第十二章-單層廠房-工程估價(jià)課件

§12-1單層廠房的結(jié)構(gòu)型式、結(jié)構(gòu)組成和結(jié)構(gòu)布置§

12-1-1單層廠房的結(jié)構(gòu)型式混凝土單層廠房的結(jié)構(gòu)型式：排架結(jié)構(gòu)和剛架結(jié)構(gòu)圖12-1排架類型排架結(jié)構(gòu)：由屋架（屋面梁）、柱和基礎(chǔ)組成，柱與屋架鉸接，柱與基礎(chǔ)剛接。形式：等高、不等高和鋸齒形。優(yōu)點(diǎn)：傳力明確，構(gòu)造簡單，施工方便。1剛架結(jié)構(gòu)：指裝配式鋼筋混凝土門式剛架。由柱和橫梁剛接成一個(gè)構(gòu)件，柱與基礎(chǔ)為鉸接。形式：三鉸剛架（剛架頂節(jié)點(diǎn)為鉸接）、兩鉸剛架（剛架頂節(jié)點(diǎn)為剛接）、弧形剛架、弧形工字形或空腹剛架。剛架立柱和橫梁的截面高度都是隨內(nèi)力（彎矩）的增減沿軸線方向?yàn)樽兏?。截面一般為矩形。?yōu)點(diǎn)：梁柱合一，構(gòu)件種類少，制作簡單，結(jié)構(gòu)輕巧，當(dāng)跨度和高度較小時(shí)，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)于排架。圖12-2剛架形式缺點(diǎn)：剛度差，承載后產(chǎn)生跨變(即軸向變形對內(nèi)力和變形的影響），梁柱轉(zhuǎn)角易產(chǎn)生早期裂縫。剛架翻身、起吊和對中、就位較麻煩。本章講述單層廠房裝配式鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要問題。2§12-1-2單層廠房的結(jié)構(gòu)組成與傳力路線一、結(jié)構(gòu)組成單層廠房排架結(jié)構(gòu)通常由下列結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成并相互連接成整體，見下圖。圖12-3廠房結(jié)構(gòu)組成五大塊：屋蓋系統(tǒng)梁柱系統(tǒng)基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)3組成：屋面板（包括天溝板）、屋架或屋面梁（包括屋蓋支撐）。有時(shí)有天窗架和托架。1.屋蓋結(jié)構(gòu)屋蓋結(jié)構(gòu)形式：無檁和有檁體系。無檁屋蓋體系：將大型屋面板直接支承在屋架或屋面梁上。有檁屋蓋體系：將小型屋面板或瓦材支承在檁條上，再將檁條支承在屋架上。作用：屋面板起圍護(hù)作用并承受作用在板上的荷載；屋架或屋面梁是屋面承重構(gòu)件并將所承受的荷載傳至排架柱。天窗架支承載屋架上，是屋面承重構(gòu)件。2.橫向平面排架組成：橫梁（屋架或屋面梁）、橫向柱列和基礎(chǔ)。作用：廠房的基本承重結(jié)構(gòu)。它承受豎向荷載、橫向水平荷載及橫向水平地震作用，并將其傳遞給基礎(chǔ)。3.縱向平面排架組成：縱向柱列、連系梁、吊車梁、柱間支撐和基礎(chǔ)。作用：保證廠房的縱向穩(wěn)定性和剛性，并承受作用在山墻、天窗端壁以及通過屋蓋結(jié)構(gòu)傳來的縱向風(fēng)荷載、吊車縱向水平荷載，再傳至基礎(chǔ)。4.吊車梁一般為裝配式，簡支在柱牛腿上作用：承受吊車豎向荷載、橫向或縱向水平荷載，并將它們分別傳至橫向或縱向平面排架。是直接承受吊車動(dòng)力荷載的構(gòu)件。45.支撐支撐包括屋蓋和柱間支撐兩種。作用：加強(qiáng)廠房的空間剛度，保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件在安裝和使用階段的穩(wěn)定和安全，同時(shí)把風(fēng)荷載、吊車水平荷載或水平地震作用等傳遞到相應(yīng)承重構(gòu)件上。6.基礎(chǔ)作用：承受柱和基礎(chǔ)梁傳來的荷載并將它們傳至地基。7.圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括：縱墻、橫墻（山墻）及由連系梁、抗風(fēng)柱（有時(shí)有抗風(fēng)梁和抗風(fēng)桁架）和基礎(chǔ)梁等組成的墻架。主要承受墻體和構(gòu)件的自重和作用在墻上的風(fēng)荷載。5二、傳力路線圖12-46傳力路線圖屋架、柱、基礎(chǔ)是單層廠房的主要承重構(gòu)件。對有吊車的廠房，吊車梁也是主要承重構(gòu)件。7圖12-5廠房的縱向排架1—風(fēng)力；2—吊車縱向制動(dòng)力；3—連系梁；4—柱間支撐；5—吊車梁；6—柱89§

12-1-3單層廠房的結(jié)構(gòu)布置一、柱網(wǎng)與定位軸線1.柱網(wǎng)柱網(wǎng)：縱向定位軸線和橫向定位軸線在平面上構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)?？缍龋簭S房承重柱或承重墻的縱向定位軸線間的距離。柱距：橫向定位軸線間的距離。柱網(wǎng)的作用：確定柱位置，確定屋面板、屋架和吊車梁等構(gòu)件尺寸的依據(jù)。柱網(wǎng)布置原則：符合生產(chǎn)工藝和使用要求；建筑平面和結(jié)構(gòu)方案經(jīng)濟(jì)合理；符合《廠房建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定（以300mm為基本單位，用M表示）；適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的要求。廠房跨度在18m以下，采用擴(kuò)大模數(shù)30M的數(shù)列；在18m以上，應(yīng)符合擴(kuò)大模數(shù)60M的數(shù)列。廠房柱距采用擴(kuò)大模數(shù)60M的數(shù)列，一般為6m，也有用9m和12m的。單層廠房山墻處的抗風(fēng)柱柱距宜采用擴(kuò)大模數(shù)15M數(shù)列。10圖12-6跨度和柱距示意圖112.縱向定位軸線12圖12-713圖12-814圖12-915圖12-1016圖12-11173.橫向定位軸線圖12-1218二、變形縫（伸縮縫、沉降縫和防震縫）1.伸縮縫原因：當(dāng)廠房長度和跨度過大，當(dāng)溫度變化時(shí)，由于溫度變形將使結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力，嚴(yán)重的會使墻面、屋面和構(gòu)件等拉裂，影響使用。措施：設(shè)伸縮縫將廠房結(jié)構(gòu)分成若干溫度段。伸縮縫應(yīng)從基礎(chǔ)頂面開始，將上部結(jié)構(gòu)完全分開，并留有一定縫隙。在伸縮縫兩側(cè)設(shè)置并列的雙排柱、雙榀屋架，基礎(chǔ)不分開。使上部結(jié)構(gòu)在氣溫變化時(shí)，水平方向可以較自由發(fā)生變形，不致引起房屋開裂。最大間距要求：《規(guī)范》對鋼筋伸縮縫的最大間距作出規(guī)定，見附錄8。192.沉降縫原因及設(shè)置：為避免廠房因基礎(chǔ)不均勻沉降而引起開裂和損壞，需在適當(dāng)部位用沉降縫將廠房劃分成若干剛度較一致的單元。設(shè)置：廠房相鄰兩部分高度相差很大（10m）以上；兩跨間吊車噸位相差懸殊；地基承載力或下臥層土質(zhì)有巨大差別；廠房各部分的施工時(shí)間先后相差很長。措施：沉降縫應(yīng)將建筑物從屋面頂部到基礎(chǔ)全部分開。沉降縫可兼作伸縮縫。3.防震縫防震縫是為了減輕廠房震害而采取的措施，將廠房分割成規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元。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)邊布置附房，如生活間、變電所、爐子間等時(shí)，設(shè)置抗震縫將相鄰部分分開，防震縫的寬度在廠房縱橫跨交接處可采用100～150mm，其它情況可采用50～90mm。

防震縫沿建筑全高設(shè)置，基礎(chǔ)可斷開也可不斷開。地震區(qū)伸縮縫和沉降縫應(yīng)符合防震縫的要求。20三．單層廠房的支撐支撐作用：保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件的穩(wěn)定與正常工作；增強(qiáng)廠房的整體穩(wěn)定性和空間剛度；把縱向風(fēng)荷載、吊車縱向水平荷載及水平地震作用等傳遞到主要承重構(gòu)件；保證施工安裝階段結(jié)構(gòu)構(gòu)件的穩(wěn)定。支撐設(shè)置的合理，不僅可加強(qiáng)廠房的整體性和總剛度，還可使廠房的水平荷載以最合理的途徑傳至基礎(chǔ)。若支撐布置不當(dāng)，會引起工程事故。支撐的分類：屋蓋支撐和柱間支撐。（支撐具體布置見標(biāo)準(zhǔn)圖集）構(gòu)成思路：在每一個(gè)溫度區(qū)段內(nèi)，由上下弦水平支撐在兩端構(gòu)成橫向的上、下水平剛性框，再由垂直支撐和水平系桿把兩端的水平剛性框連接起來。21有檁屋蓋體系廠房支撐作用示意圖221.屋蓋支撐①組成：上、下弦水平支撐、垂直支撐及縱向水平系桿。②支撐的形式：水平支撐一般采用十字交叉的形式。垂直支撐的形式見圖。系桿分為剛性（壓桿）和柔性（拉桿）圖12-1323無檁屋蓋支撐布置示例(a)上弦橫向水平支撐布置；(b)下弦橫向與縱向水平支撐布置；(c)天窗架上弦橫向水平支撐；(d)屋架支座與跨中垂直支撐;(e)天窗架側(cè)豎桿垂直支撐圖12-1424屋架（屋面梁）上弦橫向水平支撐上弦橫向水平支撐的位置：在廠房每個(gè)伸縮縫區(qū)段端部的橫向水平支撐。作用：在屋架上弦平面內(nèi)構(gòu)成剛性框，增強(qiáng)屋蓋的整體剛度，保證屋架上弦或屋面梁上翼緣平面外的穩(wěn)定,將抗風(fēng)柱傳來的風(fēng)荷載傳遞到縱向排架柱頂。布置的原則：1)采用有檁體系或無檁體系中的大型屋面板與屋架無可靠連接時(shí)，布置在伸縮逢區(qū)段的兩端第一或第二柱距內(nèi)；當(dāng)采用大型屋面板且連接可靠，可以不再設(shè)置上弦橫向水平支撐。2)采用鋼筋混凝土拱形及梯形的屋架的屋蓋系統(tǒng)，應(yīng)伸縮逢區(qū)段的兩端第一或第二柱距內(nèi)布置；3)當(dāng)設(shè)置天窗時(shí)，在天窗范圍內(nèi)沿廠房縱向設(shè)置系桿。25屋架（屋面梁）下弦水平支撐包括下弦橫向水平支撐和縱向水平支撐。作用：下弦橫向水平支撐傳遞山墻抗風(fēng)柱傳來的風(fēng)荷載及其它縱向水平荷載至排架柱，還防止下弦顫動(dòng)。下弦縱向水平支撐能提高廠房的空間剛度，增強(qiáng)排架間的空間作用，保證橫向水平力的縱向分布。當(dāng)有托架時(shí)，還可保證托架上弦的出平面穩(wěn)定。布置的原則：當(dāng)廠房跨度≥18m時(shí)，下弦橫向水平支撐布置在第一伸縮逢區(qū)段的端部第一柱距內(nèi)。當(dāng)L<18m且山墻風(fēng)荷載由屋架上弦水平支撐傳遞時(shí)，可不設(shè)下弦橫向水平支撐。當(dāng)設(shè)有下弦縱向水平支撐，必須同時(shí)設(shè)下弦橫向水平支撐。當(dāng)廠房柱距為6m，且廠房內(nèi)設(shè)普通橋式吊車，吊車噸位≥10t（重級）或吊車噸位≥30t時(shí)，須設(shè)下弦縱向水平支撐。

廠房內(nèi)設(shè)有托架時(shí)，則必須在設(shè)有托架的柱間和兩端相鄰的一個(gè)柱間設(shè)置下弦縱向水平支撐。26屋架（屋面梁）垂直支撐和水平系桿

作用：垂直支撐和下弦水平系桿可保證屋架在施工和使用時(shí)的整體穩(wěn)定，防止在吊車工作時(shí)屋架下弦發(fā)生側(cè)向顫動(dòng)。

布置的原則：當(dāng)廠房跨度為（18～30m），采用大型屋面板時(shí)，應(yīng)在屋架跨度的中點(diǎn)布置一道垂直支撐。梯形屋架支座處必須設(shè)置垂直支撐。當(dāng)屋架跨度>30m,采用大型屋面板時(shí),應(yīng)在屋架跨度1/3左右的節(jié)點(diǎn)設(shè)置兩道垂直支撐及系桿。屋架L≤18m,用大型屋面板時(shí)，無天窗可不設(shè)垂直支撐和水平系桿；有天窗可在屋脊節(jié)點(diǎn)處設(shè)置一道設(shè)垂直支撐和水平系桿。一般來說，采用大型屋面板時(shí)，應(yīng)在未設(shè)支撐的屋架間相應(yīng)于垂直支撐的屋架的上弦和下弦節(jié)點(diǎn)處，設(shè)通長的水平系桿。對有檁體系，僅在下弦設(shè)通長的水平系桿。天窗架間的支撐（包括上弦水平支撐和天窗架間的垂直支撐）作用：保證天窗架上弦平面外的穩(wěn)定。保證天窗架安裝時(shí)的穩(wěn)定外，還將天窗端壁上的風(fēng)荷載傳至屋架上弦水平支撐。天窗上弦水平支撐和天窗架間的垂直支撐布置在同一柱距內(nèi)。272.柱間支撐組成：上部柱間支撐、中部及下部柱間支撐。作用:保證廠房結(jié)構(gòu)縱向剛度和穩(wěn)定。上部柱間支撐一般設(shè)置在廠房的端部及有下柱柱間支撐的跨間，承受屋蓋及山墻傳來的縱向水平荷載。下部柱間支撐一般設(shè)置在廠房中部，則當(dāng)溫度變化或混凝土收縮時(shí)，廠房可以自由變化，而不致于發(fā)生較大的溫度或收縮應(yīng)力。它承受上部柱間支撐傳來的縱向水平力及吊車梁傳來的縱向水平制動(dòng)力或縱向地震力，并傳至基礎(chǔ)。形式：宜采用十字交叉形支撐、人字形支撐、八字形支撐及斜柱式支撐。圖12-1528布置的原則：非地震區(qū)的單層廠房，凡屬下列情況之一者，均應(yīng)設(shè)置技間支撐。①設(shè)有懸臂式吊車，或3t及以上的懸掛式吊車；②設(shè)有屬于A6、A7、A8工作級別的吊車，或設(shè)有工作級別屬于A4、A5的吊車，起重量在10t及以上。③廠房的跨度在18m及18m以上，或柱高在8m以上；④廠房縱向列柱的總數(shù)在7根以下；⑤露天吊車棧橋的柱列。柱間支撐一般采用鋼結(jié)構(gòu)。29四.抗風(fēng)柱、圈梁、連系梁、過梁和基礎(chǔ)梁的功能和布置原則抗風(fēng)柱抗風(fēng)柱將山墻分成區(qū)格，使墻面受到的風(fēng)載一部分直接傳至縱向柱列，另一部分傳給抗風(fēng)柱，下端傳至基礎(chǔ)，上端則通過屋蓋系統(tǒng)傳至縱向柱列。布置原則：當(dāng)廠房高度≤8m，跨度不大于12m，可在山墻設(shè)置砌體壁柱作為抗風(fēng)柱。當(dāng)廠房高度、跨度超過上述界線時(shí)，一般設(shè)鋼筋混凝土柱，柱外側(cè)再貼砌山墻。當(dāng)廠房很高時(shí)，為了不使抗風(fēng)柱的截面尺寸過大，可加設(shè)水平抗風(fēng)梁或鋼抗風(fēng)桁架作為抗風(fēng)柱的中間鉸支點(diǎn)?？癸L(fēng)柱一般與基礎(chǔ)剛接，與屋架鉸接。通常與屋架上弦鉸接、或下弦鉸接或上、下弦鉸接?？癸L(fēng)柱上端與屋架連接一般應(yīng)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。二是在豎向脫開，且兩者之間能允許一定的豎向相對位移，以防廠房與抗風(fēng)柱沉降不均勻時(shí)產(chǎn)生的不利影響?？癸L(fēng)柱上柱宜采用矩形截面，尺寸不小于350mmx300mm，下柱宜采用工字形或矩形截面，當(dāng)柱較高時(shí)可采用雙肢柱。抗風(fēng)柱的設(shè)計(jì)：主要承受山墻的風(fēng)荷載，一般情況下其豎向荷載只有柱自重，可近視按受彎構(gòu)件計(jì)算，要考慮正、反兩個(gè)方向的彎矩。當(dāng)抗風(fēng)柱還承受由承重墻梁、墻板及雨蓬等傳來的豎向荷載時(shí)，按偏心受壓構(gòu)件計(jì)算。30圖12-16312.圈梁、連系梁、過梁和基礎(chǔ)梁

當(dāng)用砌體作為廠房的圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，一般要設(shè)置圈梁或連系梁、過梁及基礎(chǔ)梁。圈梁作用：將與墻體及廠房柱箍在一起，增強(qiáng)房屋的整體剛度，防止由于地基的不均勻沉降或較大振動(dòng)荷載等對廠房的不利影響。圈梁置于墻體內(nèi)，和柱連接，柱對它僅起拉結(jié)作用。圈梁的布置原則：①對無橋式吊車的廠房，當(dāng)墻厚≤240mm、檐口標(biāo)高為（5～8）m時(shí)應(yīng)在檐口附近布置一道，當(dāng)檐口高度大于8m時(shí)，宜增設(shè)一道。對有橋式吊車或較大振動(dòng)設(shè)備的廠房，除在檐口或窗頂布置圈梁外，尚宜在吊車梁標(biāo)高處或其他位置增設(shè)一道；外墻高度大于15m時(shí)還應(yīng)增設(shè)。32圈梁宜連續(xù)地設(shè)置在墻體的同一平面內(nèi)，除伸縮縫處不得不切斷時(shí)，其余部分應(yīng)沿整個(gè)廠房形成封閉狀。當(dāng)圈梁被門窗洞口截?cái)鄷r(shí)，應(yīng)在洞口上部增設(shè)相同截面的附加圈梁，搭接長度不應(yīng)小于其垂直距離的二倍，且不小于1m。圈梁的構(gòu)造要求：圈梁截面寬度宜與墻厚相同，當(dāng)墻厚h≥240mm時(shí)，其寬度不宜小于2h/3。高度為每層厚度的倍數(shù)，且不小于120mm?？v筋不宜小于4Φ10,鋼筋搭接長度為1.2la,箍筋間距不大于250mm。圈梁可采用現(xiàn)澆或預(yù)制裝配現(xiàn)澆接頭的方式?；炷翉?qiáng)度等級：現(xiàn)澆的不低于C15，預(yù)制的不低于C20。33連系梁：連系縱向柱列，增強(qiáng)廠房的縱向剛度并把風(fēng)荷載傳遞到縱向柱列外，并承受上部砌體的重量。單層廠房的外墻一般做成自承重墻，不宜設(shè)置墻梁（連系梁）。當(dāng)墻高度超過一定限度（15m以上），墻體強(qiáng)度不足以承受本身自重時(shí)，需設(shè)置連系梁。一般預(yù)制，兩端擱置在牛腿上，采用螺栓或焊接連接。過梁：其作用是承托門窗洞口上墻體重量。單獨(dú)設(shè)置的過梁宜采用預(yù)制構(gòu)件，兩端擱置在墻體的支承長度不宜小于240mm?；A(chǔ)梁：當(dāng)墻體強(qiáng)度足以承受本身自重時(shí)，可采用基礎(chǔ)梁將墻體重量傳給柱基，而不另做墻體基礎(chǔ)。外墻基礎(chǔ)梁一般設(shè)置在邊柱的外側(cè)，基礎(chǔ)梁頂面至少低于室內(nèi)地面50mm?；A(chǔ)梁底部距土層表面應(yīng)預(yù)留100mm左右的空隙，使梁可以隨柱基礎(chǔ)一起沉降而不受地基土的約束，同時(shí)還可防止地基土凍結(jié)膨脹時(shí)將梁頂裂?；A(chǔ)梁兩端直接擱置在柱基礎(chǔ)的杯口上，使外墻與基礎(chǔ)一起沉降，使墻面不易開裂。當(dāng)基礎(chǔ)埋置較深時(shí)，可將基礎(chǔ)梁放在混凝土墊塊上?；A(chǔ)梁一般采用矩形截面梁。在設(shè)計(jì)中盡量使圈梁、連系梁及過梁結(jié)合在一起，使一種梁起到兩種或三種梁的作用，以簡化構(gòu)造，節(jié)約材料，方便施工。3435§12-2排架計(jì)算單層廠房排架結(jié)構(gòu)實(shí)際是空間結(jié)構(gòu)，為了方便，可簡化為平面結(jié)構(gòu)計(jì)算。因?yàn)闄M向平面排架承受整個(gè)廠房的絕大部分豎向荷載和橫向水平荷載，而且橫向剛度小，所以，必須進(jìn)行橫向排架的內(nèi)力分析，以此作為柱子和基礎(chǔ)計(jì)算的依據(jù)?？v向平面排架是由柱列、基礎(chǔ)、連系梁、吊車梁和柱間支撐組成。由于縱向平面排架的柱較多，抗側(cè)剛度較大，每個(gè)柱承受的水平力不大，因此，不必計(jì)算。所以本節(jié)講的排架計(jì)算是指橫向平面排架，簡稱為排架。計(jì)算簡圖⑴計(jì)算單元的選取由相鄰柱距的中心線截出的一個(gè)典型區(qū)段，稱為計(jì)算單元。計(jì)算單元選取的原則：在屋面荷載、屋架與柱、基礎(chǔ)及其連接方法相同、同一跨內(nèi)吊車型號及起重量相同、橫向跨度不變、縱向柱距相等的情況下，可選取其中任一個(gè)橫向排架作用計(jì)算單元。受荷范圍：一般取左右各半個(gè)柱距，而吊車荷載應(yīng)按左右各一個(gè)柱距考慮。⑵計(jì)算簡圖的確定為了簡化計(jì)算，假定：柱下端固接于基礎(chǔ)頂面，上端與屋面梁或屋架鉸接；橫軸剛度無限大，即屋面梁或屋架沒軸向力。36計(jì)算簡圖中，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有軸向變形的剛桿表示。計(jì)算簡圖如下圖。柱總高H＝柱頂標(biāo)高＋基礎(chǔ)底面標(biāo)高的絕對值－初步擬定的基礎(chǔ)高度；上部柱高＝柱頂標(biāo)高－軌頂標(biāo)高＋軌頂構(gòu)造高度＋吊車梁支承處的吊車梁高。上、下部柱截面彎曲剛度EcIu、EcIl,由混凝土強(qiáng)度等級、截面形狀及尺寸確定。37§12-2-2荷載計(jì)算荷載分恒載和活載。38

恒載和活載恒載：F1——屋蓋自重（包括屋面板和屋架自重、支撐系統(tǒng)及天窗結(jié)構(gòu)自重）；F2、F3——分別為上、下柱自重；F4——吊車梁和軌道零件自重；F5——支承在牛腿上的圍護(hù)結(jié)構(gòu)重力?；钶d：屋面荷載F6、吊車荷載Tmax、Dmax和Dmin、均布風(fēng)荷載q1、q2、集中風(fēng)荷載W。上述各項(xiàng)恒載大多不作用在柱的幾何軸線上，所以由他們作用在計(jì)算簡圖上的荷載，不僅有軸向荷載，還有偏心產(chǎn)生力矩。前者不必通過排架分析便可確定柱截面軸向力，而后者必須通過排架分析來計(jì)算柱截面彎矩和剪力。39圖12-20402.各項(xiàng)荷載的計(jì)算（1）恒載恒載數(shù)字按材料的重力密度和結(jié)構(gòu)的有關(guān)尺寸計(jì)算得到，標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件從標(biāo)準(zhǔn)圖上直接查得。恒載分項(xiàng)系數(shù)γG＝1.2。（2）屋面活荷載:包括屋面均布活荷載、雪荷載和屋面積灰荷載三種，都按屋面的水平投影面積計(jì)。1）屋面均布活荷載:按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》采用。2）雪荷載:作用在建筑物或構(gòu)筑物頂面上計(jì)算用的雪壓。屋面水平投影上的雪荷載的標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算式：Sk＝μγs0Sk——雪荷載的標(biāo)準(zhǔn)值；μγ——屋面積雪分布系數(shù)，排架計(jì)算，取為1。s0——基本雪壓（kN/m2），是以當(dāng)?shù)匾话憧諘缙教沟孛嫔辖y(tǒng)計(jì)所得50年一遇最大積雪的自重確定的。按荷載規(guī)范來確定。3）屋面積灰荷載：設(shè)計(jì)生產(chǎn)中有大量排灰的廠房及其鄰近建筑物時(shí)，要考慮積灰荷載。排架計(jì)算時(shí)，屋面活荷載不與雪荷載同時(shí)考慮，僅取兩者最大值與積灰荷載同時(shí)考慮。活荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.4。41（3）吊車荷載橋式吊車對排架的作用有豎向荷載和水平荷載兩種。吊車按利用等級和載荷狀態(tài)被劃分為8個(gè)等級：A1、A2、……A8。利用等級指吊車在使用期內(nèi)要求的總工作循環(huán)次數(shù)（10個(gè)利用等級）；載荷狀態(tài)指吊車荷載達(dá)到其額定制定頻繁程度（輕、中、重、特重級）。工作級別工作制等級A1-A3輕級A4-A5中級A6-A7重級A8超重級圖12-2142作用在排架上的吊車豎向荷載設(shè)計(jì)值Dmax、Dmin橋式吊車由大車（橋架）和小車組成。Pmax,k、Pmin,k——小車吊有額定起吊質(zhì)量開到大車的某個(gè)極限位置時(shí)，在一側(cè)的每個(gè)大車的輪壓稱為最大輪壓的標(biāo)準(zhǔn)值，另一側(cè)輪壓稱為最小大輪壓的標(biāo)準(zhǔn)值。Pmax，k、Pmin，k同時(shí)發(fā)生。Pmax，k、Pmin，k可以查到。Pmax,k＝（G1,k＋G2,k＋G3,k）/2－Pmin,kG1,k、G2,k——分別為大車、小車的自重標(biāo)準(zhǔn)值，等于各自的質(zhì)量m1、m2與g的乘積。G3,k——吊車的額定起吊質(zhì)量Q對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值。432）Dmax,k、Dmin,k——吊車是移動(dòng)的，因而由Pmax,k在吊車梁支座產(chǎn)生的最大、小反力標(biāo)準(zhǔn)值。它必須用吊車梁支座豎向反力影響線來確定。Dmax,k＝βPmax,kΣyiβ——多臺吊車的荷載折減系數(shù)，按書上表取用。因多臺吊車同時(shí)滿載，且小車同時(shí)處于極限位置的情況很少出現(xiàn)，故考慮折減。Dmin,k＝βPmin,kΣyi＝Dmax,kPmin,k/Pmax,k最大、小輪壓的設(shè)計(jì)值Pmax＝γQPmax,k；Pmin＝γQPmin,k吊車豎向荷載設(shè)計(jì)值Dmax＝γQDmax,k；Dmin＝γQDmin,k

44Mmax＝Dmaxe4；Mmin＝Dmine4e4為吊車梁支座鋼墊板中心線至下部柱軸線的距離。Dmax、Dmin對下柱都是偏心壓力，應(yīng)把它們換算成作用在下部柱頂?shù)妮S心壓力和力矩：圖12-23453）作用在排架上的吊車橫向水平荷載設(shè)計(jì)值Tmax吊車的水平荷載有縱向水平荷載與橫向水平荷載兩種。吊車縱向水平荷載：是由大車的運(yùn)行機(jī)構(gòu)在剎車時(shí)引起的縱向水平慣性力。吊車縱向水平荷載作用于剎車輪與軌道的接觸點(diǎn)，方向與軌道一致，由縱向平面排架承受。吊車橫向水平荷載：是小車吊有重物時(shí)，剎車所引起的橫向水平慣性力。它通過小車剎車輪與橋架軌道間的摩擦力傳給大車，再通過大車輪傳給吊車梁，再由吊車梁傳給排架柱。吊車橫向水平荷載作用在吊車梁頂面的水平處。總的吊車橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值：ΣTi,k＝α（G2,k＋G3,k）α——吊車橫向水平荷載系數(shù)，規(guī)范規(guī)定：對于軟鉤吊車:當(dāng)額定起吊質(zhì)量Q3≤10t，α＝0.12；當(dāng)額定起吊質(zhì)量15t<Q3<50，α＝0.10；當(dāng)額定起吊質(zhì)量Q3≥75t，α＝0.08；對于硬鉤吊車α＝0.20。46通過一個(gè)大車輪子傳遞的吊車橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值：Tk＝1/4ΣTi,k＝1/4α（G2,k＋G3,k）吊車是移動(dòng)的，橫向水平荷載要根據(jù)影響線確定，吊車對排架產(chǎn)生的Tmax,k時(shí)吊車位置與產(chǎn)生Dmax,k、Dmin,k相同，所以Tmax,k＝βTkΣyi＝1/4αβ（G2,k＋G3,k）Σyi如果兩臺吊車作用下Dmax已知：Tmax＝DmaxTk/Pmax,k注：Tmax要考慮左右作用。474）多臺吊車組合排架計(jì)算中考慮多臺吊車豎向荷載：一層吊車的單跨廠房的每個(gè)排架，參加組合的吊車臺數(shù)不宜多于兩臺；一層吊車的多跨廠房的每個(gè)排架，不宜多于4臺。排架計(jì)算中考慮多臺吊車水平荷載：單或多跨廠房的每個(gè)排架，參加組合的吊車臺數(shù)不應(yīng)多于兩臺。圖12-2448（4）風(fēng)荷載作用在建筑物或構(gòu)筑物表面上計(jì)算用的風(fēng)壓，稱為風(fēng)荷載。垂直于建筑物表面風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：Wk＝βzμsμzW0βz——高度z處的風(fēng)振系數(shù)，對單層廠房，βz＝1；W0——基本風(fēng)壓（KN/m2）?；撅L(fēng)壓是以當(dāng)?shù)乇容^空曠平坦地面上離地10m高度處，統(tǒng)計(jì)所得的50年一遇10分鐘平均最大風(fēng)速為標(biāo)準(zhǔn)，確定的風(fēng)壓。μs——風(fēng)荷載體型系數(shù)；μz——風(fēng)壓高度變化系數(shù)，其變化規(guī)律與地面粗糙度有關(guān)，地面粗糙度分A、B、C、D四類。49圖12-2550圖12-2651圖12-2752柱頂以下所受的風(fēng)荷載按均布荷載計(jì)算風(fēng)荷載的設(shè)計(jì)值W、q1、q2等于標(biāo)準(zhǔn)值乘分項(xiàng)系數(shù)γQ，γQ＝1.4。在排架計(jì)算時(shí)，要考慮左右、風(fēng)荷載。設(shè)計(jì)值為柱頂以上所受風(fēng)荷載Wk（按集中荷載作用在柱頂）W1k——作用在豎向面上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值。按h1考慮。W2k——作用在坡屋面上風(fēng)荷載水平分力標(biāo)準(zhǔn)值的合力，按h2考慮。53§

12-2-3用剪力分配法計(jì)算等高排架等高排架：柱頂水平位移相等的排架，稱為等高排架。由結(jié)構(gòu)力學(xué)知道：當(dāng)單位水平力作用在單階懸臂柱時(shí)，柱頂水平位移：要使柱頂產(chǎn)生單位水平位移，則需在柱頂施加1/Δμ的水平力，一般稱它為柱的抗剪剛度或側(cè)移剛度。1.柱頂作用水平集中力時(shí)的剪力第i根柱頂分配的柱頂剪力因?yàn)橹斔轿灰?/p>

相等，得：ηi——柱i的剪力分配系數(shù)。各柱的柱頂剪力求出后，各柱可按獨(dú)立懸臂柱計(jì)算內(nèi)力。54圖12-28552．任意荷載作用時(shí)的剪力分配計(jì)算過程分三個(gè)步驟：1）先在排架柱頂附加不動(dòng)鉸支座以阻止水平位移，并求出不動(dòng)鉸支座的水平反力R；2）撤銷附加的不動(dòng)鉸支座，在此排架柱頂加上反向作用R；3）將上述兩個(gè)狀態(tài)疊加，以恢復(fù)原狀，即疊加上述兩個(gè)步驟中求出的內(nèi)力即為實(shí)際內(nèi)力。各種荷載作用下的不動(dòng)鉸支座反力R可從附錄10得出。規(guī)定：柱頂剪力、柱頂水平集中力、柱頂不動(dòng)鉸支座反力，自左向右作用取正號，反之取負(fù)號。圖12-2956

§

12-2-4內(nèi)力組合內(nèi)力組合的目的：把作用在排架上的各種可能同時(shí)出現(xiàn)的荷載，經(jīng)過綜合分析，求出在某些荷載作用下，在控制截面處所產(chǎn)生的最不利內(nèi)力，作為柱及基礎(chǔ)截面設(shè)計(jì)的依據(jù)。一、控制截面控制截面：是指構(gòu)件某一區(qū)段內(nèi)對截面配筋起控制作用的截面。排架計(jì)算應(yīng)求出控制截面的內(nèi)力，而不是所有截面的內(nèi)力。在單階排架柱中，通常上柱各截面配筋是相同的，Ⅰ－Ⅰ上柱底截面，內(nèi)力最大，為上柱控制截面。在下柱各截面配筋是相同的，Ⅱ－Ⅱ?yàn)榕Ｍ软斀孛?，在吊車豎向荷載作用下彎矩最大；Ⅲ－Ⅲ為柱底截面，在風(fēng)載或吊車橫向水平荷載作用下彎矩最大，是設(shè)計(jì)柱下基礎(chǔ)的依據(jù)；Ⅱ－Ⅱ和Ⅲ－Ⅲ是下柱的控制截面。圖12-3057二、荷載組合在排架分析中，當(dāng)分別算出柱在各種荷載單獨(dú)作用下的內(nèi)力后，為了將這些內(nèi)力組合起來，還需要考慮各種荷載同時(shí)作用時(shí)出現(xiàn)最不利內(nèi)力的可能性，及荷載組合問題。荷載組合：恒載與有可能出現(xiàn)的最不利活荷載的組合，稱為荷載組合。根據(jù)荷載規(guī)范，對于一般框架結(jié)構(gòu)、排架結(jié)構(gòu)，可以采用簡化規(guī)則，按下列組合值中取最不利值確定：1.由可變荷載效應(yīng)控制的組合⑴恒載＋任一活荷載⑵恒載＋0.9（任意兩個(gè)或兩個(gè)以上活荷載之和）2.由永久荷載效應(yīng)控制的組合對組合系數(shù)ψci，除風(fēng)載取0.6、積灰荷載取0.9以外，其他可變荷載和雪載可統(tǒng)一取0.7。58三、內(nèi)力組合

控制截面的內(nèi)力有N、M、V，對控制截面，這三種內(nèi)力怎樣搭配，其截面承載力是最不利的，這就需要進(jìn)行內(nèi)力組合以便判別。排架柱是偏心受壓構(gòu)件，縱向受力鋼筋計(jì)算主要取決于軸向力N和M。對矩形或工字形截面柱，從分析偏心受壓計(jì)算公式看，通常當(dāng)M越大相應(yīng)的N越小，偏心距就越大，可能形成大偏壓，則配筋量會增多；有時(shí)M不是最大(比最大值略小),但相應(yīng)的N卻減小很多，也可能配筋量會增加；但若M和N雖然都同時(shí)增加，N卻將增加得多一些，由于偏心距的減少，可能反而使所需的鋼筋面積減少了。在少數(shù)情況下，由于N較大或混凝土強(qiáng)度過低等原因，使柱子截面的配筋量增加。

大偏壓小偏壓59根據(jù)以上分析和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一般考慮以下四種內(nèi)力組合：⑴＋Mmax及相應(yīng)的N和V；⑵－Mmax及相應(yīng)的N和V；⑶Nmax及相應(yīng)的M（考慮正負(fù)彎矩）和V；⑷Nmin及相應(yīng)的M（考慮正負(fù)彎矩）和V。第（1）、（2）、（4)組合主要是考慮構(gòu)件可能出現(xiàn)大偏壓破壞；第（3）組合主要是考慮構(gòu)件可能出現(xiàn)小偏壓破壞。當(dāng)柱截面采用對稱配筋及采用對稱基礎(chǔ)時(shí)，第⑴、⑵兩種組合合并為一種。60內(nèi)力組合時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):（1）每次組合都必須有恒載；（2）對可變荷載，只能以一種內(nèi)力的目標(biāo)來決定其取舍；（3）當(dāng)取Nmax或Nmin為組合目標(biāo)時(shí)，應(yīng)使相應(yīng)的M絕對值盡量大。所以，對于不產(chǎn)生軸向力而產(chǎn)生彎矩的荷載項(xiàng)中的彎矩值也應(yīng)組合進(jìn)去。（4）風(fēng)荷載項(xiàng)中有左風(fēng)和右風(fēng)兩種，每次組合只能取其中的一種。（5）對吊車荷載項(xiàng)要有：有Tmax必有Dmax（或Dmin），有Dmax（或Dmin）也要有Tmax。注意取用吊車荷載項(xiàng)目數(shù)。（6）在組合截面Ⅲ－Ⅲ的內(nèi)力時(shí)，要把相應(yīng)的水平剪力值求出。（7）由于在計(jì)算基礎(chǔ)底面積時(shí)須用到內(nèi)力的標(biāo)準(zhǔn)值，所以還需求出荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合值。61內(nèi)力組合值的評判:（1）N差不多時(shí)，M較大的不利；（2）M差不多時(shí)，若M/N>0.3h0,則N小的不利；若M/N≤0.3h0,則N大的不利。6212-2-5單層廠房排架考慮整體空間作用的基本概念排架與排架、排架與山墻之間相互關(guān)聯(lián)的整體作用稱為廠房的整體空間作用。產(chǎn)生單層廠房整體空間作用的條件：（1）各橫向排架之間必須有縱向構(gòu)件將它們聯(lián)系起來；（2）各橫向排架的彼此情況不同，或是結(jié)構(gòu)不同或承受的荷載不同。圖12-31各排架水平位移相同兩端有山墻，對其他排架有不同程度的約束作用。受到牽連，沒有直接承載的排架也有水平位移。由于有山墻，各排架水平位移都較小。（柱頂水平位移示意圖）63由此可見，無檁屋蓋比有檁屋蓋、局部荷載比均布荷載的廠房的整體空間作用要大。由于山墻的側(cè)向剛度大，對與它相鄰的排架水平位移的約束也較大，故在廠房整體空間作用中起著相當(dāng)?shù)淖饔谩?4§12-3單層廠房柱§12-3-1柱的形式柱的形式：矩形柱、工字形柱、雙肢柱等。見下圖。圖12-32單層廠房柱的形式矩形柱(b)工字形柱(c)預(yù)制空腹板工字形柱(d)單肢管柱(g）斜腹桿雙肢柱(h)雙肢管柱65原則：應(yīng)力求受力合理，截面剛度大，自重輕，省材料，維護(hù)簡便，還要考慮有無吊車及吊車規(guī)格、柱高柱距等因素，同時(shí)還需考慮制作、運(yùn)輸、吊裝及材料供應(yīng)等具體情況。同一工程中，柱型規(guī)格不宜過多，要為工業(yè)化施工創(chuàng)造條件。66§12-3-2矩形柱的設(shè)計(jì)一、截面尺寸和外形構(gòu)造尺寸柱截面尺寸除應(yīng)保證柱具有足夠的承載力外，還要有足夠的剛度，以免造成廠房橫向和縱向變形過大，發(fā)生吊車軌輪和軌道的過早磨損，影響吊車正常運(yùn)行或?qū)е聣臀萆w產(chǎn)生裂縫，影響正常使用。根據(jù)剛度要求，柱的最小截面尺寸見表12-3。67§12-3-2矩形柱的設(shè)計(jì)二、截面設(shè)計(jì)根據(jù)排架計(jì)算求得的控制截面最不利內(nèi)力組合M和N，按偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行截面計(jì)算。計(jì)算長度按表12-4取用。68三.構(gòu)造要求矩形和工字形柱的混凝土強(qiáng)度等級常用C20-C30，軸力較大時(shí)采用較高等級?？v向受力鋼筋一般采用HRB400和HRB335級鋼筋，構(gòu)造鋼筋可用HPB235和HRB335級鋼筋，直徑d≥6mm的箍筋采用HPB235。縱向受力鋼筋直徑不宜小于12mm，全部縱向受力鋼筋的配筋率不宜超過5%；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級小于或等于C50時(shí)，全部縱向受力鋼筋的配筋率不應(yīng)小于0.5%；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級大于C50時(shí)，不應(yīng)小于0.6%；柱截面每邊縱向鋼筋配筋率不應(yīng)小于0.2%。當(dāng)柱截面高度大于600mm時(shí)，在側(cè)面應(yīng)設(shè)置直徑為10-16mm的縱向構(gòu)造鋼筋，并相應(yīng)地設(shè)置復(fù)合箍筋或拉結(jié)筋。柱內(nèi)縱向鋼筋凈距不應(yīng)小于50mm，對水平澆筑的預(yù)制柱，其最小凈距不應(yīng)大于25mm和縱向鋼筋的直徑。垂直于彎矩平面的縱向受力鋼筋的中距不應(yīng)大于350mm。柱中箍筋的構(gòu)造應(yīng)滿足對偏心受壓構(gòu)件的要求。柱與屋架、吊車梁等構(gòu)件的連接構(gòu)造可參閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)圖集或設(shè)計(jì)手冊。69四、吊裝、運(yùn)輸階段的承載力和裂縫寬度驗(yàn)算當(dāng)柱變階處截面吊裝驗(yàn)算配筋不足時(shí)，可在該局部區(qū)段加配短鋼筋。70717273§

12-3-3牛腿單層廠房中，常采用柱側(cè)伸出的牛腿來支承屋架（屋面梁）、托架和吊車梁。牛腿分為兩類：當(dāng)a≤h0時(shí)為短牛腿，a>h0時(shí)為長牛腿。長牛腿的受力特點(diǎn)與懸臂梁相似，可按懸臂梁設(shè)計(jì)。而一般支承吊車梁的牛腿是變截面深梁，其受力性能與普通懸臂梁不同。1.試驗(yàn)研究結(jié)果⑴彈性階段的應(yīng)力分布右圖為對a/h0＝0.5的環(huán)氧樹脂牛腿模型進(jìn)行彈性試驗(yàn)等到的主應(yīng)力跡線。在牛腿上部，主拉應(yīng)力跡線基本上與牛腿上邊緣平行。牛腿下部主壓應(yīng)力跡線大致與從加載點(diǎn)到牛腿下部轉(zhuǎn)角的連線ab相平行。短牛腿長牛腿74⑵裂縫的出現(xiàn)與展開當(dāng)荷載加載到破壞荷載20%~40%時(shí)出現(xiàn)豎向裂縫，裂縫展開很小，對牛腿受力性能影響不大；當(dāng)荷載加載到破壞荷載40%~60%時(shí)，在加載板內(nèi)側(cè)附近出現(xiàn)第一條斜裂縫①，隨荷載增大，裂縫不斷開展，最后，約為破壞荷載80%，突然出現(xiàn)第二條裂縫②，牛腿即將破壞。第一條斜裂縫是確定牛腿截面尺寸的主要依據(jù)。試驗(yàn)表明，a/h0是影響裂縫出現(xiàn)遲早的主要參數(shù)。隨著a/h0的增大，出現(xiàn)斜裂縫的荷載不斷減小。75⑶破壞形態(tài)牛腿破壞形態(tài)主要取決于a/h0，有以下三種破壞形態(tài)。1）彎曲破壞:當(dāng)a/h0>0.75和縱向受里鋼筋配筋率較低時(shí)，一般為彎曲破壞。2）剪切破壞:又分為純剪破壞、斜壓破壞和斜拉破壞三種，其純剪破壞a/h0很小（≤0.1）或a/h0值雖較大但邊緣高度h1較小，可能發(fā)生沿加載板內(nèi)側(cè)接近豎直截面的剪切破壞。是由于牛腿內(nèi)縱向鋼筋應(yīng)力較低。當(dāng)a/h0=0.1-0.75時(shí)，可能發(fā)生斜壓或斜拉破壞。3）局部受壓破壞當(dāng)加載板過小或混凝土強(qiáng)度過低，由于很大的局部壓應(yīng)力而導(dǎo)致加載板下混凝土局部壓碎破壞。牛腿還可能鋼筋錨固不良而破壞。大部分為斜壓破壞。剪切破壞斜壓破壞彎曲破壞局部壓壞斜拉破壞76（4）牛腿在豎向力和水平拉力同時(shí)作用下的受力情況根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，由于水平拉力Fh的作用，牛腿截面出現(xiàn)斜裂縫的荷載比僅有豎向力作用要降低，當(dāng)Fh/Fv＝0.2～0.5時(shí)，開裂荷載下降36%～47%,同時(shí)牛腿承載力降低。但兩者破壞規(guī)律相似。772.牛腿的設(shè)計(jì)牛腿設(shè)計(jì)為：確定牛腿的截面尺寸、承載力計(jì)算和配筋構(gòu)造。⑴截面尺寸的確定牛腿寬度同柱寬，因此主要時(shí)確定牛腿高度。牛腿高度確定，一般以控制其在使用階段不出現(xiàn)或僅出現(xiàn)細(xì)微斜裂縫為準(zhǔn)，所以，牛腿高度按斜裂縫控制條件和構(gòu)造要求來確定，截面尺寸按下式確定：78注意：在公式考慮了水平拉力的同時(shí)作用下對牛腿抗裂度的不利影響；當(dāng)β＝0.65時(shí)，可使牛腿在正常使用條件下，基本不出現(xiàn)斜裂縫，當(dāng)β＝0.8，可使多數(shù)牛腿在正常使用條件下不出現(xiàn)斜裂縫。試驗(yàn)表明，牛腿的縱向鋼筋對斜裂縫出現(xiàn)沒影響，彎筋對斜裂縫展開有重要作用，但對斜裂縫的出現(xiàn)無影響。規(guī)范規(guī)定：h1不應(yīng)小于h/3，且不應(yīng)小于200mm，否則a/h0較大而豎向力靠近外邊緣時(shí)，會發(fā)生沿加載板內(nèi)側(cè)邊緣近似垂直截面的剪切破壞。牛腿底面傾斜角α不宜大于45o（一般就取45o），以防止斜裂縫出現(xiàn)后可能引起底面與下柱交界處產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中。當(dāng)a≤100mm時(shí)，一般不必做傾斜角，即α=0。另外，吊車梁與牛腿外邊緣的距離c1也不宜太小（≥70mm),以保證牛腿頂部的局部受壓承載力，否則容易產(chǎn)生自由邊混凝土保護(hù)層脫落。加載板尺寸大小對牛腿承載力影響。規(guī)范規(guī)定：A——牛腿支承面上的局部受壓面積。若不滿足，應(yīng)采用加大受壓面積，提高混凝土等級或設(shè)置鋼筋網(wǎng)等有效措施。79⑵承載力計(jì)算和配筋構(gòu)造計(jì)算簡圖計(jì)算時(shí)可將牛腿簡化為一個(gè)以縱向鋼筋為拉桿和混凝土斜撐為壓桿的三角形桁架。當(dāng)豎向力和水平拉力共同作用時(shí)，計(jì)算簡圖為：80縱向受拉鋼筋的計(jì)算和構(gòu)造

81位于牛腿頂面的水平縱向受拉鋼筋由兩部分組成：承受豎向力的抗彎鋼筋和承受水平拉力的抗拉錨筋。由于水平縱向受拉鋼筋的應(yīng)力沿牛腿上部受拉力全長基本相同，因此不得將其下彎兼作彎起鋼筋，而應(yīng)全部直通牛腿外邊緣再沿斜邊下彎，并伸入下柱內(nèi)150mm后截?cái)?，另一端在柱?nèi)應(yīng)有足夠的錨固長度，以免鋼筋未達(dá)到強(qiáng)度設(shè)計(jì)值前就被拔出而降低牛腿的承載力。承受豎向力所需的水平縱向受拉鋼筋的配筋率為0.2%～0.6%，且根數(shù)不少于4根。承受水平拉力的錨筋應(yīng)焊在預(yù)埋件上，且不應(yīng)少于2根。

82（3）水平箍筋和彎起鋼筋的構(gòu)造要求當(dāng)滿足前面公式及構(gòu)造要求時(shí),牛腿可不進(jìn)行受剪承載力計(jì)算（因斜裂縫控制條件比斜截面受剪承載里調(diào)經(jīng)嚴(yán)格），按構(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)?。?～12）mm，間距為100～150mm，且在上部2h0/3范圍內(nèi)水平箍筋總截面面積不應(yīng)小于As/2(承受豎向力的水平縱向受拉鋼筋截面面積)。當(dāng)a/h0≥0.3時(shí)，應(yīng)設(shè)彎起筋，采用HRB335、HRB400。并宜使其與集中荷載作用點(diǎn)到牛腿斜邊下端連線的交點(diǎn)位于牛腿上部l/6～l/2之間的范圍內(nèi)(詳見書上圖12-4),其截面面積不應(yīng)少于承受豎向力的受拉鋼筋截面面積的1/2，根數(shù)不少于2根，直徑不應(yīng)小于12mm，縱向受拉鋼筋不得兼作彎起筋。滿足以上構(gòu)造要求時(shí),就滿足了牛腿受剪承載力的要求。

8384柱頂牛腿配筋構(gòu)造見下圖。85例：某單層工業(yè)廠房，跨度18m，設(shè)兩臺Q=100KN軟鉤，A4級工作制吊車。上柱截面為400mmX400mm，下柱截面為400mmX600mm。牛腿上作用有吊車豎向荷載Dmax，k=230KN，水平荷載Fhk=8.94KN，吊車梁及軌道重G4k=33KN，混凝土為C20，縱筋及彎起鋼筋采用HRB335級鋼，箍筋采用HPB235級鋼。試確定牛腿尺寸及配筋。86§12-4柱下獨(dú)立基礎(chǔ)按受力形式分：柱下獨(dú)立基礎(chǔ)有軸心受壓和偏心受壓兩種。按施工方法分：柱下獨(dú)立基礎(chǔ)有預(yù)制柱下基礎(chǔ)和現(xiàn)澆柱下基礎(chǔ)。按外形分：柱下獨(dú)立基礎(chǔ)有錐形和階梯形兩種。預(yù)制柱下基礎(chǔ)又稱為杯形基礎(chǔ)。當(dāng)上部結(jié)構(gòu)荷載較大，地基土質(zhì)差，對基礎(chǔ)不均勻沉降要求較嚴(yán)格的廠房一般采用樁基?！?2-4-1柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的形式87§12-4-2柱下擴(kuò)展基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)柱下擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：按地基承載力確定基礎(chǔ)底面尺寸；按受沖切承載力確定基礎(chǔ)高度和變階處的高度；按基礎(chǔ)計(jì)算受彎承載力計(jì)算底板配筋；構(gòu)造要求及施工圖。確定基礎(chǔ)底面尺寸根據(jù)地基承載力條件和地基變形條件確定。⑴軸心受壓柱下基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足：Nk——相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的豎向力值；GK——基礎(chǔ)及基礎(chǔ)上方土的重力標(biāo)準(zhǔn)值；fa——經(jīng)過深度和寬度修正后的地基承載力特征值。Gk＝γmdA

設(shè)計(jì)按上式算出A，選定基礎(chǔ)底面積的一個(gè)邊長為b，即可求得另一邊當(dāng)采用正方形時(shí)，kNkGkk88⑵偏心受壓柱下基礎(chǔ)假定基礎(chǔ)底面的壓應(yīng)力按線性非均勻分布，基礎(chǔ)底面邊緣最大和最小壓應(yīng)力為：

Mbk——作用于基礎(chǔ)底面的力矩標(biāo)準(zhǔn)組合值；Nbk——由柱和基礎(chǔ)梁傳至基礎(chǔ)底面的軸向力標(biāo)準(zhǔn)值，W——基礎(chǔ)底面面積抵抗矩，得：e=Mbk/(Nbk+Gk)89

得：由上式可知，當(dāng)e<b/6時(shí)，pmin>0，地基反力圖形為梯形；當(dāng)e＝b/6時(shí)，pmin＝0，地基反力圖形為三角形，

當(dāng)e>b/6時(shí)，說明基礎(chǔ)底面有一部分是脫離地基的，即這時(shí)承受地基反力的基礎(chǔ)底面積不是bl，而是3al,pmax為：eba-=2alGNpkbkk+=3)(2max,a——合力（F＋G）作用點(diǎn)至基礎(chǔ)底面最大受壓邊緣的距離；l——垂直于力矩作用方向的基礎(chǔ)底面邊長。90偏心受壓柱下基礎(chǔ)底面尺寸應(yīng)符合下列要求：

此外，為避免在不均勻壓力作用下基礎(chǔ)發(fā)生較大傾斜，對基礎(chǔ)底面壓應(yīng)力的分布還應(yīng)做如下限制：對有吊車的廠房，應(yīng)使基礎(chǔ)底面全部與地基接觸，即要求pk,min>0；對無吊車的廠房，當(dāng)考慮風(fēng)荷載組合時(shí)，允許基礎(chǔ)底面部分與地基接觸，但要求接觸部分長度與基礎(chǔ)底面長寬之比3a/b≥0.75,以免基礎(chǔ)傾斜過大。偏心受壓基礎(chǔ)底面尺寸一般采用試算法；先按軸心受壓基礎(chǔ)所需的底面積增大20%～40%，初步選定長邊、短邊尺寸，然后驗(yàn)算是否符合上式要求。

912．確定基礎(chǔ)高度基礎(chǔ)高度應(yīng)滿足兩個(gè)：1）構(gòu)造要求；2）滿足柱與基礎(chǔ)交接處混凝土受沖切承載力的要求。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)基礎(chǔ)高度不夠時(shí)，柱傳給基礎(chǔ)的荷載將使基礎(chǔ)發(fā)生沖切破壞，即沿柱邊大致45o方向的截面被拉脫成角錐體破壞。為防止沖切破壞，需驗(yàn)算矩形基礎(chǔ)在柱與基礎(chǔ)交接處以及基礎(chǔ)變截面處的沖切承載力：

其中：92at——沖切破壞錐體最不利一側(cè)斜截面的上邊長；當(dāng)計(jì)算柱與基礎(chǔ)交接處的受沖切承載力時(shí)，取柱寬；當(dāng)計(jì)算基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力時(shí)，取階寬。ab——沖切破壞錐體最不利一側(cè)斜截面在基礎(chǔ)底面范圍內(nèi)的下邊長；當(dāng)計(jì)算柱與基礎(chǔ)交接處時(shí)，取柱寬加兩倍基礎(chǔ)有效高度；當(dāng)計(jì)算基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力時(shí)，取上階寬加兩倍該處的基礎(chǔ)有效高度。am——沖切破壞錐體斜截面的上邊長at和下邊長ab的平均值；h0——柱與基礎(chǔ)交接處或基礎(chǔ)變階處的截面有效高度；Al——考慮沖切荷載時(shí)取用的部分基地面積；Ps——荷載效應(yīng)基本組合時(shí)，地基土單位面積上的凈反力設(shè)計(jì)值（扣除基礎(chǔ)自重及其上土的重力）；對偏心荷載可取最大的凈反力設(shè)計(jì)值。設(shè)計(jì)時(shí)，一般先假定基礎(chǔ)高度。93當(dāng)基礎(chǔ)底面落在45°線以內(nèi)時(shí)，可不進(jìn)行抗沖切驗(yàn)算。943.計(jì)算底板受力鋼筋基礎(chǔ)底板在地基凈反力作用下，在兩個(gè)方向都產(chǎn)生向上的彎曲，需在底板兩個(gè)方向都配受力鋼筋。配筋的控制截面一般取在柱與基礎(chǔ)交接處或變階處，計(jì)算兩個(gè)方向彎時(shí)，把基礎(chǔ)視為固定在柱周邊變階處的四面挑出的懸臂板。95⑴軸心荷載作用下的基礎(chǔ)

軸心受壓基礎(chǔ)，沿長邊b方向的截面Ⅰ-Ⅰ的MI等于作用在梯形截面面積ABCD形心處的地基凈反力pj