第三章單層廠房結構

1、混凝土結構設計混凝土結構設計本本 章章 內內 容容 3.1 3.1 工業(yè)廠房的類型和結構體系工業(yè)廠房的類型和結構體系 3.2 3.2 單層廠房結構組成及傳力路線單層廠房結構組成及傳力路線 3.3 3.3 結構布置與構件選型結構布置與構件選型 3.4 3.4 排架結構內力分析排架結構內力分析 3.5 3.5 柱的設計柱的設計 3.6 3.6 柱下獨立基礎設計柱下獨立基礎設計 3.7 3.7 單層廠房結構中其他主要構件設計要點單層廠房結構中其他主要構件設計要點工業(yè)廠房的類型工業(yè)廠房的類型 單層廠房單層廠房: :設備、產品重，尺寸大，如冶金、機械等。 特點：特點：跨度、凈空較大;荷載大;有吊車和機

2、械設備的振動;利于構件設計標準化;一般采 用裝配式結構。 多層廠房多層廠房: : 如精密儀表、電子、食品等。 層數(shù)混合廠房：層數(shù)混合廠房：化工、熱電廠等。3.1 3.1 工業(yè)廠房的類型和結構體系工業(yè)廠房的類型和結構體系 按層數(shù)分按層數(shù)分 按規(guī)模分按規(guī)模分 按結構材料分按結構材料分 大型：大型：重型吊車(250t，工作級別A4、A5), 跨度 36m，或有特殊工藝要求(如鍛錘、高溫 中型：中型：介于大型和小型之間 小型：小型：無吊車或起重量5t，跨度15m 柱頂標高750750 mme e750 對多跨等高廠房對多跨等高廠房kk1221331211k23122k3縱向定位軸線與吊車的關系縱向定位

3、軸線與吊車的關系 e750e750 對多跨不等高廠房對多跨不等高廠房2112kk321312縱向定位軸線與吊車的關系縱向定位軸線與吊車的關系 為了使端部屋架與抗風柱和山墻的位置不發(fā)生沖突，山 墻處端柱中心線內移600mm，伸縮縫兩側的柱中心線向兩 邊各移600mm，伸縮縫中心線與橫向定位軸線重合。（2 2）橫向定位軸線）橫向定位軸線廠房的橫向定位軸線廠房的橫向定位軸線 3 3變形縫設置變形縫設置伸縮縫沉降縫防震縫設縫條件設縫條件縫寬縫寬斷開位置斷開位置當需要設置伸縮縫、沉降縫和防震縫時，三縫宜合一，并應符合防震縫的寬度。 當房屋很長時，將產生很大的溫度應力，導致構件 開裂，影響使用； 設置伸縮

4、縫將房屋分成幾個溫度區(qū)段，減小溫度應力； 溫度區(qū)段長度取決于結構類型、施工方法和結構所處 的環(huán)境等因素； 伸縮縫應從基礎頂面開始，將兩個溫度區(qū)段的上部結 構構件完全分開 伸縮縫伸縮縫 沉降縫沉降縫 排架結構一般不設沉降縫。 當相鄰兩部分高差10m，或相鄰兩跨吊車起重 量相差懸殊，或地基承載力或下臥層土質有較大 差別時，應考慮設置沉降縫。 沉降縫應從屋頂?shù)交A完全分開。 當平、立面布置復雜，或相鄰兩部分的剛度和高度相 差較大，或廠房側邊布置附屬用房時，應設置防震縫。 防震縫應沿廠房全高設置，基礎可不設縫。 防震縫防震縫 無吊車時，屋架下弦底面標高由設備高度和生產需要確定。 有吊車時，根據(jù)起吊需要

5、的凈空確定吊車軌頂標高4 4廠房剖面設計廠房剖面設計確定屋架下弦底面標高確定吊車軌道頂面標高5821543212maxhhhhhhhhhH7621hhHH 按模數(shù)要求按模數(shù)要求廠房剖面高度示意廠房剖面高度示意3.3.1.2 3.3.1.2 支撐布置支撐布置屋蓋支撐柱間支撐 作用作用 保證施工、使用過程中廠房結構的穩(wěn)定性和整體 性，并可靠地傳遞水平荷載。 聯(lián)系各主要承重構件以構成廠房結構空間骨架。 根據(jù)廠房跨度、高度、屋架形式、有無天窗、吊車起重量和工作制、有無振動設備以及抗震設防等情況合理布置。 設置原則設置原則1 1屋蓋支撐屋蓋支撐類型作用布置 組成組成：沿廠房跨度方向用交叉角鋼、直腹桿和屋

6、架上弦 桿構成的水平桁架。 （1 1）上弦橫向水平支撐）上弦橫向水平支撐 作用作用 保證屋架上弦的側向穩(wěn)定性； 增強屋蓋的整體剛度； 作為山墻抗風柱頂?shù)乃街ё?，承受由山墻傳來的風 荷載，傳至廠房縱向柱列。上弦橫向水平支撐布置上弦橫向水平支撐布置 組成：組成：沿廠房跨度方向用交 叉角鋼、直腹桿和屋 架下弦桿構成的水平 桁架 。 作用作用（2 2）下弦橫向水平支撐）下弦橫向水平支撐下弦橫向水平支撐布置下弦橫向水平支撐布置 將山墻風荷載及縱向水平 荷載傳至縱向柱列； 防止屋架下弦側向振動。 組成：組成：由交叉角鋼、直桿和屋架下弦第一節(jié)間組成（3 3）縱向水平支撐）縱向水平支撐 加強屋蓋結構的橫向水

7、平剛度； 保證橫向水平荷載的縱向分布，加強廠房空間工作； 保證托架上弦的側向穩(wěn)定。 作用作用 當已設下弦橫向水平支撐時，應盡可能與橫向水平支撐連接，以形成封閉的水平支撐系統(tǒng)。縱向水平支撐布置縱向水平支撐布置 垂直支撐垂直支撐 （4 4）垂直支撐和水平系桿）垂直支撐和水平系桿 組成：組成：由角鋼桿件與屋架直腹桿組成的垂直桁架 類型：類型：十字交叉形或W形 作用：作用：保證屋架受荷后在平面外的穩(wěn)定 傳遞縱向水平力 設置：設置：應與下弦橫向水平支撐布置在同一柱間內 水平系桿水平系桿（上弦水平系桿和下弦水平系桿）（上弦水平系桿和下弦水平系桿） 作用：作用：保證屋架上弦或屋面梁受壓翼緣的側向穩(wěn)定 防止屋

8、架下弦側向顫動 當屋蓋設置垂直支撐時，應在未設置垂直支撐的屋 架間，相應于垂直支撐平面內的屋架上弦和下弦節(jié) 點處，設置通長的水平系桿。 凡設在屋架端部節(jié)點處和屋架上弦屋脊節(jié)點處的通 長水平系桿，均應采用剛性系桿。當屋架橫向水平 支撐設在伸縮縫區(qū)段兩端的第二柱間內時，第一柱 間內的水平系桿均應采用剛性系桿。其余均可采用 柔性系桿。 設置設置垂直支撐和水平系桿布置垂直支撐和水平系桿布置 組成：組成：包括天窗架上弦橫向水平支撐、天窗架間的垂直 支撐和水平系桿。 作用：作用：（5 5）天窗架支撐）天窗架支撐 保證天窗架上弦的側向穩(wěn)定； 將天窗端壁上的風荷載傳給屋架。 天窗架支撐布置天窗架支撐布置 組成

9、組成 由交叉鋼桿件(型鋼或鋼管)組成,交叉傾角宜取452 2柱間支撐柱間支撐 提高廠房的縱向剛度和穩(wěn)定性 將吊車縱向水平制動力、縱向風荷載和水平地震 作用等傳至基礎 分類分類 對于有吊車的廠房，按其位置分為上柱柱間支撐和 下柱柱間支撐。 設置位置設置位置 上柱柱間支撐在伸縮縫區(qū)段兩端與屋蓋橫向水 平支撐相對應的柱間，以及伸縮縫區(qū)段中央的 柱間；下柱柱間支撐在伸縮縫區(qū)段中部與上柱 柱間支撐相應的位置。 作用作用柱間支撐示意圖柱間支撐示意圖 特點：特點：水平荷載傳力路線較短， 兩端的溫度伸縮變形較小。 特點：特點：傳力路線較長，伸縮變 形增大一倍,在結構中引 起較大的溫度應力。 特點：特點：縱向伸

10、縮受柱間支撐的 約束較大,結構不易發(fā) 生伸縮變形，在結構中 引起較大的溫度應力。柱間支撐與伸縮變形的關系柱間支撐與伸縮變形的關系承受風承受風/ /積雪積雪/ /雨水雨水/ /地震作用地震作用/ /地基不均勻地基不均勻沉降引起的內力沉降引起的內力3.3.1.3 3.3.1.3 圍護結構布置圍護結構布置屋面板和墻體抗風柱圈梁連系梁過梁基礎梁 當廠房高度及跨度不大時，可在山墻設置磚壁柱磚壁柱作 為抗風柱； 當廠房高度和跨度較大時，采用RC抗風柱抗風柱，柱外 側再貼砌山墻。1 1抗風柱抗風柱 山墻風荷載傳遞路線山墻風荷載傳遞路線( (抗風柱的作用）抗風柱的作用） 靠近縱向柱列，直接傳給縱向柱列； 靠近

11、抗風柱上端，經抗風柱上端通過屋蓋系統(tǒng)傳至 縱向柱列； 靠近抗風柱下端，經抗風柱下端傳至基礎。 抗風柱的類型抗風柱的類型當廠房高度很大時，為減小抗風柱的截面尺寸，山墻內側設置水平抗風梁水平抗風梁或鋼抗風桁架鋼抗風桁架，作為抗風柱的支座。一般設在吊車梁的水平面上，兩端與吊車梁上翼緣連接，使一部分風荷載通過吊車梁傳遞給縱向柱列。 抗風柱的支座抗風柱的支座 連接方式：連接方式：一般與基礎剛接，與屋架上（下）弦鉸接。 連接要求：連接要求：水平方向能有效地傳遞風荷載，豎向能允 許兩者之間產生相對位移 抗風柱的連接抗風柱的連接 抗風柱的布置抗風柱的布置抗風柱及其連接構造抗風柱及其連接構造2 2圈梁、連系梁、

12、過梁和基礎梁圈梁、連系梁、過梁和基礎梁 圈梁圈梁 作用作用：將墻體與排架柱、抗風柱等箍在一起，以 增強廠房的整體剛度，防止由于地基的不 均勻沉降或較大的振動荷載對廠房產生不 利影響。 布置布置：與墻體高度、對廠房剛度的要求以及地基 等情況有關。 圈梁應連續(xù)設置在墻體內的同一水平面上，除伸縮 縫處斷開外，其余部分應沿整個廠房形成封閉狀封閉狀。 連系梁連系梁 連系梁除承受墻體荷載外，還具有連系縱向柱列、 增強廠房的縱向剛度、傳遞縱向水平荷載的作用作用。 當廠房高度較大（如15m以上）、墻體的砌體強度 不足以承受本身自重，或設置有高側跨的懸墻時 應設置。 連系梁連系梁一般為預制構件，兩端支承在柱外側

13、的牛腿 上，通過牛腿將墻體荷載傳給柱子。連系梁與柱之 間可采用螺栓或焊接連接。 當圍護墻為砌體時，一般需設置圈梁、連系梁、過梁和基礎梁。應盡量將三者結合布置三者結合布置，簡化構造，節(jié)約材料，方便施工。 當墻體開有門窗洞口時，需設置鋼筋混凝土過梁，以支承洞口上部墻體的重量。在單層廠房中，一般采用基礎梁來承托圍護墻體的重量，并將其傳至柱基礎頂面，而不另做墻基礎，以使墻體和柱的沉降變形一致。 過梁過梁 基礎梁基礎梁 圈梁搭接及圍護墻與柱的拉結圈梁搭接及圍護墻與柱的拉結基礎梁布置基礎梁布置3.3.2 3.3.2 構件選型構件選型屋蓋結構構件屋蓋結構構件吊車梁吊車梁柱柱基礎基礎 構件的選型，盡可能節(jié)約材

14、料，降低造價。 柱和基礎一般應進行設計，其它構件可選用標準圖集。構件選型原則構件選型原則 國家建設部批準的全國通用標準圖集，適用于全國各地； 某地區(qū)（省、市）審定的通用圖集，適用于該地區(qū)（省、 市）所屬的部門； 某設計院審定的定型圖集，適用于該院所設計的工程。 圖集一般包括：設計和施工說明、構件選用表、結構布置 圖、連接大樣圖、模板圖、配筋圖、預埋件詳圖、鋼筋、 鋼材用量表。 1 1屋面板屋面板無檁體系：無檁體系：常用預應力混凝土大型屋面板，適用于卷材防 3.3.2.1 3.3.2.1 屋蓋結構構件屋蓋結構構件 常用尺寸 : 1.5(寬)6(長)0.24m(高)，由面板橫肋 和縱肋組成。連接

15、:縱肋兩端底部預埋鋼 板與屋架上弦預埋鋼板三點焊接。 無檁體系屋蓋其它屋面板 預應力F形屋面板，適用于自防水非卷材屋面；預應 力自防水保溫屋面板鋼筋加氣混凝土板 。有檁體系：有檁體系：預應力混凝土槽瓦、波形大瓦等小型屋面板 。水屋面，屋面坡度不應大于1/5 。大型屋面板與屋架的連接大型屋面板與屋架的連接各種形式的屋面板各種形式的屋面板 常用形式：常用形式：RC和預應力砼形截面檁條，跨度一般為4m 或6m。 2 2檁條檁條 作用作用 支承小型屋面板并將屋面荷載傳給屋架; 與屋蓋支撐一起保證屋蓋結構的整體剛度和穩(wěn)定性。 連接：連接：擱在屋架或屋面梁上，與屋架間用預埋鋼板焊接。 受力受力 斜放時，為

16、雙向受彎構件； 正放時，為單向受彎構件，屋架上弦要做水平支托。 型檁條與屋架的連接型檁條與屋架的連接3 3屋面梁和屋架屋面梁和屋架屋面梁兩鉸（三鉸）拱屋架桁架式屋架 作用作用 形式：形式：單坡和雙坡兩種。 優(yōu)點：優(yōu)點：高度小，重心低，側向剛度好，便于制作和安裝。 缺點：缺點：自重較大，浪費材料。 （1 1）屋面梁）屋面梁 適用：適用：跨度18m、有較大振動或有腐蝕性介質的中、 小型廠房（12m、15m、18m）。 承受屋面荷載，作為橫向排架的水平橫梁傳遞水平 力 ，承受懸掛吊車、管道等吊重 。與屋蓋支撐、屋面板、檁條等一起形成整體空間結構。 構造構造（2 2）兩鉸（或三鉸）拱屋架）兩鉸（或三鉸

17、）拱屋架 特點：特點：比屋面梁輕，構造也簡單 。 適用范圍：適用范圍：跨度為915m的中、小型廠房。由于剛度 較差，不宜用于重型和振動較大的廠房。 兩鉸拱的支座節(jié)點為鉸接，頂節(jié)點為剛接， 三鉸拱的支座節(jié)點和頂節(jié)點均為鉸接，上弦為鋼 筋混凝土構件。兩鉸（三鉸）拱屋架兩鉸（三鉸）拱屋架（3 3）桁架式屋架）桁架式屋架三角形形式拱形梯形折線形 矢高和外形對屋架受力均有較大的影響，一般取高跨比為1/8-1/6較為合理。當廠房跨度較大時，采用桁架式屋架較經濟。u 連接：連接：與屋架上弦用鋼板焊接 。u 跨度：跨度：6m或9m。u 設置天窗后的問題設置天窗后的問題 天窗架天窗架 形成天窗，采光、通風； 承

18、受屋面板傳來的荷載和作用在天窗上的水平荷載 。 u 作用作用4 4、天窗架和托架、天窗架和托架 擴大了屋蓋的受風面積，削弱了屋蓋結構的整體剛度，在地震區(qū)，鞭端效應使天窗易發(fā)生破壞，應盡量避免設天窗或設置下沉式、井式天窗。 托架托架 作用：作用：當柱距 屋架間距時，用以支承屋架。 形式：形式：一般為12m跨度的預應力混凝土三角形或折線形 構件，上弦為鋼筋混凝土壓桿，下弦為預應力混 凝土拉桿。 托架的形式托架的形式天窗架的形式天窗架的形式 選用原則：選用原則：根據(jù)吊車的起重量、工作級別、臺數(shù)、跨度 和柱距等因素選用 。3.3.2.2 3.3.2.2 吊車梁吊車梁 鋼筋混凝土等截面實腹吊車梁 鋼筋混

19、凝土和鋼組合式吊車梁 預應力混凝土等截面和變截面吊車梁不同類型的吊車梁，其優(yōu)缺點不同，適用范圍也不同。 類型類型吊車梁的類型吊車梁的類型3.3.2.3 3.3.2.3 柱柱l 排架柱：排架柱：上柱、下柱、牛腿。排架柱抗風柱 上柱：上柱：矩形或環(huán)形。 下柱：下柱：矩形柱、I形柱、雙肢柱、管柱。 l 抗風柱：抗風柱：由上柱、下柱組成，無牛腿，上柱為矩形， 下柱一般為I形。柱的形式柱的形式截面形式截面形式矩形I形雙肢柱管 柱材料用量材料用量比較比較混凝土混凝土100%（6070）%（5565）% （4060）%鋼鋼 材材100%（6070）%（7080）% （7080）%一般應用范圍一般應用范圍（m

20、m）h700或現(xiàn)澆柱h=6001400小型h=500800大型h1400400左右h=7001500各種截面柱的材料用量及應用范圍各種截面柱的材料用量及應用范圍u 基礎形式：基礎形式：常采用柱下獨立基礎，如杯形基礎、高杯 基礎、樁基礎等。 階形杯形基礎 錐形杯形基礎 雙杯基礎 高杯基礎 爆擴樁基礎 樁基礎3.3.2.4 3.3.2.4 基礎基礎 3.4 3.4 排架結構內力分析排架結構內力分析排架結構計算簡圖的確定排架荷載計算排架結構內力組合排架結構內力計算主要步驟主要步驟 縱向平面排架：縱向平面排架：在非地震區(qū)，不必計算(排架柱多,水平 剛度較大)。 橫向平面排架：橫向平面排架：必須計算（主

21、要承重結構），求出排架 柱內力，作為柱、基礎設計的依據(jù)。 一般將空間結構簡化橫、縱向平面排架的分別計算。3.4.1 3.4.1 排架計算簡圖排架計算簡圖 3.4.1.1 3.4.1.1 基本假定基本假定 柱下端與基礎頂面為剛接； 柱頂與排架橫梁（屋架或屋面梁）為鉸接； 橫梁（屋架或屋面梁）為軸向剛度很大的剛性連桿。 當各列柱距相等時，可在結構平面圖上由相鄰柱距的中相鄰柱距的中 線線截取一個典型的區(qū)段，作為排架的計算單元； 當有局部抽柱時，應根據(jù)具體情況選取計算單元。當屋 蓋剛度較大，或設有可靠的下弦縱向水平支撐時，可選 取較寬的計算單元。計算單元內的幾榀排架可以合并為合并為 一榀排架一榀排架進

22、行內力分析。3.4.1.2 3.4.1.2 計算單元計算單元 合并后平面排架的慣性矩應按合并考慮。 求得內力后，應將合并的柱內力再分配到原兩根柱內。 計算單元和計算模型計算單元和計算模型選擇好計算單元后，結合基本假定，可得計算簡圖。選擇好計算單元后，結合基本假定，可得計算簡圖。柱高由基礎頂面算至柱頂；計算軸線均取上、下柱截面形心線；對變截面柱，折線用變截面表示，跨度以廠房軸線為準。3.4.1.3 3.4.1.3 計算簡圖計算簡圖 排架荷載主要包括：恒載、屋面活荷載、雪荷載、積灰 荷載、吊車荷載和風荷載。 除吊車荷載，其它荷載均取自計算單元范圍內。3.4.2 3.4.2 排架荷載計算排架荷載計算

23、 屋蓋自重屋蓋自重G13.4.2.1 3.4.2.1 恒載恒載 恒載包括屋蓋、柱、吊車梁及軌道連接件、圍護結構等自重。 根據(jù)構件尺寸、材料容重計算，或由標準圖集查得。 懸墻自重懸墻自重G2（連系梁、墻體、窗） 吊車梁和軌道及連接件自重吊車梁和軌道及連接件自重G3 柱自重柱自重G4（G5）（上柱自重G4、下柱自重G5）包括屋架(屋面梁)、屋面板、天溝、屋面構造層(找平層、保溫層、防水層等)、屋蓋支撐等。各種恒載作用下，排架結構的計算簡圖計算簡圖 屋面均布活荷載屋面均布活荷載（標準值） 上人屋面 2.0 kN/m2 不上人屋面 0.5 kN/m2 屋面雪荷載屋面雪荷載（標準值） （kN/m2） 屋

24、面積灰荷載屋面積灰荷載3.4.2.2 3.4.2.2 屋面活荷載屋面活荷載屋面均布活荷載和雪荷載，不同時考慮，取大值；不上人的屋面均布活荷載和雪荷載，取大值積灰荷載。建筑結構荷載規(guī)范 屋面活荷載均以集中力集中力的形式作用于柱頂，作用點位置作用點位置與恒載相同。當多跨廠房時，應考慮屋面活荷載的不利布置活荷載的不利布置。屋面活荷載作用下排架計算簡圖屋面活荷載作用下排架計算簡圖3.4.2.3 3.4.2.3 吊車荷載吊車荷載 吊車豎向荷載吊車橫向水平荷載吊車縱向水平荷載荷載類型 常用吊車類型：常用吊車類型：橋式吊車、懸掛式吊車、懸臂吊車、門式 吊車、電動葫蘆等; 按吊鉤種類分：按吊鉤種類分：軟鉤吊車

25、、硬鉤吊車; 按動力來源分：按動力來源分：電動、手動; 工作級別：工作級別：按吊車在使用期內要求的總工作循環(huán)次數(shù)和載 荷狀態(tài)分為8個工作級別，作為吊車設計的依 據(jù)。工作級別越高，表示其工作繁重程度越 高，利用次數(shù)越多。 （1 1）吊車荷載特點）吊車荷載特點一般廠房中使用的多為軟鉤、電動橋式吊車。 最大輪壓最大輪壓 Pmax：小車吊有額定最大起重量運行至大車一側 的極限位置時，小車所在側每個大車的輪壓。 最小輪壓最小輪壓 Pmin：另一側吊車的每個輪壓。吊車豎向荷載吊車豎向荷載 Dmax（ Dmin ）：吊車輪壓Pmax（ Pmin ）在廠 房橫向排架柱上產生的豎向 最大（?。毫?。 最大輪壓

26、Pmax、最小輪壓Pmin可從吊車產品說明書中查得， 且根據(jù)平衡條件，有下列關系 n（Pmax+Pmin）= G+ Q1+Q n吊車每一側的輪子數(shù)。（2 2）吊車豎向荷載）吊車豎向荷載 對兩臺吊車情況，由吊車梁的支座反力影響線可求得吊 車豎向荷載 吊車荷載為移動荷載，與大小車位置有關，還與吊車臺數(shù)有關，需要用影響線理論影響線理論計算。 橋式吊車橋式吊車吊車豎向荷載計算簡圖吊車豎向荷載計算簡圖 吊車豎向荷載Dmax和Dmin分別作用在同一跨兩側排架柱的牛 腿頂面，其位置與吊車梁自重同。 對有吊車的兩跨等高排架結構，吊車豎向荷載下的計算簡圖計算簡圖 橫向水平荷載：橫向水平荷載：小車吊起起重量以后，

27、在啟動和剎車時 產生的慣性力慣性力。 傳遞路線：傳遞路線：小車制動輪（摩擦力）大車吊車軌道 吊車梁排架柱（連接鋼板） 作用方向：作用方向：可向左，可向右。 荷載分配：荷載分配：由于荷載通過輪與軌道的摩擦力傳遞，應按 兩側柱側移剛度柱側移剛度分配。為簡化計算，規(guī)定：水水 平荷載平均分于橋架兩端，分別由軌道上的車平荷載平均分于橋架兩端，分別由軌道上的車 輪平均傳至軌道，其方向與軌道垂直。輪平均傳至軌道，其方向與軌道垂直。（3 3）吊車橫向水平荷載）吊車橫向水平荷載 一般四輪橋式吊車，大車每輪傳給吊車梁的橫向水平制動力 兩臺并行吊車，由影響線理論可求得吊車橫向水平荷載 Tmax 吊車縱向水平荷載：吊

28、車縱向水平荷載：橋式吊車在廠房縱向啟動和剎車時產 生的慣性力。 傳遞路線：傳遞路線：吊車兩端制動輪（磨擦力）吊車軌道吊車 梁縱向柱列或柱間支撐。 作用點：作用點：剎車輪與軌道的接觸點，其方向與軌道方向一致。 作用大?。鹤饔么笮。河兄g支撐，全部由柱間支撐承受；無柱間支 撐，由柱承擔,按各柱縱向抗側剛度比分配柱吊車縱向水平 荷載T0，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 n為施加在一邊軌道上所有剎車輪數(shù)之和，對于一般的四輪吊車，取n=1。 （4 4）吊車縱向水平荷載）吊車縱向水平荷載 風荷載：風荷載：風以一定的速度向前流動遇到建筑物的阻塞時， 在建筑物上產生的風壓風壓。 作用

29、方向：作用方向：垂直于建筑物表面，有壓力和吸力壓力和吸力兩種情況。 考慮左吹風、右吹風垂直于建筑物表面上的風荷載標準值風荷載標準值3.4.2.43.4.2.4 風荷載風荷載 計算中作如下簡化簡化 柱頂以下按均布，按柱頂標高確定。 柱頂以上按均布，僅考慮水平分力，且以集中荷載形 式作用在排架柱頂。3.4.3 3.4.3 排架結構內力計算排架結構內力計算等高排架內力計算不等高排架的內力計算 考慮廠房整體空間作用的排架內力計算 等高排架：等高排架：各柱頂標高相等或柱頂標高雖不相等,但柱 頂由傾斜橫梁相連的排架。 特點：特點：等高排架在任意荷載作用下各柱頂側移相等。 方法：方法：剪力分配法。 3.4.

30、3.1 3.4.3.1 等高排架內力分析等高排架內力分析等高排架計算簡圖等高排架計算簡圖 計算簡圖：計算簡圖：柱頂不動鉸支、柱底固定、單階變截面柱。1單階一次超靜定柱在任意荷載作用下的柱頂反力單階一次超靜定柱在任意荷載作用下的柱頂反力 用力法求柱頂反力用力法求柱頂反力 因主要與柱的形狀有關，稱其為“形常數(shù)形常數(shù)” 因與荷載有關，稱其為“載常數(shù)載常數(shù)”PlIInHHuu,令，由圖乘法圖乘法可求得l03EICHMEI2H1l22P力法方程0RPPR 可求得HMCRM為柱頂位移系數(shù)；為在邊階處集中力矩下的柱頂反力系數(shù)；0CMC1n113C201n11123C32M由上可知，若柱頂位移系數(shù)和反柱頂位移

31、系數(shù)和反力系數(shù)力系數(shù)已知，可求得柱頂?shù)姆戳，且C0和CM僅與柱的尺寸有關。將各柱在柱頂處切開，切口處用一對相應的剪力Vi來代替，則 平衡條件平衡條件niinVVVVF121. 變形條件變形條件n21. 物理條件物理條件nnnVVV 2221112 2柱頂水平集中力作用下等高排架內力分析柱頂水平集中力作用下等高排架內力分析 柱頂水平集中力作用下的等高排架內力分析柱頂水平集中力作用下的等高排架內力分析 由物理條件和變形條件得 ：111V221Vnn1V 代入平衡條件，得即n1ii1FFF11Vin1iiii說明說明 1i 在柱頂水平集中力下，各柱的剪力按其抗剪剛度與各 柱抗剪剛度總和的比例分配，

32、故稱剪力分配法。 剪力分配系數(shù)滿足 柱頂剪力Vi僅與F的大小有關，而與其作用在排架左側 或右側柱頂處無關，但F的作用位置對橫梁內力有影響。3 3任意荷載作用下等高排架內力分析任意荷載作用下等高排架內力分析 柱頂附加不動鉸支座，求各柱反力Ri，不動鉸支座總反 力為 。 將支座總反力R反向作用于排架柱頂，求出柱頂水平力 R作用下各柱頂剪力 。 計算結果疊加，得任意荷載作用下排架柱頂剪 力 。 計算步驟計算步驟 任意荷載作用下的等高排架內力分析任意荷載作用下的等高排架內力分析 通常用結構力學中的力法進行分析通常用結構力學中的力法進行分析 3.4.3.2 3.4.3.2 不等高排架內力分析不等高排架內

33、力分析1 1廠房整體空間作用的概念廠房整體空間作用的概念3.4.3.3 3.4.3.3 考慮房整體空間作用的排架內力計算考慮房整體空間作用的排架內力計算 當結構布置或荷載分布不均勻時，由于屋蓋等縱向聯(lián)系 構件將各榀排架或山墻聯(lián)系在一起，各榀排架或山墻的受 力及變形都是相互制約的。這種相互制約作用稱為整體空整體空 間作用間作用。 空間作用的程度空間作用的程度主要取決于：屋蓋的水平剛度、荷載類 型、山墻剛度和間距等。 一般單廠，恒載、屋面活載、雪載、風載作用下，可不可不 考慮空間作用考慮空間作用，按平面排架結構分析內力時。吊車荷載作吊車荷載作 用下，可以考慮整體空間作用用下，可以考慮整體空間作用。

34、 屋蓋：屋蓋：水平面內受力的梁 各榀橫向排架：各榀橫向排架：梁的彈性支座 各支座反力各支座反力Ri: 相應排架所分擔的水平力 單個荷載作用下空間作用分配系數(shù)單個荷載作用下空間作用分配系數(shù) 0 . 100RR 值越小,空間作用越大。 2吊車荷載作用下考慮廠房整體空間作用的排架吊車荷載作用下考慮廠房整體空間作用的排架 內力分析內力分析廠房整體空間作用分析廠房整體空間作用分析柱頂附加不動鉸支座，求出Tmax作用下柱頂反力將反向 加于排架柱頂，求出各柱頂剪力上述兩項計算的柱頂剪力疊加，即為考慮空間作用的柱 頂剪力;按靜定懸臂柱求各柱的內力。BARRRRRRBA ，RRViiiRRViii3.3. 考慮

35、廠房整體空間作用時排架內力計算步驟考慮廠房整體空間作用時排架內力計算步驟考慮整體空間作用時，柱頂剪力不考慮整體空間作用時，柱頂剪力 考慮空間作用時排架內力分析考慮空間作用時排架內力分析 上柱底上柱底 下柱頂下柱頂 下柱底下柱底 集中荷載作用處的截面集中荷載作用處的截面 當柱上作用有較大的集中荷載（如懸 墻重量等）時，根據(jù)其內力大小還需 將集中荷載作用處的截面作為控制截面。3.4.4 3.4.4 排架結構內力組合排架結構內力組合3.4.4.1 3.4.4.1 柱的控制截面柱的控制截面 柱的控制截面柱的控制截面 由可變荷載效應控制的組合由可變荷載效應控制的組合 Q1kQ1Gk2 . 1SSSnii

36、iSSS1kQQGk9 . 02 . 13.4.4.23.4.4.2 荷載效應組合荷載效應組合niiiiSSS1kQcQGk35. 1 由永久荷載效應控制的組合由永久荷載效應控制的組合3.4.4.3 3.4.4.3 不利內力組合不利內力組合l 通常選擇以下四種內力組合作為截面最不利內力組合通常選擇以下四種內力組合作為截面最不利內力組合 +Mmax及相應的N，V Mmax及相應的N，V Nmax及相應的M，V Nmin及相應的M，Vl 內力組合注意事項內力組合注意事項 每次均應組合恒載。 每次組合時只能以一種內力為目標。 對同一柱，Dmax、Dmin只能取一。 Tmax可向左、向右，只能取一。

37、D與Tmax不一定同時發(fā)生,但有Tmax時,必須有Dmax、Dmin。 以Nmax或Nmin為目標進行內力組合時，應使M盡可能大。 左、右吹風只能取一。 多臺吊車參與組合時，應乘以荷載折減系數(shù)。3.5 3.5 柱的設計柱的設計柱的截面設計 柱的牛腿設計 柱的吊裝驗算抗風柱的設計主要內容排架柱抗風柱3.5.1 3.5.1 柱的截面設計柱的截面設計3.5.1.1 3.5.1.1 截面尺寸的確定截面尺寸的確定 柱的截面尺寸除應滿足承載力的要求外，還應保證具 有足夠的剛度。 由于影響廠房結構剛度的因素較多，目前主要是根據(jù) 工程經驗和實測試驗資料來保證廠房的剛度。 3.5.1.2 3.5.1.2 截面配

38、筋計算截面配筋計算 正截面承載力：正截面承載力：一般對稱配筋，按偏壓構件計算。 斜截面承載力：斜截面承載力：非地震區(qū)可按構造配箍筋。在對柱進行受壓承載力計算或驗算時，柱的計算長度l0與柱的偏心距增大系數(shù) 或穩(wěn)定系數(shù) 有關。3.5.1.3 3.5.1.3 構造要求構造要求混凝土強度等級不應低于C25 混凝土構造要求混凝土構造要求鋼筋構造要求鋼筋構造要求 縱筋：縱筋：直徑、配筋率、間距等。 箍筋：箍筋：形式、直徑、間距等。3.5.2 3.5.2 柱的牛腿設計柱的牛腿設計牛腿的受力特點及破壞形態(tài)牛腿截面尺寸的確定 縱向受力鋼筋的計算與構造 水平箍筋及彎起鋼筋 牛腿設計作用：作用：將牛腿頂面荷載傳給柱

39、子。支承構件：支承構件：屋架、托架、吊車梁、連系梁。牛腿示意圖牛腿示意圖3.5.2.1 3.5.2.1 牛腿的受力特點及破壞形態(tài)牛腿的受力特點及破壞形態(tài) 試驗研究表明，從加載至破壞，牛腿大體經歷三個階段 彈性階段彈性階段 裂縫出現(xiàn)與開展階段裂縫出現(xiàn)與開展階段 最后破壞階段最后破壞階段彈性階段彈性階段主應力跡線特點主應力跡線特點主拉應力沿長度分布較均勻，加載 點附近稍向下傾斜。 ab連線附近帶狀區(qū)域內，主壓應力 跡線大體與ab連線平行，分布較均勻。上柱根與牛腿交界處存在應力集中。 牛腿的應力狀態(tài)牛腿的應力狀態(tài) 2040極限荷載時，上柱根與牛腿交界處首先出現(xiàn)自 上而下的豎向裂縫，裂縫細小且開展較慢

40、，對牛腿受力 性能影響不大； 4060極限荷載時，加載墊板內側附近出現(xiàn)斜裂縫 ，方向大體與主壓應力軌跡線平行。 裂縫出現(xiàn)與開展階段裂縫出現(xiàn)與開展階段 牛腿的破壞形態(tài)牛腿的破壞形態(tài)破壞階段破壞階段 隨隨a/h0值的不同，值的不同，牛腿有三種不同的破牛腿有三種不同的破壞形態(tài)壞形態(tài)彎壓破壞 剪切破壞 斜壓破壞 彎壓破壞彎壓破壞 發(fā)生條件： ，且縱筋配置較少時。 175. 00ha 斜壓破壞斜壓破壞 發(fā)生條件： 。75. 01 . 00ha 剪切破壞剪切破壞 發(fā)生條件： ，或雖 較大但牛腿外邊緣高 度h1較小時。1 . 00ha0ha3.5.2.2 3.5.2.2 牛腿截面尺寸的確定牛腿截面尺寸的確定

41、 牛腿的截面寬度與柱寬相同，故確定牛腿的截面尺寸 主要是確定其截面高度截面高度。 牛腿截面尺寸通常以不出現(xiàn)斜裂縫作為控制條件控制條件。 設計時應以下列經驗公式作為抗裂控制條件來確定牛 腿的截面尺寸：00tkvkhkvk/5 . 05 . 01habhfFFF牛腿尺寸牛腿尺寸 為防止牛腿頂面加載墊板下混凝土的局部受壓破壞局部受壓破壞， 墊板下的局部壓應力應滿足：cvkc75. 0fAF3.5.2.3 3.5.2.3 縱向受力鋼筋的計算與構造縱向受力鋼筋的計算與構造 計算簡圖計算簡圖 三角桁架：三角桁架：水平縱筋為拉桿拉桿、斜向受壓混凝土為壓桿壓桿。 牛腿的計算簡圖牛腿的計算簡圖對A點取矩 0ss

42、ys0shvhAfahFaF0sys0sh0syvshfahFhfaFA近似取 =0.85， s2 . 10ss0shah 縱向受力鋼筋計算及構造要求縱向受力鋼筋計算及構造要求 時，則由上式得As為： yh0yvs2 . 185. 0fFhfaFA 3.5.2.4 3.5.2.4 水平箍筋及彎起鋼筋水平箍筋及彎起鋼筋 牛腿截面尺寸滿足抗裂條件后，可不進行斜截面受剪承載力計算，只需按構造要求設置水平箍筋和彎起鋼筋。u 水平箍筋：水平箍筋：應取612mm，間距 100150mmu 彎起鋼筋：彎起鋼筋：牛腿剪跨比a/h00.3時，宜設置?？v筋不得 兼作彎起鋼筋。位置：位置：宜使其與荷載作用點到牛腿斜

43、邊下端點連線的交 點位于牛腿上部l/6l/2之間。 面積：面積：不宜小于承受豎向力縱筋截面積。根數(shù)：根數(shù)：不宜少于2根。 牛腿配筋構造牛腿配筋構造3.5.3 3.5.3 柱的吊裝驗算柱的吊裝驗算吊裝方式：吊裝方式：平吊、翻身吊。計算簡圖：計算簡圖：簡支外伸梁?？刂平孛妫嚎刂平孛妫阂话闳∩现?、牛腿根部、下柱跨中。計算截面：計算截面：平吊時：平吊時：形截面可簡化為2hf（寬）bf（高） 只考慮兩翼緣最外邊的一排鋼筋參與 工作。 翻身吊時：翻身吊時：可按矩形或I形截面。 當驗算不滿足要求時，應優(yōu)先采用調整或增設吊點以減小彎矩的方法或采取臨時加固措施來解決；當變截面處配筋不足時，可在該局部區(qū)段加配短

44、鋼筋。 柱的吊裝方式及計算簡圖柱的吊裝方式及計算簡圖3.5.4 3.5.4 抗風柱的設計抗風柱的設計3.5.4.1 3.5.4.1 抗風柱尺寸的確定抗風柱尺寸的確定 上柱上柱不宜小于350300mm，下柱下柱截面高度不宜小于600mm。 柱頂標高：柱頂標高：應低于屋架上弦中心線50mm，使柱頂對屋架 施加的水平力傳至屋架上弦中心線 。 變階處標高：變階處標高：應低于屋架下弦底邊200mm，防止屋架產生 撓度時與抗風柱相碰 。 柱頂：柱頂：不動鉸支座，與屋架下弦也相連時也是為一個不 動鉸支座。 柱底：柱底：固定于基礎頂面。 3.5.4.2 3.5.4.2 計算簡圖及內力分析計算簡圖及內力分析 計

45、算簡圖計算簡圖 忽略抗風柱自重時,可按變截面受彎構件（風荷載）。 山墻設有連系梁時,可按變截面偏壓構件(風荷載,墻重量)。 內力分析內力分析抗風柱計算簡圖抗風柱計算簡圖 3.6 3.6 柱下獨立基礎設計柱下獨立基礎設計 確定基礎形式和埋深。 確定基礎的底面尺寸。 確定基礎高度。 基礎底板的配筋計算 柱下獨立基礎按照受力特點分為柱下獨立基礎按照受力特點分為 軸心受壓基礎。 偏心受壓基礎兩類。 基礎設計主要內容基礎設計主要內容3.6.1 3.6.1 基礎底面尺寸的確定基礎底面尺寸的確定3.6.1.1 3.6.1.1 軸心荷載作用下的基礎軸心荷載作用下的基礎在軸心荷載作用下，基礎底面的壓力為均勻分布

46、，設計時 應滿足下式要求：kkkaNGpfA0k0GdA若基礎的埋置深度為d，基礎及其上填土的平均重度為 ， 則，將其代入上式可得基礎底面面積為：ka0NAfd軸心受壓基礎壓力分布軸心受壓基礎壓力分布3.6.1.2 3.6.1.2 偏心荷載作用下的基礎偏心荷載作用下的基礎 在偏心荷載作用下，基礎底面的壓力為線性分布，則基礎底面邊緣的壓力可按下式計算：k,maxbkbkk,minpNMpAWbkkkwkNNGNbkkkwkwMMV hNe偏心受壓基礎壓力分布偏心受壓基礎壓力分布 0bkbkeMN62lbW 取，并將代入上式，可得基礎底面邊緣的壓力值，見式：k,maxbk0k,min61pNepl

47、 bb根據(jù)力的平衡條件，可求得基礎底面邊緣的最大壓力值為： bkk,max23Npkl 。在偏心荷載作用下，基礎底面的壓力值應符合下式要求： k,maxk,mina2pppf k,maxa1.2pf3.6.2 3.6.2 基礎高度驗算基礎高度驗算 試驗研究表明，當柱與基礎交接處或基礎變階處的高度高度 不足不足時，柱傳來的荷載將使基礎發(fā)生如下圖所示的沖切沖切 破壞破壞。 基礎沖切破壞示意圖基礎沖切破壞示意圖 混凝土結構設計規(guī)范規(guī)定，矩形截面柱的階形基礎 ，在柱與基礎交接處以及基礎變階處的受沖切承載力受沖切承載力 應符合下列規(guī)定：htm00.7lFf b hmtb2bbbslFp A計算階形基礎的

48、受沖切承載力截面位置計算階形基礎的受沖切承載力截面位置 3.6.3 3.6.3 基礎底板配筋基礎底板配筋3.6.3.1 3.6.3.1 軸心荷載作用下的基礎軸心荷載作用下的基礎 為簡化計算，將基礎底板劃分為四個區(qū)塊，每個區(qū)塊 都可看作是固定于柱邊的懸臂板懸臂板，且區(qū)塊之間無聯(lián)系。 截面彎矩設計值為： 2stt224pMbbla 2stt224pMlabb 基礎底板配筋計算圖基礎底板配筋計算圖 由于長邊方向的鋼筋一般置于沿短邊方向鋼筋的下面， 此處若假定b方向為長邊，故沿長邊沿長邊b方向方向的受力鋼筋截 面面積，可近似按下式計算：s0y0.9MAh f 如果基礎底板兩個方向受力鋼筋直徑均為d，則

49、截面 的有效高度為dh 0。故沿短邊沿短邊l方向方向的受力鋼筋 截面面積為：s0y0.9MAhd f 3.6.3.2 3.6.3.2 偏心荷載作用下的基礎偏心荷載作用下的基礎61MM 當偏心矩小于或等于 基礎寬度時，沿彎矩作用方 向在任意截面處，及垂直于彎矩作用方向在任 意截面處相應于荷載效應基本組合時的彎矩設 計值 、 ，可分別按下列公式計算： 21,max,max,1212ssssMalappppl min,max,22481ssppbbalM 對于階形基礎，尚應進行變階截面處的配筋計算變階截面處的配筋計算，并比較由上述所計算的配筋及變階截面處的配筋，取二者較取二者較大者作為基礎底板的最后

50、配筋大者作為基礎底板的最后配筋。3.6.4 3.6.4 構造要求構造要求基礎形狀 底板配筋 混凝土強度等級 杯口深度 杯口尺寸 杯底厚度 錐形基礎的邊緣高度 3.7 3.7 單廠結構其他主要構件的設計要點單廠結構其他主要構件的設計要點屋架的設計要點連接構造及預埋件的設計要點吊車梁的設計要點3.7.1 3.7.1 鋼筋混凝土屋架的設計要點鋼筋混凝土屋架的設計要點屋架高度和截面尺寸的確定荷載及其組合內力分析桿件截面設計及配筋構造屋架的扶直吊裝驗算3.7.1.1 3.7.1.1 屋架高度和桿件截面尺寸屋架高度和桿件截面尺寸 屋架高度與跨度之比一般取1/10-1/6。 上弦桿為壓彎構件，其節(jié)間長度不宜

51、過大，為了鋪放屋面 板，一般取3 m； 當屋架跨度較大時，為減少節(jié)點和腹桿數(shù)，可取4.5-6 m。 下弦為受拉構件，節(jié)間長度一般取4-6 m。 應盡可能使屋架上較大的集中荷載作用在節(jié)點上，還要考慮便于布置屋架支撐等。3.7.1.2 3.7.1.2 荷載及組合荷載及組合 作用于屋架上的荷載有恒荷載和活荷載兩類，在進 行荷載組合時，需注意以下幾點注意以下幾點： 屋面活荷載與雪荷載不同時考慮，兩者中取較大值； 風荷載對屋架一般為吸力，使豎向荷載作用下的屋架 內力減小，可不考慮； 對于屋面活荷載，既可以作用于全跨，也有可能作用 于半跨； 在施工時，由于吊裝次序的先后，亦可能出現(xiàn)屋面板 布滿半跨的情況；

52、當屋架在半跨荷載作用時，可能使 屋架腹桿內力最大，甚至使內力符號發(fā)生改變。因此，在設計屋架時應考慮以下三種荷載組合三種荷載組合： 全跨恒載+全跨活載； 全跨恒載+半跨活載； 屋架（包括屋蓋支撐）自重重力荷載+半跨屋面 板重力荷載+半跨屋面安裝活載。3.7.1.3 3.7.1.3 內力分析內力分析 內力計算方法內力計算方法 簡化計算時，假定屋架各節(jié)點為上弦連續(xù)梁的不動 鉸支座，計算簡圖如圖所示，可用彎矩分配法計算 內力； 在桁架節(jié)點荷載作用下，按鉸接桁架計算各桿的軸 力。設計時，也可近似地將上弦按簡支梁求出支座 反力。屋架計算簡圖屋架計算簡圖3.7.1.4 3.7.1.4 桿件截面設計及配筋構造

53、要求桿件截面設計及配筋構造要求 屋架上弦桿上弦桿一般為小偏心受壓，通常設計成對稱配筋截 面。 下弦桿下弦桿一般按軸心受拉桿件（忽略自重荷載）計算受拉 承載力，并進行裂縫寬度或抗裂驗算。 屋架的腹桿腹桿為軸心受力桿件。受拉腹桿受拉腹桿尚需進行裂縫寬度 驗算。3.7.1.5 3.7.1.5 屋架的扶直和吊裝驗算屋架的扶直和吊裝驗算 扶直驗算扶直驗算 吊裝驗算吊裝驗算 屋架扶直和吊裝計算簡圖屋架扶直和吊裝計算簡圖 3.7.2 3.7.2 吊車梁的設計要點吊車梁的設計要點 吊車梁是廠房的主要承重構件，承受吊車在起重、運行時產生的各種移動荷載；同時對傳遞縱向水平荷載、加強廠房縱向剛度起著重要作用。截面尺寸的確定內力計算截面驗算3.7.2.1 3.7.2.1 截面尺寸的確定截面尺寸的確定 吊車梁的截面一般設計成I形或T形。 截面高度與吊車起重量有關，