單層廠房結(jié)構(gòu)課件

第11章單層廠房結(jié)構(gòu)主講人：王鳳來博士、教授、博導(dǎo)2013年10月

第11章單層廠房結(jié)構(gòu)主講人：王鳳來博士、教授、博導(dǎo)土木工程的專業(yè)精髓鋼筋混凝土基本構(gòu)件受剪構(gòu)件受彎構(gòu)件受拉構(gòu)件受壓構(gòu)件受扭構(gòu)件受拉受壓受彎受剪受扭截面基本受力形態(tài)基本構(gòu)件的受力往往是基本受力形態(tài)的復(fù)合土木工程的專業(yè)精髓鋼筋混凝土基本構(gòu)件受剪構(gòu)件受彎構(gòu)件受拉構(gòu)件R≥S土木工程的專業(yè)精髓學(xué)生建議：是否可以成為土木工程的符號(hào)？R≥S土木工程的專業(yè)精髓學(xué)生建議：是否可以成為土木工程的符號(hào)工程師是怎樣煉成的？在工程中提煉符合實(shí)際受力狀態(tài)、能夠計(jì)算的計(jì)算簡圖——需要專業(yè)工具、邏輯思維能力和工程經(jīng)驗(yàn)將工程按照計(jì)算簡圖還原到工程中去，實(shí)現(xiàn)兩者的高度相似——需要專業(yè)工具、邏輯思維能力和工程經(jīng)驗(yàn)工程師是怎樣煉成的？在工程中提煉符合實(shí)際受力狀態(tài)、能夠計(jì)算的邊界條件如何取？——結(jié)構(gòu)約束和相互影響關(guān)系我們要掌握的：計(jì)算跨度、計(jì)算高度如何取？——結(jié)構(gòu)的幾何關(guān)系桿件的幾何特性如何?。俊狤、G、b、h、A、I計(jì)算荷載如何??？——荷載的類型及傳遞關(guān)系邊界條件如何??？——結(jié)構(gòu)約束和相互影響關(guān)系我們要掌握的：計(jì)算改變改變11-1概述

采用單層廠房的優(yōu)點(diǎn)是便于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、提高構(gòu)配件生產(chǎn)工廠化和施工現(xiàn)場機(jī)械化的程度，同時(shí)可以縮短設(shè)計(jì)和施工期限，保證施工質(zhì)量。采用多跨廠房的優(yōu)點(diǎn)：由于廠房橫向的跨數(shù)增加，提高了廠房橫向的整體剛度，從而可以減少柱子的截面尺寸。所用材料的不同混合結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)無吊車或吊車起重量不超過5t、跨度小于15m、柱頂標(biāo)高不超過8m的小型廠房吊車起重量超過150t、跨度大于36m的大型廠房，或有特殊工藝要求的廠房（如設(shè)有5t以上鍛錘的車間或高溫車間等），則應(yīng)采用鋼屋架、鋼筋混凝土柱或采用全鋼結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土單層廠房的承重結(jié)構(gòu)主要由屋面梁或屋架、柱和基礎(chǔ)組成，其結(jié)構(gòu)形式通常有排架或剛架二種。11-1概述采用單層廠房的優(yōu)點(diǎn)是便于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、提柱與屋面梁或屋架為鉸接，而與基礎(chǔ)剛接所組成的平面結(jié)構(gòu)，稱為排架結(jié)構(gòu)。排架結(jié)構(gòu)可做成等高、不等高或鋸齒形等多種形式當(dāng)柱與梁為剛接，其所構(gòu)成的平面結(jié)構(gòu)，稱為剛架結(jié)構(gòu)。當(dāng)廠房跨度在18m及以下時(shí)，多采用三鉸門式剛架；跨度更大時(shí)，則多采用兩鉸門式剛架。柱與屋面梁或屋架為鉸接，而與基礎(chǔ)剛接所組成的平面結(jié)構(gòu)，稱為排11-2單層廠房結(jié)構(gòu)的組成和布置11-2-1結(jié)構(gòu)的組成1．屋蓋結(jié)構(gòu)有檁體系屋蓋結(jié)構(gòu)包括由小型屋面板（或其它的瓦材）、檁條、屋架和屋蓋支撐體系所組成。無檁體系屋蓋結(jié)構(gòu)包括由大型屋面板、屋架（或屋面梁）和屋蓋支撐體系所組成；有時(shí)還設(shè)有天窗架及托架等。屋面板直接承受屋面上的荷載，并把它傳給屋架或天窗架；天窗架其下端支承在屋架上，用以承受天窗上的荷載，并把它傳給屋架；屋架承受屋架上的全部荷載，并把它傳給柱子或托架；托架當(dāng)柱子間距比屋架間距大時(shí)，用托架支承兩個(gè)柱子之間的屋架，該屋架荷載通過托架再傳給柱子。11-2單層廠房結(jié)構(gòu)的組成和布置11-2-1結(jié)構(gòu)的組2．吊車梁承受吊車荷載（包括吊車梁自重、吊車橋架重、吊車運(yùn)載重物時(shí)所產(chǎn)生的垂直輪壓、以及啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的縱向及橫向水平力等），并把它傳給柱子。3．柱子承受屋架、吊車梁、外墻和支撐傳來的荷載，以及地震荷載等，并把它傳給基礎(chǔ)，是廠房的主要承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件。4．支撐加強(qiáng)廠房結(jié)構(gòu)的空間剛度，保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件安裝和使用時(shí)的穩(wěn)定和安全，同時(shí)起傳遞山墻風(fēng)荷載、吊車縱向水平荷載或地震荷載等。5．基礎(chǔ)6．圍護(hù)結(jié)構(gòu)抗風(fēng)柱連系梁和基礎(chǔ)梁承受外墻重量，并把它傳給柱子和基礎(chǔ)。2．吊車梁承受吊車荷載（包括吊車梁自重、吊車橋架重、吊車運(yùn)11-2-2支撐的布置廠房支撐體系可分為屋蓋支撐和柱間支撐兩類1．屋蓋支撐（1）屋架上弦橫向水平支撐增強(qiáng)屋蓋的整體剛度，保證屋架上弦或屋面梁上翼緣的出平面穩(wěn)定，同時(shí)可將山墻風(fēng)荷載傳至廠房兩側(cè)的縱向排架柱列，為抗風(fēng)柱上端提供不動(dòng)的側(cè)向支點(diǎn)，改善了抗風(fēng)柱的受力狀態(tài)。（2）屋架間垂直支撐與水平系桿用以保證屋架在施工和使用中以及吊車在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的縱向水平力作用下的穩(wěn)定性。（3）天窗架支撐增加天窗架系統(tǒng)的空間剛度，并將天窗壁板傳來的風(fēng)荷載傳遞給屋蓋系統(tǒng)。（4）屋架下弦橫向和縱向水平支撐為了保證橫向水平荷載的縱向分布，提高廠房的剛度。11-2-2支撐的布置廠房支撐體系可分為屋蓋支撐和柱間2．柱間支撐柱間支撐的作用主要是提高廠房的縱向剛度和穩(wěn)定性。對(duì)于上部柱間支撐，是用以承受作用在山墻上的水平風(fēng)荷載；而對(duì)于下部柱間支撐，用以承受上部支撐傳來的力和吊車梁傳來的吊車縱向剎車力，并把它傳至基礎(chǔ)。11-2-3變形縫廠房的變形縫包括伸縮縫、沉降縫和防震縫三種。伸縮縫的做法是從基礎(chǔ)頂面開始將相鄰兩個(gè)溫度區(qū)段的上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件完全分開，并留出一定寬度的縫隙，使上部結(jié)構(gòu)在氣溫有變化時(shí)，在水平方向可以自由地發(fā)生變形。沉降縫是考慮由于結(jié)構(gòu)上部大小不同的相鄰荷載傳到地基引起不均勻沉降，為防止結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫而設(shè)置的。2．柱間支撐柱間支撐的作用主要是提高廠房的縱向剛度和穩(wěn)定性13-3排架計(jì)算單層廠房結(jié)構(gòu)是一個(gè)空間受力體系，設(shè)計(jì)時(shí)為了簡化計(jì)算，一般按縱向及橫向的平面結(jié)構(gòu)來分析。廠房的橫向由屋架與柱子相連接，構(gòu)成一個(gè)橫向平面排架受力體系，廠房的各種荷載都是通過排架的柱子傳遞到基礎(chǔ)和地基中去的。廠房的縱向由屋面板、吊車梁及柱間支撐和柱列，構(gòu)成一個(gè)縱向結(jié)構(gòu)體系。11-3-1計(jì)算簡圖在確定排架計(jì)算簡圖時(shí)，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，作如下假定：1．柱子頂端與屋架或橫梁為鉸接2．柱子下端與基礎(chǔ)頂面為固接3．橫梁為沒有軸向變形的剛性桿4．排架之間相互無聯(lián)系橫向排架的計(jì)算，是從廠房平面圖中相鄰柱距的軸線之間，截出一個(gè)典型區(qū)段作為計(jì)算單元13-3排架計(jì)算單層廠房結(jié)構(gòu)是一個(gè)空間受力體系，設(shè)計(jì)時(shí)為11-3-2排架荷載計(jì)算1．永久荷載（1）屋蓋荷載：包括屋面荷載、屋架、托架、天窗架及支撐等自重，荷載通過屋架作用于柱頂，如圖G1

（2）柱子自重G2和G3

（3）懸墻、吊車梁及軌道等自重：作用在柱子的牛腿頂面上，G4和G5當(dāng)采用封閉結(jié)合的廠房，亦即邊柱外緣和外墻內(nèi)緣與縱向定位軸線相重合時(shí),無論采用任何屋架（或屋面梁）及任何形式的柱，其柱頂集中荷載的作用點(diǎn)，均位于廠房縱向定位軸線內(nèi)側(cè)150mm處，上柱截面高度通常為400mm，故其偏心距一般為e1=50mm。11-3-2排架荷載計(jì)算1．永久荷載（1）屋蓋荷載：包2．屋面活荷載屋面活荷載包括屋面均布活荷載、雪荷載和積灰荷載三種，均按屋面的水平投影面積計(jì)算。3．風(fēng)荷載風(fēng)荷載的大小與建筑地點(diǎn)、廠房高度、廠房外表面形狀以及周圍環(huán)境等情況有關(guān)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算在平面排架計(jì)算時(shí)，其迎風(fēng)面和背風(fēng)面的荷載設(shè)計(jì)值q1和q2應(yīng)按下式計(jì)算2．屋面活荷載屋面活荷載包括屋面均布活荷載、雪荷載和積灰荷4．吊車荷載（1）吊車豎向荷載對(duì)一般常用四輪吊車，其相應(yīng)的Pmin值，可按下式求得:吊車豎向荷載是指吊車在運(yùn)行時(shí)作用在排架上的吊車輪壓?！逗奢d規(guī)范》規(guī)定，對(duì)單跨廠房一般按不多于兩臺(tái)吊車考慮；對(duì)多跨廠房一般按不多于四臺(tái)吊車考慮。4．吊車荷載（1）吊車豎向荷載對(duì)一般常用四輪吊車，其相應(yīng)的（2）吊車水平荷載《荷載規(guī)范》規(guī)定，對(duì)單跨或多跨廠房的每個(gè)排架參與組合的吊車臺(tái)數(shù)不應(yīng)多于2臺(tái)，并需考慮正反兩個(gè)方面的剎車情形。對(duì)四輪吊車通過吊車橋架，其每個(gè)輪子在吊車軌道上的橫向水平荷載設(shè)計(jì)值為：吊車每個(gè)輪子剎車力Fh1對(duì)柱子所產(chǎn)生的最大橫向水平荷載設(shè)計(jì)值Fh

（2）吊車水平荷載《荷載規(guī)范》規(guī)定，對(duì)單跨或多跨廠房的每個(gè)11-3-3排架內(nèi)力計(jì)算1．下端固定上端鉸支變截面柱的反力計(jì)算首先要求出單階柱上端為不動(dòng)鉸支座時(shí)柱頂反力，（1）當(dāng)柱下端為固定上端為自由，柱頂在單位力作用下的位移當(dāng)n=1時(shí)，C0=3，則11-3-3排架內(nèi)力計(jì)算1．下端固定上端鉸支變截面柱的（2）當(dāng)柱下端為固定上端為不動(dòng)鉸支座時(shí)柱頂反力計(jì)算當(dāng)求得柱頂反力R值之后，即可按靜定懸臂柱求得其內(nèi)力圖。2．等高排架內(nèi)力計(jì)算對(duì)于等高排架一般運(yùn)用剪力分配法求解（1）排架柱頂作用集中荷載時(shí)（2）當(dāng)柱下端為固定上端為不動(dòng)鉸支座時(shí)柱頂反力計(jì)算當(dāng)求得柱頂則得第i柱的柱頂剪力為則得第i柱的柱頂剪力為（2）排架柱作用任意荷載時(shí)第一步：利用上述剪力分配系數(shù)，將計(jì)算過程分成兩個(gè)步驟進(jìn)行；先將作用有荷載的排架柱柱頂視為不動(dòng)鉸支座，求出其支座反力值第二步：然后將所求得的R值反向作用于排架柱頂，以恢復(fù)到原來的受力情況。將上述兩種情形所求得的內(nèi)力相疊加，即可求出排架的實(shí)際內(nèi)力。（2）排架柱作用任意荷載時(shí)第一步：利用上述剪力分配系數(shù)，將計(jì)第11章單層廠房結(jié)構(gòu)第11章單層廠房結(jié)構(gòu)3．不等高排架內(nèi)力計(jì)算不等高排架的特點(diǎn)是相鄰兩跨的橫梁在不同的標(biāo)高上，因而在荷載作用下高跨柱與低跨柱的柱頂位移不等，一般均采用力法進(jìn)行內(nèi)力分析。按力法列出其方程式為3．不等高排架內(nèi)力計(jì)算不等高排架的特點(diǎn)是相鄰兩跨的橫梁在不第11章單層廠房結(jié)構(gòu)4．內(nèi)力組合內(nèi)力組合的目的，是把作用在排架上各種可能同時(shí)出現(xiàn)的荷載，經(jīng)過綜合分析，求出在某些荷載作用下控制截面處所產(chǎn)生的最不利內(nèi)力，作為柱子及基礎(chǔ)截面設(shè)計(jì)的依據(jù)。（1）控制截面控制截面是指對(duì)柱內(nèi)配筋量計(jì)算起控制作用的截面。對(duì)于一般單階柱，上柱底部Ⅰ－Ⅰ截面的內(nèi)力比上柱其它截面大，故取該截面作為上柱的控制截面。對(duì)于下柱，在牛腿頂面Ⅱ－Ⅱ截面及下柱底部基礎(chǔ)頂面處的Ⅲ－Ⅲ截面的內(nèi)力較大，故取此二截面作為下柱的控制截面。此外，當(dāng)柱上作用有較大的荷載（如墻體重量）時(shí)，則往往需再取集中荷載作用點(diǎn)處的截面作為控制截面。（2）荷載組合《荷載規(guī)范》規(guī)定，對(duì)于承載能力極限狀態(tài)，應(yīng)按荷載效應(yīng)的基本組合或偶然組合，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；對(duì)于正常使用極限狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，采用荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合或準(zhǔn)永久組合。4．內(nèi)力組合內(nèi)力組合的目的，是把作用在排架上各種可能同時(shí)出現(xiàn)（3）內(nèi)力組合根據(jù)以上分析和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，通常應(yīng)考慮以下四種的內(nèi)力組合A．+Mmax及相應(yīng)的N、V；B．－Mmax及相應(yīng)的N、V；C．Nmax及相應(yīng)的M、V；D．Nmin及相應(yīng)的M、V。在進(jìn)行內(nèi)力組合時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：A．在任何一種內(nèi)力組合中，必須將永久荷載組合進(jìn)去。B．對(duì)可變荷載只能以一種內(nèi)力組合的目標(biāo)決定其取舍。例如，當(dāng)考慮第A種內(nèi)力組合時(shí)，就必須以得到+Mmax為目標(biāo)，然后求與其對(duì)應(yīng)的N、V值。C．當(dāng)以Nmax或Nmin為組合目標(biāo)時(shí)，應(yīng)使相應(yīng)的M盡可能地最大。D．風(fēng)荷載只能對(duì)風(fēng)自左向右吹或自右向左吹兩者考慮其一。E．在組合時(shí)所選取的各單項(xiàng)內(nèi)力值，應(yīng)該是可能的內(nèi)力組合情況。例如考慮吊車荷載時(shí)，在Dmax或Dmin所產(chǎn)生的內(nèi)力值中，兩者只能選擇其一。又如在取用Fh內(nèi)力值時(shí)，必須同時(shí)把相應(yīng)的Dmax或Dmin所產(chǎn)生的內(nèi)力組合進(jìn)去。（3）內(nèi)力組合根據(jù)以上分析和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，通常應(yīng)考慮以下四種的11-4單層廠房柱11-4-1柱子形式1．矩形截面柱：一般用于吊車起重量Q≤5t，軌頂標(biāo)高在7.5m以內(nèi)。2．工字形柱：通常吊車起重量在Q≤30t，軌頂標(biāo)高在20m以下，截面高度h≥600mm時(shí)才采用。3．雙肢柱：一般用在吊車起重量較大（Q≥50t）的廠房，與工字形柱相比，自重輕，受力性能合理，但其整體剛度較差，構(gòu)造鋼筋布置復(fù)雜，用鋼量稍多。雙肢柱可分為平腹桿和斜腹桿兩種形式。在決定柱子的選型時(shí)，應(yīng)力求受力合理，構(gòu)件截面剛度大，自重輕，能節(jié)約材料，維護(hù)簡便；要考慮有無吊車及吊車規(guī)格、柱高和柱距等因素；同時(shí)要考慮制作、運(yùn)輸、吊裝及材料供應(yīng)等具體情況。11-4單層廠房柱11-4-1柱子形式1．矩形截11-4-2矩形、工字形截面柱的設(shè)計(jì)1．截面尺寸柱截面尺寸不僅應(yīng)滿足構(gòu)件截面承載力的要求，同時(shí)還應(yīng)保證柱子具有足夠的剛度，以免造成廠房橫向和縱向變形過大，使墻體及屋蓋產(chǎn)生裂縫，影響吊車正常運(yùn)行及廠房正常使用。2．截面設(shè)計(jì)根據(jù)排架計(jì)算求得柱子控制截面最不利組合的內(nèi)力M和N，按偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行截面配筋計(jì)算。（1）柱子計(jì)算長度的確定柱上端和屋架連接，其變形視屋蓋的剛度和廠房的跨數(shù)而異，因此屋蓋對(duì)柱頂是屬于一種彈性支承，也可認(rèn)為是可動(dòng)鉸支承；柱子和吊車梁、圈梁等縱向構(gòu)件相連接，上下柱又是變階截面；柱下端插入基礎(chǔ)杯口由基礎(chǔ)支承在地基上，其固定程度與地基土的壓縮性有關(guān)，也不是理想的固定端等。11-4-2矩形、工字形截面柱的設(shè)計(jì)1．截面尺寸柱截面第11章單層廠房結(jié)構(gòu)（2）吊裝階段柱的驗(yàn)算預(yù)制柱的吊裝可以采用平吊，也可以采用翻身吊，其柱子的吊點(diǎn)一般均設(shè)在牛腿的下邊緣處。吊裝驗(yàn)算應(yīng)滿足承載力和裂縫寬度的要求。在驗(yàn)算時(shí)，考慮到起吊時(shí)的動(dòng)力作用，其自重須乘以動(dòng)力系數(shù)1.5。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)應(yīng)降低一級(jí)取用。（2）吊裝階段柱的驗(yàn)算預(yù)制柱的吊裝可以采用平吊，也可以采用第11章單層廠房結(jié)構(gòu)第11章單層廠房結(jié)構(gòu)第11章單層廠房結(jié)構(gòu)第11章單層廠房結(jié)構(gòu)11-4-3牛腿設(shè)計(jì)在單層廠房鋼筋混凝土柱中，通常在其支承屋架、吊車梁及連系梁的部位，設(shè)置從側(cè)向伸出的短懸臂梁，或稱為牛腿，以支承其荷載。設(shè)置的目的是在不增大柱截面的情況下加大其支承面積。1．牛腿的受力特征a——豎向力FV的作用點(diǎn)至下柱邊緣的水平距離，此時(shí)應(yīng)考慮安裝偏差20mm；當(dāng)豎向力的作用點(diǎn)位于下柱截面以內(nèi)時(shí)取為零。試驗(yàn)分析說明：牛腿當(dāng)a>h0時(shí)，其受力性能一般與懸臂梁相似。故可按懸臂梁進(jìn)行設(shè)計(jì)。而當(dāng)a≤h0時(shí)，此時(shí)牛腿實(shí)質(zhì)上是一個(gè)變截面短懸臂深梁的受力狀態(tài)。11-4-3牛腿設(shè)計(jì)在單層廠房鋼筋混凝土柱中，通常在其牛腿在豎向荷載和水平拉力作用下，其受力特征可比擬為由牛腿頂部的水平拉桿和牛腿內(nèi)的斜向壓桿組成的簡單桁架模型來描述。桁架拉桿的拉力由牛腿頂面的水平鋼筋來承擔(dān)，斜壓桿的壓力由牛腿內(nèi)的混凝土來承擔(dān)。2．牛腿截面尺寸的確定試驗(yàn)表明：當(dāng)牛腿內(nèi)產(chǎn)生的斜向壓力較大以及隨著a/h0值的增加，有可能導(dǎo)致牛腿的斜向開裂，由于這種斜裂縫會(huì)造成明顯的不安全感，且加固困難，故在確定截面尺寸時(shí)，一般牛腿截面寬度取與柱等寬，高度要求在使用階段不出現(xiàn)裂縫為控制條件。是牛腿在豎向力Fvk和水平拉力Fhk同時(shí)作用下，其斜裂縫寬度以不超過0.1mm為控制條件。牛腿在豎向荷載和水平拉力作用下，其受力特征可比擬為由牛腿頂部3．牛腿頂面水平拉桿設(shè)計(jì)在牛腿中，頂面水平拉桿由承受豎向力所需的受拉鋼筋截面面積和承受水平拉力所需的錨筋截面面積的和，即縱向受力鋼筋的總截面面積組成。當(dāng)a<0.3h0時(shí)，取a=0.3h0。4．牛腿斜截面承載力在滿足裂縫控制條件要求后，《規(guī)范》不再要求受剪承載力的驗(yàn)算，設(shè)計(jì)時(shí)僅按構(gòu)造要求配置箍筋及彎起鋼筋。5．牛腿局部受壓承載力3．牛腿頂面水平拉桿設(shè)計(jì)在牛腿中，頂面水平拉桿由承受豎向力所6．牛腿的構(gòu)造要求（1）縱向受拉鋼筋宜采用HRB335級(jí)或HRB400級(jí)鋼筋。（2）牛腿的水平箍筋（3）當(dāng)a/h0≥0.3時(shí)，牛腿內(nèi)應(yīng)設(shè)置彎起鋼筋。6．牛腿的構(gòu)造要求（1）縱向受拉鋼筋宜采用HRB335級(jí)或H第11章單層廠房結(jié)構(gòu)第11章單層廠房結(jié)構(gòu)11-5柱下獨(dú)立基礎(chǔ)（擴(kuò)展基礎(chǔ)）軸心受壓基礎(chǔ)和偏心受壓基礎(chǔ)單層廠房中常用的是偏心受壓鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)，其形式有階梯形和錐體形兩種11-5柱下獨(dú)立基礎(chǔ)（擴(kuò)展基礎(chǔ)）軸心受壓基礎(chǔ)和偏心受壓11-5-2獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007）規(guī)定，對(duì)各級(jí)建筑物的地基和基礎(chǔ)，均應(yīng)進(jìn)行承載力的計(jì)算，對(duì)一些重要的建筑物或土質(zhì)較為復(fù)雜的地基，尚應(yīng)進(jìn)行變形或穩(wěn)定性驗(yàn)算。當(dāng)計(jì)算地基的承載力時(shí)，應(yīng)取用荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)計(jì)算基礎(chǔ)的承載力時(shí)，應(yīng)取用荷載效應(yīng)的設(shè)計(jì)值。1．基礎(chǔ)底邊尺寸(1)軸心荷載作用下的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)先對(duì)土的承載力特征值作深度修正求得其fa值，則按公式（11－28）可算出A值及相應(yīng)的基礎(chǔ)底面的寬度b；當(dāng)求得的b值若大于3m時(shí)，還須作寬度修正重求fa值及相應(yīng)的b值；如此經(jīng)過幾次試算，若求得的基礎(chǔ)底面寬度b值與其用作寬度修正的b值前后一致時(shí)，則該b值即為最后確定的基礎(chǔ)底面寬度。11-5-2獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB（2）偏心荷載作用下的基礎(chǔ)假定基礎(chǔ)底面處的壓力按線性的均勻分布（2）偏心荷載作用下的基礎(chǔ)假定基礎(chǔ)底面處的壓力按線性的均勻分偏心受壓基礎(chǔ)底面的壓力，應(yīng)符合下式的要求：在確定偏心荷載下基礎(chǔ)底面尺寸時(shí)，一般亦采用試算法：設(shè)計(jì)時(shí)一般先按軸心受壓公式計(jì)算，并考慮偏心的影響，面積再增加20~40％，初步估算出基礎(chǔ)底面邊長l和b的尺寸，然后驗(yàn)算是否滿足公式的要求。2．基礎(chǔ)高度基礎(chǔ)高度是指自基礎(chǔ)頂面與柱交接處至基礎(chǔ)底面的垂直距離。偏心受壓基礎(chǔ)底面的壓力，應(yīng)符合下式的要求：在確定偏心荷載下第11章單層廠房結(jié)構(gòu)3．配筋計(jì)算可以將其倒過來看作一均布荷載作用下支承于柱上的懸臂板對(duì)軸心荷載作用下的基礎(chǔ)，沿邊長l方向截面Ⅰ－Ⅰ處的彎矩設(shè)計(jì)值MⅠ，等于作用在梯形面積ABCD上的地基總凈反力與該面積形心到柱邊截面的距離相乘之積。3．配筋計(jì)算可以將其倒過來看作一均布荷載作用下支承于柱上的懸對(duì)偏心荷載作用下的基礎(chǔ)對(duì)偏心荷載作用下的基礎(chǔ)4．構(gòu)造要求矩形基礎(chǔ)長、短邊之比不應(yīng)超過3，一般在1.5~2.0之間。錐形基礎(chǔ)邊緣高度一般不小于200mm，階梯形基礎(chǔ)的每階高度一般為300~500mm。當(dāng)有墊層時(shí)，混凝土保護(hù)層厚度不宜小于40mm；當(dāng)土質(zhì)較好且又干燥時(shí)，可不做墊層，但其保護(hù)層厚度不宜小于70mm。對(duì)于現(xiàn)澆柱的基礎(chǔ)，其插筋的數(shù)目及直徑應(yīng)與柱內(nèi)縱向受力鋼筋相同。（3）預(yù)制鋼筋混凝土柱與杯口基礎(chǔ)的連接，應(yīng)符合要求。4．構(gòu)造要求矩形基礎(chǔ)長、短邊之比不應(yīng)超過3，一般在1.511-6單層廠房各構(gòu)件與柱連接1．屋架（或屋面梁）與柱連接使其形心落在屋架傳給柱子壓力合力作用線正好通過屋架上、下弦中心線交點(diǎn)時(shí)的位置上，一般位于距廠房定位軸線150mm處。11-6單層廠房各構(gòu)件與柱連接1．屋架（或屋面梁）與柱2．吊車梁與柱連接吊車梁底面通過連接板與牛腿頂面預(yù)埋件相互焊接連接起來；吊車梁頂面通過連接角鋼（或鋼板）與上柱側(cè)面預(yù)埋件連接起來。同時(shí)用強(qiáng)度等級(jí)為C20的混凝土將吊車梁與上柱間的空隙灌實(shí)，以提高其連接的剛度和整體性。2．吊車梁與柱連接吊車梁底面通過連接板與牛腿頂面預(yù)埋件相互焊3．墻與柱連接現(xiàn)澆圈梁與柱子連接是通過在柱中預(yù)留的拉結(jié)鋼筋與圈梁的混凝土澆灌在一起的方法來實(shí)現(xiàn)的。4．圈梁與柱連接墻體與柱子的連接是通過預(yù)埋在柱中的拉結(jié)鋼筋砌筑于墻體內(nèi)相互拉結(jié)起來，它可以把作用于墻面上的負(fù)風(fēng)壓傳給柱子，但墻體自重等豎向荷載不會(huì)傳遞到柱子上去，這種連接稱為柔性連接3．墻與柱連接現(xiàn)澆圈梁與柱子連接是通過在柱中預(yù)留的拉結(jié)鋼筋與5．屋架（或屋面梁）與山墻抗風(fēng)柱連接廠房山墻抗風(fēng)柱的柱頂一般支承在屋架（或屋面梁）的上弦，其間多采用彈簧板相互連接，以便保證屋架（或屋面梁）可以自由地沉降，而又能夠有效地將山墻的水平風(fēng)荷載傳遞到屋蓋上去。5．屋架（或屋面梁）與山墻抗風(fēng)柱連接廠房山墻抗風(fēng)柱的柱頂一般11-7單層廠房屋蓋結(jié)構(gòu)11-7-1屋面結(jié)構(gòu)1．屋面板具有承重、防水和保溫的作用1.5×6m、3×6m、1.5×9m和3×12m2．檁條11-7-2天窗架其習(xí)慣的做法是用天窗架支承屋面構(gòu)件，并將其上的全部荷載傳給屋架。地震區(qū)應(yīng)盡量避免設(shè)置，必要時(shí)可采用下沉式、井式或其它形式的天窗。11-7單層廠房屋蓋結(jié)構(gòu)11-7-1屋面結(jié)構(gòu)1．屋11-7-3屋面梁和屋架1．型式11-7-3屋面梁和屋架1．型式第11章單層廠房結(jié)構(gòu)2．屋面梁設(shè)計(jì)特點(diǎn)屋面梁可按簡支梁計(jì)算其內(nèi)力，在計(jì)算時(shí)有如下特點(diǎn)：（1）正截面承載力計(jì)算時(shí)控制截面的位置位于彎矩圖與構(gòu)件的材料圖最為接近的截面（2）按斜截面承載力計(jì)算時(shí)，由于其腹板厚度較薄，其受剪截面應(yīng)符合V≤0.2bh0fc的要求，對(duì)非預(yù)應(yīng)力梁需進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算，對(duì)預(yù)應(yīng)力梁則需進(jìn)行抗裂驗(yàn)算。此外，還需進(jìn)行梁的扶直和吊裝驗(yàn)算，并對(duì)整個(gè)梁進(jìn)行傾覆驗(yàn)算。2．屋面梁設(shè)計(jì)特點(diǎn)屋面梁可按簡支梁計(jì)算其內(nèi)力，在計(jì)算時(shí)有如下3．屋架設(shè)計(jì)要點(diǎn)（1）屋架的外形屋架的外形應(yīng)與廠房的使用要求、跨度大小以及屋面結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，同時(shí)應(yīng)盡可能接近簡支梁的彎矩圖形，使各桿件受力均勻。（2）荷載及組合在半跨荷載作用時(shí)，可能使屋架某些桿件的內(nèi)力變號(hào)，故應(yīng)考慮半跨荷載的組合。3．屋架設(shè)計(jì)要點(diǎn)（1）屋架的外形屋架的外形應(yīng)與廠房的使用要（3）內(nèi)力分析（a）按鉸接桁架計(jì)算桿件軸向力；（b）對(duì)屋架上弦，由屋面板傳來的既有節(jié)點(diǎn)荷載，又有節(jié)間荷載，對(duì)上弦將產(chǎn)生彎矩。該彎矩值的計(jì)算：可假定上弦節(jié)點(diǎn)為不動(dòng)鉸支座所支承的折線形連續(xù)梁，用彎矩分配法進(jìn)行計(jì)算。（4）截面設(shè)計(jì)屋架上弦桿同時(shí)受軸力和彎矩的作用，應(yīng)選取內(nèi)力最不利組合按偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行截面設(shè)計(jì)。（5）屋架吊裝時(shí)扶直驗(yàn)算（3）內(nèi)力分析（a）按鉸接桁架計(jì)算桿件軸向力；（b）對(duì)屋架上第11章單層廠房結(jié)構(gòu)演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！第11章單層廠房結(jié)構(gòu)主講人：王鳳來博士、教授、博導(dǎo)2013年10月

第11章單層廠房結(jié)構(gòu)主講人：王鳳來博士、教授、博導(dǎo)土木工程的專業(yè)精髓鋼筋混凝土基本構(gòu)件受剪構(gòu)件受彎構(gòu)件受拉構(gòu)件受壓構(gòu)件受扭構(gòu)件受拉受壓受彎受剪受扭截面基本受力形態(tài)基本構(gòu)件的受力往往是基本受力形態(tài)的復(fù)合土木工程的專業(yè)精髓鋼筋混凝土基本構(gòu)件受剪構(gòu)件受彎構(gòu)件受拉構(gòu)件R≥S土木工程的專業(yè)精髓學(xué)生建議：是否可以成為土木工程的符號(hào)？R≥S土木工程的專業(yè)精髓學(xué)生建議：是否可以成為土木工程的符號(hào)工程師是怎樣煉成的？在工程中提煉符合實(shí)際受力狀態(tài)、能夠計(jì)算的計(jì)算簡圖——需要專業(yè)工具、邏輯思維能力和工程經(jīng)驗(yàn)將工程按照計(jì)算簡圖還原到工程中去，實(shí)現(xiàn)兩者的高度相似——需要專業(yè)工具、邏輯思維能力和工程經(jīng)驗(yàn)工程師是怎樣煉成的？在工程中提煉符合實(shí)際受力狀態(tài)、能夠計(jì)算的邊界條件如何取？——結(jié)構(gòu)約束和相互影響關(guān)系我們要掌握的：計(jì)算跨度、計(jì)算高度如何??？——結(jié)構(gòu)的幾何關(guān)系桿件的幾何特性如何?。俊狤、G、b、h、A、I計(jì)算荷載如何?。俊奢d的類型及傳遞關(guān)系邊界條件如何??？——結(jié)構(gòu)約束和相互影響關(guān)系我們要掌握的：計(jì)算改變改變11-1概述

采用單層廠房的優(yōu)點(diǎn)是便于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、提高構(gòu)配件生產(chǎn)工廠化和施工現(xiàn)場機(jī)械化的程度，同時(shí)可以縮短設(shè)計(jì)和施工期限，保證施工質(zhì)量。采用多跨廠房的優(yōu)點(diǎn)：由于廠房橫向的跨數(shù)增加，提高了廠房橫向的整體剛度，從而可以減少柱子的截面尺寸。所用材料的不同混合結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)無吊車或吊車起重量不超過5t、跨度小于15m、柱頂標(biāo)高不超過8m的小型廠房吊車起重量超過150t、跨度大于36m的大型廠房，或有特殊工藝要求的廠房（如設(shè)有5t以上鍛錘的車間或高溫車間等），則應(yīng)采用鋼屋架、鋼筋混凝土柱或采用全鋼結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土單層廠房的承重結(jié)構(gòu)主要由屋面梁或屋架、柱和基礎(chǔ)組成，其結(jié)構(gòu)形式通常有排架或剛架二種。11-1概述采用單層廠房的優(yōu)點(diǎn)是便于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、提柱與屋面梁或屋架為鉸接，而與基礎(chǔ)剛接所組成的平面結(jié)構(gòu)，稱為排架結(jié)構(gòu)。排架結(jié)構(gòu)可做成等高、不等高或鋸齒形等多種形式當(dāng)柱與梁為剛接，其所構(gòu)成的平面結(jié)構(gòu)，稱為剛架結(jié)構(gòu)。當(dāng)廠房跨度在18m及以下時(shí)，多采用三鉸門式剛架；跨度更大時(shí)，則多采用兩鉸門式剛架。柱與屋面梁或屋架為鉸接，而與基礎(chǔ)剛接所組成的平面結(jié)構(gòu)，稱為排11-2單層廠房結(jié)構(gòu)的組成和布置11-2-1結(jié)構(gòu)的組成1．屋蓋結(jié)構(gòu)有檁體系屋蓋結(jié)構(gòu)包括由小型屋面板（或其它的瓦材）、檁條、屋架和屋蓋支撐體系所組成。無檁體系屋蓋結(jié)構(gòu)包括由大型屋面板、屋架（或屋面梁）和屋蓋支撐體系所組成；有時(shí)還設(shè)有天窗架及托架等。屋面板直接承受屋面上的荷載，并把它傳給屋架或天窗架；天窗架其下端支承在屋架上，用以承受天窗上的荷載，并把它傳給屋架；屋架承受屋架上的全部荷載，并把它傳給柱子或托架；托架當(dāng)柱子間距比屋架間距大時(shí)，用托架支承兩個(gè)柱子之間的屋架，該屋架荷載通過托架再傳給柱子。11-2單層廠房結(jié)構(gòu)的組成和布置11-2-1結(jié)構(gòu)的組2．吊車梁承受吊車荷載（包括吊車梁自重、吊車橋架重、吊車運(yùn)載重物時(shí)所產(chǎn)生的垂直輪壓、以及啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的縱向及橫向水平力等），并把它傳給柱子。3．柱子承受屋架、吊車梁、外墻和支撐傳來的荷載，以及地震荷載等，并把它傳給基礎(chǔ)，是廠房的主要承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件。4．支撐加強(qiáng)廠房結(jié)構(gòu)的空間剛度，保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件安裝和使用時(shí)的穩(wěn)定和安全，同時(shí)起傳遞山墻風(fēng)荷載、吊車縱向水平荷載或地震荷載等。5．基礎(chǔ)6．圍護(hù)結(jié)構(gòu)抗風(fēng)柱連系梁和基礎(chǔ)梁承受外墻重量，并把它傳給柱子和基礎(chǔ)。2．吊車梁承受吊車荷載（包括吊車梁自重、吊車橋架重、吊車運(yùn)11-2-2支撐的布置廠房支撐體系可分為屋蓋支撐和柱間支撐兩類1．屋蓋支撐（1）屋架上弦橫向水平支撐增強(qiáng)屋蓋的整體剛度，保證屋架上弦或屋面梁上翼緣的出平面穩(wěn)定，同時(shí)可將山墻風(fēng)荷載傳至廠房兩側(cè)的縱向排架柱列，為抗風(fēng)柱上端提供不動(dòng)的側(cè)向支點(diǎn)，改善了抗風(fēng)柱的受力狀態(tài)。（2）屋架間垂直支撐與水平系桿用以保證屋架在施工和使用中以及吊車在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的縱向水平力作用下的穩(wěn)定性。（3）天窗架支撐增加天窗架系統(tǒng)的空間剛度，并將天窗壁板傳來的風(fēng)荷載傳遞給屋蓋系統(tǒng)。（4）屋架下弦橫向和縱向水平支撐為了保證橫向水平荷載的縱向分布，提高廠房的剛度。11-2-2支撐的布置廠房支撐體系可分為屋蓋支撐和柱間2．柱間支撐柱間支撐的作用主要是提高廠房的縱向剛度和穩(wěn)定性。對(duì)于上部柱間支撐，是用以承受作用在山墻上的水平風(fēng)荷載；而對(duì)于下部柱間支撐，用以承受上部支撐傳來的力和吊車梁傳來的吊車縱向剎車力，并把它傳至基礎(chǔ)。11-2-3變形縫廠房的變形縫包括伸縮縫、沉降縫和防震縫三種。伸縮縫的做法是從基礎(chǔ)頂面開始將相鄰兩個(gè)溫度區(qū)段的上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件完全分開，并留出一定寬度的縫隙，使上部結(jié)構(gòu)在氣溫有變化時(shí)，在水平方向可以自由地發(fā)生變形。沉降縫是考慮由于結(jié)構(gòu)上部大小不同的相鄰荷載傳到地基引起不均勻沉降，為防止結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫而設(shè)置的。2．柱間支撐柱間支撐的作用主要是提高廠房的縱向剛度和穩(wěn)定性13-3排架計(jì)算單層廠房結(jié)構(gòu)是一個(gè)空間受力體系，設(shè)計(jì)時(shí)為了簡化計(jì)算，一般按縱向及橫向的平面結(jié)構(gòu)來分析。廠房的橫向由屋架與柱子相連接，構(gòu)成一個(gè)橫向平面排架受力體系，廠房的各種荷載都是通過排架的柱子傳遞到基礎(chǔ)和地基中去的。廠房的縱向由屋面板、吊車梁及柱間支撐和柱列，構(gòu)成一個(gè)縱向結(jié)構(gòu)體系。11-3-1計(jì)算簡圖在確定排架計(jì)算簡圖時(shí)，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，作如下假定：1．柱子頂端與屋架或橫梁為鉸接2．柱子下端與基礎(chǔ)頂面為固接3．橫梁為沒有軸向變形的剛性桿4．排架之間相互無聯(lián)系橫向排架的計(jì)算，是從廠房平面圖中相鄰柱距的軸線之間，截出一個(gè)典型區(qū)段作為計(jì)算單元13-3排架計(jì)算單層廠房結(jié)構(gòu)是一個(gè)空間受力體系，設(shè)計(jì)時(shí)為11-3-2排架荷載計(jì)算1．永久荷載（1）屋蓋荷載：包括屋面荷載、屋架、托架、天窗架及支撐等自重，荷載通過屋架作用于柱頂，如圖G1

（2）柱子自重G2和G3

（3）懸墻、吊車梁及軌道等自重：作用在柱子的牛腿頂面上，G4和G5當(dāng)采用封閉結(jié)合的廠房，亦即邊柱外緣和外墻內(nèi)緣與縱向定位軸線相重合時(shí),無論采用任何屋架（或屋面梁）及任何形式的柱，其柱頂集中荷載的作用點(diǎn)，均位于廠房縱向定位軸線內(nèi)側(cè)150mm處，上柱截面高度通常為400mm，故其偏心距一般為e1=50mm。11-3-2排架荷載計(jì)算1．永久荷載（1）屋蓋荷載：包2．屋面活荷載屋面活荷載包括屋面均布活荷載、雪荷載和積灰荷載三種，均按屋面的水平投影面積計(jì)算。3．風(fēng)荷載風(fēng)荷載的大小與建筑地點(diǎn)、廠房高度、廠房外表面形狀以及周圍環(huán)境等情況有關(guān)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算在平面排架計(jì)算時(shí)，其迎風(fēng)面和背風(fēng)面的荷載設(shè)計(jì)值q1和q2應(yīng)按下式計(jì)算2．屋面活荷載屋面活荷載包括屋面均布活荷載、雪荷載和積灰荷4．吊車荷載（1）吊車豎向荷載對(duì)一般常用四輪吊車，其相應(yīng)的Pmin值，可按下式求得:吊車豎向荷載是指吊車在運(yùn)行時(shí)作用在排架上的吊車輪壓?！逗奢d規(guī)范》規(guī)定，對(duì)單跨廠房一般按不多于兩臺(tái)吊車考慮；對(duì)多跨廠房一般按不多于四臺(tái)吊車考慮。4．吊車荷載（1）吊車豎向荷載對(duì)一般常用四輪吊車，其相應(yīng)的（2）吊車水平荷載《荷載規(guī)范》規(guī)定，對(duì)單跨或多跨廠房的每個(gè)排架參與組合的吊車臺(tái)數(shù)不應(yīng)多于2臺(tái)，并需考慮正反兩個(gè)方面的剎車情形。對(duì)四輪吊車通過吊車橋架，其每個(gè)輪子在吊車軌道上的橫向水平荷載設(shè)計(jì)值為：吊車每個(gè)輪子剎車力Fh1對(duì)柱子所產(chǎn)生的最大橫向水平荷載設(shè)計(jì)值Fh

（2）吊車水平荷載《荷載規(guī)范》規(guī)定，對(duì)單跨或多跨廠房的每個(gè)11-3-3排架內(nèi)力計(jì)算1．下端固定上端鉸支變截面柱的反力計(jì)算首先要求出單階柱上端為不動(dòng)鉸支座時(shí)柱頂反力，（1）當(dāng)柱下端為固定上端為自由，柱頂在單位力作用下的位移當(dāng)n=1時(shí)，C0=3，則11-3-3排架內(nèi)力計(jì)算1．下端固定上端鉸支變截面柱的（2）當(dāng)柱下端為固定上端為不動(dòng)鉸支座時(shí)柱頂反力計(jì)算當(dāng)求得柱頂反力R值之后，即可按靜定懸臂柱求得其內(nèi)力圖。2．等高排架內(nèi)力計(jì)算對(duì)于等高排架一般運(yùn)用剪力分配法求解（1）排架柱頂作用集中荷載時(shí)（2）當(dāng)柱下端為固定上端為不動(dòng)鉸支座時(shí)柱頂反力計(jì)算當(dāng)求得柱頂則得第i柱的柱頂剪力為則得第i柱的柱頂剪力為（2）排架柱作用任意荷載時(shí)第一步：利用上述剪力分配系數(shù)，將計(jì)算過程分成兩個(gè)步驟進(jìn)行；先將作用有荷載的排架柱柱頂視為不動(dòng)鉸支座，求出其支座反力值第二步：然后將所求得的R值反向作用于排架柱頂，以恢復(fù)到原來的受力情況。將上述兩種情形所求得的內(nèi)力相疊加，即可求出排架的實(shí)際內(nèi)力。（2）排架柱作用任意荷載時(shí)第一步：利用上述剪力分配系數(shù)，將計(jì)第11章單層廠房結(jié)構(gòu)第11章單層廠房結(jié)構(gòu)3．不等高排架內(nèi)力計(jì)算不等高排架的特點(diǎn)是相鄰兩跨的橫梁在不同的標(biāo)高上，因而在荷載作用下高跨柱與低跨柱的柱頂位移不等，一般均采用力法進(jìn)行內(nèi)力分析。按力法列出其方程式為3．不等高排架內(nèi)力計(jì)算不等高排架的特點(diǎn)是相鄰兩跨的橫梁在不第11章單層廠房結(jié)構(gòu)4．內(nèi)力組合內(nèi)力組合的目的，是把作用在排架上各種可能同時(shí)出現(xiàn)的荷載，經(jīng)過綜合分析，求出在某些荷載作用下控制截面處所產(chǎn)生的最不利內(nèi)力，作為柱子及基礎(chǔ)截面設(shè)計(jì)的依據(jù)。（1）控制截面控制截面是指對(duì)柱內(nèi)配筋量計(jì)算起控制作用的截面。對(duì)于一般單階柱，上柱底部Ⅰ－Ⅰ截面的內(nèi)力比上柱其它截面大，故取該截面作為上柱的控制截面。對(duì)于下柱，在牛腿頂面Ⅱ－Ⅱ截面及下柱底部基礎(chǔ)頂面處的Ⅲ－Ⅲ截面的內(nèi)力較大，故取此二截面作為下柱的控制截面。此外，當(dāng)柱上作用有較大的荷載（如墻體重量）時(shí)，則往往需再取集中荷載作用點(diǎn)處的截面作為控制截面。（2）荷載組合《荷載規(guī)范》規(guī)定，對(duì)于承載能力極限狀態(tài)，應(yīng)按荷載效應(yīng)的基本組合或偶然組合，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；對(duì)于正常使用極限狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，采用荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合或準(zhǔn)永久組合。4．內(nèi)力組合內(nèi)力組合的目的，是把作用在排架上各種可能同時(shí)出現(xiàn)（3）內(nèi)力組合根據(jù)以上分析和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，通常應(yīng)考慮以下四種的內(nèi)力組合A．+Mmax及相應(yīng)的N、V；B．－Mmax及相應(yīng)的N、V；C．Nmax及相應(yīng)的M、V；D．Nmin及相應(yīng)的M、V。在進(jìn)行內(nèi)力組合時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：A．在任何一種內(nèi)力組合中，必須將永久荷載組合進(jìn)去。B．對(duì)可變荷載只能以一種內(nèi)力組合的目標(biāo)決定其取舍。例如，當(dāng)考慮第A種內(nèi)力組合時(shí)，就必須以得到+Mmax為目標(biāo)，然后求與其對(duì)應(yīng)的N、V值。C．當(dāng)以Nmax或Nmin為組合目標(biāo)時(shí)，應(yīng)使相應(yīng)的M盡可能地最大。D．風(fēng)荷載只能對(duì)風(fēng)自左向右吹或自右向左吹兩者考慮其一。E．在組合時(shí)所選取的各單項(xiàng)內(nèi)力值，應(yīng)該是可能的內(nèi)力組合情況。例如考慮吊車荷載時(shí)，在Dmax或Dmin所產(chǎn)生的內(nèi)力值中，兩者只能選擇其一。又如在取用Fh內(nèi)力值時(shí)，必須同時(shí)把相應(yīng)的Dmax或Dmin所產(chǎn)生的內(nèi)力組合進(jìn)去。（3）內(nèi)力組合根據(jù)以上分析和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，通常應(yīng)考慮以下四種的11-4單層廠房柱11-4-1柱子形式1．矩形截面柱：一般用于吊車起重量Q≤5t，軌頂標(biāo)高在7.5m以內(nèi)。2．工字形柱：通常吊車起重量在Q≤30t，軌頂標(biāo)高在20m以下，截面高度h≥600mm時(shí)才采用。3．雙肢柱：一般用在吊車起重量較大（Q≥50t）的廠房，與工字形柱相比，自重輕，受力性能合理，但其整體剛度較差，構(gòu)造鋼筋布置復(fù)雜，用鋼量稍多。雙肢柱可分為平腹桿和斜腹桿兩種形式。在決定柱子的選型時(shí)，應(yīng)力求受力合理，構(gòu)件截面剛度大，自重輕，能節(jié)約材料，維護(hù)簡便；要考慮有無吊車及吊車規(guī)格、柱高和柱距等因素；同時(shí)要考慮制作、運(yùn)輸、吊裝及材料供應(yīng)等具體情況。11-4單層廠房柱11-4-1柱子形式1．矩形截11-4-2矩形、工字形截面柱的設(shè)計(jì)1．截面尺寸柱截面尺寸不僅應(yīng)滿足構(gòu)件截面承載力的要求，同時(shí)還應(yīng)保證柱子具有足夠的剛度，以免造成廠房橫向和縱向變形過大，使墻體及屋蓋產(chǎn)生裂縫，影響吊車正常運(yùn)行及廠房正常使用。2．截面設(shè)計(jì)根據(jù)排架計(jì)算求得柱子控制截面最不利組合的內(nèi)力M和N，按偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行截面配筋計(jì)算。（1）柱子計(jì)算長度的確定柱上端和屋架連接，其變形視屋蓋的剛度和廠房的跨數(shù)而異，因此屋蓋對(duì)柱頂是屬于一種彈性支承，也可認(rèn)為是可動(dòng)鉸支承；柱子和吊車梁、圈梁等縱向構(gòu)件相連接，上下柱又是變階截面；柱下端插入基礎(chǔ)杯口由基礎(chǔ)支承在地基上，其固定程度與地基土的壓縮性有關(guān)，也不是理想的固定端等。11-4-2矩形、工字形截面柱的設(shè)計(jì)1．截面尺寸柱截面第11章單層廠房結(jié)構(gòu)（2）吊裝階段柱的驗(yàn)算預(yù)制柱的吊裝可以采用平吊，也可以采用翻身吊，其柱子的吊點(diǎn)一般均設(shè)在牛腿的下邊緣處。吊裝驗(yàn)算應(yīng)滿足承載力和裂縫寬度的要求。在驗(yàn)算時(shí)，考慮到起吊時(shí)的動(dòng)力作用，其自重須乘以動(dòng)力系數(shù)1.5。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)應(yīng)降低一級(jí)取用。（2）吊裝階段柱的驗(yàn)算預(yù)制柱的吊裝可以采用平吊，也可以采用第11章單層廠房結(jié)構(gòu)第11章單層廠房結(jié)構(gòu)第11章單層廠房結(jié)構(gòu)第11章單層廠房結(jié)構(gòu)11-4-3牛腿設(shè)計(jì)在單層廠房鋼筋混凝土柱中，通常在其支承屋架、吊車梁及連系梁的部位，設(shè)置從側(cè)向伸出的短懸臂梁，或稱為牛腿，以支承其荷載。設(shè)置的目的是在不增大柱截面的情況下加大其支承面積。1．牛腿的受力特征a——豎向力FV的作用點(diǎn)至下柱邊緣的水平距離，此時(shí)應(yīng)考慮安裝偏差20mm；當(dāng)豎向力的作用點(diǎn)位于下柱截面以內(nèi)時(shí)取為零。試驗(yàn)分析說明：牛腿當(dāng)a>h0時(shí)，其受力性能一般與懸臂梁相似。故可按懸臂梁進(jìn)行設(shè)計(jì)。而當(dāng)a≤h0時(shí)，此時(shí)牛腿實(shí)質(zhì)上是一個(gè)變截面短懸臂深梁的受力狀態(tài)。11-4-3牛腿設(shè)計(jì)在單層廠房鋼筋混凝土柱中，通常在其牛腿在豎向荷載和水平拉力作用下，其受力特征可比擬為由牛腿頂部的水平拉桿和牛腿內(nèi)的斜向壓桿組成的簡單桁架模型來描述。桁架拉桿的拉力由牛腿頂面的水平鋼筋來承擔(dān)，斜壓桿的壓力由牛腿內(nèi)的混凝土來承擔(dān)。2．牛腿截面尺寸的確定試驗(yàn)表明：當(dāng)牛腿內(nèi)產(chǎn)生的斜向壓力較大以及隨著a/h0值的增加，有可能導(dǎo)致牛腿的斜向開裂，由于這種斜裂縫會(huì)造成明顯的不安全感，且加固困難，故在確定截面尺寸時(shí)，一般牛腿截面寬度取與柱等寬，高度要求在使用階段不出現(xiàn)裂縫為控制條件。是牛腿在豎向力Fvk和水平拉力Fhk同時(shí)作用下，其斜裂縫寬度以不超過0.1mm為控制條件。牛腿在豎向荷載和水平拉力作用下，其受力特征可比擬為由牛腿頂部3．牛腿頂面水平拉桿設(shè)計(jì)在牛腿中，頂面水平拉桿由承受豎向力所需的受拉鋼筋截面面積和承受水平拉力所需的錨筋截面面積的和，即縱向受力鋼筋的總截面面積組成。當(dāng)a<0.3h0時(shí)，取a=0.3h0。4．牛腿斜截面承載力在滿足裂縫控制條件要求后，《規(guī)范》不再要求受剪承載力的驗(yàn)算，設(shè)計(jì)時(shí)僅按構(gòu)造要求配置箍筋及彎起鋼筋。5．牛腿局部受壓承載力3．牛腿頂面水平拉桿設(shè)計(jì)在牛腿中，頂面水平拉桿由承受豎向力所6．牛腿的構(gòu)造要求（1）縱向受拉鋼筋宜采用HRB335級(jí)或HRB400級(jí)鋼筋。（2）牛腿的水平箍筋（3）當(dāng)a/h0≥0.3時(shí)，牛腿內(nèi)應(yīng)設(shè)置彎起鋼筋。6．牛腿的構(gòu)造要求（1）縱向受拉鋼筋宜采用HRB335級(jí)或H第11章單層廠房結(jié)構(gòu)第11章單層廠房結(jié)構(gòu)11-5柱下獨(dú)立基礎(chǔ)（擴(kuò)展基礎(chǔ)）軸心受壓基礎(chǔ)和偏心受壓基礎(chǔ)單層廠房中常用的是偏心受壓鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)，其形式有階梯形和錐體形兩種11-5柱下獨(dú)立基礎(chǔ)（擴(kuò)展基礎(chǔ)）軸心受壓基礎(chǔ)和偏心受壓11-5-2獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007）規(guī)定，對(duì)各級(jí)建筑物的地基和基礎(chǔ)，均應(yīng)進(jìn)行承載力的計(jì)算，對(duì)一些重要的建筑物或土質(zhì)較為復(fù)雜的地基，尚應(yīng)進(jìn)行變形或穩(wěn)定性驗(yàn)算。當(dāng)計(jì)算地基的承載力時(shí)，應(yīng)取用荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)計(jì)算基礎(chǔ)的承載力時(shí)，應(yīng)取用荷載效應(yīng)的設(shè)計(jì)值。1．基礎(chǔ)底邊尺寸(1)軸心荷載作用下的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)先對(duì)土的承載力特征值作深度修正求得其fa值，則按公式（11－28）可算出A值及相應(yīng)的基礎(chǔ)底面的寬度b；當(dāng)求得的b值若大于3m時(shí)，還須作寬度修正重求fa值及相應(yīng)的b值；如此經(jīng)過幾次試算，若求得的基礎(chǔ)底面寬度b值與其用作寬度修正的b值前后一致時(shí)，則該b值即為最后確定的基礎(chǔ)底面寬度。11-5-2獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB（2）偏心荷載作用下的基礎(chǔ)假定基礎(chǔ)底面處的壓力按線性的均勻分布（2）偏心荷載作用下的基礎(chǔ)假定基礎(chǔ)底面處的壓力按線性的均勻分偏心受壓基礎(chǔ)底面的壓力，應(yīng)符合下式的要求：在確定偏心荷載下基礎(chǔ)底面尺寸時(shí)，一般亦采用試算法：設(shè)計(jì)時(shí)一般先按軸心受壓公式計(jì)算，并考慮偏心的影響，面積再增加20~40％，初步估算出基礎(chǔ)底面邊長l和b的尺寸，然后驗(yàn)算是否滿足公式的要求。2．基礎(chǔ)高度基礎(chǔ)高度是指自基礎(chǔ)頂面與柱交接處至基礎(chǔ)底面的垂直距離。偏心受壓基礎(chǔ)底面的壓力，應(yīng)符合下式的