混凝土結(jié)構(gòu)原理(葉燕華 劉立新版 武漢理工大學出版)攀枝花大學同步課件 第11-4章

11.6柱下單獨基礎(chǔ)設(shè)計獨立基礎(chǔ)形式：平板式基礎(chǔ)（杯形基礎(chǔ)）(a)、(b)、(c)板肋式基礎(chǔ)（杯口、肋板預制）(d)殼體基礎(chǔ)(e)倒圓臺板式基礎(chǔ)(f)樁基概述a)b)杯口杯底預制柱c)底板肋d)e)f)12.4.2平板式獨立基礎(chǔ)設(shè)計一、地基基礎(chǔ)破壞類型地基破壞沖切破壞受彎破壞二、設(shè)計內(nèi)容：地基計算（確定底板尺寸）抗沖切承載力計算（確定基礎(chǔ)高度）受彎承載力計算（確定底板配筋）構(gòu)造（根據(jù)工程經(jīng)驗）2基礎(chǔ)是絕對剛性的；基底某點反力與該點的地基沉降成正比。三、地基計算假定軸心受壓基礎(chǔ)取對于甲級、乙級和部分丙級建筑，還需進行變形驗算。3偏心受壓基礎(chǔ)令當時，地基承載力應(yīng)滿足：4四、抗沖切承載力計算沿柱邊沖切沿變階處沖切基礎(chǔ)高度尚應(yīng)滿足抗剪承載力：NMpnh0450450NMpnh0450450h0h0h0h0bbbtABCDEFh0h0h0h0bbbtABDEFC5五、受彎承載力計算6當為偏心受壓基礎(chǔ)，基底凈反力為78六、構(gòu)造要求材料混凝土：C20；鋼筋：保護層厚度有100厚素混凝土墊層時，為40；沒有墊層時為70。插入深度應(yīng)滿足表2-5的要求（與柱截面形式和截面尺寸有關(guān)）縱筋錨固要求吊裝時的穩(wěn)定要求（5%柱長）9六、構(gòu)造要求杯底厚度、杯壁厚度見表11.9。杯壁配筋柱軸心或小偏心受壓且時可不配筋；，大偏心受壓且柱軸心或小偏心受壓且時可按構(gòu)造配筋；其它情況按計算配筋。102.5.1概述屋面板屋架（屋面梁）無檁體系檁條屋架（屋面梁）有檁體系瓦（瓦楞鐵皮、石棉瓦、波形鋼板、鋼絲網(wǎng)水泥板）2.5屋面構(gòu)件2.5.2屋架設(shè)計11一、屋架種類混凝土屋架鋼筋混凝土三角形屋架鋼筋混凝土折線形屋架預應(yīng)力混凝土折線形屋架預應(yīng)力混凝土梯形屋架預應(yīng)力混凝土直腹桿屋架鋼屋架組合屋架三角形鋼屋架梯形鋼屋架矩形鋼屋架曲拱鋼屋架單廠設(shè)計2.1組成與布置2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計2.5.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計2.5屋面構(gòu)件2.5.2屋架設(shè)計一、種類12二、屋架形式與桿件尺寸要求高跨比1/10~1/6，外形應(yīng)接近簡支梁的彎矩圖?；炷廖菁芄?jié)間長度：上弦3米、4.5米、6米；下弦4.5米、6米；桿件尺寸：上弦不小于200×180；下弦不小于200×140；腹桿不小于100×100；長細比不大于40（拉）、35（壓）鋼屋架節(jié)間長度：上弦1.5米或3米，有檁體系0.8~3m；下弦3米；長細比：受壓150；受拉350（250）單廠設(shè)計2.1組成與布置2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計2.5.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計2.5屋面構(gòu)件2.5.2屋架設(shè)計一、種類二、形狀與尺寸13三、屋架內(nèi)力分析1.計算模型按多跨折線連續(xù)梁計算上弦彎矩（主彎矩）；按鉸接桁架計算桿件軸力。2.荷載自重（建筑層、屋面板、屋架、支撐）活載（屋面活載、雪載、積灰載）施工荷載單廠設(shè)計2.1組成與布置2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計2.5.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計2.5屋面構(gòu)件2.5.2屋架設(shè)計一、種類二、形狀與尺寸三、內(nèi)力分析143.荷載組合恒載+全跨[屋面活載（雪載）+積灰載]；恒載+半跨雪載或灰載；屋架與支撐自重+半跨[屋面板自重+施工荷載]。4.內(nèi)力上弦：彎矩和軸向壓力；腹桿和下弦：軸力。單廠設(shè)計2.1組成與布置2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計2.5.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計2.5屋面構(gòu)件2.5.2屋架設(shè)計一、種類二、形狀與尺寸三、內(nèi)力分析155.計算模型的誤差及措施鉸接（對腹桿的影響不大）實際上，由于腹桿的變形，使上弦節(jié)點產(chǎn)生位移，從而使在上弦桿中引起附加彎矩，稱為次彎矩。上弦節(jié)點為不動鉸支座措施：將上弦桿和端部斜桿的截面（鋼結(jié)構(gòu)）或配筋量（混凝土結(jié)構(gòu)）適當增加。單廠設(shè)計2.1組成與布置2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計2.5.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計2.5屋面構(gòu)件2.5.2屋架設(shè)計一、種類二、形狀與尺寸三、內(nèi)力分析16四、鋼屋架構(gòu)件設(shè)計1.桿件的計算長度平面內(nèi)弦桿、支座斜桿、支座豎桿其他腹桿平面外弦桿支座斜桿、支座豎桿和其他腹桿斜平面支座斜桿、支座豎桿其他腹桿（側(cè)向支承點間距）單廠設(shè)計2.1組成與布置2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計2.5.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計2.5屋面構(gòu)件2.5.2屋架設(shè)計一、種類二、形狀與尺寸三、內(nèi)力分析四、構(gòu)件設(shè)計17當弦桿側(cè)向支承點間的距離為兩倍節(jié)間長度，且兩個節(jié)間桿件的內(nèi)力不等時，平面外計算長度按下式?。褐危^大的壓力，取正號；—較小的壓力或拉力，拉力取負號。單廠設(shè)計2.1組成與布置2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計2.5.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計2.5屋面構(gòu)件2.5.2屋架設(shè)計一、種類二、形狀與尺寸三、內(nèi)力分析四、構(gòu)件設(shè)計182.截面選型屋架上弦：平面外計算長度一般為平面內(nèi)計算長度的兩倍，如無局部彎矩，故宜采用短肢相拼的T形截面，支座斜桿：因平面內(nèi)和平面外計算長度相等，采用長肢相拼的T形截面比較合理；如有較大的局部彎矩，可采用長肢相拼的T形截面，以提高平面內(nèi)的抗彎能力，此時單廠設(shè)計2.1組成與布置2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計2.5.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計2.5屋面構(gòu)件2.5.2屋架設(shè)計一、種類二、形狀與尺寸三、內(nèi)力分析四、構(gòu)件設(shè)計19屋架下弦：平面外計算長度一般很大，故宜采用短肢相拼的T形截面。計算長度范圍內(nèi)的墊板數(shù)不應(yīng)少于2塊。其他腹桿：因T形截面，與豎向支撐相連的豎腹桿宜采用等肢角鋼組成的十字形截面，使節(jié)點連接不偏心；軸力特別小的腹桿也可采用單角鋼。，宜采用等肢角鋼組成的50~8015~2040i(80i)III—I單廠設(shè)計2.1組成與布置2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計2.5.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計2.5屋面構(gòu)件2.5.2屋架設(shè)計一、種類二、形狀與尺寸三、內(nèi)力分析四、構(gòu)件設(shè)計203.截面計算軸心拉桿：軸心壓桿：（強度要求，當截面無削弱時可不計算）（穩(wěn)定要求）假定長細比（弦桿70~100，腹桿100~120）查得值計算A，同時算出根據(jù)選擇角鋼，用實際的進行穩(wěn)定驗算，如不滿足重新選擇，直至滿足。單廠設(shè)計2.1組成與布置2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計2.5.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計2.5屋面構(gòu)件2.5.2屋架設(shè)計一、種類二、形狀與尺寸三、內(nèi)力分析四、構(gòu)件設(shè)計21偏心受拉：—截面塑性發(fā)展系數(shù)，動力荷載取1；—受拉最大纖維的凈截面抵抗矩。偏心受壓：強度要求：—受壓最大纖維的凈截面抵抗矩。平面內(nèi)穩(wěn)定：—平面內(nèi)軸壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)；—平面內(nèi)受壓纖維毛截面抵抗矩—歐拉臨界力；—等效彎矩系數(shù)。平面外穩(wěn)定：—受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)；—等效彎矩系數(shù)。單廠設(shè)計2.1組成與布置2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計2.5.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計2.5屋面構(gòu)件2.5.2屋架設(shè)計一、種類二、形狀與尺寸三、內(nèi)力分析四、構(gòu)件設(shè)計224.節(jié)點設(shè)計一般要求￠各桿件的形心線應(yīng)盡量與屋架幾何軸線重合，并匯交于節(jié)點中心，考慮到施工方便，肢背到軸線的距離可取5mm的倍數(shù)；￠對變截面弦桿，宜采用肢背平齊的連接方式，變截面的兩部分形心線的中線應(yīng)與屋架幾何軸線重合；桿件形心線桿件形心線屋架軸線單廠設(shè)計2.1組成與布置2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計2.5.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計2.5屋面構(gòu)件2.5.2屋架設(shè)計一、種類二、形狀與尺寸三、內(nèi)力分析四、構(gòu)件設(shè)計23￠節(jié)點板上各桿件之間的凈距不宜小于20mm；￠桿件端部宜采用直切，即切割面與軸線垂直，為了減小節(jié)點板也可采用斜切。允許的斜切形式不允許的斜切形式單廠設(shè)計2.1組成與布置2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計2.5.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計2.5屋面構(gòu)件2.5.2屋架設(shè)計一、種類二、形狀與尺寸三、內(nèi)力分析四、構(gòu)件設(shè)計24計算與構(gòu)造選定節(jié)點板厚度節(jié)點板厚度：根據(jù)最大內(nèi)力選用，見表2-10。計算焊縫長度確定節(jié)點板大小焊縫計算：￠一般節(jié)點計算腹桿與節(jié)點板連接焊縫時，桿件的內(nèi)力按照桿件的最大內(nèi)力取值，而計算弦桿與節(jié)點板連接焊縫時，桿件的內(nèi)力按照二節(jié)間之間的最大內(nèi)力差取值：肢背：肢尖：內(nèi)力分配系數(shù)角鋼拼接形式K1K2等邊角鋼0.70.3不等邊角鋼短肢相拼0.750.25不等邊角鋼長肢相拼0.650.35單廠設(shè)計2.1組成與布置2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計2.5.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計2.5屋面構(gòu)件2.5.2屋架設(shè)計一、種類二、形狀與尺寸三、內(nèi)力分析四、構(gòu)件設(shè)計25￠有集中荷載的節(jié)點有集中荷載時，弦桿與節(jié)點板的連接焊縫需考慮弦桿內(nèi)力與集中荷載的共同作用。上弦為了擱置屋面板，常將節(jié)點板縮進肢背而采用塞焊。塞焊可作為兩條的角焊縫計算，因焊縫質(zhì)量不易保證，焊縫強度設(shè)計值乘以0.8的折減系數(shù)。肢背：肢尖：B

單廠設(shè)計2.1組成與布置2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計2.5.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計2.5屋面構(gòu)件2.5.2屋架設(shè)計一、種類二、形狀與尺寸三、內(nèi)力分析四、構(gòu)件設(shè)計26假定集中荷載由肢背塞焊縫承擔；上弦相鄰節(jié)間內(nèi)力差由肢尖焊縫承擔。有集中荷載時，上弦節(jié)點亦可按下述方法計算。肢背塞焊縫肢尖角焊縫——為肢尖焊縫至桿件形心的距離。其中單廠設(shè)計2.1組成與布置2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計2.5.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計2.5屋面構(gòu)件2.5.2屋架設(shè)計一、種類二、形狀與尺寸三、內(nèi)力分析四、構(gòu)件設(shè)計27￠弦桿的拼接節(jié)點拼接角鋼采用與弦桿相同的截面。拼接角鋼的長度應(yīng)按拼接角鋼與弦桿的連接焊縫長度確定，，對下弦桿取d=10~20mm，對上弦桿取d=30~50mm，l不宜小于600mm。單廠設(shè)計2.1組成與布置2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計2.5.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計2.5屋面構(gòu)件2.5.2屋架設(shè)計一、種類二、形狀與尺寸三、內(nèi)力分析四、構(gòu)件設(shè)計28其中連接焊縫長度上弦按弦桿最大內(nèi)力確定：下弦按下弦截面面積等強度確定：對于上弦假定集中荷載由肢背的塞焊縫承擔，肢尖焊縫承擔上弦內(nèi)力的15%，并考慮此力產(chǎn)生的偏心彎矩。弦桿與節(jié)點板的焊縫長度對于下弦按兩側(cè)下弦較大內(nèi)力的15%和兩側(cè)下弦的內(nèi)力差兩者中的大值計算；單廠設(shè)計2.1組成與布置2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計2.5.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計2.5屋面構(gòu)件2.5.2屋架設(shè)計一、種類二、形狀與尺寸三、內(nèi)力分析四、構(gòu)件設(shè)計29￠支座節(jié)點支座節(jié)點包括節(jié)點板、加勁肋、底板和錨栓等。當采用混凝土排架柱時，底板的尺寸根據(jù)混凝土局部受壓承載力確定，厚度一般取20mm；節(jié)點板的大小由桿件與節(jié)點板的連接焊縫長度確定，下弦水平肢的底面與支座底板之間的凈距不應(yīng)小于水平肢的寬度和130mm；加勁肋與節(jié)點板的垂直焊縫可假定其承擔支座反力25%計算，并考慮焊縫為偏心受力；單廠設(shè)計2.1組成與布置2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計2.5.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計2.5屋架構(gòu)件2.5.2屋架設(shè)計一、種類二、形狀與尺寸三、內(nèi)力分析四、構(gòu)件設(shè)計30支座節(jié)點板、加勁板與支座底板的水平連接焊縫按下式計算：錨栓預埋于支撐構(gòu)件的混凝土中，直徑一般取20~25mm，底板上的錨栓孔直徑一般為錨栓直徑的2~2.5倍。單廠設(shè)計2.1組成與布置2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計2.5.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計2.5屋架構(gòu)件2.5.2屋架設(shè)計2.5.3屋面其他構(gòu)件一、屋面板二、檁條三、托架四、天窗架2.5.3屋面其它構(gòu)件312.6.1概述2.6吊車梁設(shè)計要點吊車梁直接承受吊車荷載，并構(gòu)成縱向排架，加強廠房縱向剛度，傳遞縱向荷載。是單層工業(yè)廠房的重要構(gòu)件。吊車梁按材料可分為：混凝土吊車梁鋼吊車梁組合吊車梁變截面吊車梁等截面吊車梁魚腹式折線式實腹式下?lián)问借旒苁?2下?lián)问降踯嚵簩嵏故降踯嚵鸿旒苁降踯嚵?32.6.2吊車梁受力特點承受兩組移動的集中荷載（

和

）；吊車荷載是重復荷載，需進行疲勞驗算；吊車荷載具有動力特性；對吊車豎向荷載應(yīng)乘以動力系數(shù)μ，輕、中級軟鉤1.05，重級1.1，硬鉤1.3。吊車荷載是偏心荷載，將對吊車梁（無制動梁時）產(chǎn)生扭矩。為了承擔橫向水平力，對于鋼吊車梁一般需設(shè)置制動梁或制動桁架單廠設(shè)計2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計2.6.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計2.5屋架構(gòu)件2.6吊車梁2.6.2受力特點34彎曲中心每個輪子產(chǎn)生的扭矩：靜力計算考慮兩臺吊車疲勞驗算考慮一臺吊車，且不考慮橫向水平荷載按影響線可求出吊車梁的單廠設(shè)計2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計2.6.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計2.5屋架構(gòu)件2.6吊車梁2.6.2受力特點352.6.3混凝土吊車梁（等截面）設(shè)計要點一、計算內(nèi)容靜力計算彎、剪、扭承載力裂縫寬度和撓度疲勞驗算正截面（驗算正截面受壓區(qū)混凝土邊緣的應(yīng)力和受拉鋼筋的應(yīng)力）斜截面（驗算中和軸處混凝土的主拉應(yīng)力及箍筋和彎起鋼筋的應(yīng)力）施工階段驗算（對預應(yīng)力混凝土吊車梁而言）單廠設(shè)計2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計2.6.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計2.5屋架構(gòu)件2.6吊車梁2.6.2受力特點2.6.3砼吊車梁36二、構(gòu)造要點￠截面尺寸梁高取跨度的1/4~1/12，一般有600、900、1200、1500mm四種；腹板一般取140、160、180mm，在梁端部逐漸加厚至200、250、300mm，先張法預應(yīng)力可用100（臥搗）和120（豎搗），后張法預應(yīng)力可用140；上翼緣寬度一般為400、500和600mm。￠連接構(gòu)造￠配筋構(gòu)造縱筋：不能有接頭，不宜采用光面鋼筋，肋部兩側(cè)設(shè)腰筋；箍筋：不得采用開口箍，梁端

范圍內(nèi)增加20~25%；端部：沿梁高設(shè)置焊在錨板上的豎向鋼筋和水平封閉箍筋。單廠設(shè)計2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計2.6.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計2.5屋架構(gòu)件2.6吊車梁2.6.2受力特點2.6.3砼吊車梁372.6.4鋼吊車梁（實腹式）設(shè)計要點一、計算內(nèi)容￠強度正應(yīng)力上翼緣下翼緣剪應(yīng)力腹板局部壓應(yīng)力折算應(yīng)力￠整體穩(wěn)定（有制動結(jié)構(gòu)時不必驗算）￠剛度￠疲勞強度￠局部穩(wěn)定（對焊接吊車梁）￠翼緣與腹板的連接單廠設(shè)計2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計2.6.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計2.5屋架構(gòu)件2.6吊車梁2.6.2受力特點2.6.3砼吊車梁2.6.4鋼吊車梁38￠截面尺寸二、構(gòu)造要點截面高度應(yīng)按照允許變形（

），并考慮建筑凈空要求和鋼板規(guī)格等；腹板厚度應(yīng)該按照支座抗剪要求和局部擠壓條件確定，一般不應(yīng)小于（7+3h）mm；翼