1、混凝土结构设计第一章第一章 概概 论论第一节第一节 概述概述 一、一、建筑结构的概念及其基本形式建筑结构的概念及其基本形式 （一）（一）工程结构工程结构 第一章第一章 概论概论 工程结构工程结构：房屋的承重骨架体系房屋的承重骨架体系 组成：竖向承重结构体系组成：竖向承重结构体系 水平承重结构体系水平承重结构体系 下部结构下部结构二、二、混凝土建筑结构的形式混凝土建筑结构的形式（一）结构是以混凝土为主要材料的建筑结构。（一）结构是以混凝土为主要材料的建筑结构。1 1、素混凝土结构：用于主要承受压力的结构、素混凝土结构：用于主要承受压力的结构2 2、钢筋混凝土结构：应用广泛、钢筋混凝土结构：应用广
2、泛3 3、预应力混凝土结构：抗裂抗渗、大跨度等、预应力混凝土结构：抗裂抗渗、大跨度等4 4、纤维混凝土结构、纤维混凝土结构第一章第一章 概论概论（二）（二）混凝土建筑结构的混凝土建筑结构的结构结构形式形式第一章第一章 概论概论层数层数单层结构和多高层结构单层结构和多高层结构用途用途工业厂房结构和民用建筑结构工业厂房结构和民用建筑结构一般为单一般为单层结构层结构一般为多一般为多高层结构高层结构 我国高层建筑混凝土结构技术规程（我国高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-JGJ3-20102010）规定）规定1010层及层及1010层以上或房屋高度超过层以上或房屋高度超过28m28m的民的民用建筑为
3、高层混凝土建筑结构。用建筑为高层混凝土建筑结构。第一章第一章 概论概论 上海环球金融中心上海环球金融中心 101101层，层，492m492m，20082008年年9 9月建成。月建成。第一章第一章 概论概论第一章第一章 概论概论上海金茂大厦8888层，总高层，总高421421米米 第二节第二节 建筑结构设计的程序和内容建筑结构设计的程序和内容结构设计基本任务：结构设计基本任务：在可靠和经济之间选择一种合理的平衡。在可靠和经济之间选择一种合理的平衡。一、一、基本建设工作程序基本建设工作程序第一章第一章 概论概论 二、二、房屋建筑工程的设计阶段房屋建筑工程的设计阶段 1.方案设计阶段方案设计阶段
4、 此阶段需完成的设计文件有设计说明书、设计图纸、投资估此阶段需完成的设计文件有设计说明书、设计图纸、投资估算及效果透视图等内容，应在调查研究和设计基础资料的基础上算及效果透视图等内容，应在调查研究和设计基础资料的基础上分专业编制分专业编制。2.初步设计阶段初步设计阶段 此阶段的任务是根据中标方案、设计任务书和设计基础资料，此阶段的任务是根据中标方案、设计任务书和设计基础资料，对设计对象进行总体安排和控制性结构计算，同时对工程工期和对设计对象进行总体安排和控制性结构计算，同时对工程工期和投资总额进行总体投资总额进行总体安排和控制性结构计算，同时对工程工期和投控制性结构计算，同时对工程工期和投资总
5、额进行深入分析，编制设计总概算。应提交的设计文件有设资总额进行深入分析，编制设计总概算。应提交的设计文件有设计说明书、设计图纸、主要设备和材料清单等。计说明书、设计图纸、主要设备和材料清单等。第一章第一章 概论概论 3.技术设计阶段技术设计阶段 技术设计是专门对技术复杂或有特殊要求的大中型项目增加技术设计是专门对技术复杂或有特殊要求的大中型项目增加的一个设计阶段。它是对初步设计方案进行调整和深化，其设计的一个设计阶段。它是对初步设计方案进行调整和深化，其设计依据为已批准的初步设计文件。依据为已批准的初步设计文件。4.施工图设计阶段施工图设计阶段 施工图设计是项目施工前最重要的一个设计阶段，要求
6、以图施工图设计是项目施工前最重要的一个设计阶段，要求以图纸和文字的形式解决工程建设中预期的全部技术问题，并编制相纸和文字的形式解决工程建设中预期的全部技术问题，并编制相应的对施工过程起指导作用的施工预算。应的对施工过程起指导作用的施工预算。注：注：对重要和复杂的大中型工程建设项目要求上述四个设计对重要和复杂的大中型工程建设项目要求上述四个设计阶段；对普通大中型项目可将第二和第三设计阶段合并为一个扩阶段；对普通大中型项目可将第二和第三设计阶段合并为一个扩大技术设计阶段大技术设计阶段；对简单的小型建设项目也可只进行第一和第四对简单的小型建设项目也可只进行第一和第四两个设计阶段。两个设计阶段。第一章
7、第一章 概论概论 三、三、结构方案的确定结构方案的确定 结构结构方案包括确定方案包括确定结构形式结构形式和和结构体结构体系系两个方面的内容两个方面的内容。在在方案设计阶段，一般须提出两种以上不同的结构方案，然方案设计阶段，一般须提出两种以上不同的结构方案，然后进行方案比较，综合考虑，选择较优的方案。对钢筋混凝土建后进行方案比较，综合考虑，选择较优的方案。对钢筋混凝土建筑，结构方案包括确定上部主要承重结构，楼（屋）盖结构和基筑，结构方案包括确定上部主要承重结构，楼（屋）盖结构和基础的形式及结构的布置，并对结构主要构造措施和特殊部位进行础的形式及结构的布置，并对结构主要构造措施和特殊部位进行处理。
8、处理。第一章第一章 概论概论第三节第三节 混凝土建筑结构的分析方法混凝土建筑结构的分析方法第一章第一章 概论概论结构分析：结构分析：确定计算简图和分析方法确定计算简图和分析方法 进行荷载（作用）计算进行荷载（作用）计算 结构内力分析结构内力分析 配筋计算，构造措施配筋计算，构造措施 对混凝土结构，合理地确定对混凝土结构，合理地确定力学模型力学模型和选择和选择分析方法分析方法是提是提高设计质量、确保结构安全可靠的重要环节。高设计质量、确保结构安全可靠的重要环节。一、基本原则（1）按建筑结构荷载规范(GB 50009-2012)及建筑抗震设计规范(GB 50011-2010)等国家标准规定的作用（
9、荷载）及其组合，进行作用效应分析；第一章第一章 概论概论（2 2）结构在施工和使用期的结构在施工和使用期的不同阶段不同阶段有多种受力状况时，应分有多种受力状况时，应分 别进行结构分析；别进行结构分析；（3 3）结构分析所采用的计算图形、边界条件、荷载的取值与组）结构分析所采用的计算图形、边界条件、荷载的取值与组 合、材料性能的计算指标、初始应力和变形状况等，应符合合、材料性能的计算指标、初始应力和变形状况等，应符合实际情实际情况况并有相应的并有相应的构造措施构造措施；（4 4）结构分析方法基于）结构分析方法基于三类基本方程三类基本方程：平衡方程、变形协调方：平衡方程、变形协调方程和材料本构方程
10、；程和材料本构方程；（5 5）宜根据结构类型、构件布置、材料性能和受力特点选择合）宜根据结构类型、构件布置、材料性能和受力特点选择合 理的理的分析方法分析方法；（6 6）电算结果应经判断和校核。）电算结果应经判断和校核。三、各种分析方法三、各种分析方法第一章第一章 概论概论（一）弹性分析方法 线弹性分析方法假定结构材料为理想的弹性体，是最基本最成熟的结构分析法，也是其他分析法的基础和特例，可用于各种形式结构的承载能力极限状态及正常使用极限状态下作用效应的分析。（二）塑性内力重分布的分析方法（三）极限分析方法（三）极限分析方法 混凝土结构（板、连续梁、框架等）的承载能力极混凝土结构（板、连续梁、
11、框架等）的承载能力极限状态设计可采用塑性极限分析方法（又称为塑性限状态设计可采用塑性极限分析方法（又称为塑性分析方法或极限平衡法）。分析方法或极限平衡法）。（四）非线性分析方法（四）非线性分析方法 适用于任意形式和受力复杂的结构分析适用于任意形式和受力复杂的结构分析。（五）试验分析方法（五）试验分析方法 对形体复杂或受力状况特殊的结构或其部分对形体复杂或受力状况特殊的结构或其部分可适用可适用 第一章第一章 概论概论第四节第四节 本课程的主要内容及特点本课程的主要内容及特点第一章第一章 概论概论一、主要内容一、主要内容（一）楼盖结构 单向板肋梁楼盖、双向板肋梁楼盖、无梁楼盖、装配式楼盖、楼梯等。
12、（二）单层厂房结构 单层厂房的组成和布置，构件选型，排架结构内力分析、内力组合，排架柱、牛腿、柱下独立基础的受力性能和设计方法，抗风柱、屋架和吊车梁的设计要点，节点的连接及预埋件的设计方法等。（三）框架结构（三）框架结构 混凝土混凝土框架结构的承重方案，结构布置，构件框架结构的承重方案，结构布置，构件截截面尺寸面尺寸估算，计算简图，结构内力分析方法，梁柱构估算，计算简图，结构内力分析方法，梁柱构件配筋与构造，柱下条形基础的设计等。件配筋与构造，柱下条形基础的设计等。第二章第二章 概论概论第一章第一章 概论概论二、本课程特点（一）实践性（二）综合性（三）创造性（四）结构方案和布置及构造措施在结构
13、设计中应予重视第一章第一章 概论概论1、建筑结构是房屋建筑的空间受力骨架体系，由、建筑结构是房屋建筑的空间受力骨架体系，由竖向承重结构竖向承重结构、水水平承重结构平承重结构和和下部结构下部结构三部分组成。三部分组成。2、混凝土结构是指以普通混凝土为主制作的结构，是土木建筑中应、混凝土结构是指以普通混凝土为主制作的结构，是土木建筑中应用最多的一种结构形式。用最多的一种结构形式。3、建筑结构设计是在、建筑结构设计是在可靠可靠与与经济经济之间选择一种平衡，房屋建筑工程之间选择一种平衡，房屋建筑工程可分为方案设计、初步设计、技术设计和施工图设计四个阶段。可分为方案设计、初步设计、技术设计和施工图设计四
14、个阶段。4、混凝土结构设计中常用的计算方法有、混凝土结构设计中常用的计算方法有线弹性分析方法线弹性分析方法、考虑塑性考虑塑性内力重分布的分析方法内力重分布的分析方法、塑性极限分析方法塑性极限分析方法、非线性分析方法非线性分析方法和和试验试验分析方法分析方法，应根据结构的重要性和使用要求、结构体系的特点、荷载，应根据结构的重要性和使用要求、结构体系的特点、荷载（作用）状况、要求的计算精度等（作用）状况、要求的计算精度等合理选择合理选择。第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计第一节第一节 概概 述述 单层厂房特点单层厂房特点 1 1、形成形成高大的使用空间，容易满足生产工艺流程要高大的使用
15、空间，容易满足生产工艺流程要求，内部交通运输组织求，内部交通运输组织方便方便；2 2、有利于有利于较重生产设备和产品放置，可实现厂房建较重生产设备和产品放置，可实现厂房建筑构配件生产工业化以及现场施工机械化等筑构配件生产工业化以及现场施工机械化等特点特点.第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计 一一、排架结构、排架结构 由由屋架屋架（或屋面梁）、柱（或屋面梁）、柱和和基础基础组成，柱顶与屋组成，柱顶与屋架（或屋面梁）铰接，柱底与基础刚接。架（或屋面梁）铰接，柱底与基础刚接。排架排架结构是单层厂房常用的结构形式。结构是单层厂房常用的结构形式。第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计
16、排架结构的形式第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计屋架与柱铰接屋架与柱铰接二、刚架结构二、刚架结构第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计 刚架结构通常由钢筋混凝土的刚架结构通常由钢筋混凝土的横梁、柱横梁、柱和和基础基础组成。组成。刚架柱与横梁为刚接，与基础常为铰接。刚架柱与横梁为刚接，与基础常为铰接。刚架结构的形式刚架结构的形式第二节第二节 排架结构的组成与布置排架结构的组成与布置第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计1.1.屋面板屋面板2.2.天沟板天沟板 3.3.天窗架天窗架 4.4.屋架屋架 5.5.托架托架 6.6.吊车梁吊车梁 7.7.排架柱排架柱 8.8.
17、抗风柱抗风柱 9.9.基基 础础 10.10.连系梁连系梁 11.11.基础梁基础梁12.12.天窗架垂天窗架垂 直支撑直支撑 13.13.屋架下弦屋架下弦 横向水平支撑横向水平支撑14.14.屋架端部屋架端部垂直支撑垂直支撑 15.15.柱间支撑柱间支撑 单层厂房结构是由一些构件组成的一个复杂的空间受力体系，单层厂房结构是由一些构件组成的一个复杂的空间受力体系，可分为可分为屋盖结构、横向平面排架、纵向平面排架屋盖结构、横向平面排架、纵向平面排架和和围护结构围护结构四大部分四大部分。一、一、排架结构的组成排架结构的组成第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计（一）屋盖结构屋盖结构屋盖结构
18、 有檩体系有檩体系 无檩体系无檩体系 由小型屋面板、檩条、屋架及由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖支撑所组成屋盖支撑所组成由大型屋面板、屋架或屋面梁由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋盖支撑组成，有时还包括及屋盖支撑组成，有时还包括有天窗架和托架等构件有天窗架和托架等构件 （二）横向排架结构（二）横向排架结构第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计由横梁、横向柱由横梁、横向柱列及其基础所组列及其基础所组成的平面骨架，成的平面骨架，是厂房的基本承是厂房的基本承重结构。厂房承重结构。厂房承受的竖向荷载及受的竖向荷载及横向水平荷载主横向水平荷载主要通过横向平面要通过横向平面排架传至基础及排架传至基础及地
19、基地基横向平面排架组成及荷载图横向平面排架组成及荷载图（三）（三）纵纵向向排架结构排架结构第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计由连系梁、吊车梁、纵向柱列、柱间支撑和基础等由连系梁、吊车梁、纵向柱列、柱间支撑和基础等构件组成的纵向平面骨架。构件组成的纵向平面骨架。作用作用是保证厂房结构的是保证厂房结构的纵向稳定性和刚度，承受吊车纵向水平荷载、纵向纵向稳定性和刚度，承受吊车纵向水平荷载、纵向水平地震作用、温度应力以及作用在山墙及天窗架水平地震作用、温度应力以及作用在山墙及天窗架端壁并通过屋盖结构传来的纵向风荷载等端壁并通过屋盖结构传来的纵向风荷载等纵向平面排架组成及荷载图纵向平面排架组成
20、及荷载图（三（三）围护结构）围护结构第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计围护结构围护结构 位于厂房的四周，包括纵墙、横墙（山墙）、抗位于厂房的四周，包括纵墙、横墙（山墙）、抗风柱、连系梁、基础梁等构件。这些构件所承受风柱、连系梁、基础梁等构件。这些构件所承受的荷载，主要是墙体和构件的自重以及作用在墙的荷载，主要是墙体和构件的自重以及作用在墙面上的风荷载面上的风荷载第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计二、二、排架结构的布置排架结构的布置（一）柱网布置（一）柱网布置 厂房承重柱的纵向和横向定位轴线，在平面上形成的厂房承重柱的纵向和横向定位轴线，在平面上形成的网格，称为柱网。柱网
21、布置就是确定纵向定位轴线之间网格，称为柱网。柱网布置就是确定纵向定位轴线之间（跨度）和横向定位轴线之间（柱距）的尺寸。柱网布置（跨度）和横向定位轴线之间（柱距）的尺寸。柱网布置既是确定柱的位置，也是确定屋面板、屋架和吊车梁等构既是确定柱的位置，也是确定屋面板、屋架和吊车梁等构件跨度的依据，并涉及到厂房结构构件的布置。柱网布置件跨度的依据，并涉及到厂房结构构件的布置。柱网布置恰当与否，将直接影响厂房结构的经济合理性和技术先进恰当与否，将直接影响厂房结构的经济合理性和技术先进性。性。第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计（一）柱网布置（一）柱网布置 柱网布置的柱网布置的一般原则一般原则是：
22、符合生产工艺和使用要是：符合生产工艺和使用要求；建筑平面和结构方案经济合理；符合求；建筑平面和结构方案经济合理；符合建筑模数建筑模数等规范规定要求；适应生产发展和技术革新的要求。等规范规定要求；适应生产发展和技术革新的要求。厂房跨度在厂房跨度在18m18m及以下时，应采用扩大模数及以下时，应采用扩大模数30 M30 M数数列；在列；在18m18m以上时，采用扩大模数以上时，采用扩大模数60M60M数列；厂房柱距数列；厂房柱距应采用扩大模数应采用扩大模数60M60M数列。当工艺布置和技术经济有明数列。当工艺布置和技术经济有明显的优越性时，厂房柱距也可采用扩大模数显的优越性时，厂房柱距也可采用扩大
23、模数30M30M数列或数列或其它数值。其它数值。第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计数列数列数列数数列数列数列列数列数列列数列数列列数数数列数数列列（二）变形缝的（二）变形缝的设置设置 1 1、伸缩缝、伸缩缝 混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范规定：装配式单层厂房规定：装配式单层厂房排架结构伸缩缝的最大间距，排架结构伸缩缝的最大间距，室内或土中时为室内或土中时为100m100m；露；露天时为天时为70m70m。超过上述规定或对厂房有特殊要求时，应超过上述规定或对厂房有特殊要求时，应适当减少伸缩缝的间距或进行温度应力验算。适当减少伸缩缝的间距或进行温度应力验算。伸缩缝应从基础顶面开始
24、，将两个温度区段的上伸缩缝应从基础顶面开始，将两个温度区段的上部结构完全分开，并留出一定宽度的缝隙，使得温度变部结构完全分开，并留出一定宽度的缝隙，使得温度变化时上部结构可自由伸缩，从而减少温度应力，不致引化时上部结构可自由伸缩，从而减少温度应力，不致引起房屋开裂。起房屋开裂。第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计温度区段气温升高时T气温升高时温度区段温度区段伸缩缝T T第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计纵 向 伸纵 向 伸缩缝缩缝500500500500F FE ED DC C10101111121213131414横 向 伸
25、横 向 伸缩缝缩缝600060006000600060006000600060002 2、沉降缝、沉降缝 为避免厂房因地基不均匀沉降引起开裂和破坏，设沉为避免厂房因地基不均匀沉降引起开裂和破坏，设沉降缝使相邻单元可以自由沉降。降缝使相邻单元可以自由沉降。沉降缝一般在下列情况下设置：厂房相邻两部分高差沉降缝一般在下列情况下设置：厂房相邻两部分高差很大；地基承载力或下卧层有巨大差别；两跨间吊车起重很大；地基承载力或下卧层有巨大差别；两跨间吊车起重量相差悬殊；厂房各部分施工时间先后相差较长；地基土量相差悬殊；厂房各部分施工时间先后相差较长；地基土的压缩程度不同等。的压缩程度不同等。沉降缝应将建筑物从
26、基础到屋顶全部分开沉降缝应将建筑物从基础到屋顶全部分开，以致在缝，以致在缝两边发生不同沉降时不致损坏整个建筑物。两边发生不同沉降时不致损坏整个建筑物。第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计 3 3、防震缝、防震缝 在地震区建造厂房，应考虑地震的影响。当厂房体在地震区建造厂房，应考虑地震的影响。当厂房体型复杂，结构高度或刚度相差很大，以及在厂房侧边贴建型复杂，结构高度或刚度相差很大，以及在厂房侧边贴建建筑物和构筑物时，应设置防震缝将相邻两部分分开。地建筑物和构筑物时，应设置防震缝将相邻两部分分开。地震区的伸缩缝和沉降缝均应符合防震缝的要求。防
27、震缝的震区的伸缩缝和沉降缝均应符合防震缝的要求。防震缝的构造要求及做法参见构造要求及做法参见建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范(GB50011-(GB50011-2010)2010)。在设计中，尽量做到三缝合一。在设计中，尽量做到三缝合一。（三）（三）厂房高度厂房高度的确定的确定 第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计h h7 7h h6 6h h5 5最最高高设设备备吊车吊车屋屋架架重重物物h h8 8h h2 2h h4 4h h3 3h h2 2h h1 1H H2 2H H1 176582176543211maxhhhhhhhhhhhhhH超越高度超越高度 500mm500mm安
28、全行驶高度安全行驶高度 220mm220mm7612hhHH厂房的高度还应考虑统一的模数厂房的高度还应考虑统一的模数第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计第三节第三节 排架结构的构件选型排架结构的构件选型一、屋盖构件一、屋盖构件 （一）屋面板（一）屋面板 （二）天窗架（二）天窗架 单层厂房中常用钢筋混凝土三铰刚架式天窗架由两个单层厂房中常用钢筋混凝土三铰刚架式天窗架由两个三角形刚架在顶节点处及底部与屋架焊接而成。三角形刚架在顶节点处及底部与屋架焊接而成。（三）屋面梁和屋架（三）屋面梁和屋架 （四）托架（四）托架 第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计二、吊车梁及柱二、吊车梁及柱
29、 （一）吊车梁（一）吊车梁 吊车梁除直接承受吊车起重、运行和制动时产生的各种往复吊车梁除直接承受吊车起重、运行和制动时产生的各种往复移动荷载外，它还具有将厂房的纵向荷载传递至纵向柱列、加移动荷载外，它还具有将厂房的纵向荷载传递至纵向柱列、加强厂房纵向刚度等作用。强厂房纵向刚度等作用。吊车梁一般吊车梁一般根据吊车的起根据吊车的起重量、工作级重量、工作级别、台数、厂别、台数、厂房的跨度和柱房的跨度和柱距等因素选用。距等因素选用。第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计 （二）柱（二）柱主要有排架柱和抗风柱两类主要有排架柱和抗风柱两类 1.排架柱排架柱 钢筋混凝土钢筋混凝土排架柱排架柱一般由上
30、柱、下柱和牛腿组成，一般由上柱、下柱和牛腿组成，其结构常用型式有矩形截面柱、其结构常用型式有矩形截面柱、I形截面柱、双肢柱等几类。形截面柱、双肢柱等几类。(（a)矩形截面柱矩形截面柱 (b)工字形截面柱工字形截面柱 (c)双肢柱双肢柱第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计 2.抗风柱抗风柱 钢筋混凝土钢筋混凝土抗风柱抗风柱一般由上柱和下柱组成，无牛腿，一般由上柱和下柱组成，无牛腿，上柱为矩形截面，下柱一般为上柱为矩形截面，下柱一般为 I形截面。形截面。(a)抗风柱、屋架与山墙抗风柱、屋架与山墙 (b)抗风柱与屋架的连接抗风柱与屋架的连接 (c)计算简图计算简图第三章第三章 单层厂房结构
31、设计单层厂房结构设计 （三）圈梁、连系梁及基础梁（三）圈梁、连系梁及基础梁 1.圈梁 是设置于墙体内并与柱子连接的现浇钢筋混凝土构件，其作用是将墙体与排架柱、抗风柱等箍在一起，以增强厂房的整体刚度，防止由于地基的不均匀沉降或较大的振动荷载对厂房产生不利影响。圈梁为非承重的现浇钢筋混凝土构件，在墙体的同一水平面上连续设置，构成封闭状，并和柱中伸出的预埋拉筋连接。第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计 2.连系梁 作用是除承受墙体荷载外，还具有连系纵向柱列、增强厂房的纵向刚度、传递纵向水平荷载的作用。3.基础梁 作用是来支承围护墙，并将围护墙的重力传给基础。基础梁基础梁第三章第三章 单层厂
32、房结构设计单层厂房结构设计 （四）基础（四）基础 单层厂房的柱下基础一般采用单层厂房的柱下基础一般采用单独基础单独基础。当柱传来的荷载较大，或地基承载力较小，可采用当柱传来的荷载较大，或地基承载力较小，可采用柱下柱下条形基础条形基础。柱传来的荷载很大，而基础的持力层又很深，则柱传来的荷载很大，而基础的持力层又很深，则应考虑采用应考虑采用桩基础桩基础。第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计第四节第四节 排架结构的内力分析与内力组合排架结构的内力分析与内力组合一、确定计算简图一、确定计算简图 （一）计算单元（一）计算单元 可在结构平面图上由可在结构平面图上由相邻柱距的中线相邻柱距的中线截出
33、一个典截出一个典型的区段，作为排架的计算单元。型的区段，作为排架的计算单元。第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计 （二）基本假定（二）基本假定柱下端与基础顶面为刚接；柱下端与基础顶面为刚接；柱顶与排架横梁（屋架或屋面梁）为铰接柱顶与排架横梁（屋架或屋面梁）为铰接；横梁（即屋架或屋面梁）为轴向刚度很大的刚性连杆。横梁（即屋架或屋面梁）为轴向刚度很大的刚性连杆。（三）计算简图（三）计算简图如前图；如前图；注：上柱高为牛腿顶面至柱顶的高度；下柱高为基础顶注：上柱高为牛腿顶面至柱顶的高度；下柱高为基础顶面至牛腿顶面的高度；上、下柱的截面抗弯刚度面至牛腿顶面的高度；上、下柱的截面抗弯刚度 可按
34、可按所选用的混凝土强度等级和预先设定的截面形状与尺寸所选用的混凝土强度等级和预先设定的截面形状与尺寸确定。确定。第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计二、荷载计算二、荷载计算 （一）恒荷载（一）恒荷载1.1.屋盖自重屋盖自重G G1 1第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计2.2.柱自重柱自重G G2 2和和G G3 3(a)G2、G3、G4作用位置作用位置 (b)G2、G3作用计算简图作用计算简图 (c)G4作用计算简图作用计算简图3.3.吊车梁与轨道连接件等自重吊车梁与轨道连接件等自重G G4 4第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计 （二）屋面活荷载（二）屋面活荷
35、载1.1.屋面均布活荷载屋面均布活荷载 ：屋面水平投影面上的屋面均布活荷载标准屋面水平投影面上的屋面均布活荷载标准值，按下列情况取：不上人的屋面为值，按下列情况取：不上人的屋面为0.5kN/m0.5kN/m2 2；上人的屋面为；上人的屋面为2.0kN/m2.0kN/m2 2。2.2.屋面雪荷载屋面雪荷载 ：屋面水平投影面上的雪荷载标准值屋面水平投影面上的雪荷载标准值 (kN/m(kN/m2 2)式中式中:为基本雪压为基本雪压 (kN/m(kN/m2 2)；为屋面积雪分布系数。为屋面积雪分布系数。3.3.屋面积灰荷载屋面积灰荷载 ：对设计生产中有大量排灰的厂房及其临近对设计生产中有大量排灰的厂房
36、及其临近建筑时，应考虑屋面积灰荷载的影响。建筑时，应考虑屋面积灰荷载的影响。屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，取两者中的较大值；当屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，取两者中的较大值；当有屋面积灰荷载时，积灰荷载应与雪荷载或不上人的屋面均布有屋面积灰荷载时，积灰荷载应与雪荷载或不上人的屋面均布活荷载两者中的较大值同时考虑。活荷载两者中的较大值同时考虑。kskr 0ss0sr第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计 （三）吊车荷载（三）吊车荷载桥式吊车的组成桥式吊车的组成 桥式吊车由大车和小车组成，大车在吊车梁的轨道上桥式吊车由大车和小车组成，大车在吊车梁的轨道上沿着厂房纵向运行，小车在大车
37、的轨道上沿着厂房横向行沿着厂房纵向运行，小车在大车的轨道上沿着厂房横向行驶，小车上设有滑轮和吊索用来起吊物件驶，小车上设有滑轮和吊索用来起吊物件。第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计 1.1.吊车竖向荷载吊车竖向荷载DmaxDmax与与DminDminmaxmaxiiDPyminminiiDPy式中式中 、表示第表示第 台吊车的最大轮压和最小轮压；台吊车的最大轮压和最小轮压；与吊车轮压相对应的支座反力影响线的竖向坐与吊车轮压相对应的支座反力影响线的竖向坐标值。标值。注：注：计算排架考虑多台吊车竖向荷载时，对单跨厂房的每个排计算排架考虑多台吊车竖向荷载时，对单跨厂房的每个排架，参与组合
38、的吊车台数不宜多于架，参与组合的吊车台数不宜多于2 2台；对多跨厂房的每个台；对多跨厂房的每个排架，不宜多于排架，不宜多于4 4台。台。maxiPminiPiyi第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计 吊车的最不利布置和吊车梁的支座反力影响线吊车的最不利布置和吊车梁的支座反力影响线第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计(a)吊车竖向荷载作用位置 (b)吊车竖向荷载作用下的计算简图 吊车竖向荷载吊车竖向荷载D Dmaxmax、D Dminmin沿吊车梁的中心线作用在牛腿顶面，沿吊车梁的中心线作用在牛腿顶面，对下柱截面中心线的偏心距为对下柱截面中心线的偏心距为e e4 4，相应的力
39、矩，相应的力矩M MDmaxDmax、M MDminDmin为为 M MDmaxDmax=D=Dmaxmax e e4 4 M MDminDmin=D=Dminmin e e4 4 吊车总的横向水平荷载可按下式取值：吊车总的横向水平荷载可按下式取值：式中式中 吊车的额定起重量；吊车的额定起重量；小车重量；小车重量；重力加速度；重力加速度；横向水平荷载系数。横向水平荷载系数。1()TQQ gQ1Qg 对于一般四轮桥式吊车，大车每一轮子传递给吊车梁的横向水平对于一般四轮桥式吊车，大车每一轮子传递给吊车梁的横向水平制动力制动力 为：为：式中式中 为第为第 个大车轮子的横向水平制动力。个大车轮子的横向
40、水平制动力。11()4TQQ gmaxiiTT yiTiT考虑多台吊车水平荷载时，对单跨或多跨厂房的每个排架，参考虑多台吊车水平荷载时，对单跨或多跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不应多于与组合的吊车台数不应多于2 2台。台。注：注：第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计 2.2.吊车横向水平荷载吊车横向水平荷载TmaxTmax第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计吊车横向水平荷载作用位置吊车横向水平荷载作用位置吊车最大横向水平荷载的计算吊车最大横向水平荷载的计算吊车横向水平荷载作用下的计算简图吊车横向水平荷载作用下的计算简图 吊车纵向水平荷载标准值吊车纵向水平荷载标准值Te
41、，按作用在一边轨道上所，按作用在一边轨道上所有刹车轮的最大轮压之和的有刹车轮的最大轮压之和的10%10%采用，即采用，即式中，式中，n为施加在一边轨道上所有刹车轮数之和，对于一为施加在一边轨道上所有刹车轮数之和，对于一般的四轮吊车，般的四轮吊车，n=1。max10TenPkw无论单跨或多跨厂房，在计算吊车纵向水平荷载时，无论单跨或多跨厂房，在计算吊车纵向水平荷载时，一侧的整个纵向排架上最多只能考虑一侧的整个纵向排架上最多只能考虑2 2台吊车。台吊车。注：注：第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计 3.3.吊车纵向水平荷载吊车纵向水平荷载T Te e第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房
42、结构设计 （四）风荷载（四）风荷载式中式中 基本风压值（基本风压值（kN/mkN/m2 2），是以当地比较空旷平坦地面上离），是以当地比较空旷平坦地面上离 离离 高度高度z z处的风振系数；处的风振系数；风压高度变化系数；风压高度变化系数；风荷载体型系数。风荷载体型系数。垂直于建筑物表面上的风荷载标准值垂直于建筑物表面上的风荷载标准值 （kN/mkN/m2 2）按下式计算：）按下式计算：kwks0 zzww地地10m10m高处统计所得的高处统计所得的5050年一遇年一遇1010分钟平均最大风速为标分钟平均最大风速为标准确定的风压值；准确定的风压值；0wzzs第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂
43、房结构设计 为简化计算，可以假定作用在柱顶以下墙面上的风荷载为为简化计算，可以假定作用在柱顶以下墙面上的风荷载为均布，迎风面为均布，迎风面为q q1 1，背风面为背风面为q q2 2，其风压高度变化系数按柱顶，其风压高度变化系数按柱顶标高取值；柱顶以上的风载按作用于柱顶的水平集中力标高取值；柱顶以上的风载按作用于柱顶的水平集中力FwFw计算，计算，这时风压高度变化系数为：无天窗时，按厂房檐口标高取值；这时风压高度变化系数为：无天窗时，按厂房檐口标高取值；有天窗时，按天窗檐口标高取值。有天窗时，按天窗檐口标高取值。排架风荷载体型系数和风荷载排架风荷载体型系数和风荷载第三章第三章 单层厂房结构设计
44、单层厂房结构设计三、内力分析三、内力分析 排架在各种单独作用的荷载情况下的内力均可用结构力学排架在各种单独作用的荷载情况下的内力均可用结构力学的方法进行计算。在计算时，如不考虑厂房的整体空间作用，的方法进行计算。在计算时，如不考虑厂房的整体空间作用，其计算简图可归结为其计算简图可归结为柱顶不动铰支排架柱顶不动铰支排架和和柱顶有侧移的铰接排柱顶有侧移的铰接排架架两种。两种。(a)柱顶不动铰支排架柱顶不动铰支排架 (b)柱顶有侧移铰接排架柱顶有侧移铰接排架第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计 （一）柱顶不动铰支排架（一）柱顶不动铰支排架 单跨等高排架在恒荷载单跨等高排架在恒荷载(如如G
45、G1 1、G G2 2、G G3 3、G G4 4等等)以及屋面以及屋面活荷载活荷载(如如Q Q1 1)作用下，可按柱顶为无侧移的不动铰支排架计作用下，可按柱顶为无侧移的不动铰支排架计算内力。算内力。恒荷载及屋面活荷载作用下的单根柱计算简图恒荷载及屋面活荷载作用下的单根柱计算简图M1M1、M2M2作用下的计算简图作用下的计算简图第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计(a)M1作用下的柱顶反力作用下的柱顶反力R1 (b)M2作用下的柱顶反力作用下的柱顶反力R21112MRCH2222MRCH第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计 （二）柱顶有侧移铰接排架（二）柱顶有侧移铰接排架
46、排架在吊车荷载及风荷载作用下，一般可按柱顶为有排架在吊车荷载及风荷载作用下，一般可按柱顶为有侧移的铰接排架进行内力计算侧移的铰接排架进行内力计算1)1)吊车竖向荷载吊车竖向荷载作用的排架内力计算作用的排架内力计算(a)Dmax作用在作用在A柱柱 (b)Dmin作用在作用在B柱柱第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计M MDmaxDmax作用在作用在A A柱的内力计算柱的内力计算maxmax22DDMRCHiiDmaxiDmaxi11VRR32i02HC EI第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计2)2)吊车吊车水平水平荷载荷载作用的排架内力计算作用的排架内力计算两跨等高排架两跨
47、等高排架TmaxTmax作用下的内力计算作用下的内力计算R Ri i=C=C3 3T Tmax max C C3 3吊车水平荷载吊车水平荷载T Tmaxmax作用下的柱顶反力系数。作用下的柱顶反力系数。R RT T=R Ri i第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计3)3)风风荷载荷载作用作用下下的排架内力计算的排架内力计算单跨排架风荷载作用下的内力计算单跨排架风荷载作用下的内力计算 在风荷载在风荷载F Fw w、q q1 1、q q2 2作用下，等高排架柱的内力仍可用作用下，等高排架柱的内力仍可用柱顶附加不动铰支座和剪力分配法进行计算。柱顶附加不动铰支座和剪力分配法进行计算。单跨排架
48、柱单跨排架柱在风荷载作用下的内力，可由下面两种内力状态叠加求得。在风荷载作用下的内力，可由下面两种内力状态叠加求得。第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计3)3)风风荷载荷载作用作用下下的排架内力计算的排架内力计算FwFw，q1q1和和q2q2分别作用的受力情况分别作用的受力情况R RFWFW=F=FW WR Rq1q1=C=C4 4H H2 2q q1 1 R Rq2q2=C=C4 4H H2 2q q2 2 第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计四、内力组合四、内力组合 所谓所谓内力组合内力组合，就是将排架柱在各单项荷载作用下的内力，就是将排架柱在各单项荷载作用下的内力，按
49、照它们在使用过程中同时出现的可能性，求出在某些荷载共同按照它们在使用过程中同时出现的可能性，求出在某些荷载共同作用下，柱控制截面可能产生的最不利内力，作为柱和基础配筋作用下，柱控制截面可能产生的最不利内力，作为柱和基础配筋计算的依据。计算的依据。（一）柱的控制截面（一）柱的控制截面排架柱的排架柱的控制截面控制截面是指对柱的各区段配筋起控制作用的截面是指对柱的各区段配筋起控制作用的截面。第三章第三章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计 （二）荷载效应组合（二）荷载效应组合(1)1.2(1)1.2S SGKGK+0.9+0.91.41.4(S(SQLKQLK+S+SQWKQWK+S+SQHKQHK)
50、；(2)1.2(2)1.2S SGKGK+0.9+0.91.41.4(S(SQWKQWK+S+SQHKQHK)；(3)1.2(3)1.2S SGKGK+0.9+0.91.4(S1.4(SQLKQLK+S+SQWKQWK)；(4)1.2(4)1.2S SGKGK+1.4+1.4(S(SQLKQLK+S+SQHKQHK)；(5)1.2(5)1.2S SGKGK+1.4+1.4S SQWKQWK；(6)1.2(6)1.2S SGKGK+1.4+1.4S SQHKQHK。式中的式中的S SGKGK、S SQLKQLK、S SQWKQWK、S SQHKQHK分别为按恒荷载、屋面活荷分别为按恒荷载、屋面活
