單層工業(yè)廠房設(shè)計(jì)全部

1、 單層工業(yè)廠房設(shè)計(jì) 如果說(shuō)單層廠房是一個(gè)滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中各種需求的建筑空間，那么單層廠房結(jié)構(gòu)是這個(gè)建筑空間中的承重骨架。它即用來(lái)形成生產(chǎn)需要的高大空間，又用來(lái)承受由于生產(chǎn)活動(dòng)和自然現(xiàn)象而形成的各種荷載。 概括來(lái)說(shuō)，單層廠房結(jié)構(gòu)和下列幾種生產(chǎn)需要有著密切的關(guān)系： 四、防止生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生有害因素的需要 例如生產(chǎn)過(guò)程中有撞擊和振動(dòng)時(shí)，廠房結(jié)構(gòu)要具有防震、隔震的措施；生產(chǎn)過(guò)程中有爆炸的可能時(shí)，要多開(kāi)門(mén)窗并采取輕型墻體和屋面結(jié)構(gòu)；生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生侵蝕性氣體時(shí)，結(jié)構(gòu)構(gòu)造要提高抗裂性能和增設(shè)防腐措施等。 第一章 單層工業(yè)廠房的組成和布置第一節(jié)：?jiǎn)螌訌S房的結(jié)構(gòu)組成及荷載的傳力途徑第一節(jié)：?jiǎn)螌訌S房的結(jié)構(gòu)組成及

2、荷載的傳力途徑知識(shí)點(diǎn)：一、單層廠房的結(jié)構(gòu)組成（掌握） 二、單層廠房結(jié)構(gòu)的荷載和傳力途徑（重點(diǎn)） 一、單層廠房的結(jié)構(gòu)組成 單層廠房由屋面板、屋架、吊車(chē)梁、連系梁、支撐、柱和基礎(chǔ)等構(gòu)件組成。它們有分別組成屋蓋結(jié)構(gòu)、橫向平面排架、縱向平面排架和圍護(hù)結(jié)構(gòu)。1.屋蓋結(jié)構(gòu)： 單層廠房的屋蓋結(jié)構(gòu)分無(wú)檁體系和有檁體系兩種。無(wú)檁體系由大型屋面板、天窗架、屋架和屋蓋支撐組成。有檁體系由小型屋面板（或瓦材）、檁條、天窗架、屋架和屋蓋支撐組成。單層廠房中多采用無(wú)檁體系屋蓋結(jié)構(gòu)。有檁體系屋蓋無(wú)檁體系屋蓋 （1）屋面板： 作用：屋面維護(hù)作用，承受屋面構(gòu)造層（防水、保溫層等）自重荷載、雪荷載、屋面施工荷載，并將它們傳給屋架

3、。 （2）檁條 作用：檁條擱在屋架上，可支撐小型屋面板并將屋面荷載傳給屋架。 （3）屋架 作用：是屋蓋結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件，直接承受屋面荷載，有些廠房的屋架還要承受懸掛吊車(chē)、管道、其他工藝設(shè)備的荷載。（4）天窗架 作用：滿(mǎn)足采光和通風(fēng)要求，支撐其上部的屋面構(gòu)件并將屋面荷載傳給屋架。（5）托架 作用：當(dāng)廠房柱間距比屋架間距大時(shí)，需要在柱與柱間沿縱向設(shè)置托架，以支撐屋架，并將力傳給柱。 （6）屋蓋支撐 包括天窗支撐、屋架上弦支撐、屋架下弦支撐、屋蓋垂直支撐及水平系桿。 屋蓋支撐的主要作用是：承受（或傳遞）屋架平面外的荷載（如風(fēng)荷載），保證屋架桿件在其平面外的穩(wěn)定，以及屋蓋結(jié)構(gòu)在屋架平面外的剛度。 2

4、.柱、柱間支撐、吊車(chē)梁 （1）柱 柱是單層廠房中的主要承重構(gòu)件，通常是自行設(shè)計(jì)。按照受力作用的不同又分為排架柱和抗風(fēng)柱。 排架柱 作用：承受屋蓋結(jié)構(gòu)傳來(lái)荷載、墻面的水平風(fēng)荷載和由吊車(chē)梁傳來(lái)的豎向荷載和水平荷載。 抗風(fēng)柱 作用：承受高大山墻面的水平風(fēng)荷載或同時(shí)承受由連系梁傳來(lái)的豎向荷載（山墻自重）。（2）柱間支撐 根據(jù)所在位置不同，分為上柱柱間支撐（位于吊車(chē)梁上部）和下柱柱間支撐（位于吊車(chē)梁下部）。 作用：承受縱向風(fēng)荷載和吊車(chē)的縱向水平制動(dòng)力、縱向地震力等，并將它們傳到基礎(chǔ)；加強(qiáng)廠房的縱向水平剛度。（3）吊車(chē)梁 作用：直接承受吊車(chē)傳來(lái)的移動(dòng)豎向荷載和縱向、橫向水平制動(dòng)力，并將這些力傳給柱。3.基

5、礎(chǔ)梁、連系梁和基礎(chǔ)（1）基礎(chǔ)梁、連系梁 作用：基礎(chǔ)梁起著支撐圍護(hù)墻并將圍護(hù)墻豎向荷載傳至基礎(chǔ)的作用。當(dāng)廠房高度較大（如15m以上），墻的砌體強(qiáng)度承受不了自重或者基礎(chǔ)梁不能承擔(dān)過(guò)高的強(qiáng)重時(shí)，常增設(shè)墻梁（也稱(chēng)連系梁）來(lái)承受砌筑于它上面的墻體重量，連系梁的兩端支撐在柱子挑出的牛腿上。（2）基礎(chǔ) 作用：承受柱、基礎(chǔ)梁傳來(lái)的荷載，并將它傳給地基。4.廠房其他構(gòu)件 外墻 作用：廠房的圍護(hù)構(gòu)件，承受作用在墻面上的風(fēng)荷載及本身自重。單層工業(yè)廠房效果圖二、單層廠房結(jié)構(gòu)的荷載和傳力途徑：1.荷載（1）恒載：各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、建筑構(gòu)造層的自重等；（2）吊車(chē)豎向荷載：吊車(chē)吊起重物在廠房?jī)?nèi)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的移動(dòng)集中荷載

6、；（3）吊車(chē)縱向、橫向水平制動(dòng)力：吊車(chē)吊起重物在啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的水平荷載；（4）風(fēng)荷載：作用在廠房各部分表面上的風(fēng)壓（吸）力；（5）雪荷載：作用在廠房屋面上的積雪重量；（6）施工荷載：施工或檢修時(shí)作用的荷載；（7）地震作用：地震發(fā)生時(shí)作用在廠房結(jié)構(gòu)上的作用力；（8）其他荷載：如設(shè)備、管道作用于廠房結(jié)構(gòu)的荷載，熱加工車(chē)間的灰積荷載等。2.傳力途徑 單層廠房結(jié)構(gòu)是各種構(gòu)件所組成的承受著各種荷載的空間體系，可分別取廠房的橫向剖面及縱向剖面來(lái)分析廠房的傳力途徑。 橫向平面排架縱向平面排架 主要由屋架、橫向柱列、橫向基礎(chǔ)三種構(gòu)件組成。它是廠房的基本承重結(jié)構(gòu)，廠房的主要荷載是通過(guò)它傳給地基的。橫向平面排

7、架結(jié)構(gòu)上主要荷載的傳力途徑如下：（1）橫向排架結(jié)構(gòu)體系豎向荷載傳遞路線圖：屋面荷載屋面荷載屋面板屋面板天窗架天窗架屋架屋架吊車(chē)豎向荷載吊車(chē)豎向荷載柱柱吊車(chē)梁吊車(chē)梁縱墻縱墻墻梁墻梁基礎(chǔ)基礎(chǔ)基礎(chǔ)梁基礎(chǔ)梁地基地基橫向水平荷載傳遞路線圖：吊車(chē)梁吊車(chē)梁吊車(chē)橫向水平荷載吊車(chē)橫向水平荷載天窗架天窗架屋面板屋面板柱柱縱墻、墻梁縱墻、墻梁基礎(chǔ)基礎(chǔ)地基地基橫向風(fēng)荷載橫向風(fēng)荷載屋架屋架（2）縱向排架結(jié)構(gòu)體系 主要由縱向柱列、連系梁、吊車(chē)梁、柱間支撐和縱向基礎(chǔ)組成。作用在廠房上的縱向荷載，如山墻上的風(fēng)荷載、吊車(chē)縱向制動(dòng)力等，均是通過(guò)它傳給地基的?？v向平面排架結(jié)構(gòu)上主要荷載的傳力途徑如下： 縱向吊車(chē)制動(dòng)力和縱向風(fēng)荷載的

8、傳遞路線圖：吊車(chē)梁吊車(chē)梁天窗端壁天窗端壁屋架屋架柱柱山墻、墻梁山墻、墻梁地基地基縱向風(fēng)荷載縱向風(fēng)荷載天窗架天窗架吊車(chē)縱向水平荷載吊車(chē)縱向水平荷載基礎(chǔ)基礎(chǔ)抗風(fēng)柱抗風(fēng)柱總 結(jié)： 本節(jié)課主要講解了單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)形式和荷載的傳力途徑。在了解單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)形式的基礎(chǔ)上，應(yīng)重點(diǎn)掌握單層工業(yè)廠房荷載的傳力途徑。本節(jié)知識(shí)是后續(xù)單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 1 .3 單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置 單層廠房承重柱的縱向和橫向定位軸線在平面上形成的有規(guī)律的網(wǎng)格稱(chēng)為柱網(wǎng)。柱子縱向定位軸線間的距離稱(chēng)為跨度，橫向定位軸線的距離稱(chēng)為柱距。 確定柱網(wǎng)尺寸時(shí)，首先要滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求，尤其是工藝設(shè)備的布置；其次是根據(jù)建筑材料、

9、結(jié)構(gòu)形式、施工技術(shù)水平、經(jīng)濟(jì)效果，以及提高建筑工業(yè)化程度和建筑處理、擴(kuò)大生產(chǎn)、技術(shù)改造等方面因素來(lái)確定；此外，還應(yīng)滿(mǎn)足模數(shù)制的要求。 1 .3.1 柱網(wǎng)的布置柱網(wǎng)的布置圖1 .10 跨度和柱距示意圖 廠房的定位軸線分橫向和縱向兩種。與橫向排架平面平行的稱(chēng)為橫向定位軸線，與橫向排架平面垂直的稱(chēng)為縱向定位軸線。1.3.2 定位軸的定位方法定位軸的定位方法 （1）中間柱與橫向定位軸線的定位 除山墻端部柱和橫向變形縫兩側(cè)柱以外，廠房縱向柱列（包括中柱和邊柱）中的中間柱的中心線應(yīng)與橫向定位軸線相重合，且橫向定位軸線通過(guò)屋架中心線和屋面板、吊車(chē)梁等構(gòu)件的橫向接縫，如圖1.11所示。1.3.2.1 橫向定位

10、軸線橫向定位軸線 （2）山墻處柱與橫向定位軸線的定位 山墻為非承重墻時(shí)，墻內(nèi)緣應(yīng)與橫向定位軸線相重合，且端部柱及端部屋架的中心線應(yīng)自橫向定位軸線向內(nèi)移600mm，如圖1.12所示。 山墻為承重墻時(shí)，墻內(nèi)緣與橫向定位軸線間的距離應(yīng)按砌體的塊材類(lèi)別分別為半塊或半塊的倍數(shù)或墻厚的一半，如圖1.13所示。 （3）橫向變形縫處柱與橫向定位軸線的定位 在橫向伸縮縫或防震縫處，采用雙柱及兩條定位軸線。柱的中心線均應(yīng)自定位軸線向兩側(cè)各移600mm，如圖1.14所示，兩條橫向定位軸線分別通過(guò)兩側(cè)屋面板、吊車(chē)梁等縱向構(gòu)件的標(biāo)志尺寸端部，兩軸線間所需縫的寬度ae應(yīng)符合有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 圖1.11 中間柱與橫向定位

11、軸線的定位 圖1.12 非承重山墻與橫向定位軸線的定位 圖1.13 承重山墻與橫向定位軸線的定位 圖1.14 伸縮縫、防震縫處柱與橫向定位軸線的定位 縱向定位軸線的定位都是按照屋架跨度的標(biāo)志尺寸從其兩端垂直引下來(lái)的。（標(biāo)志尺寸是構(gòu)件的實(shí)際尺寸加上兩端必要的構(gòu)造尺寸） （1）邊柱與縱向定位軸線的定位 在有梁式或橋式吊車(chē)的廠房中，廠房跨度與吊車(chē)跨度兩者關(guān)系為： S=L-2e 圖1.15為吊車(chē)跨度與廠房跨度的關(guān)系。 1.3.2.2 縱向定位軸線縱向定位軸線 吊車(chē)軌道中心線至廠房縱向定位軸線間的距離e的確定與下列的因素有關(guān)：上柱的截面高度h；吊車(chē)端部至軌道中心線的距離B；（即吊車(chē)的側(cè)方寬度尺寸，其值可

12、在通用橋式起重機(jī)界限尺寸中查得）吊車(chē)端部至上柱內(nèi)邊緣的距離Cb。 在實(shí)際工程中，由于吊車(chē)形式、起重量、廠房跨度、高度和柱距不同以及是否設(shè)置安全走道板等條件不同，外墻、邊柱與縱向定位軸線的定位有下列兩種： 封閉結(jié)合 當(dāng)h+B+Cbe時(shí)，可采用縱向定位軸線、邊柱外緣和外墻內(nèi)緣三者相重合的定位方式，使上部屋面板與外墻之間形成“封閉結(jié)合”的構(gòu)造。這種縱向定位軸線稱(chēng)為“封閉軸線”，如圖1.16（a）所示。 非封閉結(jié)合 當(dāng)柱距6m，吊車(chē)起重量及廠房跨度較大時(shí)，由于B、Cb、h均可能增大，可能出現(xiàn)h+B+Cbe的情形時(shí)，需將邊柱的外緣從縱向定位軸線向外移出一定尺寸ac，使e+ach+B+Cb，保證結(jié)構(gòu)的安全

13、，如圖1.16（b）所示。 當(dāng)采用非封閉結(jié)合這種縱向定位軸線稱(chēng)為“非封閉軸線”。此時(shí)，屋頂上部空隙處需做構(gòu)造處理，通常加設(shè)補(bǔ)充構(gòu)件（另補(bǔ)一條異形小板），如圖1.17所示。 （2）等高跨中柱與縱向定位軸線的關(guān)系 當(dāng)?shù)雀呖鐝S房沒(méi)有設(shè)縱向伸縮縫時(shí)，中柱宜設(shè)單柱和一條縱向定位軸線，縱向定位軸線與上柱中心線相重合。當(dāng)設(shè)插入距時(shí)中柱可采用單柱及兩條縱向定位軸線，其插入距ai應(yīng)符合3M數(shù)列，即300mm及其整數(shù)倍，柱中心線宜與插入距中心線相重合。如圖1.18所示。 當(dāng)?shù)雀呖缰兄O(shè)有縱向伸縮縫時(shí)，中柱可采用單柱并設(shè)兩條縱向定位軸線，伸縮縫一側(cè)的屋架應(yīng)擱置在活動(dòng)支座上，兩條定位軸線間插入距ai為伸縮縫的寬度ac

14、，如圖1.19所示。 圖1.15 吊車(chē)跨度與廠房跨度的關(guān)系 L廠房跨度；S吊車(chē)跨度；e吊車(chē)軌道中心線至廠房縱向定位軸線的距離 圖1.16 邊柱與縱向定位軸線的定位 (a)封閉結(jié)合；(b)非封閉結(jié)合 圖1.17 “非封閉結(jié)合”屋面板與墻空隙的處理 圖1.18 等高跨中柱單柱（無(wú)縱向伸縮縫）的縱向定位軸線 圖1.19 等高跨中柱單柱（有縱向伸縮縫）的縱向定位軸線 （1）伸縮縫 為減少?gòu)S房結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力，可設(shè)置伸縮縫，將廠房結(jié)構(gòu)分成若干溫度區(qū)段。 伸縮縫的一般做法是從基礎(chǔ)頂面開(kāi)始將相鄰溫度區(qū)段的上部結(jié)構(gòu)完全分開(kāi)，在伸縮縫兩側(cè)設(shè)置并列的雙排柱、雙榀屋架，而基礎(chǔ)可做成將雙排柱連在一起的雙杯口基礎(chǔ)。 1

15、.3.3 變形縫的設(shè)置變形縫的設(shè)置1 .3.4 支撐的布置支撐的布置圖1 .20 有檁屋蓋體系廠房支撐作用示意圖 1 .3.3.1 屋蓋支撐屋蓋支撐圖1 .21 橫向水平支撐布置圖 圖1 .22 縱向水平支撐布置 圖1 .23 斜撐式垂直支撐 圖1 .24 天窗架上弦橫向 1 .3.3.2 柱間支撐柱間支撐 （4） 設(shè)有3t及3t以上懸掛吊車(chē)時(shí)； （5） 露天吊車(chē)柱列。圖1 .25 柱間支撐 1 .3.4 圈梁、連續(xù)梁、過(guò)梁和基礎(chǔ)梁的布置圈梁、連續(xù)梁、過(guò)梁和基礎(chǔ)梁的布置圖1 .26圈梁的搭接長(zhǎng)度 連續(xù)梁的作用是連系縱向柱列，以增強(qiáng)廠房的縱向剛度，并將風(fēng)荷載傳給縱向柱列。此外，連續(xù)梁還承受其上面

16、墻體的重量。連梁通常是預(yù)制的，兩端擱置在柱牛腿上，用螺栓或電焊與牛腿連接。 過(guò)梁的作用是承托門(mén)窗洞口上部墻體的重量。 圖1 .27 基礎(chǔ)梁的擱置 1 .4 單層廠房結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件的選型 工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)圖集有三類(lèi)：經(jīng)國(guó)家建委審定的全國(guó)通用標(biāo)準(zhǔn)圖集，適用于全國(guó)各地；經(jīng)某地區(qū)或某工業(yè)部門(mén)審定的通用圖集，適用于該地區(qū)或該部門(mén)所屬單位；經(jīng)某設(shè)計(jì)單位審定的定型圖集適用于該單位。這些圖集一般包括設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)施工說(shuō)明、構(gòu)件選用表、結(jié)構(gòu)布置圖、連接大樣圖、模板圖、配筋圖、預(yù)埋件詳圖、鋼筋及鋼材用量表等幾個(gè)部分，均屬結(jié)構(gòu)施工圖范疇。 1 .4.1 單層廠房標(biāo)準(zhǔn)或通用定型構(gòu)件的選擇方法單層廠房標(biāo)準(zhǔn)或通用定型構(gòu)件的

17、選擇方法 屋蓋起圍護(hù)和承重作用。它包括兩部分：（1）覆蓋構(gòu)件，如屋面板或檁條、瓦等；（2）承重構(gòu)件，如屋架或屋面梁。 屋蓋結(jié)構(gòu)形式大致可分為有檁體系和無(wú)檁體系兩種，如圖1.28所示。1.4.1 屋蓋結(jié)構(gòu)屋蓋結(jié)構(gòu) 圖1.28 屋蓋結(jié)構(gòu)形式 (a)有檁體系；(b)無(wú)檁體系 （1）屋架 屋架按其形式可分為三角形、拱形、梯形、折線形等。按制作材料分，有普通鋼筋混凝土屋架和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋架，如圖1.29所示。 （2）屋面梁 屋面梁也叫薄腹梁，有單坡和雙坡兩種，其截面形式有T形和工字形兩種，如圖1.30所示。 1.4.1.1 屋蓋承重結(jié)構(gòu)屋蓋承重結(jié)構(gòu) （3）屋架與柱的連接 屋架與柱的連接有焊接和螺栓連

18、接兩種。焊接是在屋架或屋面梁端部支承部位的預(yù)埋件底部焊上一塊墊板，待屋架就位校正后，與柱頂預(yù)埋鋼板焊接牢固，如圖1.31（a）所示。螺栓連接是在柱頂伸出預(yù)埋螺栓，在屋架（或屋面梁）端部支承部位焊上帶有缺口的支承鋼板，就位校正后，用螺栓擰緊，如圖1.31（b）所示。 （4）屋架托架 當(dāng)廠房全部或局部柱距為12m時(shí)，屋架間距仍保持6m時(shí)，需在12m柱距間設(shè)置托架來(lái)支承中間屋架，通過(guò)托架將屋架上的荷載傳遞給柱子，如圖1.32所示。圖1.29 常見(jiàn)的鋼筋混凝土屋架形式 (a)三角形；(b)組合式三角形；(c)預(yù)應(yīng)力三角拱；(d)拱形；(e)預(yù)應(yīng)力梯形；(f)折線形 圖1.30 鋼筋混凝土工字形屋面大梁

19、 圖1.31 屋架與柱的連接 (a)焊接方式；(b)螺栓連接方式 圖1.32預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土托架（G433） (a)托架；（b）托架布置 （1）屋面板 在無(wú)檁體系中大型屋面板的常用標(biāo)志尺寸為1.5m6m，為配合屋架尺寸和檐口做法還有嵌板、檐口板等，如圖1.33所示。 （2）檁條與小型屋面板或槽瓦 在有檁體系屋面中，檁條支承槽瓦或小型屋面板，并將屋面荷載傳給屋架。檁條與屋架上弦焊接，如圖1.34所示。1.4.1.2 屋蓋的覆蓋構(gòu)件屋蓋的覆蓋構(gòu)件圖1.33 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋面板、檐口板、嵌板 (a)屋面板；(b)檐口板；(c)嵌板 表1.1 屋面板類(lèi)型表 圖1.34 檁條與屋架的連接 1.4.2

20、 柱、基礎(chǔ)及基礎(chǔ)梁柱、基礎(chǔ)及基礎(chǔ)梁1.4.2.1 柱柱 單層工業(yè)廠房鋼筋混凝土柱的形狀，可概括為兩類(lèi)：?jiǎn)沃碗p肢柱。每個(gè)肢的截面形狀，又有矩形截面、工形截面、環(huán)形截面等幾種。 1.矩形截面柱。一般指單肢柱，在實(shí)際工程中應(yīng)用不多。它的缺點(diǎn)是在偏心受壓的受力狀態(tài)下，不能充分發(fā)揮截面上混凝土的承載作用，因而費(fèi)材料、自重大；但是由于構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便，在小型工業(yè)廠房中仍有時(shí)被采用。 2.工形截面柱。一般為單肢柱，在實(shí)際工程中應(yīng)用普遍。它的截面形狀合理，能比較充分地發(fā)揮截面上混凝土的承載作用，而且整體性能好，施工也比較簡(jiǎn)單，是一種較好的柱形。但是，它的重量比雙肢柱大，當(dāng)柱子較大時(shí)，如截面高度大于160

21、0mm時(shí)，吊裝比較困難，因而使用受到一定限制。 3.雙肢柱。在荷載作用下，由于桿件布置比較合理，混凝土強(qiáng)度能比較充分地利用，因而每個(gè)肢的截面較小，自重輕，肢間便于通過(guò)工藝設(shè)備的管道。對(duì)于大噸位吊車(chē)的廠房，當(dāng)要求柱截面很大時(shí)，采用雙肢柱可使吊車(chē)垂直荷載通過(guò)肢的軸線，能省去牛腿，簡(jiǎn)化構(gòu)造。這些優(yōu)點(diǎn)，在高大柱子中比較突出，因而適宜用于h1600mm的柱子。其缺點(diǎn)是整體剛性不如工形截面柱，施工中翻身、起吊時(shí)的剛性差；而且節(jié)點(diǎn)多，構(gòu)造復(fù)雜，用鋼量也多一些。 4.管柱。管柱有圓管和外方內(nèi)圓管兩種，可做成單肢柱、雙肢柱或四肢柱。目前應(yīng)用較多是雙肢管柱。 （2）柱的構(gòu)造 柱的尺寸應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理，同時(shí)要滿(mǎn)足構(gòu)造要求

22、。柱的構(gòu)造尺寸和外形要求如圖1.36所示。 廠房結(jié)構(gòu)中的屋架、托架、吊車(chē)梁和連系梁等構(gòu)件，常由設(shè)在柱上的牛腿支承。其截面尺寸必須滿(mǎn)足抗裂和構(gòu)造要求。牛腿的構(gòu)造要求如圖1.37所示。 抗風(fēng)柱與屋架的連接采用豎向可以移動(dòng)、水平方向又具有一定剛度的彈簧板連接，如圖1.38所示。 為確保柱與屋架、吊車(chē)梁、連系梁或圈梁、磚墻或大型屋面板、柱間支撐等處的連接，應(yīng)在柱上埋設(shè)鐵件，如鋼板、螺栓及錨拉鋼筋等，如圖1.39所示。圖1.35 鋼筋混凝土柱類(lèi)型 (a)矩形柱；(b)工字形柱；(c)預(yù)制空腹板工字形柱；(d)單肢管柱；(e)雙肢柱；(f)平腹桿雙肢柱；(g)斜腹桿雙肢柱；(h)雙肢管柱 圖1.36 柱的

23、外形及尺寸 (a)工字形；(b)雙肢柱 圖1.37 牛腿的構(gòu)造要求 圖1.38 抗風(fēng)柱與屋架連接 圖1.39 柱子預(yù)埋鐵件 單層廠房的基礎(chǔ)采用什么類(lèi)型的基礎(chǔ)，主要取決于上部結(jié)構(gòu)荷載的大小和性質(zhì)以及工程地質(zhì)條件等。一般情況下采用獨(dú)立的杯形基礎(chǔ)。在基礎(chǔ)的底部鋪設(shè)混凝土墊層，厚度為100mm。圖1.40為現(xiàn)澆柱下基礎(chǔ)的構(gòu)造，圖1.41為預(yù)制柱下杯形基礎(chǔ)的構(gòu)造。1.4.2.2 基礎(chǔ)基礎(chǔ)圖1.40 現(xiàn)澆柱下基礎(chǔ) 圖1.41 預(yù)制柱下杯形基礎(chǔ) 當(dāng)廠房采用鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)時(shí)，由于墻與柱所承擔(dān)荷載的差異大，為防止基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降，一般廠房將外墻或內(nèi)墻砌筑在基礎(chǔ)梁上，基礎(chǔ)梁兩端擱置在柱基礎(chǔ)的杯口上，如圖1.

24、42所示。 基礎(chǔ)梁的頂面標(biāo)高通常比室內(nèi)地面低50mm，以便門(mén)洞口處的地面做面層保護(hù)基礎(chǔ)梁?；A(chǔ)梁與柱的連接與基礎(chǔ)埋深有關(guān)，當(dāng)基礎(chǔ)埋深較淺時(shí)，可將基礎(chǔ)梁直接或通過(guò)混凝土墊塊擱置在基礎(chǔ)頂面。當(dāng)基礎(chǔ)埋置較深時(shí)，用牛腿支承基礎(chǔ)梁。 1.4.2.3 基礎(chǔ)梁基礎(chǔ)梁 基礎(chǔ)梁下面的回填土一般不需夯實(shí)，應(yīng)留有不少于100mm的空隙，以利于沉降。在寒冷地區(qū)為避免土壤凍脹引起基礎(chǔ)梁反拱而開(kāi)裂，在基礎(chǔ)梁下面及周?chē)?00mm厚的砂或爐渣等松散材料，如圖1.43所示。 圖1.42 基礎(chǔ)梁與基礎(chǔ)的連接 圖1.43 基礎(chǔ)梁擱置構(gòu)造要求及防凍措施 1.4.3 吊車(chē)梁、連系梁及圈梁吊車(chē)梁、連系梁及圈梁1.4.3.1 吊車(chē)梁吊車(chē)

25、梁 （2）吊車(chē)梁與柱的連接 吊車(chē)梁上翼緣與柱間用鋼板或角鋼焊接；吊車(chē)梁底部安裝前應(yīng)焊接上一塊墊板與柱牛腿頂面預(yù)埋鋼板焊接牢；吊車(chē)梁的對(duì)接頭以及吊車(chē)梁與柱之間的縫隙用C20混凝土填實(shí)，如圖1.45所示。 （3）吊車(chē)梁與吊車(chē)軌道、車(chē)擋的連接 吊車(chē)梁與吊車(chē)軌道的連接如圖1.46所示。為防止吊車(chē)在行駛中與山墻沖撞，在吊車(chē)梁的盡端應(yīng)設(shè)車(chē)擋，如圖1.47所示。圖1.44 吊車(chē)梁的形式 圖1.45 吊車(chē)梁與柱的連接 圖1.46 吊車(chē)軌道與吊車(chē)梁的連接 圖1.47 車(chē)擋 連系梁分承重和非承重兩種，它的設(shè)置位置有設(shè)在墻內(nèi)和不在墻內(nèi)的兩種，前者也稱(chēng)墻梁，連系梁與柱的連接如圖1.48所示。1.4.3.2 連系梁連系

26、梁圖1.48 連系梁與柱的連接 圈梁有預(yù)制和現(xiàn)澆兩種，圈梁與柱的連接構(gòu)造如圖1.49所示。 1.4.3.3 圈梁圈梁圖1.49 圈梁與柱子的連接 (a)現(xiàn)澆圈梁；(b)預(yù)制圈梁 2單層廠房排架內(nèi)力計(jì)算 單層廠房結(jié)構(gòu)實(shí)際上是一空間結(jié)構(gòu)體系，為了計(jì)算方便，一般分別按縱、橫兩個(gè)方向作為平面排架來(lái)分析，即假定各個(gè)橫向平面排架（或縱向平面排架）均單獨(dú)工作。 縱向平面排架是由柱列、基礎(chǔ)、連系梁、吊車(chē)梁和柱間支撐等組成。由于縱向平面排架的柱較多，抗側(cè)剛度較大，每根柱承受的水平力不大，因此往往不必進(jìn)行計(jì)算，僅當(dāng)抗側(cè)剛度較差、柱較少、需要考慮水平地震作用或溫度內(nèi)里時(shí)才進(jìn)行計(jì)算。2.1.1 計(jì)算假定和計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算

27、假定和計(jì)算簡(jiǎn)圖 排架計(jì)算是為柱和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供內(nèi)力數(shù)據(jù)的，主要內(nèi)容為：確定計(jì)算簡(jiǎn)圖、荷載計(jì)算、柱控制截面的內(nèi)力分析和內(nèi)力組合。 計(jì)算單元： 單層廠房是一個(gè)復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，實(shí)際計(jì)算時(shí)，可根據(jù)廠房的構(gòu)造和荷載特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)化并確定計(jì)算簡(jiǎn)圖。由相鄰柱距的中部截取一個(gè)典型區(qū)段，稱(chēng)為計(jì)算單元，如圖2 .1所示。圖中斜線部分就是除吊車(chē)等移動(dòng)的荷載以外的排架的負(fù)荷范圍，或稱(chēng)荷載從屬面積。圖2 .1 排架計(jì)算單元及計(jì)算簡(jiǎn)圖圖2 .2 排架計(jì)算簡(jiǎn)圖 柱總高H2=柱頂標(biāo)高+基礎(chǔ)底面標(biāo)高的絕對(duì)值初步擬定的基礎(chǔ)高度；上部柱高H1=柱頂標(biāo)高軌頂標(biāo)高+軌道構(gòu)造高度+吊車(chē)梁支撐處的吊車(chē)梁高；上、下部柱的截面彎曲剛度EI1、 EI

28、2，由混凝土強(qiáng)度等級(jí)以及預(yù)先假定的柱截面形狀和尺寸確定。這里I1、I2分別為上、下部柱的截面慣性矩。2 .1.2 排架荷載計(jì)算 作用在排架上的荷載分為恒荷載和活荷載兩類(lèi)，如圖2 .3所示。 恒荷載一般包括屋蓋自重，上柱自重，下柱自重，吊車(chē)梁和軌道零件自重，以及有時(shí)支撐在牛腿上的維護(hù)結(jié)構(gòu)等重力等。活荷載一般包括屋面活荷載，吊車(chē)荷載，均布風(fēng)載，以及作用在屋蓋支撐處的集中風(fēng)荷載等。 集中荷載的作用點(diǎn)要根據(jù)實(shí)際情況確定。當(dāng)采用屋架時(shí)，屋蓋荷載可以認(rèn)為是通過(guò)屋架節(jié)點(diǎn)處上弦與下弦中心線的交點(diǎn)作用在柱上的；當(dāng)采用屋面梁時(shí)，可認(rèn)為是通過(guò)梁端支撐墊板的中心線作用在柱頂?shù)摹?.1.2.1 恒荷載恒荷載圖2 .3

29、排架上的荷載 圖2 .4 排架在屋面恒荷載作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖和柱的內(nèi)力圖 2 .1.2.2 屋面活荷載屋面活荷載 （3） 積灰荷載 對(duì)生產(chǎn)中有大量排灰的廠房及其鄰近建筑物應(yīng)考慮積灰荷載，可由荷載規(guī)范查得。 排架計(jì)算時(shí)，屋面均布活荷載不與雪荷載同時(shí)組合，僅取兩者中的較大值。屋面灰積荷載應(yīng)與雪荷載和屋面均布活荷載兩者中的大值同時(shí)組合。 屋面均布活荷載、雪荷載、屋面積灰荷載都屬于可變荷載，都按屋面水平投影面積計(jì)，其荷載分項(xiàng)系數(shù)都取Q=1.4。 2 .1.2.3 吊車(chē)荷載吊車(chē)荷載 吊車(chē)對(duì)排架的作用有豎向荷載、橫向水平荷載和縱向水平荷載，現(xiàn)分別敘述如下： （1） 吊車(chē)豎向荷載 吊車(chē)豎向荷載是一種通過(guò)輪壓傳

30、給排架柱的移動(dòng)荷載，由吊車(chē)額定起重量、大車(chē)自重、小車(chē)自重三部分組成。如圖2 .5所示。 當(dāng)小車(chē)吊有額定起重質(zhì)量開(kāi)到大車(chē)某一極限位置時(shí)，如圖2 .5所示。在這一側(cè)的每個(gè)大車(chē)的輪壓稱(chēng)為吊車(chē)的最大輪壓標(biāo)準(zhǔn)值Pmax,k，在另一側(cè)的輪壓稱(chēng)為最小輪壓標(biāo)準(zhǔn)值Pmin,k， Pmax,k與Pmin,k同時(shí)發(fā)生。圖2.5橋式吊車(chē)荷載 每榀排架上作用的吊車(chē)豎向荷載指的是幾臺(tái)吊車(chē)組合后通過(guò)吊車(chē)梁傳給柱的可能的最大反力。 由于吊車(chē)荷載是移動(dòng)荷載，每榀排架上作用的吊車(chē)豎向荷載組合值需用影響線原理求出。作用在排架上的吊車(chē)豎向荷載的組合值與吊車(chē)的臺(tái)數(shù)及吊車(chē)沿廠房縱向運(yùn)行所處位置有關(guān)。 當(dāng)兩臺(tái)吊車(chē)挨緊并行，且其中一臺(tái)起重量

31、較大的吊車(chē)輪子正好運(yùn)行至計(jì)算排架上，而兩臺(tái)吊車(chē)的其余輪子分布在相鄰兩柱距之間時(shí)，吊車(chē)豎向荷載組合值可達(dá)最大，如圖2.6所示。圖2 .6 簡(jiǎn)支吊車(chē)梁的支座反力影響線 m ax,km ax,k4m in,km in,k4M=DM=Dee 吊車(chē)最大輪壓的設(shè)計(jì)值Pmax=QPmax,k，吊車(chē)最小輪壓的設(shè)計(jì)值Pmin=QPmin,k ，故作用在排架上的吊車(chē)豎向荷載設(shè)計(jì)值Dmax=QDmax,k， Dmin=QDmin,k，這里的Q是吊車(chē)荷載的荷載分項(xiàng)系數(shù)，Q=1.4。 由于Dmax可以發(fā)生在左柱，也可以發(fā)生在右柱，因此在Dmax和Dmin作用下單跨排架的計(jì)算應(yīng)考慮左右兩種荷載情況。圖2.7 吊車(chē)荷載 圖

32、2 .8 吊車(chē)橫向水平制動(dòng)力 每個(gè)大車(chē)輪傳給吊車(chē)軌道的橫向水平制動(dòng)力T確定后，即可按計(jì)算吊車(chē)豎向荷載Dmax,k和Dmin,k的方法計(jì)算Tmax,k： Tmax,k= Tk yi= 1/4(Qck+Qlk) yi /圖2 .9 吊車(chē)縱向水平荷載 4ii=1y2.13圖2 .10 吊車(chē)梁反力影響線 2 .1.2.4 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 排架計(jì)算時(shí)作用在不同位置處風(fēng)荷載的計(jì)算原則： （1） 作用在排架柱頂以下墻面上的風(fēng)荷載按均布考慮，迎風(fēng)面為q1，背風(fēng)面為q2，其風(fēng)壓高度變化系數(shù)可按柱頂標(biāo)高取值。當(dāng)基礎(chǔ)頂面至室外地坪的距離不大時(shí)，簡(jiǎn)化計(jì)算，風(fēng)荷載可按柱全高計(jì)算，不在減去基礎(chǔ)頂面至室外地坪那一小段多算的風(fēng)

33、荷載。若基礎(chǔ)埋置較深時(shí)，則按實(shí)際情況計(jì)算，否則誤差較大。nQsiiz0i=1W =(h )w BkQB 式中wk1作用在豎直面上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，按柱頂至檐口頂部的距離h1計(jì)算，見(jiàn)圖2.11;wk2作用在坡屋面上的風(fēng)荷載水平分力標(biāo)準(zhǔn)值的合力，按檐口頂部至屋脊的距離h2計(jì)算，見(jiàn)圖2.11；Q 風(fēng)荷載分項(xiàng)系數(shù)， Q=1.4。風(fēng)荷載是可以變向的，因此排架計(jì)算時(shí)，要考慮左風(fēng)和右風(fēng)兩種情況。圖2 .11 橫向排架上的風(fēng)荷載 2 .1.3 排架的內(nèi)力計(jì)算排架的內(nèi)力計(jì)算2.1.3.1 剪力分配法計(jì)算等高排架剪力分配法計(jì)算等高排架排架內(nèi)力分析就是確定排架柱在各種荷載單獨(dú)作用下各個(gè)控制截面上的內(nèi)力，并繪制各排架柱

34、的彎矩M圖、軸力N圖及剪力V圖。 圖2 .12等高排架內(nèi)力分析 lclcIECHnIEH03331113式中 , , ，C0可由單階柱柱頂反力與水平位移系數(shù)值圖中查取。Hu和H分別為上部柱高和柱的總高；Iu、Il分別為上、下部柱的截面慣性矩。luIIn HHnu111330nC圖2 .13單階懸臂柱的抗剪剛度 圖2 .13單階懸臂柱的抗剪剛度 1 因此要使柱頂產(chǎn)生單位水平位移，則需在柱頂施加 的水平力，如圖2.13所示。顯然，材料相同時(shí)，柱越粗，需施加的柱頂水平力越大，可見(jiàn) 反映了柱抵抗側(cè)移的能力，一般稱(chēng)它為柱的“抗剪剛度”或“側(cè)向剛度”，記作D0 。 11 1.柱頂作用水平集中力時(shí)的剪力分配

35、 當(dāng)柱頂作用水平集中力F時(shí)，如圖2.14所示，設(shè)有n根柱，任一柱i的抗剪剛度 ，則其分擔(dān)的柱頂剪力Vi可由力的平衡條件和變形條件求得。10iD圖2 .14按抗剪剛度的定義，有iiDV0niiniiDV101因?yàn)楦髦斔轿灰葡嗟?，得niiniiDV101而FVnii1則FDnii101所以FFDDViniiii100niiiiDD100式中i稱(chēng)為柱i的剪力分配系數(shù)，它等于柱i自身的抗剪剛度與所有柱（包括其本身）總的抗剪剛度的比值。可見(jiàn)，在等高排架中，水平力是按排架柱側(cè)向剛度來(lái)分配的，側(cè)向剛度大的排架柱分到的多些，反之少些。 如果把圖2.14中柱頂水平集中力F從左側(cè)柱A移動(dòng)至右側(cè)柱C的柱頂，且不

36、改變方向，則有剪力分配法可知，各柱的柱頂剪力不會(huì)改變，但橫梁將由受壓改變?yōu)槭芾?各柱的柱頂剪力求出后，各柱就可按獨(dú)立懸臂柱那樣計(jì)算內(nèi)力。 2.任意荷載作用下的剪力分配 當(dāng)排架柱上任意荷載作用時(shí)，如圖2.15所示，為了能利用上述剪力分配系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，可以把計(jì)算過(guò)程分為三個(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，如圖2.15（b）、（c）所示；2）撤銷(xiāo)附加的不動(dòng)鉸支座，在此排架柱頂加上反向作用的R，如圖2.15（d）所示；3）將上述兩種狀態(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)力就是排架的實(shí)際內(nèi)力。 各種荷載作用下的不動(dòng)鉸支座的水平反力R可從附錄

37、9中求得。 這里規(guī)定，柱頂剪力，柱頂水平集中力，柱頂不動(dòng)鉸支座的反力，凡是自左向右作用的取正號(hào)，反之取負(fù)號(hào)。圖2 .15 例 已知：某金工車(chē)間的排架計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖所示，A柱與B柱形狀和尺寸等均相同。 求：在Mmax=1.3kN.m和Mmin=35.9kN.m聯(lián)合作用下按剪力分配法計(jì)算的排架內(nèi)力。解：1）計(jì)算參數(shù)n和上部柱截面慣性矩931013.2400400121uImm4下部柱截面慣性矩92331085. 5325217525300212350300121600400121lImm4故3.011000330036.01085.51013.299HHIInulu2）在柱頂施加不動(dòng)鉸支座 在A柱和

38、B柱的柱頂分別虛加水平不動(dòng)鉸支座，如圖（a)所示。查附錄9中的附圖9-3得C3=1.3。因此不動(dòng)鉸支座反力：（）kNCHMRkNCHMRAA24.43.1119.3517.123.1111033min3max（ ）因此A柱和B柱的柱頂剪力為： VA,1=RA=-12.17kN() VB,1=RB=4.24kN()3)撤銷(xiāo)附加的不動(dòng)鉸支座 為了撤銷(xiāo)附加的不動(dòng)鉸支座，需在排架的柱頂施加水平集中力-RA和-RB，如圖（b）所示。因?yàn)锳柱和B柱相同，故剪力分配系數(shù)A= B=1/2,于是在-RA和-RB作用下，各分配到柱頂?shù)募袅NRRVVBABA97.324.417.1221212,2,()4） 疊加

39、（2）和（3）兩個(gè)狀態(tài)疊加（2）和（3）兩個(gè)狀態(tài)，恢復(fù)結(jié)構(gòu)原有受力狀況，此時(shí)總的柱頂剪力kNVVVkNVVVBBBAAA21.897.324.420.897.317.122,1,2,1,()()相應(yīng)的內(nèi)力圖（彎矩圖和剪力圖）如圖（d）所示 例 已知：在風(fēng)荷載作用下，如圖所示的排架W=2kN,q1=1.87kN/m,q2=1.17kN/m;A柱與C柱相同，I1A=I1C=2.13109mm4, I2A=I2C=9.23109mm4, I1B=4.17109mm4, I2B=9.23109mm4;EC都相同；上柱高均為Hu=3.10m,柱總高均為H=12.22m。求：用剪力分配法計(jì)算此排架在風(fēng)荷載

40、作用下的內(nèi)力。1）計(jì)算剪力分配系數(shù)254.022,1210.3HHuA、C柱231.023.913.2nB柱452.023.917.4n由附錄9中的附圖9-1查的A、C柱：mmEECCCCA1693785.223.922.12,85.220B柱：mmEECCCB1672594.223.922.12,94.220剪力分配系數(shù)0.133.034.033.034.06725169371267251,33.06725169371269371BCABCA2）計(jì)算各柱頂剪力把荷載分成W、q1和q2三種情況，分別求出各柱頂所產(chǎn)生的剪力而后疊加。在各柱頂分別附加水平不動(dòng)鉸支座：在q1的作用下，A柱虛加不動(dòng)鉸支

41、座，有附錄9中的9-8，查得C11=0.361，故A柱不動(dòng)鉸支座反力kNHqCRA25.822.1287.1361.0111()kNHqCRC16.522.1217.1361.0211()在 q1 和q2作用下，B柱沒(méi)有不動(dòng)鉸支座反力。因此A柱、C柱和B柱的柱頂剪力為： VA,1=RA=-8.25kN()， VC,1=RC=-5.16kN() VB,1=RB=0kN 撤銷(xiāo)附加的不動(dòng)鉸支座，在排架柱頂施加集中力-RA和-RC，并把它們與W相加后進(jìn)行剪力分配：()() 疊加上述兩個(gè)狀態(tài)，恢復(fù)結(jié)構(gòu)原有的受力狀況，即把各柱分配到的柱頂剪力與柱頂不動(dòng)鉸支座反力相加，即得該柱的柱頂剪力：kNVVVkNVV

42、VkNVVVCCCBBBAAA07.009.516.524.524.5016.309.525.82,1,2,1,2,1,()()()kNRRWVkNRRWVVCABBCAACA24. 541.1534. 009. 516. 525. 8233. 02,2,2,3)繪制彎矩圖柱頂剪力求出后，按懸臂柱求彎矩圖，如圖所示2 .1.4 排架的內(nèi)力組合排架的內(nèi)力組合2.1.4.1 控制載面的選擇控制載面的選擇圖2 .16 柱的控制截面 另外，截面2 .1.4.2 內(nèi)力組合內(nèi)力組合（1） +Mmax及相應(yīng)的N、V；（2） -Mmax及相應(yīng)的N、V；（3） Nmax及相應(yīng)的M、V；（4） Nmin及相應(yīng)的M

43、、V。 當(dāng)柱截面采用對(duì)稱(chēng)配筋及采用對(duì)稱(chēng)基礎(chǔ)時(shí)，（1）、（2）兩種內(nèi)力組合合為一種，即M max及相應(yīng)的N和V。 通常，按上述四種內(nèi)力組合已能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，但在某些情況下，它們可能都不是最不利的。例如，對(duì)大偏心受壓的柱截面，偏心距e0=M/N越大（即M越大，N越小）時(shí)，配筋往往越多。因此，有時(shí)M雖然不是最大值而比最大值略小，而它對(duì)應(yīng)的N若減小很多，那么這組內(nèi)力所要求的配筋量反而會(huì)更大些。2.1.4.3 荷載組合效應(yīng)荷載組合效應(yīng)KQQGKGSSS11QiKniQiGKGSSS19.0 （2）由永久荷載效應(yīng)控制的組合QiKciniQiGKSSS135.1對(duì)組合值系數(shù)ci，除風(fēng)荷載仍取c=0.6外，雪

44、荷載和其他可變荷載可統(tǒng)一取c=0.7。應(yīng)注意，在應(yīng)用式的組合時(shí)，為減輕計(jì)算工作量，當(dāng)考慮以自重為主時(shí)，對(duì)可變荷載可只考慮與結(jié)構(gòu)自重方向一致的豎向荷載，例如雪荷載、吊車(chē)豎向荷載，不考慮水平荷載，例如風(fēng)荷載、吊車(chē)水平荷載。此外，當(dāng)采用鋼結(jié)構(gòu)屋蓋時(shí)，因屋蓋自重較小，故可不考慮由永久荷載控制的組合。 內(nèi)力組合通常列表進(jìn)行，作為示例，表2-1列出了圖2.17中A柱的內(nèi)力組合表。表中給出的控制截面內(nèi)力都已經(jīng)考慮了荷載分項(xiàng)系數(shù)及多臺(tái)吊車(chē)的荷載折減系數(shù)，由于采用的鋼屋蓋，故沒(méi)有考慮永久荷載效應(yīng)控制的組合。為了簡(jiǎn)單，在表中稱(chēng)“不同種類(lèi)內(nèi)力的組合”為“內(nèi)力組合”；稱(chēng)“同一種內(nèi)力的組合”為“荷載組合”。2.1.4.

45、4 內(nèi)力組合注意事項(xiàng)內(nèi)力組合注意事項(xiàng)內(nèi)力組合時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：內(nèi)力組合時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 吊車(chē)豎向荷載與吊車(chē)水平荷載是兩種不同的活荷載，因此在“恒荷載”+任一種“活荷載”的內(nèi)力組合中，不能取用Tmax，因?yàn)椤坝蠺max必有Dmax或Dmin ”。（6）由于柱底水平剪力對(duì)基礎(chǔ)底面將產(chǎn)生彎矩，其影響不能忽視，故在組合截面 的內(nèi)力時(shí)，要把相應(yīng)的水平剪力值求出。2.1.4.5 對(duì)內(nèi)力組合值的評(píng)判圖2.18 對(duì)稱(chēng)配筋矩形截面偏心受壓構(gòu)件內(nèi)力組合值的評(píng)判圖2.18給出了對(duì)稱(chēng)配筋矩形截面偏心受壓構(gòu)件的截面承載力Nu-Mu的兩條相關(guān)曲線，它們的截面尺寸及材料都相同，但每一側(cè)縱向受力鋼筋的數(shù)量不同，AS2AS1

46、。 由圖中的a點(diǎn)與b點(diǎn)及c點(diǎn)與d點(diǎn)知，Nu相同，Mu大的配筋多；由圖中的b點(diǎn)與e點(diǎn)及c點(diǎn)與f點(diǎn)知, Mu相同，小偏心受壓時(shí)， Nu大的配筋多，而大偏心受壓時(shí)， Nu大的卻配筋少。也就是說(shuō)，不論大偏心受壓，還是小偏心受壓，彎矩對(duì)配筋總是不利的；而軸向力則在大偏心受壓時(shí)對(duì)配筋有利，而在小偏心受壓時(shí)對(duì)配筋不利。因此可按以下規(guī)則來(lái)評(píng)判內(nèi)力的組合值。 1）N相差不多時(shí)，M大的不利； 2）M相差不多時(shí)，凡M/N0.3h0的，N小的不利；M/N0.3h0的，N大的不利；3 單層廠房柱的設(shè)計(jì) （1） 選擇柱型； （2） 確定柱的外形尺寸； （3） 柱的截面設(shè)計(jì)； （4） 牛腿設(shè)計(jì)； （5） 柱子在施工吊裝時(shí)的

47、強(qiáng)度和裂縫寬度驗(yàn)算； （6） 預(yù)埋件及其它連接構(gòu)造的設(shè)計(jì)； （7） 繪制施工圖。3 .1.1 柱的計(jì)算內(nèi)容柱的計(jì)算內(nèi)容3 .1.1.1 柱的計(jì)算長(zhǎng)度 在材料力學(xué)分析中，柱的計(jì)算長(zhǎng)度依柱的兩端支撐情況為不動(dòng)鉸或固定端而異。實(shí)際廠房中的柱的支撐條件比這個(gè)情況復(fù)雜。在一般情況下，可根據(jù)單層廠房柱的實(shí)際工作特點(diǎn)，推算出它的計(jì)算長(zhǎng)度 的大致范圍。單層工業(yè)廠房鉸接排架柱的計(jì)算長(zhǎng)度見(jiàn)表12-4.表中對(duì)有吊車(chē)廠房的計(jì)算長(zhǎng)度，是假定柱頂為不動(dòng)鉸支座確定的。3 .1.1.2 柱在內(nèi)力計(jì)算時(shí)采用的偏心距 任何矩形和工形截面柱在內(nèi)力M、N作用下進(jìn)行截面設(shè)計(jì)時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生由設(shè)計(jì)內(nèi)力產(chǎn)生的偏心距e0=M/N。但是，由于荷載

48、作用位置的不準(zhǔn)確性、混凝土質(zhì)量的非均勻性以及施工偏差等因素，都可能產(chǎn)生偶然的附加偏心距，使e0有可能增大或減少。因此，有必要考慮附加偏心距對(duì)柱承載力的影響。 附加偏心距ea對(duì)小偏心受壓構(gòu)件承載力的影響較大，隨著e0的增加，其影響逐漸減小，對(duì)大偏心受壓構(gòu)件的影響可以忽略不計(jì)。 ea的計(jì)算公式為 當(dāng)e00.3h0時(shí)，取ea=0。在考慮附加偏心距后，計(jì)算初始偏心距ei按下式計(jì)算：aieNMe/003.012.0ehea 除附加偏心距以外，鋼筋混凝土柱在偏心荷載作用下還將產(chǎn)生縱向彎曲變形，即側(cè)向繞度 f，側(cè)向繞度 引起附加彎矩N f，因此，在矩形和工形截面柱計(jì)算中，對(duì)這種影響，采用偏心距增大系數(shù)來(lái)反映

49、，即采用ei代替ei進(jìn)行柱的截面設(shè)計(jì)：feeeeeefNefeNaaiiii00)(1 經(jīng)分析研究，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定偏心距增大系數(shù)按下式進(jìn)行計(jì)算：21200140011hHhei式中：h和h0柱截面高度和有效高度；H柱的計(jì)算長(zhǎng)度；1考慮偏心距的變化對(duì)截面曲率的影響系數(shù)；0.17.22.001hei 在對(duì)稱(chēng)配筋截面設(shè)計(jì)時(shí)，亦可近似取0.1/5.01NAfcc這里，fc為混凝土抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度，Ac為柱截面面積，N為設(shè)計(jì)軸向力；2考慮細(xì)長(zhǎng)比對(duì)截面曲率的影響系數(shù)，0.1)(01.015.102hH3 .1.1.3 大、小偏心受壓的界限 按照鋼筋混凝土偏心受壓截面強(qiáng)度計(jì)算的基本假定，當(dāng)截面上的受

50、拉鋼筋到達(dá)屈服強(qiáng)度，同時(shí)受壓區(qū)混凝土邊緣到達(dá)極限壓應(yīng)變值時(shí)，稱(chēng)為界限破壞狀態(tài)。 當(dāng)進(jìn)行非對(duì)稱(chēng)配筋矩形截面計(jì)算時(shí)，兩種偏心受壓的判別條件為： ei0.3h0, 為大偏心受壓情況； ei0.3h0, 為小偏心受壓情況 當(dāng)進(jìn)行對(duì)稱(chēng)配筋矩形截面計(jì)算時(shí)，兩種偏心受壓的判別條件為： ei0.3h0, 且N Nb時(shí)，為大偏心受壓情況； ei0.3h0,或ei 0.3h0 且N Nb時(shí)為小偏心受壓情況。 上述式中Nb=fcmbh0b b_ 界限相對(duì)受壓區(qū)高度 3 .1.1.4 矩形或工形對(duì)稱(chēng)配筋截面的計(jì)算 在鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房中，由于排架柱的截面彎矩主要是由風(fēng)荷載和吊車(chē)荷載產(chǎn)生的，而風(fēng)荷載和吊車(chē)水平荷載在

51、向左和向右兩個(gè)方向都可能產(chǎn)生，吊車(chē)豎向荷載的最大輪壓既可能作用在左列排架柱上也可能作用在右列排架柱上，因而，一般都采用對(duì)稱(chēng)配筋截面的柱子。同時(shí)，為了節(jié)省混凝土和減輕構(gòu)件自重，對(duì)于截面高度h大于600mm的柱子，可采用工形截面。工形截面柱的翼緣厚度一般不小于100mm，腹板厚度一般不小于80mm。這種工形截面偏心受壓構(gòu)件的破壞特征、計(jì)算假定和計(jì)算方法與矩形截面是相似的，區(qū)別只在于增加了受壓區(qū)翼緣的參與受力。計(jì)算時(shí)同樣可分為 b的大偏心受壓和 b的小偏心受壓兩種情況進(jìn)行。 一、大偏心受壓情況（一）矩形截面條件是ei0.3h0, 且N Nb。這時(shí)，)()5.05.0()(0ahfxheNAAyiSS

52、式中：N由荷載設(shè)計(jì)值算得的設(shè)計(jì)軸力；fcm混凝土的彎曲抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度；fy、fy受拉、受壓鋼筋的屈服強(qiáng)度， fy=fy；As、As受拉、受壓鋼筋的截面面積， As=As；b、h、h0截面寬度、高度、有效高度；x壓區(qū)計(jì)算高度，x=N/ fcmb； a、a受拉、受壓鋼筋重心分別至受拉、受壓區(qū)邊緣的距離。 如果算得的x2a,可近似取x=2a，即為：)()5.0()(0ahfaheNAAyiSS （二）工形截面1.當(dāng)Nfcmbfhf時(shí)，受壓區(qū)高度x hf，在一般截面尺寸情況下，能夠滿(mǎn)足 b的條件，屬于大偏心受壓情況。當(dāng)x=N/fcmbf時(shí):)()5.05.0()(0ahfxheNAAyiSS式中：)()

53、5.0()(0ahfaheNAAyiSS 2.當(dāng)fcm b bh0+（bf-b）hfNfcmbfhf時(shí)，受壓區(qū)高度x hf，受壓區(qū)進(jìn)入腹板，但由于 b，屬于大偏心受壓情況。bfhbbfNxcmffcm)()()5.0()()5.0()5.0()(00ahfhhhbbxhbxfaheNAAyfoffcmiSS當(dāng) 時(shí)， 二、小偏心受壓情況（一）矩形截面條件是ei0.3h0,或ei 0.3h0 且N Nb時(shí)。)()5.01()5.0()()(8.0(45.0)5.0(020002000ahfbhfaheNAAbhfahbhfaheNbhfNhxycmiSSbcmbcmicmb（二）工形截面 當(dāng)N f

54、cm b bh0+（bf-b）hf時(shí)，由于 b，屬于小偏心受壓情況。)()5.0()()(8.0()5.0()(45.0)5.0()(00002000ahfSfaheNAAbhfahhhhbbbhfaheNhbbbhfNhxyccmiSSbcmbfffcmiffbcm Sc混凝土受壓區(qū)面積對(duì)As合力中心的面積矩，)5.0()()5.0(0000fffchhhbbhhhbS )2(ahASc)2(ahASc Ac混凝土受壓區(qū)面積.0)(ffchbbhbA AAcffffchbbhbbbhAA)()( 三、截面受力鋼筋的最小配筋率1.當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35及以下時(shí)： 受壓鋼筋A(yù)s0.2%（混凝土

55、計(jì)算面積）；受拉鋼筋A(yù)s0.15% （混凝土計(jì)算面積）。2.當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40C60時(shí)：As 、As0.2% （混凝土計(jì)算面積）。這里，最小配筋率的混凝土計(jì)算面積按實(shí)際截面計(jì)算。由于單層工業(yè)廠房鋼筋混凝土柱截面多為對(duì)稱(chēng)配筋，故%2.0)(bhhbbhbbAAffffss或 例 某單層工業(yè)廠房柱的下柱截面尺寸如圖所示，計(jì)算高度H0=11.50m，采用C30混凝土（fcm=16.6N/mm2,fc=15N/mm2）、II級(jí)鋼筋（fy=310N/MM2)。若承受的內(nèi)力按下列兩組設(shè)計(jì)值考慮，并按對(duì)稱(chēng)配筋，求此下柱截面所需要的鋼筋截面面積As(As)。mkNMkNNA.7001700:mkNMkN

56、NB.7501500: 解：1.判別屬于哪一種偏心受壓情況故為大偏心受壓情況。，組內(nèi)力：故為小偏心受壓情況。組內(nèi)力：級(jí)鋼筋）。,70.16539901500,70.1653170070.1653120)100500(960100544.05.16)(9901205005.16(544.0,960,1000,100,120,50000kNNkNNBkNkNNAkNhbbbhfkNhbfIIhmmhmmbmmhhmmbbffbcmffcmbffff 2.求ei及偏心距增大系數(shù)（1）A組內(nèi)力情況。故故mmehHhehHheeeeemhmNMeiiiaia64.502,22.11150.1143.01

57、400111400110.150.111000/1050.11;0.143.096.0412.0412.00412.0,0288.096.03.03.0412.0170070022120023010000 （2）B組內(nèi)力情況。故故mmehHhehHheeeeemhmNMeiiiaia590,18.11150.1152.01400111400110.150.111000/1050.11;0.152.096.050.050.0050.0,0288.096.03.03.050.0150075022120023010000 3.計(jì)算As、 As (1)A組內(nèi)力情況26336233026.1084)40

58、960(3101044.805.16)4050064.502(101700)(1044.80)60960(120400)960562.05.0960(960562.0100562.0544.0018.0544.09601005.16)40960)(544.08.0(90012040096010045.05.16)4050064.502(101700120400960100544.05.16101700mmAAmmShxSSc (2)B組內(nèi)力情況計(jì)算壓區(qū)高度x：23358.1172)40960(31060-96012040009.4295.0-96009.4291005.16)40500590(

59、101500)(09.4291005.161204005.16101500mmAAmmxSS）（）（得可以。,2.1296392196000%2.019600010001002120400)()(222mmmmmmbhhbbhbbAffff 柱在吊裝時(shí)的混凝土強(qiáng)度一般應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%。吊裝方式有翻身吊和平吊兩種情況，如圖3 .1(a)、(b)所示。 第二個(gè)問(wèn)題是計(jì)算控制截面的縱向受拉鋼筋應(yīng)力s時(shí)M應(yīng)用自重標(biāo)準(zhǔn)值乘以動(dòng)力系數(shù)1.5計(jì)算。運(yùn)輸?shù)跹b階段的最大裂縫寬度允許值wmax可取為0.2mm。 當(dāng)驗(yàn)算不滿(mǎn)足要求時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用調(diào)整或增設(shè)吊點(diǎn)以減少?gòu)澗?，或在吊裝時(shí)采用臨時(shí)加固措施來(lái)解決。3 .

60、1.1.5 3 .1.1.5 矩形或工形截面柱矩形或工形截面柱運(yùn)輸及吊裝驗(yàn)算運(yùn)輸及吊裝驗(yàn)算圖3 .1 強(qiáng)度驗(yàn)算的公式為： 式中， 允許的鋼筋拉應(yīng)力，對(duì)于直徑為16、18、22、25、28的螺紋鋼筋分別取210、200、180、170、160/mm2,對(duì)于光圓鋼筋取160/mm2。sssAhM087.0s3 .1.2 牛腿設(shè)計(jì)牛腿設(shè)計(jì)圖3 .2牛腿荷載作用位置 3 .1.2.1 牛腿的應(yīng)力狀態(tài)和破壞過(guò)程牛腿的應(yīng)力狀態(tài)和破壞過(guò)程圖 牛腿內(nèi)彈性階段主應(yīng)力跡線 圖 牛腿的裂縫 圖 牛腿的破壞形式 3 .1.2.2 牛腿設(shè)計(jì)牛腿設(shè)計(jì)005.05.01habhfFFFtkvkhkvk 作用于牛腿頂部的豎向