采用防震縫將其分開。3)防震縫

防震縫從基礎(chǔ)頂面開始沿廠房全高設(shè)置，其寬度需符合一定的要求，以避免地震時相鄰部分互相碰撞，導(dǎo)致廠房破壞。第30頁/共201頁

廠房高度是指屋面梁底面或屋架下弦底面的標高及吊車軌頂標高。這兩個標高是廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中重要的參數(shù)，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝和使用要求確定，同時要符合建筑模數(shù)的規(guī)定。3.廠房高度的確定第31頁/共201頁

對無吊車的單層廠房，屋面梁底標高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。對設(shè)有吊車的單層廠房，屋面梁底標高H由生產(chǎn)設(shè)備高度和吊車起吊運行所需的高度確定?？砂聪铝泄接嬎悖⑷烧咧械妮^大值，即第32頁/共201頁

對無吊車的單層廠房，屋面梁底標高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。對設(shè)有吊車的單層廠房，屋面梁底標高H由生產(chǎn)設(shè)備高度和吊車起吊運行所需的高度確定?？砂聪铝泄接嬎悖⑷烧咧械妮^大值，即

(2-1)或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500mm；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220mm；h8為操縱室底至吊車底高度，由吊車規(guī)格查得。(2-2)第33頁/共201頁

吊車軌頂標高由屋面梁底標高或屋架下弦底標高減去吊車頂至吊車軌頂高度和吊車行駛安全高度得到。第34頁/共201頁

柱的牛腿頂面標高為吊車軌頂標高減去吊車軌道連接高度和吊車梁端高度。第35頁/共201頁

確定廠房高度時，考慮建筑模數(shù)的要求，屋面梁底標高應(yīng)為300mm的倍數(shù)；柱的牛腿頂面標高應(yīng)為300mm的倍數(shù)；吊車軌頂標高應(yīng)為600mm的倍數(shù)。為滿足以上要求，允許吊車軌頂實際設(shè)計標高與工藝要求的標志高度相差±200mm。第36頁/共201頁

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際情況，并考慮當?shù)夭牧瞎?yīng)和施工條件，經(jīng)過技術(shù)和經(jīng)濟的比較，按標準圖集中的要求合理地選用。12.3排架結(jié)構(gòu)的構(gòu)件選型一、屋蓋構(gòu)件1.屋面板單層廠房無檁體系屋蓋的常用屋面板類型、特點及使用范圍見表2-1。第37頁/共201頁第38頁/共201頁2.天窗架天窗架有鋼和鋼筋混凝土兩種，其跨度為6m或9m。單層廠房中常用鋼筋混凝土三鉸剛架式天窗架由兩個三角形剛架在頂節(jié)點處及底部與屋架焊接而成。第39頁/共201頁3.屋面梁和屋架常用屋面梁和屋架的形式、跨度、特點及適用范圍見表2-2。第40頁/共201頁第41頁/共201頁第42頁/共201頁單層廠房中常用預(yù)應(yīng)力混凝土三角形托架和折線形托架。4.托架第43頁/共201頁5、支撐布置

保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、增強廠房的空間剛度、傳遞水平荷載(風荷載、吊車荷載)、施工、安裝的穩(wěn)定。第44頁/共201頁

支撐的種類（作用、布置位置等）屋架上弦橫向水平支撐上下弦水平支撐屋架下弦橫向水平支撐屋架下弦縱向水平支撐廠屋蓋支撐縱向水平系桿天窗架上弦水平支撐房支垂直支撐（屋架、天窗架）撐柱間支撐（ZC）

第45頁/共201頁第46頁/共201頁1.吊車梁

吊車梁支承在柱牛腿上，承受吊車傳來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。吊車梁同時還有連系縱向柱列，增強廠房縱向剛度的作用。

二、吊車梁及柱

設(shè)計時可根據(jù)吊車的工作級別、跨度、起重量和臺數(shù)從相應(yīng)的標準圖中選用，并在結(jié)構(gòu)布置圖中標明其編號。第47頁/共201頁第48頁/共201頁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.當排架柱的截面高度h≤500mm時，采用矩形截面柱；當h=600mm～800mm時，采用矩形或工字形截面柱；當h=900mm～1200mm時，采用工字形截面柱；當h=1300mm～1500mm時，采用工字形截面柱或雙肢柱；當h≥1600mm時，采用雙肢柱。第49頁/共201頁

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程中不出現(xiàn)過大的變形。注：(1)H1為基礎(chǔ)頂至吊車梁底的高度。

(2)H為基礎(chǔ)頂至柱頂總高度。

(3)Q為吊車起重量。第50頁/共201頁注：(1)矩表示矩形截面b×h。

(2)Ⅰ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)。第51頁/共201頁2)抗風柱墻面受到的風荷載，一部分直接傳給縱向柱列，另一部分則通過抗風柱與屋架上弦或下弦的連接傳給縱向柱列和抗風柱下基礎(chǔ)。

抗風柱與屋架既要可靠的連接，以保證把風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，以防廠房與抗風柱沉降不均勻時產(chǎn)生不利的影響。

鋼筋混凝土抗風柱的上柱宜采用不小于350mm×350mm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b≥350mm，截面高度h≥600mm，且h≥He/25(He為抗風柱基礎(chǔ)頂至與屋架連接處的高度)。第52頁/共201頁第53頁/共201頁

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。三、圈梁

圈梁的作用是將廠房的墻體和柱等箍束在一起，增強廠房結(jié)構(gòu)的整體剛度，防止因地基不均勻沉降或較大振動作用等對廠房產(chǎn)生的不利影響。

第54頁/共201頁圈梁的設(shè)置與墻體高度、設(shè)備有無振動及地基情況等有關(guān)。一般情況下，單層廠房可按下列原則設(shè)置圈梁：無吊車的磚砌圍護墻廠房，當檐口標高為5m～8m時，應(yīng)在檐口標高處設(shè)置圈梁一道；當檐口標高大于8m時，應(yīng)增加設(shè)置數(shù)量。(2)無吊車的砌塊圍護墻廠房，當檐口標高為4m～5m時，應(yīng)在檐口標高處設(shè)置圈梁一道；當檐口標高大于5m時，應(yīng)增加設(shè)置數(shù)量。(3)設(shè)有吊車或較大振動設(shè)備的單層廠房，除在檐口或窗頂標高處設(shè)置圈梁外，尚應(yīng)增加設(shè)置數(shù)量。第55頁/共201頁四、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；同時起連系縱向柱列增強廠房縱向剛度的作用。第56頁/共201頁五、基礎(chǔ)梁

在單層廠房中，一般用基礎(chǔ)梁來支承圍護墻，并將圍護墻的重力傳給基礎(chǔ)。第57頁/共201頁

單層廠房的柱下基礎(chǔ)一般采用單獨基礎(chǔ)。按外形不同，分為階形基礎(chǔ)和錐形基礎(chǔ)。六、基礎(chǔ)第58頁/共201頁第59頁/共201頁

對單層廠房排架結(jié)構(gòu)進行內(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)計柱的依據(jù)；同時，柱底截面的最不利內(nèi)力，也是設(shè)計基礎(chǔ)的依據(jù)。主要內(nèi)容包括：確定計算簡圖、荷載計算、內(nèi)力分析和內(nèi)力組合。12.4排架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析與內(nèi)力組合第60頁/共201頁1.計算單元

在計算時，可通過兩相鄰柱距的中線取出有代表性的一段，如圖中的陰影部分，作為計算單元。由于吊車的大車可沿廠房的縱向移動，因此，通過吊車梁傳給排架柱的吊車荷載不能按計算單元考慮。一、計算簡圖H第61頁/共201頁2.基本假定基本假定：排架柱下端固接于基礎(chǔ)頂面。(2)排架柱上端與橫梁(屋架或屋面梁的統(tǒng)稱)鉸接。(3)橫梁為軸向變形可忽略不計的剛性連桿。H第62頁/共201頁3.計算簡圖根據(jù)上述基本假定，可得橫向排架的計算簡圖。在計算簡圖中，排架柱的軸線分別取上、下柱的截面中心線；上柱高Hu為牛腿頂面至柱頂?shù)母叨龋幌轮逪1為基礎(chǔ)頂面至牛腿頂面的高度；柱總高H為H1與HU之和；上、下柱的截面抗彎剛度EIu、EI1可按所選用的混凝土強度等級和預(yù)先設(shè)定的截面形狀與尺寸確定。第63頁/共201頁

恒荷載和活荷載兩類。

二、荷載計算

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的圍護結(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、橫向的均布風荷載q及作用于排架柱頂?shù)募酗L荷載Fw等。第64頁/共201頁1.恒荷載1)屋蓋自重G1

屋蓋自重為計算單元范圍內(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。

屋蓋自重為計算單元范圍內(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。當采用屋架時，G1的作用線通過屋架上、下弦中心線的交點，一般距廠房縱向定位軸線150mm。當采用屋面梁時，G1的作用線通過梁端支承墊板的中心線。第65頁/共201頁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算。G2作用于上柱底部截面中心線處，在牛腿頂面處，對下柱截面中心線有力矩M2`=G2e2。G3作用于下柱底部，且與下柱截面中心線重合。第66頁/共201頁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)的標準圖集中查得，軌道聯(lián)結(jié)也可按1kN/m~2kN/m計算。G4沿吊車梁的中線作用于牛腿頂面，對下柱截面中心線有偏心距e4，在牛腿頂面處有力矩M3′=G4e4。當考慮G1、G2、G3、G4共同作用時，需要按排架計算內(nèi)力的簡圖，。

第67頁/共201頁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的計算范圍、作用形式及位置同屋蓋自重G1。1)屋面積灰荷載當設(shè)計的廠房在生產(chǎn)過程中有大量的排灰或與灰源排放臨近時，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準值Sk按下式計算：式中：——屋面積雪分布系數(shù)，由《荷載規(guī)范》查得。

——基本雪壓(kN·m2)，按《荷載規(guī)范》給出的50年一遇的雪壓采用。第68頁/共201頁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。當該屋面為不上人的屋面時，屋面均布活荷載標準值取0.5kN·m2；如施工或維修荷載較大時，應(yīng)按實際情況采用。

屋面均布活荷載不應(yīng)與雪荷載同時組合，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考慮。

第69頁/共201頁

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；按動力來源又分為手動吊車和電動吊車。在實際工程中應(yīng)根據(jù)使用要求確定，目前多采用電動吊車。

3.吊車荷載

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)和吊車荷載達到其額定值的頻繁程度，將吊車劃分為A1～A8共8個工作級別。

吊車的工作級別與過去采用的吊車工作制的對應(yīng)關(guān)系為：A1～A3相應(yīng)于輕級工作制，例如用于檢修設(shè)備的吊車；A4，A5相應(yīng)于中級工作制；A6，A7相應(yīng)于重級工作，例如軋鋼廠房中的吊車；A8相應(yīng)于超重級工作制。第70頁/共201頁

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。

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。第71頁/共201頁1)吊車豎向荷載Dmax與Dmin

當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，則該端大車的每個輪壓達到最大輪壓標準值Pmax，而另一端大車的各個輪壓即為最小輪壓標準值Pmin。Pmax和Pmin可據(jù)所選用的吊車型號、規(guī)格由產(chǎn)品樣本中查得。對常用的四輪吊車，Pmin也可按下式計算：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。第72頁/共201頁第73頁/共201頁第74頁/共201頁

由Pmax與Pmin同時在兩側(cè)排架柱上產(chǎn)生的吊車最大豎向荷載標準值Dmax和最小豎向荷載標準值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算確定。第75頁/共201頁

如果單跨廠房中設(shè)有相同的兩臺吊車，則Dmax和Dmin可按下式計算：

(2-5)式中：∑yi——吊車最不利布置時，各輪子下影響線豎向坐標值之和，可根據(jù)吊車的寬度B和輪距K確定。

當廠房內(nèi)設(shè)有多臺吊車時，《荷載規(guī)范》規(guī)定：多臺吊車的豎向荷載，對一層吊車的單跨廠房的每個排架，參與組合的吊車臺數(shù)不宜多于兩臺；對一層吊車的多跨廠房的每個排架，不宜多于4臺(每跨不多于兩臺)。第76頁/共201頁

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=Dmaxe4

MDmin=Dmin

e4(2-6)第77頁/共201頁2)吊車橫向水平荷載Tmax

在排架計算中，由此慣性力引起的荷載稱為吊車橫向水平荷載。吊車橫向水平荷載對排架柱的作用位置在吊車梁的頂面，且同時作用于吊車兩側(cè)的排架柱上，方向相同。第78頁/共201頁

吊車的橫向水平荷載標準值按《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之和的百分數(shù)，并允許近似地平均分配給大車的各輪。對常用的四輪吊車，每個大車輪引起的橫向水平荷載標準值為：

(2-7)

式中：——橫向制動力系數(shù)，對軟鉤吊車，當Q≤10t時，=12%；當Q=16t～50t時，=10%；當Q≥75t時，=8%；對硬鉤吊車，=20%。吊車對排架柱產(chǎn)生的最大橫向水平荷載標準值Tmax，可利用計算吊車豎向荷載Dmax方法求得。即：

(2-8)

第79頁/共201頁

當計算吊車橫向水平荷載引起的排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力時，《荷載規(guī)范》規(guī)定：對單跨或多跨廠房的每個排架，參與組合的吊車臺數(shù)不應(yīng)多于兩臺。考慮小車往返運行，在兩個方向都有可能啟動或制動，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。第80頁/共201頁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行時，由大車制動引起的慣性力產(chǎn)生的，它通過大車的制動輪與軌道間的摩擦，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輪的輪壓及軌與軌道間的滑動摩擦系數(shù)有關(guān)，其作用點位于剎車輪與軌道的接觸點，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準值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。對每側(cè)有一個制動輪的四輪吊車，可按下式計算：

Te=0.1Pmax

3)吊車縱向水平荷載Te

計算多臺吊車的縱向水平荷載時，對單跨或多跨廠房的每個排架，參與組合的吊車臺數(shù)不應(yīng)多于兩臺。當無柱間支撐時，Te由同一溫度區(qū)段內(nèi)的各柱共同承擔，且按各柱沿廠房縱向的抗側(cè)移剛度大小比例分配。當有柱間支撐時，則Te由柱間支撐承受。第81頁/共201頁

在排架計算中，考慮到多臺吊車同時滿載，且小車又同時處于最不利位置的概率很小。故對多臺吊車的豎向荷載標準值和水平荷載標準值，應(yīng)乘以折減系數(shù)ζ。當參與組合的吊車臺數(shù)為兩臺時，對工作級別為A1～A5的吊車，ζ=0.90；對工作級別為A6～A8的吊車，ζ=0.95。當參與組合的吊車臺數(shù)為3臺時，對工作級別為A1～A5的吊車，ζ=0.85；對工作級別為A6～A8的吊車，ζ=0.90。當參與組合的吊車臺數(shù)為4臺時，對工作級別為A1～A5的吊車，ζ=0.80；對工作級別為A6～A8的吊車ζ=0.85。第82頁/共201頁4.風荷載建筑物受到的風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)?！逗奢d規(guī)范》規(guī)定：垂直于建筑物表面上的風荷載標準值Wk(kN/m2)應(yīng)按下式計算：

Wk=βzμsμzW0

第83頁/共201頁第84頁/共201頁第85頁/共201頁第86頁/共201頁第87頁/共201頁式中：βz——

高度z處的風振系數(shù)；對于基本自振周期大于0.25s的工程結(jié)構(gòu)，以及高度大于30m且高寬比大于1.5的房屋結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮風振的影響，單層廠房一般不予考慮，取βz=1.0。μs——

風荷載體型系數(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際風壓與理論風壓的比值，可由《荷載規(guī)范》查得，其中“+”號表示壓力，“-”表示吸力。

Wk=βzμsμzW0第88頁/共201頁μz——

風壓高度變化系數(shù)；表示高度z處的風壓與10m處基本風壓的比值，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)；μz值可從《荷載規(guī)范》中查得。

Wk=βzμsμzW0W0——

基本風壓(kN/m2)。以當?shù)乇容^空曠平坦的地面上離地10m高，經(jīng)統(tǒng)計分析所得重現(xiàn)期為50年的10分鐘平均最大風速為標準確定，可根據(jù)建筑物所在地區(qū)查《荷載規(guī)范》給出的50年一遇風壓值，但不得小于0.3kN/m2。第89頁/共201頁

單層廠房橫向排架承擔的風荷載按計算單元考慮。為了簡化計算，將沿廠房高度變化的風荷載分為如下兩部分作用于橫向排架結(jié)構(gòu)：柱頂以下的風荷載標準值沿高度取為均勻分布其值分別為q1+q2；此時的風壓高度變化系數(shù)μz按柱頂標高確定。(2)柱頂以上的風荷載標準值取其水平分力之和，并以水平集中風荷載Fw的形式作用于排架柱頂。此時的風壓高度變化系數(shù)μz，對有天窗的可按天窗檐口標高確定；對無天窗的可按屋蓋的平均標高或檐口標高確定。第90頁/共201頁

由于風是變向的，因此排架內(nèi)力分析時，既要考慮風從橫向排架一側(cè)吹來的受力情況，也要考慮風從橫向排架另一側(cè)吹來的受力情況。

第91頁/共201頁

當某榀橫向排架受到荷載作用時，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。三、內(nèi)力分析

在廠房的設(shè)計中，當需要考慮整體空間作用的有利影響時，僅對吊車荷載而言。當不考慮廠房的整體空間作用時，單層廠房的橫向排架是一個承受多種荷載作用、具有變截面柱的平面結(jié)構(gòu)。第92頁/共201頁三、內(nèi)力分析

對單跨排架，通常需考慮如下8種單獨作用的荷載情況：(1)荷載(G1、G2、G3及G4等)。(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)風荷載(Fw、q1、q2)由左向右作用。(8)風荷載(Fw、q1、q2)由右向左作用。

(2)屋面活荷載(Q1)。第93頁/共201頁

排架在各種單獨作用的荷載情況下的內(nèi)力均可用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法進行計算。在計算時，如不考慮廠房的整體空間作用，其計算簡圖可歸結(jié)為柱頂有不動鉸支排架和柱頂有側(cè)移的鉸接排架兩種。第94頁/共201頁1.柱頂為不動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)對稱、荷載對稱的情況，因此，可按柱頂為無側(cè)移的不動鉸支排架計算內(nèi)力。由于在排架的計算簡圖中假定橫梁為剛性連桿，故可按單根柱計算簡圖分析柱的內(nèi)力。第95頁/共201頁

對所示的單根柱計算簡圖，可根據(jù)各個荷載(如G1或Q1、G2、G4等)對柱上、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，可按圖所示的計算簡圖計算柱的截面彎矩和剪力。第96頁/共201頁

圖所示的計算簡圖為一次超靜定結(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和R2為：第97頁/共201頁式中：C1——柱頂力矩M1作用下的柱頂反力系數(shù)

C2——牛腿頂面力矩M2作用下的柱頂反力系數(shù)

柱頂反力R1和R2的方向按實際受力情況確定。當求得M1和M2共同作用下的柱頂反力(R=R1+R2)后，即可按懸臂柱計算柱的截面彎矩和剪力。第98頁/共201頁2.柱頂為有側(cè)移的鉸接排架排架在吊車荷載及風荷載作用下，一般可按柱頂為有側(cè)移的鉸接排架進行內(nèi)力計算。吊車豎向荷載作用的排架內(nèi)力計算吊車豎向荷載Dmax和Dmin同時分別作用在兩側(cè)柱的有側(cè)移鉸接排架柱的內(nèi)力，根據(jù)力的疊加原理，可由圖(a)和圖(b)的內(nèi)力計算結(jié)果疊加而得。

第99頁/共201頁

對于吊車豎向荷載Dmax作用在A柱的圖(a)所示情況，作用于A柱下柱軸線上的Dmax僅對其下柱產(chǎn)生軸向力，故可按圖(a)所示計算排架柱的截面彎矩和剪力。計算時，可按如下步驟進行：第100頁/共201頁在排架柱頂附加一個不動鉸支座(圖(b))，按前述的柱頂為不動鉸支排架計算牛腿頂面處作用下的柱頂反力和柱的內(nèi)力。此時的為：式中的柱頂反力系數(shù)C2由附錄9查得。(2)為消除附加不動鉸支座的影響，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的柱頂剪力Vi，即可按懸臂柱計算柱的內(nèi)力。柱頂剪力Vi為第101頁/共201頁式中：——第i柱的柔度，即柱頂作用單位水平力時在柱頂產(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Σ=1；對于單層單跨對稱排架結(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9中附圖9-1查得。

(3)將上述兩步所得柱的內(nèi)力疊加，即為如圖(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柱時排架柱的內(nèi)力。第102頁/共201頁

以上為吊車豎向荷載Dmax在A柱、Dmin在B柱時單跨等高排架的內(nèi)力計算方法。當?shù)踯囏Q向荷載Dmin作用于A柱、Dmax作用于B柱時，同樣可用上述方法計算排架柱的內(nèi)力。但此時排架柱的內(nèi)力圖恰好與Dmax在A柱時相反，因此，Dmin作用于A柱的情況可不再另行計算。

第103頁/共201頁2)吊車水平荷載作用的排架內(nèi)力計算在吊車水平荷載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鉸支座和剪力分配法進行計算。第104頁/共201頁

對于(b)所示的情況，可分別按上端為不動鉸支下端為固定的變截面單根柱計算其柱頂反力和柱的內(nèi)力，各柱的柱頂反力為：

=C3Tmax

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1-4～1-6查得。此時，排架柱頂總的反力RT=Σ。對于圖(c)所示的情況，則按剪力分配法計算在RT作用下各柱的柱頂剪力，并求得各柱內(nèi)力。第105頁/共201頁3)風荷載作用的排架內(nèi)力計算

第106頁/共201頁(1)Fw作用下的計算。柱頂反力RFw=Fw，且柱中不產(chǎn)生內(nèi)力。(2)q1作用下的計算。此時的柱頂反力Rq1為：式中：C4——均布風荷載作用下的柱頂反力系數(shù)由附錄9中附圖9-7查得。第107頁/共201頁(3)q2作用下的計算。對圖(c)所示的情況，可采用與q1作用時相同的方法分析計算。此時的柱頂反力Rq2為：

將Fw、和單獨作用下的排架柱內(nèi)力和柱頂反力分別進行疊加，即得如圖(a)所示排架柱的內(nèi)力和柱頂總的反力Rw。對Rw反向作用下的圖(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(a)和圖(b)中對應(yīng)排架柱的內(nèi)力疊加，即為原單跨排架在風荷載作用下的柱中內(nèi)力。第108頁/共201頁1.控制截面上柱底部截面Ⅰ-Ⅰ（最大軸力和彎矩）下柱牛腿頂面截面II-II（吊車豎向荷載作用下的彎矩最大）柱底截面(基礎(chǔ)頂面)

III-III（在風荷載和吊車橫向水平荷載作用下彎矩最大，是設(shè)計基礎(chǔ)的依據(jù)）四、內(nèi)力組合第109頁/共201頁2.內(nèi)力組合的項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控制截面，可考慮以下四項不利內(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。在上述四項不利內(nèi)力組合中，其前兩項和第四項可能為大偏心受壓情況，而第三項可能發(fā)生小偏心受壓情況。按此四項進行組合，基本能夠控制柱的配筋量，滿足工程設(shè)計要求。第110頁/共201頁3.同一種內(nèi)力的組合對于一般的單層廠房排架結(jié)構(gòu)，在恒荷載、屋面活荷載、風荷載和吊車荷載作用下，其排架柱的每一個控制截面有如下幾種可能的組合：（1）由可變荷載效應(yīng)控制的組合①“恒荷載”＋任一種“活荷載”②“恒荷載”＋0.9(任意兩種或兩種以上“活荷載”）（2）由永久荷載效應(yīng)控制的組合第111頁/共201頁4.組合時注意的問題對排架柱的控制截面進行最不利內(nèi)力組合時，應(yīng)注意如下幾點：(1)每次組合以一種內(nèi)力為目標決定荷載項的取舍；(2)恒荷載參與每一種組合。(3)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)同時考慮吊車水平荷載Tmax作用的可能。(5)風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項時，對于軸向力為零，而彎矩不為零的荷載(如風荷載)也應(yīng)考慮參與組合。第112頁/共201頁六、單廠排架考慮整體空間作用F’k=mkFkmk：為單個荷載作用下的廠房整體空間作用系數(shù)，約為0.80~0.95。F’k1、單個荷載作用下的廠房整體空間作用2、吊車荷載作用下的廠房整體空間作用第113頁/共201頁12.5排架柱的設(shè)計一、柱的計算長度柱的計算長度l0與柱的支承條件和高度有關(guān)。計算偏心受壓構(gòu)件的偏心增大系數(shù)時，對單層廠房排架柱，根據(jù)理論分析和工程經(jīng)驗，其計算長度l0可按表2-8所示進行取值。第114頁/共201頁二、柱的吊裝驗算預(yù)制柱的吊裝有平吊和翻身吊兩種方式。因平吊比翻身吊施工簡單，故在滿足吊裝時承載力和裂縫寬度要求的條件下，宜優(yōu)先采用平吊。第115頁/共201頁

吊裝驗算時的截面形式與尺寸，按實際受力方向確定。對于平吊時的H形截面，則可簡化為寬度為2hf、高度為bf的的矩形截面。1、在吊裝時柱身自重的動力系數(shù)采用1.5；2、吊裝時混凝土的強度采用設(shè)計強度的70%；3、安全等級降低一級；4、如不滿足，增加吊點或調(diào)整配筋。第116頁/共201頁

吊裝時的裂縫寬度驗算，應(yīng)按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》中給出的相應(yīng)公式計算。為了簡化，根據(jù)受彎構(gòu)件的裂縫寬度與裂縫截面處受拉鋼筋應(yīng)力的近似關(guān)系，如滿足下式要求可不進行裂縫寬度驗算：≤[]

式中：MK——考慮動力系數(shù)后驗算截面處的彎矩標準值。

第117頁/共201頁三、牛腿設(shè)計單層廠房中的排架柱一般都設(shè)有牛腿，以支承屋架(屋面梁)、吊車梁、連系梁等構(gòu)件，并將這些構(gòu)件承受的荷載傳給柱子。第118頁/共201頁五、牛腿（一）牛腿的作用：支承屋架(屋面梁)、托梁和吊車梁等構(gòu)件。（二）牛腿的分類：

a＞h0，長牛腿(懸臂梁)；

a≤h0，短牛腿(變截面深梁)。a——牛腿豎向力Fv的作用點至下柱邊緣的水平距離；h0——牛腿與下柱交接處的牛腿豎直截面的有效高度。第119頁/共201頁1.牛腿的應(yīng)力狀態(tài)對牛腿進行加載試驗表明，在混凝土開裂前，牛腿的應(yīng)力狀態(tài)處于彈性階段；其主拉應(yīng)力跡線集中分布在牛腿頂部一個較窄的區(qū)域內(nèi)，而主壓應(yīng)力跡線則密集分布于豎向力作用點到牛腿根部之間的范圍內(nèi)；在牛腿和上柱相交處具有應(yīng)力集中現(xiàn)象(如圖2.45所示)。牛腿的這種應(yīng)力狀態(tài)，對牛腿的設(shè)計有著重要的影響。

第120頁/共201頁（三）牛腿的試驗研究12Fv20～40％Pu40～60％Pu80％Puh0ha加載板控制裂縫①是確定牛腿截面尺寸的主要依據(jù)，不允許出現(xiàn)斜裂縫均是指裂縫①而言。（四）牛腿的破壞形態(tài)純剪破壞斜壓破壞彎曲破壞加載板過小或混凝土強度過低局壓破壞第121頁/共201頁（五）牛腿的設(shè)計確定牛腿的截面尺寸、配筋和構(gòu)造。

1、牛腿截面尺寸的確定（1）牛腿寬度b＝柱寬（2）頂面長度l及cl＝750－h(huán)u＋bc/2＋d

hu——上柱的截面高度

bc——吊車梁寬度

d——吊車梁邊緣至牛腿邊緣的距離lFvkh0hash1Fhkahcα≤45°7500.5bchuld≥100150la至柱邊并≥20dAsb(彎起鋼筋)Ash(水平箍筋)l/2l/6As(縱筋)牛腿的尺寸和鋼筋配置吊車軌道中心第122頁/共201頁Fvk、Fhk——作用于牛腿頂面按荷載標準組合計算的豎向力和水平力；（Fvk＝Dmax,k+F3,k，F(xiàn)hk＝Tmax,k）F3,k——吊車梁、軌道自重標準值；β——裂縫控制系數(shù)，牛腿支承吊車梁時β取0.65，其余β取0.80；a——a＞0時，取a＋20mm；a≤0時，取a＝0；（3）牛腿高度h及h1b——牛腿寬度，取柱的截面寬度；

h0——由上式解方程確定，h≈h0＋as＝h0＋40（按50模數(shù)調(diào)整）h1:

按構(gòu)造h1≥h/3且≥200mm，α≤45°。第123頁/共201頁（4）加載板尺寸滿足局部受壓承載力的要求，即：

Fvk/A≤0.75fc

式中：A——加載板的面積

2、承載力計算與配筋構(gòu)造

縱向鋼筋為拉桿混凝土斜撐為壓桿FvDfyAsFva拉桿壓桿FvaABCFhzas三角形桁架第124頁/共201頁

式中：Fv、Fh——作用于牛腿頂面的豎向力和水平拉力的設(shè)計值；（Fv＝Dmax+F3，F(xiàn)h＝Tmax）

F3——吊車梁、軌道自重設(shè)計值；

Av——承受豎向力所需的水平縱向受拉鋼筋

Ah——承受水平拉力所需的錨筋

a＜0.3h0時，取a＝0.3h0；a＜0時，按構(gòu)造配筋

Av的構(gòu)造要求：不得兼做彎起鋼筋；≥412；0.2％≤ρ≤0.6％；錨固

Ah的構(gòu)造要求：≥212，焊在預(yù)埋件上（2）水平箍筋（滿足斜截面抗剪承載力）（3）彎起鋼筋（限制斜裂縫開展）按構(gòu)造確定（1）縱向受拉鋼筋（滿足正、斜截面抗彎承載力）對下支承點C取力矩，并近似取z＝0.85h0，as/(0.85h0)＝0.2，可以得到：第125頁/共201頁第六節(jié)柱下獨立基礎(chǔ)1、獨立基礎(chǔ)形式：平板式基礎(chǔ)—(a)、(b)、(c)板肋式基礎(chǔ)—(d)殼體基礎(chǔ)—(e)倒圓臺板式基礎(chǔ)—(f)樁基

一、概述a)b)杯口杯底預(yù)制柱c)底板肋d)e)f)第126頁/共201頁12.6柱下單獨基礎(chǔ)設(shè)計柱下杯形基礎(chǔ)的設(shè)計應(yīng)包括如下幾方面的內(nèi)容：(1)基礎(chǔ)底面尺寸的確定。(2)基礎(chǔ)高度的確定。(3)基礎(chǔ)配筋計算。第127頁/共201頁一、軸心受壓基礎(chǔ)1.基礎(chǔ)底面尺寸的確定

基礎(chǔ)底面尺寸應(yīng)根據(jù)地基的承載力和變形條件確定。地基承載力計算時應(yīng)滿足下式要求：

≤

式中：PK——在荷載標準值作用下，基礎(chǔ)底面處的平均壓力值。

NK——上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的豎向壓力標準值。

GK——基礎(chǔ)及其上土的標準自重，可按GK=Ad計算，其中為基礎(chǔ)及其上土的平均重度，一般取=20kN/m3，為基礎(chǔ)d埋置深度。第128頁/共201頁

A——基礎(chǔ)底面面積，A=a×b，a、b分別為基礎(chǔ)底面長度和寬度。

——經(jīng)寬度和深度修正后的地基承載力特征值。由上式可得：

當基礎(chǔ)底面為正方形時，則a=b=；當基礎(chǔ)底面為長寬較接近的矩形時，則可設(shè)定一個邊長求另一邊長。第129頁/共201頁2.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。設(shè)計時，一般先根據(jù)有關(guān)尺寸構(gòu)造要求和工程經(jīng)驗初步確定基礎(chǔ)的高度，然后驗算其受沖切承載力。第130頁/共201頁1)有關(guān)尺寸構(gòu)造要求杯形基礎(chǔ)的邊緣高度a2，對錐形基礎(chǔ)，其邊緣高度a2不宜小于200mm；對階梯形基礎(chǔ)，則其每階高度宜為300mm～500mm；基礎(chǔ)底面一般為矩形，其長、寬邊長之比值范圍為1～2。為保證預(yù)制鋼筋混凝土柱與杯形基礎(chǔ)的連接為剛接，柱插入基礎(chǔ)杯口中的深度h1應(yīng)符合表12-6的要求；同時還應(yīng)滿足柱中受力鋼筋的錨固長度la的要求和柱吊裝時的穩(wěn)定性要求(此時，h1不應(yīng)小于柱吊裝時長度的5%)?？紤]基礎(chǔ)杯口底部將鋪設(shè)50mm厚的細石混凝土層，故杯口深度為h1+50mm。第131頁/共201頁

為防止在柱的吊裝過程中，柱沖擊杯底底板造成底板破壞，基礎(chǔ)的杯底厚度a1應(yīng)符合表12-7的要求。考慮到柱吊裝時杯壁將受到水平推力的作用同時為保證杯壁具有足夠的承載力，要求杯口頂部壁厚t符合表12-7的規(guī)定。第132頁/共201頁2)受沖切承載力驗算

由于基礎(chǔ)及其上土的自重引起的向上的地基反力與向下的基礎(chǔ)及其上土的自重相互抵消，因此，基礎(chǔ)承載力計算時，不考慮此部分反力，采用地基凈反力。對軸心受壓基礎(chǔ)，由上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的豎向壓力設(shè)計值N在基礎(chǔ)底面產(chǎn)生的地基凈反力為：

第133頁/共201頁第134頁/共201頁

當基礎(chǔ)高度h較小時，在地基凈反力pn作用下，柱與基礎(chǔ)交接處將產(chǎn)生與基礎(chǔ)底面約為45°的斜裂縫而破壞，稱之為沖切破壞。此時，柱下將形成沖切破壞錐體。同樣，當基礎(chǔ)變階處高度h1較小時，也將發(fā)生沖切破壞。為防止發(fā)生這種破壞，應(yīng)對柱與基礎(chǔ)交接處以及基礎(chǔ)變階處進行受沖切承載力驗算，即符合下式要求：

式中：F1——沖切荷載設(shè)計值。

0.7——錐體斜面上的拉應(yīng)力不均勻系數(shù)。第135頁/共201頁——截面高度影響系數(shù)，當h不大于800mm時，取=1.0；當h不小于2000mm時，取=0.9，其間按線性內(nèi)插法取用。

——基礎(chǔ)的混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值。

——基礎(chǔ)沖切破壞錐體的有效高度，當計算柱與基礎(chǔ)交接處的受沖切承載力時，取基礎(chǔ)的有效高度；當計算基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力時，取下階的有效高度h01。

——沖切破壞錐體最不利一側(cè)的計算長度。

——沖切破壞錐體最不利一側(cè)斜截面的上邊長，當計算柱與基礎(chǔ)交接處的受沖切承載力時，取柱寬；當計算基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力時，取上階寬。第136頁/共201頁——沖切破壞錐體最不利一側(cè)斜截面在基礎(chǔ)底面積范圍內(nèi)的下邊長，當沖切破壞錐體的底面落在基礎(chǔ)底面以內(nèi)，計算柱與基礎(chǔ)交接處的受沖切承載力時，取柱寬加兩倍的基礎(chǔ)有效高度；當計算基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力時，取上階寬加兩倍該處的基礎(chǔ)有效高度。當沖切破壞錐體的底面在b方向落在基礎(chǔ)底面以外時，取基礎(chǔ)寬度b。

——沖切驗算時取用的部分基底面積。當不能滿足要求時，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137頁/共201頁3.基礎(chǔ)配筋計算第138頁/共201頁Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ截面所需鋼筋用量AsⅠ和AsⅡ，可分別按下列公式計算：

AsⅠ=

AsⅡ=

基礎(chǔ)短邊方向的彎矩MⅡ較小，其受力鋼筋A(yù)sⅡ置于AsⅠ上面，故在式中用h0減去鋼筋A(yù)sⅠ直徑d。對于基礎(chǔ)變階處的計算截面，可用上述同樣方法求得其彎矩及相應(yīng)的鋼筋用量，但此時需將基礎(chǔ)的上階視為柱，且基礎(chǔ)的配筋要按同方向柱與基礎(chǔ)的交接處和基礎(chǔ)變階處的較大值配置。第139頁/共201頁二、偏心受壓基礎(chǔ)偏心受壓基礎(chǔ)在上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載作用下，基礎(chǔ)底面處的壓力為線性非均勻分布；因而，在確定基礎(chǔ)底面尺寸、基礎(chǔ)高度和基礎(chǔ)配筋時，需考慮這一特點，以基礎(chǔ)底面壓力較大一側(cè)為控制。1.基礎(chǔ)底面尺寸的確定柱傳至基礎(chǔ)頂面的豎向壓力標準值Nk、彎矩標準值Mk、剪力標準值Vk和基礎(chǔ)及其上土的標準自重Gk作用下，基礎(chǔ)底面處兩邊緣的最大和最小壓力值可分別按下列公式計算：＝＋＝第140頁/共201頁式中：——作用于基礎(chǔ)底面的力矩值，Mkb=Mk±Vkh。

W——基礎(chǔ)底面的抵抗矩，對矩形底面，W=a2b/6。

A——基礎(chǔ)底面面積，當為矩形底面時，。當基礎(chǔ)底面為矩形，且合力的偏心矩時，式(2-40)、式(2-41)可寫為

第141頁/共201頁

由式(2-42)可見，當≤a/6時，則≥0，基礎(chǔ)底面全部與地基接觸，當e0k＞a/6時，則<0，基礎(chǔ)底面部分與地基脫開(如圖2.54(b)所示)，此時式(2-42)已不適用。對此種情況，根據(jù)力的平衡條件，有

如果基礎(chǔ)頂部設(shè)置基礎(chǔ)梁，則計算基礎(chǔ)底面處的壓力值時，還應(yīng)考慮基礎(chǔ)梁傳來的力。根據(jù)地基承載力確定偏心受壓基礎(chǔ)底面的尺寸時，應(yīng)同時滿足下列要求：≤

≤

第142頁/共201頁

偏心受壓基礎(chǔ)的底面常采用矩形，設(shè)計時可先按軸心受壓公式(2-31)計算基礎(chǔ)底面積，然后將其擴大1.2～1.4倍作為偏心受壓基礎(chǔ)的估算底面積，并使基礎(chǔ)長、短邊長之比為a/b=1.5～2.0。2.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式(2-33)進行驗算，但計算沖切荷載設(shè)計值Fl時，考慮地基凈反力分布不均勻的影響，F(xiàn)l按下式計算：

Fl=PnmaxAl

式中：Pnmax——由柱傳至基礎(chǔ)頂面的豎向壓力設(shè)計值N、彎矩設(shè)計值M和剪力設(shè)計值V(不包括及其上土的自重)，在基礎(chǔ)底面產(chǎn)生的最大地基凈反力。

Al——沖切驗算時取用的部分基底面積第143頁/共201頁第144頁/共201頁3.基礎(chǔ)配筋計算偏心受壓基礎(chǔ)的配筋計算方法與前述的軸心受壓基礎(chǔ)相同。僅考慮地基凈反力的不均勻分布(如圖2.56所示)，式(2-36)和式(2-37)中的地基凈反力Pn采用平均值，即計算Ⅰ-Ⅰ截面的彎矩MⅠ時，式(2-46)中的Pn按下式確定：

(2-47)式中，——Ⅰ-Ⅰ截面處的地基凈反力。計算Ⅱ-Ⅱ截面的彎矩MⅡ時，式(2-47)中的Pn按下式確定：

(2-48)第145頁/共201頁三、基礎(chǔ)的構(gòu)造要求柱下單獨基礎(chǔ)除滿足前述的有關(guān)尺寸構(gòu)造要求外，還需符合下列要求：基礎(chǔ)的混凝土強度等級不應(yīng)該低于C20；基礎(chǔ)下墊層的混凝土強度等級應(yīng)為C10，及厚度不宜小于70mm。(2)基礎(chǔ)受力鋼筋的最小直徑不宜小于10mm，間距不宜大于200mm，也不宜小于100mm。當有墊層時，鋼筋的保護層厚度不小于40mm；無墊層時不小于70mm。(3)當基礎(chǔ)的邊長大于或等于2.5m時(如圖2.57所示)，沿該邊長方向的受力鋼筋長度可取邊長的0.9倍，并應(yīng)交錯布置。第146頁/共201頁第147頁/共201頁(4)當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/h2≥0.65時，或柱為大偏心受壓且t/h2≥0.75時，杯壁內(nèi)一般可不配筋；當柱為軸心受壓或小偏心受壓，且0.5≤t/h2＜0.65時，杯壁內(nèi)可按表2-11構(gòu)造配筋，鋼筋位于杯口頂部，每邊兩根(如圖2.58所示)。