单层工业厂房

混凝土结构设计第2章单层厂房结构主讲：刘小敏第2章单层厂房结构

本章主要内容及重点概述结构组成结构布置构件选型与截面设计横向排架结构内力分析柱的设计柱下独立基础设计横向排架结构内力分析柱的设计柱下独立基础设计主要内容：重点：第2章单层厂房结构

3.1概述1

工业厂房的分类

工业厂房由于生产性质、工艺流程、机械设备和产品的不同，按层数分类，可分为：单层厂房多层厂房层数混合的厂房如精密仪表、电子、食品等工业如化学工业、热电厂等如冶金或机械厂的炼钢、轧钢、铸造、锻压、金工、装配等车间，一般因设有大型机器或设备，产品较重且轮廓尺寸较大，故宜直接在地面上生产而设计成单层厂房——————厂房的设计特点厂房：为工业生产服务，要满足生产工艺要求，也要为工作人员提供良好的工作环境和劳动保护条件。在设计过程中，按照生产使用要求，认真研究和分析单层厂房的特点，力求做到技术先进、经济合理、安全可靠、施工方便。厂房的设计特点单层厂房的结构特点：

(1)跨度大、高度大，荷载大，构件内力、截面尺寸大，用料多。

(2)承受动力荷载(吊车、动力机械设备等)，考虑动力荷载

(3)空旷型结构，仅在四周设置柱和墙。柱是承受屋盖荷载、墙体荷载、吊车荷载以及地震作用的主要构件。

(4)基础受力大，因此对工程地质勘察需提出较高的要求，并作深入的分析，以确定地基承载力和基础埋置深度、形式与尺寸。第2章单层厂房结构

3.1概述混合结构钢筋混凝土结构

2单层厂房的分类

对无吊车或吊车吨位不超过5t、跨度在15m以内、柱顶标高不超过8m且无特殊工艺要求的小型厂房，可采用混合结构对有重型吊车、跨度大于36m或有特殊工艺要求的大型厂房，可采用全钢结构或由钢筋混凝土柱与钢屋架组成的结构————

（1）按生产规模可分为：大型、中型和小型；

（2）按主要承重材料可分为：

钢结构

——除上述情况以外的单层厂房均可采用混凝土结构。而且除特殊情况之外，一般均采用装配式钢筋混凝土结构第2章单层厂房结构

3.1概述2单层厂房的分类

排架结构

门式刚架结构

（3）按承重结构体系可分为：排架结构和刚架结构

排架和刚架的定义1、排架：排架结构由屋架(或屋面梁)、柱和基础组成，柱与屋架铰接，与基础刚接。根据工艺和使用要求，分等高、不等高、锯齿形等式。钢筋混凝土排架结构是单厂结构的基本形式，跨度可超过30m，高度可达20～30m或更高，吊车吨位可达150t甚至更大。2、刚架：由横梁、柱和基础组成。柱与横梁刚接，与基础铰接。常用的是装配式钢筋混凝土门式刚架(梁柱合一钢筋混凝土结构)。门式刚架的特点门式刚架：按其横梁形式的不同，分为人字形、弧形两种；按顶节点连接方式，分为三铰门、两铰门式刚架门式刚架的特点：

(1)梁柱合一，构件种类少，制作较简单，且结构轻巧；

(2)门式刚架的横梁是人字形或弧形的，内部空间较大；

(3)柱与横梁的截面高度可随内力(主要是弯矩)变化，构件截面一般为矩形，也可为工字形或空腹式，节约材料和减轻自重；

(4)横梁在荷载作用下产生水平推力，柱顶的跨度有所变化，梁柱转角处易产生早期裂缝，跨度较大时影响吊车安全行驶；

(5)构件呈“厂”形或‘‘Y”形，这使构件的翻身、起吊和对中就位等都比较麻烦，跨度大时尤为严重。门式刚架适用范围：跨度不超过18m，檐高不超过l0m，无吊车或吊车吨位不超过l0t的仓库或车间建筑中。食堂、体育馆等公共性建筑也可采用门式刚架，其跨度可大一些。第2章单层厂房结构3.2结构组成2.2.1结构组成

单层厂房结构是由一些构件组成的一个复杂的空间受力体系，可将结构整体分为以下几个子结构体系:单层厂房结构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.屋架下弦横向水平支撑14.屋架端部垂直支撑15.柱间支撑第2章单层厂房结构3.2结构组成屋盖结构——有檩体系无檩体系——由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋盖支撑组成，有时还包括有天窗架和托架等构件——由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖支撑所组成

屋盖结构2.2.1结构组成

第2章单层厂房结构

3.2结构组成——横向排架结构

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2.2.1结构组成

第2章单层厂房结构

3.2结构组成——纵向排架结构

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。这些构件所承受的荷载，主要是墙体和构件的自重以及作用在墙面上的风荷载纵向平面排架组成及荷载图2.2.1结构组成

第2章单层厂房结构3.2结构组成单层厂房结构中，纵向平面排架和横向平面排架间主要通过屋盖结构和支撑体系相连接而形成空间结构，各构件及其作用为单层厂房结构构件及其作用

构件名称构件作用备注屋盖结构屋面板承受屋面构造层自重、屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载以及施工荷载等，并将它们传给屋架（屋面梁），具有覆盖、围护和传递荷载的作用支撑在屋架（屋面梁）或檩条上天沟板屋面排水并承受屋面积水及天沟板上的构造层自重、施工荷载等，并将它们传给屋架天窗架形成天窗以便于采光和通风，承受其上屋面板传来的荷载及天窗上的风荷载等，并将它们传给屋架托架当柱距比屋架间距大时，用以支撑屋架，并将荷载传给柱2.2.1结构组成

第三章单层厂房结构3.2结构组成构件名称构件作用备注屋盖结构屋架或屋面梁与柱形成横向排架结构，承受屋盖上的全部竖向荷载，并将它们传给柱檩条支撑小型屋面板（或瓦材），承受屋面板传来的荷载，并将它们传给屋架有檩体系屋盖中采用柱排架柱承受屋盖结构、吊车梁、外墙、柱间支撑等传来的竖向和水平荷载，并将它们传给基础同时为横向排架和纵向排架中的构件抗风柱承受山墙传来的风荷载，并将它们传给屋盖结构和基础也是围护结构的一部分支撑体系屋盖支撑加强屋盖结构空间刚度，保证屋架的稳定，将风荷载传给排架结构柱间支撑加强厂房的纵向刚度和稳定性，承受并传递纵向水平荷载至排架柱或基础1结构组成

第三章单层厂房结构3.2结构组成构件名称构件作用备注围护结构外纵墙山墙厂房的围护构件，承受风荷载及其自重连系梁连系纵向柱列，增强厂房的纵向刚度，并将风荷载传递给纵向柱列，同时还承受其上部墙体的重量圈梁加强厂房的整体刚度，防止由于地基不均匀沉降或较大振动荷载引起的不利影响过梁承受门窗洞口上部墙体的重量，并将它们传给门窗两侧墙体基础梁承受围护墙体的重量，并将它们传给基础吊车梁承受吊车竖向和横向或纵向水平荷载，并将它们分别传给横向或纵向排架简支在柱牛腿上基础承受柱、基础梁传来的全部荷载，并将它们传给地基1结构组成

2.2.2荷载传递横向排架是主要的承重结构，屋架、排架柱和基础是主要的承重构件。竖向荷载传递图2.2.2荷载传递横向水平荷载传递图2.2.2荷载传递纵向水平荷载传图2.3结构布置2.3.1厂房平面布置

单层厂房结构设计最关键的环节。合理程度关系到厂房结构设计的安全可靠和经济合理，以及厂房面积的使用和施工速度等问题。主要尺寸和标高符合《厂房建筑模数协调标准》规定的统一模数制，lOOmm为基本单位，用“M”表示。目的：使构配件逐步达到统一，提高设计标准化、生产工厂化和施工机械化的水平。2.3结构布置(一)平面与剖面布置结构平面的主要尺寸都由定位轴线表示。横向定位轴线：与横向平面排架平行的轴线，以阿拉伯数字表示；纵向定位轴线：与横向轴线垂直的轴线，以大写字母表示。柱网：纵横向定位轴线在平面上排列所形成的网格。2.3结构布置1、定位轴线定位轴线间的距离应和主要构件标志尺寸一致，且符合模数。标志尺寸：构件的实际尺寸加上两端必要的构造尺寸。与横向定位轴线有关的承重构件:屋面板、吊车梁、连系梁、基础梁、纵向支撑等构件。横向定位轴线与这些构件标志尺寸一致，横向定位轴线通过：柱几何中心、屋架中心线、屋面板等横向接缝。※

山墙内侧第一排柱中心内移500mm，端部横向定位轴线与山墙内边缘重合，端部屋面板为一端伸臂板2.3结构布置使端部屋面板与中部屋面板的长度相同，屋面板端头与山墙内边缘重合，屋面不留缝隙，形成封闭式横向定位轴线端屋架和山墙抗风柱的位置不发生冲突。同样，伸缩缝两边的柱中心线亦需向两边移500mm，而使伸缩缝中心线与横向定位轴线重合。2.3结构布置定位轴线布置原则：①要有利于标准构件的选用、构造节点的简化和施工方便等；②凡是承重墙(或非承重墙)、柱，都要设置定位轴线，定位轴线间尺寸和主要构件标志尺寸一致，符合建筑模数要求；③定位轴线的具体位置，总是沿屋面板的接缝处、屋架端部外侧设置、或与屋架的侧面中心重合。横向与墙、柱中心线重合，纵向通过墙内缘或柱外缘。2.3结构布置2、柱网布置柱网布置：确定柱的位置，也是确定屋面板、屋架和吊车梁等构件跨度的依据，并涉及结构构件的布置。柱网布置原则：符合生产工艺和正常使用的要求；建筑和结构经济合理；结构形式、施工方法具有先进性和合理性；符合建筑模数协调标准；适应生产发展和技术革新的要求。柱网尺寸模数：跨度≤18m，应采用扩大模数30M数列跨度>18m，应采用扩大模数60M数列柱距，采用扩大模数60M数列抗风柱柱距：宜采用扩大模数15M数列2.3结构布置2.3结构布置3、构件的平面布置平面布置：除柱网布置外，还有吊车梁、围护墙布置，屋面梁(屋架)、屋面板、天沟板布置；基础与基础梁布置等。应注意：①边列柱、抗风柱、墙体(外纵墙和山墙)和定位轴线的关系；·②两端第一柱间和伸缩缝处：吊车梁、屋面板、天沟板；③基础梁和基础、柱的关系，尤其四个角部2.3结构布置2.3结构布置2.3结构布置2.3结构布置2.3结构布置4、变形缝设置

变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝三种。

①伸缩缝作用：上部结构随气温变化水平方向自由变形，减小温度应力。设置：伸缩缝将厂房从基础顶面到屋面完全分开，留出一定缝隙。伸缩缝之间距离：对于装配式钢筋混凝土排架结构室内或土中，其伸缩缝的最大间距为100m；露天时，其伸缩缝的最大间距为70m。超过上述规定或有特殊要求时，应进行温度应力验算。横向伸缩缝：伸缩缝处横向定位轴线不变，在该轴线左右设双排柱和屋架，双杯口基础，柱、屋架中心线都向两边移500mm。双柱伸缩缝。纵向伸缩缝：采用单柱伸缩缝，设置两条纵向定位轴线，将伸缩缝一侧的屋架或屋面梁搁置在活动支座上。高低跨处，低跨屋架搁置在活动支座上，采用两条纵向定位轴线，并设插入距教材。2.3结构布置②沉降缝作用：在缝两边发生不同沉降时而不致损坏整个建筑物。设置：沉降缝应将建筑物从屋顶到基础底面全部分开。沉降缝可兼做伸缩缝。单层厂房结构主要是由简支构件装配而成，因地基不均匀沉降引起的不利影响较小。一般单层厂房中可不设沉降缝，只在特殊情况下才考虑设置：厂房相邻两部分高度相差很大(如10m以上)两跨间吊车起重量相差悬殊地基承载力或下卧层土质有很大差别厂房各部分的施工时间先后相差很长土壤压缩程度不同等情况2.3结构布置③防震缝作用：减轻厂房震害而采取的措施之一。平面、立面复杂，结构高度或刚度相差很大，厂房侧边布置附属用房(如生活间、变电所、炉子间等)时，应设置防震缝。设置：防震缝应将上部结构和基础都完全分开，宽度：在厂房纵横跨交接处100～150mm，其它情况50～90mm。地震区的厂房，其伸缩缝和沉降缝均应符合防震缝的要求。2.3结构布置5、剖面布置

①厂房高度

高度：室内地面至柱顶(或下撑式屋架下弦底面)的距离。厂房的高度、轨顶标高是厂房结构设计中的两个重要参数，要综合考虑生产工艺和建筑结构两方面的因素才能确定。具体确定方法详见《房屋建筑学》教材中工业建筑设计部分。在确定厂房高度时，应按照《厂房建筑模数协调标准》的规定，考虑建筑模数的要求。自室内地面至柱顶的高度和牛腿面的高度应为扩大模数3M数列。连续多跨：高度不一：构造复杂、计算麻烦、构件规格多、整体刚度差处理方法：不设高低跨的高差限值高跨一侧仅一个低跨，高差≤2.1M高跨一侧两个连续低跨，高差≤2.1M高跨一侧三个以上连续低跨，高差≤2.1M2.3结构布置5、剖面设计（1）厂房高度厂房的高度指室内地面至柱顶(或下撑式屋架下弦底面)的距离。厂房的高度和轨顶标高是厂房结构设计中的两个重要参数，要综合考虑生产工艺和建筑结构两方面的因素才能确定。确定厂房高度的原则是：在满足生产工艺前提下，尽可能合理地降低厂房高度，以便减小柱的内力，减少围护结构面积，降低造价；同时又要考虑减少构件种类，简化连接构造，保证施工方便等因素。2.3结构布置2.3结构布置②厂房跨度厂房跨度上根据生产工艺要求确定，同时满足《厂房建筑模数协调标准》的要求，以便采用标准预制构件。对于有吊车的厂房，跨度L可采用下列公式确定

L＝Lk+2ee＝B+C+h1

Lk——吊车跨度，即吊车轨道中心线间的距离，吊车规格表查；

e——吊车轨道中心线至纵向定位轴线间的距离一般取750mm,吊车起重量大于75t，宜为1000mm；梁式吊车而厂房为混合结构时，宜为500mm；

B——吊车桥架的外边缘至吊车轨道中心线的距离，其值可由吊车规格表查得，一般在200—400mm之间；C——吊车桥架外边缘至上柱内边缘的净空宽度，当吊车起重量小于或等于50t时，C≥80mm；当吊车起重量大于75t时，C≥100mm；

H1——边柱上柱内边缘或中柱边缘至柱纵向定位轴线的距离.2.3.2支撑布置

在装配式钢筋混凝土单层厂房结构中，支撑体系是联系屋架、柱等主要构件，并使其构成整体的重要组成部分，对单层厂房抗震设计尤为重要。支撑布置不当，不仅会影响厂房的正常使用，甚至可能引起工程质量事故。应根据当地的地震设防烈度，执行现行的国家建筑标准设计图集。支撑的作用：1、施工、使用阶段，保证结构几何稳定性屋盖结构、纵向结构——几何可变体系。2、保证横向结构平面外刚度、结构纵向刚度、空间整体性3、为结构构件提供适当的侧向支承点，改善它们的侧向稳定性如：屋架弦杆、柱的侧向支承点，减小计算长度。4、将某些水平荷载(如风荷载、纵向吊车制动力、纵向地震作用等)传给主要承重结构或基础。第2章单层厂房结构3.3结构布置工业设计要求方案设计阶段技术设计阶段施工图阶段确定柱网布置等平面问题

1厂房结构的设计步骤一个建设项目的设计，一般包括工艺设计、建筑设计、结构设计和设备设计（如水、暖、电等）等几方面。就单层厂房结构设计而言，可分为方案设计、技术设计和施工图绘制等三个阶段。——确定结构形式、标高等剖面问题选择结构构件类型确定结构布置——确定结构计算简图荷载计算及排架内力分析结构构件（柱、基础等）设计——结构布置图（屋面、柱、基础等）构件布置与配筋图节点大样图

2屋盖支撑布置（1）上弦横向水平支撑

屋盖支撑包括上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、纵向水平支撑、垂直支撑、纵向水平系杆、天窗架支撑等。构成：沿厂房跨度方向用交叉角钢、直腹杆和屋架上弦杆构成的水平桁架。

作用：保证屋架上弦的侧向稳定性；增强屋盖的整体刚度；作为山墙抗风柱的顶端水平支座，承受由山墙传来的风荷载和其他纵向水平荷载，并传至厂房纵向柱列。布置方式：在厂房端部及温度区段两端的第一或第二柱间。第2章单层厂房结构3.3结构布置

上弦横向水平支撑布置2屋盖支撑布置2屋盖支撑布置

(a)

跨度较大的无檩体系屋盖，当屋面板与屋架焊接质量不能保证，且抗风柱与屋架上弦连接时需设。屋面板三点焊接，且屋面板纵肋间空隙用C15或C20细石混凝土灌实，可认为无檩体系屋盖刚度相当大，可不设；(b)

屋面设置的天窗通到厂房端部的第二柱间或通过伸缩缝，在第一或第二柱间的天窗范围内设置上弦横向水平支撑，并在天窗范围纵向设置一至三道通长系杆；

(c)

屋架形式为钢筋混凝土拱形及梯形时，应在每一个伸缩缝区段端部的第一或第二柱间布置上弦横向水平支撑。第2章单层厂房结构

3.3结构布置（2）下弦横向水平支撑构成：沿厂房跨度方向用交叉角钢、直腹杆和屋架下弦杆构成的水平架。作用：将山墙风荷载及纵向水平荷载传至纵向柱列；防止屋架下弦侧向振动。布置：

(一般设于端部及伸缩缝第一柱间)(a)抗风柱与屋架下弦连接，纵向水平力通过下弦传递；

(b)厂房内有较大的振动源，设有硬钩桥式吊车或5t及以上的锻锤；

(c)纵向运行的悬挂吊车(或电葫芦)吊点设在屋架下弦时，在悬挂吊车轨道尽头的柱间设置。下弦横向水平支撑布置2屋盖支撑布置第2章单层厂房结构

3.3结构布置（3）纵向水平支撑构成：由交叉角钢、直杆和屋架下弦第一节间组成的纵向水平桁架。作用：加强屋盖结构在横向水平面内的刚度，保证横向水平荷载的纵向分布，增强排架的空间作用。可保证托架上缘的侧向稳定，将托架区域的横向水平风荷载传到相邻柱。

布置：(a)有托架时，布置在托架所在柱间及向两端延伸一个柱间

(b)软钩桥式吊车，但厂房高大，吊车吨位较重(单跨厂房柱高15～18m以上，中级工作制吊车30t以上)：等高多跨厂房，沿边列柱的屋架下弦端部各通长布置一道，较小跨度的单跨厂房，沿下弦中部通长布置一道

(c)硬钩桥式吊车或5t以上锻锤；吊车吨位大或刚度有特殊要求，沿中间柱列适当增设一道。纵向水平支撑尽可能与横向水平支撑连接成封闭水平支撑系统纵向水平支撑布置2屋盖支撑布置2屋盖支撑布置（4）垂直支撑布置方式：角钢杆件与屋架垂直腹杆或天窗架立柱组成垂直桁架。形式：屋架高度小于3M，十字交叉形，高度3～4M，W形；天窗架垂直支撑一般做成斜叉形。作用：保证屋架、天窗架承受荷载后的平面外稳定和安装时的结构安全；将屋架上弦平面内的水平荷载传递到下弦平面内。因此，垂直支撑宜与横向水平支撑配合使用。2屋盖支撑布置设置：a屋架的跨≤18m，且无天窗，一般可不设。b屋架跨度较大18m<L<30m，中间设一道c屋架跨度较大≥30m，对称设置两道d屋架下弦悬挂式吊车节点处e梯形屋架在屋架端部支承处设置位置：温度缝区段两端第一或第二柱间(与上弦横向水平支撑在同一柱间)，并在相应的下弦节点处设置通长水平系杆，以增加屋架下弦的侧向刚度。垂直支撑和水平系杆布置图2屋盖支撑布置屋架的垂直支撑，宜按下列要求设置表第2章单层厂房结构

3.3结构布置（5）水平系杆构成：分为上弦水平系杆和下弦水平系杆。作用：上弦水平系杆是为保证屋架上弦或屋面梁受压翼缘的侧向稳定；下弦水平系杆是为防止在吊车或有其它水平振动时屋架下弦侧向颤动。布置：当屋盖设置垂直支撑时，未设置垂直支撑的屋架间，在相应于垂直支撑平面内的屋架上弦和下弦节点处，设置通长的水平系杆。刚性系杆（压杆）：凡设在屋架端部主要支承节点处和屋架上弦屋脊节点处的通长水平系杆，均应采用刚性系杆；当屋架横向水平支撑设在伸缩缝区段两端的第二柱间内时，第一柱间内的水平系杆均应采用刚性系杆。柔性系杆（拉杆）：其余均可采用柔性系杆。2屋盖支撑布置2屋盖支撑布置（6）天窗架支撑：天窗架上弦水平支撑、天窗架间的垂直支撑位置：天窗架两端，一般与屋架上弦横向水平支撑在同一柱间作用：保证天窗架上弦的侧向稳定，把天窗端壁上的水平风荷载传递给屋架。天窗架支撑布置第2章单层厂房结构

3.3结构布置3柱间支撑布置

构成：由交叉钢杆件组成，交叉倾角宜取45°，支撑钢构件的截面尺寸需经承载力和稳定计算确定

。

柱间支撑是纵向平面排架中最主要的抗侧力构件。作用：提高厂房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。柱间支撑作用示意图第2章单层厂房结构

3.3结构布置分类：对于有吊车的厂房，按其位置可分为上柱柱间支撑和下柱柱间支撑。上柱柱间支撑：位于牛腿上部，并在柱顶设置通长的刚性系杆；承受作用在山墙及天窗壁端的风荷载，并保证厂房上部的纵向刚度。

下柱柱间支撑：位于牛腿下部；承受上部支撑传来的内力、吊车纵向制动力和纵向水平地震作用等，并将其传至基础。

形式：十字交叉形；当柱间要通行或放置设备，或柱距较大而不宜采用交叉支撑时，可采用门架式支撑。

门架式柱间支撑3柱间支撑布置

第2章单层厂房结构

3.3结构布置布置：当设有A6～A8的吊车，或A1～A5的吊车起重量≥10t时或厂房跨度≥18m，或柱高≥8m时或厂房每列纵向柱总数＜7根时或设有3t以上的悬挂吊车时或露天吊车栈桥的柱列，应设置柱间支撑。上柱柱间支撑设置：一般在伸缩缝区段两端与屋盖横向水平支撑相对应的柱间以及伸缩缝区段中央或临近中央的柱间

。

下柱柱间支撑设置：在伸缩缝区段中部与上柱柱间支撑相应的位置

。

3柱间支撑布置

第2章单层厂房结构

3.3结构布置优点：纵向水平荷载作用下传力路线较短；厂房两端的温度伸缩变形较小；厂房纵向构件的伸缩受柱间支撑的约束较小，所引起的结构温度应力也较小。

柱间支撑与伸缩变形的关系3柱间支撑布置

第2章单层厂房结构

3.3结构布置4围护结构布置抗风柱一般与基础刚接，与屋架上弦铰接；当屋架设有下弦横向水平支撑时，也可与下弦铰接或同时与上、下弦铰接。抗风柱与屋架之间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；如厂房沉降量较大时，宜采用槽形孔螺栓连接。（1）抗风柱抗风柱与屋架上、下弦连接构造第2章单层厂房结构

3.3结构布置（2）圈梁、连系梁、过梁和基础梁

圈梁是设置于墙体内并与柱子连接的现浇钢筋混凝土构件，其作用是将墙体与排架柱、抗风柱等箍在一起，以增强厂房的整体刚度，防止由于地基的不均匀沉降或较大的振动荷载对厂房产生不利影响。连系梁除承受墙体荷载外，还具有连系纵向柱列、增强厂房的纵向刚度、传递纵向水平荷载的作用。当墙体开有门窗洞口时，需设置钢筋混凝土过梁，以支承洞口上部墙体的重量。在进行围护结构布置时，应尽可能地将圈梁、连系梁和过梁结合起来，使一种梁能兼作两种或三种梁的作用，以简化构造，节约材料，方便施工。在单层厂房中，一般采用基础梁来承托围护墙体的重量，并将其传至柱基础顶面，而不另做墙基础，以使墙体和柱的沉降变形一致。4围护结构布置第2章单层厂房结构

3.4构件选型与截面尺寸确定1主要构件的选型单层厂房结构的主要构件有屋盖结构构件、支撑、吊车梁、墙板、连系梁、基础梁、柱和基础等。无檩体系屋盖常采用预应力混凝土大型屋面板，它适用于保温或不保温卷材防水屋面，屋面坡度不应大于1/5。无檩体系屋盖还可采用预应力F形屋面板，用于自防水非卷材屋面，以及预应力自防水保温屋面板、钢筋加气混凝土板等。（1）屋盖结构构件

有檩体系屋盖常采用预应力混凝土槽瓦、波形大瓦等小型屋面板。屋面板:第2章单层厂房结构

3.4构件选型与截面尺寸确定

檩条：檩条搁在屋架或屋面梁上，起着支承小型屋面板并将屋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和稳定性。各种形式的屋面板1主要构件的选型第2章单层厂房结构

3.4构件选型与截面尺寸确定

屋面梁和屋架：按型式可分为屋面梁、两铰（或三铰）拱屋架和桁架式屋架三大类。屋面梁：屋面梁的外形有单坡和双坡两种。两铰（或三铰）拱屋架：两铰拱的支座节点为铰接，顶节点为刚接；三铰拱的支座节点和顶节点均为铰接。两铰拱的上弦为钢筋混凝土构件，三铰拱的上弦可用钢筋混凝土或预应力混凝土构件。

两铰（或三铰）拱屋架

1主要构件的选型第2章单层厂房结构

构件选型与截面尺寸确定桁架式屋架：当厂房跨度较大时，采用桁架式屋架较经济，它在单层厂房中应用非常普遍。桁架式屋架的矢高和外形对屋架受力均有较大影响，一般取高跨比为1/6~1/8较为合理，其外形有三角形、拱形、梯形、折线形等几种。各种形式屋架德内力（f/L=1/6）

1主要构件的选型第2章单层厂房结构

构件选型与截面尺寸确定

天窗架和托架

：天窗架：天窗架的作用是形成天窗以便采光和通风，同时承受屋面板传来的竖向荷载和作用在天窗上的水平荷载，并将它们传给屋架。托架：一般为12m跨度的预应力混凝土三角形或折线形构件，上弦为钢筋混凝土压杆，下弦为预应力混凝土拉杆。

天窗架的形式

托架的形式1主要构件的选型第2章单层厂房结构

构件选型与截面尺寸确定（2）吊车梁：吊车梁除直接承受吊车起重、运行和制动时产生的各种往复移动荷载外，它还具有将厂房的纵向荷载传递至纵向柱列、加强厂房纵向刚度等作用。吊车梁的类型吊车梁一般根据吊车的起重量、工作级别、台数、厂房的跨度和柱距等因素选用。1主要构件的选型第2章单层厂房结构

构件选型与截面尺寸确定2柱（1）柱的形式：主要有排架柱和抗风柱两类。钢筋混凝土排架柱一般由上柱、下柱和牛腿组成，其结构型式可概括为单肢柱和双肢柱两类。上柱一般为矩形截面或环形截面；下柱的截面形式较多，根据其截面形式可分为矩形截面柱、I形柱、双肢柱和管柱等几类。

柱的形式抗风柱一般由上柱和下柱组成，无牛腿，上柱为矩形截面，下柱一般为I形截面。第2章单层厂房结构

2.4构件选型与截面尺寸确定（2）柱的截面尺寸：柱的截面尺寸除应满足承载力的要求外，还应保证具有足够的刚度，以免厂房变形过大，造成吊车轮与轨道过早磨损，影响吊车的正常运行，或导致墙体和屋盖产生裂缝，影响厂房的正常使用。柱的截面尺寸除了考虑吊车起重量和柱的类型两个因素外，还应考虑厂房跨数和高度、柱的型式、围护结构的材料和构造、施工和吊装等。2柱第2章单层厂房结构

2.4构件选型与截面尺寸确定3基础

单层厂房的柱下基础一般采用独立基础（也称扩展基础）。按施工方法可分为预制柱下独立基础和现浇柱下独立基础两种。对装配式钢筋混凝土单层厂房排架结构，常见的独立基础形式主要有杯形基础、高杯基础和桩基础等。基础的类型排架结构的内力分析钢筋混凝土单层厂房结构是由各种承重构件相互连接形成的空间骨架。分为：横向平面排架纵向平面排架荷载主要通过横向平面排架结构传到地基上。横向平面排架结构以固定的间距（柱距）沿纵向排列，每一个柱距为一计算单元，结构计算的基本单元，一般柱间距取6M。横向平面排架结构(以下简称排架)的内力分析方法主要解决两个问题：

(1)求出排架柱荷载作用下起控制截面的最不利内力，作为柱截面设计和承载力校核的依据；

(2)求出柱传给基础的最不利内力，作为基础设计的依据。第2章单层厂房结构

2.5横向排架结构内力分析1排架计算（1）计算单元：可在结构平面图上由相邻柱距的中线截出一个典型的区段，作为排架的计算单元。

计算单元和计算模型1排架计算

(1)计算单元范围：由相邻柱距的中线截出的一个典型区段，如图。除吊车等移动荷载以外，计算单元就是排架的负荷范围，或称从属面积。计算单元上的荷载由该单元内的横向排架承担。吊车荷载，不可能在所有排架上同时出现，不按计算单元考虑，根据与该排架相连的两边吊车梁传给柱子的荷载来计算。

(2)计算假定与计算简图确定排架结构的计算简图时，作以下假定：

(a)柱上端与屋架(或屋面梁)铰接；

(b)柱下端与基础固接；

(c)排架横梁为无轴向变形的刚杆，柱顶水平位移相等一般钢筋混凝土屋架或预应力混凝土屋架适用。钢筋混凝土组合式屋架或两铰、三铰拱屋架考虑轴向变形

(d)柱高度由固定端至柱顶铰结点，柱的轴线几何中心线。变截面柱的轴线为一折线。第2章单层厂房结构

3.5横向排架结构内力分析横向排架的计算简图1排架计算见图第2章单层厂房结构

横向排架结构内力分析2排架结构上的荷载

作用在横向排架结构上的荷载有恒载、屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载、吊车荷载和风荷载等，除吊车荷载外，其它荷载均取自计算单元范围内。（1）恒载

：屋盖自重G1

：屋盖自重包括屋架或屋面梁、屋面板、天沟板、天窗架、屋面构造层以及屋盖支撑等重力荷载。悬墙自重G2：当设有连系梁支承围护墙体时，排架柱承受着计算单元范围内连系梁、墙体和窗等重力荷载。吊车梁和轨道及连接件自重G3。柱自重G4（G5）：第2章单层厂房结构

2横向排架结构内力分析

恒载作用位置及相应的排架计算简图2排架结构上的荷载

第2章单层厂房结构

横向排架结构内力分析（2）屋面活荷载

：包括屋面均布活荷载、屋面雪荷载和屋面积灰荷载三部分。其荷载分项系数均为1.4。屋面均布活荷载：屋面水平投影面上的屋面均布活荷载标准值，按下列情况取：不上人的屋面为0.5kN/m2；上人的屋面为2.0kN/m2。屋面雪荷载：屋面水平投影面上的雪荷载标准值(kN/m2)

式中:为基本雪压(kN/m2)；为屋面积雪分布系数。屋面积灰荷载：对设计生产中有大量排灰的厂房及其临近建筑时，应考虑屋面积灰荷载的影响。屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，取两者中的较大值；当有屋面积灰荷载时，积灰荷载应与雪荷载或不上人的屋面均布活荷载两者中的较大值同时考虑。注：2排架结构上的荷载

2排架结构上的荷载屋面活荷载作用下的排架计算简图2排架结构上的荷载吊车荷载示意图2排架结构上的荷载

(3)吊车荷载工作制：根据吊车荷载达到其额定值的频繁程度将吊车工作制度分为轻级、中级、重级、超重级。吊车荷载分类：竖向荷载Dmax(或Dmin)

横向水平荷载Tmax、Tmin

纵向水平荷载T竖向荷载：当小车吊在额定最大起重量Q开到大车一端的极限位置，该侧的每个大车轮压称为吊车的最大轮压Pmax,k(标准值)，另一侧为最小轮压(标准值)Pmin,k。吊车轮压应考虑数台吊车不利组合：单跨厂房最多考虑两台吊车；多跨厂房最多考虑四台吊车。

Pmax,k根据吊车型号、规格等查阅产品目录或起重运输机械专业标准(ZQ工一62)得到。四轮吊车：

2(Pmax,k+Pmin,k)=(Q1,k+Q2,k+Q,k)g

设计值:标准值乘1.42排架结构上的荷载

(3)吊车荷载

吊车是移动的，吊车竖向荷载组合值用影响线计算。两台吊车满载并行，其中一台的一个轮子（与另一吊车相邻）正好位于计算排架柱上，另一台吊车与它紧靠在一起的时候，传给柱子上的压力为最大。当一边柱子承受由Pmax产生的最大竖向荷载Dmax时，另一边柱子承受最小竖向荷载Dmin，Dmax和Dmin同时出现。第2章单层厂房结构

横向排架结构内力分析吊车竖向荷载：

和

的标准值按下式计算式中、——表示第台吊车的最大轮压和最小轮压；

——与吊车轮压相对应的支座反力影响线的竖向坐标值。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。（3）吊车荷载：2排架结构上的荷载

2排架结构上的荷载

(3)吊车荷载横向水平制动力可近似考虑由两侧排架柱各负担一半。

作用点：吊车的竖向轮压处。《荷载规范》规定：吊车横向水平荷载作用，单跨、多跨均最多考虑两台吊车同时制动。吊车竖向荷载和横向水平荷载2排架结构上的荷载

(3)吊车荷载通常起重量Q≤50t的桥式吊车，其大车总轮数为4，每个大车轮传递的吊车横向水平荷载标准值Tk：

Tk＝α（Q,k+Q1,k）·gα——横向水平荷载系数(或小车制动力系数)

对软钩吊车：当Q≤10t时，0.12；当Q＝15～50t时，0.10；当Q≥75t时，0.08；对硬钩吊车：0.2。吊车在排架上产生最大横向水平荷载标准值Tmax,k时的吊车位置与产生Dmax、Dmin相同。排架柱所受的最大横向水平荷载标准值Tmax，k可由影响线求得第2章单层厂房结构

横向排架结构内力分析吊车横向水平荷载：吊车总的横向水平荷载可按下式取值：式中——吊车的额定起重量；——小车重量；

——重力加速度；——横向水平荷载系数。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

为：

式中为第个大车轮子的横向水平制动力。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。注：2排架结构上的荷载

第2章单层厂房结构

横向排架结构内力分析吊车纵向水平荷载：吊车纵向水平荷载标准值T0，按作用在一边轨道上所有刹车轮的最大轮压之和的10%采用，即式中，n为施加在一边轨道上所有刹车轮数之和，对于一般的四轮吊车，n=1。无论单跨或多跨厂房，在计算吊车纵向水平荷载时，一侧的整个纵向排架上最多只能考虑2台吊车。注：2排架结构上的荷载

第2章单层厂房结构

横向排架结构内力分析式中——基本风压值（kN/m2），是以当地比较空旷平坦地面上离

——高度z处的风振系数；

——风压高度变化系数；

——风荷载体型系数。地10m高处统计所得的50年一遇10分钟平均最大风速为标准确定的风压值；（4）风荷载：垂直于建筑物表面上的风荷载标准值（kN/m2）按下式计算：

2排架结构上的荷载

2排架结构上的荷载

(4)风荷载

风荷载的计算2排架结构上的荷载

(4)风荷载

墙面上均布风荷载：

…2-2…2-3

柱顶水平集中荷载：

…2-4第2章单层厂房结构

横向排架结构内力分析3等高排架内力分析

（1）柱顶水平集中力作用下等高排架内力分析：在柱顶水平集中力作用下，等高排架各柱顶侧移相等，沿横梁与柱的连接处将各柱的柱顶切开，在各柱顶的切口上作用一对相应的剪力。柱顶水平集中力作用下等高排架的变形和内力第三章单层厂房结构

3.5横向排架结构内力分析式中——第i根排架柱的抗侧移刚度（或抗剪刚度），即悬臂

——第i根排架柱的剪力分配系数，按下式计算：

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。当排架结构柱顶作用水平集中力F时，各柱的剪力按其抗剪刚度与各柱抗剪刚度总和的比例关系进行分配。柱柱顶产生单位侧移所需施加的水平力注：3等高排架内力分析

第三章单层厂房结构

3.5横向排架结构内力分析剪力分配系数必满足。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）任意荷载作用下等高排架内力分析：等高排架在任意荷载作用下，为了利用剪力分配法求解，通常可采用以下三个步骤来进行这种情况下的排架内力分析。对承受任意荷载作用的排架，先在排架柱顶部附加一个不动铰支座以阻止其侧移，则各柱为单阶一次超静定柱，应用柱顶反力系数可求得各柱反力Ri及相应的柱端剪力，柱顶假想的不动铰支座总反力为。3等高排架内力分析

第三章单层厂房结构

3.5横向排架结构内力分析撤除假想的附加不动铰支座，将支座总反力R反向作用于排架柱顶，应用剪力分配法可求出柱顶水平力R作用下各柱顶剪力。将前面的计算结果相叠加，可得到在任意荷载作用下排架柱顶剪力，然后可求出各柱的内力。

任意荷载作用下等高排架内力分析3等高排架内力分析

第三章单层厂房结构

3.5横向排架结构内力分析4不等高排架内力分析

不等高排架在任意荷载作用下，由于高、低跨的柱顶位移不相等，因此，不能用剪力分配法求解，其内力通常用结构力学中的力法进行分析。

式中，，，为基本结构的柔度系数，可由单位力弯矩图图乘得到；、为载常数。两跨不等高排架内力分析第三章单层厂房结构

3.5横向排架结构内力分析5考虑厂房整体空间作用的排架内力分析

（1）厂房整体空间作用的概念当各榀排架柱顶均受有水平集中力R，且厂房两端无山墙时每一榀排架都相当于一个独立的平面排架。当各榀排架柱顶均受有水平集中力R，但厂房两端有山墙时，山墙则通过屋盖等纵向联系构件对其它各榀排架有不同程度的约束作用，使各榀排架柱顶水平位移呈曲线分布，且。当仅其中一榀排架柱顶作用水平集中力R，且厂房两端无山墙时，则直接受荷排架通过屋盖等纵向联系构件，受到非直接受荷排架的约束，使其柱顶的水平位移减小，即。当仅其中一榀排架柱顶作用水平集中力R，但厂房两端有山墙时，则直接受荷载排架受到非受荷排架和山墙两种约束，故各榀排架的柱顶水平位移将更小，即。第三章单层厂房结构

3.5横向排架结构内力分析

厂房空间作用分析

当结构布置或荷载分布不均匀时，由于屋盖等纵向联系构件将各榀排架或山墙联系在一起，故各榀排架或山墙的受力及变形都不是单独的，而是相互制约。这种排架与排架，排架与山墙之间的相互制约作用，称为厂房的整体空间作用。单层厂房整体空间作用的程度主要取决于屋盖的水平刚度、荷载类型、山墙刚度和间距等因素。5考虑厂房整体空间作用的排架内力分析

第三章单层厂房结构

3.5横向排架结构内力分析（2）吊车荷载作用下考虑厂房整体空间作用的排架内力分析根据试验资料及理论分析，给出了吊车荷载作用下单层单跨的空间工作分配系数。厂房空间工作示意图5考虑厂房整体空间作用的排架内力分析

第三章单层厂房结构

3.5横向排架结构内力分析厂房情况吊车起重量（t）厂房长度（m）≤60＞60有檩屋盖两端无山墙或一端有山墙≤300.900.85两端有山墙≤300.85无檩屋盖两端无山墙或一端有山墙≤75厂房跨度（m）12~27＞2712~27＞270.900.850.850.80两端有山墙≤750.80单跨厂房空间作用分配系数5考虑厂房整体空间作用的排架内力分析

第2章单层厂房结构

横向排架结构内力分析6内力组合

所谓内力组合，就是将排架柱在各单项荷载作用下的内力，按照它们在使用过程中同时出现的可能性，求出在某些荷载共同作用下，柱控制截面可能产生的最不利内力，作为柱和基础配筋计算的依据。（1）柱的控制截面

控制截面是指对截面配筋起控制作用的截面。当柱高度较大时，下柱中间某截面也可能为控制截面。当柱上作用有较大的集中荷载（如悬墙重量等）时，可根据其内力大小还需将集中荷载作用处的截面作为控制截面。6内力组合柱的控制截面柱的控制截面

Ⅰ-Ⅰ上柱柱底截面

Ⅱ-Ⅱ牛腿顶面

Ⅲ-Ⅲ下柱柱底截面

第2章单层厂房结构

横向排架结构内力分析（2）荷载效应组合对于一般排架结构，荷载效应组合的设计值S应从下列组合值中取最不利值确定：由可变荷载效应控制的组合

由永久荷载效应控制的组合6内力组合第2章单层厂房结构

横向排架结构内力分析（3）不利内力组合通常选择以下四种内力组合作为截面最不利内力组合：

+Mmax及相应的N，V；

–Mmax及相应的N，V；

Nmax及相应的M，V；

Nmin及相应的M，V。6内力组合弯矩、轴力和配筋关系图第2章单层厂房结构

横向排架结构内力分析（4）内力组合注意事项每次内力组合时，都必须考虑恒荷载产生的内力。

每次内力组合时，只能以一种内力为目标来决定可变荷载的取舍，并求得与其相应的其余两种内力。在吊车竖向荷载中，同一柱的同一侧牛腿上有Dmax或Dmin作用，两者只能选择一种参加组合。吊车横向水平荷载Tmax同时作用在同一跨内的两个柱子上，向左或向右，组合时只能选取其中一个方向。6内力组合6内力组合

（4）内力组合注意事项Tmax参加组合时，必有垂直荷载项D(Dmax或Dmin)，而垂直荷载参加组合时，不一定有Tmax项(未必刹车)；

风荷载，左风、右风不同时存在，故不同时参加组合；求Nmin时，N=0的风荷载应参加组合。6内力组合规范对多台吊车参加组合时，考虑到同时满载的可能性较小，因此对吊车荷载乘以折减系数。

0.85

0.8

4

0.90

0.85

3

0.95

0.9

2A6~A8A1~A5

吊车工作级别参与组合的吊车台数多台吊车的荷载折减系数2.6柱的设计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。1.截面设计（1）截面配筋计算柱按偏心受压构件计算配筋斜截面正截面大偏心小偏心对称配筋非对称配筋第2章单层厂房结构

柱的设计1截面设计（1）截面配筋计算在对柱进行受压承载力计算或验算时，柱的偏心距增大系数

或稳定系数

与柱的计算长度有关。《混凝土结构设计规范》根据单层厂房的实际支承及受力特点，结合工程经验所给出的计算长度。

刚性屋盖单层厂房排架柱、露天吊车柱和栈桥柱的计算长度柱的类型排架方向垂直排架方向有柱间支撑无柱间撑无吊车厂房柱单跨1.5H1.0H1.2H两跨及多跨1.25H1.0H1.2H有吊车厂房柱上柱2.0Hu1.25Hu1.5Hu下柱1.0Hl0.8Hl1.0Hl露天吊车柱和栈桥柱2.0Hl1.0Hl－1截面设计

（1）截面配筋计算

内力组合的取舍：对称配筋时，取|Mmax|及相应的N；Nmax及相应的M；Nmin及相应的M。对于大偏心受压，M接近，N小不利；对于小偏心受压，M接近，N大不利；无论什么情况，N接近，M大小不利。受压构件按规范确定计算长度L0。第2章单层厂房结构

柱的设计（2）构造要求

柱的混凝土强度等级不宜低于C20，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%。

柱内纵向钢筋的净距不应小于50mm；对水平浇筑的预制柱，其上部纵向钢筋的最小净间距不应小于30mm和1.5d(为钢筋的最大直径)，下部纵向钢筋的最小净间距不应小于25mm和d。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300mm。1截面设计第2章单层厂房结构

柱的设计2牛腿设计

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。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，是一个变截面短悬臂深梁。2牛腿设计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。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：

a＞h0时为长牛腿，按悬臂梁进行设计；

a≤h0

时为短牛腿，是一个变截面短悬臂深梁。牛腿类别第2章单层厂房结构

柱的设计（1）牛腿的受力特点及破坏形态

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。

弹性阶段

：通过环氧树脂牛腿模型的光弹试验，得到了主应力迹线。牛腿的应力状态2牛腿设计

第2章单层厂房结构

柱的设计裂缝出现与开展阶段

：试验表明，当荷载达到极限荷载的20%~40%时，由于上柱根部与牛腿交界处的主拉应力集中现象，在该处首先出现自上而下的竖向裂缝，裂缝细小且开展较慢，对牛腿的受力性能影响不大；当荷载达到极限荷载的40%~60%时，在加载垫板内侧附近出现一条斜裂缝，其方向大体与主压应力轨迹线平行。

2牛腿设计

第2章单层厂房结构

柱的设计2牛腿设计破坏阶段：随a/h0值的不同，牛腿主要有以下几种破坏形态：

弯压破坏

剪切破坏

牛腿的破坏形态斜压破坏2牛腿设计弯压破坏当1＞a/h0＞0.75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，牛腿下部与柱相交的受压区砼压碎。斜压破坏当a/h0

=0.1~0.75时，随着荷载增加，整个压杆范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，此时受拉钢筋达到屈服强度。剪切破坏当a/h0

＜0.1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。第2章单层厂房结构

柱的设计（2）牛腿截面尺寸的确定

牛腿的截面宽度与柱宽相同。牛腿截面尺寸通常以不出现斜裂缝作为控制条件。设计时以下列经验公式作为抗裂控制条件来确定牛腿的截面尺寸：式中Fvk、Fhk——分别为作用于牛腿顶部按荷载效应标准组合计算的竖

β——裂缝控制系数；

a——竖向力的作用点至下柱边缘的水平距离向力和水平拉力值；b——牛腿宽度；

h0——牛腿与下柱交接处的垂直截面有效高度。2牛腿设计

第2章单层厂房结构

柱的设计

牛腿尺寸及配筋为了防止牛腿顶面加载垫板下混凝土的局部受压破坏，垫板下的局部压应力应满足式中：A为局部受压面积；fc为混凝土轴心抗压强度设计值。2牛腿设计

第2章单层厂房结构

柱的设计（3）纵向受力钢筋计算与构造计算简图：试验研究表明，牛腿在竖向力和水平拉力作用下，其受力特征可以用由牛腿顶部水平纵向受力钢筋为拉杆和牛腿内的斜向受压混凝土为压杆组成的三角桁架模型来描述。

牛腿的计算简图2牛腿设计

第2章单层厂房结构

柱的设计纵向受力钢筋计算：在竖向力设计值Fv和水平拉力设计值Fh共同作用下，通过对A点取力矩平衡可得：近似取，，则由上式可得纵向受力钢筋总截面面积As为式中

Fv、Fh——分别为作用在牛腿顶部的竖向力设计值和水平拉力设计值；

a——意义同前，当a<0.3h0时，取a=0.3h0；

fy——为纵向受拉钢筋强度设计值。

2牛腿设计

第2章单层厂房结构

柱的设计牛腿配筋构造构造要求：2牛腿设计

第2章单层厂房结构

柱的设计（4）水平箍筋及弯起钢筋在牛腿的截面尺寸满足公式的抗裂条件后，可不进行斜截面受剪承载力计算，只需按下述构造要求设置水平箍筋和弯起钢筋。

水平箍筋的直径应取6-12mm，间距100-150mm，且在上部2h0/3范围内的水平箍筋总截面面积不应小于承受竖向力的受拉钢筋截面面积的1/2。当牛腿的剪跨比a/h0≥0.3时，宜设置弯起钢筋。纵向受拉钢筋不得兼作弯起钢筋。弯起钢筋的锚固同纵向受力钢筋。2牛腿设计

第2章单层厂房结构

柱的设计3柱的吊装验算柱在其自重作用下为受弯构件，其计算简图和弯矩图如图所示，一般取上柱柱底、牛腿根部和下柱跨中三个控制截面。

柱的吊装方式及计算简图3柱的吊装验算吊装方法有平吊和翻身吊两种；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面。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。吊装时，柱自重的分项系数取1.2；应考虑动力系数1.5；结构的重要性系数取0.9。吊装时通过限制钢筋应力来限制裂缝宽度。第2章单层厂房结构

柱的设计4抗风柱的设计抗风柱承受山墙传来的风荷载，其外边缘与厂房横向封闭轴线重合，离屋架中心线600mm。为了避免抗风柱与端屋架相碰，应将抗风柱的上部截面高度适当减小，形成变截面柱。抗风柱计算简图（1）抗风柱尺寸的确定

抗风柱截面尺寸除了满足有关截面尺寸的限值外，上柱截面尺寸不宜小于350mm×300mm，下柱截面高度不宜小于600mm。抗风柱的柱顶标高应低于屋架上弦中心线50mm；同时抗风柱变阶处的标高应低于屋架下弦底边200mm。

第2章单层厂房结构

柱的设计（2）计算简图及内力分析抗风柱