钢筋混凝土结构------电子教案（三）

1、第十章 预应力混凝土构件 1、教学要求 （ 1）掌握预应力混凝土的基本概念和预加应力的方法，了解预应力混凝土材料。 （ 2）掌握张拉控制应力、预应力损失的概念和各阶段预应力损失的组合。 （ 3）掌握轴心受拉构件各阶段的应力状态，掌握轴心受拉构件的计算。 （ 4）了解预应力混凝土受弯构件的设计计算方法。 （ 5）了解预应力混凝土构件的构造要求。 2、重点、难点 （ 1）重点： 预应力混凝土的基本概念、预加应力的方法、预应力混凝土材料、张拉控制应力和预应力损失、预应力混凝土轴心受拉构件的计算。 （ 2）难点： 张拉控制应力和预应力损失、预应力混凝土轴心受拉构件的计算、预应力混凝土受弯构件。 10.

2、1概述 一、预应力混凝土的基本概念 1、能否在普通钢筋混凝土中使用高强度钢筋。 . 混凝土抗裂性能较低。开裂时，钢筋的应力达到 - 时，就会开裂。 . 对允许开裂的构件，当裂缝宽度限制在 0.2 - 时， 钢筋的应力也只能达到 。 因此，若配高强度钢筋，将由于裂度和挠度的限制，而不能被充分利用。 2、基本概念： 在构件受荷以前，预先对外荷载作用时的受拉区混凝土施加压应力的 构件称为预应力混凝土构件。 由图10.1可见，由于预应力 的存在，部分或全部抵消了 。 使构件的强度和裂缝宽度大大减小，满足了使用要求（适用性、耐久性） 但预应力不能提高构件的承载力。 二、优缺点 1、优点： 易于满足裂缝控

3、制的要求。 能充分利用高强度材料。 提高构件刚度，减小构件变形。 、缺点： 设计计算较复杂。 工艺较复杂。 质量要求较高。 造价较高。 102 施加预应力的方法 一、先张法 图 102 张拉程序：张拉钢筋-固定-浇混凝土 放松钢筋切断-使混凝土得预应力靠粘结力传递 ) 二、 后张法 图 103 张拉程序： 先张法与后张法的不同点 1 传力途径不同 2 预应力高低不同，后张法高 后张法锚具： 螺丝端杆锚具 帮条锚具 夹片式锚具 镦头锚具 3 预应力混凝土材料 一、混凝土 要求:1. 强度高 一般预应力混凝土构件 30 钢丝、钢铰线、热处理钢筋作预应力筋时 40 2.收缩，徐变。 快硬，早强。二、

4、钢筋 要求 高强度 具有一定的塑性 与混凝土有较好的粘结强度 良好的加工性能 图 . 预应钢筋的分类 冷拉热扎钢筋 热处理钢筋 钢铰线 消除应力钢丝：光面、螺旋肋、刻痕 .张拉控制应力和预应力损失 一. 张拉控制应力 1.定义：指在张拉预应力筋时，控制其达到的应力。 张拉力 预应力筋面积 2.预应力混凝土结构与普通钢筋混凝土结构的比较。 不同点： 开裂弯矩大大提高 挠度降低 3. 张拉控制应力过高的弊病。 (1)构件的延性降低。 (2)预应力筋过早进入塑流。 (3)张拉控制应力的取值：（见表 ）表 张拉控制应力限值钢筋的种类 张拉方法 先张法 后张法 消除应力钢丝 热处理钢筋 注：符合下列情况

5、之一时，表中 限值可提高 ： 要求提高构件在施工阶段抗裂性能而在使用阶段受压区内设置预应力钢筋； 要求部分抵消由于应力松弛、摩擦、钢筋分批张拉以及预应力钢筋与张拉台座之间的温差等因素产生的预应力损失。 4 下列情况下 允许提高。 (1)受压区的预应力筋。 (2)补偿松弛，摩擦，温差损失。 二预应力损失 ； 预应力钢筋的张拉力在张拉至使用的整个过程中，会不断的降低减小，这个降低值就是预应力损 失 。 预应力筋回缩变形 1 、锚具变形损失 规范： 。 式中 锚具变形值。表。 减小办法： 选用变形小，预应筋回缩小的锚具，减少垫板数。 增加台座长度。 2 、摩擦损失 图 后张法施工时由于 孔道尺寸偏差

6、 孔道壁粗糙 钢筋自重下垂 式中： 摩擦系数 孔道局部偏差对摩擦的影响系数。 表. 摩擦系数 孔道成型方式 预埋金属波纹管 0.0015 0.25 预埋钢管 0.0010 0.30 橡胶管或钢管抽芯成型 0.0014 0.55 减少 的办法： (1)采用两端张拉，可减少一半。 (2)采用超张拉： 张拉程序： 3 、温差损失 升温时 混凝土尚未结硬。 钢筋受热膨胀 台座两端固定不动 预应力筋与台座间的温差 降温时： 混凝土已硬化，与钢筋形成整体。 钢筋和混凝土同时降温、同时缩短。 故降温不会改变预应筋与混凝土间已建立的应力关系。 减小损失 的办法： (1)采用两次升温养护： 采用钢模板生产时，预

7、应力筋固定在钢模上，即台座与钢筋温度相同，不产生 。 4 、钢筋松弛损失 钢筋的塑性变形 徐变：当应力 不变时，应变随时间增长。 松弛：在长度不变时，应力随时间的增长而降低。 例琴弦变松。 钢筋应力松弛与 时间 有关。 钢筋品种 张拉控制应力 的计算： (1)预应力钢丝、钢铰丝 普通松弛： 此外，一次张拉 超张拉 低松弛：当 热处理钢筋 一次张拉时： 超张拉时： 超张拉： 减少 的办法：采用超张拉工艺。 5 混凝土的收缩、徐变损失 。 的计算： 一般情况： 先张法构件： 后张法构件： 、 受拉区，受压区预应力钢筋和非预应力钢筋的配筋率。 受弯构件： 先张法： ， 后张法： ， 轴心受拉构件：

8、先张法： 后张法： 重要的结构构件：按规范有关规定采用。 减少 的办法： 采用高标号水泥、减少水泥用量、减少水灰比、采用干硬性混凝土； 加强养护。（防止水分过多散失），减少收缩； 采用级配好的骨料，加强震捣； 设计时控制混凝土压应力不要过高，尽可能满足 ,以减小混凝土微裂缝引起的 非线性徐变的迅速增加。 6、环向预应力钢筋挤压混凝土引起的损失 （可以忽略） 环形构件 与 构件直径有关 有关 三.预应力损失组合 为了便于分析和计算预应力混凝土构件在各阶段预应力损失值，按混凝土预压结束后，分别对先张法构件和后张法构件的预应力损失值进行组合，见表 10.4。 表各阶段预应力损失值的组合 预应力损失值

9、的组合 先张法构件 后张法构件 混凝土预压前（第一批）的损失 混凝土预压后（第二批）的损失 预应力损失限值 先张法： 后张法： 10.5 预应力混凝土轴心受拉构件 一、各阶段应力分析 1.先张法构件 先张法轴心受拉构件各阶段应力分析 （表）() 施工阶段(预加应力阶段) 张拉钢筋,并固定,浇混凝土,养护混凝土到放松钢筋前完成第一批损失 , 混凝土 : 不受力 预应力筋 : 非预应力筋 : 放松钢筋: 混凝土 (压): 预应力筋 (拉): 预应力筋 (压): （图 10-12）由力的平衡条件 , 。 完成第二批损失：混凝土收缩徐变， ，总损失 混凝土（压）：由 降为 ,下降值 预应力筋 (拉):

10、 非预应力筋 (压): (图10-13) 由平衡条件 ,得: 规范规定，当 时，忽略 项。 使用阶段：（承受外荷载阶段） 加载至 ，求 。 混凝土： 预应力筋（拉）： 非预应力筋（压）： （图10-14） ： (3) 加载至混凝土即将开裂 混凝土： 预应力筋（拉）： 非预应力筋（拉）： （图10-15） 由力的平衡条件： 得 加载至破坏： （图 10-16） 预应力筋： 非预应力筋： (5) 2后张法： （表） 施工阶段（预加应力阶段） 浇灌混凝土，制作构件，无任何应力。 张拉钢筋，完成第一批损失 （图 10-17） 混凝土（压）： 预应力筋（拉）： 非预应力筋（压）： ： 完成第二批预应力损

11、失， ，总损失 （图 10-18） 混凝土（压）： 预应力筋（拉）： 非预应力筋（压）： ： 使用阶段（承受外荷载阶段） 加载至 混凝土： 预应力筋（拉）： 非预应力筋（压）： 加载至混凝土即将开裂 混凝土（拉）： 预应力筋（拉）： 非预应力筋（拉）： （图10-19） 加载至破坏 (图10-20)10.6 预应力混凝土构件的构造要求 一、一般要求 1.截面形式和尺寸 截面形式：常用矩形 , T 形工字形或箱形 。 截面尺寸： 一般 T 形梁： - 梁跨度 2. 预应力纵向钢筋的布置 三种布置方式 直径布置 曲线布置 折线布置 3. 非预应纵向钢筋的布置 二 . 先张法构件的构造要求 1. 并

12、筋配筋的等效直径 双并配筋： 1.4d 三并筋： 1.7d 2. 预应力钢筋的净间距 : 热处理钢筋 , 钢丝 钢铰线 三股： 七股： 3. 构件端部加强措施 三 . 后张法构件的构造要求 1. 对预留孔道的规定 孔道水平净距 孔道与构件边缘净距 , 孔径 。 框架梁中 竖直净距 孔道外径 水平净距 保护层：梁底 梁侧 孔径较钢筋 ( 束 ) 大 10 15mm 设灌浆孔 , 排气孔 , 起拱 , 距离 2. 曲线预应力钢筋的曲率半径 , 3. 构件端部构造要求 在构件支座的预应力钢筋应弯起防止撕裂裂缝 , 否则应设加强筋 。 当 时 , 当 时 , 第十章小结 1、预应力混凝土构件是指在结构

13、承受外荷载之前，预先对荷载作用下的受拉区混凝土施加压应力的构件。采用预应力混凝土构件的主要原因在于它既能很好地满足裂缝控制的要求。又能充分的利用高强度材料，同时，还可以提高构件的刚度、减小构件的变形。 2、根据张拉钢筋与浇灌混凝土的先后顺序不同，预加应力的方法一般有两种，即先张法和后张法。先张法适宜于工厂成批生产中，小型预应力混凝土构件；后张法适用于大型预应力混凝土构件。 3、张拉控制应力是张拉预应力钢筋时，钢筋所达到的最大应力，其取值既不能过高，又不能过抵。 4、预应力损失是指由于张拉工艺和材料特性等原因，预应力钢筋从张拉开始直至使用的整个过程中，预应力钢筋的应力逐渐降低的现象。同时，混凝土

14、的预应力也随之而降低。由于构件中预应力损失的存在，会使构件达不到预期的效果。因此，应采取各种有效的措施，以减少各项预应力损失。 5、预应力混凝土轴心受拉构件的计算，包括使用阶段和施工阶段两部分。使用阶段应进行承载力计算和抗裂度验算，施工阶段应进行承载力验算和后张法局部受压承载力验算。 6、“构造要求”是保证设计意图顺利实现的重要措施，必须按规定执行。 第十一章梁板结构1、教学要求 （ 1）掌握单向板肋梁楼盖按弹性理论和按塑性理论的计算方法和截面设计及构造。学会按弹性计算方法编制的弯矩和剪力系数表及按塑性计算方法编制的连续板、次梁的弯矩和剪力系数，并能熟练应用。 （ 2）掌握双向板按弹性理论和按

15、塑性理论的计算方法、截面设计与构造要求。学会按弹性理论编制的计算表格及应用，使学生能运用现有表格进行梁板结构计算。 （ 3）了解装配式钢筋混凝土楼盖的平面布置原则和构造要求。 （ 4）、掌握楼梯和雨蓬的计算方法及构造。 2、重点、难点： （ 1）重点： 整体现浇式单向板肋梁楼盖的设计计算、楼梯、雨蓬。 （ 2）难点： 双向板肋梁楼盖双向板肋梁楼盖的设计计算。 楼盖分类：单向板肋梁楼盖:：板次梁主梁柱双向板肋梁楼盖:双重井式楼盖: 梁内矩1-2m, 梁等高次梁支承于周边主梁上无梁楼盖:升级法施工,天花板光平,便于布置通风管道现浇整体式:整体刚性好预制装配式楼盖装配整体式楼盖单向板：, 力主要沿短

16、边传递,受力筋配于短边方向,短向为板的跨度双向板：当时, 肯定为单向板当时, 可按双向板, 也可按单向板设计2. 结构平面布置(柱网和梁格)荷载传递路线：板次梁主梁柱(墙)基础结构布置原则:选择经济合理的梁格, 柱网尺寸跨度次梁：4-6m主梁：5-8m选择适宜的主、次布置方向：主梁沿纵向布置：天花板光亮，降低层高（通风要求）；横向刚度差，次梁落在窗上。主梁沿横向布置，横向刚度好。柱网、梁格应尽可能布置得简单、规整、统一。二计算简图：计算单元的选取与计算模型。1、支座选取：板：取1m宽的板带。板支承于次梁，次梁视为铰支，不考虑次梁对板的转动约束。次梁：计算单元宽取简化铰支于主梁主梁：简化支承于砖

17、柱铰支支承于钢筋混凝土柱当梁、柱线刚度3时，铰支当梁、柱线刚度3时，框架2计算跨度与跨数计算跨度：（表11.1）跨度：当跨差10%时，按等跨计算。跨数超过5跨，按5跨计算未超过5跨，按实际跨度计算3荷载计算恒载g：结构自重、构造自重、永久设备活载q：人群、家具、堆料、临时设备板、次梁均布荷载主梁集中荷载4折算荷载：按弹性计算时，板、梁按铰支简化时，没有考虑次梁对板，主梁对次梁支承处的整体弹性约束作用，使计算结果偏大。为简化计算采用折算荷载：板：，次梁：，主梁：，（不折减）注：当板、次梁按塑性计算时，则不折减。当板、次梁支承于砖墙和钢梁上时，则不调整。主梁一般不调整。三单向板肋梁楼盖的内力计算弹

18、性计算法图11、活荷载的最不利布置原则求跨中，在本跨、隔跨布置活载；求跨中，本跨不布，在两相邻跨布活载，之后隔跨布置活载；求支座，在支座左、右跨布活载，之后隔跨布置活载；求支座，同。2、应用查表法计算内力均布荷载作用时：集中荷载作用时：内力系数，见附表D.1。3、内力包络图外包线叫做内力包络图。对板、次梁，不绘包络图，只对主梁绘包络图。四单向板肋梁楼盖的内力计算塑性计算法塑性铰在杆系结构中，非弹性变形集中产生的区域，称为塑性铰。与普通铰比较相同点：在外力作用下的可转动性。不同点：塑性铰只有达到一定外力时才能形成塑性铰的转动能力是有限的，仅沿M方向转动塑性铰能承担M，而变通铰不能卸载时塑性铰恢复

19、弹性状态塑性内力重分布可人为控制，调整钢筋数量基本原则：为保证调幅截面能形成塑性铰，且具有足够的转动能力。规范：钢筋：采用HRB335级，HRB400级。混凝土：C20-C45为满足刚度和裂缝要求调幅不超过20%。跨中：二者比较取大调幅后弯矩（跨中、支座）剪力：调幅后由静力平衡条件确定。弯矩系数（表11.2）。剪力系数（表11.3）。计算跨度。净跨。支承情况截面位置端支座边跨跨中离端第二支座中间跨跨中中间支座梁、板搁在墙上0两跨连续：三跨以上连续：板与梁整浇连接梁梁与柱整浇连接支承情况截面位置端支座内侧离端第二支座中间支座外侧内侧外侧内侧搁在墙上0.45与梁或柱整体连接适用于板、次梁，不适用于

20、主梁。五板的计算与构造要求1板的计算要点（按塑性计算）连续板弯矩的折减考虑拱及横向推力的有利作用，中间跨跨中M折减20%支座M边跨，不折减。板不验算拉剪2板的构造要求分离式弯起式的取值：当时，当时，构造钢筋：分布筋：直径不小于，每m内不少于4根。主梁上构造筋：直径不小于，每m内不少于5根，排出长度。沿四周墙体构造筋：直径不小于，每m内不少于5根，排出长度。（在板四角）六次梁的配筋计算与构造要求1次梁的配筋计算（按塑性计算）跨中按T形，支座按矩形。2次梁的构造要求钢筋可按构造弯起和切断七主梁的计算与构造要求1主梁的配筋计算（按弹性计算）跨中按T形，支座按矩形：截面有效高度一排时：二排时：弯矩和剪

21、力的计算值，取支座边缘值计算：支座中心处的弯矩。式中该跨为简支梁时的支座剪力。b支座宽度。2主梁的构造要求附加构造筋：在主、次梁交接处，为防止斜向裂缝引起破坏，设附加构造筋：加密箍筋：（m为根数，n为肢数）附加吊筋：如集中力F同时由附加吊筋和附加箍筋承受时：11-2整体式双向板肋梁楼盖一、双向板的破坏特征及受力特点加荷初期，板的四角有翘起的现象。随着荷载的增加：沿板底对角线开裂正方形板在板面垂直对角线开裂，裂缝呈环状矩形板：在板底、中部开裂，并沿长向发展，最后沿对角线方向发展。随着荷载的进一步加大，与裂缝相交的钢筋屈服，受压混凝土被压碎而破坏。二、双向板的弹性计算方法弹性计算方法计算方法塑性计

22、算方法：较少采用板的支承条件：四边简支；一边固定，三边简支；两对边固定，两对边简支；两邻边固定，两邻边简支；三边固定，一边简支；一边简支，四边固定；三边固定，一边自由。1、单跨板的计算：由附表D.2直接查用：2、多跨连续双向板的计算活载最不利布置：简化。求跨中最大弯矩恒载每格均布荷载活载棋盘布置处理为正对称：中间区格四边嵌固边区格三边嵌固，一边简支四角两邻边嵌固两邻边简支反对称：全部区格板简化为四边简支板按单跨计算，迭加、即可。求支座的最大弯矩满布活载于各区格（即）简化内区格：四边固定边区格：三边固定，一边简支四角：两邻边固定，两邻边简支三、双向板截面配筋计算及构造要求1、双向板的配筋计算：短

23、向长向弯矩折减：中间区格：跨中及支座折减20%；边区格：跨中及第二支座当时，折减20%当时，折减10%角区格：不折减。2双向板的构造板厚：常用80160mm。配筋：划分为三条板带：中间板带：按最大弯矩配筋边缘板带：减少一半，但每m内不少于4根四、双向板支承梁的计算2、双向板支承梁的荷载按角划分三角形荷载：梯形荷载：，2双向板支承梁的内力简化成均布荷载后查附表D.1，即得相应M、V。一、装配式楼盖的构件形式有实心板、空心板、槽形板、单T板、双T板、梁。二、装配式楼盖构件的计算要点：1、使用阶段：按一般构件（简支）计算。2、施工阶段验算。作计算简图吊点处截面验算（负弯矩）。荷载（自重）动力系数1.

24、5。强度验算时，结构重要性应降低一级。悬挑构件，在最不利位置考虑1kN的集中荷载。吊环位置3、吊环计算与构造G构件自重（标准值）m吊环数，当m3时,取m=3吊环钢筋容许应力，吊环采用HPB235级钢筋，埋入混凝土30d。且焊接或绑扎在钢筋骨架上。三、装配式楼盖的构造要求1、装配式楼盖的布置：横墙承重方案纵墙承重方案纵横墙承重方案板缝处理（1）采用调缝板（2）调整板缝（3）采用局部现浇2构造要求板与板的连接：用C15以上的细石混凝土灌浆，设板缝筋；板与墙、梁的连接：铺板前先坐浆1020mm；梁与墙的连接：支承长度a180mm，先坐浆。一、楼梯的类型组成：梯段和平台。1、按结构形式分类板式楼梯属平

25、面受力体系梁式楼梯（斜梁）三折式楼梯：墙支承式、中间支承式、悬臂式、对折式螺旋式楼梯空间受力体系剪刀式楼梯2按施工方法分类现浇式装配式二、现浇板式楼梯的计算与构造踏步支承于墙梯段斜板荷载传递途径梯段上的荷载踏步板斜板平台梁侧墙均布平台板内力计算：1、梯段板：板厚取1m宽板带或整个梯段为计算单元，考虑平台梁对梯段板的约束作用：取2、平台板图1一端支承于墙，一端支承于平台梁：两端支承于梁：平台板的计算跨度。3、平台梁：承受梯段及平台板传来的荷载：按倒L形截面设计，并考虑抗扭，弯起配筋分离式三、现浇梁式楼梯的计算与构造荷载踏步板斜梁平台梁侧墙平台板1、踏步板计算跨度截面：2、梯段斜梁：（与斜板类似）

26、截面设计：当踏步在斜梁上部时有一根斜梁，按矩形计算有二根斜梁，按倒L形计算中心当踏步在斜梁下部时斜梁按矩形截面设计。3、平台板：与板式楼梯相同。4、平台梁：承受平台板传来的均布荷载及本身自重，及斜梁传来的集中力。四、折线形楼梯计算与构造 第十一章小结 1、整体式单向板肋形楼盖按弹性理论方法的计算，是假定梁板为理想的匀质弹性体，因此其内力可按结构力学方法进行分析。连续梁、板各跨度相差不超过时，可按等跨计算。五跨以上可按五跨计算。对多跨连续梁、板要考虑活荷载的最不利位置，五跨以内的连续梁，在各种常用荷载作用下的内力，可从现成表格中查出内力系数进行计算。 2、连续板的配筋方式有分离式和弯起式。板和次

27、梁不必按内力包络图确定钢筋弯起和截断的位置，一般可以按构造规定确定。主梁纵向钢筋的弯起与截断，应通过绘制弯矩包络图和抵抗弯矩图确定。次梁与主梁的相交处，应在主梁内设置附加箍筋或附加吊筋。 3、按塑性理论方法计算的基本概念是：钢筋混凝土是非匀质弹塑性材料，对于超静定结构，某个截面的屈服并不是结构破坏的标志，随着塑性铰的出现和荷载的增加，结构内力将重新分布，且在一定范围内可以人为地控制。利用塑性内力重分布，可调整连续梁的支座弯矩与跨中弯矩，取得经济的配筋。按塑性理论方法计算内力的公式比较简便，材料比较节省，但由于其使用阶段构件的裂缝及变形较大，所以对重要的结构仍应按弹性理论的方法计算。 4、当板四

28、边有支承，且长短边之比小于等于时为双向板，在两个方向均需配置受力钢筋。双向板按弹性理论方法的计算可直接利用内力系数表，计算多跨连续双向板跨中弯矩时，活荷载的最利位置采用棋盘式分布。计算支座弯矩时，活荷载的最不利布置采用满布。双向板传给四边支承梁上的荷载按各自每一区格做 线分布。因此支承梁上的荷载应为三角形或梯形。 5、装配式楼盖由预制板、梁组成，除应按使用阶段计算外，尚应进行施工阶段验算及吊环计算，以保证运输、堆放、吊装中的安全。装配式楼盖构造中的重要问题就是它的整体性，因此要注意构件与墙体以及构件之间的连接。 6、现浇楼梯主要有板式楼梯与梁式楼梯。跨度较小时常用板式楼梯。斜板及斜梁在坚向荷载

29、作用下的最大弯矩等于相应水平梁的最大弯矩。 第十二章单层工业厂房1、教学要求 （1）了解单层工业厂房结构的组成、结构布置、结构构件、支撑体系及保证厂房整体工作的重要性。掌握厂房的主要承重构件组成及荷载传递途径。 （2）掌握等高排架的荷载计算、内力分析及内力组合方法。 （3）掌握矩形及工字形排架柱、柱下独立基础、牛腿的设计方法及构造要求。 2、重点、难点： （1）重点： 单层工业厂房结构的组成和受力特点，结构构件选型，排架计算（排架的计算简图，排架荷载的计算，用剪力分配法计算等高排架，排架的内力组合，排架考虑整体空间作用的计算，排架计算简图的选择。），单层厂房排架柱的设计（柱的计算长度，柱的吊装

30、、运输阶段验算。），牛腿设计，柱下单独基础设计（基础底面尺寸的确定，基础高度的确定，基础底板配筋计算，基础的构造要求。）。 （2）难点： 单层工业厂房结构的支撑布置，排架计算（排架的计算简图，排架荷载的计算（排架的内力组合，排架考虑整体空间作用的计算，排架计算简图的选择。），单层厂房排架柱的设计（柱的吊装、运输阶段验算。），牛腿与预埋件设计，柱下单独基础设计（基础高度的确定，基础底板配筋计算）。 一、单层厂房结构分类1.单层工业厂房依其吊车起重能力、房屋跨度和高度的不同可分为：混合结构 混凝土结构钢结构2.单层厂房的横向承重结构主要有排架和刚架两种结构形式。图12-1排架结构由屋架 (或屋面梁

31、)、柱和基础组成。柱与屋架铰接，柱与基础刚接。排架结构可做成等高、不等高；和锯齿形等多种形式。刚架由横梁、柱和基础组成。柱和横梁刚接成一个构件；柱与基础通常是铰接。刚架顶节点做成铰接的，称为三铰刚架，静定结构；刚架顶节做成刚接的称为两铰刚架，超静定结构。图12-2二、单层工业厂房的组成及主要结构构件选型1、结构组成单层厂房通常由屋面板、屋架、吊车梁、连系梁、柱和基础等构件组成，并相互连接成整体。（图12-3）1一屋面板;2一天沟板;3一天窗架;4一屋架;5一托粱;6一吊车架;7一排架柱;8一抗风柱;9一基础;10一连系梁;11一基础梁;12一天窗架垂直支承;13一屋粱下弦横向水平支技;14一屋

32、架端部垂直支技;15一柱间支技（1）屋盖结构屋盖结构分无檩和有檩两种体系。无檩体系：大型屋面板直接支承 (焊牢)在屋架或屋面梁上的称为无檩体系；有檩体系：小型屋面板 (或瓦材)支承在檩条上，檩条又支承在屋架上。目前无檩体系较为常用。无檩体系屋盖由屋面板 (包括天沟板)、屋架或屋面梁 (包括屋盖支撑)、天窗架和托架等组成。屋盖结构的主要作用是承受屋面活荷载、雪载、自重以及其他荷载，并将这些荷载传给排架柱;其次还起围护作用。有时为了采光和通风需要，屋盖结构中还设有天窗架及其支撑。（2）横向平面排架（图12-4）由横梁 (屋面梁或屋架)和横向柱列及基础组成。厂房结构承受的竖向荷载 (包括结构自重、屋

33、面活荷载、竖向吊车荷载等)及横向水平荷载 (包括风荷载、吊车横向制动力和地震力)主要通过横向排架传给基础和地基。横向平面排架是厂房基本承重结构。（3）纵向平面排架（图12-5）由纵向柱列、基础、连系梁、吊车梁和柱间支撑组成。其作用是保证厂房结构的纵向稳定性和刚度，并承受屋盖结构 (通过天窗端壁和山墙)传来的纵向风荷载、吊车纵向制动力、纵向水平地震作用及温度应力等。(4)围护结构包括纵墙和横墙 (山墙)及由连系梁、抗风柱和基础梁等组成的墙梁。(1)屋面构件屋面板的选型见表12.1屋面板类型表（P.211）。屋架与屋面梁的类型见表12.2混凝土屋架与屋面梁类型(P.212)。(2)吊车梁吊车梁支承

34、在柱的牛腿上，主要承受吊车竖向和横向及纵向水平荷载，并将它们分别传到横向或纵向排架。吊车梁类型见表12.3吊车梁类型(P.213)。(3)柱子柱是单层厂房中的主要承重构件。常用柱的形式有矩形、工字形截面以及双肢柱等。一般都做成变截面柱。通常要根据有无吊车、吊车规格、柱距和柱高等因素合理选择柱截面。当厂房跨度、高度和吊车起重量不大，柱的截面尺寸较小时，多采用矩形或工字形截面柱图12-6(a)、(b)；当跨度、高度、起重且较大，柱的截面也较大时，宜采用平腹杆或斜腹杆双肢柱图12-6(c)、(d)。柱截面高度h可参考以下原则选用:（P.213）矩形柱矩形或工字形柱工字形截面柱工字形或双肢柱双肢柱6.

35、支撑包括屋盖支撑和柱间支撑，其作用是加强厂房结构的空间刚度和稳定性，同时起传递风荷载、吊车水平荷载和水平地震力的作用。图12-7、图12-8承受柱子和基础梁传来的荷载并传给地基。单层厂房柱下基础，按施工方法可分为预制柱下基础和现浇柱下基础。现浇柱下基础常用于多层现浇框架结构，预制柱下基础则用于装配式单层厂房结构。单层厂房柱下基础常用的形式是单独基础。这种基础分阶形和锥形两种形式图12-7(a)、(b)。由于它们与预制柱的连接部分做成杯口，故统称为杯形基础。有时，因地质条件差、基础与设备基础或地坑相冲突等因素，需将基础埋深。这时为不使预制柱过长，且与其他柱长一致，可做成高杯口基础图12-7(c)

36、，它由杯口、短柱以及阶形或锥形底板组成。短柱是指杯口以下的基础上阶部分 (即图中I-I截面到-截面之间的一段)。当上部结构荷载大，地质条件差，可采用桩基础 (图12-8)。三、单层厂房的受力特点这部分内容结合结构组成部分讲。单层工业厂房荷载传递路线 （ a ）竖向荷载；（ b ）横向水平荷载；（ c ）纵向水平荷载 图12-9（P215）.2 支撑的种类和布置一、屋盖支撑屋架之间的横向水平支撑通常设置在屋架的上弦或下孩。1.屋架上弦横向水平支撑（图12-10）（1）作用：保证屋架上弦或屋面梁上翼缘的侧向稳定；增强屋面刚度；同时将由山墙抗风往传来的纵向水平风力或纵向地震力传递到纵向排架柱。（2）

37、布置原则大型屋面板无檩体系屋面，且无天窗时，若其构造具有足够的刚性，则可认为屋面板能起上弦横向水平支撑的作用而不需另设置。有檩体系屋面，或为大型屋面板而不能满足上述刚性构造要求或有天窗时，均应在伸缩缝区段两端的第一或第二柱间设置上弦横向水平支撑（图12-10）；当有天窗时，尚应沿屋脊设置一道通长的钢筋混凝土受压水平系杆。2屋架下弦横向水平支撑（图12-11）（1）作用：将作用在屋架下弦的纵向水平力(风力、地震力或有悬挂吊车时的启动、制动力)传递到纵向排架柱；保证屋架下弦的侧向稳定。（2）布置原则：当屋架下弦设有悬挂吊车；或山墙抗风柱与屋架下弦连接；或厂房吊车吨位大；震动荷载大时；均应设置屋架下

38、弦横向水平支撑。3屋架下弦纵向水平支撑（图12-12、图12-13）（1）、作用：增强厂房的整体性。增强屋架的横向水平刚度；提高横向排架的空间作用性能；使吊车启动、制动时产生的柱顶横向水平力分散传递到邻近的排架，（2）布置原则下弦纵向水平支撑常设置在屋架下弦的端部节间，并与下弦横向水平支撑组成封闭的支撑体系。当厂房设有托架时，则需承担由中间屋架传来的横向风力，并保证托架上弦的侧向稳定。当厂房设有托架或有50kN以上的壁行吊车，或吊车吨位大（特别是重级工作制吊车）、震动荷载较大时，必须设置屋架之间的纵向水平支撑。4天窗架支撑（图12-14）（1）作用：增强天窗系统的整体刚度；保证天窗架上弦的侧向

39、刚度；传递天窗端壁所承受的风力（或纵向地震力）；（2）布置原则在天窗两端的第一柱间应设置天窗架的上弦横向支撑和垂直支撑天窗架支撑与屋架上弦支撑应尽可能布置在同一柱间。5垂直支撑和水平系杆（图12-15）（1）作用：保证屋架在安装和使用阶段的侧向稳定；增强厂房的整体刚度；支承抗风柱、传递山墙风荷载。（2）布置原则当屋架的跨度18m，且无天窗时，一般可不设置垂直支撑和水平系杆；当跨度18m时，应在厂房端部及伸缩缝的第一或第二柱间设置一道（30m）或二道（30m）垂直支撑，并在下弦设置通长的水平系杆；当为梯形屋架时，因其端部高度较大，应增设端部垂直支撑与水平系杆。当为屋面大梁时，因其高度较屋架小，一般可不设置垂直支撑与水平系杆，但应对梁在支座处进行抗倾覆验算。二、柱间支撑（12-16）柱间支撑分上柱柱间支撑和下柱柱间支撑。下柱柱间支撑应布置在厂房伸缩缝区段的中部；当温度变化时。厂房可向两端自由伸缩，以减少温度应力。上柱的柱间支撑可设置在厂房两端的第一柱间，以便能直接传递山墙风力。（1）作用：承受山墙的风力；承受上部支撑传来的力和吊车梁传来的纵向制动力，