单层厂房结构

单层厂房结构第1页/共130页

刚架结构：由横梁、柱和基础组成。适用于小型厂房和仓库。常用为门式刚架(柱与横梁刚接为同一构件)

三铰门架——柱与基础铰接，结构顶点铰接二铰门架——柱与基础铰接，结构顶点刚接当跨度较大时，为便于运输和吊装，门架做成三段，在横梁弯距较小处设置接头，则柱与基础须刚接。优点：梁柱合一；构件种类少；制作简单；构件为变截面，结构轻巧；经济指标稍优于排架结构。缺点：刚度较差；易产生跨变；梁柱转角处易裂缝；翻身、吊装、对中、就位等较麻烦。

第2页/共130页除门式刚架外，还有V形折板结构和T形折板结构等第3页/共130页12.2结构组成及荷载传递12.2.1结构组成

单层厂房是一个复杂的空间受力体系，为便于分析，将其分为几个子结构：

屋盖结构、横向平面排架、纵向平面排架、围护结构。第4页/共130页1．屋盖结构组成：屋面板天沟板天窗架屋架檩条屋盖支撑托架等作用：围护承重(承受自重活载雪载积灰荷载，将其传给排架柱）采光、通风分类：(1)有檩体系由小型屋面板/檩条/屋架/屋盖支撑组成特点：构件小而轻；便于吊装和运输；构造、荷载传递较复杂;整体性、刚度较差适用于一般中、小型厂房第5页/共130页(2)无檩体系,由大型屋面板/屋架或屋面梁/屋盖支撑/天窗架/托架等组成特点：屋面刚度大；整体性好；构件数量和种类较少；施工速度快适用于大、中或重型厂房，应用较广第6页/共130页2．横向平面排架由横梁(屋架或屋面梁)、横向柱列及其基础等构件组成的平面骨架，是厂房的基本承重结构。承受竖向荷载(自重、屋面活载、雪载、吊车竖向荷载等)、横向水平荷载(风载、吊车横向制动力、横向水平地震作用等)。第7页/共130页3．纵向平面排架由连系梁/吊车梁/纵向柱列/柱间支撑/基础等构件组成的纵向平面骨架。作用：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/纵向地震作用/风荷载等吊车纵向制动力吊车梁第8页/共130页4．围护结构由纵墙/横墙(山墙)/抗风柱/连系梁/基础梁/过梁/圈梁等构件组成。主要承受墙体和构件的自重以及作用在墙面上的风荷载。12.2.2主要荷载及其传递路线

竖向荷载横向水平荷载纵向水平荷载第9页/共130页第10页/共130页12.3结构布置厂房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。12.3.1结构平面与剖面布置

1．柱网布置柱网—承重柱的纵向(柱距)和横向(跨度)定位轴线所形成的网络。柱网尺寸决定着柱的位置和屋面板/屋架/吊车梁/基础梁等构件的跨度。因此，柱网布置直接影响厂房的经济性和技术先进性。

柱网布置原则：满足生产工艺、使用要求建筑平面和结构方案经济合理符合模数（保证构件标准化和定型化）适当考虑施工条件考虑生产发展、技术革新要求《厂房建筑模数协调标准》（GBJ6-86）规定：以100mm为基本单位，用“M”表示。此部分内容可参见《房屋建筑学》第11页/共130页如：跨度：≤18m时，取3m(30M)倍数，即9m/12m/15m/18m；＞18m时，应取6m(60M)倍数，即24m/30m/36m；当工艺布置及经济指标有明显优势时，也可采用

21m/27m/33m

柱距：一般采用6m（60M）较经济工艺有特殊要求时，可局部抽柱，即12m

有扩大柱距要求的也可9m、12m第12页/共130页厂房分类：单层和多层单层：排架、刚架和折板结构单层厂房：装配式钢筋混凝土排架结构空间结构组成：屋盖结构（有檩、无檩）、横向平面排架、纵向平面排架和围护结构荷载传递：竖向荷载和（横、纵向）水平荷载结构布置：定位轴线确定上节课复习第13页/共130页3．变形缝设置

包括伸缩缝、沉降缝和防震缝三种（1）伸缩缝当房屋很长时，将产生很大的温度应力，导致构件开裂，影响使用。通过设置伸缩缝将房屋分成几个温度区段，温度区段长度取决于结构类型、施工方法和结构所处的环境等因素，伸缩缝最大间距为：装配式排架结构：100m(室内或土中)70m(露天)

伸缩缝应从基础顶面开始，将两个温度区段的上部结构构件完全分开第14页/共130页（2）沉降缝

排架结构对地基不均匀沉降有较好的适应能力，一般不设沉降缝。当相邻两部分高差＞10m，或相邻两跨吊车起重量相差悬殊，或地基承载力或下卧层土质有较大差别时，应考虑设置沉降缝。沉降缝应从屋顶到基础完全分开，使缝两侧的结构可以自由沉降而互不影响。沉降缝可兼做伸缩缝，但伸缩缝不能兼做沉降缝。（3）防震缝当平、立面布置复杂，或相邻两部分的刚度和高度相差较大，或厂房侧边布置附属用房时，应设置防震缝防震缝应沿厂房全高设置，基础可不设缝。当需要设置伸缩缝、沉降缝和防震缝时，三缝宜合一，并应符合防震缝的宽度。第15页/共130页4．厂房剖面设计包括确定屋架下弦底面标高和吊车轨道顶面标高，是厂房结构设计中的重要参数。无吊车时，屋架下弦底面标高由设备高度和生产需要确定。有吊车时，根据起吊需要的净空确定吊车轨顶标高第16页/共130页屋架下弦底面标高的确定：按模数要求，(1)室内地面～屋架下弦底面的高度为300mm（3M）的倍数；(2)有吊车时，室内地面～吊车轨顶的标志高度为600mm（6M）的倍数，室内地面～排架柱牛腿顶面的高度为300mm（3M）的倍数。第17页/共130页12.3.2支撑布置①单厂需设置各种支撑。为保证施工、使用过程中厂房结构的稳定性和整体性，并可靠地传递水平荷载。②支撑布置是单厂结构设计中的一个主要内容。支撑是联系各主要承重构件以构成厂房结构空间骨架的重要组成部分。③应根据厂房跨度、高度、屋架形式、有无天窗、吊车起重量和工作制、有无振动设备以及抗震设防等情况合理布置支撑。④支撑类型：屋盖支撑和柱间支撑两大类

⑤学习要求：厂房中有哪些支撑与结构构件的连接关系作用主要布置原则第18页/共130页1．屋盖支撑屋盖支撑：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

（1）上弦横向水平支撑

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。

第19页/共130页作用：①保证屋架上弦的侧向稳定性；

②增强屋盖的整体刚度；

③作为山墙抗风柱顶的水平支座，承受由山墙传来的风荷载，传至厂房纵向柱列。当屋盖为有檩体系，或屋盖为无檩体系，但屋面板与屋架的连接质量不能保证且抗风柱与屋架上弦连接时，应在每一伸缩缝区段端部第一或第二柱间布置。

当天窗通过厂房端部的第二柱间，或通过伸缩缝第一或第二柱间时，应在天窗范围内设置；并在天窗范围内沿纵向设置1～3道受压系杆，将天窗范围内的各榀屋架与上弦横向水平支撑连系起来。第20页/共130页（2）下弦横向水平支撑

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桁架

作用：①将山墙风荷载及纵向水平荷载传至纵向柱列②防止屋架下弦侧向振动当屋架下弦设有悬挂吊车，或厂房内有较大振动，或山墙风荷载通过抗风柱传至屋架下弦时，应在每一伸缩缝区段两端的第一或第二柱间设置，宜与上弦横向水平支撑设置在同一柱间。

第21页/共130页（3）纵向水平支撑

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:①加强屋盖结构的横向水平刚度

②保证横向水平荷载的纵向分布，加强厂房的空间工作

③保证托架上弦的侧向稳定当设有软钩桥式吊车且厂房高度大、起重量较大，或设有硬钩桥式吊车，或设有大于5t悬挂吊车，或有较大振动设备，或因抽柱或柱距较大而设置托架时，应在屋架下弦端节间沿厂房纵向通长或局部设置一道。

第22页/共130页

当已设下弦横向水平支撑时，应尽可能与横向水平支撑连接，以形成封闭的水平支撑系统。第23页/共130页（4）垂直支撑和水平系杆由角钢杆件与屋架直腹杆组成的垂直桁架，为十字交叉形或W形；作用：①保证屋架受荷后在平面外的稳定②传递纵向水平力应与下弦横向水平支撑布置在同一柱间内当跨度＜18m且无天窗时，可不设垂直支撑和水平系杆；当跨度18～30m、柱距6m、采用大型屋面板时，应在第一或第二柱间的屋架跨中设置一道垂直支撑；当跨度>30m时，应在第一或第二柱间的屋架跨度1/3左右的节点处设置两道垂直支撑；当屋架端部高度>1.2m时，应在第一或第二柱间的屋架跨度1/3左右的节点处设置两道，屋架两端各布置一道垂直支撑；当伸缩缝区段>90m时，除应在第一或第二柱间设置垂直支撑外，还应在柱间支撑柱距内增设屋架间垂直支撑。

第24页/共130页第25页/共130页（5）水平系杆分为上弦水平系杆和下弦水平系杆作用：①保证屋架上弦或屋面梁受压翼缘的侧向稳定②防止在吊车或有其它水平振动时屋架下弦侧向颤动当屋盖设置垂直支撑时，应在未设置垂直支撑的屋架间，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。凡设在屋架端部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（压杆）。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。其余均可采用柔性系杆（拉杆）

第26页/共130页第27页/共130页第28页/共130页（5）天窗架支撑包括天窗架上弦横向水平支撑、天窗架间的垂直支撑和水平系杆作用：①保证天窗架上弦的侧向稳定；②将天窗端壁上的风荷载传给屋架

第29页/共130页2．柱间支撑是纵向平面排架中最主要的抗侧力构件，由交叉钢杆件(型钢或钢管)组成,交叉倾角一般为35°～55°，宜取45°,其截面尺寸需经承载力和稳定计算确定。当柱间要通行或放置设备,或柱距较大时,可采用门架式支撑作用：提高厂房的纵向刚度和稳定性将吊车纵向水平制动力、纵向风荷载和水平地震作用等传至基础。第30页/共130页有吊车时，上柱柱间支撑：位于牛腿上部，须在柱顶设置通长的刚性系杆。承受作用在山墙的风荷载。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。第31页/共130页

当设有A6～A8的吊车，或A1～A5的吊车起重量≥10t，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的悬挂吊车，或露天吊车栈桥的柱列，应设置柱间支撑。设置位置：上柱柱间支撑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的柱间；下柱柱间支撑在伸缩缝区段中部与上柱柱间支撑相应的位置。优点：水平荷载传力路线较短，两端的温度伸缩变形较小第32页/共130页传力路线较长；伸缩变形增大一倍,在结构中引起较大的温度应力纵向伸缩受柱间支撑的约束较大,结构不易发生伸缩变形，在结构中引起较大的温度应力第33页/共130页12.3.3围护结构布置包括：屋面板/墙体/抗风柱/圈梁/连系梁/过梁/基础梁等

作用：承受风/积雪/雨水/地震作用/地基不均匀沉降引起的内力1．抗风柱

山墙风荷载传递路线：靠近纵向柱列，直接传给纵向柱列；靠近抗风柱上端，经抗风柱上端通过屋盖系统传至纵向柱列；靠近抗风柱下端，经抗风柱下端传至基础。当厂房高度及跨度不大时，可在山墙设置砖壁柱作为抗风柱。当厂房高度和跨度较大时，采用RC抗风柱，柱外侧再贴砌山墙。第34页/共130页当厂房高度很大时，为减小抗风柱的截面尺寸，山墙内侧设置水平抗风梁或钢抗风桁架，作为抗风柱的支座。一般设在吊车梁的水平面上，可兼做修理平台，两端与吊车梁上翼缘连接，使一部分风荷载通过吊车梁传递给纵向柱列。第35页/共130页与屋架的连接：一般与基础刚接，与屋架上（下）弦铰接。连接要求：水平方向能有效地传递风荷载，竖向能允许两者之间产生相对位移第36页/共130页2．圈梁、连系梁、过梁和基础梁当围护墙为砌体时，一般需设置圈梁、连系梁、过梁和基础梁。应尽量将三者结合布置，简化构造，节约材料，方便施工。第37页/共130页12.4构件选型与截面尺寸确定（1）构件的选型，尽可能节约材料，降低造价。（2）柱和基础一般应进行设计，其它构件一般可选用标准图集。（3）构件标准图有三类：①国家建设部批准的全国通用标准图集，适用于全国各地；②某地区（省、市）审定的通用图集，适用于该地区（省、市）所属的部门；③某设计院审定的定型图集，适用于该院所设计的工程。（4）图集一般包括：设计和施工说明、构件选用表、结构布置图、连接大样图、模板图、配筋图、预埋件详图、钢筋、钢材用量表。

第38页/共130页12.4.1屋盖结构构件1．屋面板无檩体系：常用预应力混凝土大型屋面板,适用于卷材防水屋面，屋面坡度不应大于1/5常用尺寸:1.5(宽)×6(长)×0.24m(高),由面板横肋和纵肋组成连接:纵肋两端底部预埋钢板与屋架上弦预埋钢板三点焊接

第39页/共130页无檩体系屋盖其它屋面板：预应力F形屋面板，适用于自防水非卷材屋面；预应力自防水保温屋面板钢筋加气混凝土板有檩体系屋盖的屋面板：预应力混凝土槽瓦波形大瓦第40页/共130页2．檩条作用：(1)支承小型屋面板并将屋面荷载传给屋架

(2)与屋盖支撑一起保证屋盖结构的整体刚度和稳定性连接：搁在屋架或屋面梁上，与屋架间用预埋钢板焊接。受力：(1)斜放时，为双向受弯构件；

(2)正放时，为单向受弯构件，屋架上弦要做水平支托。常用形式：RC和预应力砼Г形截面檩条，跨度一般为4m或6m

第41页/共130页3．屋面梁和屋架作用：(1)承受屋面荷载

(2)作为横向排架的水平横梁传递水平力

(3)承受悬挂吊车、管道等吊重

(4)与屋盖支撑、屋面板、檩条等一起形成整体空间结构屋架种类：屋面梁、两铰（或三铰）拱屋架、桁架式屋架（1）屋面梁

形式：单坡和双坡两种双坡梁：一般为I形变截面预应力混凝土薄腹梁优点：高度小，重心低，侧向刚度好，便于制作和安装。缺点：自重较大，浪费材料。适用：跨度≤18m、有较大振动或有腐蚀性介质的中、小型厂房（12m、15m、18m）。第42页/共130页（2）两铰（或三铰）拱屋架构造：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上弦为钢筋混凝土构件特点：比屋面梁轻，构造也简单适用：跨度为9～15m的中、小型厂房。由于刚度较差，不宜用于重型和振动较大的厂房。第43页/共130页（3）桁架式屋架当厂房跨度较大时，采用桁架式屋架较经济，应用非常普遍。形式：三角形、拱形、梯形、折线形等。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①三角形屋架内力分布：杆件内力分布不均匀，弦杆内力：两端大、中部小；腹杆内力：两端小、中部大特点：坡度较大，构造简单，内力大而不均匀，矢高大、腹杆长，因而自重大，材料费。适用：有檩体系的中、小型厂房。第44页/共130页②梯形屋架内力分布：各杆件内力分布也不均匀弦杆内力：两端小、中部大腹杆内力：两端大、中部小优点：刚度好，构造简单；屋面坡度小，可避免屋面沥青、油膏流淌；屋面施工、检修、清扫、排水处理较方便。缺点：自重较大适用：跨度为18m～30m的大、中型厂房

第45页/共130页③拱形屋架

内力分布：上弦呈二次抛物线形，受力合理弦杆内力均匀、腹杆内力为零优点：受力合理，自重轻，材料省，构造简单。缺点：端部坡度大，高温时卷材屋面油膏易流淌，施工、维修不安全。自防水屋面，上弦转折太多，板间不能密合，易漏雨。适用：目前已很少采用曲线上弦制作不便，可改做多边形，使节点落在抛物线上。第46页/共130页④折线形屋架

外形：上弦由几段折线杆件组成，为铺设屋面板方便，端部竖杆、斜杆不参加桁架内力优点：吸收了拱形屋架的优点，弦杆受力较小改善了拱形屋架端部陡的缺点外形较合理，屋面坡度较合适，自重较轻，制作方便。适用：跨度为18～30m的大、中型厂房。第47页/共130页4、天窗架和托架（1）托架作用：当柱距

>

屋架间距时，用以支承屋架。形式：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。

第48页/共130页（2）天窗架作用：形成天窗，采光、通风承受屋面板传来的荷载和作用在天窗上的水平荷载连接：与屋架上弦用钢板焊接跨度：6m或9m设置天窗后的问题：扩大了屋盖的受风面积削弱了屋盖结构的整体刚度地震区，鞭端效应使天窗易发生破坏，应尽量避免设天窗；或设置下沉式、井式天窗。

第49页/共130页12.4.2吊车梁

作用：承受吊车起重、运行和制动时产生的各种荷载将厂房的纵向荷载传递至纵向柱列加强了厂房纵向刚度选用：根据吊车的起重量、工作级别、跨度和柱距等因素常用类型：钢筋混凝土等截面实腹吊车梁钢筋混凝土和钢组合式吊车梁预应力混凝土等截面和变截面吊车梁第50页/共130页3.4.3柱1．柱的型式单厂中的柱主要有排架柱和抗风柱两类。排架柱：上柱、下柱、牛腿结构形式：单肢柱、双肢柱上柱：矩形或环形下柱：矩形柱、I形柱、双肢柱、管柱第51页/共130页（1）矩形柱

构造简单，施工方便，但自重大，费材料，经济指标较差。截面高度在700mm以内时选用。（2）I形柱

截面形式合理，能充分发挥混凝土的承载作用，整体性好，施工较方便。截面高度为600～1400mm时被广泛采用，但在I形柱的上柱、牛腿附近、柱底因构造需要宜做成矩形截面。第52页/共130页（3）双肢柱组成：由下柱由肢杆、肩梁、腹杆组成分类：平腹杆双肢柱、斜腹杆双肢柱特点：起重量大时，可将吊车梁支承在柱肢上，改善肩梁的受力情况。但刚度差，节点多，制作复杂，用钢量也较多。适用：界面高度>1400mm时，宜采用。第53页/共130页（4）管柱

分类：圆管柱、方管柱两种，可做成单肢柱或双肢柱。特点：管子采用高速离心法生产，机械化程度高，混凝土质量好，自重轻，可减少施工现场工作量，节约模板。但节点构造复杂，且受到制管设备的限制，应用较少。（5）抗风柱

由上柱、下柱组成，无牛腿，上柱为矩形，下柱一般为I形。

第54页/共130页2．柱的截面尺寸

确定原则：截面尺寸除承载力的要求外，还应保证具有足够的刚度。否则导致变形过大，使吊车轮与轨道产生磨损，影响运行。且墙体、屋盖等也会产生裂缝，影响正常使用。截面限值：根据工程经验和实测试验资料，给出了柱距6m的单跨和多跨厂房最小柱截面尺寸的限值。（教材中表3.4.4）考虑因素：吊车起重量、柱的类型、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。教材中表3.4.5—3.4.7为工程经验的总结，供参考。第55页/共130页12.4.4基础

基础形式：常采用预制柱下独立基础如，杯形基础、高杯基础、桩基础等

阶形杯形基础锥形杯形基础双杯基础

高杯基础爆扩桩基础桩基础第56页/共130页12.5横向排架结构内力分析将空间结构化为平面结构计算，即简化横、纵向平面排架的分别计算。在非地震区横向平面排架：必须计算（主要承重结构）①包括：计算简图、荷载计算、内力分析、内力组合。②目的：求出排架柱内力，作为柱、基础设计的依据。纵向平面排架：一般不计算(排架柱多,水平刚度较大)，设置柱间支撑从构造上加强考虑地震作用时需计算纵向排架。第57页/共130页+第58页/共130页12.5.1排架计算简图

1．计算单元由于恒载、屋面活载、风载为均布柱距一般相等各横向排架的刚度基本相同则可取相邻柱距的中线到中线作为计算单元，即截出一榀典型的横向平面排架，除吊车的移动荷载外，此计算单元是一榀排架的负荷范围。局部抽柱时，根据具体情况选取计算单元。第59页/共130页2．基本假定和计算简图基本假定：（1）柱下端与基础顶面为刚接①柱插入杯口有一定深度,用细石砼灌缝,与基础连成整体②基础刚度比柱的大得多,柱下端不致与基础产生相对转角③土质较好时，基础本身的转角一般很小，可忽略④土质较差，地基变形较大，或有地面荷载时，应考虑基础转动和位移对排架内力的影响（2）柱顶与排架横梁（屋架或屋面梁）为铰接屋架两端与柱顶焊接或螺栓连接，能效传递竖向力、水平力，但抵抗弯矩能力很小。

（3）横梁（屋架或屋面梁）为轴向刚度很大的刚性连杆

RC屋架的轴向刚度很大，受力后长度变化可略，横梁两端柱顶的侧移相等。组合式屋架、带拉杆的两铰拱、三铰拱屋架时，轴向刚度较差，应考虑横梁轴向变形对排架内力的影响。第60页/共130页根据上述假定，计算简图如图。其中：上柱高、下柱高计算轴线均取上、下柱截面形心线将折线用变截面表示跨度以厂房轴线为准（对内力没有影响）第61页/共130页12.5.2排架结构上的荷载恒载、屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载、吊车荷载和风荷载。除吊车荷载，其它荷载均取自计算单元范围内。1．恒载包括屋盖、柱、吊车梁及轨道连接件、围护结构等自重。根据构件尺寸、材料容重计算，或由标准图集查得。（1）屋盖自重G1

包括屋架(屋面梁)、屋面板、天沟板、天窗架、屋面构造层(找平层、保温层、防水层等)、屋盖支撑等自重。第62页/共130页（2）悬墙自重G2

包括：连系梁、墙体、窗（3）吊车梁和轨道及连接件自重G3

吊车梁、轨道、轨道连接件轨道及连接件重力荷载可按（0.8～

1.0）kN/m估算（4）柱自重G4（G5）

上柱自重G4、下柱自重G5

第63页/共130页需要说明：柱、吊车梁、轨道吊装就位后，屋架未安装，尚未形成排架，则柱在其自重、吊车梁、轨道等作用下，应按竖向悬臂柱计算。由于此状态短暂，且不会对柱内力产生较大影响。为简化计，仍按排架。各种恒载作用下，排架结构的计算简图第64页/共130页2．屋面活荷载均按屋面水平投影面上进行计算。（1）屋面均布活荷载（标准值）：上人屋面

2.0kN/m2

不上人屋面0.5kN/m2（2）屋面雪荷载（标准值）：（kN/m2）

（3）屋面积灰荷载对具有一定除尘设备和保证清灰制度的机械、冶金、水泥等厂房屋面，应按《荷载规范》。屋面均布活荷载和雪荷载，不同时考虑，取大值不上人的屋面均布活荷载和雪荷载，取大值＋积灰荷载

第65页/共130页屋面活荷载均以集中力的形式作用于柱顶，作用点位置与恒载相同。当多跨厂房时，应考虑屋面活荷载的不利布置。有三种情况

①屋面活荷载作用在第1跨②屋面活荷载作用在第2跨③屋面活荷载同时作用在2跨第66页/共130页3．吊车荷载

常用吊车类型：桥式吊车、悬挂式吊车、悬臂吊车、门式吊车、电动葫芦等按吊钩种类分：软钩吊车、硬钩吊车按动力来源分：电动：起重量大，行驶速度快，启动、起吊、运行、制动时均有较大振动手动：起重量小（≤5t），运行时振动轻微。工作级别：按吊车在使用期内要求的总工作循环次数和载荷状态分为8个工作级别，作为吊车设计的依据。工作级别越高，表示其工作繁重程度越高，利用次数越多。一般厂房中使用的多为软钩、电动桥式吊车。第67页/共130页软钩、电动桥式吊车由此可知，作用在排架柱上的吊车荷载有三种：（1）吊车竖向荷载（2）吊车横向水平荷载（3）吊车纵向水平荷载第68页/共130页（1）吊车竖向荷载最大轮压Pmax：小车吊有额定最大起重量运行至大车一侧的极限位置时，小车所在侧每个大车的轮压。

最小轮压Pmin：另一侧吊车的每个轮压。吊车竖向荷载Dmax（Dmin

）：

吊车轮压Pmax（Pmin

）在厂房横向排架柱上产生的竖向最大（小）压力第69页/共130页

最大轮压Pma、最小轮压Pmin可从吊车产品说明书中查得，且根据平衡条件，有下列关系n（Pmax+Pmin）=G+

Q1+Qn——吊车每一侧的轮子数。由于吊车荷载为移动荷载，与大车(桥架)、小车位置有关，还与吊车台数有关，需要用影响线理论计算。对两台吊车情况，由吊车梁的支座反力影响线可求得吊车竖向荷载第70页/共130页吊车竖向荷载Dmax和Dmin分别作用在同一跨两侧排架柱的牛腿顶面，其位置与吊车梁自重同。对有吊车的两跨等高排架结构，吊车竖向荷载下的计算简图当多台吊车，在排架计算和内力组合时，单跨厂房的每个排架不宜多于2台，多跨厂房的每个排架：不宜多于4台。由于吊车的振动，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，如软钩吊车取1.05—1.10。第71页/共130页（2）吊车横向水平荷载小车吊起起重量以后，在启动和刹车时产生的惯性力，即为横向水平荷载。传递路线：小车制动轮（摩擦力）→大车→吊车轨道→吊车梁→排架柱（连接钢板）作用方向：可向左，可向右荷载分配：由于荷载通过轮与轨道的摩擦力传递，应按两侧柱侧移刚度分配。为简化计算，规定：水平荷载平均分于桥架两端，分别由轨道上的车轮平均传至轨道，其方向与轨道垂直。第72页/共130页一般四轮桥式吊车，大车每轮传给吊车梁的横向水平制动力横向水平荷载系数（或称小车制动力系数），根据起重量和吊车类型取值。两台并行吊车，由影响线理论可求得吊车横向水平荷载Tmax

第73页/共130页吊车横向水平荷载Tmax作用在同一跨每侧排架柱的吊车梁顶面，需考虑正、反两个方向。对有吊车的两跨等高排架结构，吊车竖向荷载下的计算简图多台吊车组合，单跨或多跨厂房的每个排架：不应多于2台第74页/共130页（3）吊车纵向水平荷载吊车纵向水平荷载是桥式吊车在厂房纵向启动和刹车时产生的惯性力。传递路线：吊车两端制动轮（磨擦力）→吊车轨道→吊车梁→纵向柱列或柱间支撑作用点：刹车轮与轨道的接触点，其方向与轨道方向一致。有柱间支撑，全部由柱间支撑承受；无柱间支撑，由柱承担,按各柱纵向抗侧刚度比分配柱吊车纵向水平荷载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，取n=1。第75页/共130页4．风荷载

风的形成：空气从气压大的地方向气压小的地方流动。风荷载：风以一定的速度向前流动遇到建筑物的阻塞时，在建筑物上产生风压。作用方向：垂直于建筑物表面，压力和吸力两种情况。考虑左吹风、右吹风垂直于建筑物表面上的风荷载标准值第76页/共130页计算中作如下简化：（1）柱顶以下按均布，按柱顶标高确定。（2）柱顶以上按均布，仅考虑水平分力，且以集中荷载形式作用在排架柱顶。第77页/共130页12.5.3等高排架内力分析等高排架：各柱顶标高相等或柱顶标高虽不相等,但柱顶由倾斜横梁相连的排架。特点：等高排架在任意荷载作用下各柱顶侧移相等方法：剪力分配法第78页/共130页1．单阶一次超静定柱在任意荷载作用下的柱顶反力计算简图：柱顶不动铰支、柱底固定、单阶变截面柱，承受外力，用力法求柱顶反力。力法方程第79页/共130页

因主要与柱的形状有关，称其为“形常数”因与荷载有关，称其为“载常数”，由图乘法可求得第80页/共130页可求得为柱顶位移系数；为在边阶处集中力矩下的柱顶反力系数；由上可知，若柱顶位移系数和反力系数已知，可求得柱顶的反力R，且C0和CM仅与柱的尺寸有关。按照上述方法，可求得其他荷载情况下的柱顶反力系数。第81页/共130页2．柱顶水平集中力作用下等高排架内力分析

将各柱的柱顶处切开，在切口处用一对相应的剪力Vi来代替，则平衡条件变形条件物理条件第82页/共130页由物理条件和变形条件，得

代入平衡条件，得即柱的抗侧移刚度，或称为抗剪刚度剪力分配系数柱顶剪力已知后，可求结构内力。第83页/共130页

说明：(1)在柱顶水平集中力下，各柱的剪力按其抗剪刚度与各柱抗剪刚度总和的比例分配，故称剪力分配法。

(2)剪力分配系数满足

(3)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无关，但F的作用位置对横梁内力有影响。3．任意荷载作用下等高排架内力分析

第84页/共130页计算步骤：（1）柱顶附加不动铰支座，求各柱反力Ri，不动铰支座总反力为。（2）将支座总反力R反向作用于排架柱顶，求出柱顶水平力R

作用下各柱顶剪力。（3）计算结果叠加，得任意荷载作用下排架柱顶剪力。第85页/共130页12.5.4不等高排架内力分析通常用结构力学中的力法进行分析。

第86页/共130页12.5.5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有些情况下，如按平面排架进行计算，与结构实际工作性能有一定出入。当各榀排架柱顶受水平集中力，厂房两端无山墙时(1)各榀排架受力相同(2)柱顶水平位移相同(3)排架之间互不制约，每一榀排架都相当于一个独立的平面排架。第87页/共130页各榀排架柱顶受水平集中力，厂房两端有山墙时，各榀排架位移不等，中间大，两端小。第88页/共130页一榀排架柱顶受水平集中力，厂房两端无山墙时，该排架位移受到其它排架的约束第89页/共130页一榀排架柱顶作用水平集中力，厂房两端有山墙时，该排架位移受到其它排架和山墙两种约束

第90页/共130页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是相互制约的。这种相互制约作用称为整体空间作用。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无檩屋盖比有檩屋盖局部荷载比均布荷载厂房的整体空间作用要大有山墙比无山墙一般单厂，恒载、屋面活载、雪载、风载作用下，可不考虑空间作用，按平面排架结构分析内力时。吊车荷载作用下，可以考虑整体空间作用。第91页/共130页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屋盖：水平面内受力的梁各榀横向排架：梁的弹性支座各支座反力Ri:

相应排架所分担的水平力单个荷载作用下空间作用分配系数

值越小,空间作用越大。

吊车荷载作用下，并不是单个集中荷载作用，而是同时有多个集中荷载作用，故值考虑了该问题并留有一定的安全储备。第92页/共130页3．考虑厂房整体空间作用时排架内力计算步骤

（1）柱顶附加不动铰支座，求出Tmax作用下柱顶反力（2）将反向加于排架柱顶，求出各柱顶剪力（3）上述两项计算的柱顶剪力叠加，即为考虑空间作用的柱顶剪力；按静定悬臂柱可求出各柱的内力。考虑整体空间作用时，柱顶剪力不考虑整体空间作用时，柱顶剪力考虑整体空间作用时，上柱内力增大；下柱内力减小。由于下柱配筋量一般比较多，故考虑空间作用后，柱的钢筋总用量有所减少。，

第93页/共130页12.5.6内力组合1．柱的控制截面上柱底Ⅰ－Ⅰ

下柱顶Ⅱ－Ⅱ

下柱底Ⅲ－Ⅲ

当柱上作用有较大的集中荷载（如悬墙重量等）时，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。2．荷载效应组合《荷载规范》：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：

1）由可变荷载效应控制的组合第94页/共130页2）由永久荷载效应控制的组合按上式组合时参与组合的可变荷载仅限于竖向荷载。对结构进行正常使用极限状态验算（如裂缝宽度验算）和地基承载力计算时，应采用荷载效应的标准组合。对一般框排架结构，荷载效应的标准组合可参照承载能力极限状态的基本组合，采用简化规则,即取各项荷载分项系数为1。考虑到多台吊车同时满载，且小车又处于最不利位置的可能小较小，则对吊车竖向荷载和水平荷载均应进行折减，根据吊车台数和工作级别，取折减系数为0.80—0.95。

第95页/共130页3．不利内力组合

柱按偏压构件计算纵筋，仅需组合M、N；非抗震时，箍筋一般按构造配置；基础设计时应组合M、N、V（对Ⅲ－Ⅲ截面）大偏压如果M不变，则N愈小，所需要的钢筋面积愈多；如果N不变，则M愈大，所需要的钢筋面积愈多。小偏压如果M不变，则N愈大，所需要的钢筋面积愈多；如果N不变，则M愈大，所需要的钢筋面积愈多。第96页/共130页由上可知，可选择以下四种内力组合作为截面最不利内力组合：（1）+Mmax及相应的N，V；（2）–Mmax及相应的N，V；（3）Nmax及相应的M，V；（4）Nmin及相应的M，V。柱采用对称配筋及采用对称基础时，（1）、（2）两种内力组合可合并为一。4．内力组合注意事项(1)每次应组合恒载;(2)每次组合时只能以一种内力为目标。(3)对同一柱，Dmax、Dmin只能取一。(4)Tmax可向左、向右，只能取一。(5)D与Tmax不一定同时发生,但有Tmax时必须有Dmax或Dmin。(6)以Nmax或Nmin为目标进行内力组合时，应使M尽可能大。(7)左、右吹风只能取一。

(8)多台吊车参与组合时，应乘以荷载折减系数。第97页/共130页12.6柱的设计设计内容：选择柱的型式、确定截面尺寸、配筋计算、吊装验算、牛腿设计等。12.6.1截面设计1．截面配筋计算正截面承载力：一般对称配筋，按偏压构件计算斜截面承载力：非地震区可按构造配箍筋计算长度l0：、与l0有关。单厂柱支承条件较复杂，不能简单按材力中理想支承情况确定。根据单厂实际支承及受力特点，结合工程经验，

《规范》给出了计算长度l0。（见表3.6.1）2．构造要求混凝土强度不宜＜C20,纵筋直径d不宜＜12mm,全部纵筋配筋率不宜＞5%第98页/共130页构造纵筋：偏压柱h≥600mm时，侧面应设10～16mm构造纵筋，并设置相应复合箍筋或拉筋。纵筋净距不应＜50mm，对水平浇筑的预制柱，上部纵筋不应＜30mm和1.5d（d钢筋最大直径），下部纵筋不应＜25mm和d箍筋构造：应为封闭式，间距不应＞400mm及构件截面的短边尺寸，且在绑扎骨架中不应大于15d，在焊接骨架中不应大于20d，

d为纵向钢筋的最小直径。箍筋直径不应＜d/4，且不应＜

6mm（d纵筋最大直径）。b＞400mm且各边纵筋多于3根时，或b＜400mm但各边纵筋多于4根时，应设置复合箍筋

第99页/共130页12.6.2牛腿设计支承：屋架、托架、吊车梁、连系梁。作用：将牛腿顶面荷载传给柱子。按竖向力作用点～牛腿根部柱边缘水平距离不同分为：

a＞h0

长牛腿，按悬臂梁设计；

a≤h0

短牛腿，变截面短悬臂深梁，按本节方法设计。第100页/共130页1．受力特点及破坏形态从加载～破坏，经历弹性阶段、裂缝出现与开展阶段、破坏阶段。（1）弹性阶段主应力迹线特点：①主拉应力沿长度分布较均匀，加载点附近稍向下倾斜；②ab连线附近带状区域内，主压应力迹线大体与ab连线平行，分布较均匀；③上柱根与牛腿交界处存在应力集中。

第101页/共130页（2）裂缝出现与开展阶段

20％～40％极限荷载时，上柱根与牛腿交界处首先出现自上而下的竖向裂缝①，裂缝细小且开展较慢，对牛腿受力性能影响不大；

40％～60％极限荷载时，加载垫板内侧附近出现斜裂缝②，方向大体与主压应力轨迹线平行。

第102页/共130页（3）破坏阶段随a/h0值不同，主要有以下几种破坏形态：①弯压破坏：发生条件：，且纵筋配置较少时破坏描述：斜裂缝②不断向压区延伸，纵筋拉应力渐增，达屈服强度，斜裂缝②外侧部分绕牛腿根部与柱交接点转动，致使受压区混凝土压碎而引起破坏。第103页/共130页（3）破坏阶段随a/h0值不同，主要有以下几种破坏形态：②斜压破坏：发生条件：时破坏描述：斜裂缝②外侧出现细而短小的斜裂缝③，当这些斜裂缝逐渐贯通时，斜裂缝②、③间的斜向主压应力超过混凝土抗压强度，牛腿破坏。有时，牛腿不出现斜裂缝③，而是在加载垫板下突然出现一条通长斜裂缝④而破坏。第104页/共130页（3）破坏阶段随a/h0值不同，主要有以下几种破坏形态：③剪切破坏：发生条件：，或虽较大但牛腿外边缘高度h1较小时破坏描述：在牛腿与柱边交接面上出现一系列短而细的斜裂缝，牛腿沿此裂缝从柱上切下而破坏，破坏时牛腿纵筋应力较小。其它破坏形式：加载板下混凝土局压破坏，牛腿纵筋锚固不足，拔出破坏等。第105页/共130页2．牛腿截面尺寸的确定

因牛腿与柱同宽，主要是牛腿截面高度，通常以不出现斜裂缝作为控制条件(使用阶段出斜裂缝易给人以不安全感，且加固困难)。

试验表明，影响斜截面抗裂性能的因素有：bh0，ftk,a/h0，水平拉力Fhk

，规范给出了以下经验公式作为抗裂控制条件

为裂缝控制系数：对支承吊车梁的牛腿，取

a为竖向力作用点～下柱边缘的水平距离，应考虑安装偏差20mm；当考虑20mm安装偏差后的竖向力作用点仍位于下柱截面以内时，取a＝0；第106页/共130页加载垫板下局部压应力应满足不满足时,应加大受压面积,或提高砼强度等级,或设置钢筋网片

3．纵向受力钢筋计算与构造（1）计算简图三角桁架：水平纵筋为拉杆、斜向受压混凝土为压杆

第107页/共130页（2）纵向受力钢筋计算及构造要求（正截面受弯承载力）对A点取矩近似取=0.85，

第108页/共130页a<0.3h0时，取a=0.3h0。第109页/共130页纵筋构造:宜采用HRB335或HRB400，承受竖向力所需纵筋配筋率，按牛腿有效截面计算≥0.2%，≥0.45ft/fy，≤0.6%；根数不宜少于4根，直径不应小于12mm；锚固长度≥，水平段长度应不小于，弯折后垂直段长度为15d。

第110页/共130页4．水平箍筋及弯起钢筋（斜截面受剪承载力）牛腿截面尺寸满足抗裂条件后，可不进行斜截面受剪承载力计算，只需按构造要求设置水平箍筋和弯起钢筋。

水平箍筋：应取6～12mm，间距100～150mm第111页/共130页弯起钢筋：牛腿剪跨比a/h0≥0.3时，宜设置。纵筋不得兼作弯起钢筋位置：宜使其与荷载作用点到牛腿斜边下端点连线的交点位于牛腿上部l/6～l/2之间，l为该连线的长度。面积：不宜＜承受竖向力纵筋截面积根数：不宜＜2根第112页/共130页12.6.3柱的吊装验算柱受力状态与使用阶段完全不同混凝土强度可能未达设计强度（1）计算简图和计算截面吊装方式：平吊、翻身吊计算简图：简支外伸梁控制截面：一般取上柱底、牛腿根部、下柱跨中计算截面：平吊时：Ⅰ形截面可简化为2hf（宽）×bf（高）只考虑两翼缘最外边的一排钢筋参与工作翻身吊时：可按矩形或I形截面第113页/共130页（2）荷载自重设计值×动力系数（1.5）（3）混凝土强度取吊装时的实际强度，一般要求大于70％设计强度。（4）受弯承载力验算（5）裂缝宽度验算《规范》未作专门的规定，一般可按使用阶段允许出裂缝的控制等级验算。不满足时，应优先采用调整或增设吊点以减小弯矩的方法或采取临时加固措施来解决；当变截面处配筋不足时，可在该局部区段加配短钢筋。第114页/共130页12.6.4抗风柱的设计1．抗风柱尺寸的确定上柱不宜小于350×300mm，下柱截面高度不宜小于600mm

柱顶标高：应低于屋架上弦中心线50mm，使柱顶对屋架施加的水平力传至屋架上弦中心线变阶处标高：应低于屋架下弦底边200mm，防止屋架产生挠度时与抗风柱相碰

第115页/共130页2