鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房

第12章

鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第1頁。第12章

鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房鋼筋混凝土單層廠房的結(jié)構(gòu)形式主要有排架結(jié)構(gòu)和剛架結(jié)構(gòu)兩種。本章僅介紹混凝土排架結(jié)構(gòu)的組成、結(jié)構(gòu)布置及主要構(gòu)件的選型、排架荷載計算、內(nèi)力組合以及柱子和牛腿等主要構(gòu)件的設(shè)計及構(gòu)造要求。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第2頁。1.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)組成及受力特點在工業(yè)建筑中，單層廠房是最普遍采用的一種結(jié)構(gòu)形式，主要應(yīng)用于冶金、機械、化工、紡織等工業(yè)廠房。這類廠房一般有較重的機械和設(shè)備、產(chǎn)品尺寸大且重，大型設(shè)備可以直接安裝在地面上，便于產(chǎn)品的加工和運輸。目前單層廠房已實現(xiàn)定型設(shè)計、構(gòu)配件標準化、通用化、生產(chǎn)工業(yè)化、施工機械化。1.1單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)形式鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第3頁。1.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)組成及受力特點單層廠房根據(jù)其生產(chǎn)特點、吊車起重能力、跨度和高度的不同，可以選用不同的結(jié)構(gòu)形式。按承重結(jié)構(gòu)所用材料的不同，可以分為混合結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)。混合結(jié)構(gòu)的承載結(jié)構(gòu)由磚柱和各種房架組成，一般用于無吊車或吊車起重量不超過5t，跨度小于15m，柱頂標高不超過8m，無特殊工藝要求的小型廠房；對于吊車起重量超過250t，跨度大于36m的大型廠房，或有特殊要求的廠房，一般采用鋼屋架、鋼筋混凝土柱或全鋼結(jié)構(gòu)。除上述兩種情況以外的大部分廠房均可采用混凝土結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土單層廠房的結(jié)構(gòu)形式主要有排架結(jié)構(gòu)和剛架結(jié)構(gòu)兩種。1.1單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)形式鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第4頁。1.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)組成及受力特點排架結(jié)構(gòu)由屋架（屋面梁）、柱和基礎(chǔ)組成，柱與屋架鉸接，與基礎(chǔ)剛接。根據(jù)生產(chǎn)和工藝的不同要求，可做成等高、不等高、單跨、多跨等多種形式，如圖所示。相對其他結(jié)構(gòu)形式，混凝土排架結(jié)構(gòu)剛度大，其跨度可超過30m，高度可達20m~30m乃至更高，吊車噸位可達150t甚至更大，排架結(jié)構(gòu)的構(gòu)件一般采取現(xiàn)場預(yù)制、養(yǎng)護、然后吊裝，各構(gòu)件間多采用預(yù)埋鐵件焊接以形成結(jié)構(gòu)整體。1.1單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)形式鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第5頁。1.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)組成及受力特點鋸齒形廠房屬于一種特殊的排架結(jié)構(gòu)，多見于晝夜連續(xù)生產(chǎn)的紡織類企業(yè)，因生產(chǎn)需要穩(wěn)定的采光并對溫度、濕度和通風(fēng)有嚴格要求，故該類廠房的設(shè)計有較強的專業(yè)性。排架結(jié)構(gòu)傳力明確，構(gòu)造簡單，施工方便。1.1單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)形式鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第6頁。1.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)組成及受力特點剛架結(jié)構(gòu)目前常用的是裝配式鋼筋混凝土門式剛架，它的特點是柱與橫梁剛接成一個構(gòu)件，柱與基礎(chǔ)通常為鉸接。剛架頂節(jié)點做成鉸接的，稱為三鉸剛架，如圖（a）所示，做成剛接的稱為兩鉸剛架，如圖（b）所示。門式剛架屬于梁柱合一的結(jié)構(gòu)形式，因而構(gòu)件種類少，且構(gòu)件截面還可隨內(nèi)力的變化做成變截面，故結(jié)構(gòu)輕巧。門式剛架一般分段預(yù)制，然后通過螺栓或焊接連成整體，也屬于預(yù)制、裝配式施工的結(jié)構(gòu)體系。剛架的缺點是剛度較差，承載后會產(chǎn)生“跨變”現(xiàn)象，梁柱轉(zhuǎn)角處易產(chǎn)生早期裂縫，所以不宜用于較大噸位吊車的工業(yè)廠房。1.1單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)形式鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第7頁。1.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)組成及受力特點單層廠房通常由屋蓋結(jié)構(gòu)、排架柱、吊車梁、支撐、基礎(chǔ)及圍護結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成，如圖所示。1.2單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)組成鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第8頁。1.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)組成及受力特點1.屋蓋結(jié)構(gòu)屋蓋結(jié)構(gòu)由屋面板、屋架或屋面梁（包括屋蓋支撐）組成，有時還設(shè)有天窗架、托架等。屋蓋結(jié)構(gòu)分無檁屋蓋體系和有檁屋蓋體系兩種，無檁體系是指由“屋架或屋面梁+大型屋面板”組成的屋蓋承載體系；有檁體系是指由“屋架或屋面梁+檁條+小型屋面板或瓦材”組成的屋蓋承載體系；顯然，無檁體系均由大型構(gòu)件組成，故屋蓋剛度較大，更易形成較大房屋整體結(jié)構(gòu)剛度，應(yīng)用也更普遍。1.2單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)組成鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第9頁。1.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)組成及受力特點2.排架柱排架柱是排架結(jié)構(gòu)廠房中最主要的受力構(gòu)件，直接承受屋架、吊車梁、外墻、支撐等傳來的荷載，并將它們傳給基礎(chǔ)。3.吊車梁吊車梁主要承受吊車傳來的豎向荷載和橫、縱向水平制動力，并將它們分別傳至橫向或縱向平面排架。吊車梁一般為裝配式，簡支在柱的牛腿上。4.支撐單層廠房的支撐包括屋蓋支撐和柱間支撐兩種，其主要作用是加強廠房結(jié)構(gòu)的空間剛度和整體性，保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件在安裝和使用階段的穩(wěn)定和安全，同時起著把風(fēng)荷載、吊車水平荷載或水平地震作用傳遞到相應(yīng)承重構(gòu)件上。1.2單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)組成鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第10頁。1.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)組成及受力特點5.基礎(chǔ)基礎(chǔ)承受排架柱和基礎(chǔ)梁傳來的荷載，并將它們傳至地基。6.圍護結(jié)構(gòu)圍護結(jié)構(gòu)由外墻、連接梁、抗風(fēng)柱、基礎(chǔ)梁等構(gòu)件組成。外墻一般起圍護作用，連系梁和基礎(chǔ)梁在廠房縱向起聯(lián)系作用，提高廠房的縱向穩(wěn)定性和剛度。這些構(gòu)件所承受的荷載，主要是墻體和構(gòu)件的自重以及作用在墻面上的風(fēng)荷載。廠房兩端的山墻，迎風(fēng)面比較大，常常需設(shè)置抗風(fēng)柱將墻面風(fēng)荷載傳給屋蓋和基礎(chǔ)。1.2單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)組成鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第11頁。1.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)組成及受力特點配筋式鋼筋混凝土單層廠房結(jié)構(gòu)是由橫向排架和縱向排架組成的空間結(jié)構(gòu)體系來共同承受各種荷載的，按實際廠房的空間結(jié)構(gòu)進行內(nèi)力分析是非常復(fù)雜的。目前，在設(shè)計中都是采用簡化的計算方法，按橫向平面排架和縱向平面排架分布計算，即假定作用在某一平面排架上的荷載，完全由該排架承擔(dān)，不考慮對其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件影響。1.3單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的受力特點鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第12頁。1.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)組成及受力特點1.橫向平面排架橫向平面排架有橫梁（屋架或屋面梁）、橫向柱列和基礎(chǔ)組成，是廠房的基本承重結(jié)構(gòu)。廠房結(jié)構(gòu)承受的豎向荷載、橫向水平荷載以及橫向水平地震作用都是由橫向平面排架承擔(dān)并傳給地基，如圖所示。1.3單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的受力特點鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第13頁。1.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)組成及受力特點2.縱向平面排架縱向平面排架有縱向柱列、連系梁、吊車梁、柱間支撐和基礎(chǔ)組成，其起作用是保證廠房的縱向穩(wěn)定性和剛性，并承受作用在山墻、天窗端壁以及通過屋蓋結(jié)構(gòu)傳來的縱向風(fēng)荷載、吊車縱向水平荷載等，并將其傳給地基，如圖所示。此外，縱向平面排架還承受縱向水平地震作用及溫度應(yīng)力等。1.3單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的受力特點鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第14頁。1.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)組成及受力特點3.單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的荷載單層廠房結(jié)構(gòu)在施工和生產(chǎn)使用期間所承受的主要荷載為：（1）恒載。各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件、圍護結(jié)構(gòu)的自重，各種建筑構(gòu)造層的重量等；（2）吊車豎向荷載。吊車起吊重物在廠房內(nèi)運行時的移動集中荷載；（3）吊車縱、橫向水平制動力。吊車起吊重物時，啟動或制動時所產(chǎn)生的水平荷載；（4）風(fēng)荷載。根據(jù)基本風(fēng)壓、風(fēng)荷載體型系數(shù)和風(fēng)壓高度變化系數(shù)算得的，作用在廠房各部分表面上的風(fēng)壓（吸）力；1.3單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的受力特點鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第15頁。1.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)組成及受力特點3.單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的荷載單層廠房結(jié)構(gòu)在施工和生產(chǎn)使用期間所承受的主要荷載為：（5）雪荷載。根據(jù)基本雪壓、屋面積雪分布系數(shù)算得的，作用在廠房屋面上的積雪重量；（6）施工荷載。施工或檢修期間作用的荷載；（7）地震作用。地震時作用在廠房結(jié)構(gòu)上的慣性力；（8）其他荷載。如設(shè)備工作平臺施加于廠房結(jié)構(gòu)的荷載，管道荷載及熱加工車間的積灰荷載等。1.3單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的受力特點鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第16頁。1.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)組成及受力特點3.單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的荷載

在這些荷載中，恒載、吊車荷載（豎向荷載和橫向水平制動力）和風(fēng)荷載對結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力的影響比較大，在設(shè)計時要予以重視。上述主要荷載作用于廠房的位置和方向如圖所示。1.3單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的受力特點鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第17頁。1.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)組成及受力特點4.單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的傳力路徑弄清廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件間的傳力關(guān)系，是進行結(jié)構(gòu)受力分析的前提，如圖所示的荷載傳力路徑，表達了常見排架結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的承力、傳力關(guān)系。由荷載的傳力路徑可以看出，作用在廠房結(jié)構(gòu)上的大部分荷載（屋蓋上的豎向荷載，吊車的豎向荷載和橫向水平荷載，橫向風(fēng)荷載或橫向地震作用，部分墻體和墻梁的自重以及柱上的設(shè)備等荷載）都傳遞給排架柱，再由柱傳至基礎(chǔ)及地基的，因此，屋架、吊車梁、柱和基礎(chǔ)是單層廠房的主要承重構(gòu)件。1.3單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的受力特點鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第18頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置單層廠房設(shè)計時，根據(jù)其生產(chǎn)特點、構(gòu)造要求、具體情況（跨度、高度及吊車起重量等），以及當?shù)夭牧瞎?yīng)、施工條件、技術(shù)經(jīng)濟指標等綜合因素考慮，處理好工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置及主要構(gòu)件的選型事宜。一般情況下，單層廠房的結(jié)構(gòu)布置主要包括屋面結(jié)構(gòu)、柱及柱間支撐、吊車梁、基礎(chǔ)及基礎(chǔ)梁等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置。同時，結(jié)合各種構(gòu)件的國家標準圖集，合理地進行結(jié)構(gòu)構(gòu)件的類型選擇。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第19頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置廠房承載柱的縱向和橫向定位軸線，在平面上排列所形成的網(wǎng)格，稱為柱網(wǎng)。柱網(wǎng)布置就是確定柱子縱向定位軸線之間的距離（跨度）和橫向定位軸線之間的距離（柱距）。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（屋面梁）、吊車梁等構(gòu)件的跨度，同時也涉及到廠房其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置。柱網(wǎng)布置恰當與否，將直接影響工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟合理性、生產(chǎn)使用性及施工速度。柱網(wǎng)布置的一般原則是：在符合《廠房建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標準》有關(guān)規(guī)定和要求的前提下，做到建筑平面和結(jié)構(gòu)方案既經(jīng)濟合理；又滿足生產(chǎn)和使用要求；廠房結(jié)構(gòu)形式和施工方法既先進合理，又能適合生產(chǎn)發(fā)展和技術(shù)革新的要求。2.1柱網(wǎng)布置鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第20頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置廠房跨度在18m及以下時，應(yīng)采用擴大模數(shù)30M數(shù)列；在18m以上時，應(yīng)采用擴大模數(shù)60M數(shù)列；廠房柱距應(yīng)采用擴大模數(shù)60M數(shù)列，如圖12-7所示。當工藝布置和技術(shù)經(jīng)濟有明顯的優(yōu)越性時，工業(yè)廠房柱距也可采用擴大模數(shù)30M數(shù)列或其他數(shù)值。2.1柱網(wǎng)布置鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第21頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置目前，工業(yè)廠房特別是高度較低的廠房，大多采用6m柱距，因為從經(jīng)濟指標、材料消耗、施工條件等方面綜合比較衡量，6m柱距優(yōu)于12m柱距。但從現(xiàn)在工業(yè)發(fā)展趨勢來看，擴大柱距可以增加車間的有效面積，提高設(shè)備布置的靈活性，加快施工進度。在大、小車間相結(jié)合時，6m柱距和12m柱距可以配合使用。2.1柱網(wǎng)布置鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第22頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置

2.2變形縫的設(shè)置變形縫包括伸縮縫、沉降縫和防震縫。1.伸縮縫。如果廠房長度和寬度過大，當溫度變化時，會引起墻面、屋面及其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件的熱漲伸縮，從而產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力，嚴重時會將這些結(jié)構(gòu)構(gòu)件拉裂，影響正常使用。為了減少結(jié)構(gòu)中溫度的應(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。溫度區(qū)段的長度（即伸縮縫之間的距離）取決于結(jié)構(gòu)類型和溫度變化情況?！兑?guī)范》對混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大距離作了規(guī)定，見表。超過規(guī)定或?qū)S房有特殊要求時，應(yīng)進行溫度應(yīng)力驗算。伸縮縫應(yīng)從基礎(chǔ)頂面開始，將兩個溫度區(qū)段的上部結(jié)構(gòu)完全斷開，并留出一定寬度的縫隙，使溫度變化時上部結(jié)構(gòu)可自由伸縮，從而減少溫度應(yīng)力，不致引起房屋開裂。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第23頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置變形縫包括伸縮縫、沉降縫和防震縫。1.伸縮縫。伸縮縫的做法有雙柱式和單柱滾軸式，如圖所示，雙柱式用于沿橫向設(shè)置的伸縮縫，而單柱滾軸式用于沿縱向設(shè)置的伸縮縫。2.2變形縫的設(shè)置鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第24頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置2.沉降縫

為了避免廠房因地基不均勻沉降而引起的開裂和破壞，需在適當部位用沉降縫將廠房劃分成若干剛度較一致的單元，使相鄰各自單元可以自由沉降，而不影響整體結(jié)構(gòu)。沉降縫一般在下列情況下設(shè)置：廠房相鄰兩部分高差很大；地基承載力或下臥層有巨大差別；兩跨間吊車起重量相差懸殊；廠房各部分施工時間先后相差較長；地基土的壓縮程度不同等。沉降縫應(yīng)將建筑物從基礎(chǔ)到屋頂全部斷開，以確保在縫兩邊發(fā)生不同沉降時引起整個建筑物受損。沉降縫可兼做伸縮縫，但是伸縮縫不能代替沉降縫。2.2變形縫的設(shè)置鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第25頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置3.防震縫

在地震區(qū)建造廠房，應(yīng)考慮地震作用的影響。當廠房體型復(fù)雜、結(jié)構(gòu)高度或剛度相差很大，以及在廠房側(cè)邊毗鄰建筑物或構(gòu)建物時，應(yīng)設(shè)置防震縫將相鄰兩部分分開，以適應(yīng)縫隙兩側(cè)結(jié)構(gòu)物不同頻率和振幅的振動。地震區(qū)的伸縮縫和沉降縫均應(yīng)符合防震縫的要求。防震縫的要求和做法參見《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》?？p隙寬度的要求一般為：防震縫＞沉降縫＞伸縮縫，進行多縫合一設(shè)計時，對于震區(qū)房屋，應(yīng)滿足防震縫寬度要求；當考慮有沉降縫時，必須將基礎(chǔ)分開。2.2變形縫的設(shè)置鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第26頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置在排架結(jié)構(gòu)中，支撐系統(tǒng)的作用有兩個：（1）保證廠房的空間剛度以抵抗振動或有效傳遞水平力；（2）防止結(jié)構(gòu)或構(gòu)件平面外失穩(wěn)。因支撐布置失當造成重大工程事故已有多起，應(yīng)引起足夠的重視。根據(jù)支撐布置的位置不同，支撐系統(tǒng)可分兩類：屋蓋結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)和柱間支撐系統(tǒng)。2.3支撐的作用與布置原則鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第27頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置1.屋蓋結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)屋蓋支撐包括屋架（屋面梁）上、下弦水平支撐，垂直支撐及系桿。屋架（屋面梁）上、下弦水平支撐是指布置在屋架（屋面梁）上、下弦平面內(nèi)以及天窗架上弦平面內(nèi)水平支撐。垂直支撐是指布置在屋架（屋面梁）間和天窗架之間的支撐。系桿分為剛性（壓桿）和柔性（拉桿）兩種，設(shè)置在屋架（屋面梁）上、下弦及天窗上弦平面內(nèi)。2.3支撐的作用與布置原則鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第28頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置1.屋蓋結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)（1）主要作用在屋蓋安裝施工階段，保證屋架等構(gòu)件具有足夠的平面外穩(wěn)定性；在房屋使用階段，保證屋蓋結(jié)構(gòu)具有足夠的的整體穩(wěn)定性及其空間剛度，以使屋蓋結(jié)構(gòu)可靠的傳遞水平力；2.3支撐的作用與布置原則鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第29頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置1.屋蓋結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)（2）布置原則支撐系統(tǒng)的布置是以每個溫度區(qū)段為單元考慮的，其原則是：結(jié)合廠房的具體情況，在每個溫度區(qū)段縱向柱列的第一或第二柱間的相應(yīng)屋架之間，設(shè)置上弦橫向水平支撐、下弦橫向水平支撐、垂直支撐等，這樣連同屋架、屋面板一起，構(gòu)成剛度極大的空間結(jié)構(gòu)，稱為一個剛性框。沿屋蓋結(jié)構(gòu)縱向，在屋架上弦和下弦平面內(nèi)，設(shè)置一道或幾道通長系桿，將中間各榀屋架與兩端剛性框聯(lián)系起來，形成完整的屋蓋結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)。2.3支撐的作用與布置原則鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第30頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置1.屋蓋結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)（3）布置要點①屋架（屋面梁）上弦橫向水平支撐屋架上弦橫向水平支撐的作用是：在屋架上弦平面內(nèi)構(gòu)成剛性框，增強屋蓋整體剛度，并可將抗風(fēng)柱傳來的風(fēng)荷載傳遞到縱向柱列，同時為屋架上弦提供不動的側(cè)向支點，保證屋架上弦或屋面梁上翼緣平面外的穩(wěn)定。當采用鋼筋混凝土屋面梁的有檁屋蓋體系時，應(yīng)在梁的上翼緣平面內(nèi)設(shè)置橫向水平支撐，并應(yīng)布置在端部第一個柱間內(nèi)以及伸縮縫區(qū)段兩端的第一個或第二個柱距內(nèi)，如圖所示。2.3支撐的作用與布置原則鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第31頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置1.屋蓋結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)（3）布置要點①屋架（屋面梁）上弦橫向水平支撐當采用大型屋面板且與屋架（屋面梁）有可靠連接（三點焊接），能保證屋蓋平面的穩(wěn)定并能傳遞山墻風(fēng)荷載時，則認為大型屋面板能起到上弦橫向水平支撐作用，可不再設(shè)置上弦橫向水平支撐。對于采用鋼筋混凝土拱形及梯形屋架（屋面梁）的屋蓋體統(tǒng)，應(yīng)在每一個伸縮縫區(qū)段端部的第一或第二個柱距內(nèi)布置上弦橫向水平支撐。2.3支撐的作用與布置原則鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第32頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置1.屋蓋結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)（3）布置要點②屋架（屋面梁）下弦橫向水平支撐屋架下弦橫向水平支撐的作用是承受垂直支撐傳來的荷載，并將山墻風(fēng)荷載傳遞至兩旁柱列。當工業(yè)廠房跨度l≥18m時，下弦橫向水平支撐應(yīng)布置在每一個伸縮縫區(qū)段端部的第一個柱距內(nèi)，如圖所示。當跨度l<18m且山墻上的風(fēng)荷載由屋架上弦水平支撐傳遞時，可不設(shè)置屋架下弦橫向水平支撐。2.3支撐的作用與布置原則鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第33頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置1.屋蓋結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)（3）布置要點③屋架（屋面梁）下弦縱向水平支撐屋架下弦縱向水平支撐能提高廠房的空間剛度，保證橫向水平力的縱向分布，增強排架間的空間作用。當廠房柱距為6m，且廠房內(nèi)設(shè)有普通橋式吊車，吊車噸位大于12t時，應(yīng)設(shè)置下弦縱向水平支撐。當廠房有托架時，必須設(shè)置下弦縱向水平支撐。當設(shè)有屋架下弦縱向水平支撐時，為了保證廠房的空間剛度，必須同時設(shè)置相應(yīng)的下弦橫向水平支撐，并應(yīng)與下弦縱向水平支撐形成封閉的支撐體系，如圖所示。2.3支撐的作用與布置原則鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第34頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置1.屋蓋結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)（3）布置要點④垂直支撐和水平系桿屋架之間的垂直支撐及水平系桿的作用是保證屋架的整體穩(wěn)定以及防止吊車工作時（或其他振動）屋架下弦側(cè)向顫動；上弦水平系桿還能保證屋架上弦或屋面梁受壓翼緣的側(cè)向穩(wěn)定。當屋架跨度l≤18m，且無天窗時，一般可不設(shè)垂直支撐和水平系桿；當跨度l>18m時，應(yīng)廠房端部及伸縮縫的第一或第二柱間設(shè)置一道（l≤30m）或二道（l>30m）垂直支撐，并在下弦設(shè)置通長的水平系桿。當為梯形屋架時，因其端部高度較大，故應(yīng)增設(shè)端部垂直支撐和水平系桿。當為屋面大梁時，因其高度較屋架小，一般可不設(shè)置垂直支撐與水平系桿，但應(yīng)對梁在支座處進行抗傾覆驗算。2.3支撐的作用與布置原則鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第35頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置1.屋蓋結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)（3）布置要點⑤天窗架支撐天窗架支撐的作用是將由天窗架組成的平面結(jié)構(gòu)連接成空間受力體系，增加天窗系統(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)。天窗架支撐包括天窗橫向水平支撐和天窗端垂直支撐，如圖所示，它們盡可能和屋架上弦橫向水平支撐設(shè)于同一個柱間內(nèi)。2.3支撐的作用與布置原則鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第36頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置2.柱間支撐柱間支撐主要作用是保證廠房的縱向剛度和穩(wěn)定，將屋蓋系統(tǒng)傳來的山墻水平風(fēng)力和吊車梁傳來的縱向剎車力傳至基礎(chǔ)。對于一般的廠房，柱間支撐分成上、下部支撐；上部支撐位于牛腿以上的排架柱上，下部支撐則布置于排架柱的牛腿以下至基頂附近范圍內(nèi)。柱間支撐在下屬情況之一時設(shè)置：⑴設(shè)有懸臂吊車或設(shè)有≥3t的懸掛式吊車；⑵設(shè)有重級工作制吊車，或設(shè)有中級、輕級工作制吊車，起重量≥12t；⑶廠房跨度≥18m，或柱高≥8m；⑷廠房縱向柱列的總數(shù)每排少于7根；⑸露天吊車棧橋的柱列。2.3支撐的作用與布置原則鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第37頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置2.柱間支撐柱間支撐應(yīng)布置在伸縮縫區(qū)段的中央或臨近中央的柱間（上部柱間支撐在廠房兩端第一個柱距內(nèi)也應(yīng)同時設(shè)置），這樣有利于在溫度變化或混凝土收縮時，廠房可較自由變形而不致產(chǎn)生較大的溫度或收縮應(yīng)力。柱間支撐一般采用十字交叉式，支撐桿件和柱之間的夾角通常在35°~55°之間，若不能采用交叉式時，可采用門架式支撐，如圖所示。支撐構(gòu)件一般采用鋼結(jié)構(gòu)，桿件截面應(yīng)進行承載力和穩(wěn)定性驗算。2.3支撐的作用與布置原則鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第38頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置單層廠房的山墻受風(fēng)荷載面積較大，一般需要設(shè)置抗風(fēng)柱將其分成若干區(qū)格，使墻面受到的風(fēng)荷載一部分直接傳至縱向柱列，另一部分經(jīng)抗風(fēng)柱下端直接傳至基礎(chǔ)和經(jīng)上端屋蓋系統(tǒng)傳至縱向柱列。當廠房的跨度和高度均不大（跨度不大于12m，柱頂標高不超過8m）時，可在山墻中設(shè)磚壁柱作為抗風(fēng)柱；當跨度和高度均較大時，一般設(shè)置鋼筋混凝土抗風(fēng)柱，柱外側(cè)再貼砌山墻，柱與山墻間要用鋼筋拉結(jié)。在很高的廠房中，為不使抗風(fēng)柱的截面尺寸過大，可加設(shè)水平抗風(fēng)梁或鋼抗風(fēng)桁架作為抗風(fēng)柱的中間鉸支點，如圖（a）所示。2.4抗風(fēng)柱的布置鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第39頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置抗風(fēng)柱下端一般與基礎(chǔ)剛接，上端與屋架（屋面梁）上弦鉸接。根據(jù)具體情況，也可與下弦鉸接或同時與上、下弦鉸接?？癸L(fēng)柱與屋架的連接要滿足兩個要求：一是在水平方向必須與屋架（屋面梁）有可靠的連接，以保證有效地傳遞風(fēng)荷載；二是在豎向脫開，且二者之間允許一定的相對位移，以防廠房與抗風(fēng)柱沉降不均勻產(chǎn)生的不利影響。因而抗風(fēng)柱與屋架（屋面梁）一般采用豎向可以移動、水平方向又有較大剛度的彈簧板連接，如圖（b）所示；若不均勻沉降可能性較大時，宜采用螺栓連接，如圖（c）所示。2.4抗風(fēng)柱的布置鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第40頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置抗風(fēng)柱的上柱宜采用矩形截面，其截面尺寸b×h不宜小于350mm×350mm，下柱宜采用工字型或矩形截面，當柱較高時也可用雙肢柱。2.4抗風(fēng)柱的布置鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第41頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置當用砌體作為廠房圍護墻時，一般要設(shè)圈梁、連系梁、過梁和基礎(chǔ)梁。圈梁將墻體與廠房柱箍在一起，其作用是增加房屋的整體剛度，防止由于地基不均勻沉降或較大振動荷載等對房屋引起的不利影響。圈梁設(shè)在墻內(nèi)，并與柱用鋼筋拉接。圈梁不承受墻體重力，故柱上不需設(shè)置支承圈梁的牛腿。2.5圈梁、連系梁、過梁和基礎(chǔ)梁的布置鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第42頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置圈梁的布置與墻體高度、對廠房剛度的要求以及地基情況有關(guān)。一般單層廠房可參照下列原則布置：（1）對無橋式吊車的廠房，當磚墻厚度≤240mm，檐口標高為5m~8m時，應(yīng)在檐口設(shè)置一道圈梁；當檐口標高大于8m時，宜適當增設(shè)圈梁。（2）對無橋式吊車的工業(yè)廠房，當砌塊及料石砌體厚度≤240mm，檐口標高為4m~5m時，應(yīng)在檐口標高處設(shè)置圈梁一道；當檐口標高大于5m時，宜適當增設(shè)。（3）對有橋式吊車或較大振動設(shè)備的單層廠房，除在檐口或窗頂標高處設(shè)置圈梁外，還應(yīng)在吊車梁標高處或其他適當位置增設(shè)。2.5圈梁、連系梁、過梁和基礎(chǔ)梁的布置鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第43頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置圈梁宜連續(xù)地設(shè)在同一水平面上，并形成封閉狀；當圈梁被門窗洞口截斷時，應(yīng)在洞口上部增設(shè)相同截面的附加圈梁，附加圈梁與圈梁的搭接長度不應(yīng)小于其中到中心線到圈梁中心線垂直間距的2倍，且不得小于1m，如圖所示。具體要求可參見《砌體結(jié)構(gòu)》教材。2.5圈梁、連系梁、過梁和基礎(chǔ)梁的布置鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第44頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置在一般廠房中，通常用基礎(chǔ)梁來承托圍護墻體的重力，而不另作墻基礎(chǔ)?；A(chǔ)梁底部距土層表面預(yù)留120mm空隙，使梁可隨柱基礎(chǔ)一起沉降而不受地基土的約束。當基礎(chǔ)梁下有凍脹土?xí)r，應(yīng)在梁下鋪一層干砂、碎磚或礦渣等松散材料，并留50mm~150mm的空隙，以防止土凍脹時將梁頂裂?；A(chǔ)梁與柱一般可不連接，直接擱置在基礎(chǔ)杯口上，如圖（a）、所示。當基礎(chǔ)埋置較深時，則放置在基礎(chǔ)頂面的混凝土墊塊上，如圖（c）所示。施工時，基礎(chǔ)梁支承處應(yīng)坐漿?；A(chǔ)梁一般設(shè)置在室內(nèi)地坪以下50mm標高處。連系梁、過梁和基礎(chǔ)梁均有全國通用圖集，可供設(shè)計時選用。2.5圈梁、連系梁、過梁和基礎(chǔ)梁的布置鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第45頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置單層鉸接排架結(jié)構(gòu)廠房在我國已應(yīng)用好多年，除排架柱及柱基外，均已制定出了國家標準圖集，如屋面板、檁條、屋架、吊車梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件。單層廠房設(shè)計時，可根據(jù)廠房的具體參數(shù)和基本要求，并考慮當?shù)夭牧瞎?yīng)、施工條件和技術(shù)經(jīng)濟指標等因素，合理進行選擇。2.6單層廠房主要構(gòu)件的選型鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第46頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置1.屋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)件

屋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)件起到圍護、支撐雙重作用，主要有屋面板（瓦或檁條）、屋架、屋面梁組成。廠房中的屋面板，作用有大型屋面板和小型屋面板。大型屋面板適用于無檁體系屋蓋，規(guī)格為1.5m×6m×0.24m，又稱雙肋槽板。小型屋面板、瓦材用于有檁體系屋蓋，檁條跨度為4m～6m，擱置于相鄰屋架上，檁條與屋架之間設(shè)預(yù)埋鐵件焊接，垂直與檁條方向安裝瓦材，如圖所示。2.6單層廠房主要構(gòu)件的選型鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第47頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置屋面梁常做成預(yù)應(yīng)力混凝土梁，屋架常做成拱式和桁架式兩種，如圖所示。2.6單層廠房主要構(gòu)件的選型鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第48頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置2.吊車梁吊車梁是有吊車廠房的重要構(gòu)件，它承受吊車荷載（豎向和縱向、橫向水平制動力）、吊車軌道和吊車梁自重，并將它們傳給柱。吊車梁通常做成T形截面，也可以根據(jù)需要做成薄腹式、魚腹式、折線式、桁架式、組合式等，如圖所示。吊車梁的選用，可參照標準圖集并按吊車的起重能力、跨度和吊車工作制的不同，選用適當?shù)男问健?.6單層廠房主要構(gòu)件的選型鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第49頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置3.排架柱排架柱是單層廠房中的主要承重構(gòu)件。單層廠房常用柱的形式有實腹矩形柱、工字形柱、雙肢柱等，如圖所示。實腹矩形柱的外形簡單，施工方便，但混凝土用量多，經(jīng)濟效益較差；工字形柱的材料利用比較合理，目前在單層廠房中應(yīng)用廣泛，但其混凝土用量比雙肢柱多，施工吊裝也比較困難；雙肢柱混凝土用量較少，自重較輕，柱高大時尤為顯著，但其整體剛度差些，鋼筋構(gòu)造也較復(fù)雜，用鋼量稍多。2.6單層廠房主要構(gòu)件的選型鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第50頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置3.排架柱一般當廠房跨度、高度和吊車起重量不大、柱截面尺寸較小時，多采用矩形或工字形截面單肢柱；當跨度、高度、起重量較大時，宜采用雙肢柱。根據(jù)工程經(jīng)驗，對預(yù)制柱也可按截面高度h確定截面形式：當高度h≤600mm時，宜采用矩形截面；當h=600mm~800mm時，宜采用工字型或矩形截面；當h=900mm~1400mm時，宜采用工字型截面；當h>1400mm時，宜采用雙肢柱。2.6單層廠房主要構(gòu)件的選型鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第51頁。2.單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布置4.基礎(chǔ)和基礎(chǔ)梁單層廠房柱常用的基礎(chǔ)形式是柱下單獨基礎(chǔ)，這種基礎(chǔ)有階梯形和錐形兩種，如圖(a)、(b)所示，由于它們與預(yù)制柱的連接部分做成杯口形式，故統(tǒng)稱為杯形基礎(chǔ)。當柱下基礎(chǔ)與設(shè)備基礎(chǔ)或地坑沖突，以及地質(zhì)條件差等原因需要深埋時，為不使預(yù)制柱過長，且能與其他柱長一致，也可做成高杯口基礎(chǔ)，如圖(c)所示。基礎(chǔ)梁位于墻底部，應(yīng)優(yōu)先采用矩形截面，必要時才采用梯形截面。2.6單層廠房主要構(gòu)件的選型鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第52頁。3.單層廠房排架的計算單層廠房排架結(jié)構(gòu)是由橫向排架和縱向排架組成的空間結(jié)構(gòu)。為了計算方便，通常簡化成平面排架進行計算。在跨度方向按橫向平面排架計算，在長度方向按縱向平面排架計算，并且近似地認為，各個橫向平面排架之間以及各個縱向平面排架之間都是互不影響，各自獨立工作的。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較小，一般不必計算。橫向平面排架柱較少，承受廠房的主要荷載，所以必須對其進行內(nèi)力計算。本節(jié)僅介紹橫向平面排架的計算。排架計算的目的是為柱和基礎(chǔ)設(shè)計提供內(nèi)力數(shù)據(jù)，主要內(nèi)容為：確定排架計算簡圖、荷載計算、柱控制截面的內(nèi)力分析和內(nèi)力組合。必要時，還應(yīng)驗算排架的水平位移值。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第53頁。3.單層廠房排架的計算3.1計算單元和計算簡圖1.計算單元在不考慮排架空間作用的情況下，對一般單層廠房，柱距相等，每一個中間的橫向排架所承擔(dān)的荷載及受力情況相同。因此，可從任意兩個相鄰的柱距中線截取一個典型區(qū)段，該區(qū)段稱為計算單元，如圖（a）所示。除吊車移動集中荷載外，斜線陰影部分就是排架的負荷載范圍，或稱為荷載從屬面積。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第54頁。3.單層廠房排架的計算3.1計算單元和計算簡圖2.計算簡圖為了簡化排架的分析計算，根據(jù)構(gòu)造特點和實際經(jīng)驗，作如下假定：（1）柱上端與屋架（屋面梁）鉸接，柱下端固接于基礎(chǔ)頂面。（2）屋架（屋面梁）為沒有軸向變形的剛性連桿。在計算簡圖中，柱的計算軸線分別取上、下柱截面的形心線，屋架（屋面梁）用一根沒有軸向變形的剛桿表示，單跨排架的計算簡圖如圖（b）所示。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第55頁。3.單層廠房排架的計算3.1計算單元和計算簡圖2.計算簡圖

其中：柱子全高H=柱頂標高+基礎(chǔ)頂面標高的絕對值（通常取室外地坪以下500mm）；上柱高Hu=柱頂標高－吊車軌頂標高+軌道構(gòu)造高度+吊車梁高；下柱高Hl=H－Hu。上、下柱截面的抗彎剛度EcIu、EcIl，根據(jù)混凝土強度等級和初步選定的柱截面形狀和尺寸確定。其中，Iu、Il分別為上、下柱的截面慣性矩。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第56頁。3.單層廠房排架的計算3.2排架荷載的計算作用在橫向排架柱上的荷載分永久荷載和可變荷載兩種，如圖所示。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第57頁。3.單層廠房排架的計算3.2排架荷載的計算1.分永久荷載（1）屋蓋自重P1屋蓋自重包括各構(gòu)造層、屋面板、天溝板、屋架、天窗架、屋蓋支撐以及與屋架連接的設(shè)備管道等自重，其值可按結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計尺寸與材料單位體積的自重計算確定；標準構(gòu)件可從標準圖集中查得。常用材料與構(gòu)件自重見附錄1中附表1.1。這些荷載總和P1通過屋架的支點作用于柱頂，作用點位于距柱外邊緣150mm處，因而P1對上、下柱截面的幾何中心分別有偏心距e1和e1+e2，如圖所示。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第58頁。3.單層廠房排架的計算3.2排架荷載的計算1.分永久荷載（2）上柱自重P2、下柱自重P3、吊車梁及軌道自重P4上柱自重P2沿上柱中心線作用，按上柱截面尺寸和柱高計算；下柱自重P3沿下柱中心線作用，按下柱截面尺寸和柱高計算，有牛腿時，可計入下柱自重；吊車梁及軌道自重P4按標準圖采用，作用線與吊車梁軌道中心線相重合。一般吊車梁中心線到邊柱外緣或中柱中心線為750mm。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第59頁。3.單層廠房排架的計算3.2排架荷載的計算2.可變荷載（1）屋面活荷載Q1屋面活荷載包括屋面均布活荷載、雪荷載、積灰荷載三種，均按屋面的水平投影計算。屋面活荷載Q1與屋蓋自重P1一樣，以集中力形式通過屋架支點作用于柱頂，如圖所示。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第60頁。3.單層廠房排架的計算3.2排架荷載的計算2.可變荷載（1）屋面活荷載Q11）屋面均布活荷載水平投影面上的屋面均布活荷載按附錄1中附表1.4采用。2）雪荷載《荷載規(guī)范》規(guī)定，屋面水平投影面上的雪荷載標準值按下式計算：（12-1）式中：sk——雪荷載標準值（kN/m2）；μr——屋面積雪分布系數(shù)；s0——基本雪壓(kN/m2)。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第61頁。3.單層廠房排架的計算3.2排架荷載的計算2.可變荷載（1）屋面活荷載Q1基本雪壓s0是以一般空曠平坦地面上統(tǒng)計得50年一遇的最大積雪自重給出的。根據(jù)全國各地區(qū)氣象臺站的長期氣象觀測資料，制定了全國基本雪壓分布圖和全國各城市雪壓表，具體參見《荷載規(guī)范》附錄D。例如，上海的基本雪壓為0.20kN/m2，濟南為0.30kN/m2，北京為0.40kN/m2，而新疆塔城的最大雪壓則達到了1.35kN/m2。屋面積雪分布系數(shù)μr是指屋面水平投影面積上的雪荷載與基本雪壓的比值它與屋面形式、朝向及風(fēng)力等均有關(guān)。通常情況下，屋面積雪分布系數(shù)應(yīng)根據(jù)不同類別的屋面形式確定，具體見《荷載規(guī)范》表6.2.1，常用的見表12-2。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第62頁。3.單層廠房排架的計算3.2排架荷載的計算2.可變荷載（1）屋面活荷載Q1雪荷載的組合值系數(shù)可取0.7，頻遇值系數(shù)可取0.6?？紤]我國各地區(qū)寒冷時間長短不同，積雪消融時間有較大差異，有些地區(qū)甚至長期積雪，準永久值系數(shù)按Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ分區(qū)的不同，分別取0.5、0.2和0，雪荷載準永久值系數(shù)分區(qū)圖按《荷載規(guī)范》附圖D.5.2采用。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第63頁。3.單層廠房排架的計算3.2排架荷載的計算2.可變荷載（1）屋面活荷載Q13）積灰荷載設(shè)計生產(chǎn)中有大量排灰的廠房及其臨近建筑時，對于具有一定除塵設(shè)施和保證清灰制度的機械、冶金、水泥等的廠房屋面，其水平投影面上的屋面積灰荷載，應(yīng)分別按附錄1中附表1.5和附表1.6采用。排架計算時，屋面均布荷載不與雪荷載同時考慮，僅取兩者中的較大值。屋面積灰荷載應(yīng)與雪荷載和屋面均布活荷載兩者中的大值同時考慮。屋面直升機停機坪荷載應(yīng)根據(jù)直升機總重按局部荷載考慮，同時其等效均布荷載不低于5.0kN/m2，具有液壓輪胎起落架的直升機的動力系數(shù)可取1.4，且其動力荷載只傳至樓板和梁。荷載的組合值系數(shù)應(yīng)取0.7，頻遇值系數(shù)應(yīng)取0.6，準永久值系數(shù)應(yīng)取0。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第64頁。3.單層廠房排架的計算3.2排架荷載的計算2.可變荷載（2）風(fēng)荷載作用在建筑物或構(gòu)筑物表面上計算用的風(fēng)壓，稱為風(fēng)荷載。當計算主要承重結(jié)構(gòu)時，垂直于建筑物表面上的風(fēng)荷載標準值應(yīng)按下式計算：（12-2）式中——風(fēng)荷載標準值（kN/m2）；

z——高度Z處的風(fēng)振系數(shù)，對單層廠房結(jié)構(gòu)，取

z=1.0；——風(fēng)荷載體型系數(shù)；——風(fēng)壓高度變化系數(shù)；w0——基本風(fēng)壓（kN/m2）。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第65頁。3.單層廠房排架的計算3.2排架荷載的計算2.可變荷載（2）風(fēng)荷載①風(fēng)荷載體型系數(shù)μs風(fēng)荷載體型系數(shù)μs是指風(fēng)作用在建筑物表面上所引起的實際壓力（或吸力）與基本風(fēng)壓的比值，它描述的是建筑物表面在穩(wěn)定風(fēng)壓作用下的靜態(tài)壓力分布規(guī)律，主要與建筑物的體型和尺度有關(guān)，也與周圍環(huán)境和地面粗糙度有關(guān)，按《荷載規(guī)范》表7.3.1的規(guī)定采用。表12-3給出了部分常用建筑物的風(fēng)荷載體型系數(shù)。注意：正值表示該表面風(fēng)力為壓力，負值為吸力（拉力）。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第66頁。3.單層廠房排架的計算3.2排架荷載的計算2.可變荷載（2）風(fēng)荷載②風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz在大氣邊界層內(nèi)，風(fēng)速隨離地面高度的增大而增大，風(fēng)速增大的規(guī)律主要取決于地面粗糙度，通常認為在離地面高度超過300m~500m以后，風(fēng)速才不再受地面粗糙度的影響。根據(jù)地面地貌情況，《荷載規(guī)范》將地面粗糙度分為A、B、C、D四類：A類——指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)；B類——指田野、鄉(xiāng)村、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)；C類——值有密集建筑群的城市市區(qū)；D類——指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)。對于平坦或稍有起伏的地形，風(fēng)壓高度變化系數(shù)應(yīng)根據(jù)地面粗糙度類別按表12-3取用。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第67頁。3.單層廠房排架的計算3.2排架荷載的計算2.可變荷載（2）風(fēng)荷載②風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz對于山區(qū)的建筑物，風(fēng)壓高度變化系數(shù)可按平坦地面的粗糙度類別，由表12-3取值后，還應(yīng)考慮地形條件進行修正；對于遠海海面和海島的建筑物和構(gòu)筑物，風(fēng)壓高度變化系數(shù)可按A類粗糙度類別，由表12-4取值后，還應(yīng)考慮離海岸距離進行修正。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第68頁。3.單層廠房排架的計算3.2排架荷載的計算2.可變荷載（2）風(fēng)荷載③基本風(fēng)壓w0基本風(fēng)壓w0是以當?shù)乜諘缙教沟孛嫔?0m高度處10min的平均風(fēng)速觀測數(shù)據(jù)，經(jīng)概率統(tǒng)計得到的50年一遇的最大風(fēng)速（），按確定的風(fēng)壓，為空氣的重力密度（t/m3），可按《荷載規(guī)范》附錄D確定?；撅L(fēng)壓應(yīng)按《荷載規(guī)范》中全國基本風(fēng)壓分布圖和附錄D給出的數(shù)據(jù)采用，但不得小于0.3kN/m2。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第69頁。3.單層廠房排架的計算3.2排架荷載的計算2.可變荷載（2）風(fēng)荷載③基本風(fēng)壓w0因此，計算公式（12-2）的思路是：以房屋所在地的基本風(fēng)壓w0為基準，對房屋高度、體型加以修正，得出房屋距室外地坪高度Z點的風(fēng)載標準值（kN/m2）。為簡化計算，可假定單廠風(fēng)荷載沿高度分段均布，為此，對

z偏安全地?。褐斠韵拢猴L(fēng)壓高度變化系數(shù)按柱頂標高取值；柱頂以上：有天窗時，按天窗檐口標高取值；無天窗時，按廠房檐口標高取值；風(fēng)荷載按作用于柱頂?shù)乃郊辛計算。房屋設(shè)計時，還應(yīng)考慮房屋受到兩種可能的作用方向：左風(fēng)和右風(fēng)，即迎風(fēng)面為q1，背風(fēng)面為q2。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第70頁。3.單層廠房排架的計算例12-1某市郊廠房，外形尺寸及風(fēng)載體型系數(shù)如圖所示，基本風(fēng)壓w0=0.4kN/m2，排架計算單元寬度，求左來風(fēng)時作用在排架上荷載的設(shè)計值？鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第71頁。3.單層廠房排架的計算解：（1）柱上線荷載計算風(fēng)壓高度變化系數(shù)按柱頂離室外天然地坪的高度12+0.3=12.3m取值。查表12-3，按地面粗糙程度B類，用插入法計算

z迎風(fēng)面:背風(fēng)面:鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第72頁。3.單層廠房排架的計算（2）柱頂集中風(fēng)荷載計算風(fēng)壓高度變化系數(shù)按天窗檐口離室外天然地坪的高度17.92+0.3=18.22m取值。用插入法計算

z

鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第73頁。3.單層廠房排架的計算（3）吊車荷載吊車荷載是一種特殊的活荷載，作用方向既有豎向，又有水平方向，水平方向又分沿廠房橫向和縱向兩種。

《起重機設(shè)計規(guī)范》GB3811—83按吊車荷載達到其額定值的頻繁程度分成輕、中、重、特重4個載荷狀態(tài)，并稱為吊車的輕、中、重、特重4級工作制；另外又按吊車在使用期內(nèi)要求的總工作循環(huán)次數(shù)分成12個利用等級。根據(jù)要求的利用等級和載荷狀態(tài)，確定吊車的工作級別，共分8個級別作為吊車設(shè)計的依據(jù)。工作制與工作級別的對應(yīng)關(guān)系鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第74頁。3.單層廠房排架的計算（3）吊車荷載吊車荷載是一種特殊的活荷載，作用方向既有豎向，又有水平方向，水平方向又分沿廠房橫向和縱向兩種。

《起重機設(shè)計規(guī)范》GB3811—83按吊車荷載達到其額定值的頻繁程度分成輕、中、重、特重4個載荷狀態(tài)，并稱為吊車的輕、中、重、特重4級工作制；另外又按吊車在使用期內(nèi)要求的總工作循環(huán)次數(shù)分成12個利用等級。根據(jù)要求的利用等級和載荷狀態(tài)，確定吊車的工作級別，共分8個級別作為吊車設(shè)計的依據(jù)。滿載機會少、運行不頻繁的吊車，稱為輕級工作制吊車；滿載機會多、運行頻繁的吊車，稱為重級或特重級工作制吊車；工作級別科學(xué)的定義了吊車的繁重程度，無論對吊車或廠房的設(shè)計均具有指導(dǎo)意義。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第75頁。3.單層廠房排架的計算用于單廠的吊車種類很多，常見的有懸掛吊車、手動吊車、電動葫蘆、橋式吊車等，各類吊車荷載計算與處理方法也存在某些差異，下面，以應(yīng)用較廣泛的四輪橋式吊車為例，介紹吊車荷載計算方法。1）吊車豎向荷載設(shè)計值Dmax、Dmin、橋式吊車由大車（橋架）和小車組成，大車在吊車梁的軌道上沿廠房縱向運行，小車在大車橋架的軌道上沿橫向運行；帶有吊鉤的起重卷揚機安裝在小車上。

鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第76頁。3.單層廠房排架的計算當?shù)跗鹳|(zhì)量達到額定最大值且小車同時駛到大車一側(cè)的極限位置時，如圖所示，則作用在該側(cè)柱列吊車梁軌道上的壓力為最大輪壓標準值Pmax,k，另一側(cè)軌道上的輪壓為最小輪壓輪壓標準值Pmin,k，最大輪壓Pmax,k和最小輪壓Pmin,k同時發(fā)生。實際上Pmax,k可直接查閱吊車產(chǎn)品規(guī)格說明書得到，Pmin,k則按簡支構(gòu)件求出鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第77頁。3.單層廠房排架的計算對于四輪吊車：（12-3）式中G1k、G2k——分別為大車、小車自重重力標準值（kN）按：重力=質(zhì)量×重力加速度，其單位為：

G3k——吊車額定起重量標準值（kN）。因生產(chǎn)需要，廠房的吊車不止一臺，考慮到作用可能《荷載規(guī)范》規(guī)定：對一層吊車單跨廠房的每個排架，參與組合的吊車臺數(shù)不宜多于2臺，對一層吊車的多跨廠房的每個排架，不宜多于4臺。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第78頁。3.單層廠房排架的計算以上分析可知：吊車荷載是移動荷載，每個排架上的豎向荷載的不利值按跨內(nèi)2臺吊車的Pmax，k和Pmin，k按其作用影響線分別求得，按反力影響線原理，計算吊車豎向荷載的不利值時，應(yīng)將2臺吊車緊挨，并將其中最大的輪壓力作用點置于反力影響線最大處。計算簡圖如圖所示，計算公式如下：鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第79頁。3.單層廠房排架的計算以上分析可知：吊車荷載是移動荷載，每個排架上的豎向荷載的不利值按跨內(nèi)2臺吊車的Pmax，k和Pmin，k按其作用影響線分別求得，按反力影響線原理，計算吊車豎向荷載的不利值時，應(yīng)將2臺吊車緊挨，并將其中最大的輪壓力作用點置于反力影響線最大處。計算簡圖如圖所示，計算公式如下：鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第80頁。3.單層廠房排架的計算鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第81頁。3.單層廠房排架的計算2）吊車橫向水平荷載設(shè)計值Tmax該荷載主要是載有額定吊重的小車沿廠房橫向運行時的啟動或剎車引起；剎車水平慣性力以摩擦力形式通過多次傳遞，最終傳至吊車兩端吊車梁后，通過梁頂面與排架柱間的預(yù)埋鐵件傳給排架柱?！逗奢d規(guī)范》提供的荷載計算思路是：吊車橫向水平荷載標準值，應(yīng)取橫向小車重量與額定起重量之和的百分數(shù)，并乘以重力加速度。設(shè)一個吊車輪的橫向水平剎車力標準值為Tk（kN），吊車橫向水平力系數(shù)，則吊車輪的橫向水平剎車力標準值總和:鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第82頁。3.單層廠房排架的計算2）吊車橫向水平荷載設(shè)計值Tmax鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第83頁。3.單層廠房排架的計算2）吊車橫向水平荷載設(shè)計值Tmax鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第84頁。3.單層廠房排架的計算3）吊車縱向水平荷載設(shè)計值《荷載規(guī)范》提供的荷載計算思路是：吊車縱向水平荷載標準值，應(yīng)按作用在一邊軌道上所有剎車輪的最大輪壓之和的10%采用，其方向與軌道方向一致。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第85頁。3.單層廠房排架的計算3）吊車縱向水平荷載設(shè)計值《荷載規(guī)范》提供的荷載計算思路是：吊車縱向水平荷載標準值，應(yīng)按作用在一邊軌道上所有剎車輪的最大輪壓之和的10%采用，其方向與軌道方向一致?？紤]吊車縱向水平荷載引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力時，不論單跨或多跨廠房，最多考慮兩臺吊車。當廠房縱向柱列設(shè)有柱間支撐時，吊車縱向水平荷載由柱間支撐形成的剛性框承受并傳至基礎(chǔ)；當廠房縱向柱列未設(shè)柱間支撐時，吊車縱向水平荷載則由該溫度區(qū)段的縱向柱列承受并傳至基礎(chǔ)；鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第86頁。3.單層廠房排架的計算試計算如圖所示的吊車荷載？鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第87頁。3.單層廠房排架的計算鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第88頁。3.單層廠房排架的計算鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第89頁。3.單層廠房排架的計算3.3排架內(nèi)力計算

單層廠房的橫向排架有兩種基本形式，即等高排架和不等高排架。等高排架計算常采用剪力分配法計算內(nèi)力，不等高排架采用力法計算內(nèi)力。內(nèi)力的具體計算可參閱相關(guān)資料。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第90頁。3.單層廠房排架的計算3.4荷載組合和內(nèi)力組合廠房排架上一般都同時有多種荷載的作用，需要分析出哪些荷載可能同時出現(xiàn)，以及在什么情況下柱控制截面的內(nèi)力最不利，然后，根據(jù)最不利內(nèi)力組合來進行柱截面的配筋計算。1.控制截面控制截面是指對柱內(nèi)配筋起控制作用的截面。對于一般單階柱，上柱底部Ⅰ—Ⅰ截面的內(nèi)力比上柱其他截面大，故取該截面作為上柱的控制截面。對于下柱，在吊車豎向荷載作用下，牛腿頂面Ⅱ—Ⅱ截面彎矩最大，在風(fēng)荷載和吊車橫向水平荷載作用下，柱底Ⅲ—Ⅲ截面彎矩最大。故?、颉?、Ⅲ—Ⅲ截面作為下柱的控制截面，如圖所示。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第91頁。3.單層廠房排架的計算3.4荷載組合和內(nèi)力組合2.荷載組合荷載組合是指分析各種荷載同時出現(xiàn)的可能性，以便把各控制截面所對應(yīng)的內(nèi)力相組合。根據(jù)《荷載規(guī)范》，對于一般排架、框架結(jié)構(gòu)，可采用簡化規(guī)則，按下列組合值中取最不利值確定：（1）永久荷載+任一活荷載；（2）永久荷載+0.9（任意兩個或兩個以上活荷載之和）。實踐證明，對于一般的排架結(jié)構(gòu)，荷載組合方式主要有：①永久荷載+0.9（屋面活荷載+吊車荷載+風(fēng)荷載）；②永久荷載+0.9（吊車荷載+風(fēng)荷載）；③永久荷載+0.9（屋面活荷載+風(fēng)荷載）；④永久荷載+風(fēng)荷載；⑤永久荷載+吊車荷載；鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第92頁。3.單層廠房排架的計算3.4荷載組合和內(nèi)力組合3.內(nèi)力組合內(nèi)力組合是指在荷載組合的基礎(chǔ)上，組合出控制截面的最不利內(nèi)力。由于排架柱是偏心受壓構(gòu)件，一般情況下應(yīng)進行下列4種內(nèi)力組合：①+Mmax及其相應(yīng)的N、V；②－Mmax及其相應(yīng)的N、V；③Nmax及其相應(yīng)的M、V；④Nmin及其相應(yīng)的M、V。以上四中內(nèi)力組合中，第①、②、④組是以構(gòu)件可能出現(xiàn)大偏心受壓破壞進行組合的；第③則組是以構(gòu)件可能出現(xiàn)小偏心受壓破壞進行組合的。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第93頁。4.排架柱的設(shè)計

單層廠房排架柱的設(shè)計內(nèi)容包括確定柱截面形式的尺寸；根據(jù)各控制截面的最不利內(nèi)力進行截面配筋計算；吊裝驗算；牛腿設(shè)計等。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第94頁。4.排架柱的設(shè)計4.1確定柱截面形式和尺寸單層廠房排架柱的上柱通常采用矩形截面，下柱可采用矩形、工字型或雙肢柱。排架柱的截面尺寸（b×h）一般由承載力和剛度兩個條件確定，為減少設(shè)計返工，依照設(shè)計與科研部門多年經(jīng)驗積累，制定出柱截面尺寸選用表12-8和表12-9供設(shè)計時參考。工字形柱的翼緣厚度不宜小于100mm，腹板厚度不宜小于80mm。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第95頁。4.排架柱的設(shè)計4.2截面配筋計算排架配筋常采用對稱配筋，可根據(jù)排架計算求得的控制截面的最小不利內(nèi)力M、N和V，按偏心受壓構(gòu)件進行截面配筋計算，計算公式和方法見第六章。截面設(shè)計公式中柱的等效長度l0按表12-10取用。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第96頁。4.排架柱的設(shè)計4.3吊裝運輸階段的驗算

單層廠房預(yù)制柱在吊裝運輸時的受力狀態(tài)與其在使用階段不同，所以應(yīng)進行施工階段的承載力及裂縫寬度驗算。當柱中配筋能滿足平吊時的承載力和裂縫寬度要求時，宜采用平吊，以簡化施工。但是當平吊帶來柱中配筋大幅度增加時，為節(jié)省鋼筋用量，則應(yīng)考慮翻身起吊。吊裝驗算時的計算簡圖應(yīng)根據(jù)吊裝方法確定，如采用一點起吊，吊點位置設(shè)在牛腿下邊緣處。當?shù)觞c剛離開地面時，柱子底端擱在地上，柱子相當于帶懸臂的外伸梁，計算簡圖如圖所示。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第97頁。4.排架柱的設(shè)計4.3吊裝運輸階段的驗算計算過程應(yīng)注意以下問題：（1）柱身自重荷載應(yīng)乘以動力系數(shù)1.5（動力系數(shù)可根據(jù)具體情況適當增減）；（2）因吊裝階段系暫時性受力，故進行截面承載力驗算時，其安全等級可比使用階段降低一級；（3）柱的混凝土強度一般按設(shè)計強度的70%考慮，當必須高于該值方可進行吊裝時，務(wù)必在施工圖上注明；（4）當使用階段確定的配筋無法滿足吊裝驗算的要求時，一般采用局部區(qū)段加配短鋼筋的辦法。（5）吊裝驗算時，畫出相應(yīng)的吊裝簡圖，求出控制截面的內(nèi)力，按受彎構(gòu)件的承載力和裂縫寬度驗算公式計算即可。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第98頁。4.排架柱的設(shè)計4.4牛腿設(shè)計在單層廠房中，常采用柱側(cè)伸出的牛腿來支承屋架（屋面梁）、吊車梁和托架等構(gòu)件，如圖所示。由于這些構(gòu)件大多是負荷較大或是有動力作用的，牛腿雖小，但作用重要。根據(jù)牛腿承受的豎向合力作用點至牛腿下部與柱邊緣的水平距離a的大小，牛腿可分為兩類：當a≤h0時，稱為短牛腿，如圖（c）所示；當a＞h0時，稱為長牛腿，如圖（d）所示。長牛腿的受力與懸臂梁相同，可按受彎構(gòu)件進行設(shè)計；短牛腿實質(zhì)上是一變截面懸臂深梁，其應(yīng)力狀態(tài)與普通懸臂梁不同，以下主要討論短牛腿（簡稱牛腿）的設(shè)計方法。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第99頁。4.排架柱的設(shè)計4.4牛腿設(shè)計1.截面尺寸的確定為方便施工，牛腿一般采用與柱等寬，為防止應(yīng)力集中，牛腿傾角≤45o，其他各部分截面尺寸如圖12-32所示。牛腿的截面高度通常以斜截面的抗裂度為控制條件，設(shè)計時一般可先根據(jù)經(jīng)驗預(yù)先假定牛腿高度，按下列公式進行驗算

(12-11)式中Fvk—作用于牛腿頂部按荷載效應(yīng)標準組合計算的豎向力值；Fhk—作用于牛腿頂部按荷載效應(yīng)標準組合計算的水平拉力值；

Β—裂縫控制系數(shù)：對支承吊車梁牛腿，取0.65；對其它牛腿取0.80

a—豎向力的作用點至下柱邊緣的水平距離，此時應(yīng)考慮安裝偏差20mm；當考慮安裝偏差后的豎向力作用點仍位于下柱截面以內(nèi)時，取a=0鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第100頁。4.排架柱的設(shè)計4.4牛腿設(shè)計1.截面尺寸的確定為方便施工，牛腿一般采用與柱等寬，為防止應(yīng)力集中，牛腿傾角≤45o，其他各部分截面尺寸如圖12-32所示。牛腿的截面高度通常以斜截面的抗裂度為控制條件，設(shè)計時一般可先根據(jù)經(jīng)驗預(yù)先假定牛腿高度，按下列公式進行驗算

(12-11)式中b——牛腿寬度；h0——牛腿與下柱交接處的垂直截面有效高度；牛腿的外邊緣高度h1不應(yīng)小于h/3，且不應(yīng)小于200mm。在牛腿頂面的受壓面上，由豎向力Fvk所引起的局部壓應(yīng)力不應(yīng)超過0.75fc。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第101頁。4.排架柱的設(shè)計2.牛腿的配筋計算在牛腿中，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所組成的縱向受力鋼筋的總截面面積As，應(yīng)按下列公式計算：

(12-12)式中Fv——作用在牛腿頂部的豎向力設(shè)計值；Fh——作用在牛腿頂部的水平拉力設(shè)計值；a——豎向力的作用點至下柱邊緣的水平距離，當a<0.3h0時，取a=0.3h0。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第102頁。4.排架柱的設(shè)計3.牛腿的構(gòu)造要求（1）縱筋沿牛腿頂部配置的縱向受力鋼筋，宜采用HRB500級或HRB400級鋼筋。全部縱向受力鋼筋及彎起鋼筋宜沿牛腿外邊緣向下伸入下柱內(nèi)150mm后截斷?？v向受力鋼筋及彎起鋼筋伸入上柱的錨固長度，當采用直線錨固時，應(yīng)滿足受拉鋼筋的錨固長度la的規(guī)定；當上柱直線錨固長度不足時，可采用帶90°彎折的規(guī)定，此時，錨固長度應(yīng)從上柱內(nèi)邊算起，如圖所示。承受豎向力所需的縱向受力鋼筋的配筋率，按牛腿有效截面計算不應(yīng)小于0.20%及0.45f

t/fy，也不宜大于0.60%，鋼筋數(shù)量不宜少于4根，直徑不宜小于12mm。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第103頁。4.排架柱的設(shè)計3.牛腿的構(gòu)造要求（2）水平箍筋水平箍筋的直徑宜為6～12，間距宜為100~150，且在上部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二分之一。（3）彎起鋼筋在剪跨比較大的前提下，彎起鋼筋對抑制斜裂縫有明顯作用，故《規(guī)范》規(guī)定：當牛腿的剪跨比a/h0≥0.3時，宜設(shè)置彎起鋼筋。彎起鋼筋宜采用HRB500級或HRB400級鋼筋；并宜使其與集中荷載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之間的范圍內(nèi)，l為該連線的長度，如圖所示；其截面面積不宜小于承受豎向力的受拉鋼筋截面面積的二分之一，根數(shù)不宜少于2根，直徑不宜小于12?？v向受拉鋼筋不得兼作彎起鋼筋。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第104頁。5.柱下單獨基礎(chǔ)設(shè)計柱下單獨基礎(chǔ)按受力性能可分為軸心受壓基礎(chǔ)和偏心受壓基礎(chǔ)；按施工方法可分為預(yù)制柱下基礎(chǔ)和現(xiàn)澆柱下基礎(chǔ)?，F(xiàn)澆柱下基礎(chǔ)常用于多層現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)。當以恒荷載為主時，多層框架結(jié)構(gòu)的中間柱可視為軸心受壓柱。預(yù)制柱下基礎(chǔ)常用于裝配式單層廠房結(jié)構(gòu)，且一般為偏心受壓。單層廠房中的柱基礎(chǔ)，最常用的是預(yù)制柱下杯形基礎(chǔ)。這種基礎(chǔ)雖然在構(gòu)造上與現(xiàn)澆基礎(chǔ)有所不同，但當杯口灌縫后，其受力性能與現(xiàn)澆柱下基礎(chǔ)完全一樣。因此，柱下單獨基礎(chǔ)均按現(xiàn)澆柱下基礎(chǔ)進行計算。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第105頁。5.柱下單獨基礎(chǔ)設(shè)計5.1基礎(chǔ)的作用及其設(shè)計要求地基基礎(chǔ)設(shè)計涉及兩方面內(nèi)容：地基變形驗算和柱下基礎(chǔ)設(shè)計。關(guān)于地基變形驗算的情況，《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》有明確規(guī)定，本節(jié)只介紹柱下基礎(chǔ)設(shè)計?，F(xiàn)以截面尺寸為0.4m×0.4m的軸心受壓方柱為例說明基礎(chǔ)的作用。該柱承受3200kN的軸向力，如直接豎立在基礎(chǔ)上，假定土反力均勻分布，則土反力：以上數(shù)值遠超過一般地基土的承載力（200～300kN/m2），由于土體的彈性模量很小，地基將發(fā)生較大的沉降，甚至引起土體塑性流動破壞（圖a）。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第106頁。5.柱下單獨基礎(chǔ)設(shè)計5.1基礎(chǔ)的作用及其設(shè)計要求因此，為了增大柱與地基土的接觸面積，將柱下端擴大即形成基礎(chǔ)。如將基底面積A增大為4m×4m，暫且忽略基礎(chǔ)及其上填土的自重，則土反力，對于容許承載力為200～300kN/m2的地基，將不會發(fā)生過大的沉降?；A(chǔ)可起到將上部結(jié)構(gòu)的荷載擴散到地基的作用，但是，如果擴大部分的高度h太小，在軸向力F的作用下又將沿具有一定傾角的錐面發(fā)生沖切破壞（圖b），錐體外圍的擴大部分退出工作，使柱與地基土的接觸面大為減小，導(dǎo)致地基土過大沉降或破壞。因此，基礎(chǔ)必須有足夠的高度，才能起到傳遞荷載和保持穩(wěn)定的作用。此外，如果基底的配筋太少，在軸向力F的作用下還可能發(fā)生如圖（c）所示的彎曲破壞，使柱兩側(cè)的擴大部分退出工作，引起地基沉降過大或破壞。這樣，基底還必須有足夠的配筋，才能發(fā)揮其作用。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第107頁。5.柱下單獨基礎(chǔ)設(shè)計5.1基礎(chǔ)的作用及其設(shè)計要求此外，當擴展基礎(chǔ)的混凝土強度等級小于柱的混凝土強度等級時，尚應(yīng)驗算柱下擴展基礎(chǔ)頂面處的局部受壓承載力?？傊?，為避免發(fā)生前述地基基礎(chǔ)三種不同形式的破壞，柱下基礎(chǔ)設(shè)計的主要內(nèi)容有四項：按地基承載力確定基礎(chǔ)底面面積，以防止基礎(chǔ)底板面積過小，基底應(yīng)力超過地基承載力造成地基破壞；按基礎(chǔ)沖切承載力確定基礎(chǔ)高度，以防止基礎(chǔ)高度不足，發(fā)生沿柱周邊與基底連線約呈45°方向的沖切面的拉開破壞；按基礎(chǔ)受彎承載力確定底板上的雙向受力鋼筋，以防止擴展式基礎(chǔ)因底板雙向懸挑受力，造成控制截面的彎曲破壞；基礎(chǔ)構(gòu)造處理，以防止發(fā)生其他問題。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第108頁。5.柱下單獨基礎(chǔ)設(shè)計5.1基礎(chǔ)的作用及其設(shè)計要求此外，當擴展基礎(chǔ)的混凝土強度等級小于柱的混凝土強度等級時，尚應(yīng)驗算柱下擴展基礎(chǔ)頂面處的局部受壓承載力?；A(chǔ)設(shè)計需要涉及基底應(yīng)力分布形式，考慮到柱下擴展基礎(chǔ)的底面積并不太大，故假定：基礎(chǔ)是剛性構(gòu)件，基底土反力呈線性分布。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第109頁。5.柱下單獨基礎(chǔ)設(shè)計5.2軸心受壓柱下單獨基礎(chǔ)的計算1.基礎(chǔ)底面的外形尺寸的確定由基礎(chǔ)底面?zhèn)鹘o地基的荷載包括兩部分：一部分是上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載，如柱子和基礎(chǔ)梁傳來的荷載；另一部分是基礎(chǔ)及其上土層的自重。如在上述荷載作用下基底壓應(yīng)力為均勻分布，則這種基礎(chǔ)稱為軸心受壓基礎(chǔ)，基底相應(yīng)于荷載效應(yīng)標準組合時的壓應(yīng)力值可按下式計算：

鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第110頁。5.柱下單獨基礎(chǔ)設(shè)計5.2軸心受壓柱下單獨基礎(chǔ)的計算1.基礎(chǔ)底面的外形尺寸的確定鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第111頁。5.柱下單獨基礎(chǔ)設(shè)計5.2軸心受壓柱下單獨基礎(chǔ)的計算1.基礎(chǔ)底面的外形尺寸的確定鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第112頁。5.柱下單獨基礎(chǔ)設(shè)計5.2軸心受壓柱下單獨基礎(chǔ)的計算2.基礎(chǔ)高度的確定柱下單獨基礎(chǔ)的高度需要滿足兩個要求：一個是構(gòu)造要求；另一個是抗沖切承載能力要求。設(shè)計中往往先根據(jù)構(gòu)造要求和設(shè)計經(jīng)驗初步確定基礎(chǔ)高度，然后進行抗沖切承載力驗算。對于現(xiàn)澆柱下基礎(chǔ)，為錨固柱中的縱向受力鋼筋，要求基礎(chǔ)有效高度大于或等于柱中縱向受力鋼筋的錨固長度la（圖a）。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第113頁。5.柱下單獨基礎(chǔ)設(shè)計5.2軸心受壓柱下單獨基礎(chǔ)的計算2.基礎(chǔ)高度的確定對于預(yù)制柱下的基礎(chǔ)，為嵌固柱子，要求杯口有足夠的深度H1；同時為抵抗在吊裝過程中柱對杯底底板的沖切，要求杯底有足夠的厚度a1。此外，為使預(yù)制柱與基礎(chǔ)牢固結(jié)合為一體，柱與杯底之間尚應(yīng)留空50mm，以便澆灌細石混凝土。因此，基礎(chǔ)的高度：（12-16）式中：h1、a1-----分別為杯口的深度和杯底的厚度，可分別按表采用。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第114頁。5.柱下單獨基礎(chǔ)設(shè)計5.2軸心受壓柱下單獨基礎(chǔ)的計算2.基礎(chǔ)高度的確定基礎(chǔ)高度初步確定后，即可驗算其抗沖切承載力。由于向上的基礎(chǔ)及其上回填土自重引起的土壤反力與向下的基礎(chǔ)及其上回填土自重相互抵消，因此，柱下單獨基礎(chǔ)僅在向下的軸心力F和向上的均布土壤凈反力Pn共同作用下，發(fā)生如圖(a)、(b)所示的破壞，破壞錐面以內(nèi)的柱下錐體部分，在軸向壓力N作用下發(fā)生向下移動的趨勢，而破壞錐面以外的基礎(chǔ)部分，在土壤凈反力Pn作用下，發(fā)生向上的移動。這種破壞屬于混凝土剪應(yīng)變（或剪應(yīng)力）達到其極限值的沖切破壞，考察其原因是破壞錐體以外四周土壤凈反力的合力（沖切荷載）大于四個破壞錐面上的抗沖切力的合力。鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房全文共144頁，當前為第115頁。5.柱下單獨基礎(chǔ)設(shè)計5.2軸心受壓柱下單獨基礎(chǔ)的計算2.基礎(chǔ)高度的確定若按一個抗沖切面考慮，沖切荷載設(shè)計值：

Fl=pjAl

（12-17）式中：Fl------沖切荷載設(shè)計值；pj------按荷載效應(yīng)的基本組合計算并