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1、1鋼筋混凝土設計鋼筋混凝土設計 單層工業(yè)廠房單層工業(yè)廠房第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構 3.5 3.5 橫向排架結構內(nèi)力分析橫向排架結構內(nèi)力分析橫向橫向排架的計算簡圖排架的計算簡圖1 1 排架計算見圖排架計算見圖第1頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構 橫向排架結構內(nèi)力分析橫向排架結構內(nèi)力分析2 2 排架結構上的荷載排架結構上的荷載 作用在橫向排架結構上的荷載有作用在橫向排架結構上的荷載有恒載恒載、屋面活荷載屋面活荷載、雪荷載雪荷載、積灰荷積灰荷載載、吊車荷載吊車荷載和和風荷載風荷載等，除吊車荷載外，其它荷載均取自計算單元范圍等，除吊車荷載外，其它荷載均取自計算單元

2、范圍內(nèi)。內(nèi)。（1）恒載恒載：屋蓋自重屋蓋自重G1 ：屋蓋自重包括屋架或屋面梁、屋面板、天溝板、天屋蓋自重包括屋架或屋面梁、屋面板、天溝板、天窗架、屋面構造層以及屋蓋支撐等重力荷載。窗架、屋面構造層以及屋蓋支撐等重力荷載。懸墻自重懸墻自重G2：當設有連系梁支承圍護墻體時，排架柱承受著計算當設有連系梁支承圍護墻體時，排架柱承受著計算單元范圍內(nèi)連系梁、墻體和窗等重力荷載。單元范圍內(nèi)連系梁、墻體和窗等重力荷載。吊車梁和軌道及連接件自重吊車梁和軌道及連接件自重G3。柱自重柱自重G4（G5）：第2頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構 2 2 橫向排架結構內(nèi)力分析橫向排架結構內(nèi)力分析 恒載

3、作用位置及相應的恒載作用位置及相應的排架計算簡圖排架計算簡圖2 2 排架結構上的荷載排架結構上的荷載 第3頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構 橫向排架結構內(nèi)力分析橫向排架結構內(nèi)力分析 （2）屋面活荷載屋面活荷載 ：包括屋面均布活荷載、屋面雪荷載和屋面積灰荷載包括屋面均布活荷載、屋面雪荷載和屋面積灰荷載三部分。其荷載分項系數(shù)均為。三部分。其荷載分項系數(shù)均為。屋面均布活荷載屋面均布活荷載：屋面水平投影面上的屋面均布活荷載標準值，按屋面水平投影面上的屋面均布活荷載標準值，按下列情況取：不上人的屋面為下列情況取：不上人的屋面為2；上人的屋面為；上人的屋面為2。屋面雪荷載屋面雪荷載：

4、屋面水平投影面上的雪荷載標準值屋面水平投影面上的雪荷載標準值 (kN/m2)式中式中:為基本雪壓為基本雪壓(kN/m2)；為屋面積雪分布系數(shù)。為屋面積雪分布系數(shù)。屋面積灰荷載屋面積灰荷載：對設計生產(chǎn)中有大量排灰的廠房及其臨近建筑時，對設計生產(chǎn)中有大量排灰的廠房及其臨近建筑時，應考慮屋面積灰荷載的影響。應考慮屋面積灰荷載的影響。屋屋面面均均布布活活荷荷載載不不與與雪雪荷荷載載同同時時考考慮慮，取取兩兩者者中中的的較較大大值值；當當有有屋屋面面積積灰灰荷荷載載時時，積積灰灰荷荷載載應應與與雪雪荷荷載載或或不不上上人人的的屋屋面面均均布布活活荷荷載載兩兩者中的較大值同時考慮。者中的較大值同時考慮。注

5、：注：2 2 排架結構上的荷載排架結構上的荷載 第4頁/共113頁2 2 排架結構上的荷載排架結構上的荷載排架結構上的荷載排架結構上的荷載 屋面活荷載作用下的排架計算簡圖屋面活荷載作用下的排架計算簡圖第5頁/共113頁2 2 排架結構上的荷載排架結構上的荷載排架結構上的荷載排架結構上的荷載 吊車荷載示意圖吊車荷載示意圖第6頁/共113頁2 2 排架結構上的荷載排架結構上的荷載排架結構上的荷載排架結構上的荷載(3)(3)吊車荷載吊車荷載吊車荷載吊車荷載n n工作制：工作制：工作制：工作制：根據(jù)吊車荷載達到其額定值的頻繁程度將吊車工根據(jù)吊車荷載達到其額定值的頻繁程度將吊車工作制度分為輕級、中級、重

6、級、超重級。作制度分為輕級、中級、重級、超重級。n n吊車荷載分類吊車荷載分類吊車荷載分類吊車荷載分類：豎向荷載豎向荷載Dmax(Dmax(或或Dmin)Dmin)n n 橫向水平荷載橫向水平荷載TmaxTmax、TminTminn n 縱向水平荷載縱向水平荷載T Tn n豎向荷載：豎向荷載：豎向荷載：豎向荷載：當小車吊在額定最大起重量當小車吊在額定最大起重量QQ開到大車一端的開到大車一端的極限位置，該側的每個大車輪壓稱為吊車的最大輪壓極限位置，該側的每個大車輪壓稱為吊車的最大輪壓Pmax,k(Pmax,k(標準值標準值)，另一側為最小輪壓，另一側為最小輪壓(標準值標準值)Pmin,k)Pmi

7、n,k。吊車。吊車輪壓應考慮數(shù)臺吊車不利組合：輪壓應考慮數(shù)臺吊車不利組合：n n單跨廠房最多考慮兩臺吊車；多跨廠房最多考慮四臺吊車。單跨廠房最多考慮兩臺吊車；多跨廠房最多考慮四臺吊車。n n Pmax,kPmax,k根據(jù)吊車型號、規(guī)格等查閱產(chǎn)品目錄或起重運輸機根據(jù)吊車型號、規(guī)格等查閱產(chǎn)品目錄或起重運輸機械專業(yè)標準械專業(yè)標準(ZQ(ZQ工一工一62)62)得到。四輪吊車：得到。四輪吊車：n n 2(Pmax,k+Pmin,k)=(Q1,k+Q2,k+Q,k)g2(Pmax,k+Pmin,k)=(Q1,k+Q2,k+Q,k)gn n 設計值設計值設計值設計值:標準值乘標準值乘第7頁/共113頁2

8、2 排架結構上的荷載排架結構上的荷載排架結構上的荷載排架結構上的荷載(3)(3)吊車荷載吊車荷載吊車荷載吊車荷載n n 吊車是移動的，吊車豎向荷載組合值用影響線計算。吊車是移動的，吊車豎向荷載組合值用影響線計算。n n兩臺吊車滿載并行，其中一臺的一個輪子（與另一吊車相兩臺吊車滿載并行，其中一臺的一個輪子（與另一吊車相兩臺吊車滿載并行，其中一臺的一個輪子（與另一吊車相兩臺吊車滿載并行，其中一臺的一個輪子（與另一吊車相鄰）正好位于計算排架柱上，另一臺吊車與它緊靠在一起鄰）正好位于計算排架柱上，另一臺吊車與它緊靠在一起鄰）正好位于計算排架柱上，另一臺吊車與它緊靠在一起鄰）正好位于計算排架柱上，另一臺

9、吊車與它緊靠在一起的時候，傳給柱子上的壓力為最大。當一邊柱子承受由的時候，傳給柱子上的壓力為最大。當一邊柱子承受由的時候，傳給柱子上的壓力為最大。當一邊柱子承受由的時候，傳給柱子上的壓力為最大。當一邊柱子承受由PmaxPmax產(chǎn)生的最大豎向荷載產(chǎn)生的最大豎向荷載產(chǎn)生的最大豎向荷載產(chǎn)生的最大豎向荷載DmaxDmax時，另一邊柱子承受最小時，另一邊柱子承受最小時，另一邊柱子承受最小時，另一邊柱子承受最小豎向荷載豎向荷載豎向荷載豎向荷載DminDmin，DmaxDmax和和和和DminDmin同時出現(xiàn)。同時出現(xiàn)。同時出現(xiàn)。同時出現(xiàn)。第8頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構 橫向排架

10、結構內(nèi)力分析橫向排架結構內(nèi)力分析吊車豎向荷載吊車豎向荷載：和和 的標準值按下式計算的標準值按下式計算式中式中 、表示第表示第 臺吊車的最大輪壓和最小輪壓；臺吊車的最大輪壓和最小輪壓；與吊車輪壓相對應的支座反力影響線的豎向坐標值。與吊車輪壓相對應的支座反力影響線的豎向坐標值。當計算吊車梁及其連接的強度時，吊車豎向荷載應乘以動力系數(shù)。當計算吊車梁及其連接的強度時，吊車豎向荷載應乘以動力系數(shù)。注：注：計計算算排排架架考考慮慮多多臺臺吊吊車車豎豎向向荷荷載載時時，對對單單跨跨廠廠房房的的每每個個排排架架，參參與與組組合合的的吊吊車車臺臺數(shù)數(shù)不不宜宜多多于于2臺臺；對對多多跨跨廠廠房房的的每每個個排排架

11、架，不不宜宜多于多于4臺。臺。（3）吊車荷載吊車荷載：2 2 排架結構上的荷載排架結構上的荷載 第9頁/共113頁2 2 排架結構上的荷載排架結構上的荷載排架結構上的荷載排架結構上的荷載(3)(3)吊車荷載吊車荷載吊車荷載吊車荷載n n橫向水平制動力可近似考慮由兩側排架柱各負擔一半。橫向水平制動力可近似考慮由兩側排架柱各負擔一半。n n 作用點作用點作用點作用點：吊車的豎向輪壓處。吊車的豎向輪壓處。n n荷載規(guī)范荷載規(guī)范荷載規(guī)范荷載規(guī)范規(guī)定規(guī)定規(guī)定規(guī)定：吊車橫向水平荷載作用，單跨、多跨吊車橫向水平荷載作用，單跨、多跨均最多考慮兩臺吊車同時制動。均最多考慮兩臺吊車同時制動。吊車豎向荷載和橫向水平

12、荷載吊車豎向荷載和橫向水平荷載 第10頁/共113頁2 2 排架結構上的荷載排架結構上的荷載排架結構上的荷載排架結構上的荷載(3)(3)吊車荷載吊車荷載吊車荷載吊車荷載n n通常起重量通常起重量Q50tQ50t的橋式吊車，其大車總輪數(shù)為的橋式吊車，其大車總輪數(shù)為4 4，每個大車輪傳遞的吊車橫向水平荷載標準值，每個大車輪傳遞的吊車橫向水平荷載標準值TkTk：n n TkTk（Q,k+Q1,kQ,k+Q1,k）g g n n橫向水平荷載系數(shù)橫向水平荷載系數(shù)(或小車制動力系數(shù)或小車制動力系數(shù))n n 對軟鉤吊車：對軟鉤吊車：n n 當當Q10tQ10t時，；當時，；當QQ151550t50t時，；時

13、，；n n 當當Q75tQ75t時，；時，；n n 對硬鉤吊車：。對硬鉤吊車：。n n吊車在排架上產(chǎn)生最大橫向水平荷載標準值吊車在排架上產(chǎn)生最大橫向水平荷載標準值Tmax,kTmax,k時的吊車位置與產(chǎn)生時的吊車位置與產(chǎn)生DmaxDmax、DminDmin相同。排架柱所相同。排架柱所受的最大橫向水平荷載標準值受的最大橫向水平荷載標準值TmaxTmax，k k可由影響線可由影響線求得求得 第11頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構 橫向排架結構內(nèi)力分析橫向排架結構內(nèi)力分析吊車橫向水平荷載吊車橫向水平荷載：吊車總的橫向水平荷載可按下式取值：吊車總的橫向水平荷載可按下式取值：式中式

14、中 吊車的額定起重量；吊車的額定起重量；小車重量；小車重量；重力加速度；重力加速度；橫向水平荷載系數(shù)。橫向水平荷載系數(shù)。對對于于一一般般四四輪輪橋橋式式吊吊車車，大大車車每每一一輪輪子子傳傳遞遞給給吊吊車車梁梁的的橫橫向向水平制動力水平制動力 為：為：式中式中 為第為第 個大車輪子的橫向水平制動力。個大車輪子的橫向水平制動力?？紤]多臺吊車水平荷載時，對單跨或多跨廠房的每個排架，參考慮多臺吊車水平荷載時，對單跨或多跨廠房的每個排架，參與組合的吊車臺數(shù)不應多于與組合的吊車臺數(shù)不應多于2臺。臺。注：注：2 2 排架結構上的荷載排架結構上的荷載 第12頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房

15、結構 橫向排架結構內(nèi)力分析橫向排架結構內(nèi)力分析吊車縱向水平荷載吊車縱向水平荷載：吊吊車車縱縱向向水水平平荷荷載載標標準準值值T0，按按作作用用在在一一邊邊軌軌道道上上所所有有剎剎車車輪輪的的最大輪壓之和的最大輪壓之和的10%采用，即采用，即式式中中，n為為施施加加在在一一邊邊軌軌道道上上所所有有剎剎車車輪輪數(shù)數(shù)之之和和，對對于于一一般般的的四四輪輪吊車，吊車，n=1。無論單跨或多跨廠房，在計算吊車縱向水平荷載時，一側的無論單跨或多跨廠房，在計算吊車縱向水平荷載時，一側的整個縱向排架上最多只能考慮整個縱向排架上最多只能考慮2臺吊車。臺吊車。注：注：2 2 排架結構上的荷載排架結構上的荷載 第13

16、頁/共113頁v【例2.1】有單跨單層廠房，跨度為24m，柱距為6m，設計時考慮兩臺A3級工作制20/5t橋式軟鉤吊車，求作用于排架柱上的Dmax,k、Dmin,k、Tmax,k。v【解】（1）查ZQ162得：v吊車橋距l(xiāng)K=22.5m時，v吊車最大寬度B=5600mm；v大車輪距K=4400mm；v小車重Qlk=77.2kN;v吊車最大輪壓Pmax,k=202kN；v吊車最小輪壓Pmin,k=60kN。第14頁/共113頁v（2）確定吊車的最不利位置及柱支座反力影響線，如圖5所示。v（3）計算Dmax,k、Dmin,k、Tmax,kv查表得折減系數(shù)。vDmax,kvDmin,kvTkvTma

17、x,k第15頁/共113頁圖1橋式吊車荷載 第16頁/共113頁圖2 吊車荷載 第17頁/共113頁圖3 吊車橫向水平制動力 第18頁/共113頁圖4 吊車縱向水平荷載 第19頁/共113頁圖5 吊車梁反力影響線 第20頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構 橫向排架結構內(nèi)力分析橫向排架結構內(nèi)力分析式中式中 基本風壓值（基本風壓值（kN/m2），是以當?shù)乇容^空曠平坦地面上離），是以當?shù)乇容^空曠平坦地面上離 高度高度z處的風振系數(shù)；處的風振系數(shù)；風壓高度變化系數(shù)；風壓高度變化系數(shù)；風荷載體型系數(shù)。風荷載體型系數(shù)。地地10m高高處處統(tǒng)統(tǒng)計計所所得得的的50年年一一遇遇10分分鐘鐘平

18、平均均最最大大風風速速為為標標準確定的風壓值；準確定的風壓值；（4）風荷載風荷載：垂直于建筑物表面上的風荷載標準值垂直于建筑物表面上的風荷載標準值 （kN/m2）按下式計算：）按下式計算：2 2 排架結構上的荷載排架結構上的荷載 第21頁/共113頁2 2 排架結構上的荷載排架結構上的荷載排架結構上的荷載排架結構上的荷載(4)(4)風荷載風荷載風荷載風荷載 風荷載的計算風荷載的計算第22頁/共113頁v垂直于建筑物表面上的風荷載標準值應按下式計算：vwk=zszw0v排架計算時作用在不同位置處風荷載的計算原則：v（1）作用在排架柱頂以下墻面上的風荷載按均布考慮，迎風面為q1，背風面為q2，其風

19、壓高度變化系數(shù)可按柱頂標高取值。風荷載風荷載第23頁/共113頁（2）作用于柱頂以上屋蓋部分的風荷載仍取為均布荷載，但對排架的作用則按作用在柱頂?shù)募酗L荷載W考慮，其風壓高度變化系數(shù)取值如下：有矩形天窗時，按天窗檐口取值；無矩形天窗時，按廠房檐口標高取值。作用在排架上的風荷載，其設計值分別按下式計算：第24頁/共113頁2 2 排架結構上的荷載排架結構上的荷載排架結構上的荷載排架結構上的荷載(4)(4)風荷載風荷載風荷載風荷載v 墻面上均布風荷載：墻面上均布風荷載：2-22-3v 柱頂水平集中荷載：柱頂水平集中荷載：2-4第25頁/共113頁v【例2.2】如圖所示。柱距為6m的單跨單層廠房，建

20、于天津市郊區(qū)，求作用于排架上的風荷載設計值。v【解】從荷載規(guī)范中查得天津市基本風壓為W02；風荷載體型系數(shù)s值如圖所示。計算單元寬度B=6m。（1）柱頂以下風荷載按均布荷載計算，風壓高度變化系數(shù)z按柱頂標高計算，由荷載規(guī)范查得15m高度處z=0.84;10m高處z；故12m高度處：vzvq1=Qs1zw0kN/m()vq2=Qs2zw0kN/m()第26頁/共113頁v（2）計算作用于柱頂?shù)募酗L荷載wv風壓高度變化系數(shù)z按天窗檐口處標高（）計算。由荷載規(guī)范查得20m高度處，z，故高度處：vzv（）v作用于排架風荷載如圖所示。第27頁/共113頁圖2.1 橫向排架上的風荷載 第28頁/共113

21、頁圖2.2.(a)廠房剖面圖；(b)計算簡圖及s值 第29頁/共113頁圖作用于排架風荷載 第30頁/共113頁等高排架就是指在排架計算簡圖中，各柱柱頂標高相同或柱頂標高雖不同，但柱頂有傾斜橫梁貫通連接的排架。排架的內(nèi)力計算排架的內(nèi)力計算等高排架內(nèi)力分析等高排架內(nèi)力分析排架內(nèi)力分析就是確定排架柱在各種荷載單獨作用下各個控制截面上的內(nèi)力，并繪制各排架柱的彎矩M圖、軸力N圖及剪力V圖。第31頁/共113頁圖等高排架內(nèi)力分析 第32頁/共113頁v（1）當排架柱頂作用水平集中荷載F時,由于橫梁為剛性連桿，所以各柱柱頂水平位移相等。即：vA=B=C=v如沿橫梁與柱的連接部位將各柱柱頂切開，因柱頂是鉸無

22、彎矩，在各柱的切口上代替一對相應剪力VA、VB、VC，并取橫梁為脫離體，則由平衡條件X=0得：vF=VA+VB+VC 第33頁/共113頁v設各柱柱頂在單位水平集中力作用下柱頂位移為A、B和C。則在柱頂剪力VA、VB、VC作用下，各柱柱頂水平位移為：vA=VAAvB=VBBvC=VCCv即：VA=A/A=/AvVB=B/B=/BvVC=C/C=/C第34頁/共113頁v由公式得：v/A+/B+/C=Fv則各柱柱頂剪力為：vVA=/A=AFvVB=/B=BFvVC=/C=CFv即vVi=iF第35頁/共113頁v（2）當任意荷載作用時v在任意荷載作用下，排架柱的計算分為兩個步驟：v第一步：先在排

23、架柱頂附加一個不動鉸支座以阻止水平側移，求出支座反力R（可利用附表算出）。v第二步：撤除附加不動鉸支座，并將R以反方向作用于排架柱頂，如圖，以恢復到原來結構體系。第36頁/共113頁v【例11.3】一單層單跨廠房排架如圖所示。A柱與B柱相同。I上A=I上B=2.13109mm4，I下A=I下B=5.876109mm4，上柱高H1，全柱高H2，排架上作用有吊車最大橫向水平荷載Tmax，作用點距柱頂高度，求排架柱的內(nèi)力，并繪制內(nèi)力圖。v【解】（1）計算幾何參數(shù)vn=I上/I下vv（2）求柱頂剪力v 求支座反力vTmax作用點至柱頂高度v，y/H1，v即1，計算簡圖如圖所示。第37頁/共113頁v查

24、附表1)得C5。v查附表1)得C5。v用插入法得，當時：vC5vRa=TmaxC5-5.76kN()vRb=0vRa+Rb=5.76kN()v 將（Ra+Rb)反向作用于柱頂并進行分配v確定剪力分配系數(shù)：vA=B第38頁/共113頁vA(Ra+Rb)=2.88kN()v 求柱頂剪力v將圖(b)、（c)圖中各柱頂所產(chǎn)生的剪力疊加得：vVa=5.76-2.88=2.88kN()vVb=-2.88kN()v(3)畫內(nèi)力圖第39頁/共113頁圖 吊車橫向荷載作用計算簡圖及柱頂剪力計算 第40頁/共113頁v【例11.4】一等高排架如圖，已知，q1，A柱與C柱相同，I上A=I上C=2.13105cm4,

25、I下A=I下C=9.23105cm4,I上B=4.17 105cm4,I下B=9.23105cm4。求柱的內(nèi)力并繪制彎矩圖。v【解】(1)計算剪力分配系數(shù)v=H1/H2vA、C柱vn=I上/I下vB柱vn=I1/I2=0.452 第41頁/共113頁v查附表得：vA、C柱vC0vA=C=6941/EcmvB柱vC0vB=6721/Ecmv剪力分配系數(shù)：vA=CvB第42頁/共113頁v(2)計算各柱頂剪力v由q1的作用求A柱鉸支座反力RA。查附表1得C11。vRA=q1H2C11=7.41kN()v在q2的作用下得：vRC=q2H2C11vR=RA+RC=12.04kN()v拆除不動鉸支座，將

26、反向作用于柱頂并分配，如圖(b)、(c)所示。第43頁/共113頁vVA=A(W+R)-RA=-1.57kN()vVB=B(W+R)=6kN()vVC=C(W+R)-RC=1.2kN()v（3）繪制彎矩圖（如圖所示）。第44頁/共113頁圖 風荷載作用下計算簡圖及柱頂剪力計算 第45頁/共113頁圖風荷載作用下的彎矩圖 第46頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構 橫向排架結構內(nèi)力分析橫向排架結構內(nèi)力分析總結總結 3 3等高排架內(nèi)力分析等高排架內(nèi)力分析 （1）柱頂水平集中力作用下等高排架內(nèi)力分析柱頂水平集中力作用下等高排架內(nèi)力分析：在在柱柱頂頂水水平平集集中中力力作作用用下下，

27、等等高高排排架架各各柱柱頂頂側側移移相相等等，沿沿橫橫梁梁與與柱柱的的連連接接處處將將各各柱柱的的柱柱頂頂切切開開，在在各各柱柱頂頂?shù)牡那星锌诳谏仙献髯饔糜靡灰粚ο鄳募袅ο鄳募袅?。柱頂水平集中力作用下等高排架的變形和內(nèi)力柱頂水平集中力作用下等高排架的變形和內(nèi)力第47頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構 橫向排架結構內(nèi)力分析橫向排架結構內(nèi)力分析式中式中 第第 i 根排架柱的抗側移剛度（或抗剪剛度），即懸臂根排架柱的抗側移剛度（或抗剪剛度），即懸臂 第第 i 根排架柱的剪力分配系數(shù)，按下式計算：根排架柱的剪力分配系數(shù)，按下式計算：求求得得柱柱頂頂剪剪力力Vi 后后，用用平

28、平衡衡條條件件可可得得排排架架柱柱各各截截面面的的彎彎矩矩和剪力。和剪力。當當排排架架結結構構柱柱頂頂作作用用水水平平集集中中力力F時時，各各柱柱的的剪剪力力按按其其抗抗剪剛度與各柱抗剪剛度總和的比例關系進行分配。剪剛度與各柱抗剪剛度總和的比例關系進行分配。柱柱頂產(chǎn)生單位側移所需施加的水平力柱柱頂產(chǎn)生單位側移所需施加的水平力注：注：3 3 等高排架內(nèi)力分析等高排架內(nèi)力分析 第48頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構 橫向排架結構內(nèi)力分析橫向排架結構內(nèi)力分析剪力分配系數(shù)必滿足剪力分配系數(shù)必滿足 。各各柱柱的的柱柱頂頂剪剪力力Vi僅僅與與F 的的大大小小有有關關，而而與與其其作作

29、用用在在排排架架左左側側或或右右側側柱柱頂頂處處位位置置無無關關，但但F 的的作作用用位位置置對對橫橫梁梁內(nèi)內(nèi)力力有有影影響。響。（2）任意荷載作用下等高排架內(nèi)力分析任意荷載作用下等高排架內(nèi)力分析：等高排架在任意荷載作用等高排架在任意荷載作用下，為了利用剪力分配法求解，通?？刹捎靡韵氯齻€步驟來進行這種情下，為了利用剪力分配法求解，通?？刹捎靡韵氯齻€步驟來進行這種情況下的排架內(nèi)力分析。況下的排架內(nèi)力分析。對對承承受受任任意意荷荷載載作作用用的的排排架架，先先在在排排架架柱柱頂頂部部附附加加一一個個不不動動鉸鉸支支座座以以阻阻止止其其側側移移，則則各各柱柱為為單單階階一一次次超超靜靜定定柱柱，應應

30、用用柱柱頂頂反反力力系系數(shù)數(shù)可可求求得得各各柱柱反反力力Ri及及相相應應的的柱柱端端剪剪力力，柱柱頂頂假假想想的的不不動動鉸支座總反力為鉸支座總反力為 。3 3 等高排架內(nèi)力分析等高排架內(nèi)力分析 第49頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構 橫向排架結構內(nèi)力分析橫向排架結構內(nèi)力分析撤撤除除假假想想的的附附加加不不動動鉸鉸支支座座，將將支支座座總總反反力力R反反向向作作用用于于排排架架柱柱頂頂，應應用用剪剪力力分分配配法法可可求求出出柱柱頂頂水水平平力力R作作用用下下各各柱柱頂頂剪剪力力 。將將前前面面的的計計算算結結果果相相疊疊加加，可可得得到到在在任任意意荷荷載載作作用用下下

31、排排架架柱柱頂頂剪力剪力 ，然后可求出各柱的內(nèi)力。，然后可求出各柱的內(nèi)力。任意荷載作用下等高排架內(nèi)力分析任意荷載作用下等高排架內(nèi)力分析3 3 等高排架內(nèi)力分析等高排架內(nèi)力分析 第50頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構 橫向排架結構內(nèi)力分析橫向排架結構內(nèi)力分析4 4 不等高排架內(nèi)力分析不等高排架內(nèi)力分析 不不等等高高排排架架在在任任意意荷荷載載作作用用下下，由由于于高高、低低跨跨的的柱柱頂頂位位移移不不相相等等，因因此此，不不能能用用剪剪力力分分配配法法求求解解，其其內(nèi)內(nèi)力力通通常常用用結結構構力力學學中中的的力力法法進進行行分分析。析。式中式中 ，為基本結構的柔度系數(shù)，可由

32、單位力彎矩圖圖乘為基本結構的柔度系數(shù)，可由單位力彎矩圖圖乘得到；得到；、為載常數(shù)。為載常數(shù)。兩跨不等高排架內(nèi)力分析兩跨不等高排架內(nèi)力分析第51頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構 橫向排架結構內(nèi)力分析橫向排架結構內(nèi)力分析5 5 考慮廠房整體空間作用的排架內(nèi)力分析考慮廠房整體空間作用的排架內(nèi)力分析 （1）廠房整體空間作用的概念廠房整體空間作用的概念 當當各各榀榀排排架架柱柱頂頂均均受受有有水水平平集集中中力力R，且且廠廠房房兩兩端端無無山山墻墻時時每每一一榀榀排排架都相當于一個獨立的平面排架。架都相當于一個獨立的平面排架。當當各各榀榀排排架架柱柱頂頂均均受受有有水水平平集集中中

33、力力R，但但廠廠房房兩兩端端有有山山墻墻時時，山山墻墻則則通通過過屋屋蓋蓋等等縱縱向向聯(lián)聯(lián)系系構構件件對對其其它它各各榀榀排排架架有有不不同同程程度度的的約約束束作作用用，使各榀排架柱頂水平位移呈曲線分布，且使各榀排架柱頂水平位移呈曲線分布，且 。當當僅僅其其中中一一榀榀排排架架柱柱頂頂作作用用水水平平集集中中力力R，且且廠廠房房兩兩端端無無山山墻墻時時，則則直直接接受受荷荷排排架架通通過過屋屋蓋蓋等等縱縱向向聯(lián)聯(lián)系系構構件件，受受到到非非直直接接受受荷荷排排架架的的約約束，使其柱頂?shù)乃轿灰茰p小，即束，使其柱頂?shù)乃轿灰茰p小，即 。當當僅僅其其中中一一榀榀排排架架柱柱頂頂作作用用水水平平集集

34、中中力力R，但但廠廠房房兩兩端端有有山山墻墻時時，則則直直接接受受荷荷載載排排架架受受到到非非受受荷荷排排架架和和山山墻墻兩兩種種約約束束，故故各各榀榀排排架架的的柱柱頂水平位移將更小，即頂水平位移將更小，即 。第52頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構 橫向排架結構內(nèi)力分析橫向排架結構內(nèi)力分析 廠房空間作用分析廠房空間作用分析 當當結結構構布布置置或或荷荷載載分分布布不不均均勻勻時時，由由于于屋屋蓋蓋等等縱縱向向聯(lián)聯(lián)系系構構件件將將各各榀榀排排架架或或山山墻墻聯(lián)聯(lián)系系在在一一起起，故故各各榀榀排排架架或或山山墻墻的的受受力力及及變變形形都都不不是是單單獨獨的的，而而是是相相

35、互互制制約約。這這種種排排架架與與排排架架，排排架架與與山山墻墻之之間間的的相相互互制制約約作作用用，稱稱為為廠廠房的整體空間作用房的整體空間作用。單單層層廠廠房房整整體體空空間間作作用用的的程程度度主主要要取取決決于于屋屋蓋蓋的的水水平平剛剛度度、荷荷載載類型類型、山墻剛度和間距山墻剛度和間距等因素。等因素。5 5 考慮廠房整體空間作用的排架內(nèi)力分析考慮廠房整體空間作用的排架內(nèi)力分析 第53頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構 橫向排架結構內(nèi)力分析橫向排架結構內(nèi)力分析 （2）吊車荷載作用下考慮廠房整體空間作用的排架內(nèi)力分析吊車荷載作用下考慮廠房整體空間作用的排架內(nèi)力分析 根

36、根據(jù)據(jù)試試驗驗資資料料及及理理論論分分析析，給給出出了了吊吊車車荷荷載載作作用用下下單單層層單單跨跨的的空空間間工作分配系數(shù)。工作分配系數(shù)。廠房空間工作示意圖廠房空間工作示意圖5 5 考慮廠房整體空間作用的排架內(nèi)力分析考慮廠房整體空間作用的排架內(nèi)力分析 第54頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構 橫向排架結構內(nèi)力分析橫向排架結構內(nèi)力分析廠廠 房房 情情 況況吊車起吊車起重量重量（t）廠房長度（廠房長度（m）6060有檁有檁屋蓋屋蓋兩端無山墻或一端兩端無山墻或一端有山墻有山墻300.900.85兩端有山墻兩端有山墻300.85無檁無檁屋蓋屋蓋兩端無山墻或一端兩端無山墻或一端有山

37、墻有山墻75 廠房跨度（廠房跨度（m）1227271227270.900.850.850.80兩端有山墻兩端有山墻750.80單跨廠房空間作用分配系數(shù)單跨廠房空間作用分配系數(shù)5 5 考慮廠房整體空間作用的排架內(nèi)力分析考慮廠房整體空間作用的排架內(nèi)力分析 第55頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構 橫向排架結構內(nèi)力分析橫向排架結構內(nèi)力分析6 6 內(nèi)力組合內(nèi)力組合 所所謂謂內(nèi)內(nèi)力力組組合合，就就是是將將排排架架柱柱在在各各單單項項荷荷載載作作用用下下的的內(nèi)內(nèi)力力，按按照照它它們們在在使使用用過過程程中中同同時時出出現(xiàn)現(xiàn)的的可可能能性性，求求出出在在某某些些荷荷載載共共同同作作用用下

38、下，柱柱控控制截面可能產(chǎn)生的最不利內(nèi)力，作為柱和基礎配筋計算的依據(jù)。制截面可能產(chǎn)生的最不利內(nèi)力，作為柱和基礎配筋計算的依據(jù)。（1）柱的控制截面柱的控制截面 控制截面控制截面是指是指對截面配筋起控制作用的截面。對截面配筋起控制作用的截面。當當柱高度較大時，柱高度較大時，下柱中間某截面下柱中間某截面也可能為控制截面。也可能為控制截面。當當柱柱上上作作用用有有較較大大的的集集中中荷荷載載（如如懸懸墻墻重重量量等等）時時，可可根根據(jù)據(jù)其內(nèi)力大小其內(nèi)力大小還需還需將集中荷載作用處的截面作為控制截面。將集中荷載作用處的截面作為控制截面。第56頁/共113頁圖11.42 柱的控制截面 第57頁/共113頁第

39、第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構 橫向排架結構內(nèi)力分析橫向排架結構內(nèi)力分析 （2）荷載效應組合荷載效應組合 對對于于一一般般排排架架結結構構，荷荷載載效效應應組組合合的的設設計計值值S應應從從下下列列組組合合值值中中取取最不利值確定：最不利值確定：由可變荷載效應控制的組合由可變荷載效應控制的組合 由永久荷載效應控制的組合由永久荷載效應控制的組合6 6 內(nèi)力組合內(nèi)力組合第58頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構 橫向排架結構內(nèi)力分析橫向排架結構內(nèi)力分析 （3）不利內(nèi)力組合不利內(nèi)力組合 通常選擇以下四種內(nèi)力組合作為截面最不利內(nèi)力組合：通常選擇以下四種內(nèi)力組合作為截面最不利內(nèi)

40、力組合：+Mmax及相應的及相應的N，V；Mmax及相應的及相應的N，V；Nmax及相應的及相應的M，V；Nmin及相應的及相應的M，V。6 6 內(nèi)力組合內(nèi)力組合第59頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構 橫向排架結構內(nèi)力分析橫向排架結構內(nèi)力分析 （4）內(nèi)力組合注意事項內(nèi)力組合注意事項 每次內(nèi)力組合時，都必須考慮恒荷載產(chǎn)生的內(nèi)力。每次內(nèi)力組合時，都必須考慮恒荷載產(chǎn)生的內(nèi)力。每每次次內(nèi)內(nèi)力力組組合合時時，只只能能以以一一種種內(nèi)內(nèi)力力為為目目標標來來決決定定可可變變荷荷載載的的取取舍舍，并求得與其相應的其余兩種內(nèi)力。并求得與其相應的其余兩種內(nèi)力。在在吊吊車車豎豎向向荷荷載載中中，

41、同同一一柱柱的的同同一一側側牛牛腿腿上上有有Dmax或或Dmin作作用用，兩兩者只能選擇一種參加組合。者只能選擇一種參加組合。吊吊車車橫橫向向水水平平荷荷載載Tmax同同時時作作用用在在同同一一跨跨內(nèi)內(nèi)的的兩兩個個柱柱子子上上，向向左左或或向右，組合時只能選取其中一個方向。向右，組合時只能選取其中一個方向。6 6 內(nèi)力組合內(nèi)力組合第60頁/共113頁2.5 單層廠房柱的設計單層廠房柱的設計n n（1 1）選擇柱型；選擇柱型；n n（2 2）確定柱的外形尺寸；確定柱的外形尺寸；n n（3 3）柱的截面設計；柱的截面設計；n n（4 4）牛腿設計；牛腿設計；n n（5 5）柱子在施工吊裝時的強度和

42、裂縫寬柱子在施工吊裝時的強度和裂縫寬度驗算；度驗算；n n（6 6）預埋件及其它連接構造的設計；預埋件及其它連接構造的設計；n n（7 7）繪制施工圖。繪制施工圖。1、柱的計算內(nèi)容柱的計算內(nèi)容第61頁/共113頁n n柱在吊裝時的混凝土強度一般應達到設計強度的70%。吊裝方式有翻身吊和平吊兩種情況，如圖(a)、(b)所示。n n第二個問題是計算ss時Ms應用自重標準值乘以動力系數(shù)計算。運輸?shù)跹b階段的最大裂縫寬度允許值wmax可取為。n n當驗算不滿足要求時，應優(yōu)先采用調(diào)整或增設吊點以減少彎矩，或在吊裝時采用臨時加固措施來解決。運輸及吊裝驗算運輸及吊裝驗算第62頁/共113頁圖 第63頁/共11

43、3頁v牛腿設計內(nèi)容主要有確定牛腿的截面尺寸、進行配筋計算和構造設計。v牛腿按其所受豎向荷載作用點到牛腿下部與柱邊緣交接點的水平距離a的大小，可把牛腿分為兩大類。v當ah0時為短牛腿，如圖；當ah0時為長牛腿，如圖所示。其中h0為牛腿根部垂直截面的有效高度。v當為長牛腿時，與懸臂梁相似，按懸臂梁進行計算。牛腿設計牛腿設計第64頁/共113頁圖牛腿荷載作用位置 第65頁/共113頁v從環(huán)氧樹脂牛腿模型光彈性試驗得到牛腿的主應力跡線，如圖所示。v當外荷載Fv為極限荷載的20%40%時，在牛腿主拉應力跡線的密集區(qū)首先出現(xiàn)垂直裂縫，如圖11所示。v當Fv繼續(xù)增加到極限荷載的40%60%時，在加載板內(nèi)側附

44、近出現(xiàn)第一條斜裂縫，如繼續(xù)加載則裂縫不斷發(fā)展；v當加載至極限荷載的80%左右時，突然在加載板外側出現(xiàn)斜裂縫，這預示牛腿即將破壞。.1 牛腿的應力狀態(tài)和破壞過程牛腿的應力狀態(tài)和破壞過程第66頁/共113頁圖 牛腿內(nèi)彈性階段主應力跡線 第67頁/共113頁v（1）剪切破壞v當a/h0時，發(fā)生剪切破壞，其特征是牛腿與下柱的交接面處出現(xiàn)一系列的短斜裂縫，最終沿此裂縫把牛腿從柱上切下而破壞。如圖11.67(a)所示。v（2）斜壓破壞v當a/h0時，發(fā)生斜壓破壞。其特征是在加載板內(nèi)側出現(xiàn)斜裂縫后，繼續(xù)加載至極限荷載的80%左右，在加載板內(nèi)外側之間，在斜向范圍內(nèi)出現(xiàn)大量短小斜裂縫，最后在加載板外側突然出現(xiàn)斜

45、裂縫，而后牛腿沿此斜壓桿或斜裂縫而破壞。如圖11.67(b)所示。第68頁/共113頁v（3）彎壓破壞v當a/h0時，發(fā)生彎壓破壞。其特征是當出現(xiàn)斜裂縫后，隨荷載的增加，斜裂縫不斷向受壓區(qū)延伸，同時牛腿中縱向受拉鋼筋的應力也不斷增加并逐漸達到其屈服強度，最后斜裂縫以外的部分繞牛腿下部與柱的交接點轉動，從而導致該處混凝土壓碎而破壞。如圖11.67(c)所示。第69頁/共113頁圖11.66 牛腿的裂縫 第70頁/共113頁圖11.67 牛腿的破壞形式 第71頁/共113頁v1.截面尺寸的確定（圖）v牛腿的截面寬度通常與柱相同，而截面高度一般按使用階段不出現(xiàn)斜裂縫或僅出現(xiàn)微細裂縫作為控制條件。v斜

46、裂縫出現(xiàn)時的荷載Fv與a/h0的關系可列經(jīng)驗公式表示：牛腿設計牛腿設計第72頁/共113頁v2.承載力計算 v（1）計算簡圖。v牛腿在即將破壞時的計算簡圖可視為一個三角桁架，如圖所示。v（2）正截面承載力計算。如圖所示。v對A點取力矩平衡方程MA=0可得：第73頁/共113頁v（3）斜截面承載力。v牛腿斜截面承載力主要取決于混凝土強度等級，同時水平箍筋和彎起鋼筋對牛腿斜裂縫開展的抑制作用可間接地提高牛腿斜截面的承載力。v（4）局部受壓驗算。v為防止牛腿頂面加載板下混凝土局部受壓破壞，其局部受壓應力不得超過c，即：vc=Fvsc 第74頁/共113頁圖11.68 牛腿受力圖 第75頁/共113頁

47、圖11.69 牛腿的計算簡圖 第76頁/共113頁v牛腿內(nèi)縱向受拉鋼筋宜采用變形鋼筋，牛腿幾何尺寸及配筋應滿足圖所示的要求，其中a1為牛腿外邊緣至吊車梁外邊緣之間的距離，a170mm。v當牛腿的剪跨比a/h0時，應設置彎起鋼筋，彎起鋼筋宜采用變形鋼筋，并宜設置在牛腿上部l/6至l/2之間的范圍內(nèi)，其截面面積不應少于承受豎向力的受拉鋼筋面積的二分之一，且不應小于，其根數(shù)不應少于2根，直徑不應小于12mm。牛腿的構造要求牛腿的構造要求第77頁/共113頁v【例11.6】試設計例中排架A柱。v【解】柱的設計包括截面設計、牛腿設計和吊裝驗算等。v(1)A柱截面設計 v(2)A柱吊裝驗算v起吊時，混凝土

48、達到強度設計值100%。計算簡圖如圖所示。v荷載計算v截面驗算 v裂縫寬度驗算 第78頁/共113頁v(3)牛腿設計v設牛腿高度h=700mm，根據(jù)吊車梁支承位置截面尺寸及構造要求，初步擬定如圖所示。v牛腿高度驗算 v牛腿有效高度 v(4)施工圖vA柱的施工圖如圖所示。第79頁/共113頁圖11.70 牛腿的尺寸及配筋構造 第80頁/共113頁圖11.71 A柱吊裝圖第81頁/共113頁圖11.72 A柱牛腿尺寸圖 第82頁/共113頁圖11.73 A柱施工圖 第83頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構 柱柱 的的 設設 計計 1 1 截面設計截面設計（1）截面配筋計算截面配

49、筋計算 在對柱進行受壓承載力計算或驗算時，柱的偏心距增大系數(shù)在對柱進行受壓承載力計算或驗算時，柱的偏心距增大系數(shù) 或或穩(wěn)定系數(shù)穩(wěn)定系數(shù) 與柱的計算長度有與柱的計算長度有 關。關?；炷两Y構設計規(guī)范混凝土結構設計規(guī)范根據(jù)單根據(jù)單層廠房的實際支承及受力特點，結合工程經(jīng)驗所給出的計算長度層廠房的實際支承及受力特點，結合工程經(jīng)驗所給出的計算長度 。剛性屋蓋單層廠房排架柱、露天吊車柱和棧橋柱的計算長度剛性屋蓋單層廠房排架柱、露天吊車柱和棧橋柱的計算長度柱的類型柱的類型排排 架架 方方 向向垂直排架方向垂直排架方向有柱間支撐有柱間支撐無柱間撐無柱間撐無吊車無吊車廠房柱廠房柱單單 跨跨1.5H1.0H1.2

50、H兩跨及多跨兩跨及多跨1.25H1.0H1.2H有吊車有吊車廠房柱廠房柱上上 柱柱2.0Hu1.25Hu1.5Hu下下 柱柱1.0Hl0.8Hl1.0Hl露天吊車柱和棧橋柱露天吊車柱和棧橋柱2.0Hl1.0Hl第84頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構 柱柱 的的 設設 計計（2）構造要求構造要求 柱的柱的混凝土強度等級混凝土強度等級不宜低于不宜低于C20C20，縱向受力鋼筋直徑縱向受力鋼筋直徑d d不宜不宜小于小于12mm12mm，全部縱向鋼筋的配筋率不宜超過，全部縱向鋼筋的配筋率不宜超過5%5%。柱內(nèi)縱向鋼筋的凈距柱內(nèi)縱向鋼筋的凈距不應小于不應小于50mm50mm；對水平

51、澆筑的預制柱，；對水平澆筑的預制柱，其上部縱向鋼筋的最小凈間距不應小于其上部縱向鋼筋的最小凈間距不應小于30mm30mm和和d d(為鋼筋的最大直為鋼筋的最大直徑徑)，下部縱向鋼筋的最小凈間距不應小于，下部縱向鋼筋的最小凈間距不應小于25mm25mm和和d 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壓柱中各邊的縱向受力鋼筋受力鋼筋，其，其中距中距不宜大于不宜大于300mm300mm。1 1 截面設計截面設計第85頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構柱柱 的的 設設 計計2 2 牛腿設計牛腿設

52、計 在在廠廠房房結結構構鋼鋼筋筋混混凝凝土土柱柱中中，常常在在其其支支承承屋屋架架、托托架架、吊吊車車梁梁和連系梁等構件的部位，設置從柱側面伸出的短懸臂，稱為和連系梁等構件的部位，設置從柱側面伸出的短懸臂，稱為牛腿牛腿。牛牛腿腿按按承承受受的的豎豎向向力力作作用用點點至至牛牛腿腿根根部部柱柱邊邊緣緣水水平平距距離離的的不不同同分為兩類分為兩類：時為時為長牛腿長牛腿，按懸臂梁進行設計；，按懸臂梁進行設計；時為時為短牛腿短牛腿 ，是一個變截面短懸臂深梁。，是一個變截面短懸臂深梁。第86頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構 柱柱 的的 設設 計計（1）牛腿的受力特點及破壞形態(tài)牛腿的

53、受力特點及破壞形態(tài) 試試驗驗研研究究表表明明，從從加加載載至至破破壞壞，牛牛腿腿大大體體經(jīng)經(jīng)歷歷彈彈性性、裂裂縫縫出出現(xiàn)現(xiàn)與與開開展展和和最后破壞最后破壞三個階段。三個階段。彈性階段彈性階段：通過通過 環(huán)氧樹脂牛腿模環(huán)氧樹脂牛腿模型的光彈試驗，型的光彈試驗，得到了主應力跡得到了主應力跡線。線。牛腿的應力狀態(tài)牛腿的應力狀態(tài)2 2 牛腿設計牛腿設計 第87頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構 柱柱 的的 設設 計計裂縫出現(xiàn)與開展階段裂縫出現(xiàn)與開展階段：試驗表明，當荷載達到極限荷載的試驗表明，當荷載達到極限荷載的20%40%時，由于上柱根部與時，由于上柱根部與牛腿交界處的主拉牛腿交

54、界處的主拉應力集中應力集中現(xiàn)象，在該處首先出現(xiàn)自上而下的現(xiàn)象，在該處首先出現(xiàn)自上而下的豎向裂豎向裂縫縫，裂縫細小且開展較慢，對牛腿的受力性能影響不大；，裂縫細小且開展較慢，對牛腿的受力性能影響不大；當荷載達到極限荷載的當荷載達到極限荷載的40%40%60%60%時，在加載墊板內(nèi)側附近出現(xiàn)一條時，在加載墊板內(nèi)側附近出現(xiàn)一條斜裂縫斜裂縫，其方向大體與主壓應力軌跡線平行。，其方向大體與主壓應力軌跡線平行。2 2 牛腿設計牛腿設計 第88頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構 柱柱 的的 設設 計計2 2 牛腿設計牛腿設計破壞階段破壞階段：隨隨a/h0值的不同，牛腿主要有以下幾種破壞形

55、態(tài)：值的不同，牛腿主要有以下幾種破壞形態(tài)：彎壓破壞彎壓破壞 剪切破壞剪切破壞 牛腿的破壞形態(tài)牛腿的破壞形態(tài)斜壓破壞斜壓破壞第89頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構柱柱 的的 設設 計計（2）牛腿截面尺寸的確定牛腿截面尺寸的確定 牛腿的截面寬度與柱寬相同。牛腿的截面寬度與柱寬相同。牛牛腿腿截截面面尺尺寸寸通通常常以以不不出出現(xiàn)現(xiàn)斜斜裂裂縫縫作作為為控控制制條條件件。設設計計時時以以下下列列經(jīng)驗公式作為抗裂控制條件來確定牛腿的截面尺寸：經(jīng)驗公式作為抗裂控制條件來確定牛腿的截面尺寸：式中式中Fvk、Fhk分別為作用于牛腿頂部按荷載效應標準組合計算的豎分別為作用于牛腿頂部按荷載效應

56、標準組合計算的豎 裂縫控制系數(shù)；裂縫控制系數(shù)；a豎向力的作用點至下柱邊緣的水平距離豎向力的作用點至下柱邊緣的水平距離向力和水平拉力值；向力和水平拉力值；b牛腿寬度；牛腿寬度；h0牛腿與下柱交接處的垂直截面有效高度。牛腿與下柱交接處的垂直截面有效高度。2 2 牛腿設計牛腿設計 第90頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構柱柱 的的 設設 計計 牛腿尺寸及配筋牛腿尺寸及配筋 為為了了防防止止牛牛腿腿頂頂面面加加載載墊墊板板下下混混凝凝土土的的局局部部受受壓壓破破壞壞，墊墊板板下下的的局局部壓應力應滿足部壓應力應滿足式中：式中：A為局部受壓面積；為局部受壓面積；fc為混凝土軸心抗壓強

57、度設計值。為混凝土軸心抗壓強度設計值。2 2 牛腿設計牛腿設計 第91頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構柱柱 的的 設設 計計（3）縱向受力鋼筋計算與構造縱向受力鋼筋計算與構造 計算簡圖計算簡圖：試驗研究表明，牛腿在豎向力和水平拉力作用下，其試驗研究表明，牛腿在豎向力和水平拉力作用下，其受力特征可以用由牛腿頂部水平縱向受力鋼筋為拉桿和牛腿內(nèi)的受力特征可以用由牛腿頂部水平縱向受力鋼筋為拉桿和牛腿內(nèi)的斜斜向受壓混凝土為壓桿組成的三角桁架模型來描述。向受壓混凝土為壓桿組成的三角桁架模型來描述。牛腿的計算簡圖牛腿的計算簡圖2 2 牛腿設計牛腿設計 第92頁/共113頁第第2 2章章

58、 單層廠房結構單層廠房結構 柱柱 的的 設設 計計縱向受力鋼筋計算縱向受力鋼筋計算：在豎向力設計值：在豎向力設計值Fv和水平拉力設計值和水平拉力設計值Fh共同作共同作用下，通過對用下，通過對 A 點取力矩平衡可得：點取力矩平衡可得：近近似似取取 ，則則由由上上式式可可得得縱縱向向受受力力鋼鋼筋筋總截面面積總截面面積As為為式中式中 Fv、Fh分別為作用在牛腿頂部的豎向力設計值和水平拉力設計值；分別為作用在牛腿頂部的豎向力設計值和水平拉力設計值；a意義同前，當意義同前，當ah0時，取時，取ah0；fy為縱向受拉鋼筋強度設計值。為縱向受拉鋼筋強度設計值。2 2 牛腿設計牛腿設計 第93頁/共113

59、頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構柱柱 的的 設設 計計牛腿配筋構造牛腿配筋構造構造要求構造要求：2 2 牛腿設計牛腿設計 第94頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構柱柱 的的 設設 計計（4）水平箍筋及彎起鋼筋水平箍筋及彎起鋼筋 在在牛牛腿腿的的截截面面尺尺寸寸滿滿足足公公式式的的抗抗裂裂條條件件后后，可可不不進進行行斜斜截截面面受受剪剪承承載載力計算，只需按下述構造要求設置水平箍筋和彎起鋼筋。力計算，只需按下述構造要求設置水平箍筋和彎起鋼筋。水水平平箍箍筋筋的的直直徑徑應應取取6-12mm6-12mm，間間距距100-150mm100-150mm，且且在在上上部部

60、2 2h h0 0/3/3范范圍圍內(nèi)內(nèi)的水平箍筋總截面面積不應小于承受豎向力的受拉鋼筋截面面積的的水平箍筋總截面面積不應小于承受豎向力的受拉鋼筋截面面積的1/21/2。當牛腿的當牛腿的剪跨比剪跨比a a/h h0 0時，宜設置時，宜設置彎起鋼筋彎起鋼筋?？v向受拉鋼筋縱向受拉鋼筋不得兼作不得兼作彎起鋼筋。彎起鋼筋。彎起鋼筋的彎起鋼筋的錨固錨固同縱向受力鋼筋。同縱向受力鋼筋。2 2 牛腿設計牛腿設計 第95頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構柱柱 的的 設設 計計3 3 柱的吊裝驗算柱的吊裝驗算 柱柱在在其其自自重重作作用用下下為為受受彎彎構構件件，其其計計算算簡簡圖圖和和彎彎矩

61、矩圖圖如如圖圖所所示示，一一般般取取上上柱柱柱柱底底、牛牛腿腿根根部部和和下下柱柱跨中跨中三個三個控制截面控制截面。柱的吊裝方式及計算簡圖柱的吊裝方式及計算簡圖第96頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構柱柱 的的 設設 計計4 4 抗風柱的設計抗風柱的設計 抗抗風風柱柱承承受受山山墻墻傳傳來來的的風風荷荷載載，其其外外邊邊緣緣與與廠廠房房橫橫向向封封閉閉軸軸線線重重合合，離離屋屋架架中中心心線線600mm600mm。為為了了避避免免抗抗風風柱柱與與端端屋屋架架相相碰碰，應應將將抗抗風風柱柱的的上上部截面高度適當減小，形成變截面柱。部截面高度適當減小，形成變截面柱?？癸L柱計算簡

62、圖抗風柱計算簡圖（1）抗風柱尺寸的確定抗風柱尺寸的確定 抗抗風風柱柱截截面面尺尺寸寸除除了了滿滿足足有有關關截截面面尺尺寸寸的的限限值值外外，上上 柱柱 截截 面面 尺尺 寸寸 不不 宜宜 小小 于于350mm300mm，下下柱柱截截面面高度不宜小于高度不宜小于600mm。抗抗風風柱柱的的柱柱頂頂標標高高應應低低于于屋屋架架上上弦弦中中心心線線50mm；同同時時抗抗風風柱柱變變階階處處的的標標高高應應低低于于屋屋架架下下弦弦底底邊邊200mm。第97頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構柱柱 的的 設設 計計（2）計算簡圖及內(nèi)力分析計算簡圖及內(nèi)力分析 抗抗風風柱柱頂頂部部一一般

63、般支支承承在在端端屋屋架架的的上上弦弦節(jié)節(jié)點點處處，支支承承點點可可視視為為不不動動鉸支座鉸支座；柱底部固定于基礎頂面柱底部固定于基礎頂面；當當屋屋架架下下弦弦設設有有橫橫向向水水平平支支撐撐時時，抗抗風風柱柱亦亦可可與與屋屋架架下下弦弦相相連連接接，作作為為抗抗風風柱柱的的另另一一個個不不動動鉸鉸支支座座；當當在在山山墻墻內(nèi)內(nèi)側側設設置置水水平平抗抗風風梁梁或或抗抗風桁架時，則風桁架時，則抗風梁（或桁架）抗風梁（或桁架）也為抗風柱的一個也為抗風柱的一個支座支座。由由于于山山墻墻的的重重量量一一般般由由基基礎礎梁梁承承受受，故故抗抗風風柱柱主主要要承承受受風風荷荷載載，若忽略抗風柱自重，則可若

64、忽略抗風柱自重，則可按按變截面受彎構件變截面受彎構件進行設計進行設計。當當山山墻墻處處設設有有連連系系梁梁時時，則則抗抗風風柱柱可可按按變變截截面面的的偏偏心心受受壓壓構構件件進行設計。進行設計。4 4 抗風柱的設計抗風柱的設計第98頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構柱下獨立基礎設計柱下獨立基礎設計1 1 基礎的分類與設計內(nèi)容基礎的分類與設計內(nèi)容(1)柱下獨立基礎（擴展基礎）根據(jù)其柱下獨立基礎（擴展基礎）根據(jù)其受力性能受力性能可分為：可分為：軸心受壓基礎軸心受壓基礎 偏心受壓基礎偏心受壓基礎(2)基礎的基礎的設計內(nèi)容設計內(nèi)容：基礎的形式；基礎的形式；埋置深度；埋置深度；底面

65、尺寸；底面尺寸；基礎高度；基礎高度；底板的配筋計算；底板的配筋計算；對對一一些些重重要要的的建建筑筑物物或或土土質(zhì)質(zhì)較較為為復復雜雜的的地地基基，尚尚應應進進行行變變形形或穩(wěn)定性驗算；或穩(wěn)定性驗算；當獨立基礎的混凝土強度等級小于柱的混凝土強度等級時，尚當獨立基礎的混凝土強度等級小于柱的混凝土強度等級時，尚應驗算柱下獨立基礎頂面的局部受壓承載力。應驗算柱下獨立基礎頂面的局部受壓承載力。第99頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構柱下獨立基礎設計柱下獨立基礎設計2 2 基礎底面尺寸基礎底面尺寸 （1 1）軸心荷載作用下的基礎軸心荷載作用下的基礎：在軸心荷載作用下，基礎底面的壓在軸心

66、荷載作用下，基礎底面的壓力為均勻分布，設計時應滿足：力為均勻分布，設計時應滿足：軸心受壓基礎壓力分布軸心受壓基礎壓力分布 若若基基礎礎的的埋埋置置深深度度為為d，基基礎礎及及其其上上填填土土的的平平均均重重度度為為 ,則則 ，可得基礎底面面積為：可得基礎底面面積為：第100頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構柱下獨立基礎設計柱下獨立基礎設計 （2）偏心荷載作用下的基礎偏心荷載作用下的基礎：在偏心荷載作用下，基礎底面的壓力：在偏心荷載作用下，基礎底面的壓力為線性分布。為線性分布。偏心受壓基礎壓力分布偏心受壓基礎壓力分布2 2 基礎底面尺寸基礎底面尺寸第101頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構柱下獨立基礎設計柱下獨立基礎設計基礎底面邊緣的壓力可按下式計算：基礎底面邊緣的壓力可按下式計算：取取 ，并并將將 代代入入，可可將將基基礎礎底底面面邊邊緣緣的的壓壓力力值值寫寫成如下形式：成如下形式：2 2 基礎底面尺寸基礎底面尺寸第102頁/共113頁第第2 2章章 單層廠房結構單層廠房結構柱下獨立基礎設計柱下獨立基礎設計在偏心荷載作用下，基礎底面的壓力值應符合