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1、第二章第二章 单层工业厂房单层工业厂房v本章重点：本章重点：v熟悉单层工业厂房结构的选型与结构布置方法；熟悉单层工业厂房结构的选型与结构布置方法；v掌握钢筋混凝土排架的荷载与内力计算方法、内掌握钢筋混凝土排架的荷载与内力计算方法、内力组合原则及柱的截面设计方法；力组合原则及柱的截面设计方法；v熟悉排架柱的配筋构造要求。熟悉排架柱的配筋构造要求。v2.1结构类型和结构体系结构类型和结构体系v单层厂房依据其单层厂房依据其跨度、高度和吊车起重量跨度、高度和吊车起重量等因素等因素的不同可采用的不同可采用混合结构、钢筋混凝土结构混合结构、钢筋混凝土结构和和钢结钢结构构。单。单v层厂房的结构类型和体系可分
2、为：层厂房的结构类型和体系可分为：排架与刚架排架与刚架v 单跨与多跨；单跨与多跨；v 等高与不等高等高与不等高;v 排架结构图排架结构图门式刚架结构图门式刚架结构图v2.2结构组成及荷载传递结构组成及荷载传递v2.2.1 结构组成结构组成v单层工业厂房是由多种结构组成的空间结构。如单层工业厂房是由多种结构组成的空间结构。如根据构件的作用不同可以分为根据构件的作用不同可以分为承重结构承重结构和和围护结围护结构构。v承重结构：承重结构：直接承受荷载并将荷载传递给其它构直接承受荷载并将荷载传递给其它构件的构件件的构件:如屋面板、天窗架、屋架、柱、吊车梁如屋面板、天窗架、屋架、柱、吊车梁和基础是单层厂
3、房的主要承重结构构件；和基础是单层厂房的主要承重结构构件；v1.屋盖结构屋盖结构v屋盖结构可分有檩体系和无檩体系两种。屋盖结构可分有檩体系和无檩体系两种。v有檩体系：有檩体系：由小型屋面板、檩条及屋盖支撑组成。由小型屋面板、檩条及屋盖支撑组成。刚度小。刚度小。v无檩体系：无檩体系：由屋面板、天沟板、天窗架、屋架、由屋面板、天沟板、天窗架、屋架、托架、及屋盖支撑组成。刚度大。托架、及屋盖支撑组成。刚度大。v2.纵、横向平面排架纵、横向平面排架v横向平面排架：包括横梁横向平面排架：包括横梁(屋架屋架)、柱及基础。、柱及基础。v纵向平面排架纵向平面排架:v由连系梁、吊车梁、纵向柱列（包括柱间支撑）和
4、基础组由连系梁、吊车梁、纵向柱列（包括柱间支撑）和基础组成。作用主要是保证厂房结构的纵向稳定和刚度，承受作成。作用主要是保证厂房结构的纵向稳定和刚度，承受作用在厂房结构上的纵向水平荷载，并将其传给地基，同时用在厂房结构上的纵向水平荷载，并将其传给地基，同时也承受因温度变化和收缩变形而产生的内力。也承受因温度变化和收缩变形而产生的内力。v3.围护结构：围护结构：包括纵墙、山墙、墙梁、抗风柱、包括纵墙、山墙、墙梁、抗风柱、基础梁。基础梁。v外纵墙、山墙、连系梁、抗风柱和基础梁都是围外纵墙、山墙、连系梁、抗风柱和基础梁都是围护结构构件，这些构件所承受的荷载，主要是墙护结构构件，这些构件所承受的荷载，
5、主要是墙体和构件的自重以及作用在墙面上的风荷载。体和构件的自重以及作用在墙面上的风荷载。v2.3 结构布置结构布置v单层工业厂房的结构布置包括平面布置、支撑布置和围护结单层工业厂房的结构布置包括平面布置、支撑布置和围护结构的布置。构的布置。v2.3.1 厂房平面布置厂房平面布置v1.柱网布置：柱网布置：要考虑工艺、经济、模数化等因素。要考虑工艺、经济、模数化等因素。v厂房承重柱的纵向和横向定位轴线所形成的网络，称为柱网。厂房承重柱的纵向和横向定位轴线所形成的网络，称为柱网。柱网布置就是确定纵向定位轴线之间（跨度）和横向定位轴柱网布置就是确定纵向定位轴线之间（跨度）和横向定位轴线之间（柱距）的尺
6、寸。线之间（柱距）的尺寸。v在结构平面布置中，厂房的跨度在结构平面布置中，厂房的跨度18m时，取时，取3m的倍数；的倍数；18m 则取则取6m的倍数。厂房的柱距，一般取的倍数。厂房的柱距，一般取6m或或6m倍数。倍数。v2.变形缝设置变形缝设置v（1）伸缩缝为减小由于温）伸缩缝为减小由于温v度变化所引起的应力，可度变化所引起的应力，可v用温度伸缩缝将厂房分成用温度伸缩缝将厂房分成v几个温度区段。几个温度区段。v最大伸缩缝间距：最大伸缩缝间距：v处于室内或土中处于室内或土中 100Mv处于露天时处于露天时 70Mv（2 2）沉降缝）沉降缝:解决不均匀沉降问题。解决不均匀沉降问题。v在一般单层厂房
7、中可不设沉降缝。沉降缝应将建筑物从屋在一般单层厂房中可不设沉降缝。沉降缝应将建筑物从屋顶到基础底面全部分开，以使在缝两边发生不同沉降时而顶到基础底面全部分开，以使在缝两边发生不同沉降时而不致损坏整个建筑物。沉降缝可兼做伸缩缝。不致损坏整个建筑物。沉降缝可兼做伸缩缝。v（3）防震缝：）防震缝：减小厂房震害而采取的措施。减小厂房震害而采取的措施。v防震缝应将上部结构和基础都完全分开，防震缝的宽度在防震缝应将上部结构和基础都完全分开，防震缝的宽度在厂房纵横跨交接处可采用厂房纵横跨交接处可采用100150mm，其它情况可采用，其它情况可采用5090mm。地震区的厂房，其伸缩缝和沉降缝均应符合。地震区的
8、厂房，其伸缩缝和沉降缝均应符合防震缝的要求。防震缝的要求。v2.3.22.3.2支撑布置支撑布置v单层厂房支撑包括屋盖支撑和柱间支撑两类，应了解各单层厂房支撑包括屋盖支撑和柱间支撑两类，应了解各支撑的作用和设置条件及设置位置。支撑的作用和设置条件及设置位置。v1.1.屋盖支撑屋盖支撑 v上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑 v下弦横向水平支撑下弦横向水平支撑 v纵向水平支撑纵向水平支撑 v垂直支撑和水平系杆垂直支撑和水平系杆 v天窗架支撑天窗架支撑上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑下弦横向及纵向水平支撑下弦横向及纵向水平支撑垂垂直直支支撑撑及及水水平平系系杆v2.2.柱间支撑柱间支撑v柱间支撑是纵向
9、平面排架中最主要的抗侧力构件，其作用柱间支撑是纵向平面排架中最主要的抗侧力构件，其作用是承受纵向水平荷载和提高纵向刚度。是承受纵向水平荷载和提高纵向刚度。v2.3.32.3.3围护结构的布置围护结构的布置v1.1.抗风柱布置抗风柱布置v抗风柱与屋架相连必须满足两个条件：抗风柱与屋架相连必须满足两个条件：v水平方向可靠连接；水平方向可靠连接；v垂直方向允许有一定的相对位移。垂直方向允许有一定的相对位移。v2.2.圈梁圈梁v设置圈梁的目的是将墙体和柱、抗风柱等箍在一起，以设置圈梁的目的是将墙体和柱、抗风柱等箍在一起，以增加厂房的整体刚性，防止由于地基发生过大的不均匀增加厂房的整体刚性，防止由于地基
10、发生过大的不均匀沉降或较大的振动荷载对厂房产生不利影响。沉降或较大的振动荷载对厂房产生不利影响。v3.3.连系梁：连系梁：v单层厂房的外墙一般做成自承重墙，不宜设置墙梁（亦称单层厂房的外墙一般做成自承重墙，不宜设置墙梁（亦称连系梁）。当墙的高度超过一定限度（例如连系梁）。当墙的高度超过一定限度（例如15m15m以上），以上），墙体的砌体强度不足以承受本身自重时，需要在墙下布置墙体的砌体强度不足以承受本身自重时，需要在墙下布置连系梁。连系梁两端支承在柱牛腿上，并通过牛腿将墙体连系梁。连系梁两端支承在柱牛腿上，并通过牛腿将墙体荷载传给柱子。荷载传给柱子。v4.基础梁布置基础梁布置v在排架结构或刚架
11、结构的单层厂房中，采用基础梁承受围在排架结构或刚架结构的单层厂房中，采用基础梁承受围护墙体的重量，并把它传给柱下单独基础，不另设墙基础。护墙体的重量，并把它传给柱下单独基础，不另设墙基础。v2.4结构选型和截面尺寸确定结构选型和截面尺寸确定v2.4.1 屋盖结构构件v1.屋面板无檩：大型屋面板屋面板无檩：大型屋面板(1.5m6.0m)，F型屋面板、型屋面板、单肋板、空心板。单肋板、空心板。v2.2.有檩：檩条、小型屋面板（槽瓦、波形大瓦等）有檩：檩条、小型屋面板（槽瓦、波形大瓦等）v檩条搁在屋架或屋面大梁上，起着支承小型屋面板并将屋檩条搁在屋架或屋面大梁上，起着支承小型屋面板并将屋面荷载传给屋
12、架的作用。它与屋架间用预埋钢板焊接，并面荷载传给屋架的作用。它与屋架间用预埋钢板焊接，并与屋盖支撑一起保证屋盖结构的整体刚度。与屋盖支撑一起保证屋盖结构的整体刚度。v3.屋架屋架v4.天窗架和托架天窗架和托架天窗架天窗架托架托架v2.4.2 吊车梁吊车梁v吊车梁直接承受吊车起重、运行和制动时产生的各种往复吊车梁直接承受吊车起重、运行和制动时产生的各种往复荷载；传递厂房的纵向荷载、保证厂房的纵向刚度。荷载；传递厂房的纵向荷载、保证厂房的纵向刚度。吊车梁的类型吊车梁的类型v2.4.3 柱柱v1.柱的形式柱的形式:矩形、工字形、双肢柱。矩形、工字形、双肢柱。v2.2.柱的截面尺寸柱的截面尺寸v设计柱
13、子的截面尺寸时不仅考虑承载力，还需考虑厂房设计柱子的截面尺寸时不仅考虑承载力，还需考虑厂房柱的刚度要求。柱的刚度要求。v表表2.4.22.4.2给出矩形、给出矩形、I I形截面柱尺寸的限值，若满足该限形截面柱尺寸的限值，若满足该限值要求，就认为厂房的横向刚度已得到保证。厂房柱截值要求，就认为厂房的横向刚度已得到保证。厂房柱截面尺寸参考下表。面尺寸参考下表。v2.4.4 2.4.4 基础基础v1.1.基础的类型：基础的类型：单层厂房一般采用预制柱下基础，其主单层厂房一般采用预制柱下基础，其主要形式有杯形基础（分梯形和锥形）、高杯基础、爆扩要形式有杯形基础（分梯形和锥形）、高杯基础、爆扩桩基础和预
14、制桩基础。桩基础和预制桩基础。v2.基础尺寸的初步基础尺寸的初步v拟定基础类型基础底面尺寸根据基底反力和地基承载力拟定基础类型基础底面尺寸根据基底反力和地基承载力由计算确定。基础高度和外形尺寸可根据工程经验确定。由计算确定。基础高度和外形尺寸可根据工程经验确定。基础类型基础类型v2.5排架结构内力分析排架结构内力分析v横向平面排架结构是单层厂房结构计算的基本单横向平面排架结构是单层厂房结构计算的基本单元，主要解决两个问题：元，主要解决两个问题：v1、求出排架柱在各种荷载作用下起控制作用的截、求出排架柱在各种荷载作用下起控制作用的截面的最不利内力，作为柱截面设计和承载力校核面的最不利内力，作为柱
15、截面设计和承载力校核的依据；的依据；v2、求出柱传给基础的最不利内力，作为基础设计、求出柱传给基础的最不利内力，作为基础设计的依据。的依据。v2.5.1 排架计算简图排架计算简图v1.计算单元计算单元:按平面结构计算，根据结构布置和按平面结构计算，根据结构布置和受力状况，选取最有代表性的计算单元。受力状况，选取最有代表性的计算单元。v2.基本假定和计算简图基本假定和计算简图v（1）柱上端与屋架（或屋面梁）铰接；）柱上端与屋架（或屋面梁）铰接；v（2）柱下端与基础固接；）柱下端与基础固接；v（3）排架横梁为无轴向变形的刚杆，横梁两端处柱的水）排架横梁为无轴向变形的刚杆，横梁两端处柱的水平位移相等
16、；平位移相等；v（4）排架柱的高度由固定端算至柱顶铰接处；）排架柱的高度由固定端算至柱顶铰接处；v（5）排架的跨度以厂房的轴线为准。）排架的跨度以厂房的轴线为准。v2.5.2 排架上的荷载排架上的荷载v1.恒载恒载 v屋盖恒载屋盖恒载G1（包括屋面构造层、屋面板、天沟板、天（包括屋面构造层、屋面板、天沟板、天窗架、屋架、屋盖支撑以及与屋架连接的设备管道）；窗架、屋架、屋盖支撑以及与屋架连接的设备管道）；v悬墙自重重力荷载悬墙自重重力荷载G2；v吊车梁和轨道及连接件的重力荷载吊车梁和轨道及连接件的重力荷载G3；v柱自重重力荷载柱自重重力荷载G4、G5。恒载作用位置及相应的计算简图恒载作用位置及相
17、应的计算简图v2.2.屋面活荷载屋面活荷载 v(1)(1)屋面均布活荷载：屋面均布活荷载：不上人屋面取不上人屋面取0.5 kN/m20.5 kN/m2，上人屋，上人屋面取面取2.0 kN/m22.0 kN/m2。v(2)(2)屋面雪荷载屋面雪荷载 S Sk k=r rS S0 0vS Sk k：屋面水平投影面上的雪荷载标准值，单位为：屋面水平投影面上的雪荷载标准值，单位为：kN/mkN/m2 2vS S0 0：基本雪压，单位为：基本雪压，单位为kN/mkN/m2 2；vr r：屋面积雪分布系数，当坡屋面坡度不大于：屋面积雪分布系数，当坡屋面坡度不大于2525时，时，r r=1.0=1.0。v3
18、.风荷载风荷载风荷载的计算风荷载的计算v风荷载标准值：风荷载标准值：v风荷载的方向是变化的，设计时，既要考虑左风荷载的方向是变化的，设计时，既要考虑左风荷载，又要考虑右风荷载。风荷载，又要考虑右风荷载。v4.吊车荷载吊车荷载吊车荷载示意图吊车荷载示意图v桥式吊车在排架上产生的吊车荷载有桥式吊车在排架上产生的吊车荷载有竖向荷载、竖向荷载、横向水平荷载横向水平荷载和和纵向水平荷载纵向水平荷载。v（1）吊车竖向荷载）吊车竖向荷载Dmax（或（或Dmin）v当小车在额定最大起重当小车在额定最大起重v量量Q 开到大车某一极限开到大车某一极限v位置时，在这一侧的每位置时，在这一侧的每v个大车轮压为吊车的最
19、个大车轮压为吊车的最v大轮压标准值，在另一大轮压标准值，在另一v侧的为最小轮压标准值。侧的为最小轮压标准值。vDmax可以发生在左柱，也可以发生在右柱，在可以发生在左柱，也可以发生在右柱，在Dmax、Dmin作用下单跨排架的计算应考虑两种情作用下单跨排架的计算应考虑两种情况，如下图所示。况，如下图所示。v（2）吊车横向水平荷载）吊车横向水平荷载Tmaxv在计算吊车横向水平荷载作用下排架结构内力时，无论在计算吊车横向水平荷载作用下排架结构内力时，无论单跨或多跨厂房最多考虑两台吊车同时制动。小车制动单跨或多跨厂房最多考虑两台吊车同时制动。小车制动力可近似考虑由支承吊车的两侧排架柱各负担一半。吊力可
20、近似考虑由支承吊车的两侧排架柱各负担一半。吊车横向水平制动力作用在吊车的竖向轮压处。车横向水平制动力作用在吊车的竖向轮压处。v对于一般的四轮桥式吊车，每个轮子作用在轨道对于一般的四轮桥式吊车，每个轮子作用在轨道上的横向水平制动力为：上的横向水平制动力为：v排架柱上最大横向水平力为：排架柱上最大横向水平力为：吊车荷载作用下的计算简图吊车荷载作用下的计算简图v（3 3）吊车纵向水平荷载）吊车纵向水平荷载ToTov吊车纵向水平荷载是桥式吊车在厂房纵向启动吊车纵向水平荷载是桥式吊车在厂房纵向启动或制动时产生的惯性力。或制动时产生的惯性力。v吊车纵向水平荷载由吊车每侧制动轮传至两侧吊车纵向水平荷载由吊车
21、每侧制动轮传至两侧轨道，并通过吊车梁传给纵向柱列或柱间支撑，轨道，并通过吊车梁传给纵向柱列或柱间支撑，而与横向排架结构无关。而与横向排架结构无关。v吊车纵向水平荷载标准值：吊车纵向水平荷载标准值：v2.5.3 等高排架内力分析等高排架内力分析v排架的内力分析方法与排架的形式及荷载的作用方式有排架的内力分析方法与排架的形式及荷载的作用方式有关，可采用力法和位移法进行分析。关，可采用力法和位移法进行分析。v1.柱顶水平集中力作用下等高排架的内力分析柱顶水平集中力作用下等高排架的内力分析v利用解超静定结构的三个条件：利用解超静定结构的三个条件：平衡条件、变形平衡条件、变形条件和物理条件求解柱顶剪力。
22、条件和物理条件求解柱顶剪力。v柱顶作用的水平力与各柱顶的水平剪力平衡柱顶作用的水平力与各柱顶的水平剪力平衡v横梁轴向刚度无穷大，各柱顶的位移相等横梁轴向刚度无穷大，各柱顶的位移相等v各柱的柱顶剪力和柱顶位置的关系各柱的柱顶剪力和柱顶位置的关系v解联立方程求得各柱柱顶剪力解联立方程求得各柱柱顶剪力v式中为第式中为第i根柱的剪力分配系数：根柱的剪力分配系数：v2.2.任意荷载作用下等高排架的内力分析任意荷载作用下等高排架的内力分析任意荷载作用下等高排架的内力分析任意荷载作用下等高排架的内力分析 不能直接应用剪力法，但通过柱顶加铰支连杆可不能直接应用剪力法，但通过柱顶加铰支连杆可以通过转换用剪力分配
23、法求解。分四步走：以通过转换用剪力分配法求解。分四步走：v在排架柱顶附加一个不动铰支座，限制其水平侧移；在排架柱顶附加一个不动铰支座，限制其水平侧移；v此时排架变为多根一次超静定柱，利用柱顶反力系数可此时排架变为多根一次超静定柱，利用柱顶反力系数可求得各柱顶反力求得各柱顶反力RiRi及相应的柱端剪力，则柱顶假想的不及相应的柱端剪力，则柱顶假想的不动铰支座反力为：动铰支座反力为：R R=R Ri i；v撤除不动铰支座，将撤除不动铰支座，将R R反向加于排架柱顶，用剪力分配法反向加于排架柱顶，用剪力分配法将其分配给各柱，求得柱顶分为将其分配给各柱，求得柱顶分为:i iR R；v叠加上述计算结果，可
24、得到排架在任意荷载作用下的柱叠加上述计算结果，可得到排架在任意荷载作用下的柱顶剪力，至此，排架各柱的内力即可求解。顶剪力，至此，排架各柱的内力即可求解。v2.5.6 内力组合内力组合 柱的控制截面内力组合就是确柱的控制截面内力组合就是确定柱的控制截面和相应的最不利内力，并进行定柱的控制截面和相应的最不利内力，并进行荷载组合。荷载组合。v1.柱的控制截面柱的控制截面 v-上柱柱底截面上柱柱底截面 v-牛腿顶面牛腿顶面 v-下柱柱底截面下柱柱底截面柱的控制截面柱的控制截面v2.内力组合原则内力组合原则 v通过组合求出可能出现的最不利内力通过组合求出可能出现的最不利内力v荷载规范荷载规范规定荷载效应
25、组合的设计值规定荷载效应组合的设计值S，应从下列组合值中取最不利值：应从下列组合值中取最不利值：v请注意：当（请注意：当（3-18）式中）式中n=1时，组合系数时，组合系数0.9应改为应改为1.0。v3.内力组合项目内力组合项目 v偏心受压柱的破坏形态有两种：大偏心受压和小偏心受压柱的破坏形态有两种：大偏心受压和小偏心受压，故对控制截面考虑四种最不利内力组偏心受压，故对控制截面考虑四种最不利内力组合：合：vMmax及相应的及相应的N、V vMmin及相应的及相应的N、V vNmax及相应的及相应的M、V vNmin及相应的及相应的M、V弯矩、轴力和配筋关系图v2.6柱的设计柱的设计v柱的设计包
26、括柱的形式的选择、确定截面尺寸、配筋计算、柱的设计包括柱的形式的选择、确定截面尺寸、配筋计算、吊装验算、牛腿设计等。吊装验算、牛腿设计等。v2.6.1 截面设计截面设计v1.截面配筋计算截面配筋计算v柱按偏心受压构件计算配筋：柱按偏心受压构件计算配筋：v（1）斜截面和正截面）斜截面和正截面;v（2）大偏心）大偏心,小偏心小偏心;v（3）对称配筋）对称配筋,非对称配筋。非对称配筋。v配筋计算要点（使用阶段验算）：配筋计算要点（使用阶段验算）：v单层厂房排架柱各控制截面的不利内力组合值（单层厂房排架柱各控制截面的不利内力组合值（M,N,V）是柱配筋计算的依据。）是柱配筋计算的依据。v一般情况下，矩
27、形、工字形截面实腹柱可按构造要求配置一般情况下，矩形、工字形截面实腹柱可按构造要求配置箍筋，不必进行受剪承载力计算。箍筋，不必进行受剪承载力计算。v因柱截面上同时作用弯矩和轴力，且弯矩有正、负两种情因柱截面上同时作用弯矩和轴力，且弯矩有正、负两种情况，故这种柱应按对称配筋偏心受压截面进行弯矩作用平况，故这种柱应按对称配筋偏心受压截面进行弯矩作用平面内的受压承载力计算，还应按轴心受压截面进行平面外面内的受压承载力计算，还应按轴心受压截面进行平面外受压承载力验算。受压承载力验算。v在对柱进行受压承载力计算或验算时，需要考虑二阶效应在对柱进行受压承载力计算或验算时，需要考虑二阶效应影响。影响。v内力
28、组合的取舍：内力组合的取舍：v对称配筋时，取：对称配筋时，取：|Mmax|及相应的及相应的N；Nmax及相应的及相应的M；Nmin及相应的及相应的M。v对于大偏心受压，对于大偏心受压，M接近，接近，N小不利；小不利；v对于小偏心受压，对于小偏心受压，M接近，接近，N大不利；大不利；v无论什么情况，无论什么情况，N接近，接近，M大不利。大不利。v2.构造要求构造要求 v受力纵筋：受力纵筋：直径直径d12mm,全部纵向配筋率不宜超过全部纵向配筋率不宜超过5%。v混凝土强度等级：混凝土强度等级：C20，一般在，一般在C25C40之间当偏心之间当偏心受压柱的截面高度受压柱的截面高度h600 mm 时，
29、在侧面应设置直径为时，在侧面应设置直径为10 16mm的纵向构造钢筋，并相应地设置复合箍筋的纵向构造钢筋，并相应地设置复合箍筋或拉筋。柱内纵向钢筋的净距不应小于或拉筋。柱内纵向钢筋的净距不应小于50 mm；v对水平浇筑的预制柱，其上部纵向钢筋的净距不应小于对水平浇筑的预制柱，其上部纵向钢筋的净距不应小于30 mm和和1.5d（d 为钢筋的最大直径），下部纵向钢为钢筋的最大直径），下部纵向钢筋的净距不应小于筋的净距不应小于25 mm 和和d。v偏心受压柱中垂直于弯矩作用平面的纵向受力钢筋以及轴偏心受压柱中垂直于弯矩作用平面的纵向受力钢筋以及轴心受压柱中各边的纵向受力钢筋，其中距不应大于心受压柱中
30、各边的纵向受力钢筋，其中距不应大于350 mm。v箍筋：箍筋：直径直径6 mm,且且d/4（d为纵向钢筋的最小直径）为纵向钢筋的最小直径）间距间距400 mm,且且柱宽柱宽b;当当h600 mm、d1016 mm时，箍筋应为封闭时，箍筋应为封闭 式。式。v当柱中全部纵向受力钢筋的配筋率超过当柱中全部纵向受力钢筋的配筋率超过3 时，箍筋直径时，箍筋直径不宜小于不宜小于8 mm，间距不应大于，间距不应大于10d(d 为纵向钢筋的最小为纵向钢筋的最小直径），且不应大于直径），且不应大于200 mm。v2.6.3 柱的吊装验算（施工阶段验算）柱的吊装方式及简图柱的吊装方式及简图v吊装采用一点吊时，吊点
31、设在牛腿的根部，吊车验算的吊装采用一点吊时，吊点设在牛腿的根部，吊车验算的控制截面有上柱柱底、牛腿根部和下柱跨中三个控制截控制截面有上柱柱底、牛腿根部和下柱跨中三个控制截面。面。v吊装方法有平吊和翻身吊两种；吊装方法有平吊和翻身吊两种；v吊装时，柱自重的分项系数取吊装时，柱自重的分项系数取1.21.2；应考虑动力系数；应考虑动力系数1.51.5；结构的重要性系数取；结构的重要性系数取0.9;0.9;v应注意不同的起吊方法，柱的受力状态不同，截面尺寸应注意不同的起吊方法，柱的受力状态不同，截面尺寸和可利用钢筋的数量不同。和可利用钢筋的数量不同。v吊装时通过限制钢筋应力来限制裂缝宽度。吊装时通过限
32、制钢筋应力来限制裂缝宽度。v2.6.2 牛腿设计牛腿设计v牛腿设置在柱上，用来支承屋架、托架、吊车梁和连系牛腿设置在柱上，用来支承屋架、托架、吊车梁和连系梁等主要受力构件。梁等主要受力构件。v牛腿按力的作用位置分为：牛腿按力的作用位置分为：长牛腿长牛腿(a1h0)，短牛腿，短牛腿(a1h0)。牛腿类别牛腿类别v1.1.牛腿的受力特点及破坏形态牛腿的受力特点及破坏形态v试验表明，从加载至破坏，牛腿大体经历弹性、裂缝出试验表明，从加载至破坏，牛腿大体经历弹性、裂缝出现与开展和破坏三个阶段。现与开展和破坏三个阶段。牛牛腿腿的的受受力力特特点点v裂缝开展裂缝开展:当达到极限值的当达到极限值的2040%
33、2040%，出现垂直裂缝，出现垂直裂缝；在极限荷载的在极限荷载的4060%4060%，出现第二条斜裂缝，出现第二条斜裂缝；约极限荷载的约极限荷载的80%80%，突然出现第三条斜裂缝，突然出现第三条斜裂缝。v弯压破坏弯压破坏v当当1 1a a/h h0 00.750.75时，且纵向钢筋配筋率较低时，随着时，且纵向钢筋配筋率较低时，随着荷载增加纵向钢筋应力不断增加最终受拉钢筋屈服，牛荷载增加纵向钢筋应力不断增加最终受拉钢筋屈服，牛腿下部与柱相交的受压区砼压碎。腿下部与柱相交的受压区砼压碎。v斜压破坏斜压破坏v当当a/h0=0.10.75时，随着荷载增加，整个压杆范围内出时，随着荷载增加，整个压杆范
34、围内出现大量短小斜裂缝，最终形成一条通长斜裂缝而破坏，现大量短小斜裂缝，最终形成一条通长斜裂缝而破坏，此时受拉钢筋达到屈服强度。此时受拉钢筋达到屈服强度。v剪切破坏剪切破坏v当当a/h00.1时，牛腿与下柱的交接面上出现一系列短时，牛腿与下柱的交接面上出现一系列短而细的斜裂缝，最后牛腿沿此裂缝从柱上切下而破坏。而细的斜裂缝，最后牛腿沿此裂缝从柱上切下而破坏。v局部受压破坏局部受压破坏v当加载垫板过小时，可能发生局部受压破坏。当加载垫板过小时，可能发生局部受压破坏。v2.牛腿截面尺寸的确定牛腿截面尺寸的确定 v牛腿的宽度与柱同宽；牛腿的宽度与柱同宽；v牛腿的高度由不出现斜裂缝为控制条件来确定；牛
35、腿的高度由不出现斜裂缝为控制条件来确定；v3.牛腿的配筋计算与构造牛腿的配筋计算与构造v斜截面受弯承载力计算及纵筋构造斜截面受弯承载力计算及纵筋构造牛牛腿腿的的计计算算简简图图v2.7柱下单独基础设计柱下单独基础设计v按受力特点分为：按受力特点分为：轴心受压基础轴心受压基础和和偏心受压基础偏心受压基础；v按施工方法分为：现浇柱下基础和预制柱下杯形基础；按施工方法分为：现浇柱下基础和预制柱下杯形基础；基础受力类型v2.7.1 概述概述v1.基础的作用和设计要求作用：基础的作用和设计要求作用：v作用：作用：将上部结构的荷载通过基础安全均匀地将上部结构的荷载通过基础安全均匀地扩散到地基土中。扩散到地
36、基土中。v要求：要求：应有足够大的基础外形尺寸应有足够大的基础外形尺寸(与荷载重和地基与荷载重和地基 承载力有关承载力有关)；应有足够的基底配筋应有足够的基底配筋(受弯计算受弯计算)。应有足够的基础高度应有足够的基础高度(冲韧验算冲韧验算)；v2.7.22.7.2柱下单独基础设计柱下单独基础设计v1.基底外形尺寸的确定：基底外形尺寸的确定：v轴心受压柱下基础轴心受压柱下基础 v上部结构传来的荷载效上部结构传来的荷载效 应为：应为：Nk；v地基土的承载力特征值地基土的承载力特征值 为：为：pk；v基础埋深为基础埋深为d，基础自重，基础自重v和基底以上土重度的平和基底以上土重度的平v均值为均值为m
37、 m，可近似取，可近似取m m=20KN/m3。轴心受压基础v基础底面积的确定条件是：基础底面积的确定条件是：v偏心受压柱下基础：偏心受压柱下基础：v上部结构传来的荷载：上部结构传来的荷载：Nk、Mk、Vk；v地基土的承载力特征值：地基土的承载力特征值：fa。v基底的线性分布的基底的线性分布的 应力应力Pmax,Pmin应满应满 足以下条件：足以下条件：vPmax,Pmin可由材料力学公式求解：v当当ea/6 时，用下式计算时，用下式计算pmax:v确定偏心受压基础底面积时，采用以下方法确定偏心受压基础底面积时，采用以下方法（试算法）：（试算法）：（1 1）按轴心受压基础公式计算，计算基础底面
38、积）按轴心受压基础公式计算，计算基础底面积A A1 1（2 2）考虑偏心影响，）考虑偏心影响，A=A=（1.1-1.41.1-1.4）A A1 1（3 3）确定最大和最下基底压力）确定最大和最下基底压力;（4 4）验算是否满承载力计算公式要求）验算是否满承载力计算公式要求,修改修改b,lb,l指指导符合条件为止。导符合条件为止。v2.2.基础高度的确定基础高度的确定v基础高度是由构造条件及基础抗冲切条件确定的。基础高度是由构造条件及基础抗冲切条件确定的。式中：式中：am m冲切破坏锥体冲切破坏锥体截面上边长，截面上边长，at和下边长和下边长ab的平均值：的平均值：am=（at+ab）/2v3.
39、基础板底配筋的确定基础板底配筋的确定v基础底板在地基净反基础底板在地基净反v力作用下，在两个方力作用下，在两个方v向都会产生弯曲，其向都会产生弯曲，其v受力如同支承于柱的受力如同支承于柱的v反向悬臂结构。因此反向悬臂结构。因此v，需在板底两个方向，需在板底两个方向v都配有钢筋来抵抗正都配有钢筋来抵抗正v截面受弯破坏。截面受弯破坏。v沿长边b方向截面(-)截面处的弯矩M:v沿短边l方向截面(-)截面处的弯矩M:v2.8屋架设计要点屋架设计要点v2.8.1 屋架的高度和杆件截面尺寸屋架的高度和杆件截面尺寸 v屋架高度与跨度之比一般取屋架高度与跨度之比一般取1/101/6；v上、下弦截面宽度一般取上
40、、下弦截面宽度一般取200 240 mm；v上、下弦截面高度一般取上、下弦截面高度一般取180 140 mm；v上弦节间长度一般采用上弦节间长度一般采用3 m，下弦节间长度为，下弦节间长度为4.56.0 m；v腹杆长细比不应大于腹杆长细比不应大于40(拉杆）或拉杆）或35（压杆）。（压杆）。v2.8.2 荷载及荷载组合v设计屋架时应考虑三种荷载组合：设计屋架时应考虑三种荷载组合：v全跨恒载全跨恒载+全跨活载全跨活载 v全跨恒载全跨恒载+半跨活载半跨活载 v屋架自重恒载屋架自重恒载+半跨屋面板重半跨屋面板重+半跨屋面安装荷载半跨屋面安装荷载v2.8.3 2.8.3 计算简图和内力计算计算简图和内
41、力计算v1.1.按具有不动铰支座的连续梁计算上弦杆的弯按具有不动铰支座的连续梁计算上弦杆的弯矩；矩；v2.2.按铰支桁架计算各杆件的轴力。按铰支桁架计算各杆件的轴力。v2.8.4 杆件截面设计和配筋构造要求v混凝土一般采用混凝土一般采用C30C50；预应力钢筋采用钢；预应力钢筋采用钢铰线、螺旋肋钢丝，普通钢筋用铰线、螺旋肋钢丝，普通钢筋用HRB335、HRB400级。级。v屋架上弦杆为小偏心受压构件；下弦杆一般为屋架上弦杆为小偏心受压构件；下弦杆一般为轴心受拉构件；腹杆为轴心受力构件轴心受拉构件；腹杆为轴心受力构件。v2.8.5 屋架的扶直和吊装验算v2.9吊车梁设计要点v2.9.1 拟定截面
42、尺寸v混凝土一般采用混凝土一般采用C30C50；v预应力钢筋采用钢铰线、螺旋肋钢丝，普通钢筋预应力钢筋采用钢铰线、螺旋肋钢丝，普通钢筋用用HRB335、HRB400级。级。v吊车梁的截面一般为工字形或吊车梁的截面一般为工字形或T形，高度取形，高度取h=(1/101/5）l。l为吊车梁的跨度。为吊车梁的跨度。v2.9.2 吊车梁的荷载特点及吊车梁验算项吊车梁的荷载特点及吊车梁验算项 v吊车荷载是两组移动的集中荷载：竖向轮压和吊车荷载是两组移动的集中荷载：竖向轮压和横向水平制动力。横向水平制动力。v吊车荷载具有冲击和振动作用，设计时应考虑吊车荷载具有冲击和振动作用，设计时应考虑动力系数。动力系数。v吊车荷载是重复荷载，设计时应进行疲劳验算。吊车荷载是重复荷载，设计时应进行疲劳验算。v吊车荷载使吊车梁产生扭矩。吊车荷载使吊车梁产生扭矩。演讲完毕，谢谢观看！