自考第二章单层厂房

1、Chap2 单层厂房单层厂房 单层厂房的结构形式、结构组成和布置单层厂房的结构形式、结构组成和布置排架计算排架计算单层厂房柱单层厂房柱柱下独立基础柱下独立基础4123目录目录吊车梁吊车梁5识记领会单层厂房的结构形式（门式钢架与排架）；单层厂房的结构组成；柱网布置、常用柱距；变形缝；围护墙和山墙的构造。单层厂房的竖向力、横向水平力、纵向水 平力是怎样从上部结构传到地基的；支撑的作用、种类和布置原则。2.1 单层厂房的结构型式、结构组成和结构布置单层厂房的结构型式、结构组成和结构布置 我国混凝土单层厂房的结构型式主要有：排架结构排架结构和刚架结构刚架结构 。1. 排架结构 排架结构由排架结构由屋架

2、（或屋面梁）、柱和基础组成，柱与屋架铰屋架（或屋面梁）、柱和基础组成，柱与屋架铰接，而与基础刚接。接，而与基础刚接。根据厂房生产工艺和使用要求的不同，排架结构可做成等高、不等高和锯齿形。2.1.1 单层厂房的结构形式2. 钢架结构2.1.1 单层厂房的结构形式刚架结构也是由梁、柱及基础所组成。所不同的是梁与柱为刚性连接，柱与基础为铰接。 62.1.2 单层排架结构组成与传力路线1）屋面板2）天沟板3）天窗架4）屋架5）托架6）吊车梁7）排架柱8）抗风柱9）基础10）连系梁11）基础梁12）天窗架垂直支撑13）屋架下弦横向支撑14）屋架垂直支撑15）柱间支撑2.1 单层厂房的结构形式、结构组成和

3、结构布置单层厂房的结构形式、结构组成和结构布置一、结构一、结构组成组成 1 屋盖结构屋盖结构（1）作用：）作用： 承受屋面上的竖向荷载；承受屋面上的竖向荷载； 与立柱组成横向排架结构；与立柱组成横向排架结构； 起围护作用，保温、隔热、防雨雪。起围护作用，保温、隔热、防雨雪。（2）种类：）种类： 屋盖有两种类型：屋盖有两种类型： 无檩体系屋盖无檩体系屋盖由大型屋面板、屋架或屋面梁、屋架支撑由大型屋面板、屋架或屋面梁、屋架支撑所组成，如图所组成，如图 (b)所示。所示。 有檩体系屋盖有檩体系屋盖由小型屋面板、檀条、屋架或屋面梁、屋由小型屋面板、檀条、屋架或屋面梁、屋架支承所组成，如图架支承所组成，

4、如图 (a)所示。所示。 2.1 单层厂房的结构形式、结构组成和结构布置单层厂房的结构形式、结构组成和结构布置2.1.2 2.1.2 单层厂房的结构组成与传力路线单层厂房的结构组成与传力路线一一. .结构组成结构组成2.横向平面排架结构 由横梁、横向柱列及其基础所组成的平面骨架，是厂房的基本承重结构。厂房承受的竖向荷载及横向水平荷载主要通过横向平面排架传至基础及地基。横向平面排架组成及荷载图2.1.2 2.1.2 单层厂房的结构组成与传力路线单层厂房的结构组成与传力路线一一. .结构组成结构组成3.纵向平面排架结构 由连系梁、吊车梁、纵向柱列、柱间支撑和基础等构件组成的纵向平面骨架。作用是保证

5、厂房结构的纵向稳定性和刚度，承受吊车纵向水平荷载、纵向水平地震作用、温度应力以及作用在山墙及天窗架端壁并通过屋盖结构传来的纵向风荷载等。纵向平面排架组成及荷载图n作用：作用： 加强厂房结构的空间刚度；加强厂房结构的空间刚度； 保证结构构件在安装和使用阶段的稳定和安全；保证结构构件在安装和使用阶段的稳定和安全； 把风荷载、吊车水平荷载或水平地震作用等传递到把风荷载、吊车水平荷载或水平地震作用等传递到 相应承重构件相应承重构件2.1 单层厂房的结构形式、结构组成和结构布置单层厂房的结构形式、结构组成和结构布置2.1.2 2.1.2 单层厂房的结构组成与传力路线单层厂房的结构组成与传力路线一一. .

6、结构组成结构组成 5.吊车梁 一般简支在柱牛腿上，主要承受吊车竖向荷载、横向或纵向水平荷载，并将它们分别传至横向或纵向水平排架。6.基础 承受柱和基础梁传来的荷载并将它们传至地基。7.围护结构 位于厂房的四周，包括纵墙、横墙（山墙）、抗风柱、连系梁、基础梁等构件。主要是承受墙体和构件的自重以及作用在墙面上的风荷载。二、传力路线二、传力路线 1、荷载、荷载主要荷载可分为两大类：主要荷载可分为两大类：竖向荷载竖向荷载和和水平荷载水平荷载竖向荷载竖向荷载包括：屋盖自重、屋面荷载、雪荷载、吊车竖向荷载、包括：屋盖自重、屋面荷载、雪荷载、吊车竖向荷载、柱重、墙重等。柱重、墙重等。水平荷载水平荷载包括：横

7、向水平风荷载、吊车横向制动力、水平地震包括：横向水平风荷载、吊车横向制动力、水平地震作用等。作用等。 二二. .传力路线传力路线吊车竖向荷载吊车竖向荷载屋面荷载屋面板檩 条屋架或屋面梁排排架架柱柱基 础地基吊车梁吊车横向水平荷载吊车梁吊车纵向水平荷载吊车梁纵墙风荷载山墙风荷载山墙抗风柱屋盖结构柱间支撑墙体重量墙梁连系梁基础梁竖向荷载悬挂吊车柱间支撑有檩体系无檩体系桥式吊车小车刹车力横向横向大车刹车力纵向纵向水平荷载横向横向纵向纵向n纵向定位轴线（纵向定位轴线（A A、B B、C C）的距离称为）的距离称为跨度跨度，横向定位轴线（跨度方向的轴，横向定位轴线（跨度方向的轴线，用线，用1 1、2 2

8、、3 3、表示）的距离称为表示）的距离称为柱距柱距；n纵向定位轴线和横向定位轴线在平面上交叉构成网格，称为柱网。纵向定位轴线和横向定位轴线在平面上交叉构成网格，称为柱网。屋面板屋架吊车梁排架柱600600600060006000600060006000600018765432山墙在厂房纵向尽端处，横向定位轴线位于山墙内边缘，并把柱端中心线内移600单 层 厂 房n柱网的布置：满足生产工艺的要求；符合建筑模数。柱网的布置：满足生产工艺的要求；符合建筑模数。n跨度在跨度在18m18m及及18m18m以下，取以下，取3m3m的倍数；在的倍数；在18m18m以上，一般取以上，一般取6m6m的倍的倍数；

9、柱距应取数；柱距应取6m6m的倍数的倍数 。n厂房的长度或宽度过大厂房的长度或宽度过大时，要在一定距离处设时，要在一定距离处设置温度伸缩缝置温度伸缩缝 ，以防止，以防止由于气温变化，厂房上、由于气温变化，厂房上、下部下部( (埋在地下埋在地下) )结构变结构变形不同而导致厂房发生形不同而导致厂房发生墙面、屋面、纵梁拉裂墙面、屋面、纵梁拉裂 温度区段的长度（伸缩缝间距）查混凝土设计规范n做法是从做法是从基础顶基础顶面开始面开始将相邻温度区段的将相邻温度区段的上部上部结构完全分开结构完全分开，在伸缩，在伸缩缝两侧形成并列的双排缝两侧形成并列的双排柱、双榀屋架，而基础柱、双榀屋架，而基础可做成将双排

10、柱连在一可做成将双排柱连在一起的双杯口基础起的双杯口基础 。当相邻跨厂房高度差异悬殊地基土的压缩性有显著差异厂房各部分的施工时间先后相差很长沉降缝沉降缝当相邻跨厂房高度差异悬殊厂房结构类型明显不同处于地震区抗震缝抗震缝防止不同部分结构的变形能力不同而引起的破坏三缝的存在给立面处理带来了麻烦，尽量少设缝或不设缝。三缝的存在给立面处理带来了麻烦，尽量少设缝或不设缝。伸缩缝和沉降缝要符合防震缝要求。伸缩缝和沉降缝要符合防震缝要求。n沉降缝的做法是从基础开始到屋顶全部分开，允许缝两边建筑有不同沉降而不致损坏整个建筑物。沉降缝可兼作温度缝用 三三. .单层厂房的单层厂房的支撑支撑屋盖支撑和柱间支撑屋盖支

11、撑和柱间支撑构成：屋架（屋面梁）上、下弦平面内以及天窗架上弦平面内的水平支撑。1. 屋盖支撑上、下弦水平支撑垂直支撑纵向水平系杆布置：支撑节间的划分应与屋架节间相适应，一般采用十字交叉的形式，倾角30-60。构成：布置在屋架（屋面梁）间或天窗架（包括挡风板立柱）间的支撑。构成：布置在屋架上、下弦平面内。分为刚性（ 压杆）和柔性（拉杆）两种。作用：保证结构构件的稳定和正常工作；增强厂房的整体稳定性和空作用：保证结构构件的稳定和正常工作；增强厂房的整体稳定性和空间刚度；把纵向风荷载、吊车纵向水平荷载和水平地震作用等传递间刚度；把纵向风荷载、吊车纵向水平荷载和水平地震作用等传递到主要的承重构件；保证

12、在施工安装阶段结构构件的稳定。到主要的承重构件；保证在施工安装阶段结构构件的稳定。垂直支撑垂直支撑2.1 单层厂房的结构形式、结构组成和结构布置单层厂房的结构形式、结构组成和结构布置2.1 单层厂房的结构形式、结构组成和结构布置单层厂房的结构形式、结构组成和结构布置三三. .单层厂房的支撑单层厂房的支撑组成：一般包括上部柱间支撑、中部柱间支撑及下部柱间支撑。2. 柱间支撑作用：保证厂房结构的纵向刚度和稳定性；将吊车纵向水平制动力、山墙及天窗端壁的风荷载、纵向水平地震作用等传至基础。布置：宜采用十字交叉的形式，倾角35-50之间。 柱间支撑应布置在伸缩缝区段的中央或临近中央，上部柱间支撑在厂房两

13、端第一个柱距内也应设置。屋盖支撑设置原则： a.应考虑厂房的跨度及高度； b.柱网布置及结构形式； c.厂房内起重设备的特征、起重量大小及工作制度等； d.有无振动设备及特殊的局部水于荷载。设置原则：凡属下列情况之一者，应设置柱间支撑： (1)厂房内设有悬臂吊车或3t及以上悬挂吊车； (2)设有重级工作制的吊车或中、轻级工作制吊车但起重量100kN(3)厂房跨度在18m以，或上柱高在8m以上； (4)纵向柱列的总数在七根以下； (5)露天吊车栈桥的柱列。2.1 单层厂房的结构形式、结构组成和结构布置单层厂房的结构形式、结构组成和结构布置设置在两端山墙内，抵抗水平风荷载的构造柱简称为抗风柱。2.

14、1 单层厂房的结构形式、结构组成和结构布置单层厂房的结构形式、结构组成和结构布置四、四、抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁的功能和布置原则梁的功能和布置原则柱脚：一般采用插入基础杯口的固接方式。 抗风柱上端与屋架的连接有两个条件：在水平方向必须与屋架有可靠的连接保证有效地传递风荷载；在竖向脱开。所以，抗风柱与屋架一般采用竖向可以移动、水平方向又有较大刚度的弹簧板连接。截面：上柱宜采用矩形截面，尺寸不小于350mm300mm，下柱宜采用工字形或矩形截面。抗风柱主要承受山墙风荷载，一般情况下其竖向荷载只有柱自重，故设计时可近似地按受弯构件计算，并应考虑正、反两个方向

15、的弯矩。若还承受其它竖向荷载，则按偏心受压构件计算。2.1 单层厂房的结构形式、结构组成和结构布置单层厂房的结构形式、结构组成和结构布置 2.1 单层厂房的结构形式、结构组成和结构布置单层厂房的结构形式、结构组成和结构布置n圈梁截面宽度宜与墙体厚度等同圈梁截面宽度宜与墙体厚度等同，当墙厚，当墙厚240mm时，不宜小于时，不宜小于2/3墙厚。圈梁高度应为砌体每层厚度的倍数，且不小于墙厚。圈梁高度应为砌体每层厚度的倍数，且不小于120mm。圈梁。圈梁的纵向钢筋不宜小于的纵向钢筋不宜小于410，箍筋间距不大于，箍筋间距不大于300mm。n当圈梁在门窗洞口处不连接时，应在洞口上部墙体中布置一道相同当圈

16、梁在门窗洞口处不连接时，应在洞口上部墙体中布置一道相同截面的附加圈梁，两者的搭接长度不应小于垂直距离的两倍，且大于截面的附加圈梁，两者的搭接长度不应小于垂直距离的两倍，且大于1m。2h，且1000门窗圈梁附加圈梁h2.1 单层厂房的结构形式、结构组成和结构布置单层厂房的结构形式、结构组成和结构布置n 作用：作用：连系纵向柱列连系纵向柱列以增强以增强厂房的纵向刚度厂房的纵向刚度并传递纵向水并传递纵向水平荷载，还平荷载，还承受上部墙体的重量承受上部墙体的重量。n 一般为一般为预制的简支梁预制的简支梁，两端，两端搁置在柱牛腿上搁置在柱牛腿上，与柱之间可，与柱之间可采用螺栓或焊接连接。采用螺栓或焊接连

17、接。2.1 单层厂房的结构形式、结构组成和结构布置单层厂房的结构形式、结构组成和结构布置2.1 单层厂房的结构形式、结构组成和结构布置单层厂房的结构形式、结构组成和结构布置2.1 单层厂房的结构形式、结构组成和结构布置单层厂房的结构形式、结构组成和结构布置 2.2 排架计算识记领会排架计算的内容和目的；排架计算的假定与计算简图；排架考虑整体空间工作的概念；了解排架计算中的三个问题。单层厂房柱抗剪刚度的定义；用剪力分配法计算等高排架的方法和物理概念，特别是任意荷载作用时的情况。应用掌握单层厂房的荷载计算方法，特别是雪荷载、风荷载和吊车荷载的计算方法；熟练掌握各种荷载下等高排架内力按剪力分配法的计

18、算方法；熟练掌握内里组合的原则及方法。横向平面排架（柱子少，刚度差，需进行内力分析）横向平面排架（柱子少，刚度差，需进行内力分析） 纵向平面排架（柱子多，抗侧刚度大，往往不用计算，纵向平面排架（柱子多，抗侧刚度大，往往不用计算，仅当柱列少，考虑抗震或温度应力时计算）仅当柱列少，考虑抗震或温度应力时计算）排架计算的主要内容：排架计算的主要内容：n各榀排架的几何尺寸完全相同，作用于厂房上的屋面荷载、各榀排架的几何尺寸完全相同，作用于厂房上的屋面荷载、雪荷载和风荷载都是均布的，可通过雪荷载和风荷载都是均布的，可通过纵向纵向相邻相邻柱距的中线柱距的中线截截取计算单元。取计算单元。n通常通常屋架与柱屋架

19、与柱顶用预埋钢板焊接，可视为顶用预埋钢板焊接，可视为铰接铰接，它只能传递，它只能传递竖向力和水竖向力和水平力平力，不能传递，不能传递弯矩弯矩； 排架柱排架柱( (预制预制) )插入基础杯口有一定深度，柱和基础间用细石混凝土浇筑插入基础杯口有一定深度，柱和基础间用细石混凝土浇筑成一体，成一体，柱与基础柱与基础连接处可视为连接处可视为固定端固定端。n排架横梁排架横梁( (屋架或屋面梁屋架或屋面梁) )刚度很大，受力后的刚度很大，受力后的轴向变形可忽略不计轴向变形可忽略不计，简，简化为一化为一刚性连杆刚性连杆，即排架受力后，横梁两端的，即排架受力后，横梁两端的柱顶水平位移相等柱顶水平位移相等。 1）

20、n排架柱的高度由排架柱的高度由固定端固定端算至算至柱顶铰结点柱顶铰结点处。排架柱的轴线为柱的几何处。排架柱的轴线为柱的几何中心线。当柱为变截面柱时，排架柱的轴线为一折线。中心线。当柱为变截面柱时，排架柱的轴线为一折线。 n排架的跨度以厂房的轴线为准。横梁用一条线来代表排架的跨度以厂房的轴线为准。横梁用一条线来代表(EA=)(EA=)，由上图，由上图(b)(b)改用上图改用上图(c)(c)，需在柱的变截面处增加一个力偶，需在柱的变截面处增加一个力偶M M，M M 等于上柱传下等于上柱传下的竖向力乘以上下柱几何中心线的间距的竖向力乘以上下柱几何中心线的间距e e 。 37恒载恒载屋盖自重屋盖自重上

21、柱自重上柱自重下柱自重下柱自重吊车梁及轨道自重吊车梁及轨道自重活载活载屋面活载屋面活载吊车吊车荷载荷载Tmax 、Dmax及及Dmin1F形式、大小、作用位置、方向。形式、大小、作用位置、方向。2F3F4FWqq、215F风荷载风荷载2.2.2 排架荷载计算排架荷载计算任务任务：确定作用在排架上各：确定作用在排架上各种荷载的性质、大小及作用种荷载的性质、大小及作用位置。位置。支承在牛腿上的围护结构支承在牛腿上的围护结构6F排架柱风风荷荷载载柱柱自自重重吊车垂直荷载吊车垂直荷载屋盖集中风载屋盖集中风载屋盖自重屋盖自重吊车梁自重吊车梁自重围护自重围护自重排架柱计算简图吊车水平荷载吊车水平荷载391

22、507501F4F1e2F0e4e3F1M1M2M2M恒载下计算简图恒载下计算简图111eFM440212)(eFeFFM恒载下轴力图恒载下轴力图1F21FF 421FFF3421FFFF1F21FF 421FFF3421FFFF恒载恒载./0 . 2;/5 . 022mkNmkN上人屋面：不上人屋面：包括屋面均布活荷载、雪荷载和屋面积灰活荷载三种包括屋面均布活荷载、雪荷载和屋面积灰活荷载三种；积雪全跨均匀分布。取排架计算时，可近似按由荷载规范确定。屋面积雪分布系数，确定；年一遇最大积雪的自重得平坦地面上概率统计所基本雪压值，当地空旷150)/(020rrrksmkNssn 考虑活荷载同时出现

23、可能小，考虑活荷载同时出现可能小，荷载规范荷载规范规定，屋面均布规定，屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，取两者较大值。活荷载不与雪荷载同时考虑，取两者较大值。n 积灰荷载积灰荷载应与应与雪荷载雪荷载或或屋面均布荷载屋面均布荷载两者中的较大值同时考两者中的较大值同时考虑。虑。n 三种活荷载均以竖向集中力的形式作用于柱顶，作用点同屋三种活荷载均以竖向集中力的形式作用于柱顶，作用点同屋盖恒荷载。盖恒荷载。n 三种活荷载均属于可变荷载，都按屋面的水平投影面积计算，三种活荷载均属于可变荷载，都按屋面的水平投影面积计算，荷载分项系数都取荷载分项系数都取1.41.4。吊吊车车悬挂吊车：悬挂吊车：手动吊车、电

24、动葫芦：手动吊车、电动葫芦：桥式吊车：桥式吊车：不列入排架计算，由有关支撑不列入排架计算，由有关支撑系统承受系统承受不考虑水平荷载不考虑水平荷载利用等级利用等级荷载状态荷载状态A1A1、A2A2、A3 A3 轻级轻级A4A4、A5 A5 中级中级A6A6、A7A7、A8 A8 重级重级下面所讲的吊车荷载下面所讲的吊车荷载（1 1）作用在排架上的吊车竖向荷载设计值）作用在排架上的吊车竖向荷载设计值D Dmaxmax，D Dminminn 吊车竖向荷载吊车竖向荷载是是吊车满载运行时吊车满载运行时通过轮压传给通过轮压传给排架柱排架柱的竖的竖向移动荷载。桥式吊车由大车和小车组成，大车在吊车梁上向移动荷

25、载。桥式吊车由大车和小车组成，大车在吊车梁上沿厂房纵向行驶，小车在大车桥架上沿横向行驶，带有吊钩沿厂房纵向行驶，小车在大车桥架上沿横向行驶，带有吊钩的起重卷扬机安装在小车上。的起重卷扬机安装在小车上。吊车吊车n 最大轮压和最小轮压可根据吊车厂家提供的资料查得。最大轮压和最小轮压可根据吊车厂家提供的资料查得。kmax,k3,k2,k1,kmin,P-2GGGPG G1,k1,k分别为大车、小车的自重标准值，等于各分别为大车、小车的自重标准值，等于各自质量自质量t t与重力加速度的乘积与重力加速度的乘积G G1,k1,km m 1 1g g； G G2,k2,km m 2 2g g；，G G2,k

26、2,kG G3,k3,k与吊车额定起质量与吊车额定起质量Q Q对应的重力标准值，对应的重力标准值，等于等于额定起重量额定起重量Q Q与与重力加速度的乘积重力加速度的乘积G G3,k3,kQgQg； 2.2.2 2.2.2 荷载计算荷载计算三三. .吊车荷载吊车荷载 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：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2台；对多跨厂房的每个排架，不宜多于4台。1.1.吊车竖向荷载吊车竖向荷载 和和 的标准值按下式计算：的标准值按下式计算：式中式中 各大轮子下影响线纵标值的总和；各大轮子下影响线纵标值的总和

27、； 多台吊车的荷载折减系数（多台吊车的荷载折减系数（P46P46表表2-12-1）。）。 ikkyPDmax,max,kkkikkPPDyPDmax,min,max,min,min,kDmax,kDmin,iy 由于移动荷载的作用位置是变化的，使得结构的支座反力、截面内力、应力、变形等等也是变化的。因此，在移动荷载作用下，我们不仅要了解结构不同部位处量值的变化规律，还要了解结构同一点处的量值随荷载位置变化而变化的规律，以便找出可能发生的最大内力是多少，发生的位置在哪里，此时荷载位置又怎样，从而保证结构的安全设计和施工。在竖向单位移动荷载作用下，结构内力、反力或变形的量值随竖向单位荷载位置移动而

28、变化的规律图像称为影响线。 影响线是表示P=1移动时指定截面内力值变化的图。这里是截面位置是不变的。横标代表P=1的位置，纵标代表p=1在不同位置上时 同一截面内力不同的值。吊车最大轮压设计值：吊车最大轮压设计值：P Pmaxmax= =Q Q P Pmax,kmax,k Q Q 吊车的荷载分项系数，吊车的荷载分项系数，1.4.1.4.吊车最小轮压设计值：吊车最小轮压设计值：P Pminmin= =Q Q P Pmin,kmin,k作用在排架上的吊车竖向荷载设计值：作用在排架上的吊车竖向荷载设计值：D Dmaxmax= = Q Q D Dmax,kmax,kD Dminmin= = Q Q D

29、 Dmin,kmin,k 注：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2台。吊车吊车总的横向水平荷载可按下式取值：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； 横向水平荷载系数。横向水平荷载系数。)(, 3, 2,kkkiGGTkG, 3kG, 2 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： )(, 3, 241kkkGGTikkikkyGGyTT)(, 3, 241max,kT吊车横向水平荷载作用在吊车梁顶面

30、的水平处。2.2.吊车横向水平荷载吊车横向水平荷载 如果两台吊车作用下的Dmax已求得，则两台吊车作用下的Tmax可直接由Dmax求得maxminmaxPTDTn 多台吊车同时出现多台吊车同时出现Dmax和和Dmin以及以及Tmax的概率都很小，的概率都很小，因此排架计算时，多台吊车的竖向荷载和水平荷载都应因此排架计算时，多台吊车的竖向荷载和水平荷载都应乘以多台吊车的荷载折减系数乘以多台吊车的荷载折减系数。折减系数与吊车的工作。折减系数与吊车的工作级别和吊车台数有关。级别和吊车台数有关。多台吊车的荷载折减系数多台吊车的荷载折减系数参与组合的吊车台数参与组合的吊车台数吊车工作级别吊车工作级别A1

31、A1A5A5A6A6A8A82 20.90.90.950.953 30.850.850.900.904 40.80.80.850.85四、四、风荷载风荷载作用作用在建筑物或构筑物表面上计算用的在建筑物或构筑物表面上计算用的风压，称为风荷载。风压，称为风荷载。作用方向垂直于建筑物表面，有风压力和风吸力。作用方向垂直于建筑物表面，有风压力和风吸力。0wwzszk。0.1单层厂房，的30度小于高度处的风振系数，高zzmZ基本风压0风压高度变化系数z（1 1）垂直于主要承重结构建筑物表面的风荷载标准值）垂直于主要承重结构建筑物表面的风荷载标准值风荷载体型系数s基本风压0风荷载体型系数s以当地空旷平坦地

32、面上离地面以当地空旷平坦地面上离地面10m10m高高度处，统计所得度处，统计所得5050年一遇年一遇1010分钟平均最大风分钟平均最大风速为标准，速为标准，按按 确定确定的风压。的风压。基本风压可按基本风压可按荷载规范荷载规范中全国基本风压分布图或附表中全国基本风压分布图或附表D.4D.4的数据的数据采用，且不采用，且不得小于得小于0.30kN/m20.30kN/m2。202001600121vvw风作用在建筑物表面所引起的实际压力或吸力与基本风压的比值。主要表示建风作用在建筑物表面所引起的实际压力或吸力与基本风压的比值。主要表示建筑物在稳定风压下的静态风压（吸）力分布规律，主要与建筑物的筑物

33、在稳定风压下的静态风压（吸）力分布规律，主要与建筑物的体形和尺寸体形和尺寸有关。可按有关。可按荷载规范荷载规范表表7.3.17.3.1查用查用。( (课表附表课表附表P298)P298)风压高度变化系数与建筑物的风压高度变化系数与建筑物的高度和地面粗糙度高度和地面粗糙度有关，地面粗糙度分为有关，地面粗糙度分为A A、B B、C C、D D四类，可根据高度和地面粗糙度查荷载规范四类，可根据高度和地面粗糙度查荷载规范。( (课本表课本表2-22-2，P48)P48)风压高度变化系数z)/(20mknwwzsgzkZ高度处的阵风系数。gz（2 2）当计算维护结构时）当计算维护结构时维护结构的局部风压

34、体型系数按下列规定取用：维护结构的局部风压体型系数按下列规定取用：1 1）外表面）外表面正压区：按荷载规范表正压区：按荷载规范表7.3.17.3.1采用；采用；负压区：墙面负压区：墙面1.01.0，墙角边，墙角边1.81.8，檐口、雨棚、遮阳板，檐口、雨棚、遮阳板2.02.02 2）内表面）内表面 对封闭式建筑物，按外表面风压的正负情况取对封闭式建筑物，按外表面风压的正负情况取0.20.2和和0.20.2。风压高度变化系数2.2.3 用剪力分配法计算等高排架用剪力分配法计算等高排架 等高排架等高排架：柱顶水平位移相等的排架。：柱顶水平位移相等的排架。 有有柱顶标高相同柱顶标高相同和和柱顶标高不

35、相同柱顶标高不相同两种。两种。排架横梁刚度无穷大、横梁无轴向变形排架横梁刚度无穷大、横梁无轴向变形荷载作用下，所有柱顶的水平位移均相等。荷载作用下，所有柱顶的水平位移均相等。n1 1 先求横梁内力，再求柱顶剪力（先求横梁内力，再求柱顶剪力（力法力法），适于），适于各种排架各种排架。 2 2 剪力分配法剪力分配法，适于计算，适于计算等高排架（本章主要内容）等高排架（本章主要内容）内力。内力。单阶悬臂柱在柱顶单位水平力作用下的柱顶位移单阶悬臂柱在柱顶单位水平力作用下的柱顶位移u1HHuEcILEcIuLcLcIECHnIEHu03331113) 11(13,30nCIInHHLuuC0单阶柱水平位

36、移系数，查附表4-1。n 求柱顶剪力方法：求柱顶剪力方法：u11在柱顶施加单位力时，产生柱顶位移在柱顶施加单位力时，产生柱顶位移u；反之，要使柱顶产生单位位移，则应在反之，要使柱顶产生单位位移，则应在柱顶施加柱顶施加 的力。的力。可见可见 反应了柱抵抗侧移的能力，一反应了柱抵抗侧移的能力，一般称为抗剪刚度或侧向刚度。般称为抗剪刚度或侧向刚度。u1u12.2.3 2.2.3 用剪力分配法计算等高排架用剪力分配法计算等高排架一一. .柱顶作用水平集中力柱顶作用水平集中力F时时FFuuViniiii111 为使柱顶产生单位水平位移，而需在柱顶施加的为使柱顶产生单位水平位移，而需在柱顶施加的水平力值水

37、平力值 ，称为该柱的，称为该柱的抗剪刚度抗剪刚度( (或侧移刚度或侧移刚度) )。u1设有n根柱，任一柱i的抗剪刚度为 ，则其分担的柱顶剪力Vi为：u1 第 i 根排架柱的剪力分配系数， 按下式计算：iniiiiuu1112.2.3 2.2.3 用剪力分配法计算等高排架用剪力分配法计算等高排架一一. .柱顶作用水平集中力柱顶作用水平集中力F时时 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和剪力。后，用平衡条件可得排架柱各截面的弯矩和剪力。1.1.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，时，各柱的剪力按其抗剪刚度各柱的剪力按其抗剪刚度与各柱抗剪刚度总

38、和的比例关系进行分配与各柱抗剪刚度总和的比例关系进行分配。2.2.剪力分配系数必满足剪力分配系数必满足 。注：注：1i各柱的柱顶剪力Vi仅与F 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F 的作用位置对横梁内力有影响。2. 2. 任意荷载作用时的剪力分配任意荷载作用时的剪力分配2. 2. 任意荷载作用时的剪力分配任意荷载作用时的剪力分配2. 2. 任意荷载作用时的剪力分配任意荷载作用时的剪力分配（a）（b）（c）（d）max3min31101.312.17()1135.91.34.24()11ABMRCkNHMRCkNH C3查附表4-3，C3=1.3 查附录查附录4-8得得 n

39、 上柱的底部截面上柱的底部截面的的弯矩和轴力弯矩和轴力比上柱其它截比上柱其它截面要大，故上柱的面要大，故上柱的截面是控制截面；截面是控制截面；n 下柱的上部截面下柱的上部截面在在吊车竖向荷载作用下弯矩吊车竖向荷载作用下弯矩值最大值最大，故下柱的故下柱的截面为控制截面；截面为控制截面； n 下柱的底部截面下柱的底部截面( (位于基础顶面位于基础顶面)通常在通常在吊车横向水吊车横向水平制动力和风荷载平制动力和风荷载作用下作用下弯矩值最大弯矩值最大，而且设计基础时也需，而且设计基础时也需要要截面的内力截面的内力, ,故下柱的故下柱的截面为控制截面。截面为控制截面。 控制截面是指对柱子配筋和基础设计起

40、控制作用的那些截面，非所有截面控制截面是指对柱子配筋和基础设计起控制作用的那些截面，非所有截面。2. 2. 不同种类内力的组合不同种类内力的组合内力组合的目标内力组合的目标单层厂房排架柱的内力有单层厂房排架柱的内力有弯矩弯矩M、轴力、轴力N和和剪力剪力V，三种不同的内三种不同的内力如何搭配，其截面承载力才是最不利？力如何搭配，其截面承载力才是最不利？问题一问题一。、及相应的）（；、及相应的）（；、及相应的）（、及相应的）（VMNVMNVNMVNMminmaxmaxmax432;1单层厂房排架柱为单层厂房排架柱为偏心受压构件偏心受压构件，对柱的截面配筋起控制作用的是弯对柱的截面配筋起控制作用的是

41、弯矩矩M、轴力、轴力N，剪力，剪力V一般不起控制作用。一般情况下，可按以下四个一般不起控制作用。一般情况下，可按以下四个项目进行不利内力组合：项目进行不利内力组合：对称配筋时，对称配筋时，（1 1）、（）、（2 2）合并为一种合并为一种组合，即组合，即 M max及及相应的相应的N和和V。通常，上述四种内力组合已能满足设计要求，但在通常，上述四种内力组合已能满足设计要求，但在某些情况下，他们可能并不是最不利的。某些情况下，他们可能并不是最不利的。有时有时M虽然不是最大，而比最大值略小，而其对应虽然不是最大，而比最大值略小，而其对应的轴力的轴力N小很多，则这组内力的偏心矩小很多，则这组内力的偏心

42、矩e0最大，配最大，配筋量最多，有可能成为最不利的内力。筋量最多，有可能成为最不利的内力。3. 3. 同一种内力的组合荷载效应的基本组合同一种内力的组合荷载效应的基本组合n 对于一般排架、框架结构，其对于一般排架、框架结构，其承载能力极限状态承载能力极限状态的的荷载效应荷载效应基本组合基本组合可按可按荷载规范荷载规范的的简化规则简化规则进行组合：进行组合：n 对于不同的荷载（如恒荷载、活荷载）引起的同一种内力，荷载如何组合才对于不同的荷载（如恒荷载、活荷载）引起的同一种内力，荷载如何组合才能使这种内力最不利能使这种内力最不利? ? 问题二问题二（1 1）由可变荷载效应控制的组合：）由可变荷载效

43、应控制的组合：上面上面QiKniQiGKKQQGKSSSSSS1119 . 02 . 1)22 . 1) 1恒荷载作用效应最大的活荷载恒荷载作用效应最大的活荷载荷载荷载QiKciniQiGKSSS135. 1（2 2）由永久荷载效应控制的组合：）由永久荷载效应控制的组合：组合值系数组合值系数ci对风荷载为对风荷载为0.6，其他活荷载为，其他活荷载为0.7。荷载分项系数荷载分项系数Qi为为1.4。本项组合的可变荷载应取为和恒荷载的方向一致，本项组合的可变荷载应取为和恒荷载的方向一致，不一致的可变荷载不予组合，如水平风荷载，水平不一致的可变荷载不予组合，如水平风荷载，水平吊车荷载。切记！吊车荷载。

44、切记！最后的内力应取由可变荷载效应控制和永久荷载效最后的内力应取由可变荷载效应控制和永久荷载效应控制的内力的应控制的内力的4. 4. 内力组合注意事项内力组合注意事项2 2）每次组合都必须包含恒荷载；）每次组合都必须包含恒荷载；3 3）当取）当取Nmax或或Nmin为内力组合目标时，应使相应的为内力组合目标时，应使相应的M绝对值绝对值尽可能的大，因此对于不产生轴向力而产生弯矩的荷载项尽可能的大，因此对于不产生轴向力而产生弯矩的荷载项（如风荷载和吊车水平荷载）中的弯矩值也应该组合进去；（如风荷载和吊车水平荷载）中的弯矩值也应该组合进去；4 4） 风荷载风荷载有有左风左风和和右风右风两种情况，每次

45、组合只能取其中一两种情况，每次组合只能取其中一种；种； 1 1）每次组合以一种内力为目标来决定其他荷载项的取舍；）每次组合以一种内力为目标来决定其他荷载项的取舍；注意注意D Dmaxmax（或（或D Dminmin）与）与T Tmaxmax的关系：的关系： 有有T T必有必有D D； 有有D D未必有未必有T T； 有有D D也应有也应有T T恒恒+0.9+0.9（任意两种或两种以上活荷（任意两种或两种以上活荷载）。载）。注意取用的吊车荷载数目注意取用的吊车荷载数目对于有多台吊车的厂房：吊车竖向荷载，对于有多台吊车的厂房：吊车竖向荷载，对单跨厂房，最多只考虑对单跨厂房，最多只考虑2台吊车；多跨

46、台吊车；多跨厂房最多考虑厂房最多考虑4台。吊车水平荷载，无论台。吊车水平荷载，无论单跨或多跨厂房，最多只考虑单跨或多跨厂房，最多只考虑2台。同时台。同时又规定：多台吊车引起的内力参与组合又规定：多台吊车引起的内力参与组合时，对其内力要按表中规定进行折减。时，对其内力要按表中规定进行折减。5 5）对吊车荷载应注意以下三点：）对吊车荷载应注意以下三点： 在恒荷载任一种活荷载的内力组合中，只能在吊车的竖向荷载在恒荷载任一种活荷载的内力组合中，只能在吊车的竖向荷载D Dmaxmax或或D Dminmin与与吊车水平荷载吊车水平荷载T Tmaxmax两者中取一种；两者中取一种；吊车数（台）工作制（级）折

47、减系数2中、轻 0.9重0.954中、轻0.8 重0.856 6） 柱底水平剪力对基础底面产生弯矩，故在组合截面柱底水平剪力对基础底面产生弯矩，故在组合截面-的内力时，要把相应的水平剪力值求出。的内力时，要把相应的水平剪力值求出。 5. 5. 对内力组合值的评判对内力组合值的评判 M M相差不多时，相差不多时，对大偏心受压即对大偏心受压即M/N0.3h0的，的，N小的不利；小的不利；对小偏心受压即对小偏心受压即M/N0.3h0的，的，N大的不利。大的不利。可按以下规则评判内力的组合值：可按以下规则评判内力的组合值：N N相差不多时，相差不多时，M M越大越不利越大越不利; ; 2.2.5 单层

48、厂房排架考虑整体空间作用的基本概念单层厂房排架考虑整体空间作用的基本概念结构规则荷结构规则荷载规则载规则情况情况1 1：各排架水平位移相同，互不牵制。因此，与没有纵：各排架水平位移相同，互不牵制。因此，与没有纵向构件连系的单个排架相同，都属于平面排架。向构件连系的单个排架相同，都属于平面排架。左图是单跨厂房在柱顶水平荷载作用下，由于结构或荷载情况的不同所产生的四种柱顶水平位移示意图。结构规则荷结构规则荷载规则载规则结构不规则结构不规则荷载规则荷载规则情况情况2 2：厂房两端有山墙，且其侧向刚度很大，故该处水平位移很小，：厂房两端有山墙，且其侧向刚度很大，故该处水平位移很小，山墙对其他排架有不同

49、程度的约束作用，故柱顶水平位移呈曲线。山墙对其他排架有不同程度的约束作用，故柱顶水平位移呈曲线。2.2.5 单层厂房排架考虑整体空间作用的基本概念单层厂房排架考虑整体空间作用的基本概念结构规则荷结构规则荷载规则载规则结构规则结构规则荷载不规则荷载不规则结构不规则结构不规则荷载规则荷载规则情况情况3 3：厂房某一排架直接承受荷载作用时，其他所有排架都因受到牵动而产生位移。：厂房某一排架直接承受荷载作用时，其他所有排架都因受到牵动而产生位移。 2.2.5 单层厂房排架考虑整体空间作用的基本概念单层厂房排架考虑整体空间作用的基本概念结构规则荷结构规则荷载规则载规则结构规则结构规则荷载不规则荷载不规则

50、结构不规则结构不规则荷载规则荷载规则结构不规则结构不规则荷载不规则荷载不规则情况情况4 4：厂房某一排架直接承受荷载作用时，但厂房两端有山墙，故各排架的位移最小。：厂房某一排架直接承受荷载作用时，但厂房两端有山墙，故各排架的位移最小。2.2.5 单层厂房排架考虑整体空间作用的基本概念单层厂房排架考虑整体空间作用的基本概念整体空间作用的基本概念：整体空间作用的基本概念：n 规范规范：在：在吊车荷载作用吊车荷载作用下，下，可可考虑厂房整体空间作用。考虑厂房整体空间作用。各个排架或山墙都不能单独变形，而是互相制约成一个各个排架或山墙都不能单独变形，而是互相制约成一个整体，这种排架与排架、排架与山墙之

51、间相互关联的整整体，这种排架与排架、排架与山墙之间相互关联的整体作用称为厂房的整体空间作用。体作用称为厂房的整体空间作用。一：一：各横向排架之间必须有纵向构件相联；各横向排架之间必须有纵向构件相联；产生单厂整体空间作用的条件：产生单厂整体空间作用的条件： 2.2.6 排架计算中的两个问题排架计算中的两个问题1. 1. 纵向柱距不等的排架内力分析纵向柱距不等的排架内力分析有时因工艺需要，在局部区段少放若干根柱，形成有时因工艺需要，在局部区段少放若干根柱，形成纵向柱距不等的情况，俗称纵向柱距不等的情况，俗称“抽柱抽柱”。2.2.6 2.2.6 排架计算中的两个问题排架计算中的两个问题max2Dma

52、x1Pmax2Pmax1Pmax2P1D3Dmaxmaxmaxmaxminmaxmin31max2max2PTDTPPDDDDDD 求得内力后，A和C柱的M、V除以2得到原结构单根柱的M和V，轴力根据实际受荷情况确定。 纵向柱距不等的排架内力分析要注意的问题纵向柱距不等的排架内力分析要注意的问题 为了符合基本假定，所取计算单元的纵向宽度不宜大于24m； 恒载和风荷载等的计算方法用一般排架。对于吊车荷载，应按计算单元中间排架产生Dmax和Dmin的吊车位置计算；合并后的吊车荷载为：2.2.6 2.2.6 排架计算中的两个问题排架计算中的两个问题2 2. .排架的水平位移验算排架的水平位移验算 正

53、常使用极限状态，考虑一台最大吊车的横向水平荷载作用，吊车梁顶处的水平位移uK应满足下列规定：A1A5级工作制为级工作制为HK/1800，A6A8级工作制为级工作制为HK/2200ABHKmaxTmaxTKu 当当uK5mm时，可不验算相对水平位移。时，可不验算相对水平位移。 当当5mmuK10mm时，相对水平位移限制如下：时，相对水平位移限制如下： 对于露天栈桥柱，除最大吊车的横向水平荷对于露天栈桥柱，除最大吊车的横向水平荷载，还应载，还应考虑安装偏差考虑安装偏差20mm20mm产生的力矩作用产生的力矩作用，uK应满足下列规定：应满足下列规定：uK10mm，且，且uKHK/2500 当吊车吨位

54、较大时，为了安全和保证吊车的正常运行，需要控制厂房的水平位移。2.3 单层厂房柱识记领会单层厂房柱的形式。矩形、工字形截面单层厂房柱的设计，包括截面尺寸和外形构造尺寸、截面设计；施工图的画法。应用牛腿的定义；牛腿的受力特性；掌握牛腿的设计方法，包括截面尺寸的确定、承载力计算与配筋构造。确定外形构造尺寸和截面尺寸；确定外形构造尺寸和截面尺寸；根据控制截面最不利内力组合进行截面配筋并满足根据控制截面最不利内力组合进行截面配筋并满足构造要求；构造要求；吊装阶段的验算；吊装阶段的验算；处理好与屋架、吊车梁等构件的连接构造；处理好与屋架、吊车梁等构件的连接构造；牛腿设计；牛腿设计；绘制施工图。绘制施工图

55、。n柱的截面尺寸必须具有足够的柱的截面尺寸必须具有足够的截面承载力；截面承载力；n对于对于6m6m柱距的厂房柱和露天吊车栈桥柱的最小截面尺柱距的厂房柱和露天吊车栈桥柱的最小截面尺寸可参考教材表寸可参考教材表2-42-4。n柱的截面尺寸必须具有足够的柱的截面尺寸必须具有足够的截面刚度。截面刚度。 如：避免造成厂房横向和纵向变形过大；如：避免造成厂房横向和纵向变形过大； 避免发生吊车轮和轨道的过早磨损；避免发生吊车轮和轨道的过早磨损； 避免导致墙体和屋盖产生裂缝。避免导致墙体和屋盖产生裂缝。柱的截面设计根据控制截面的最不利内力组合（柱的截面设计根据控制截面的最不利内力组合（M M，N N），按偏心

56、受压），按偏心受压构件进行，参见上册相关内容。构件进行，参见上册相关内容。对于刚性屋盖的单层厂房排架柱和露天吊车柱和栈桥柱，其计算长度对于刚性屋盖的单层厂房排架柱和露天吊车柱和栈桥柱，其计算长度应按规范的规定取用应按规范的规定取用。（。（P66P66）2.3.2 2.3.2 矩形柱的设计矩形柱的设计3.3.吊装吊装阶段的承载力和裂缝宽度验算阶段的承载力和裂缝宽度验算112233吊点弯矩图*柱身自重应乘以动力系数柱身自重应乘以动力系数1.11.3；*柱的混凝土强度一般按强度设计值的柱的混凝土强度一般按强度设计值的70%考虑；考虑；*一般宜采用单点绑扎起吊，吊点设在变阶处；一般宜采用单点绑扎起吊，

57、吊点设在变阶处；*当柱变阶处截面吊装验算配筋不足时，可在该局部区段加配短钢筋。当柱变阶处截面吊装验算配筋不足时，可在该局部区段加配短钢筋。验算时应注意以下问题：预制柱考虑翻身起吊，按图中预制柱考虑翻身起吊，按图中3 3个截面，根据吊装时混凝土的实际个截面，根据吊装时混凝土的实际强度，分别进行承载力和裂缝宽度验算。强度，分别进行承载力和裂缝宽度验算。2.3.2 2.3.2 矩形柱的设计矩形柱的设计4 4. .构造要求构造要求 1.柱的混凝土强度等级不宜低于C20； 2.纵向受力钢筋直径d不宜小于12mm，全部纵向钢筋的配筋率不宜超过5% 。 3.柱内纵向钢筋的净距不应小于50mm；对水平浇筑的预

58、制柱，其最小净间距不应小于25mm和d。 4.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，其中距不宜大于350mm。2.3.3 2.3.3 牛腿牛腿 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。0ah0ah 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： 时为长牛腿，按悬臂梁进行设计； 时为短牛腿 ，简称牛腿，是一个变截面短悬臂深梁。（图）Fvaash0hFvaash0h容。短牛腿；本节介绍内计；长牛腿；按悬臂梁设00haha平距离。平距离。至牛腿根部柱边缘的水至牛腿根部柱

59、边缘的水竖向荷载合力作用点竖向荷载合力作用点；牛腿根部的有效高度牛腿根部的有效高度ah02.3.3 2.3.3 牛腿牛腿1 1. .牛腿破坏的试验研究结果牛腿破坏的试验研究结果1）.牛腿的受力特点 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。 a/h0值是影响斜裂缝出现迟早的主要参数（a/h0 越大，出现斜裂缝的荷载越小）。u当达到极限值的2040%，出现垂直裂缝；u在极限荷载的4060%，出现第一条斜裂缝；u约极限荷载的80%，突然出现第二条斜裂缝。F2.3.3 2.3.3 牛腿牛腿1 1. .牛腿破坏的试验研究结果牛腿破坏的试验研究结果2）.牛腿的破坏

60、形态 牛腿的破坏主要取决于a/h0值，一般有以下三种破坏形态：随着a/h0值的不同，牛腿主要有以下几种破坏形态： 局部压碎破坏 剪切破坏弯曲破坏当0.75a/h0 1和纵向受力钢筋配筋率较低时，发生弯曲破坏。当a/h0 0.1时，发生纯剪破坏；当a/h0 =0.1 0.75时，随着荷载的增加，斜裂缝逐渐贯通发生斜压破坏；当a/h0 =0.1 0.75时，有可能突然出现贯通的长斜裂缝，发生斜拉破坏。由于加载板过小而导致加载板下混凝土局部压碎破坏。2.2.牛牛腿的设计腿的设计 牛腿设计的主要内容是：确定牛腿的截面尺寸、承载力计算和配筋构造。1）.截面尺寸的确定确定原则确定原则*以控制斜裂缝的形成与