單層工業(yè)廠房設(shè)計

第2章

單層工業(yè)廠房設(shè)計本章重點?熟悉單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的選型與結(jié)構(gòu)布置方法；?掌握鋼筋混凝土排架的荷載與內(nèi)力計算方法、內(nèi)力組合原則及柱的截面設(shè)計方法；?熟悉排架柱的配筋構(gòu)造要求?！?.1

結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)體系單層廠房依據(jù)其跨度、高度和吊車起重量等因素的不同可采用混合結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)。單層廠房的結(jié)構(gòu)類型和體系可分為：z按材料分類：混合結(jié)構(gòu)、鋼筋砼結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)。z按跨度分：單跨與多跨；其中多跨又分為多跨等高和多跨不等高；z按受力特點分：排架與剛架?；旌辖Y(jié)構(gòu)（吊車噸位≤50kN，跨度≤

15m，柱距≤

6m）鋼結(jié)構(gòu)（吊車噸位≥150kN，跨度≥

36m，柱特殊工藝要求如100kN以上鍛錘）?按結(jié)構(gòu)材料?按結(jié)構(gòu)形式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼——混凝土混合結(jié)構(gòu)排架結(jié)構(gòu)（等高、不等高、鋸齒形）剛架結(jié)構(gòu)（兩鉸門架、三鉸門架）排架結(jié)構(gòu)圖剛架結(jié)構(gòu)圖單層廠房的特點生產(chǎn)工藝流程和車間內(nèi)部運輸比較容易組織小型工部小型工部中型工部大型工部總裝配中型工部大型工部總裝配露天倉庫露天倉庫單層廠房的特點?可以充分利用地基承載力，在地面上放置較重的、有較大振動的機器?可以設(shè)置天窗，用以天然采光和自然通風(fēng)?擴建、改建比較方便?構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化。具有裝配式房屋的共性?占地面積大單層廠房排架結(jié)構(gòu)的設(shè)計步驟結(jié)構(gòu)分析和構(gòu)件設(shè)計結(jié)

構(gòu)

選型

和

結(jié)構(gòu)布置工藝設(shè)計要求施工圖階段技術(shù)設(shè)計階段方案設(shè)計階段選

排架

結(jié)

結(jié)

構(gòu)

節(jié)擇

荷載

構(gòu)

構(gòu)

件

點結(jié)

的計

構(gòu)

布

施

大構(gòu)

算和

件

置

工

樣構(gòu)

內(nèi)力

設(shè)

圖

圖

圖件

分析

計定

定結(jié)

定

結(jié)柱

構(gòu)形

結(jié)

構(gòu)網(wǎng)

式標(biāo)

構(gòu)

布等

高等

構(gòu)

置平

剖面

件面

問題

類問題型問題§2.2

結(jié)構(gòu)組成及荷載傳遞2.2.1結(jié)構(gòu)組成屋蓋系統(tǒng)梁柱系統(tǒng)基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)圍護系統(tǒng)單層工業(yè)廠房空間結(jié)構(gòu)圖1.屋蓋結(jié)構(gòu)屋蓋結(jié)構(gòu)由屋面板、天窗架、屋架、托架等構(gòu)成。屋蓋結(jié)構(gòu)可分有檁體系和無檁體系兩種。?

無檁體系：由屋面板、天溝板、天窗架、屋架、托架、及屋蓋支撐組成。剛度大。?

有檁體系：由小型屋面板、檁條及屋蓋支撐組成。剛度小。托架是屋蓋中的構(gòu)件，只有當(dāng)個別兩柱距為其它柱距的兩倍時，設(shè)托架來支承屋架，并將荷載傳給柱子。1）屋面板2）天溝板3）天窗架4）屋架13）屋架下弦橫向支撐

垂直支撐5）托架14）屋架垂直支撐10）連系梁6）吊車梁8）抗風(fēng)柱11）基礎(chǔ)梁

9）基礎(chǔ)7）排架柱單層工業(yè)廠房空間結(jié)構(gòu)圖15）柱間支撐2.縱、橫向平面排架?橫向平面排架：包括橫梁(屋架)、柱及基礎(chǔ)橫向平面排架z廠房結(jié)構(gòu)承受的豎向荷載：結(jié)構(gòu)自重、屋面活載、雪載和吊車豎向荷載等。z廠房結(jié)構(gòu)承受的橫向水平荷載：風(fēng)載和吊車橫向制動力、地震作用等；上述豎向荷載和橫向水平荷載均主要通過橫向平面排架傳至基礎(chǔ)和地基。橫向平面排架是廠房基本承重結(jié)構(gòu)。橫向平面排架?

縱向平面排架：包括縱向柱列、基礎(chǔ)、連系梁、吊車架、柱間支撐縱向平面排架縱向平面排架作用：保證廠房結(jié)構(gòu)的縱向穩(wěn)定性和剛度，并承受作用在山墻和天窗端壁并通過屋蓋結(jié)構(gòu)傳來的縱向風(fēng)載、吊車縱向水平荷載、縱向地震作用以及溫度應(yīng)力等。z柱子：包括排架柱和山墻上的抗風(fēng)柱。排架柱承受屋架（或托架）、吊車梁、聯(lián)系梁和支撐等傳來的豎向荷載和水平作用，通過它將各種作用傳給基礎(chǔ)。z

吊車梁當(dāng)廠房中有吊（桁）車時才設(shè)置吊車梁，它支承在牛腿上，承受吊（桁）車荷載，并將其傳給柱子。z支撐系統(tǒng)：包括屋蓋支撐和柱間支撐。加強結(jié)構(gòu)的空間剛度和穩(wěn)定性，同時起著傳遞橫向荷載的作用。z

基礎(chǔ)承受柱子和基礎(chǔ)梁傳來的荷載，最終使所有的荷載通過基礎(chǔ)傳遞地基。?圍護結(jié)構(gòu)：包括縱墻、山墻、墻梁、抗風(fēng)柱、基礎(chǔ)梁。承受這些構(gòu)件及墻體的自重及作用在墻上的風(fēng)載。單層廠房的組成單層廠房的組成單層廠房的組成單層廠房的組成2.2.2荷載傳遞單層廠房的荷載（1）永久荷載

構(gòu)件自重雪荷載風(fēng)荷載吊車荷載（2）可變荷載積灰荷載屋面荷載排架結(jié)構(gòu)單層廠房所受的荷載和傳力路徑橫向平面排架所受的荷載雪

荷

載

或

積灰荷載風(fēng)壓力風(fēng)吸力屋面板荷載天窗架自重水平地震作用橫向排架是主要的承重結(jié)構(gòu)，屋架、排架柱和基礎(chǔ)是主要的承重構(gòu)件。吊車豎向荷載屋架自重吊車橫向水平制動力墻重墻梁設(shè)

備

重

（

作

為吊

車

的

豎

向

荷載

的

一

部

分

傳給吊車梁）柱重墻重基礎(chǔ)及土自重基礎(chǔ)梁柱下獨立基礎(chǔ)地基反力橫向平面排架荷載的傳遞路徑天窗架雪（灰）、屋面板屋架牛腿屋面荷載吊車輪壓墻體重量豎向荷載吊車梁排架柱墻梁基礎(chǔ)梁基礎(chǔ)地基橫向平面排架荷載的傳遞路徑風(fēng)荷載墻體、屋蓋屋蓋水平荷載地震排架柱吊車梁吊車橫向水平制動力基礎(chǔ)地基縱向平面排架所受的荷載及其傳遞路徑屋蓋橫向水平支撐風(fēng)荷載山墻抗風(fēng)柱屋蓋聯(lián)系梁水平荷載地震縱向排架柱（柱間支撐）吊車梁吊車縱向水平制動力屋蓋橫向水平支撐屋蓋結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載基礎(chǔ)地基柱間支撐水平地震作用吊車縱向水平制動力抗風(fēng)柱山墻§2.3

結(jié)構(gòu)布置包括平面布置、支撐布置和圍護結(jié)構(gòu)布置。2.3.1

廠房平面布置1.柱網(wǎng)布置要考慮工藝、經(jīng)濟、模數(shù)化等因素。?柱網(wǎng)：廠房承重柱(或承重墻)的縱向和橫向定位軸線，在平面上排列所形成的網(wǎng)格。?柱網(wǎng)布置：確定縱向定位軸線之間(跨度)和橫向定位軸線之間(柱距)的尺寸。確定柱網(wǎng)尺寸，既是確定柱的位置，同時也是確定屋面板、屋架和吊車梁等構(gòu)件的跨度。柱網(wǎng)布置恰當(dāng)與否，將直接影響廠房結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟合理性和先進性，對生產(chǎn)使用也有密切關(guān)系。?柱網(wǎng)布置的一般原則：(1)符合生產(chǎn)和使用要求；(2)建筑平面和結(jié)構(gòu)方案經(jīng)濟合理；(3)在廠房結(jié)構(gòu)形式和施工方法具有先進性和合理性；(4)符合《廠房建筑統(tǒng)一化基本規(guī)則》的有關(guān)規(guī)定；(5)適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展和技術(shù)革新的要求。模數(shù)?以100mm為基本單位，用M表示（模數(shù)）?廠房建筑構(gòu)件的截面尺寸，宜取M

/2或1

M進階?廠房的跨度≤18m時，跨度取3m（30M

）的倍數(shù)?廠房的跨度>18m時，跨度取6m（60M

）的倍數(shù)，當(dāng)工藝布置有明顯的優(yōu)越性時，跨度亦可用21m、27m、33m?廠房的柱距一般取6m或6m（60M

）的倍數(shù)，個別亦可采用9m?廠房自室內(nèi)地坪至柱頂和牛腿面的高度取3M

的倍數(shù)橫向定位軸線（跨度方向的軸線，用1、2、3、…表示）屋面板屋架排架柱6000吊車梁600600060060006000600060006000！！12456738縱向定位軸線（柱距方向的軸線，用A、B、C、…表示）吊車起重量≤500kN時，吊車產(chǎn)品說明書B

≥80mm，其他，B

≥100mm22B

B

B132B

B

B132排架內(nèi)力分析定屋架吊車750750LkLA>750ABLkA≤750Lk聯(lián)系尺寸ac750LLAA縱向定位軸線（柱距方向的軸線，用A、B、C、…表示）插入距B

B

B

B

B

B1B

B

B

B

B

B11233212332A>750

A>750750

750A≤750

A≤750ai/2

ai/2BBC縱向定位軸線（柱距方向的軸線，用A、B、C、…表示）B

B

BB

B

B132132A>750A≤750插入距ai750BB

C柱網(wǎng)及結(jié)構(gòu)的平面布置圖外墻天溝板B排架柱屋架或屋面梁屋面板18000抗風(fēng)柱吊車梁A600600天溝板60006000600060006000600017234562.變形縫包括伸縮縫、沉降縫和防震縫。?

伸縮縫：減少廠房溫度應(yīng)力的影響而設(shè)置，上部結(jié)構(gòu)斷開，下部結(jié)構(gòu)不斷開。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距見附表9.1(P292)規(guī)范規(guī)定，裝配式單層廠房伸縮縫最大間距，在室內(nèi)或土中為100m，露天時為70m。伸縮縫寬度，理論上應(yīng)計算確定，但一般可設(shè)計為50～120mm。變形縫（伸縮逢、沉降縫和抗震縫）δT氣溫升高時溫度區(qū)段δT′

<δT氣溫升高時溫度區(qū)段溫度區(qū)段伸縮縫變形縫（伸縮逢、沉降縫和抗震縫）縫寬F橫向伸縮縫ED縱向伸縮縫600

600縫寬60060012DEC60001060001160006000131412變形縫（伸縮逢、沉降縫和抗震縫）當(dāng)相鄰跨廠房高度差異懸殊地基土的壓縮性有顯著差異廠房結(jié)構(gòu)類型明顯不同沉降縫防止不同部分結(jié)構(gòu)的變形能力不同而引起的破壞當(dāng)相鄰跨廠房高度差異懸殊廠房結(jié)構(gòu)類型明顯不同抗震縫沉降縫處基礎(chǔ)必須斷開??！2.3.2支撐布置裝配式鋼筋混凝土單層廠房結(jié)構(gòu)整體剛度和穩(wěn)定性較差，需設(shè)置支撐.

支撐雖非主要的構(gòu)件，但卻是連系主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件以構(gòu)成整體的重要組成成分。支撐的作用（1）使廠房形成整體骨架，保證廠房的空間骨架；（2）傳遞水平荷載；（3）保證各構(gòu)件的穩(wěn)定性；（4）保證施工、安裝的穩(wěn)定和安全。單層廠房支撐包括屋蓋支撐和柱間支撐兩類，應(yīng)了解各支撐的作用和設(shè)置條件及設(shè)置位置。1.屋蓋支撐?

上弦橫向水平支撐?

下弦橫向水平支撐?

縱向水平支撐?

垂直支撐和水平系桿?

天窗架支撐橫向水平支撐縱向水平支撐垂直支撐系桿屋蓋支撐橫向水平支撐（上弦橫向水平支撐和下弦橫向水平支撐）*由交叉的角鋼和屋架上、下弦組成的水平桁架*一般布置在廠房溫度區(qū)段的兩端*作用是加強屋蓋縱向水平面內(nèi)的剛性，傳遞山墻和抗風(fēng)柱傳來的水平荷載上弦橫向水平支撐*當(dāng)屋面為大型屋面板，且板與梁或或屋架上弦有三點焊接，屋面板縱肋的空隙用C15~C20細石混凝土灌實，能傳遞山墻傳來的水平力時，可以不設(shè)上弦水平支撐上弦橫向水平支撐（有下列情況之一時，應(yīng)設(shè)上弦橫向水平支撐）*有檁體系或跨度較大的無檁體系，當(dāng)屋面板與屋架焊接點的質(zhì)量不能保證，且抗風(fēng)柱與屋架上弦連接時*縱向天窗通到廠房端部第二柱間或通過伸縮縫時，在第一或第二柱間的天窗架范圍內(nèi)設(shè)上弦橫向水平支撐，并在天窗架范圍內(nèi)沿縱向設(shè)置一至三道通長的受壓系桿。上弦橫向水平支撐屋蓋上弦橫向水平支撐下弦橫向水平支撐（有下列情況之一時，應(yīng)設(shè)下弦橫向水平支撐）*山墻抗風(fēng)柱與屋架下弦連接時*有吊點設(shè)在屋架下弦的縱向運行的懸掛式吊車（或電葫蘆）時*廠房內(nèi)有較大的振動源，如設(shè)有硬鉤吊車或50kN以上的鍛錘時縱向水平支撐*由交叉的角鋼和屋架下弦組成的水平桁架*一般布置在屋架的第一節(jié)間和屋架的中部*作用是加強屋蓋橫向水平面內(nèi)的剛度縱向水平支撐（有下列情況之一時，應(yīng)設(shè)縱向水平支撐）*廠房內(nèi)設(shè)有托架時，托架所在柱間及兩端各延伸一個柱間*廠房內(nèi)設(shè)有軟鉤橋式吊車，但廠房高4大，吊車的起重量較大時（廠房柱高815~18m以上，A

~A

級吊車，起重量在托架58300kN以上），等高多跨廠房可沿邊柱列屋架下弦端部各布置一道通長的縱向水平支撐，跨度較小的單跨廠房可沿下弦中部布置一道通長的縱向水平支撐84縱向水平支撐（吊車的工作級別）工作級別A8A6,A7A4,A5<50A1~A3經(jīng)常起重量/額定起重量（％）超過A6,A7的指標(biāo)50~100－每小時平均操作次數(shù)接電持續(xù)率Jc（％）平均50年使用次數(shù)運行速度（m/min）24040120256015600萬次80~150300萬次60~90－<60縱向水平支撐（有下列情況之一時，應(yīng)設(shè)縱向水平支撐）*廠房內(nèi)設(shè)有硬鉤橋式吊84車或50kN級以上鍛錘時，可沿中間柱列適當(dāng)增加縱向水平支撐84*縱向水平支撐及橫向水平支撐應(yīng)盡量連接成封閉的水平支撐系統(tǒng)垂直支撐*由交叉的角鋼和屋架的直腹桿或天窗架立柱組成的垂直桁架*一般布置在廠房溫度區(qū)段的兩端的屋架端部或跨中*作用是保證屋架出平面的穩(wěn)定，傳遞縱向水平荷載垂直支撐*屋架端部（或天窗架）的高度（外包尺寸）大于1.2m時，屋架（天窗架）兩端各設(shè)一道垂直支撐*屋架中部的垂直支撐，按教材中的規(guī)定設(shè)置≥1200系桿*單根的聯(lián)系桿件，受拉系桿為柔性系桿，一般為鋼構(gòu)件，受壓系桿為剛性，可為鋼桿件也可為鋼筋混凝土桿件*一般通長布置，一端最終連接在垂直支撐或上、下弦橫向水平支撐的結(jié)點上*作用是保證屋架及其桿件的穩(wěn)定，避免屋架下弦產(chǎn)生過大的振動系桿*有上弦橫向水平支撐時，設(shè)上弦受壓系桿*有下弦橫向水平支撐或縱向水平支撐時，設(shè)下弦受壓系桿*屋架中部有垂直支撐時，在垂直支撐同一鉛垂面設(shè)通長的上弦受壓系桿和通長的下弦受拉系桿*屋架端部有垂直支撐時，在垂直支撐同一鉛垂面設(shè)通長的受壓系桿*當(dāng)屋架橫向水平支撐設(shè)置在端部第二柱間時，第一柱間的所有系桿均為剛性系桿≥1200544444554445243333333444543333345244545IIIII31133I666666526262626262621111111252266666556777I-I221212226165666556II－II884448托架1—上弦橫向水平支撐；

2—上弦受壓系桿；3—下弦橫向水平支撐；

4—下弦受壓系桿；5—垂直支撐；7—天窗架支撐；6—下弦受拉系桿；8—縱向水平支撐柱間支撐*由交叉的鋼斜桿或鋼門架組成，分上柱和下柱支撐*上柱支撐一般布置在廠房溫度區(qū)段的兩端與橫向水平支撐相應(yīng)的位置及溫度區(qū)段中央，下柱支撐布置在溫度區(qū)段中央*作用是幫助縱向柱列共同抵御水平力柱間支撐是縱向平面排架中最主要的抗側(cè)力構(gòu)件，其作用是承受縱向水平荷載和提高縱向剛度。柱間支撐柱間支撐（有下列情況之一時，應(yīng)設(shè)柱間支撐）*吊車工作等級為A

~A

或68吊車工作等級為A

~A

但起重量≥100kN15橫向水平支撐上柱柱間支撐*廠房跨度≥18m，或柱高≥8m*縱向柱的總數(shù)每排在7根以下下

柱

柱間支撐*設(shè)有起重量≥30kN的懸掛吊車門架式下柱柱間支撐*露天吊車的柱列墻體*沿廠房四周均勻布置，墻體中還設(shè)有圈梁、過梁和墻梁圈梁圈梁系一封閉的鋼筋混凝土梁，作用是增加廠房的整體性對無橋式吊車的廠房，按下列原則布置：*房屋檐口高度不足8m時，應(yīng)在檐口附近設(shè)一道圈梁*房屋檐口高度大于8m時，宜在墻體適當(dāng)部位增設(shè)一道圈梁圈梁對有橋式吊車的廠房，按下列原則布置：*除在檐口附近設(shè)一道圈梁外，應(yīng)在吊車梁標(biāo)高或墻體適當(dāng)部位增設(shè)一道圈梁*外墻高度大于15m時，根據(jù)墻體的高度適當(dāng)增設(shè)圈梁*有振動設(shè)備的廠房，除滿足上述要求外，每隔4m應(yīng)有一道圈梁圈梁的構(gòu)造要求圈梁寬≥2d/34φ10～4φ12≥2h′，且≥1000附加圈梁≥120h′≥φ6@300門窗圈梁墻厚d墻梁和過梁*當(dāng)房屋的高度超過一定限度（如15m）時，宜設(shè)置墻梁，以承受上部墻體的重量*門窗洞口處應(yīng)設(shè)置過梁，過梁在墻體上的支承長度不宜小于240mm*圈梁、過梁和墻梁應(yīng)盡量三梁合一§2.4

結(jié)構(gòu)選型和截面尺寸確定2.4.1

屋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)件1.屋面板無檁：大型屋面板(1.5m×6.0m)，F(xiàn)型屋面板、單肋板、空心板。有檁：檁條、小型屋面板（槽瓦、波形大瓦等）2.檁條檁條擱置在屋架上，支承小型屋面板并將屋面荷載傳給屋架。3.屋架由跨度、高度、排水坡度確定。形式：梯形、折線形、……。各種形式的屋架4.天窗架和托架天窗架托架2.4.2

吊車梁吊車梁直接承受吊車起重、運行和制動時產(chǎn)生的各種往復(fù)荷載；傳遞廠房的縱向荷載、保證廠房的縱向剛度。吊車梁的類型2.4.3

柱1.柱的形式矩形、工字形、雙肢柱。h

≤

700mm矩形柱；h

=

800

~

1400mm宜用工字形柱；h

>1400mm宜用雙肢柱。柱的形式2.柱的截面尺寸設(shè)計柱子的截面尺寸時不僅考慮承載力，還需考慮廠房柱的剛度要求。2.4.4

基礎(chǔ)1.基礎(chǔ)的類型單層廠房一般采用預(yù)制柱下基礎(chǔ)，其主要形式有杯形基礎(chǔ)（分梯形和錐形）、高杯基礎(chǔ)、爆擴樁基礎(chǔ)和預(yù)制樁基礎(chǔ)?；A(chǔ)類型2.基礎(chǔ)尺寸的初步擬定基礎(chǔ)底面尺寸根據(jù)基底反力和地基承載力由計算確定?；A(chǔ)高度和外形尺寸可根據(jù)工程經(jīng)驗確定?；A(chǔ)尺寸的初步擬定柱的插入深度

h1基礎(chǔ)杯底厚度和杯壁厚度§2.5

排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析目的：確定柱和基礎(chǔ)的內(nèi)力。內(nèi)容：確定計算簡圖、荷載計算、內(nèi)力分析和內(nèi)力組合。2.5.1排架計算簡圖1.計算單元按平面結(jié)構(gòu)計算，根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和受力狀況，選取最有代表性的計算單元。單層廠房結(jié)構(gòu)受到的荷載主要由橫向平面排架(簡稱橫向排架)承擔(dān)。橫向排架沿廠房縱向一般為等間距排列；作用于廠房橫向的荷載除吊車荷載外。其他荷載(如結(jié)構(gòu)自重、雪荷載、風(fēng)荷載等)沿縱向又是均勻分布的。因此，廠房中部各橫向排架所承擔(dān)的荷載和受力情況均相同，在計算時，可通過兩相鄰柱距的中線取出有代表性的一段，如下圖中的陰影部分，作為計算單元。作用于計算單元范圍內(nèi)的荷載，則完全由該單元的橫向排架承擔(dān)。由于吊車的大車可沿廠房的縱向移動，因此，通過吊車梁傳給排架柱的吊車荷載不能按計算單元考慮?；居嬎銌卧詸M向排架為主基

本

計

算

單元BA180006006000

60006000

6000

6000

6000

6001234567計算單元的選取2.基本假定?

排架柱下端固接于基礎(chǔ)頂面由于預(yù)制的排架柱插入基礎(chǔ)杯口有足夠的深度，并采用較高一等級的細石混凝土和基礎(chǔ)澆搗連成整體，而地基的變形又受到設(shè)計控制，基礎(chǔ)可能發(fā)生的轉(zhuǎn)動一般很小，故可假定排架柱的下端固接于基礎(chǔ)頂面。?

排架柱上端與橫梁(屋架或屋面梁的統(tǒng)稱)鉸接橫梁通常為預(yù)制構(gòu)件，在柱頂通過預(yù)埋鋼板焊接連接或用螺栓連接在一起。這種連接方式，可傳遞水平力和豎向力，而不能可靠地傳遞彎矩，因此假定排架柱上端與橫梁為鉸接較符合實際情況(3)橫梁為軸向變形可忽略不計的剛性連桿鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土屋架在荷載作用下，其軸向變形很小，可忽略不計，視為剛性連桿。根據(jù)這一假定，排架受力后，橫梁兩端柱的水平位移相等。但需注意，若橫梁為下弦剛度較小的組合式屋架或兩鉸拱、三鉸拱屋架，則應(yīng)考慮橫梁軸向變形對排架柱內(nèi)力的影響。（4）取一橫向排架作為基本的計算單元單元的寬度為兩相鄰柱間中心線之間的距離。（5）排架柱高由基礎(chǔ)頂算至上柱柱頂，柱的軸線為柱的幾何中心線。（6）排架的跨度以廠房的軸線為準(zhǔn)。3.計算簡圖計算簡圖2.5.2排架上的荷載1.恒載（由材料重度計算，注意作用位置）?

屋蓋恒載G1?懸墻自重重力荷載G2?吊車梁和軌道及連接件的重力荷載G3?柱自重重力荷載G42.屋面活荷載不上人屋面取0.5kN/m2，上人屋面取2.0kN/m2。?

屋面均布活荷載屋蓋自重G1屋蓋自重為計算單元范圍內(nèi)的屋面構(gòu)造層、屋面板、天窗架、屋架或屋面梁、屋蓋支撐等自重。屋蓋自重以集中力G

的形式作用于柱頂。當(dāng)采用屋架時，G

的作用線通過屋11架上、下弦中心線的交點，一般距廠房縱向定位軸線150mm。當(dāng)采用屋面梁時，G1的作用線通過梁端支承墊板的中心線。G

對上柱截面中心線一般有偏心距e

，對下柱截面中11心線又增加一偏心距為

e2(e2為上下柱截面中心線的間距)。故G

對柱頂截面有力矩M

=G

e

，對下柱變截面處有一個111

1附加力矩M

′=G

e

。11

2恒載作用位置及相應(yīng)的計算簡圖柱自重G2和G3上、下柱的自重G

、G

(下柱包括牛腿)分別按各自的截23面尺寸和高度計算。G2作用于上柱底部截面中心線處，在牛腿頂面處，對下柱截面中心線有力矩M

`=G

e

。G

作用22

23于下柱底部，且與下柱截面中心線重合。吊車梁與軌道聯(lián)結(jié)等自重G4可根據(jù)所選用的構(gòu)配件，由相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)圖集中查得，軌道聯(lián)結(jié)也可按1kN/m~2kN/m計算。G4沿吊車梁的中線作用于牛腿頂面，對下柱截面中心線有偏心距

e4，在牛腿頂面處有力矩M

′=G

e

。當(dāng)考慮G

、G

、G

、G

共同作34

41234用時，需要按排架計算內(nèi)力的簡圖。按=

′

+

′

?

′M

M

M

M21232.屋面活荷載屋面活荷載包括屋面積灰荷載、雪荷載及屋面均布活荷載。屋面活荷載Q1的計算范圍、作用形式及位置同屋蓋自重G1。1)屋面積灰荷載當(dāng)設(shè)計的廠房在生產(chǎn)過程中有大量的排灰或與灰源排放臨近時，應(yīng)考慮屋面積灰荷載。積灰荷載按《荷載規(guī)范》的規(guī)定取值。2）屋面雪荷載《荷載規(guī)范》規(guī)定，屋面水平投影面上的雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值按下式計算：S

=

μ

Skr

0其中，

Sk

——屋面水平投影面上的雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值，單位為

kN/mS0

——2。基本雪壓，單位為kN/m2。以當(dāng)?shù)匾话憧諘缙教沟孛嫔细怕式y(tǒng)計所得50年一遇最大積雪的自重確定。μ——屋面積雪分布系數(shù)，當(dāng)坡屋面坡度rμ

=

1.0不大于25o時，。r3)屋面均布活荷載屋面水平投影面上的屋面均布活荷載按《荷載規(guī)范》的規(guī)定采用。當(dāng)該屋面為不上人的屋面時，屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值取0.5kN·m2；如施工或維修荷載較大時，應(yīng)按實際情況采用。屋面均布活荷載不應(yīng)與雪荷載同時組合，僅取兩者中的較大值。積灰荷載應(yīng)與雪荷載或不上人的屋面均布活荷載兩者中的較大值同時考慮。屋面活荷載作用下的排架計算簡圖3.風(fēng)荷載風(fēng)荷載的計算風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：ω

=

β

μ

μ

ω…2-1kzsz0ω2其中，

——風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，單位為

kN/m

。kω——基本風(fēng)壓，單位為

kN/

m2

。0βz——高度

處的風(fēng)振系數(shù)。對高度小于zβz

=1.030m的單層廠房，取μ——風(fēng)荷載體型系數(shù)，由教材附表

5.3查得。sμ——風(fēng)壓高度變化系數(shù)，由教材附表

5.1查得。r單層廠房橫向排架承擔(dān)的風(fēng)荷載按計算單元考慮。為了簡化計算，將沿廠房高度變化的風(fēng)荷載分為如下兩部分作用于橫向排架結(jié)構(gòu)：(1)柱頂以下的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值沿高度取為均勻分布，其值μ分別為q1、q2；此時的風(fēng)壓高度變化系數(shù)

按柱頂標(biāo)高確z定。(2)柱頂以上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值取其水平分力之和，并以水平集中風(fēng)荷載F

的形式作用于排架柱頂。此時的風(fēng)壓高度變w化系數(shù)

，對有天窗的可按天窗檐口標(biāo)高確定；對無天窗的μz可按屋蓋的平均標(biāo)高或檐口標(biāo)高確定。(3)由于風(fēng)是變向的，因此排架內(nèi)力分析時，既要考慮風(fēng)從橫向排架一側(cè)吹來的受力情況，也要考慮風(fēng)從橫向排架另一側(cè)吹來的受力情況。?風(fēng)載作用于屋蓋頂面時,僅考慮水平分力的作用.W

=

S

?

B

?

w

×sinαkhk風(fēng)向hS

B

w

w

B

h=

?

?

×

2

=

?

?kk2SWkhWS為計算單元長度；kB為計算單元寬度。Sμ?0.5s1αh2h1L排架計算單元寬度范圍內(nèi)風(fēng)荷載的設(shè)計值為：q=

γ

qγ

=1.4w

k??????wF

=

γ

F柱頂以上水平集中風(fēng)荷載設(shè)計值為：ww

wk?

墻面上均布風(fēng)荷載：q

=

w

B

=

μ

μ

w

B…2-2…2-31k1s1

z

0q

=

w

B

=

μ

μ

w

B2k2s2

z

0?

柱頂水平集中荷載：n∑F

=

w

Blsinθwkii=1…2-4[]z=

(μ

+

μ

)h

+

(±μ

+

μ

)h

μ

w

Bs1s21s3s4204.吊車荷載Fp,minFp,minFp,maxFp,max吊車荷載示意圖吊車的起重量標(biāo)有如15/3t或20/5t等時，表明吊車的主鉤額定起重量為15t或20t，副鉤額定起重量為3t或5t，主、副鉤的起重量不會同時出現(xiàn)。廠房設(shè)計時，按主鉤額定起重量考慮?？紤]吊車在工作中的繁重程度，按吊車在使用期內(nèi)要求的總工作循環(huán)次數(shù)和吊車荷載達到其額定值的頻繁程度，將吊車劃分為A1～A8共8個工作級別。吊車的工作級別與過去采用的吊車工作制的對應(yīng)關(guān)系為：A1～A3相應(yīng)于輕級工作制，例如用于檢修設(shè)備的吊車；A4，A5相應(yīng)于中級工作制；A6，A7相應(yīng)于重級工作，例如軋鋼廠房中的吊車；A8相應(yīng)于超重級工作制。橋式吊車由大車和小車組成，大車在吊車梁的軌道上沿著廠房縱向運行，小車在大車的軌道上沿著廠房橫向行駛，小車上設(shè)有滑輪和吊索用來起吊物件。橋式吊車作用在排架上的吊車荷載有吊車豎向荷載Dmax與Dmin、吊車橫向水平荷載Tmax及吊車縱向水平荷載Te。吊車豎向荷載和橫向水平荷載吊車荷載作用下的計算簡圖1)吊車豎向荷載Dmax與Dmin吊車豎向荷載是指吊車滿載運行時，經(jīng)吊車梁傳給排架柱的豎向移動荷載。當(dāng)小車吊有額定最大起重量

Q的物件，行駛至大車一端的極限位置時，則該端大車的每個輪壓達到最大輪壓標(biāo)準(zhǔn)值Fp,max，而另一端大車的各個輪壓即為最小輪壓標(biāo)準(zhǔn)值Fp,min。

Fp,max和Fp,min可根據(jù)所選用的吊車型號、規(guī)格由產(chǎn)品樣本中查得。F

和F

與吊車橋架重量G、吊車的額定起重量Qp,maxp,min以及小車重量g三者的重力荷載滿足下列平衡關(guān)系：n(F

+

P

)

=

G

+

Q

+

gp,maxp,min式中：n為吊車每一側(cè)的輪子數(shù)。由F

和F

同時在兩側(cè)排架柱上產(chǎn)生的吊車最大豎p,maxp,min向荷載標(biāo)準(zhǔn)值D

和最小豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值D

，可根據(jù)吊車maxmin的最不利布置和吊車梁的支座反力影響線計算確定。如果單跨廠房中設(shè)有相同的兩臺吊車，則Dmax和Dmin可按∑下式計算：=DmaxF

y…2-5pi，max

i∑D

=

F

y…2-6minpi，min

i式中：∑yi——吊車最不利布置時，各輪子下影響線豎向坐標(biāo)值之和，可根據(jù)吊車的寬度B和輪距K確定。當(dāng)廠房內(nèi)設(shè)有多臺吊車時，《荷載規(guī)范》規(guī)定：多臺吊車的豎向荷載，對一層吊車的單跨廠房的每個排架，參與組合的吊車臺數(shù)不宜多于兩臺；對一層吊車的多跨廠房的每個排架，不宜多于4臺(每跨不多于兩臺)。吊車豎向荷載D

、D

沿吊車梁的中心線作用在牛腿maxmin頂面，對下柱截面中心線的偏心距為e4，相應(yīng)的力矩M

、M

為DmaxDminM

=D

e4DmaxmaxM

=D

e4Dminmin排架結(jié)構(gòu)在吊車豎向荷載作用下的計算簡圖如圖所示。吊車橫向水平荷載Tmax?

小車吊起起重量以后，在啟動和剎車時產(chǎn)生的慣性力，即為橫向水平荷載。?

吊車的橫向剎車力平均傳給兩側(cè)的結(jié)構(gòu)。?

在計算吊車橫向水平荷載作用下的排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力時，無論是單跨還是多跨最多考慮兩臺吊車同時剎車。對于Q不超過50T的吊車，每一個大車輪傳遞的水平荷載為：1T

=

α(Q

+

g)?k4∑T

=

T

?

y2臺吊車組合時,柱承受的最大反力：max,kki為橫向水平荷載系α數(shù)：對于軟吊鉤：Q

≤10t??α=0.12Q

≤15

~

50t??α=0.10Q

≥

75t??α=0.08對于硬吊鉤：α

=

0.20吊車縱向水平荷載T0?

吊車縱向水平荷載是橋式吊車在廠房縱向啟動和剎車時產(chǎn)生的慣性力。?

對于單跨和多跨廠房只考慮兩臺吊車同時剎車。T

=

n?

P

/100,kmax,kn為吊車每側(cè)的制動輪數(shù)，對于一般四輪吊車n=1。吊車的動力系數(shù)當(dāng)計算吊車梁及其連接的強度時，《砼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定吊車豎向荷載應(yīng)乘以動力系數(shù)。對懸掛吊車(包括電動葫蘆)及工作級別A1～A5的軟鉤吊車，動力系數(shù)可取1.05；對工作級別為A6～A8的軟鉤吊車、硬鉤吊車和其他特種吊車，動力系數(shù)可取為1.1。2.5.3等高排架內(nèi)力分析排架內(nèi)力分析就是求排架結(jié)構(gòu)在各種荷載作用下柱各截面的彎矩和剪力。排架的內(nèi)力分析方法與排架的形式及荷載的作用方式有關(guān)，可采用力法和位移法進行分析。等高排架：指在荷載作用下各柱柱頂側(cè)移全部相等的排架。等高排架內(nèi)力計算：首先采用剪力分配法計算柱頂剪力，再按靜定懸臂柱分析柱的內(nèi)力。對于等高排架，無論其上的荷載多么復(fù)雜，都可以將其分為兩類：一類是對稱荷載下的對稱結(jié)構(gòu)。此類排架的受力特征是排架頂部無側(cè)移。因此，可將排架分解成一個底部固定上端鉸支的變截面柱來進行內(nèi)力分析

。另一類是荷載對稱結(jié)構(gòu)不對稱或結(jié)構(gòu)對稱荷載不對稱。此類排架的頂部有側(cè)移，可將其分解成一個頂部無側(cè)移的排架和一個頂部受水平荷載作用的排架來進行內(nèi)力分析。對兩類不同的排架進行內(nèi)力分析可歸納為解兩個不同的力學(xué)問題：一是頂部鉸接底部固定變截面桿的內(nèi)力分析；二是排架頂部節(jié)點作用有水平荷載時的內(nèi)力分析。無側(cè)移排架有側(cè)移排架1.單階一次超靜定柱在任意荷載作用下的柱頂反力應(yīng)用力法求解圖a所示柱。取圖b所示的基本體系，有：Raδa

=

M

Δ1

aM式中：Ra

為柱頂不動鉸支座處的反力；δa

為柱頂作用有單位水平力時柱頂?shù)乃轿灰?；Δ為柱上作用單位彎矩時，柱頂水平位移。aM由圖d、e應(yīng)用圖乘法得21

H

2H

1

H

HH1

HH2Hlδ

=

?

?+

??

+

+

?

?

+(H))uuulll(HuauEI

2

3

EI

23

EI

23ull(1)單階懸臂柱的側(cè)移柔度（形常數(shù)）和剛度λ

=

H

/

H???n

=

I

/

I令則uul33H1Hδa

=+

λ[1

(

1)

]3?

=二階懸臂柱的柔度系數(shù)3EIlnC0EIl3其中

C0

=?

1

?31+

?1λ?

??

n

?C0EIlK

=1/δ

=3H由圖c、e應(yīng)用圖乘法得H

+

H

H21(H

H

)Δ

=

?

?

?=?

λ(1

)2uaMuEI22EIll最后得到：ΔδaC

M

(1

)

M?

λ2MRa

===

C1

aM01132HH式中：?

λ2C

(1

)

3

1?

λ2C

=

0=

?3122+

λ3

?1

(

1)n根據(jù)求得的

Ra和柱上的外荷載，可求出柱的彎矩圖和剪力圖（見圖

f,g）。2、柱頂水平集中力作用下等高排架的內(nèi)力分析利用解超靜定結(jié)構(gòu)的三個條件：平衡條件、變形條件和物理條件求解柱頂剪力。?

柱頂作用的水平力與各柱頂?shù)乃郊袅ζ胶鈔∑F

=V

+L

+V

=

V…2-101nii=1?

橫梁軸向剛度無窮大，各柱頂?shù)奈灰葡嗟圈?/p>

=

Δ

=L

=

Δ

=

Δ…2-11…2-1212n?

各柱的柱頂剪力和柱頂位置的關(guān)系V

δ

=

Δi

ii?

解聯(lián)立方程求得各柱柱頂剪力1/δVi

=F

=ηi

Fin…2-13…2-14∑1/δii=1η式中

為第i根柱的剪力分配系數(shù)：i1/

δiηi

=n∑1/

δii=1在柱頂集中力作用下，可直接用剪力分配法求解。3.任意荷載作用下等高排架的內(nèi)力分析任意荷載作用下等高排架的內(nèi)力分析不能直接應(yīng)用剪力法，但通過柱頂加鉸支連桿可以通過轉(zhuǎn)換用剪力分配法求解。分四步走：?

在排架柱頂附加一個不動鉸支座，限制其水平側(cè)移；?

此時排架變?yōu)槎喔淮纬o定柱，利用柱頂反力系數(shù)可求得各柱頂反力Ri及相應(yīng)的柱端剪力，則柱頂假想∑R

=

R的不動鉸支座反力為;i?

撤除不動鉸支座，將R反向加于排架柱頂，用剪ηi

R力分配法將其分配給各柱，求得柱頂分為;?

疊加上述計算結(jié)果，可得到排架在任意荷載作用下的柱頂剪力，至此，排架各柱的內(nèi)力即可求解。例：

某兩跨等高排架，承受風(fēng)荷載如圖

所示。求該排架在風(fēng)荷載作用下的彎矩圖和柱底剪力。已知：

q

=1.72kN

/

m

，

q

=

0.96kN

/

m

，W

=

20kN12已知：

q

=1.72kN/

m

，

q

=

0.96kN

/

m

，W

=

20kN12解：步驟：（1）求λ

、n和C0（2）求Ra和Rc（3）求柱頂剪力Va、Vb、Vc（4）求柱底彎矩（M

,M

,M

）和剪力（V

,V

,V

）ABCABCλ（1）求

、n和C0對A、C柱：H

4200λ

=

==0.288uH

14600×9I

2.13

10n

===

0.148uI

14.38

10×933C0

===

2.63711+

λ1

(

1)

1

0.288

(2?+2?1)n0.148對B柱：λ

=

0.288,n

=

0.229,C0

=

2.777（2）求Ra和Rc查表得C11113[1

(

1)]

3

[1

0.288

(+

λ4?×

+4??1)]1)]3.1199.100n10.14813C

====

0.343118[1

(

1)]

8

[1

0.288

(+

λ3?×

+n0.148R

=

?C

Hq

=

?0.343×14.6×1.72

=

?8.613kN(←)a111R

=

?C

Hq

=

?0.343×14.6×0.96

=

?4.807kN(←)c112（3）求柱頂剪力V

、V

、Vabc1

1

C

EIE=

=δ

δ=×

?37.920

1090l33HHac1

C

EIE==×

?71.175

1090lδbH3H31δiE∑=147.015×109

?3H37.920η

=η

==

0.258ac147.01571.175ηb

==

0.484147.015V

=

R

+η

(W

?

R

?

R）aaaac=

?8.613+

0.258×（20

+8.613+

4.807）=

0.009kN(→)V

=η

(W

?

R

?

R）bbac=

0.484×（20

+8.613+

4.807）=16.175kN(→)V

=

R

+η

(W

?

R

?

R）cccac=

?4.807

+

0.258×（20

+8.613+

4.807）=

3.815kN(→)（4）求柱底剪力V

、V

、Vabc11=+2=×

+

×

×M

V

H

q

H

0.009

14.61.72

14.6

183.449kN

m2=gAa122M

=V

H=16.175×14.6

=

236.155kNgm

(0.5分)Bb11=+2=×

+

×M

V

H

q

H

3.815

14.60.96

14.6

158.016kN

m×2=gCc222V

=-V

-q

H=-0.009-1.72×14.6=

?

25.121kN(←)Aa1V

=

?V

=

?16.175kN(←)

(0.5

分)BbV

=

?V

?

q

H

=

?3.771?

0.96×14.6

=

?17.787kN(←)Cc22.5.4不等高排架內(nèi)力分析（1）不等高排架的計算簡圖不等高排架低跨的屋架一般支撐于高跨牛腿柱（中柱）的牛腿上。屋架和牛腿通過預(yù)埋埋鐵件焊接連接。因此，可將屋架和高跨柱牛腿的連接結(jié)點簡化成一半鉸接點，計算簡圖如下圖。在柱頂水平荷載作用下及柱間荷載作用下的排架的內(nèi)力可用力法進行計算分析。不等高排架內(nèi)力分析（2）柱頂作用水平集中力時的內(nèi)力計算根據(jù)屋架的剛度無窮大假定，可得出如下位移相容條件：用圖乘法或查表得到：（3）柱上作用其他荷載時的內(nèi)力計算一般采用力法求解。將橫梁切開，以橫梁軸力作為基本未知量，以切口處變形為零的條件建立聯(lián)立方程求解。當(dāng)橫梁內(nèi)力求出后，各柱為靜定柱，即可求得在各自荷載下的柱內(nèi)力。當(dāng)為兩跨不等高排架時，聯(lián)立方程為：δ

X

+

δ

X

+

Δ

=

0??1111221p?…2-15δ

X

+

δ

X

+

Δ

=

0??1222222pδ

,δ

,δ

,δ單位力產(chǎn)生的位移，由單位力圖圖乘求得。荷載位移。由單位力圖乘以荷載圖得。11122122Δ1p

,Δ2p2.5.5排架考慮整體空間作用的計算1.廠房整體空間作用的基本概念廠房空間作用分析用一平面排架來代替整個排架結(jié)構(gòu)進行結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析，對圖a

所示情況是適應(yīng)的，因為各排架所產(chǎn)生的位移相等，排架之間無相互制約作用。但是對圖b

,

c

,d三種情況，排架之間有相互制約作用，各排架的柱頂位移互不相同。此時，用平面排架來計算就顯的保守。單層廠房結(jié)構(gòu)是由屋蓋結(jié)構(gòu)、排架柱、山墻、吊車梁和連系梁等構(gòu)件組成的整體空間結(jié)構(gòu)。當(dāng)某榀橫向排架受到荷載作用時，不僅該排架受力產(chǎn)生位移，而且其他排架也參與受力產(chǎn)生位移，從而使直接受荷排架承受的力減少。排架與排架、排架與山墻之間的相互制約作用，稱為廠房的整體空間作用。對吊車荷載等局部荷載，廠房的整體空間作用較均布荷載要大。因此，在廠房的設(shè)計中，當(dāng)需要考慮整體空間作用的有利影響時，僅對吊車荷載而言。當(dāng)不考慮廠房的整體空間作用時，單層廠房的橫向排架是一個承受多種荷載作用、具有變截面柱的平面結(jié)構(gòu)。2、單層廠房結(jié)構(gòu)空間分配系數(shù)排架結(jié)構(gòu)在水平荷載R的作用下，由于縱向構(gòu)件的連接作用，各排架產(chǎn)生的水平位移不相同，相互鉗制。排架

C所受的水平力不是R，而是R1。另一部分荷載R2由其他排架承受：R=R1+R2按下式定義排架的空間作用系數(shù)：R

Δμ

=

=11R

Δ式中：Δ1

為水平荷載

R作用下排架

C柱頂?shù)膶嶋H位移；Δ

為水平荷載R作用下單榀排架

C柱頂?shù)奈灰?。空間作用分配系數(shù)與屋蓋剛度、排架剛度、廠房跨度、廠房長度、溫度區(qū)段內(nèi)有無山的墻以及吊車的噸位和臺數(shù)等因素有關(guān)。

具體數(shù)值可查表

2.5.3。3.吊車荷載作用下考慮廠房整體空間作用的排架內(nèi)力分析吊車荷載為局部荷載，可按考慮廠房空間作用的方法計算吊車荷載作用下的排架內(nèi)力。對等高多跨廠房，其空間作用分配系數(shù)應(yīng)按下式計算：n1

1

1

1=

?(

+

+L

+

)

=′

′1

1

1∑sμ

n

μ

μμ′

n

μ′i=112ni式中：μ

為等高多跨廠房的空間作用分配系數(shù)；ns為排架的跨數(shù)；μi′

為第

i跨的單跨空間作用分配系數(shù)。在下列情況下，排架計算時不考慮空間作用（即

μ

=1):①當(dāng)廣房一端有山墻或兩端均無山墻，且廠房的長度小于36m時；②天窗架跨度大于廣房跨度的

1/2，或天窗布置使廠房屋蓋沿縱向不連續(xù)時；③廠房柱距大于

12m時（包括一般柱距小于12m，但個別柱距不等，且最大柱距超過12m的情況）；④當(dāng)屋架下弦為柔性拉桿時。考濾單層廠房的空何作用系數(shù)是對采用平面排架進行結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析所引起的誤差的修正，借助于計算機，采用空間排架模型對廠房結(jié)構(gòu)進行內(nèi)力分析，則無需考慮空間作用系μ數(shù)

。3.考慮廠房整體空間作用時排架內(nèi)力計算步驟考慮廠房空間作用時排架的內(nèi)力計算（1）先假定排架柱頂無側(cè)移，求出在吊車水平荷載Tmax作用下的柱頂反力R以及相應(yīng)的柱頂剪力；（2）將柱頂反力R乘以空間分配系數(shù)，并將它反方向施加于可側(cè)移的平面排架上，求出各柱頂剪力；（3）將上述兩項計算求得的柱頂剪力疊加，即為考慮空間作用的柱頂剪力；根據(jù)柱頂剪力及柱上實際承受的荷載，求出各柱的內(nèi)力?！銿

=

R

?η

μR…2-16…2-17iii比較：V

=

R

?

η

Riii由于μ

<1.0

，故

V

V

。因此，考慮廠房整體空間作′>ii用

時，上柱內(nèi)力將增大，下柱內(nèi)力將減小，柱的鋼筋總用量有所減少。2.5.6內(nèi)力組合內(nèi)力組合就是確定柱的控制截面和相應(yīng)的最不利內(nèi)力，并進行荷載組合。1.柱的控制截面控制截面：指對柱配筋和基礎(chǔ)設(shè)計起控制作用的截面?

Ⅰ-Ⅰ上柱柱底截面?Ⅱ-Ⅱ牛腿頂面?

Ⅲ-Ⅲ下柱柱底截面柱的控制截面上柱的最大軸力和彎矩通常發(fā)生在其底部截面Ⅰ-Ⅰ處，故此截面為上柱的控制截面，上柱的縱向鋼筋按此截面的鋼筋用量配置。下柱牛腿頂面截面II-II，在吊車豎向荷載作用下的彎矩最大；下柱柱底截面(基礎(chǔ)頂面)

III-III，在風(fēng)荷載和吊車橫向水平荷載作用下彎矩最大，且截面III-

III的最不利內(nèi)力也是設(shè)計基礎(chǔ)的依據(jù)，故截面II-II和III-III均為下柱的控制截面，下柱的縱向鋼筋按這兩個截面中鋼筋用量較大者配置。2.內(nèi)力組合原則通過組合求出可能出現(xiàn)的最不利內(nèi)力?《荷載規(guī)范》規(guī)定荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值S，應(yīng)從下列組合值中取最不利值：由可變荷載效應(yīng)控制的組合：n∑∑S

=

γ

S

+

γ

γ

S

+

γ

ψ

γ

SGGikQ1

L1

QikQj

cj

Lj

Qjkii≥1j>1由永久荷載效應(yīng)控制的組合：n∑

∑S

=

γ

S

+

γ

γ

ψ

SGGikLQj

cj

Qjkii≥1j≥1n∑

∑S

=

S

+

ψ

S由準(zhǔn)永久荷載效應(yīng)控制的組合：qGikqj

Qjki≥1j≥1對于一般的單層廠房排架結(jié)構(gòu)，在恒荷載、屋面活荷載、風(fēng)荷載和吊車荷載作用下，其排架柱的每一個控制截面有如下幾種可能的組合：(1)1.2×S

+0.9×1.4×(S

+S

+S

)。GKQLKQWKQHK(2)1.2×S

+0.9×1.4×(S

+S

)。GKQWKQHK(3)1.2×S

+0.9×1.4×(S

+S

)。GKQLKQWK(4)1.2×S

+1.4×(S

+S

)。GKQLKQHK(5)1.2×S

+1.4×S

。GKQWK(6)1.2×S

+1.4×S

。GKQHK式中的S

、S

、S

、S

分別為按恒荷載、屋面活GKQLKQWKQHK荷載、風(fēng)荷載、吊車荷載的標(biāo)準(zhǔn)值計算的荷載效應(yīng)值。以上六種組合中的最不利值，即為控制截面的內(nèi)力。n∑γ

C

G

+γ

C

Q

+

γ

C

ψ

QGGkQ1

Q1

1kQi

Qi

Ci

iki=2荷載效應(yīng)組合原則一般框架、排架*1.2×永久荷載效應(yīng)+0.9×(1.4×風(fēng)載效應(yīng)+1.4×活荷載效應(yīng)+1.4×吊車荷載效應(yīng))γ

C

G

+

γ

C

QG

G

k

Q1

Q1

1kn∑γ

C

G

+ψγ

C

QQi

Qi

ikGGki=1*1.2×永久荷載效應(yīng)+0.9×(1.4×風(fēng)載效應(yīng)+1.4×吊車荷載效應(yīng))*1.2×永久荷載效應(yīng)+0.9×(1.4×風(fēng)載效應(yīng)+1.4×活荷載效應(yīng))*1.2×永久荷載效應(yīng)+0.9×(1.4×活荷載效應(yīng)+1.4×吊車荷載效應(yīng))*1.2×永久荷載效應(yīng)+1.4×吊車荷載效應(yīng)*1.2×永久荷載效應(yīng)+1.4×風(fēng)載效應(yīng)*1.2×永久荷載效應(yīng)+1.4×活荷載效應(yīng)n∑γ

'C

G

+

γ

C

ψ

QGGkQi

Qi

Ci

ik荷載效應(yīng)組合原則i=1*1.35×永久荷載效應(yīng)+1.4×0.6×風(fēng)載效應(yīng)+1.4×0.7

×活荷載效應(yīng)+1.4×0.7(0.95)×吊車荷載效應(yīng)*1.35×永久荷載效應(yīng)+1.4×0.6×風(fēng)載效應(yīng)+1.4×0.7

×活荷載效應(yīng)*1.35×永久荷載效應(yīng)+1.4×0.6×風(fēng)載效應(yīng)+1.4×0.7(0.95)×吊車荷載效應(yīng)*1.35×永久荷載效應(yīng)+1.4×0.7×活荷載效應(yīng)+1.4×0.7(0.95)×吊車荷載效應(yīng)*1.35×永久荷載效應(yīng)+1.4×0.7×活荷載效應(yīng)*1.35×永久荷載效應(yīng)+1.4×0.6×風(fēng)載效應(yīng)*1.35×永久荷載效應(yīng)+1.4×0.7(0.95)×吊車荷載效應(yīng)3.內(nèi)力組合項目?偏心受壓柱的破壞形態(tài)有兩種：大偏心受壓和小偏心受壓，故對控制截面考慮四種最不利內(nèi)力組合：?

+Mmax及相應(yīng)的N、V?-Mmax及相應(yīng)的N、V?N

及相應(yīng)的M

、Vmaxmax?N

及相應(yīng)的M

、Vminmax彎矩、軸力和配筋關(guān)系圖4.內(nèi)力組合注意事項?無論什么情況，恒載必須參加組合；?

目的在于得到最大內(nèi)力，其他為最大內(nèi)力的對應(yīng)值；?

D

作用在A柱，

和D

作用在B柱不可能同時出maxmax現(xiàn)，所以不可能在同一組組合中出現(xiàn)；?

T

參加組合時，必有垂直荷載項D(D

或D

)，而maxmaxmin垂直荷載參加組合時，不一定有Tmax項(未必剎車)；?

風(fēng)荷載，左風(fēng)、右風(fēng)不同時存在，故不同時參加組合；?

求Nmin時，N

=0的風(fēng)荷載應(yīng)參加組合。?規(guī)范對多臺吊車參加組合時，考慮到同時滿載的可能性較小，因此對吊車荷載乘以折減系數(shù)。多臺吊車的荷載折減系數(shù)吊車工作級別參與組合的吊車臺數(shù)A1~A50.9A6~A80.952340.850.80.900.85§2.6

柱的設(shè)計柱的設(shè)計包括柱的形式的選擇、確定截面尺寸、配筋計算、吊裝驗算、牛腿設(shè)計等。2.6.1截面設(shè)計1.考慮二階效應(yīng)的彎矩設(shè)計值1

lM

=η

M

???η

=1+()ζ0s0seich1500h00.5

fc

Aζc

=ce

e

e?(此處ζ

≤1.0)??

=

+i0aN2.截面配筋計算柱按偏心受壓構(gòu)件計算配筋：正截面

大偏心對稱配筋小偏心斜截面非對稱配筋?矩形、工字型截面實腹柱可按構(gòu)造要求配置箍筋，不必進行受剪承載力計算?當(dāng)柱截面同時作用有M、N，且M有正負(fù)時，應(yīng)按對稱配筋偏心受壓截面進行彎矩作用平面內(nèi)的受壓承載力計算，按軸心受壓截面進行平面外受壓承載力計算內(nèi)力和配筋的關(guān)系根據(jù)M-N關(guān)系，得出下列四條規(guī)則：1）大偏壓，M不變時，N越N小，As越大A

(A

)s1

s2A

(A

)s1

s22）大偏壓，N不變時，

M越大，As越大As1<As24)2)As2

小偏心受壓As13）小偏壓，M不變時，N越大，As越大大偏心受壓4）小偏壓，N不變時，

M越大，As越大3)1)M柱的配筋計算——最不利的內(nèi)力1）大偏壓，M不變時，N越小，As越大2）大偏壓，N不變時，

M越大，As越大3）小偏壓，M不變時，N越大，As越大4）小偏壓，N不變時，

M越大，As越大*最大正彎矩Mmax及相應(yīng)的軸力N*最大負(fù)彎矩-Mmax及相應(yīng)的軸力N*最大軸力Nmax及相應(yīng)的最大正彎矩Mmax或最大負(fù)彎矩-Mmax*最小軸力Nmin及相應(yīng)的最大正彎矩Mmax或最大負(fù)彎矩-Mmax?內(nèi)力組合的取舍：對稱配筋時，取|Mmax|及相應(yīng)的N；Nmax及相應(yīng)的M；Nmin及相應(yīng)的M。對于大偏心受壓，ηM接近，N小不利；對于小偏心受壓，ηM接近，N大不利；無論什么情況，N接近，

ηM大小不利。?受壓構(gòu)件按規(guī)范確定計算長度l0。對兩端為不動鉸支座的構(gòu)件，其臨界荷載為：π2EINl

=20H對于其它支承的構(gòu)件，將其換算為具有與兩端鉸支座相同臨界荷載的受壓構(gòu)件，即π2EINl

=(

H

)μ2相應(yīng)的計算長度H0

為μH

。柱的計算長度l0l0垂直排架方向柱

的

類

別單

跨排架方向有柱間支撐

無柱間支撐1.5H1.25H2.0H1.0H1.0H1.2H1.2H1.5H無吊車廠房柱兩跨及多跨上

柱1.25Huuu有吊車廠房柱1.0H0.8H1.0H下

柱lll2.0H1.0H露天吊車柱和棧橋柱——llH

H

=3，lI

I

=/0.12=時，l

H當(dāng)

/。luu0l=和

l

1.0H

。規(guī)范分別取

=l

2.0H0u0l注：(1)表中H為從基礎(chǔ)頂面算起的柱子全高；

H1為基礎(chǔ)頂面至裝配式吊車梁底面或現(xiàn)澆式吊車梁頂面的柱子下部高度；Hu為從裝配式吊車梁底面或從現(xiàn)澆式吊車梁頂面算起的柱子上部高度。(2)表中有吊車房屋排架柱的計算長度，當(dāng)計算中不考慮吊車荷載時，可按無吊車房屋柱的計算長度采用，但上柱的計算長度仍可按有吊車房屋采用。(3)表中有吊車房屋排架柱的上柱在排架方向的計算長度，僅適用于H

/H

≥0.3的情況；當(dāng)H

/H

<0.3時，計算長u1u1度宜采用2.5Hu。3.構(gòu)造要求?混凝土強度等級：≥C25?受力縱筋：直徑

d≥12mm,當(dāng)截面高度h≥600mm時，在側(cè)面應(yīng)設(shè)置直徑d為10～16mm縱向構(gòu)造鋼筋，全部縱向配筋率不宜超過5%。?箍筋：應(yīng)為封閉式；直徑

d≥6mm,不應(yīng)小于d/4（d為縱向鋼筋的最大直徑）；

間距≤400mm,且≤柱寬（短邊尺寸）b，綁扎骨架中不應(yīng)大于15d

，焊接骨架中不應(yīng)大于20d

;當(dāng)11全部縱向受力筋的配筋率超過3%時，箍筋直徑不宜大于8mm，間距不應(yīng)大于10d

。d

為縱向鋼筋的最小直徑。112.6.2牛腿設(shè)計牛腿設(shè)置在柱上，用來支承屋架、托架、吊車梁和連系梁等主要受力構(gòu)件。牛腿按照其承受的豎向力作用點至牛腿根部的水平距a與牛腿有效高度h0之比，牛腿分為長牛腿和短牛腿。a

>

h0

長牛腿a

≤

h0短牛腿牛腿類別1.牛腿的受力特點及破壞形態(tài)試驗表明，從加載至破壞，牛腿大體經(jīng)歷彈性、裂縫出現(xiàn)與開展和破壞三個階段。牛腿的破壞形態(tài)（1）彈性階段在混凝土開裂前，牛腿的應(yīng)力狀態(tài)處于彈性階段；其主拉應(yīng)力跡線集中分布在牛腿頂部一個較窄的區(qū)域內(nèi)，而主壓應(yīng)力跡線則密集分布于豎向力作用點到牛腿根部之間的范圍內(nèi)；在牛腿和上柱相交處具有應(yīng)力集中現(xiàn)象，牛腿的這種應(yīng)力狀態(tài)，對牛腿的設(shè)計有著重要的影響。Fh0ha主拉應(yīng)力跡線主壓應(yīng)力跡線應(yīng)力分布?牛腿上部主拉應(yīng)力跡線基本上與牛腿邊緣平行；?牛腿下部主壓應(yīng)力跡線大致與ab連線平行；?牛腿中、下部主拉應(yīng)力跡線是傾斜的。裂縫開展F?達到極限值的20~40%，出現(xiàn)垂直裂縫①；?極限荷載的40~60%，出現(xiàn)斜裂縫②；?約極限荷載的80%，突然出現(xiàn)斜裂縫③。①②③破壞形態(tài)剪切破壞斜壓破壞彎壓破壞局部承壓破壞Fa

/

h

=

0.1

~0.75

a

/

h

>

0.75a

/

h0

≤

0.100?彎壓破壞當(dāng)1＞a

/h0＞0.75時，且縱向鋼筋配筋率較低時，隨著荷載增加縱向鋼筋應(yīng)力不斷增加最終受拉鋼筋屈服，牛腿下部與柱相交的受壓區(qū)砼壓碎。?斜壓破壞當(dāng)a

/h0=0.1~0.75時，隨著荷載增加，整個壓桿范圍內(nèi)出現(xiàn)大量短小斜裂縫，最終形成一條通長斜裂縫而破壞，此時受拉鋼筋達到屈服強度。?剪切破壞當(dāng)a

/h0＜0.1時，牛腿與下柱的交接面上出現(xiàn)一系列短而細的斜裂縫，最后牛腿沿此裂縫從柱上切下而破壞。2.牛腿截面尺寸的確定?牛腿的寬度與柱同寬；?牛腿的高度由不出現(xiàn)斜裂縫為控制條件來確定；F

f

bhFvk

≤

β

(1

?

0.5

hk)tk0…2-20F

0.5

a

/

h+vk0Fvk

,Fhk分別為作用于牛腿頂部按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計算的豎向力和水平拉力；β裂縫控制系數(shù)。對支承吊車梁的牛腿，取0.65，其他牛腿取0.85；a豎向力的作用點至下柱邊緣的水平距離，考慮a

=

0.3h0。安裝偏差20mm。當(dāng)a

<

0.3h時，取03.牛腿的配筋計算與構(gòu)造牛腿的計算簡圖?斜截面受彎承載力計算及縱筋構(gòu)造FvaFhAs

≥+1.2…2-210.85

f

hfy

0y抵抗豎向力產(chǎn)生的彎矩所需鋼筋F

?aFvAs1=

vFhηh0η

=

0.85近似取ηh

?

f0yh0aA抵抗水平力所需鋼筋s2F

×(a

+ηh

)

=

A

f

ηhhs0s2

y

0Fh(a

+ηh

)F=

s0

h

≈1.2As2ηh

ff0

yyFvaFAs

=+1.2h0.85f

hfyy

0?水平箍筋和彎筋的構(gòu)造要求根據(jù)牛腿的應(yīng)力狀態(tài)和破壞形態(tài)，牛腿的工作狀況相當(dāng)于三角形桁架，頂部縱向受力鋼筋為其水平拉桿，豎向力作用點與牛腿根部之間的受壓混凝土為其斜向壓桿。牛腿配筋構(gòu)造牛腿的外邊緣高度h1不應(yīng)小于其高度h的1/3，且不應(yīng)小于200mm。牛腿挑出下柱邊緣的長度C應(yīng)使吊車梁外側(cè)至牛腿外邊緣的距離C1不小于70mm，以保證牛腿頂部的局部受壓承載力。牛腿的底面傾角一般不超過45°。當(dāng)C≤100mm時，可取α=0，即取牛腿底面為水平面。為防止牛腿發(fā)生局部受壓破壞，在牛腿頂部的局部受壓面上，由豎向力Fvk引起的局部壓應(yīng)力不應(yīng)超過0.75fc。全部縱向受力鋼筋宜沿牛腿外邊緣向下伸入下柱內(nèi)150mm后截斷。伸入上柱的錨固長度，當(dāng)采用直線錨固時不應(yīng)小于受拉鋼筋的錨固長度la

；當(dāng)上柱尺寸不滿足直線錨固要求時，可將鋼筋向下彎折，從上柱內(nèi)邊算起的水平段長度不應(yīng)小于0.45

la

，向下彎折的豎直段應(yīng)取15d。牛腿應(yīng)設(shè)置水平箍筋。水平箍筋可采用HPB235級鋼筋，直徑宜為6mm~12mm，間距宜為100mm~150mm，且在牛腿上部2h0/3范圍內(nèi)的水平箍筋總截面面積不宜小于承受豎向力的受拉鋼筋截面面積的1/2。當(dāng)牛腿的a/h0≥0.3時，宜增設(shè)彎起鋼筋。彎起鋼筋的種類一般與縱向受力鋼筋相同，并宜使其與豎向力作用點到牛腿斜邊下端點連線的交點位于牛腿上部l/6～l/2的范圍內(nèi)，其中l(wèi)為該連線的長