1、 单层厂房结构单层厂房结构单层厂房单层厂房多层厂房多层厂房层数混合层数混合的厂房的厂房如冶金或机械厂的炼钢、轧钢、铸造、锻压、金工、装如冶金或机械厂的炼钢、轧钢、铸造、锻压、金工、装配等车间，一般因设有大型机器或设备，产品较重且轮配等车间，一般因设有大型机器或设备，产品较重且轮廓尺寸较大，故宜直接在地面上生产而设计成单层厂房廓尺寸较大，故宜直接在地面上生产而设计成单层厂房 如精密仪表、电子、食品等工业如精密仪表、电子、食品等工业如化学工业、热电厂等如化学工业、热电厂等12.1 单层厂房的结构型式、结构单层厂房的结构型式、结构组成和结构布置组成和结构布置12.1.1单层厂房的结构型式单层厂房的结
2、构型式1.工业厂房的分类工业厂房的分类n 工业厂房由于生产性质、工艺流程、机械设备和产品的不同，按层工业厂房由于生产性质、工艺流程、机械设备和产品的不同，按层数分类可分为：数分类可分为：混合结构混合结构 2.单层厂房的分类单层厂房的分类(1)按生产规模按生产规模可分为：大型、中型和小型可分为：大型、中型和小型(2)按主要承重材料按主要承重材料可分为：可分为：砖柱砖柱+钢筋混凝土屋架或木屋架或轻钢结构屋架，用钢筋混凝土屋架或木屋架或轻钢结构屋架，用于小型厂房于小型厂房.对无吊车或吊车吨位不超过对无吊车或吊车吨位不超过5t、跨度在、跨度在15m以内、柱顶标高不超过以内、柱顶标高不超过8m且无特殊工
3、艺要求的小且无特殊工艺要求的小型厂房，可采用混合结构型厂房，可采用混合结构 对有重型吊车、跨度大于对有重型吊车、跨度大于36m或有特殊工艺要求的大或有特殊工艺要求的大型厂房，可采用全钢结构或由钢筋混凝土柱与钢屋架型厂房，可采用全钢结构或由钢筋混凝土柱与钢屋架组成的结构组成的结构 钢筋混凝钢筋混凝土结构土结构 钢结构钢结构 除上述情况以外的单层厂房均可采用混凝土结构。而除上述情况以外的单层厂房均可采用混凝土结构。而且除特殊情况之外，一般均采用装配式钢筋混凝土结且除特殊情况之外，一般均采用装配式钢筋混凝土结构构2.单层厂房的分类单层厂房的分类(3)按承重结构体系按承重结构体系可分为：排架结构和刚架
4、结构可分为：排架结构和刚架结构 排架结构排架结构排架结构：柱与屋架铰接、柱与基础刚接，有单跨、排架结构：柱与屋架铰接、柱与基础刚接，有单跨、多跨、等高和不等高等情况多跨、等高和不等高等情况n柱与横梁刚接、柱与基础铰接，有三铰刚架柱与横梁刚接、柱与基础铰接，有三铰刚架(静定静定)和两铰刚架和两铰刚架(超静定超静定)n本章重点：装配式钢筋混凝土本章重点：装配式钢筋混凝土排架排架结构单层厂房结构单层厂房的主要设计问题的主要设计问题,其余类型的厂房，原理相同或相其余类型的厂房，原理相同或相似似 门式刚架结构门式刚架结构1.结构组成结构组成 单层厂房结构单层厂房结构1.屋面板屋面板2.天沟板天沟板 3.
5、天窗架天窗架 4.屋架屋架 5.托架托架 6.吊车梁吊车梁 7.排架柱排架柱 8.抗风柱抗风柱 9.基基 础础 10.连系梁连系梁 11.基础梁基础梁12.天窗架垂天窗架垂直支撑直支撑 13.屋架下弦屋架下弦横向水平支撑横向水平支撑14.屋架端部屋架端部垂直支撑垂直支撑 15.柱间支撑柱间支撑12.1.2 单层厂房的结构组成和传力途径单层厂房的结构组成和传力途径n 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，可将结构整体分为以下几个子结构体系系，可将结构整体分为以下几个子结构体系:屋盖结构屋盖结构 有檩体系有檩体系 无檩体系无檩体系
6、屋面板直接支承在屋架上，用屋面板直接支承在屋架上，用于大中型厂房于大中型厂房屋面板支承在檩条上，檩条支屋面板支承在檩条上，檩条支承在屋架上，用于小型厂房承在屋架上，用于小型厂房1.结构组成结构组成单层厂房(屋面板屋面板+屋架或屋架或屋面梁屋面梁+天窗架天窗架+托架托架)n作用：承担自重、屋面风荷载、雪荷载、积灰荷作用：承担自重、屋面风荷载、雪荷载、积灰荷载及施工荷载载及施工荷载(维修人员和小型工具维修人员和小型工具)并传递给柱并传递给柱单层厂房横向排架结构横向排架结构 由由横梁横梁(屋架或屋屋架或屋面梁面梁)、横向柱列、横向柱列及其基础所组成及其基础所组成的的平面骨架，是厂房平面骨架，是厂房的
7、基本承重结构。的基本承重结构。厂房承受的竖向荷厂房承受的竖向荷载及横向水平荷载载及横向水平荷载主要通过横向平面主要通过横向平面排架传至基础及地排架传至基础及地基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1.结构组成结构组成 单层厂房纵向排架纵向排架 结结 构构 由由连系梁、吊车梁、纵向柱列、柱间支撑和基础连系梁、吊车梁、纵向柱列、柱间支撑和基础等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
8、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围护结构围护结构 位于厂房的四周，包括纵墙、横墙位于厂房的四周，包括纵墙、横墙(山墙山墙)、抗风柱、抗风柱、连系梁、基础梁等构件。这些构件所承受的荷载，主连系梁、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面上的风荷载要是墙体和构件的自重以及作用在墙面上的风荷载纵向平面排纵向平面排架组成及荷架组成及荷载图载图1.结构组成结构组成 单层厂房吊车梁吊车梁A.支承在牛腿上支承在牛腿上B.承受吊车竖向荷载和水平刹车力承受吊车竖向荷载和水平刹车力支撑支撑A.分类：屋盖支撑和柱间支承分类
9、：屋盖支撑和柱间支承B.作用：屋盖支撑水平连接各榀屋架、柱间作用：屋盖支撑水平连接各榀屋架、柱间支承连接相邻柱，形成空间结构，增强厂房支承连接相邻柱，形成空间结构，增强厂房空间刚度空间刚度基础基础A.分类：现浇柱的柱下基础；预制柱的柱下分类：现浇柱的柱下基础；预制柱的柱下基础基础B.作用：承受柱及柱传来的荷载和基础梁传作用：承受柱及柱传来的荷载和基础梁传来的荷载来的荷载2.传力途径传力途径 单层厂房厂房结构的设计步骤厂房结构的设计步骤 一个建设项目的设计，一般包括一个建设项目的设计，一般包括工艺设计、建筑设计、结构设计和设备工艺设计、建筑设计、结构设计和设备设计设计(如水、暖、电等如水、暖、电
10、等)等几方面。就单层厂房结构设计而言，可分为等几方面。就单层厂房结构设计而言，可分为方案设方案设计、技术设计和施工图绘制计、技术设计和施工图绘制等三个阶段等三个阶段 方案设计阶段方案设计阶段技术设计阶段技术设计阶段施工图阶段施工图阶段 确定柱网布置等平面问题确定柱网布置等平面问题 确定结构形式、标高等剖面问题确定结构形式、标高等剖面问题 选择结构构件类型选择结构构件类型 确定结构布置确定结构布置 确定结构计算简图确定结构计算简图 荷载计算及排架内力分析荷载计算及排架内力分析 结构构件结构构件(柱、基础等柱、基础等)设计设计 结构布置图结构布置图(屋面、屋面、构件、构件、柱、基础柱、基础布置布置
11、等等)构件配筋图构件配筋图 节点大样图节点大样图 12.1.3 单层厂房的结构布置单层厂房的结构布置1.柱网与定位轴线柱网与定位轴线(1)柱网柱网柱网的布置应符合柱网的布置应符合厂房建筑模数协调标准厂房建筑模数协调标准GBJ6-68跨度在跨度在18m和和18m以下时，采用以下时，采用30M(3m)的模数的模数跨度在跨度在18m以上时，采用以上时，采用60M(6m)的模数的模数柱距一般采用柱距一般采用6m,也有也有9m,12mn 厂房承重柱的纵向和横向定位轴线，在平面上排列所形成的网厂房承重柱的纵向和横向定位轴线，在平面上排列所形成的网格，称为柱网格，称为柱网(2)纵向定位轴线纵向定位轴线柱网纵
12、向定位轴线-定位柱外边缘或柱中心线(屋架边缘)、纵墙内缘3212BBBeeLLk跨度KL1B吊车轨道中线线至吊车桥架吊车轨道中线线至吊车桥架外边缘距离外边缘距离2B吊车桥架外边缘至上柱内缘吊车桥架外边缘至上柱内缘距离距离3B边柱的上柱截面高度或中柱边柱的上柱截面高度或中柱边缘至其纵向定位轴线距离边缘至其纵向定位轴线距离吊车跨度吊车跨度联系尺寸插入距封闭轴线非封闭轴线（有联系尺寸）d)非封闭轴线（有插入距）(3)横向定位轴线横向定位轴线在厂房端部横向定位轴线与山在厂房端部横向定位轴线与山墙内边缘重合，将山墙内侧第墙内边缘重合，将山墙内侧第一排柱中心内移一排柱中心内移600mm，这是，这是为使端为
13、使端屋架和山墙抗风柱的位屋架和山墙抗风柱的位置不发生冲突置不发生冲突，使端部屋面板，使端部屋面板与中部屋面板的长度相同；与中部屋面板的长度相同；使使屋面板端头与山墙内边缘重合，屋面板端头与山墙内边缘重合，屋面不留缝隙屋面不留缝隙，以形成封闭式，以形成封闭式横向定位轴线。同理，伸缩缝横向定位轴线。同理，伸缩缝两边的柱中心线亦需向两边移两边的柱中心线亦需向两边移600mm，而使伸缩缝中心线与，而使伸缩缝中心线与横向定位轴线重合横向定位轴线重合柱网2.变形缝变形缝The deformation gaps变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝三种变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝三种1)伸缩缝伸缩缝(temp
14、erature gap)结构体系很长时，温度应力过大。结构体系很长时，温度应力过大。通过设置伸缩缝来解决通过设置伸缩缝来解决最大伸缩缝间距：处于室内或土中最大伸缩缝间距：处于室内或土中 100M 处于露天时处于露天时 70M2)沉降缝沉降缝(settlement gap):解决不均匀沉降问题解决不均匀沉降问题3)防震缝防震缝(Seismic gap):当建筑物平面、立面复杂，结构高度或当建筑物平面、立面复杂，结构高度或刚度相差很大时刚度相差很大时 3.单层厂房的支撑单层厂房的支撑(1)屋盖支撑屋盖支撑支撑包括屋盖支撑和柱间支撑支撑包括屋盖支撑和柱间支撑屋盖支撑水平支撑垂直支撑纵向水平系杆天窗架
15、支撑横向水平支撑纵向水平支撑上弦横向水平支撑下弦横向水平支撑布置原则：布置原则：分别由上、下弦水平支分别由上、下弦水平支撑形成水平刚性框，垂直支撑和水撑形成水平刚性框，垂直支撑和水平系杆连接形成整体刚性框平系杆连接形成整体刚性框作用：作用：加强结构的整体稳定性和刚度，加强结构的整体稳定性和刚度，保持构件的稳定性；有效地传递水平保持构件的稳定性；有效地传递水平荷载荷载构成：构成：由交叉钢杆件组由交叉钢杆件组成，交叉倾角宜取成，交叉倾角宜取45，支撑钢构件的截面尺寸支撑钢构件的截面尺寸需经承载力和稳定计算需经承载力和稳定计算确定确定 柱间支撑柱间支撑是是纵向平面排架中最纵向平面排架中最主要的抗侧力
16、构件主要的抗侧力构件作用：作用：提高厂房的纵向提高厂房的纵向刚度和稳定性；将吊车刚度和稳定性；将吊车纵向水平制动力、山墙纵向水平制动力、山墙及天窗端壁的风荷载、及天窗端壁的风荷载、纵向水平地震作用等传纵向水平地震作用等传至基础至基础(2)柱间支撑柱间支撑 门架式柱间支撑门架式柱间支撑优点：优点：纵向水平荷载作用纵向水平荷载作用下传力路线较短；厂房两下传力路线较短；厂房两端的温度伸缩变形较小；端的温度伸缩变形较小；厂房纵向构件的伸缩受柱厂房纵向构件的伸缩受柱间支撑的约束较小，所引间支撑的约束较小，所引起的结构温度应力也较小起的结构温度应力也较小 柱间支撑与伸缩变形的关系柱间支撑与伸缩变形的关系柱
17、间支撑布置柱间支撑布置 布置位置：在伸缩缝的中布置位置：在伸缩缝的中间段间段4.围护结构布置原则围护结构布置原则(1)抗风柱抗风柱抗风柱与屋架上、下弦连接构造抗风柱与屋架上、下弦连接构造n 布置位置：山墙上布置位置：山墙上n 主要作用：将作用在主要作用：将作用在山墙上的纵向风荷载山墙上的纵向风荷载传递给柱和基础传递给柱和基础n 抗风柱一般与基础刚抗风柱一般与基础刚接，与屋架上弦铰接；接，与屋架上弦铰接；抗风柱与屋架之间一抗风柱与屋架之间一般采用竖向可以移动、般采用竖向可以移动、水平方向又有较大刚水平方向又有较大刚度的弹簧板连接；如度的弹簧板连接；如厂房沉降量较大时，厂房沉降量较大时，宜采用槽形
18、孔螺栓连宜采用槽形孔螺栓连接接(2)圈梁、连系梁、过梁和基础梁圈梁、连系梁、过梁和基础梁 4.围护结构布置原则围护结构布置原则维护结构布置n 圈梁圈梁是是设置于墙体内并与柱子连接的现浇钢筋混凝土构件设置于墙体内并与柱子连接的现浇钢筋混凝土构件，其其作用作用是将墙体与排架柱、抗风柱等箍在一起，以增强厂房是将墙体与排架柱、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对厂房产生不利影响n 连系梁连系梁除承受墙体荷载外，还具有连系纵向柱列、增强厂房除承受墙体荷载外，还具有连系纵向柱列、增强厂房的纵
19、向刚度、传递纵向水平荷载的作用的纵向刚度、传递纵向水平荷载的作用n 当墙体开有门窗洞口时，需设置钢筋混凝土当墙体开有门窗洞口时，需设置钢筋混凝土过梁过梁，以支承洞，以支承洞口上部墙体的重量口上部墙体的重量n 在进行围护结构布置时，应尽可能地将圈梁、连系梁和过梁在进行围护结构布置时，应尽可能地将圈梁、连系梁和过梁结合起来，结合起来，使一种梁能兼作两种或三种梁的作用使一种梁能兼作两种或三种梁的作用，以简化构，以简化构造，节约材料，方便施工造，节约材料，方便施工n 基础梁基础梁:在单层厂房中，一般采用在单层厂房中，一般采用基础梁基础梁来承托围护墙体的重来承托围护墙体的重量，并将其传至柱基础顶面，而不
20、另做墙基础，以使墙体和量，并将其传至柱基础顶面，而不另做墙基础，以使墙体和柱的沉降变形一致柱的沉降变形一致12.2 排架计算排架计算n单层厂房排架结构为空间结构，可视为横向平单层厂房排架结构为空间结构，可视为横向平面排架与纵向平面排架的组合面排架与纵向平面排架的组合n由于纵向排架柱较多、抗侧刚度较大、每根柱由于纵向排架柱较多、抗侧刚度较大、每根柱子受力不大，所以一般情况下不须计算，仅在子受力不大，所以一般情况下不须计算，仅在考虑抗震和温度应力时加以验算考虑抗震和温度应力时加以验算n主要荷载由横向排架承担，所以重点讨论其计主要荷载由横向排架承担，所以重点讨论其计算方法算方法n横向排架的计算内容为
21、：确定计算简图、荷载横向排架的计算内容为：确定计算简图、荷载计算、控制截面内力计算和组合，配筋根据偏计算、控制截面内力计算和组合，配筋根据偏心受力构件计算心受力构件计算12.2.1 排架计算简图排架计算简图1.计算单元计算单元：可在结构平面图上由相邻柱距的中线截出可在结构平面图上由相邻柱距的中线截出一个典型的区段，作为排架的计算单元一个典型的区段，作为排架的计算单元计算单元和计算模型计算单元和计算模型2.基本假定和计算简图基本假定和计算简图：为了简为了简化计算，对于钢筋混凝土排架结化计算，对于钢筋混凝土排架结构通常作如下构通常作如下假定假定：12.2.1 排架计算简图排架计算简图n 柱下端与基
22、础顶柱下端与基础顶面为刚接面为刚接n 柱顶与排架横梁柱顶与排架横梁(屋架或屋面梁屋架或屋面梁)为为铰接铰接n 横梁横梁(即屋架或屋即屋架或屋面梁面梁)为轴向刚度为轴向刚度很大的刚性连杆很大的刚性连杆横向横向排架的计算简图排架的计算简图12.2.1 排架计算简图排架计算简图横向排架横向排架单层厂房3.排架几何尺寸排架几何尺寸1)柱总高柱总高H=柱顶标高柱顶标高+基底标高的绝对值基底标高的绝对值-基础高基础高度度2)上柱高度上柱高度=柱顶标高柱顶标高-轨顶标高轨顶标高+轨道高度轨道高度+吊车吊车梁高度梁高度3)其余几何参数见下图其余几何参数见下图12.2.1 排架计算简图排架计算简图12.2.2
23、12.2.2 排架结构上的荷载排架结构上的荷载1.恒载恒载：分项系数为：分项系数为1.2(1)屋盖结构自重传来的荷载屋盖结构自重传来的荷载 ，其大小可根据标准图集或生产，其大小可根据标准图集或生产 厂家的说明书查得，其作用位置见厂家的说明书查得，其作用位置见附图附图(2)上柱自重上柱自重 ，其大小可根据截面尺寸、钢筋混凝土容重及上，其大小可根据截面尺寸、钢筋混凝土容重及上 柱高度计算，其作用位置见柱高度计算，其作用位置见附图附图(3)下柱自重下柱自重 ，其大小可根据截面尺寸、钢筋混凝土容重及下，其大小可根据截面尺寸、钢筋混凝土容重及下 柱高度柱高度(含牛腿，近似含牛腿，近似)计算，其作用位置见
24、计算，其作用位置见附图附图(4)吊车梁和轨道零件自重吊车梁和轨道零件自重 ，其大小可根据标准图集或生产厂，其大小可根据标准图集或生产厂 家的说明书查得，其作用位置见家的说明书查得，其作用位置见附图附图(5)支承在柱外牛腿上的维护墙自重支承在柱外牛腿上的维护墙自重 ，其大小可根据墙体截面，其大小可根据墙体截面 尺寸、容重及高度计算，其作用位置见尺寸、容重及高度计算，其作用位置见附图附图横向排架及荷载n 作用在横向排架结构上的荷载有作用在横向排架结构上的荷载有恒载恒载、屋面活荷载屋面活荷载、雪雪荷载荷载、积灰荷载积灰荷载、吊车荷载吊车荷载和和风荷载风荷载等，除吊车荷载外，等，除吊车荷载外，其它荷载
25、均取自计算单元范围内其它荷载均取自计算单元范围内2.屋面活荷载屋面活荷载 ：包括屋面均布活荷载、屋面雪荷包括屋面均布活荷载、屋面雪荷载和屋面积灰荷载三部分。其荷载分项系数均为载和屋面积灰荷载三部分。其荷载分项系数均为1.412.2.2 12.2.2 排架结构上的荷载排架结构上的荷载注：注：屋面活荷载组合原则：屋面活荷载组合原则：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：不上人的屋面为准值，按下列情况取：不上人的屋面为0.5kN/m2；上人的屋；上人的屋面为面为2.0kN/m2ks屋面雪荷载屋面雪荷载 ：屋面水平投影面
26、上的雪荷载标准值屋面水平投影面上的雪荷载标准值 (kN/m2)式中式中:为基本雪压为基本雪压(kN/m2)；为屋面积雪分布系数为屋面积雪分布系数kr0ss0sr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横向排架及荷载12.2.2 12.2.2 排架结构上的荷载排架结构上的荷载3.吊车荷载吊车荷载n 主要考虑四轮吊车主要考虑四轮吊车n 吊车分级：吊车分级：A.轻级轻级(工作制工作制)，使用较少，使用较少B.中级中级(工作制工作制)，使用较多使用较多C.重级或特重级重级或特重级
27、(工作制工作制)，使用时满载，使用时满载 且十分频繁且十分频繁n 吊车荷载：吊车荷载：竖向荷载竖向荷载(自重自重+起吊重量起吊重量)水平荷载水平荷载(水平刹车力，分横向和纵向水平刹车力，分横向和纵向)吊车竖向荷载(1)作用在排架作用在排架(柱柱)上的吊车竖向荷载设计值上的吊车竖向荷载设计值n 小车开到极限位置时轮子受到的压力小车开到极限位置时轮子受到的压力(轮压轮压)，由附图，由附图根据平衡条件得：根据平衡条件得：n 由上式即可推出公式由上式即可推出公式(12-2)，各符号见书上说明，各符号见书上说明n 作用在排架作用在排架(柱柱)上的吊车竖向荷载设计值上的吊车竖向荷载设计值 即即为吊车梁的反
28、力，该反力可由结构力学影响线方法为吊车梁的反力，该反力可由结构力学影响线方法(见见附图附图)求得如下式：求得如下式：吊车竖向荷载n 考虑多台吊车同时作用的情况较少，引入折减系数考虑多台吊车同时作用的情况较少，引入折减系数(见表见表12-1)，得：，得：n 相应的设计值为：相应的设计值为：n 讨论：讨论：A.作用于左柱时，作用于左柱时，一定同时作用于右柱一定同时作用于右柱 作用于右柱时，作用于右柱时，一定同时作用于左柱一定同时作用于左柱 上述两种情况应在求内力时分别考虑上述两种情况应在求内力时分别考虑 B.和和 不可能同时作用于同一侧柱不可能同时作用于同一侧柱(2)作用在排架作用在排架(柱柱)上
29、的吊车水平荷载设计值上的吊车水平荷载设计值n 两类：两类：纵向水平刹车力，大车刹车时产生，由纵向排架承担纵向水平刹车力，大车刹车时产生，由纵向排架承担横向水平刹车力，小车刹车时产生，由横向排架承担，是横向水平刹车力，小车刹车时产生，由横向排架承担，是讨论重点讨论重点n 横向水平刹车力作用点：通过吊车梁顶面传给柱；横向水平刹车力作用点：通过吊车梁顶面传给柱；(见见附附图图)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为：平制动力为：考虑多台吊车水平荷载时，对单跨或多跨厂房的每个排架，考虑多台吊车水平荷载时，对单跨或多跨厂房的
30、每个排架，参与组合的吊车台数不应多于参与组合的吊车台数不应多于2台台(多台吊车考虑荷载折减多台吊车考虑荷载折减)注：注：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：)(,3,2,kkkiGGT)(4141,3,2,kkkikGGTTikkikyGGyTT)(41,3,2maxikkikyGGyTT)(41,3,2max根据影响线原理根据影响线原理n 讨论：讨论：A.有分别向左刹车和向右刹车两种情况有分别向左刹车和向右刹车两种情况 B.不可能出现同时向左和向右刹车的情况不可能出现同时向左和向右刹车的情况 C.在荷载组合时，在荷载组合时，有有 时，可能有或没有时，可能有或没
31、有 没有没有 时，一定没有时，一定没有 式中式中 基本风压值（基本风压值（kN/m2），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 高度高度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。zzs0w地地10m高处统计所得的高处统计所得的50年一遇年一遇10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；12.2.2 12.2.2 排架结构上的荷载排架结构上的荷载风荷载计算简图4.风荷载风荷载：计算主要承重结构时，垂直于建筑物表面上的风计算主要承重结构时，垂直于建筑物表面上的风荷载标准值荷载标准值 kw计
32、算围护结构时计算围护结构时0zszk01zsgzk处的阵风系数高度Zgz局部风压体型系数s1n以左风以左风(即风自左向右吹即风自左向右吹)为例加以说明。将为例加以说明。将风的作用分成三部分，即风的作用分成三部分，即上柱顶以上部分上柱顶以上部分上柱顶以下迎风面部分上柱顶以下迎风面部分上柱顶以下背风面部分上柱顶以下背风面部分n将上柱以上合力求得后，认为其通过上柱顶将上柱以上合力求得后，认为其通过上柱顶传给排架，如图所示，具体计算见书上说明传给排架，如图所示，具体计算见书上说明风荷载计算简图12.2.3 12.2.3 用剪力分配法计算等高排架用剪力分配法计算等高排架 1.概述概述(1)等高排架的定义
33、等高排架的定义(2)单位水平力作用在单阶悬臂柱顶时，柱顶水平位移单位水平力作用在单阶悬臂柱顶时，柱顶水平位移u计算计算u lclcIECHnIEHu0333)11(1 3HHuluIIn)11(1330nC柱侧向刚度u/12.柱顶水平集中力作用下等高排架内力分析：柱顶水平集中力作用下等高排架内力分析：柱顶位移u单根柱获得剪力uuVii1单根柱刚度iu/1niiniiniiniuuuuVVVVVF1112111FFuuViiiii1111111iiuFu1111iiiiuu第i根柱的剪力分配系数剪力分配系数必满足剪力分配系数必满足 1i等高排架在任意荷载作用下，为了利用剪力分配法求解，通常可采用
34、以下等高排架在任意荷载作用下，为了利用剪力分配法求解，通常可采用以下三个步骤来进行这种情况下的排架内力分析。三个步骤来进行这种情况下的排架内力分析。对承受任意荷载作用的排架，先在排架柱顶部附加一个不动铰对承受任意荷载作用的排架，先在排架柱顶部附加一个不动铰支座以阻止其侧移，则各柱为单阶一次超静定柱，应用柱顶反支座以阻止其侧移，则各柱为单阶一次超静定柱，应用柱顶反力系数可求得各柱反力力系数可求得各柱反力Ri及相应的柱端剪力，柱顶假想的不动及相应的柱端剪力，柱顶假想的不动铰支座总反力为铰支座总反力为 。iRR3.任意荷载作用下等高排架内力分析：任意荷载作用下等高排架内力分析：将前面的计算结果相叠加
35、，可得到在任意荷载作用下排架柱顶将前面的计算结果相叠加，可得到在任意荷载作用下排架柱顶剪力剪力 ，然后，然后按按悬臂柱悬臂柱求求M、N、V。iiRR撤除假想的附加不动铰支座，将支座总反力撤除假想的附加不动铰支座，将支座总反力R反向作用于排架反向作用于排架柱顶，应用剪力分配法可求出柱顶水平力柱顶，应用剪力分配法可求出柱顶水平力R作用下各柱顶剪作用下各柱顶剪力力 。iR示意图12.2.412.2.4内力组合内力组合 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对截面配筋起控制作用的截面对截面配筋起控制作用的截面上柱控制截面：下柱控制截面：n 所谓所谓内力组合内力组合，就是将排架柱在各单项
36、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，按照它们在使用过程中同时出现的可能性，求出在某些荷载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，作为柱和基础配筋计算的依据基础配筋计算的依据 +Mmax及相应的及相应的N，V；Mmax及相应的及相应的N，V；Nmax及相应的及相应的M，V；Nmin及相应的及相应的M，V。2.不利内力组合不利内力组合(不同种类内力的组合不同种类内力的组合)n 通常选择以下四种内力组合作为截面最不利内力组合通常选择以下四种内力组合作为截面最不利内力组合：3
37、.荷载效应组合荷载效应组合(同一种内力的组合同一种内力的组合)由可变荷载效应控制的组合由可变荷载效应控制的组合 由永久荷载效应控制的组合由永久荷载效应控制的组合11.35 nGkQiciQikiSSS第第i个可变荷载的分项系数；个可变荷载的分项系数；其中为可变荷载的分项系数，其中为可变荷载的分项系数，一般情况下取一般情况下取1.4，对标准值，对标准值大于大于4KN/的工业房屋楼面的工业房屋楼面结构的活荷载取结构的活荷载取1.3 Qi按永久荷载标准值计算的按永久荷载标准值计算的荷载效应值荷载效应值 GkS按可变荷载标准值计算的按可变荷载标准值计算的荷载效应值，其中荷载效应值，其中SQ1k为诸可为
38、诸可变荷载效应中其控制作用者变荷载效应中其控制作用者 QikS可变荷载的组合值系数，可变荷载的组合值系数，对屋面均布活荷载、雪荷载，对屋面均布活荷载、雪荷载，取取0.7；对屋面积灰荷载取；对屋面积灰荷载取0.9；对吊车荷载，取；对吊车荷载，取0.7(软钩吊车软钩吊车)或或0.95(硬钩硬钩吊车吊车)；对风荷载，取；对风荷载，取0.6cin 对于一般排架结构，荷载效应组合的设计值对于一般排架结构，荷载效应组合的设计值S应从应从下列组合值中取最不利值确定：下列组合值中取最不利值确定：niQiKCiQiKQQGKGSSSS211n 在进行单层厂房结构的内力组合时，还应注意以下在进行单层厂房结构的内力
39、组合时，还应注意以下几点：几点：1.恒荷载在任何一种内力组合下都存在恒荷载在任何一种内力组合下都存在2.吊车竖向荷载吊车竖向荷载Dmax可分别作用在一跨的左柱或右柱，对可分别作用在一跨的左柱或右柱，对于这两种情况，每次只能选择其中一种情况参与内力组于这两种情况，每次只能选择其中一种情况参与内力组合。对于单跨厂房，参与组合的吊车不宜多于二台；对合。对于单跨厂房，参与组合的吊车不宜多于二台；对于多跨厂房，参与组合的吊车不宜多于四台于多跨厂房，参与组合的吊车不宜多于四台3.在考虑吊车横向水平荷载时，该跨必然相应作用有该吊在考虑吊车横向水平荷载时，该跨必然相应作用有该吊车的竖向荷载，即车的竖向荷载，即
40、“有有T必有必有D”；但在考虑吊车竖向荷；但在考虑吊车竖向荷载时，该跨不一定相应作用有该吊车的横向水平荷载，载时，该跨不一定相应作用有该吊车的横向水平荷载，即即“有有D不一定有不一定有T”4.在考虑吊车横向水平荷载时，对单跨或多跨厂房，参与在考虑吊车横向水平荷载时，对单跨或多跨厂房，参与组合的吊车不应多于二台。对于多跨厂房，可能有两种组合的吊车不应多于二台。对于多跨厂房，可能有两种情况：即任意一跨内有两台吊车或任意两跨内各有一台情况：即任意一跨内有两台吊车或任意两跨内各有一台吊车。对这两种情况均应考虑不同方向制动的两种情况，吊车。对这两种情况均应考虑不同方向制动的两种情况，但只能选其中一种情况
41、参与组合但只能选其中一种情况参与组合5.风荷载的作用方向有向左和向右两种，只能考虑其中一风荷载的作用方向有向左和向右两种，只能考虑其中一种参与组合种参与组合4.对内力组合值的评判对内力组合值的评判uMuN(1)判断N相近时，配筋与M的关系小偏压大偏压结论：当N近似时，M取较大值配筋(2)判断M相近时，配筋与N的关系小偏压大偏压结论：当M近似时，若为大偏压，N越小配筋越多；若为小偏压，N越大配筋越多M取较大值因此：M接近时，当M/N0.3h0时：取N较小值配筋；当M/N0.75时发生（纵筋计算）剪切破坏局压破坏局压破坏a/h00.1或h1较小时发生（牛腿边缘尺寸不能太小）局部受压验算纯剪破坏纯剪
42、破坏 斜压破坏斜压破坏斜拉破坏斜拉破坏a/h0=0.1-0.75时发生（斜裂缝控制条件-截面尺寸计算）2.牛腿设计牛腿设计n牛腿的截面宽度与柱宽相同牛腿的截面宽度与柱宽相同n牛腿截面尺寸通常以牛腿截面尺寸通常以使用阶段不出现斜裂使用阶段不出现斜裂缝或仅出现细微斜裂缝缝或仅出现细微斜裂缝作为控制条件。作为控制条件。(1)牛腿截面尺寸的确定牛腿截面尺寸的确定1)确定确定h(验算验算)2.牛腿设计牛腿设计 (1)牛腿截面尺寸的确定牛腿截面尺寸的确定005.0)5.01(habhfFFFtkvkhkvk裂缝控制系数牛腿宽度b斜裂缝控制条件比斜截面受斜裂缝控制条件比斜截面受剪承载力严格，满足裂缝控剪承载
43、力严格，满足裂缝控制条件后不需要进行斜截面制条件后不需要进行斜截面受剪承载力计算受剪承载力计算n 设计时以下列经验公式作为抗裂控制条件来确定牛腿的截面设计时以下列经验公式作为抗裂控制条件来确定牛腿的截面尺寸：尺寸：4)为了防止牛腿顶面加载垫板下混凝土的为了防止牛腿顶面加载垫板下混凝土的局部受压破坏局部受压破坏，垫，垫板下的局部压应力应满足板下的局部压应力应满足式中：式中：A为局部受压面积；为局部受压面积；fc为混凝土轴心抗压强度设计值为混凝土轴心抗压强度设计值vkcc0.75FfA2)确定确定h1 h1不应小于不应小于h/3,且不应小且不应小于于200mm.3)确定确定 不应大于不应大于45度
44、度(一般取一般取45度度)(2)承载力计算和配筋构造承载力计算和配筋构造 计算简图：计算简图：试验研究表明，牛腿在竖向力和水平拉力作用下，其受试验研究表明，牛腿在竖向力和水平拉力作用下，其受力特征可以用由牛腿顶部水平纵向受力钢筋为拉杆和牛腿内的斜力特征可以用由牛腿顶部水平纵向受力钢筋为拉杆和牛腿内的斜向向受压混凝土为压杆组成的三角桁架模型来描述受压混凝土为压杆组成的三角桁架模型来描述纵向受力钢筋计算纵向受力钢筋计算：在竖向力设计值：在竖向力设计值Fv和水和水平拉力设计值平拉力设计值Fh共同作用下，通过对共同作用下，通过对 A 点取点取力矩平衡可得：力矩平衡可得：当当a0.3h0时，取时，取a=
45、0.3h0)(shvsyazFaFzAf近似取近似取 ，由上式可得纵向受力钢筋总截面面积，由上式可得纵向受力钢筋总截面面积As为为085.0hzyhsyvsfFhahfaFA)85.01(85.000式中的式中的可近似取为可近似取为0.2，于是有，于是有 yhyvsfFhfaFA2.185.00A)85.0/(0has构造要求构造要求：(3)水平箍筋及弯起钢筋水平箍筋及弯起钢筋 在牛腿的截面尺寸满足公式的抗裂条件在牛腿的截面尺寸满足公式的抗裂条件后，可不进行斜截面受剪承载力计算，后，可不进行斜截面受剪承载力计算，只需按下述构造要求设置水平箍筋和弯只需按下述构造要求设置水平箍筋和弯起钢筋起钢筋
46、水平箍筋水平箍筋的直径应取的直径应取6-12mm6-12mm，间距，间距100-100-150mm150mm，且在上部，且在上部2 2h h0 0/3/3范围内的水平箍范围内的水平箍筋总截面面积不应小于承受竖向力的受筋总截面面积不应小于承受竖向力的受拉钢筋截面面积的拉钢筋截面面积的1/21/2当牛腿的当牛腿的剪跨比剪跨比a a/h h0 00.30.3时，宜设置时，宜设置弯弯起钢筋起钢筋纵向受拉钢筋纵向受拉钢筋不得下弯兼作不得下弯兼作弯起钢筋，弯起钢筋，锚固锚固构造见书上说明构造见书上说明弯起钢筋的弯起钢筋的锚固锚固同纵向受力钢筋同纵向受力钢筋 12.4.1 柱下独立基础的型式柱下独立基础的型
47、式12.4 柱下独立基础柱下独立基础2.型式型式1.分类：根据其分类：根据其受力性能受力性能可分为：可分为：轴心受压基础轴心受压基础偏心受压基础偏心受压基础0.问题的提出问题的提出(见附图及说明见附图及说明)12.4.2柱下扩展基础的设计柱下扩展基础的设计基础的设计内容：基础的设计内容：n基础的形式基础的形式n埋置深度埋置深度n底面尺寸底面尺寸(按地基承载力确定按地基承载力确定)n基础高度基础高度(按抗冲切要求按抗冲切要求)n底板的配筋计算底板的配筋计算(按基础承载力确定按基础承载力确定)1.基础底面尺寸基础底面尺寸 (1)轴心荷载作用下的基础轴心荷载作用下的基础：在轴心荷载作用下，基础底面的
48、压：在轴心荷载作用下，基础底面的压力为均匀分布，设计时应满足：力为均匀分布，设计时应满足：轴心受压基础压力分布轴心受压基础压力分布kkkaNGpfAdfNAmak 若基础的埋置深度为若基础的埋置深度为d，基础及其上填土的平均重基础及其上填土的平均重度为度为 ,则则 ，可，可得基础底面面积为：得基础底面面积为：mdAGmk12.4.2 12.4.2 柱下扩展基础的设计柱下扩展基础的设计(2)偏心荷载作用下的基础偏心荷载作用下的基础：在偏心荷载作用下，：在偏心荷载作用下，基础底面的压力为线性分布基础底面的压力为线性分布 偏心受压基础压力分布偏心受压基础压力分布基础底面边缘的压力可按下式计算：基础底
49、面边缘的压力可按下式计算：WMAGNppbkkbkkkminmax取取 ，并将，并将 代入，可将基础底面边缘的压力值写代入，可将基础底面边缘的压力值写成如下形式：成如下形式：kbkbkGNMe6/2lbW alGNpkbkk3)(2maxeba2a合力合力（Nk+Gk）作用点至基础底面最作用点至基础底面最大压力边缘的距离；大压力边缘的距离；l垂直于力矩作用方向的基础底面边长。垂直于力矩作用方向的基础底面边长。)61(minmaxbeblGNppkbkkk偏压基础基底反力分布反力为梯形，当,06/minkpbe反力为三角形，当,06/minkpbe公式修正如下：这与实际情况不符力，说明基底部分产
50、生拉应，当,06/minkpbek,maxa1.2pfk,maxk,mina2pppfn 在确定偏心荷载作用下基础的底面尺寸时，一般采用在确定偏心荷载作用下基础的底面尺寸时，一般采用试算法试算法。首先按轴心荷载作用下首先按轴心荷载作用下初步估算基础的底面面积初步估算基础的底面面积；再；再考虑基考虑基础底面弯矩的影响础底面弯矩的影响，将基础底面积适当，将基础底面积适当增加增加(20-40)%，初，初步选定基础底面的边长步选定基础底面的边长l和和b，计算偏心荷载作用下，计算偏心荷载作用下基础底面基础底面的压力值的压力值，然后验算是否满足要求；如不满足，应调整基础，然后验算是否满足要求；如不满足，应
