1、第第2 2章章 单层排架结构单层排架结构2.1 单层厂房的结构组成与布置单层厂房的结构组成与布置2.2 排架结构分析排架结构分析2.3 排架柱设计排架柱设计2.4 柱下独立基础设计柱下独立基础设计2.5 屋面构件屋面构件2.6 吊车梁设计要点吊车梁设计要点12.1.1 2.1.1 单层工业厂房的结构种类单层工业厂房的结构种类按结构材料按结构材料砌体混合结构（砌体混合结构（钢结构钢结构钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构m15,t 5lQ）m36,t250lQ）（2.1 2.1 单层工业厂房结构组成与布置单层工业厂房结构组成与布置按结构形式按结构形式排架结构（等高、不等高、锯齿形）排架结构（等高、不等高
2、、锯齿形）刚架结构（两铰门架、三铰门架）刚架结构（两铰门架、三铰门架）钢钢混凝土混合结构混凝土混合结构2单厂设计2.1 组成与布置组成与布置2.1.1结构种类结构种类等高排架等高排架不等高排架不等高排架锯齿型排架锯齿型排架32.1.2 2.1.2 单层排架结构组成单层排架结构组成单厂设计2.1 组成与布置组成与布置2.1.1结构种类2.1.2结构组成结构组成1）屋面板2）天沟板3）天窗架4）屋架5）托架6）吊车梁7）排架柱8）抗风柱9）基础10）连系梁11）基础梁12）天窗架垂直支撑13）屋架下弦横向支撑14）屋架垂直支撑15）柱间支撑4一、柱网布置一、柱网布置柱网是竖向承重构件柱网是竖向承重
3、构件纵横向定位轴线所形纵横向定位轴线所形成的网格。成的网格。柱距应采用柱距应采用6 6米或米或6 6米米的倍数；的倍数；跨度在跨度在1818米以下采用米以下采用3 3米的倍数，在米的倍数，在1818米以米以上采用上采用6 6米的倍数。米的倍数。2.1.3 2.1.3 单层排架结构布置单层排架结构布置单厂设计2.1 组成与布置组成与布置2.1.1结构种类2.1.2结构组成2.1.3结构布置结构布置5二、定位轴线二、定位轴线墙、边柱与纵向定位轴线的关系：墙、边柱与纵向定位轴线的关系：D 柱距柱距6 6米、无吊车或米、无吊车或边柱外缘和墙内缘与轴线重合，边柱外缘和墙内缘与轴线重合，称封闭结合。称封闭
4、结合。t20Q 柱距柱距6 6米、米、边柱外缘和墙内缘与轴线之间加边柱外缘和墙内缘与轴线之间加联系尺寸联系尺寸D=125D=125，称非封闭结合。，称非封闭结合。tQ5032 柱距柱距1212米、或米、或联系尺寸联系尺寸D=250D=250、500500。tQ50单厂设计2.1 组成与布置组成与布置2.1.1结构种类2.1.2结构组成2.1.3结构布置结构布置6中柱与纵向定位轴线的关系：中柱与纵向定位轴线的关系：等高跨等高跨上柱中心线与纵向轴线重合上柱中心线与纵向轴线重合h/2h/2单柱单柱高低跨高低跨双柱双柱tQ20高跨高跨tQ32高跨高跨A=DA=DtQ20高跨高跨A=B+CA=B+CtQ
5、32高跨高跨A=B+C+DA=B+C+DA=DCBA=B+CCBA=B+C+DD单厂设计2.1 组成与布置组成与布置2.1.1结构种类2.1.2结构组成2.1.3结构布置结构布置7墙、柱与横向定位轴线的关系：墙、柱与横向定位轴线的关系：柱柱伸缩缝和端部处伸缩缝和端部处一般部位处柱中心线与轴线重合一般部位处柱中心线与轴线重合600600600墙墙非承重墙：墙内缘与轴线重合非承重墙：墙内缘与轴线重合承重墙：承重墙：墙内缘与墙内缘与轴线的距轴线的距离为半砖离为半砖或半砖的或半砖的倍数。倍数。单厂设计2.1 组成与布置组成与布置2.1.1结构种类2.1.2结构组成2.1.3结构布置结构布置8三、变形缝
6、设置三、变形缝设置伸缩缝伸缩缝横向伸缩缝一般采用双柱；纵向伸缩缝一般采用单柱。横向伸缩缝一般采用双柱；纵向伸缩缝一般采用单柱。沉降缝沉降缝一般不设。下列情况之一设：一般不设。下列情况之一设：相邻部位高差很大；相邻部位高差很大；相邻跨吊车起重量悬殊；相邻跨吊车起重量悬殊；下卧土层有很大变化；下卧土层有很大变化；各部分施工时间相差很长。各部分施工时间相差很长。抗震缝抗震缝当厂房平、立面布置复杂或结构高度、刚度相差很大时设置。当厂房平、立面布置复杂或结构高度、刚度相差很大时设置。单厂设计2.1 组成与布置组成与布置2.1.1结构种类2.1.2结构组成2.1.3结构布置结构布置9四、厂房的剖面布置四、
7、厂房的剖面布置高度高度自室内地面至柱顶的高度应为自室内地面至柱顶的高度应为300300的倍数；的倍数；自室内地面至牛腿的高度应为自室内地面至牛腿的高度应为300300的倍数；的倍数；自室内地面至吊车轨道的标志高度应为自室内地面至吊车轨道的标志高度应为600600的倍数。的倍数。净空要求净空要求屋架下弦与吊车架外轮廓线的距离屋架下弦与吊车架外轮廓线的距离 ；吊车架外缘与内缘的间距吊车架外缘与内缘的间距 mmHC220)75(100)50(802tQmmtQmmB、轨道中心线与纵向轴线的距离轨道中心线与纵向轴线的距离mm750单厂设计2.1 组成与布置组成与布置2.1.1结构种类2.1.2结构组成
8、2.1.3结构布置结构布置净空10五、支撑布置五、支撑布置柱间支撑柱间支撑作用：保证厂房纵向排架的作用：保证厂房纵向排架的刚度和稳定；将水平荷载传刚度和稳定；将水平荷载传至基础。至基础。单厂设计2.1 组成与布置组成与布置2.1.1结构种类2.1.2结构组成2.1.3结构布置结构布置位置：伸缩缝区段中央或位置：伸缩缝区段中央或临近中央。临近中央。位置：伸缩缝区段两端。位置：伸缩缝区段两端。屋架垂直支撑及水平系杆屋架垂直支撑及水平系杆作用：增加屋架的侧向稳定，防止上下弦杆的侧向颤动。作用：增加屋架的侧向稳定，防止上下弦杆的侧向颤动。图图11位置：伸缩缝区段两端。位置：伸缩缝区段两端。屋架下弦横向
9、水平支撑屋架下弦横向水平支撑作用：将屋架下弦受到的水平力传至柱顶。作用：将屋架下弦受到的水平力传至柱顶。单厂设计2.1 组成与布置组成与布置2.1.1结构种类2.1.2结构组成2.1.3结构布置结构布置六、抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁布置六、抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁布置屋架纵向水平支撑（下弦）屋架纵向水平支撑（下弦）作用：增强排架间的协同工作能力。作用：增强排架间的协同工作能力。位置：伸缩缝区段两端。位置：伸缩缝区段两端。屋架上弦横向水平支撑屋架上弦横向水平支撑作用：增强屋盖整体刚度和上弦的侧向稳定，将抗风柱传来作用：增强屋盖整体刚度和上弦的侧向稳定，将抗风柱传来的风荷载传给排
10、架柱。的风荷载传给排架柱。图图图图图图122.2.1 2.2.1 分析模型分析模型一、计算单元一、计算单元 从整体结构中选取有代从整体结构中选取有代表性的一部分作为计算的对表性的一部分作为计算的对象，该部分称为计算单元。象，该部分称为计算单元。单层工业厂房是由纵横向排架组成的空间结构。为方便，可简单层工业厂房是由纵横向排架组成的空间结构。为方便，可简化为纵、横向平面排架分别进行分析。除进行抗震和温度应力化为纵、横向平面排架分别进行分析。除进行抗震和温度应力分析，纵向排架一般不计算。分析，纵向排架一般不计算。二、结构简图二、结构简图柱子下端固接于基础顶面，横梁与柱铰接；柱子下端固接于基础顶面，横
11、梁与柱铰接；横梁为没有轴向变形的刚杆。横梁为没有轴向变形的刚杆。2.2 2.2 排架结构分析排架结构分析uEIABlEIuEIlEIuHHAB计算单元计算单元1234513三、荷载计算三、荷载计算恒载恒载屋盖自重屋盖自重上柱自重上柱自重下柱自重下柱自重吊车梁及轨道自重吊车梁及轨道自重活载活载屋面活载屋面活载吊车荷载吊车荷载1F1F形式、大小、作用位置、方向。形式、大小、作用位置、方向。2F3F4FWqq、215F单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析结构分析2.2.1分析模型分析模型风荷载风荷载141507501F4F1e2F0e4e3F1M1M2M2M恒载下计算简图恒载下计算简图111e
12、FM440212)(eFeFFM恒载下轴力图恒载下轴力图1F21FF 421FFF3421FFFF1F21FF 421FFF3421FFFF单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析结构分析2.2.1分析模型分析模型恒载恒载15风向1s5.01h2hSLkWkhWkkwBSW22sinhBwShwBSwBSWkkkkh单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析结构分析2.2.1分析模型分析模型风载风载16吊车荷载吊车荷载竖向荷载竖向荷载横向水平荷载横向水平荷载纵向水平荷载纵向水平荷载minmaxDD、maxT0T最大轮压与最小轮压最大轮压与最小轮压当小车吊有额定起重量开到桥架某一极限位置时，在
13、这一侧产当小车吊有额定起重量开到桥架某一极限位置时，在这一侧产生的轮压；与最大轮压相对应的另一侧轮压称最小轮压。生的轮压；与最大轮压相对应的另一侧轮压称最小轮压。单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析结构分析2.2.1分析模型分析模型K桥式吊车按照使用的频繁程桥式吊车按照使用的频繁程度分为轻级度分为轻级(A1A3)、中级、中级(A4、A5)、重级、重级(A6、A7)和特和特重级重级(A8)四个载荷状态。四个载荷状态。17最大轮压与最小轮压最大轮压与最小轮压最大轮压最大轮压 可从产品目录可从产品目录中查得；最小轮压中查得；最小轮压 可可由下式确定：由下式确定：maxPminPmaxmin)(
14、21PQgGP单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析结构分析2.2.1分析模型分析模型吊车竖向荷载标准值吊车竖向荷载标准值kkDDmin,max,、iikyPDmaxmax,iikyPDminmin,如果两台吊车相同，则如果两台吊车相同，则ikyPDmaxmax,maxminmax,min,PPDDkkxP2maxP1maxP1maxP2maxK1K2y2y3y4y1=1B1B218吊车横向水平荷载标准值吊车横向水平荷载标准值（小车吊有重物刹车时引起的惯性力）（小车吊有重物刹车时引起的惯性力）传力过程：小车惯性力传力过程：小车惯性力大车大车吊车梁吊车梁排架柱排架柱作用位置：吊车梁顶面作用位
15、置：吊车梁顶面作用方向：垂直轨道作用方向：垂直轨道maxT横向制动系数。横向制动系数。tQtQtQ7508.0501610.01012.0软钩4/)(gQTi每个轮子上的横向水平制动力：每个轮子上的横向水平制动力：iikyTTmax,如果吊车相同，如果吊车相同，maxmax,max,PTDTkk同样，利用影响线可以确定柱子受到的水平力同样，利用影响线可以确定柱子受到的水平力单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析结构分析2.2.1分析模型分析模型195M5MmaxMminM活载下计算简图活载下计算简图155eFM4maxmaxeDMmaxTmaxTW1q2q4minmineDM单厂设计2.1
16、 组成与布置2.2 结构分析结构分析2.2.1分析模型分析模型20吊车纵向水平荷载标准值吊车纵向水平荷载标准值max01.0 PT 按一侧所有制动轮最大轮压之和的按一侧所有制动轮最大轮压之和的10%10%确定：确定：（大车行驶中刹车引起的惯性力）（大车行驶中刹车引起的惯性力）作用位置：轨道顶面作用位置：轨道顶面作用方向：沿轨道方向作用方向：沿轨道方向多台吊车的组合系数多台吊车的组合系数2 2台台轻、中级轻、中级重、特重级重、特重级4 4台台轻、中级轻、中级重、特重级重、特重级3 3台台轻、中级轻、中级重、特重级重、特重级9.095.085.085.08.09.0对于一层吊车厂房：水平对于一层吊
17、车厂房：水平荷载最多考虑荷载最多考虑2 2台；多跨时，台；多跨时，竖向荷载最多考虑竖向荷载最多考虑4 4台。台。单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析结构分析2.2.1分析模型分析模型212.2.2 2.2.2 等高排架的内力计算等高排架的内力计算一、柱的抗侧刚度一、柱的抗侧刚度设柱顶作用一单位力发生的位移为设柱顶作用一单位力发生的位移为u，代表柱顶发生单位侧向位移时柱内的剪代表柱顶发生单位侧向位移时柱内的剪力，定义为柱的抗侧（推）刚度，用力，定义为柱的抗侧（推）刚度，用D D表示。表示。u/1lEICHu031uHuEIlEIuHlH)11(1330nCluIIn HHu与与、有关。有关
18、。单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析结构分析2.2.1分析模型2.2.2内力计算内力计算30/1HEICuDl22二、剪力分配法二、剪力分配法柱顶作用集中荷载柱顶作用集中荷载1VF1uiunuiVnVniiVF1由平衡条件：由平衡条件：iiiuDV由物理条件：由物理条件：由几何条件：由几何条件：niuuu1可求得：可求得：FViinjjinjjiiuuDD11/1/1称为柱称为柱i i的剪力分配系数。的剪力分配系数。单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析结构分析2.2.1分析模型2.2.2内力计算内力计算23任意荷载作用任意荷载作用5M5MmaxMminMmaxTW1q2q5M5M
19、maxMminMmaxTW1q2qR在柱顶加上不动铰支座，利用图表求出内力和支座反力；在柱顶加上不动铰支座，利用图表求出内力和支座反力；将支座反力反向作用于柱顶，求出内力；将支座反力反向作用于柱顶，求出内力；将上述两种情况的内力叠加。将上述两种情况的内力叠加。单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析结构分析2.2.1分析模型2.2.2内力计算内力计算24单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析结构分析2.2.1分析模型2.2.2内力计算2.2.3 2.2.3 水平位移计算水平位移计算为了保证吊车的正常运行，需要控制厂房的水平位移。为了保证吊车的正常运行，需要控制厂房的水平位移。正常使用极限
20、状态，考虑一台最大吊车的横向水平荷载作用，正常使用极限状态，考虑一台最大吊车的横向水平荷载作用，吊车梁顶处的水平位移吊车梁顶处的水平位移 应满足：应满足：Kumm10Ku且且1800KKHu2200KKHu（轻、中级工作制）（轻、中级工作制）（重、特重级工作制）（重、特重级工作制）2.2.3位移计算位移计算ABHKmaxTmaxTKu当当mm5Ku时可不验算相对位移。时可不验算相对位移。252.2.4 2.2.4 排架计算模型的讨论排架计算模型的讨论一、排架的整体空间作用一、排架的整体空间作用基本概念基本概念结构均匀、荷载均匀结构均匀、荷载均匀FFFFFau结构不均匀、荷载均匀结构不均匀、荷载
21、均匀FFFFFbu结构均匀、荷载不均匀结构均匀、荷载不均匀Fcu单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析结构分析2.2.1分析模型2.2.2内力计算2.2.3位移计算2.2.4模型讨论模型讨论26单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析结构分析2.2.1分析模型2.2.2内力计算2.2.3位移计算2.2.4模型讨论模型讨论在在b b、c c两种情况下，其最大侧向位移量两种情况下，其最大侧向位移量即在即在b b、c c两种情况的侧移小于按平面排架计算的侧移。两种情况的侧移小于按平面排架计算的侧移。aubucu、这种排架与排架、排架与山墙之间相互关联的作用称为整体空这种排架与排架、排架与山墙之
22、间相互关联的作用称为整体空间作用。间作用。空间工作的条件：空间工作的条件：或者结构不均匀、或者荷载不均匀；或者结构不均匀、或者荷载不均匀；各排架之间有联系（即屋盖有一定的整体刚度）。各排架之间有联系（即屋盖有一定的整体刚度）。吊车荷载考虑整体空间作用的计算方法吊车荷载考虑整体空间作用的计算方法柱顶在单个荷载作用下的空间作用分配系数柱顶在单个荷载作用下的空间作用分配系数km27kFku平面排架平面排架kF平面排架平面排架kkuu xFxkFF 平面排架平面排架kukukF空间排架空间排架kkxkmFFF称为空间作称为空间作用分配系数用分配系数kkkuum当某榀排架柱顶作用水平力当某榀排架柱顶作用
23、水平力 时，如果考虑排架整体空间作时，如果考虑排架整体空间作用，该排架仅承担用，该排架仅承担 ，其余部分由其它排架承担。，其余部分由其它排架承担。kFkkFm28单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析结构分析2.2.1分析模型2.2.2内力计算2.2.3位移计算2.2.4模型讨论模型讨论吊车荷载作用下的考虑空间作用的计算方法吊车荷载作用下的考虑空间作用的计算方法maxTmaxTmax52TCR max52TCmRkmaxTmax5TCmax5TCmaxTmax5)1(TCmkmax5)1(TCmkmax5TCmkmax5TCmk考虑空间作用后，上柱弯矩增大；下柱弯矩减小。考虑空间作用后，上
24、柱弯矩增大；下柱弯矩减小。29二、屋架、地基变形对内力的影响二、屋架、地基变形对内力的影响平衡条件：平衡条件：FVVBA物理条件：物理条件：AAAuDVBBBuDVBuAuxuBu几何条件：几何条件：AxBuuuEAxLuxBVX 横梁变形横梁变形单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析结构分析2.2.1分析模型2.2.2内力计算2.2.3位移计算2.2.4模型讨论模型讨论AuBuEAA AB BADBDFL LBVXAV30单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析结构分析2.2.1分析模型2.2.2内力计算2.2.3位移计算2.2.4模型讨论模型讨论EAABDDFLEAABDDFL左右两
25、种情况A柱的剪力是否相同？31单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析结构分析2.2.1分析模型2.2.2内力计算2.2.3位移计算2.2.4模型讨论模型讨论地基不均匀沉降地基不均匀沉降ABFmaxDminD地基不均匀沉降对排架内力有无影响？地基不均匀沉降对排架内力有无影响？ABF地基转动地基转动32单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析结构分析2.2.1分析模型2.2.2内力计算2.2.3位移计算2.2.4模型讨论模型讨论三、柱长不同的等高排架计算三、柱长不同的等高排架计算ABCuuuEIEIEIABC33单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析结构分析2.2.1分析模型2.2.2内
26、力计算2.2.3位移计算2.2.4模型讨论模型讨论四、四、抽柱后的计算模型抽柱后的计算模型ABC123计算单元计算单元uAEI2ABClAEI2uCEI2lCEI2uBEIlBEI将计算单元内的排架合并。将计算单元内的排架合并。34恒载和风荷载的计算方法用一般排架。吊车荷载不同，恒载和风荷载的计算方法用一般排架。吊车荷载不同，B B轴柱轴柱按加长吊车梁的影响线确定；按加长吊车梁的影响线确定；A A和和C C轴柱应考虑作用在、轴柱应考虑作用在、柱子上相应值的一半，即柱子上相应值的一半，即max2Dmax1Pmax2Pmax1Pmax2P1D3D231max2maxDDDD求得内力后，求得内力后，
27、A A和和C C轴柱的弯矩、剪力除轴柱的弯矩、剪力除2 2得到原结构单根得到原结构单根柱的内力，轴力根据实际受荷情况确定。柱的内力，轴力根据实际受荷情况确定。单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析结构分析2.2.1分析模型2.2.2内力计算2.2.3位移计算2.2.4模型讨论模型讨论ABC123计算单元计算单元352.3 2.3 排架柱设计排架柱设计2.3.1 2.3.1 荷载组合荷载组合1.21.2恒荷载标准值恒荷载标准值+1.4+1.41 1项活荷载标准值项活荷载标准值（对于单层排架结构，可以采用简化组合）（对于单层排架结构，可以采用简化组合）可变荷载效应控制可变荷载效应控制1.21.
28、2恒荷载标准值恒荷载标准值+1.4+1.4 0.90 0.90(2(2项或项或2 2项以上项以上活荷载标准值）活荷载标准值）永久荷载效应控制永久荷载效应控制1.351.35恒荷载标准值恒荷载标准值+1.4+1.4所有活荷载的组合值所有活荷载的组合值IIIIIIIIIIII2.3.2 2.3.2 内力组合内力组合一、控制截面一、控制截面构件设计时一般选取若干个可靠度较低因而对整构件设计时一般选取若干个可靠度较低因而对整个构件起控制作用的截面进行设计，这些截面称个构件起控制作用的截面进行设计，这些截面称为控制截面。为控制截面。36单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析2.3 排架柱设计排架柱设
29、计2.3.1荷载组合2.3.2内力组合内力组合二、组合内容二、组合内容 最大弯矩及相应的轴力和剪力；最大弯矩及相应的轴力和剪力；最大轴力相应的弯矩和剪力；最大轴力相应的弯矩和剪力；最小轴力及相应的弯矩和剪力。最小轴力及相应的弯矩和剪力。三、注意事项三、注意事项每一项组合必须包括恒荷载产生的内力；每一项组合必须包括恒荷载产生的内力；有有T T必有必有D D，有，有D D可以没有可以没有T T；组合最大轴力和最小轴力时，轴力为零的组合最大轴力和最小轴力时，轴力为零的项应考虑进去。项应考虑进去。uNuM钢筋砼钢筋砼N NM M曲线曲线*37单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析2.3 排架柱设计
30、排架柱设计2.3.1荷载组合2.3.2内力组合2.3.3截面设计截面设计2.3.3 2.3.3 混凝土柱截面设计混凝土柱截面设计平腹杆斜腹杆mmh600宜用矩形柱；宜用矩形柱；mmh800600工字形工字形mmh1400900宜用双肢柱。宜用双肢柱。mmh1400一、截面形式一、截面形式宜用工字形柱；宜用工字形柱；或矩形柱；或矩形柱；从刚度要求出发，需满足表从刚度要求出发，需满足表2-3 的要求。的要求。38单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析2.3 排架柱设计排架柱设计2.3.1荷载组合2.3.2内力组合2.3.3截面设计截面设计二、截面配筋二、截面配筋取最不利内力组合，按偏压构件设计
31、。取最不利内力组合，按偏压构件设计。偏压构件的承载力计算需用到计算长度。偏压构件的承载力计算需用到计算长度。，相应的计算长度，相应的计算长度 为为 。对两端为不动铰支座的构件，其临界荷载为：对两端为不动铰支座的构件，其临界荷载为：202HEINl对于其它支承的构件，将其换算为具有与两端铰支座相同临界对于其它支承的构件，将其换算为具有与两端铰支座相同临界荷载的受压构件，即荷载的受压构件，即22)(HEINl0HH39根据杆系稳定理论：根据杆系稳定理论：HH43.10对于双跨排架，对于双跨排架，HH18.10偏于安全，规范分别取偏于安全，规范分别取 和和 。H5.1H25.1单厂设计2.1 组成与
32、布置2.2 结构分析2.3 排架柱设计排架柱设计2.3.1荷载组合2.3.2内力组合2.3.3截面设计截面设计无吊车荷载无吊车荷载HlNHlN对于等高等截面单跨排架，对于等高等截面单跨排架，柱的计算长度 l0l0垂直排架方向柱 的 类 别排架方向有柱间支撑无柱间支撑单 跨1.5H1.0H1.2H无吊车厂房柱两跨及多跨1.25H1.0H1.2H上 柱2.0Hu1.25Hu1.5Hu有吊车厂房柱下 柱1.0Hl0.8 Hl1.0Hl露天吊车柱和栈桥柱2.0Hl1.0Hl40单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析2.3 排架柱设计排架柱设计2.3.1荷载组合2.3.2内力组合2.3.3截面设计截
33、面设计有吊车荷载有吊车荷载考虑房屋的空间作用，即不仅考虑同一排架内考虑房屋的空间作用，即不仅考虑同一排架内各柱参加工作；而且还考虑相邻排架的协同工各柱参加工作；而且还考虑相邻排架的协同工作。因此，可将上端近似简化为不动铰支座。作。因此，可将上端近似简化为不动铰支座。lNHuHHl当当 ，时，时，。uuHHHl)7.07.0(0规范分别取规范分别取 和和 。lHl03/ulHHlHl 0变截面上段：变截面上段：变截面下段：变截面下段：)tan(3，33ulluHHII12.0/ulIIuHl0.20lHl0.10uEIlEI41单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析2.3 排架柱设计排架柱设
34、计2.3.1荷载组合2.3.2内力组合2.3.3截面设计截面设计三、吊装验算三、吊装验算验算内容验算内容：承载：承载力和裂缝宽度；力和裂缝宽度；荷载荷载：自重，考虑动：自重，考虑动力系数力系数1.5；安全等级安全等级：降一级，乘系数：降一级，乘系数0.9。四、构造四、构造如果不满足，增加吊点或调整配筋。如果不满足，增加吊点或调整配筋。42单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析2.3 排架柱设计排架柱设计2.3.1荷载组合2.3.2内力组合2.3.3截面设计2.3.4 2.3.4 牛腿设计牛腿设计主拉应力迹线主压应力迹线0ha 0ha 长牛腿长牛腿短牛腿短牛腿一、试验研究一、试验研究Fa0h
35、h应力分布应力分布 牛腿上部主拉应力迹线基本上与牛腿边缘平行；牛腿上部主拉应力迹线基本上与牛腿边缘平行；牛腿下部主压应力迹线大致与牛腿下部主压应力迹线大致与abab连线平行；连线平行；牛腿中、下部主拉应力迹线是倾斜的。牛腿中、下部主拉应力迹线是倾斜的。2.3.4牛腿设计牛腿设计43单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析2.3 排架柱设计排架柱设计2.3.1荷载组合2.3.2内力组合2.3.3截面设计2.3.4牛腿设计牛腿设计裂缝开展裂缝开展当达到极限值的当达到极限值的2040%，出现垂直裂缝，出现垂直裂缝；在极限荷载的在极限荷载的4060%，出现第一条斜裂缝，出现第一条斜裂缝；约极限荷载的
36、约极限荷载的80%，突然出现第二条斜裂缝，突然出现第二条斜裂缝。F破坏形态破坏形态剪切破坏剪切破坏1.0/0ha斜压破坏斜压破坏75.01.0/0ha弯压破坏弯压破坏75.0/0haF局部承压破坏局部承压破坏44单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析2.3 排架柱设计排架柱设计2.3.1荷载组合2.3.2内力组合2.3.3截面设计2.3.4牛腿设计牛腿设计截面尺寸截面尺寸二、截面设计（截面尺寸、截面配筋、构造）二、截面设计（截面尺寸、截面配筋、构造）截面高度根据斜截面抗裂，截面高度根据斜截面抗裂，按下式确定：按下式确定：005.05.01habhfFFFtkvkhkvkvkF作用在牛腿顶部
37、的竖向力标准组合值；作用在牛腿顶部的竖向力标准组合值；hkF作用在牛腿顶部的水平力标准组合值；作用在牛腿顶部的水平力标准组合值；裂缝控制系数，需作疲劳验算的牛腿取裂缝控制系数，需作疲劳验算的牛腿取0.650.65，其余，其余0.80.8；b b 牛腿宽度，同柱宽；牛腿宽度，同柱宽；a a 考虑安装偏差考虑安装偏差20mm20mm，当，当a0a0取取a=0a=0。为防止局部受压破坏，加载板尺寸应满足：为防止局部受压破坏，加载板尺寸应满足：AfFcvs75.045截面配筋截面配筋yh0yvsfF2.1hf85.0aFAvFa0h0hhF抵抗竖向力产生的弯矩所需钢筋抵抗竖向力产生的弯矩所需钢筋yvs
38、fhaFA01近似取近似取85.01sA抵抗水平力所需钢筋抵抗水平力所需钢筋2sA020)(hfAhaFysshyhyhssfFfhFhaA2.1)(002单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析2.3 排架柱设计排架柱设计2.3.1荷载组合2.3.2内力组合2.3.3截面设计2.3.4牛腿设计牛腿设计46构造构造水平箍筋：水平箍筋：弯起钢筋：弯起钢筋：上柱下柱弯起钢筋ahlaas范围内箍筋总面积范围内箍筋总面积不少于不少于3/20h2/1sA126150100ds，3.0/0ha应设弯起筋，应设弯起筋，不能用纵向钢筋兼作弯起钢筋不能用纵向钢筋兼作弯起钢筋面积不少于面积不少于01%15.02
39、/bhAs、不少于不少于2根，根，12d单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析2.3 排架柱设计排架柱设计2.3.1荷载组合2.3.2内力组合2.3.3截面设计2.3.4牛腿设计牛腿设计472.4 2.4 柱下独立基础设计柱下独立基础设计独立基础形式：独立基础形式：平板式基础（杯形基础）平板式基础（杯形基础）(a)(a)、(b)(b)、(c)(c)板肋式基础（杯口、肋板肋式基础（杯口、肋板预制）板预制）(d)(d)壳体基础壳体基础(e)(e)倒圆台板式基础倒圆台板式基础(f)(f)桩基桩基2.4.1 2.4.1 概述概述a)b)杯口杯底预制柱c)底板肋d)e)f)48单厂设计2.1 组成与
40、布置2.2 结构分析2.3 排架柱设计2.4.1概述2.4 基础设计基础设计2.4.2平板式基础平板式基础2.4.2 2.4.2 平板式独立基础设计平板式独立基础设计一、地基基础破坏类型一、地基基础破坏类型地基破坏地基破坏冲切破坏冲切破坏受弯破坏受弯破坏二、设计内容：二、设计内容：地基计算（确定底板尺寸）地基计算（确定底板尺寸）抗冲切承载力计算（确定基础高度）抗冲切承载力计算（确定基础高度）受弯承载力计算（确定底板配筋）受弯承载力计算（确定底板配筋）构造（根据工程经验）构造（根据工程经验）49基础是绝对刚性的；基础是绝对刚性的；基底某点反力与该点的地基沉降成正比。基底某点反力与该点的地基沉降成
41、正比。三、地基计算三、地基计算假定假定轴心受压基础轴心受压基础akkkfAGFppkFkGd取取AdGmkdfFAmak对于甲级、乙级和部分丙级建筑，还需进行变形验算。对于甲级、乙级和部分丙级建筑，还需进行变形验算。单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析2.3 排架柱设计2.4.1概述2.4 基础设计基础设计2.4.2平板式基础平板式基础50单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析2.3 排架柱设计2.4.1概述2.4 基础设计基础设计2.4.2平板式基础平板式基础偏心受压基础偏心受压基础WMblGFppkkkkkminmax令)/(kkkGFMe当 时，maxkpkFkGh0kMkVk
42、kGF hVMMkkk0kVminkpb)61(minmaxbeblGFppkkkk6/be laGFpkkk3)(2max地基承载力应满足：地基承载力应满足：aakfpfpppkkk2.12maxminmax51单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析2.3 排架柱设计2.4.1概述2.4 基础设计基础设计2.4.2平板式基础平板式基础四、抗冲切承载力计算四、抗冲切承载力计算沿柱边冲切沿变阶处冲切基础高度尚应满足抗剪承载力：基础高度尚应满足抗剪承载力：AfVt7.007.0hbfFmttApFst2btmbbbNMpnh0450450NMpnh0450450h0h0h0h0bbbtABCD
43、EFh0h0h0h0bbbtABDEFC52单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析2.3 排架柱设计2.4.1概述2.4 基础设计基础设计2.4.2平板式基础平板式基础五、受弯承载力计算五、受弯承载力计算)2()(2412ccnlblhbpM短边方向：短边方向：IylslhfMA09.0长边方向：长边方向：)2()(2412ccnbbblpM)(9.00dhfMAIIytsNpnh0IAs2As1bhClbCABCD*II*e2IIIIe153单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析2.3 排架柱设计2.4.1概述2.4 基础设计基础设计2.4.2平板式基础平板式基础六、构造要求六、构造
44、要求材料材料混凝土：混凝土：C20C20；钢筋：钢筋：1002008、，sd保护层厚度保护层厚度有有100100厚素混凝土垫层时，为厚素混凝土垫层时，为3535；没有垫层时为；没有垫层时为7070。插入深度插入深度1a2a1h2ht5050752001a1h应满足应满足表表2-52-5的要求（与柱截面形式和截面尺寸有关）的要求（与柱截面形式和截面尺寸有关）纵筋锚固要求纵筋锚固要求吊装时的稳定要求（吊装时的稳定要求（5%5%柱长）柱长）54单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析2.3 排架柱设计2.4.1概述2.4 基础设计基础设计2.4.2平板式基础平板式基础六、构造要求六、构造要求杯底厚
45、度杯底厚度 、杯壁厚度、杯壁厚度见表见表2-62-6。杯壁配筋杯壁配筋柱轴心或小偏心受压且柱轴心或小偏心受压且65.0/2ht时可不配筋；时可不配筋；1at，大偏心受压且，大偏心受压且75.0/2ht柱轴心或小偏心受压且柱轴心或小偏心受压且65.0/5.02ht时可按构造配筋；时可按构造配筋；其它情况按计算配筋。其它情况按计算配筋。1a2a1h2ht5050752001a552.5.1 2.5.1 概述概述屋面板屋面板屋架（屋面梁）屋架（屋面梁）无檩体系无檩体系檩条檩条屋架（屋面梁）屋架（屋面梁）有檩体系有檩体系瓦（瓦楞铁皮、石棉瓦、波形钢板、钢丝网水泥板）瓦（瓦楞铁皮、石棉瓦、波形钢板、钢丝
46、网水泥板）2.5 2.5 屋面构件屋面构件2.5.2 2.5.2 屋架设计屋架设计56一、屋架种类一、屋架种类混凝土屋架混凝土屋架钢筋混凝土三角形屋架钢筋混凝土三角形屋架钢筋混凝土折线形屋架钢筋混凝土折线形屋架预应力混凝土折线形屋架预应力混凝土折线形屋架预应力混凝土梯形屋架预应力混凝土梯形屋架预应力混凝土直腹杆屋架预应力混凝土直腹杆屋架钢屋架钢屋架组合屋架组合屋架三角形钢屋架三角形钢屋架梯形钢屋架梯形钢屋架矩形钢屋架矩形钢屋架曲拱钢屋架曲拱钢屋架单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析2.3 排架柱设计2.5.1概述2.4 基础设计2.5 屋面构件屋面构件2.5.2屋架设计屋架设计一、种类一
47、、种类57二、屋架形式与杆件尺寸要求二、屋架形式与杆件尺寸要求高跨比高跨比1/101/101/61/6，外形应接近简支梁的弯矩图。，外形应接近简支梁的弯矩图。混凝土屋架混凝土屋架节间长度：上弦节间长度：上弦3 3米、米、4.54.5米、米、6 6米；下弦米；下弦4.54.5米、米、6 6米；米；杆件尺寸：杆件尺寸：上弦不小于上弦不小于200200180180；下弦不小于；下弦不小于200 200 140140；腹；腹杆不小于杆不小于100 100 100100；长细比不大于；长细比不大于4040（拉）、（拉）、3535（压）（压）钢屋架钢屋架节间长度：上弦节间长度：上弦1.51.5米或米或3
48、3米，有檩体系米，有檩体系0.80.83m3m；下弦；下弦3 3米；米；长细比：受压长细比：受压150150；受拉；受拉350350（250250）单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析2.3 排架柱设计2.5.1概述2.4 基础设计2.5 屋面构件屋面构件2.5.2屋架设计屋架设计一、种类二、形状与尺寸二、形状与尺寸58三、屋架内力分析三、屋架内力分析1.1.计算模型计算模型按多跨折线连续梁计算上按多跨折线连续梁计算上弦弯矩（主弯矩）；弦弯矩（主弯矩）；按铰接按铰接桁架计算杆件轴力。桁架计算杆件轴力。1R2R3R1R2R11RP 22RP 22RP 11RP 33RP 2.2.荷载荷载自
49、重（建筑层、屋面板、自重（建筑层、屋面板、屋架、支撑）屋架、支撑）活载（屋面活载、雪载、活载（屋面活载、雪载、积灰载）积灰载）施工荷载施工荷载2/5.0mkN单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析2.3 排架柱设计2.5.1概述2.4 基础设计2.5 屋面构件屋面构件2.5.2屋架设计屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析三、内力分析593.3.荷载组合荷载组合恒载恒载+全跨全跨 屋面活载（雪载）屋面活载（雪载）+积灰载积灰载；恒载恒载+半跨雪载或灰载；半跨雪载或灰载；屋架与支撑自重屋架与支撑自重+半跨半跨 屋面板自重屋面板自重+施工荷载施工荷载。4.4.内力内力上弦：弯矩和轴向压力；
50、上弦：弯矩和轴向压力；腹杆和下弦：轴力。腹杆和下弦：轴力。单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析2.3 排架柱设计2.5.1概述2.4 基础设计2.5 屋面构件屋面构件2.5.2屋架设计屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析三、内力分析605.5.计算模型的误差及措施计算模型的误差及措施铰接（对腹杆的影响不大）铰接（对腹杆的影响不大）实际上，由于腹杆的变形，使上弦节点产生位移，从而使在实际上，由于腹杆的变形，使上弦节点产生位移，从而使在上弦杆中引起附加弯矩，称为次弯矩。上弦杆中引起附加弯矩，称为次弯矩。上弦节点为不动铰支座上弦节点为不动铰支座措施：将上弦杆和端部斜杆的截面（钢结构）或配
