最新单层工业厂房设计精品课件.ppt

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1、2排架结构排架结构 门式刚架结构门式刚架结构 （1）按承重结构体系可分为：排架结构和刚架结构按承重结构体系可分为：排架结构和刚架结构 一、一、 单层工业厂房的结构组成与受力特点单层工业厂房的结构组成与受力特点1 1 结构组成结构组成9 上弦横向水平支撑布置上弦横向水平支撑布置1 1 屋盖支撑布置屋盖支撑布置二、二、 单层工业厂房的结构布置与支撑布置单层工业厂房的结构布置与支撑布置10（2）下弦横向水平支撑）下弦横向水平支撑构成：沿厂房跨度方向用交叉角构成：沿厂房跨度方向用交叉角钢、直腹杆和屋架下弦杆构成的钢、直腹杆和屋架下弦杆构成的水平桁架水平桁架 。作用：将山墙风荷载及纵向水平作用：将山墙风

2、荷载及纵向水平荷载传至纵向柱列；防止屋架下荷载传至纵向柱列；防止屋架下弦侧向振动。弦侧向振动。 布置：当屋架下弦设有悬挂吊车，布置：当屋架下弦设有悬挂吊车，或厂房内有较大振动，或山墙风或厂房内有较大振动，或山墙风荷载通过抗风柱传至屋架下弦，荷载通过抗风柱传至屋架下弦，应在每一伸缩缝区段两端的第一应在每一伸缩缝区段两端的第一或第二柱间设置，宜与上弦横向或第二柱间设置，宜与上弦横向水平支撑设置在同一柱间。水平支撑设置在同一柱间。下弦横向水平支撑布置下弦横向水平支撑布置2 2 屋盖支撑布置屋盖支撑布置二、二、 单层工业厂房的结构布置与支撑布置单层工业厂房的结构布置与支撑布置11（3）纵向水平支撑）纵

3、向水平支撑构成：由交叉角钢、直杆和屋架下弦第一节间组成的纵向水平桁架构成：由交叉角钢、直杆和屋架下弦第一节间组成的纵向水平桁架 。作用：加强屋盖结构的横向水平刚度；保证横向水平荷载的纵向分布，作用：加强屋盖结构的横向水平刚度；保证横向水平荷载的纵向分布，加强厂房的空间工作；保证托架上弦的侧向稳定。加强厂房的空间工作；保证托架上弦的侧向稳定。 布置：当设有软钩桥布置：当设有软钩桥式吊车且厂房高度大、式吊车且厂房高度大、吊车起重量较大，应吊车起重量较大，应在屋架下弦端节间沿在屋架下弦端节间沿厂房纵向通长或局部厂房纵向通长或局部设置一道；当已设有设置一道；当已设有下弦横向水平支撑时，下弦横向水平支撑

4、时，为保证厂房空间刚度，为保证厂房空间刚度，应尽可能与横向水平应尽可能与横向水平支撑连接，以形成封支撑连接，以形成封闭的水平支撑系统。闭的水平支撑系统。纵向水平支撑布置纵向水平支撑布置2 2 屋盖支撑布置屋盖支撑布置二、二、 单层工业厂房的结构布置与支撑布置单层工业厂房的结构布置与支撑布置12（4）垂直支撑）垂直支撑构成：由角钢杆件与屋架直腹杆组成的垂直桁架，形式为十字交叉形构成：由角钢杆件与屋架直腹杆组成的垂直桁架，形式为十字交叉形或或W形。形。作用：保证屋架受荷后在平面外的稳定；传递纵向水平力。作用：保证屋架受荷后在平面外的稳定；传递纵向水平力。 布置：应与下弦横向水平支撑布置在同一柱间内

5、。布置：应与下弦横向水平支撑布置在同一柱间内。当厂房跨度小于当厂房跨度小于18m且无天窗时，一般可不设垂直支撑和水且无天窗时，一般可不设垂直支撑和水平系杆；平系杆；当厂房跨度当厂房跨度1830m、屋架间距为、屋架间距为6m、采用大型屋面板时，、采用大型屋面板时，应在每一伸缩缝区段端部的第一或第二柱间，屋架跨中设置应在每一伸缩缝区段端部的第一或第二柱间，屋架跨中设置一道垂直支撑；一道垂直支撑；当屋架跨度大于当屋架跨度大于30m时，应在每一伸缩缝区段端部的第一或时，应在每一伸缩缝区段端部的第一或第二柱间，屋架跨度第二柱间，屋架跨度1/3左右的节点处设置两道垂直支撑。左右的节点处设置两道垂直支撑。

6、2 2 屋盖支撑布置屋盖支撑布置二、二、 单层工业厂房的结构布置与支撑布置单层工业厂房的结构布置与支撑布置13 垂直支撑和水平系杆布置图垂直支撑和水平系杆布置图2 2 屋盖支撑布置屋盖支撑布置二、二、 单层工业厂房的结构布置与支撑布置单层工业厂房的结构布置与支撑布置14（5）水平系杆）水平系杆构成：分为上弦水平系杆和下弦水平系杆构成：分为上弦水平系杆和下弦水平系杆 。作用：上弦水平系杆是为保证屋架上弦或屋面梁受压翼缘的侧向稳定；作用：上弦水平系杆是为保证屋架上弦或屋面梁受压翼缘的侧向稳定；下弦水平系杆是为防止在吊车或有其它水平振动时屋架下弦侧向颤动。下弦水平系杆是为防止在吊车或有其它水平振动时

7、屋架下弦侧向颤动。 布置：当屋盖设置垂直支撑时，未设置垂直支撑的屋架间，在相应于布置：当屋盖设置垂直支撑时，未设置垂直支撑的屋架间，在相应于垂直支撑平面内的屋架上弦和下弦节点处，设置通长的水平系杆。垂直支撑平面内的屋架上弦和下弦节点处，设置通长的水平系杆。刚性系杆（压杆）：凡设在屋架端部主要支承节点处和屋架上弦刚性系杆（压杆）：凡设在屋架端部主要支承节点处和屋架上弦屋脊节点处的通长水平系杆，均应采用刚性系杆；当屋架横向水屋脊节点处的通长水平系杆，均应采用刚性系杆；当屋架横向水平支撑设在伸缩缝区段两端的第二柱间内时，第一柱间内的水平平支撑设在伸缩缝区段两端的第二柱间内时，第一柱间内的水平系杆均应

8、采用刚性系杆。系杆均应采用刚性系杆。 柔性系杆（拉杆）：其余均可采用柔性系杆。柔性系杆（拉杆）：其余均可采用柔性系杆。 2 2 屋盖支撑布置屋盖支撑布置二、二、 单层工业厂房的结构布置与支撑布置单层工业厂房的结构布置与支撑布置15（6）天窗架支撑）天窗架支撑构成：包括天窗架上弦横向水平支撑、天窗架间的垂直支撑和水平系杆。构成：包括天窗架上弦横向水平支撑、天窗架间的垂直支撑和水平系杆。作用：保证天窗架上弦的侧向稳定作用：保证天窗架上弦的侧向稳定 ；将天窗端壁上的风荷载传给屋架；将天窗端壁上的风荷载传给屋架 。 布置：布置：纵向位置（柱间）纵向位置（柱间） ：一般天窗架上弦横向水平支撑和垂直支撑均

9、设：一般天窗架上弦横向水平支撑和垂直支撑均设置在天窗端部第一柱间内。置在天窗端部第一柱间内。横向位置（道）横向位置（道） ：一般垂直支撑设置在天窗两侧。：一般垂直支撑设置在天窗两侧。水平系杆水平系杆 ：在未设置上弦横向水平支撑的天窗架间设置；应在上弦：在未设置上弦横向水平支撑的天窗架间设置；应在上弦节点处设置柔性系杆；对有檩屋盖体系，檩条可以代替柔性系杆。节点处设置柔性系杆；对有檩屋盖体系，檩条可以代替柔性系杆。 2 2 屋盖支撑布置屋盖支撑布置二、二、 单层工业厂房的结构布置与支撑布置单层工业厂房的结构布置与支撑布置163 3 柱间支撑布置柱间支撑布置 构成：由交叉钢杆件构成：由交叉钢杆件组

10、成，交叉倾角宜取组成，交叉倾角宜取45，支撑钢构件的，支撑钢构件的截面尺寸需经承载力截面尺寸需经承载力和稳定计算确定和稳定计算确定 。 柱间支撑是纵向平面排架中最主要的抗侧力构件。柱间支撑是纵向平面排架中最主要的抗侧力构件。作用：提高厂房的纵向作用：提高厂房的纵向刚度和稳定性；将吊车刚度和稳定性；将吊车纵向水平制动力、山墙纵向水平制动力、山墙及天窗端壁的风荷载、及天窗端壁的风荷载、纵向水平地震作用等传纵向水平地震作用等传至基础。至基础。柱间支撑作用示意图柱间支撑作用示意图二、二、 单层工业厂房的结构布置与支撑布置单层工业厂房的结构布置与支撑布置17分类：对于有吊车的厂房，按其位置可分为上柱柱间

11、支撑和下分类：对于有吊车的厂房，按其位置可分为上柱柱间支撑和下柱柱间支撑。柱柱间支撑。 上柱柱间支撑上柱柱间支撑 ：位于牛腿上部，并在柱顶设置通长的刚性系位于牛腿上部，并在柱顶设置通长的刚性系杆；杆；承受作用在山墙及天窗壁端的风荷载，并保证厂房上部承受作用在山墙及天窗壁端的风荷载，并保证厂房上部的纵向刚度。的纵向刚度。 下柱柱间支撑下柱柱间支撑 ：位于牛腿下部；位于牛腿下部；承受上部支撑传来的内力、承受上部支撑传来的内力、吊车纵向制动力和纵向水平地震作用等，并将其传至基础吊车纵向制动力和纵向水平地震作用等，并将其传至基础 。 形式：十字交叉形；当柱形式：十字交叉形；当柱间要通行或放置设备，或间

12、要通行或放置设备，或柱距较大而不宜采用交叉柱距较大而不宜采用交叉支撑时，可采用门架式支支撑时，可采用门架式支撑。撑。 门架式柱间支撑门架式柱间支撑3 3 柱间支撑布置柱间支撑布置 二、二、 单层工业厂房的结构布置与支撑布置单层工业厂房的结构布置与支撑布置184 4 围护结构布置围护结构布置 抗风柱一般与基础刚抗风柱一般与基础刚接，与屋架上弦铰接；当接，与屋架上弦铰接；当屋架设有下弦横向水平支屋架设有下弦横向水平支撑时，也可与下弦铰接或撑时，也可与下弦铰接或同时与上、下弦铰接。抗同时与上、下弦铰接。抗风柱与屋架之间一般采用风柱与屋架之间一般采用竖向可以移动、水平方向竖向可以移动、水平方向又有较大

13、刚度的弹簧板连又有较大刚度的弹簧板连接；如厂房沉降量较大时，接；如厂房沉降量较大时，宜采用槽形孔螺栓连接。宜采用槽形孔螺栓连接。（1）抗风柱）抗风柱抗风柱与屋架上、下弦连接构造抗风柱与屋架上、下弦连接构造二、二、 单层工业厂房的结构布置与支撑布置单层工业厂房的结构布置与支撑布置19（2）圈梁、连系梁、过梁和基础梁圈梁、连系梁、过梁和基础梁 圈梁是设置于墙体内并与柱子连接的现浇钢筋混凝土构件，其作用圈梁是设置于墙体内并与柱子连接的现浇钢筋混凝土构件，其作用是将墙体与排架柱、抗风柱等箍在一起，以增强厂房的整体刚度，防止是将墙体与排架柱、抗风柱等箍在一起，以增强厂房的整体刚度，防止由于地基的不均匀沉

14、降或较大的振动荷载对厂房产生不利影响。由于地基的不均匀沉降或较大的振动荷载对厂房产生不利影响。 连系梁除承受墙体荷载外，还具有连系纵向柱列、增强厂房的纵向连系梁除承受墙体荷载外，还具有连系纵向柱列、增强厂房的纵向刚度、传递纵向水平荷载的作用。刚度、传递纵向水平荷载的作用。 当墙体开有门窗洞口时，需设置钢筋混凝土过梁，以支承洞口上部当墙体开有门窗洞口时，需设置钢筋混凝土过梁，以支承洞口上部墙体的重量。墙体的重量。 在进行围护结构布置时，应尽可能地将圈梁、连系梁和过梁结合起在进行围护结构布置时，应尽可能地将圈梁、连系梁和过梁结合起来，使一种梁能兼作两种或三种梁的作用，以简化构造，节约材料，方来，使

15、一种梁能兼作两种或三种梁的作用，以简化构造，节约材料，方便施工。便施工。 在单层厂房中，一般采用基础梁来承托围护墙体的重量，并将其传在单层厂房中，一般采用基础梁来承托围护墙体的重量，并将其传至柱基础顶面，而不另做墙基础，以使墙体和柱的沉降变形一致。至柱基础顶面，而不另做墙基础，以使墙体和柱的沉降变形一致。4 4 围护结构布置围护结构布置二、二、 单层工业厂房的结构布置与支撑布置单层工业厂房的结构布置与支撑布置201 1 排架计算简图排架计算简图 （1）计算单元：可在结构平面图上由相邻柱距的中线截出一个典型的计算单元：可在结构平面图上由相邻柱距的中线截出一个典型的区段，作为排架的计算单元。区段，

16、作为排架的计算单元。 计算单元和计算模型计算单元和计算模型三、三、 单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合21 （2）基本假定和计算简图基本假定和计算简图 ：为了简化计算，对于钢筋混凝土排架结：为了简化计算，对于钢筋混凝土排架结构通常作如下假定：构通常作如下假定：柱下端与基础顶面为刚接；柱下端与基础顶面为刚接；柱顶与排架横梁（屋架或屋面梁）为铰接；柱顶与排架横梁（屋架或屋面梁）为铰接；横梁（即屋架或屋面梁）为轴向刚度很大的刚性连杆。横梁（即屋架或屋面梁）为轴向刚度很大的刚性连杆。 根据上述假定，可得到横向排架的计算简图。根据上述假定，可得到横向排架的计算简图。

17、三、三、 单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合1 1 排架计算简图排架计算简图22横向排架的计算简图横向排架的计算简图三、三、 单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合1 1 排架计算简图排架计算简图232 2 排架荷载计算排架荷载计算 作用在横向排架结构上的荷载有恒载、屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载、吊作用在横向排架结构上的荷载有恒载、屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载、吊车荷载和风荷载等，除吊车荷载外，其它荷载均取自计算单元范围内。车荷载和风荷载等，除吊车荷载外，其它荷载均取自计算单元范围内。 （1）恒载）恒载 ：屋盖自重屋盖自重

18、G1 ：屋盖自重包括屋架或屋面梁、屋面板、天沟板、天：屋盖自重包括屋架或屋面梁、屋面板、天沟板、天窗架、屋面构造层以及屋盖支撑等重力荷载。窗架、屋面构造层以及屋盖支撑等重力荷载。悬墙自重悬墙自重G2 ：当设有连系梁支承围护墙体时，排架柱承受着计算：当设有连系梁支承围护墙体时，排架柱承受着计算单元范围内连系梁、墙体和窗等重力荷载。单元范围内连系梁、墙体和窗等重力荷载。吊车梁和轨道及连接件自重吊车梁和轨道及连接件自重G3 。柱自重柱自重G4（G5） ：三、三、 单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合24 （2）屋面活荷载屋面活荷载 ：包括屋面均布活荷载、屋面雪荷载

19、和屋面积灰荷载：包括屋面均布活荷载、屋面雪荷载和屋面积灰荷载三部分。其荷载分项系数均为三部分。其荷载分项系数均为1.4。屋面均布活荷载屋面均布活荷载 ：屋面水平投影面上的屋面均布活荷载标准值，按：屋面水平投影面上的屋面均布活荷载标准值，按下列情况取：不上人的屋面为下列情况取：不上人的屋面为0.5kN/m2；上人的屋面为；上人的屋面为2.0kN/m2。屋面雪荷载屋面雪荷载 ：屋面水平投影面上的雪荷载标准值：屋面水平投影面上的雪荷载标准值 (kN/m2) 式中式中: 为基本雪压为基本雪压 (kN/m2)； 为屋面积雪分布系数。为屋面积雪分布系数。kskr 0ss0sr屋面积灰荷载屋面积灰荷载 ：对

20、设计生产中有大量排灰的厂房及其临近建筑时，：对设计生产中有大量排灰的厂房及其临近建筑时，应考虑屋面积灰荷载的影响。应考虑屋面积灰荷载的影响。屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，取两者中的较大值；当有屋屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，取两者中的较大值；当有屋面积灰荷载时，积灰荷载应与雪荷载或不上人的屋面均布活荷载两面积灰荷载时，积灰荷载应与雪荷载或不上人的屋面均布活荷载两者中的较大值同时考虑。者中的较大值同时考虑。注：注：三、三、 单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合2 2 排架荷载计算排架荷载计算 25吊车竖向荷载吊车竖向荷载 ： 和和 的标准值按下式计算的

21、标准值按下式计算式中式中 、 表示第表示第 台吊车的最大轮压和最小轮压；台吊车的最大轮压和最小轮压； 与吊车轮压相对应的支座反力影响线的竖向坐标值。与吊车轮压相对应的支座反力影响线的竖向坐标值。 maxmaxiiDPyminminiiDPymaxiPminiP 当计算吊车梁及其连接的强度时，吊车竖向荷载应乘以动力系数。当计算吊车梁及其连接的强度时，吊车竖向荷载应乘以动力系数。注：注：maxDminDiyi计算排架考虑多台吊车竖向荷载时，对单跨厂房的每个排架，参计算排架考虑多台吊车竖向荷载时，对单跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不宜多于与组合的吊车台数不宜多于2台；对多跨厂房的每个排架，不宜

22、台；对多跨厂房的每个排架，不宜多于多于4台。台。 （3）吊车荷载吊车荷载 ：三、单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合三、单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合2 2 排架荷载计算排架荷载计算 26吊车横向水平荷载吊车横向水平荷载 ：吊车总的横向水平荷载可按下式取值：吊车总的横向水平荷载可按下式取值：式中式中 吊车的额定起重量；吊车的额定起重量； 小车重量；小车重量； 重力加速度；重力加速度； 横向水平荷载系数。横向水平荷载系数。1()TQQ gQ1Qg 对于一般四轮桥式吊车，大车每一轮子传递给吊车梁的横向对于一般四轮桥式吊车，大车每一轮子传递给吊车梁的横向水平制动力水平制动力 为：为： 式中式中

23、 为第为第 个大车轮子的横向水平制动力。个大车轮子的横向水平制动力。11()4TQQ gmaxiiTT yiTiT考虑多台吊车水平荷载时，对单跨或多跨厂房的每个排架，参考虑多台吊车水平荷载时，对单跨或多跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不应多于与组合的吊车台数不应多于2台。台。注：注：三、三、 单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合2 2 排架荷载计算排架荷载计算 27吊车纵向水平荷载：吊车纵向水平荷载： 吊车纵向水平荷载标准值吊车纵向水平荷载标准值T0，按作用在一边轨道上所有刹车轮的，按作用在一边轨道上所有刹车轮的最大轮压之和的最大轮压之和的10%采用，即

24、采用，即式中，式中，n为施加在一边轨道上所有刹车轮数之和，对于一般的四轮为施加在一边轨道上所有刹车轮数之和，对于一般的四轮吊车，吊车，n=1。0max10TnP无论单跨或多跨厂房，在计算吊车纵向水平荷载时，一侧的无论单跨或多跨厂房，在计算吊车纵向水平荷载时，一侧的整个纵向排架上最多只能考虑整个纵向排架上最多只能考虑2台吊车。台吊车。注：注：三、三、 单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合2 2 排架荷载计算排架荷载计算 28式中式中 基本风压值（基本风压值（kN/m2），是以当地比较空旷平坦地面上离），是以当地比较空旷平坦地面上离 高度高度z处的风振系数；处的

25、风振系数； 风压高度变化系数；风压高度变化系数； 风荷载体型系数。风荷载体型系数。 zzs0w地地10m高处统计所得的高处统计所得的50年一遇年一遇10分钟平均最大风速为标分钟平均最大风速为标准确定的风压值；准确定的风压值； （4）风荷载风荷载 ： 垂直于建筑物表面上的风荷载标准值垂直于建筑物表面上的风荷载标准值 （kN/m2）按下式计算：）按下式计算： ks0 zzwwkw三、三、 单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合2 2 排架荷载计算排架荷载计算 293 3 等高排架内力分析等高排架内力分析 （1）柱顶水平集中力作用下等高排架内力分析柱顶水平集中力作用

26、下等高排架内力分析 ： 在柱顶水平集中力作用下，等高排架各柱顶侧移相等，沿横在柱顶水平集中力作用下，等高排架各柱顶侧移相等，沿横梁与柱的连接处将各柱的柱顶切开，在各柱顶的切口上作用一对梁与柱的连接处将各柱的柱顶切开，在各柱顶的切口上作用一对相应的剪力相应的剪力 。iV111iiiniiVFF柱顶水平集中力作用下等高排架的变形和内力柱顶水平集中力作用下等高排架的变形和内力三、三、 单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合30111iinii1ii式中式中 第第 i 根排架柱的抗侧移刚度（或抗剪刚度），即悬臂根排架柱的抗侧移刚度（或抗剪刚度），即悬臂 第第 i 根排

27、架柱的剪力分配系数，按下式计算：根排架柱的剪力分配系数，按下式计算： 求得柱顶剪力求得柱顶剪力Vi 后，用平衡条件可得排架柱各截面的弯矩后，用平衡条件可得排架柱各截面的弯矩和剪力。和剪力。当排架结构柱顶作用水平集中力当排架结构柱顶作用水平集中力F时，各柱的剪力按其抗时，各柱的剪力按其抗剪刚度与各柱抗剪刚度总和的比例关系进行分配。剪刚度与各柱抗剪刚度总和的比例关系进行分配。柱柱顶产生单位侧移所需施加的水平力柱柱顶产生单位侧移所需施加的水平力注：注：3 3 等高排架内力分析等高排架内力分析 三、三、 单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合31剪力分配系数必满足剪力

28、分配系数必满足 。 1i各柱的柱顶剪力各柱的柱顶剪力Vi仅与仅与F 的大小有关，而与其作用在排架左侧的大小有关，而与其作用在排架左侧或右侧柱顶处位置无关，但或右侧柱顶处位置无关，但F 的作用位置对横梁内力有影响。的作用位置对横梁内力有影响。 （2）任意荷载作用下等高排架内力分析任意荷载作用下等高排架内力分析 ：等高排架在任意荷载作用：等高排架在任意荷载作用下，为了利用剪力分配法求解，通常可采用以下三个步骤来进行这种情况下，为了利用剪力分配法求解，通常可采用以下三个步骤来进行这种情况下的排架内力分析。下的排架内力分析。对承受任意荷载作用的排架，先在排架柱顶部附加一个不动铰对承受任意荷载作用的排架

29、，先在排架柱顶部附加一个不动铰支座以阻止其侧移，则各柱为单阶一次超静定柱，应用柱顶反支座以阻止其侧移，则各柱为单阶一次超静定柱，应用柱顶反力系数可求得各柱反力力系数可求得各柱反力Ri及相应的柱端剪力，柱顶假想的不动及相应的柱端剪力，柱顶假想的不动铰支座总反力为铰支座总反力为 。iRR3 3 等高排架内力分析等高排架内力分析 三、三、 单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合32撤除假想的附加不动铰支座，将支座总反力撤除假想的附加不动铰支座，将支座总反力R反向作用于排架反向作用于排架柱顶，应用剪力分配法可求出柱顶水平力柱顶，应用剪力分配法可求出柱顶水平力R作用下各

30、柱顶剪作用下各柱顶剪力力 。iR将前面的计算结果相叠加，可得到在任意荷载作用下排架柱顶将前面的计算结果相叠加，可得到在任意荷载作用下排架柱顶剪力剪力 ，然后可求出各柱的内力。，然后可求出各柱的内力。 iiRR 任意荷载作用下等高排架内力分析任意荷载作用下等高排架内力分析3 3 等高排架内力分析等高排架内力分析 三、三、 单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合334 4 内力组合内力组合 所谓内力组合，就是将排架柱在各单项荷载作用下的内力，按照它所谓内力组合，就是将排架柱在各单项荷载作用下的内力，按照它们在使用过程中同时出现的可能性，求出在某些荷载共同作用下，柱

31、控们在使用过程中同时出现的可能性，求出在某些荷载共同作用下，柱控制截面可能产生的最不利内力，作为柱和基础配筋计算的依据。制截面可能产生的最不利内力，作为柱和基础配筋计算的依据。 （1）柱的控制截面柱的控制截面 控制截面是指对截面配筋起控制作用的截面。控制截面是指对截面配筋起控制作用的截面。当柱高度较大时，下柱中间某截面也可能为控制截面。当柱高度较大时，下柱中间某截面也可能为控制截面。当柱上作用有较大的集中荷载（如悬墙重量等）时，可根据当柱上作用有较大的集中荷载（如悬墙重量等）时，可根据其内力大小还需将集中荷载作用处的截面作为控制截面。其内力大小还需将集中荷载作用处的截面作为控制截面。三、三、

32、单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合34 （2）荷载效应组合荷载效应组合 对于一般排架结构，荷载效应组合的设计值对于一般排架结构，荷载效应组合的设计值S应从下列组合值中取应从下列组合值中取最不利值确定：最不利值确定：由可变荷载效应控制的组合由可变荷载效应控制的组合 111.2GkQQ kSSS11.20.9nGkQiQikiSSS由永久荷载效应控制的组合由永久荷载效应控制的组合11.35 nGkQiciQikiSSS4 4 内力组合内力组合三、三、 单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合35 （3）不利内力组合不利内力组合

33、通常选择以下四种内力组合作为截面最不利内力组合：通常选择以下四种内力组合作为截面最不利内力组合： +Mmax及相应的及相应的N，V； Mmax及相应的及相应的N，V； Nmax及相应的及相应的M，V； Nmin及相应的及相应的M，V。4 4 内力组合内力组合三、三、 单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合单层工业厂房铰接排架的内力分析与组合361 1 截面设计截面设计（1）截面配筋计算）截面配筋计算 在对柱进行受压承载力计算或验算时，柱的偏心距增大系数在对柱进行受压承载力计算或验算时，柱的偏心距增大系数 或或稳定系数稳定系数 与柱的计算长度有与柱的计算长度有 关。关。混凝土结构设计规范混凝土结构

34、设计规范根据单根据单层厂房的实际支承及受力特点，结合工程经验所给出的计算长度层厂房的实际支承及受力特点，结合工程经验所给出的计算长度 。0l0l 刚性屋盖单层厂房排架柱、露天吊车柱和栈桥柱的计算长度刚性屋盖单层厂房排架柱、露天吊车柱和栈桥柱的计算长度柱的类型柱的类型排排 架架 方方 向向垂直排架方向垂直排架方向有柱间支撑有柱间支撑无柱间撑无柱间撑无吊车无吊车厂房柱厂房柱单单 跨跨1.5H1.0H1.2H两跨及多跨两跨及多跨1.25H1.0H1.2H有吊车有吊车厂房柱厂房柱上上 柱柱2.0Hu1.25Hu1.5Hu下下 柱柱1.0Hl0.8Hl1.0Hl露天吊车柱和栈桥柱露天吊车柱和栈桥柱2.0

35、Hl1.0Hl四、四、 单层工业厂房排架柱设计单层工业厂房排架柱设计37 在厂房结构钢筋混凝土柱中，常在其支承屋架、托架、吊车梁在厂房结构钢筋混凝土柱中，常在其支承屋架、托架、吊车梁和连系梁等构件的部位，设置从柱侧面伸出的短悬臂，称为牛腿。和连系梁等构件的部位，设置从柱侧面伸出的短悬臂，称为牛腿。 牛腿按承受的竖向力作用点至牛腿根部柱边缘水平距离的不同牛腿按承受的竖向力作用点至牛腿根部柱边缘水平距离的不同分为两类：分为两类： 时为长牛腿，按悬臂梁进行设计；时为长牛腿，按悬臂梁进行设计； 时为短牛腿时为短牛腿 ，是一个变截面短悬臂深梁。，是一个变截面短悬臂深梁。0ah0ah五、牛腿设计五、牛腿设

36、计38（1）牛腿的受力特点及破坏形态牛腿的受力特点及破坏形态 试验研究表明，从加载至破坏，牛腿大体经历弹性、裂缝出现与开展和试验研究表明，从加载至破坏，牛腿大体经历弹性、裂缝出现与开展和最后破坏三个阶段。最后破坏三个阶段。 弹性阶段弹性阶段 ：通过通过 环环氧树脂牛腿模型的氧树脂牛腿模型的光弹试验，得到了光弹试验，得到了主应力迹线。主应力迹线。牛腿的应力状态牛腿的应力状态0/0.5a h五、牛腿设计五、牛腿设计39裂缝出现与开展阶段裂缝出现与开展阶段 ： 试验表明，当荷载达到极限荷载的试验表明，当荷载达到极限荷载的20%40%时，由于上柱根部与时，由于上柱根部与牛腿交界处的主拉应力集中现象，在

37、该处首先出现自上而下的竖向裂牛腿交界处的主拉应力集中现象，在该处首先出现自上而下的竖向裂缝，裂缝细小且开展较慢，对牛腿的受力性能影响不大；缝，裂缝细小且开展较慢，对牛腿的受力性能影响不大； 当荷载达到极限荷载的当荷载达到极限荷载的40%40%60%60%时，在加载垫板内侧附近出现一条时，在加载垫板内侧附近出现一条斜裂缝，其方向大体与主压应力轨迹线平行。斜裂缝，其方向大体与主压应力轨迹线平行。 五、五、 牛腿设计牛腿设计40破坏阶段破坏阶段 ：随随a/h0值的不同，牛腿主要有以下几种破坏形态：值的不同，牛腿主要有以下几种破坏形态： 弯压破坏弯压破坏 剪切破坏剪切破坏 牛腿的破坏形态牛腿的破坏形态

38、斜压破坏斜压破坏五、五、 牛腿设计牛腿设计41（2）牛腿截面尺寸的确定牛腿截面尺寸的确定 牛腿的截面宽度与柱宽相同。牛腿的截面宽度与柱宽相同。 牛腿截面尺寸通常以不出现斜裂缝作为控制条件。牛腿截面尺寸通常以不出现斜裂缝作为控制条件。设计时以下列设计时以下列经验公式作为抗裂控制条件来确定牛腿的截面尺寸：经验公式作为抗裂控制条件来确定牛腿的截面尺寸： bstk0vsvs01 0.50.5Ff bhFaFh式中式中Fvk、Fhk分别为作用于牛腿顶部按荷载效应标准组合计算的竖分别为作用于牛腿顶部按荷载效应标准组合计算的竖 裂缝控制系数；裂缝控制系数； a竖向力的作用点至下柱边缘的水平距离竖向力的作用点

39、至下柱边缘的水平距离向力和水平拉力值；向力和水平拉力值；b牛腿宽度；牛腿宽度； h0牛腿与下柱交接处的垂直截面有效高度。牛腿与下柱交接处的垂直截面有效高度。五、五、 牛腿设计牛腿设计42纵向受力钢筋计算纵向受力钢筋计算 ：在竖向力设计值：在竖向力设计值Fv和水平拉力设计值和水平拉力设计值Fh共同作共同作用下，通过对用下，通过对 A 点取力矩平衡可得：点取力矩平衡可得：近似取近似取 ， ，则由上式可得纵向受力钢筋，则由上式可得纵向受力钢筋总截面面积总截面面积As为为式中式中 Fv、Fh分别为作用在牛腿顶部的竖向力设计值和水平拉力设计值；分别为作用在牛腿顶部的竖向力设计值和水平拉力设计值； a意义

40、同前，当意义同前，当a0.3h0时，取时，取a=0.3h0； fy为纵向受拉钢筋强度设计值。为纵向受拉钢筋强度设计值。 vhs0syss0F aFhaf Ahs0.85s0ss0/1.2hahvhsy0y1.20.85F aFAf hf五、五、 牛腿设计牛腿设计43（4）水平箍筋及弯起钢筋水平箍筋及弯起钢筋 在牛腿的截面尺寸满足公式的抗裂条件后，可不进行斜截面受剪承载在牛腿的截面尺寸满足公式的抗裂条件后，可不进行斜截面受剪承载力计算，只需按下述构造要求设置水平箍筋和弯起钢筋。力计算，只需按下述构造要求设置水平箍筋和弯起钢筋。 水平箍筋的直径应取水平箍筋的直径应取6-12mm6-12mm，间距，

41、间距100-150mm100-150mm，且在上部，且在上部2 2h h0 0/3/3范围内范围内的水平箍筋总截面面积不应小于承受竖向力的受拉钢筋截面面积的的水平箍筋总截面面积不应小于承受竖向力的受拉钢筋截面面积的1/21/2。 当牛腿的剪跨比当牛腿的剪跨比a a/ /h h0 00.30.3时，宜设置弯起钢筋。时，宜设置弯起钢筋。 纵向受拉钢筋不得兼作弯起钢筋。纵向受拉钢筋不得兼作弯起钢筋。 弯起钢筋的锚固同纵向受力钢筋。弯起钢筋的锚固同纵向受力钢筋。 五、五、 牛腿设计牛腿设计44 （1 1）轴心荷载作用下的基础）轴心荷载作用下的基础 ：在轴心荷载作用下，基础底面的压在轴心荷载作用下，基础

42、底面的压力为均匀分布，设计时应满足：力为均匀分布，设计时应满足： 轴心受压基础压力分布轴心受压基础压力分布kkkaNGpfA 若基础的埋置深度为若基础的埋置深度为d，基础及其上填土的平均重基础及其上填土的平均重度为度为 , ,则则 ，可，可得基础底面面积为：得基础底面面积为： 0k0GdAka0NAfd六、六、 柱下单独基础设计柱下单独基础设计45 （2）偏心荷载作用下的基础偏心荷载作用下的基础 ：在偏心荷载作用下，基础底面的压力：在偏心荷载作用下，基础底面的压力为线性分布。为线性分布。 偏心受压基础压力分布偏心受压基础压力分布六、六、 柱下单独基础设计柱下单独基础设计46基础底面边缘的压力可

43、按下式计算：基础底面边缘的压力可按下式计算：取取 ，并将，并将 代入，可将基础底面边缘的压力值写代入，可将基础底面边缘的压力值写成如下形式：成如下形式：k,maxbkbkk,minpNMpAWbkkkwkNNGNbkkwkwkMMV hNe0bkbk/eMN2/6Wlbk,maxbk0k,min61pNeplbb六、六、 柱下单独基础设计柱下单独基础设计47在偏心荷载作用下，基础底面的压力值应符合下式要求：在偏心荷载作用下，基础底面的压力值应符合下式要求： 在确定偏心荷载作用下基础的底面尺寸时，一般采用试算法。首先在确定偏心荷载作用下基础的底面尺寸时，一般采用试算法。首先按轴心荷载作用下初步估

44、算基础的底面面积；再考虑基础底面弯矩的影按轴心荷载作用下初步估算基础的底面面积；再考虑基础底面弯矩的影响，将基础底面积适当响，将基础底面积适当增加（增加（20-40）%，初步选定基础底面的边长，初步选定基础底面的边长l和和b，计算偏心荷载作用下基础底面的压力值，然后验算是否满足要求；如不计算偏心荷载作用下基础底面的压力值，然后验算是否满足要求；如不满足，应调整基础底面尺寸重新验算，直至满足为止。满足，应调整基础底面尺寸重新验算，直至满足为止。 k,maxa1.2pfk,maxk,mina2pppf六、六、 柱下单独基础设计柱下单独基础设计48 独立基础的高度除应满足构造要求外，还应根据柱与基础

45、交接处以及基独立基础的高度除应满足构造要求外，还应根据柱与基础交接处以及基础变阶处混凝土的受冲切承载力计算确定。础变阶处混凝土的受冲切承载力计算确定。基础冲切破坏示意图基础冲切破坏示意图六、六、 柱下单独基础设计柱下单独基础设计49 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范规定，对矩形截面柱的矩形基础，柱规定，对矩形截面柱的矩形基础，柱与基础交接处以及基础变阶处的受冲切承载力应按下列公式验算：与基础交接处以及基础变阶处的受冲切承载力应按下列公式验算： lhptm00.7Ff a hljlFp Amtb()/2aaa六、六、 柱下单独基础设计柱下单独基础设计50 独立基础底板的受力状态可看作在地

46、基土反力作用下支承于柱上独立基础底板的受力状态可看作在地基土反力作用下支承于柱上倒置的变截面悬臂板。基础底板配筋采用地基土净反力。倒置的变截面悬臂板。基础底板配筋采用地基土净反力。 (1) 轴心荷载作用下的基础轴心荷载作用下的基础：将基础底板划分为四个区块，每个区块：将基础底板划分为四个区块，每个区块都可看作是固定于柱边的悬臂板，且区块之间无联系。都可看作是固定于柱边的悬臂板，且区块之间无联系。 ttjalbbpM2242 ttjbbalpM2242基础底板配筋计算图基础底板配筋计算图六、六、 柱下单独基础设计柱下单独基础设计51 由于长边方向的钢筋一般置于沿短边方向钢筋的下面，此处若假定由于

47、长边方向的钢筋一般置于沿短边方向钢筋的下面，此处若假定b方向为长边，故沿长边方向为长边，故沿长边b方向的受力钢筋截面面积，可近似按下式计算：方向的受力钢筋截面面积，可近似按下式计算： ysfhMA09 . 0 如果基础底板两个方向受力钢筋直径均为如果基础底板两个方向受力钢筋直径均为d，则截面，则截面的有效高度的有效高度为，故沿短边为，故沿短边l方向的受力钢筋截面面积为：方向的受力钢筋截面面积为：ysfdhMA09 . 0六、六、 柱下单独基础设计柱下单独基础设计52 (2) 偏心荷载作用下的基础偏心荷载作用下的基础：当偏心矩小于或等于：当偏心矩小于或等于1/6 基础宽度基础宽度时，沿弯矩作用方

48、向在任意截面时，沿弯矩作用方向在任意截面处，及垂直于弯矩作用方向在处，及垂直于弯矩作用方向在任意截面任意截面处相应于荷载效应基本组合时的弯矩设计值可分别处相应于荷载效应基本组合时的弯矩设计值可分别按下列公式计算：按下列公式计算：lppAGppalaMjjjj,max,max,2122121 AGppbbalMjj22481min,max,2 当按上式求得弯矩设计值当按上式求得弯矩设计值 、 后，其相应的基础底板受力后，其相应的基础底板受力钢筋截面面积可近似地按轴心受压公式进行计算。钢筋截面面积可近似地按轴心受压公式进行计算。MM六、六、 柱下单独基础设计柱下单独基础设计53构造要求构造要求基础

49、形状基础形状：独立基础的底面一般为矩形，长宽比宜小于独立基础的底面一般为矩形，长宽比宜小于2。基础的。基础的截面形状一般可采用对称的阶梯形或锥形。截面形状一般可采用对称的阶梯形或锥形。底板配筋底板配筋：基础底板受力钢筋的最小直径不宜小于基础底板受力钢筋的最小直径不宜小于10mm，间距不，间距不宜大于宜大于200mm，也不宜小于，也不宜小于100mm。当基础底面边长大于或等于。当基础底面边长大于或等于2.5m时，底板受力钢筋的长度可取边长的时，底板受力钢筋的长度可取边长的0.9倍，并宜交错布置。倍，并宜交错布置。混凝土强度等级混凝土强度等级：基础的混凝土强度等级不宜低于基础的混凝土强度等级不宜低

50、于C20。垫层的混。垫层的混凝土强度等级应为凝土强度等级应为C10。 杯口深度杯口深度：杯口的深度等于柱的插入深度：杯口的深度等于柱的插入深度h1+50mm。为了保证预制。为了保证预制柱能嵌固在基础中，柱伸入杯口应有足够的深度柱能嵌固在基础中，柱伸入杯口应有足够的深度h1；h1还应满足柱还应满足柱内受力钢筋锚固长度的要求，并应考虑吊装安装时柱的稳定性。内受力钢筋锚固长度的要求，并应考虑吊装安装时柱的稳定性。六、六、 柱下单独基础设计柱下单独基础设计54杯口尺寸杯口尺寸：杯口应大于柱截面边长，其顶部每边留出杯口应大于柱截面边长，其顶部每边留出75mm，底部每，底部每边留出边留出50mm，以便预制