单层厂房结构

混凝土构造设计第3章单层厂房构造教材史庆轩课件制造：谢启芳课件审查：李晓文第三章单层厂房构造本章主要内容及重点概述构造组成构造布置构件选型与截面设计横向排架构造内力分析柱的设计柱下独立根底设计横向排架构造内力分析柱的设计柱下独立根底设计主要内容：重点：第三章单层厂房构造3.1概述1工业厂房的分类工业厂房由于消费性质、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细仪表、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，普通因设有大型机器或设备，产品较重且轮廓尺寸较大，故宜直接在地面上消费而设计成单层厂房——————第三章单层厂房构造3.1概述混合构造钢筋混凝土构造2单层厂房的分类对无吊车或吊车吨位不超越5t、跨度在15m以内、柱顶标高不超越8m且无特殊工艺要求的小型厂房，可采用混合构造对有重型吊车、跨度大于36m或有特殊工艺要求的大型厂房，可采用全钢构造或由钢筋混凝土柱与钢屋架组成的构造————〔1〕按消费规模可分为：大型、中型和小型；〔2〕按主要承重资料可分为：钢构造——除上述情况以外的单层厂房均可采用混凝土构造。而且除特殊情况之外，普通均采用装配式钢筋混凝土构造第三章单层厂房构造3.1概述2单层厂房的分类排架构造门式刚架构造〔3〕按承重构造体系可分为：排架构造和刚架构造第三章单层厂房构造3.2构造组成1构造组成单层厂房构造是由一些构件组成的一个复杂的空间受力体系，可将构造整体分为以下几个子构造体系:单层厂房构造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.根底梁12.天窗架垂直支撑13.屋架下弦横向程度支撑14.屋架端部垂直支撑15.柱间支撑第三章单层厂房构造3.2构造组成屋盖构造——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构造1构造组成第三章单层厂房构造3.2构造组成——横向排架结构由横梁、横向柱列及其根底所组成的平面骨架，是厂房的根本承重构造。厂房接受的竖向荷载及横向程度荷载主要经过横向平面排架传至根底及地基横向平面排架组成及荷载图1构造组成第三章单层厂房构造3.2构造组成——纵向排架结构由连系梁、吊车梁、纵向柱列、柱间支撑和根底等构件组成的纵向平面骨架。作用是保证厂房构造的纵向稳定性和刚度，接受吊车纵向程度荷载、纵向程度地震作用、温度应力以及作用在山墙及天窗架端壁并经过屋盖构造传来的纵向风荷载等围护构造——位于厂房的周围，包括纵墙、横墙〔山墙〕、抗风柱、连系梁、根底梁等构件。这些构件所接受的荷载，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1构造组成第三章单层厂房构造3.2构造组成单层厂房构造中，纵向平面排架和横向平面排架间主要经过屋盖构造和支撑体系相衔接而构成空间构造，各构件及其作用为单层厂房构造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1构造组成第三章单层厂房构造3.2构造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构造组成第三章单层厂房构造3.2构造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构造组成第三章单层厂房构造3.3构造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厂房构造的设计步骤一个建立工程的设计，普通包括工艺设计、建筑设计、构造设计和设备设计〔如水、暖、电等〕等几方面。就单层厂房构造设计而言，可分为方案设计、技术设计和施工图绘制等三个阶段。——确定构造方式、标高等剖面问题选择构造构件类型确定构造布置——确定构造计算简图荷载计算及排架内力分析构造构件〔柱、根底等〕设计——构造布置图〔屋面、柱、根底等〕构件布置与配筋图节点大样图第三章单层厂房构造3.3构造布置

2屋盖支撑布置〔1〕上弦横向程度支撑屋盖支撑包括上弦横向程度支撑、下弦横向程度支撑、纵向程度支撑、垂直支撑、纵向程度系杆、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程度桁架。作用：保证屋架上弦的侧向稳定性；加强屋盖的整体刚度；作为山墙抗风柱的顶端程度支座，接受由山墙传来的风荷载和其他纵向程度荷载，并传至厂房纵向柱列。布置：当屋盖为有檩体系，或屋盖为无檩体系，但屋面板与屋架的衔接质量不能保证且抗风柱与屋架上弦衔接，每一伸缩缝区段端部第一或第二柱间布置；当设有天窗，且天窗经过厂房端部的第二柱间或经过伸缩缝，应在第一或第二柱间的天窗范围内设置，并在天窗范围内沿纵向设置1～3道通长的受压系杆，将天窗范围内各榀屋架与上弦横向程度支撑连系起来。第三章单层厂房构造3.3构造布置

上弦横向程度支撑布置2屋盖支撑布置第三章单层厂房构造3.3构造布置〔2〕下弦横向程度支撑构成：沿厂房跨度方向用交叉角钢、直腹杆和屋架下弦杆构成的程度桁架。作用：将山墙风荷载及纵向程度荷载传至纵向柱列；防止屋架下弦侧向振动。布置：当屋架下弦设有悬挂吊车，或厂房内有较大振动，或山墙风荷载经过抗风柱传至屋架下弦，应在每一伸缩缝区段两端的第一或第二柱间设置，宜与上弦横向程度支撑设置在同一柱间。下弦横向程度支撑布置2屋盖支撑布置第三章单层厂房构造3.3构造布置〔3〕纵向程度支撑构成：由交叉角钢、直杆和屋架下弦第一节间组成的纵向程度桁架。作用：加强屋盖构造的横向程度刚度；保证横向程度荷载的纵向分布，加强厂房的空间任务；保证托架上弦的侧向稳定。布置：当设有软钩桥式吊车且厂房高度大、吊车起分量较大，应在屋架下弦端节间沿厂房纵向通长或部分设置一道；当已设有下弦横向程度支撑时，为保证厂房空间刚度，应尽能够与横向程度支撑衔接，以构成封锁的程度支撑系统。纵向程度支撑布置2屋盖支撑布置第三章单层厂房构造3.3构造布置〔4〕垂直支撑构成：由角钢杆件与屋架直腹杆组成的垂直桁架，方式为十字交叉形或W形。作用：保证屋架受荷后在平面外的稳定；传送纵向程度力。布置：应与下弦横向程度支撑布置在同一柱间内。当厂房跨度小于18m且无天窗时，普通可不设垂直支撑和程度系杆；当厂房跨度18～30m、屋架间距为6m、采用大型屋面板时，应在每一伸缩缝区段端部的第一或第二柱间，屋架跨中设置一道垂直支撑；当屋架跨度大于30m时，应在每一伸缩缝区段端部的第一或第二柱间，屋架跨度1/3左右的节点处设置两道垂直支撑。2屋盖支撑布置第三章单层厂房构造3.3构造布置垂直支撑和程度系杆布置图2屋盖支撑布置第三章单层厂房构造3.3构造布置〔5〕程度系杆构成：分为上弦程度系杆和下弦程度系杆。作用：上弦程度系杆是为保证屋架上弦或屋面梁受压翼缘的侧向稳定；下弦程度系杆是为防止在吊车或有其它程度振动时屋架下弦侧向颤抖。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，设置通长的程度系杆。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程度系杆，均应采用刚性系杆；当屋架横向程度支撑设在伸缩缝区段两端的第二柱间内时，第一柱间内的程度系杆均应采用刚性系杆。柔性系杆〔拉杆〕：其他均可采用柔性系杆。2屋盖支撑布置第三章单层厂房构造3.3构造布置〔6〕天窗架支撑构成：包括天窗架上弦横向程度支撑、天窗架间的垂直支撑和程度系杆。作用：保证天窗架上弦的侧向稳定；将天窗端壁上的风荷载传给屋架。布置：纵向位置〔柱间〕：普通天窗架上弦横向程度支撑和垂直支撑均设置在天窗端部第一柱间内。横向位置〔道〕：普通垂直支撑设置在天窗两侧。程度系杆：在未设置上弦横向程度支撑的天窗架间设置；应在上弦节点处设置柔性系杆；对有檩屋盖体系，檩条可以替代柔性系杆。2屋盖支撑布置第三章单层厂房构造3.3构造布置天窗架支撑布置2屋盖支撑布置第三章单层厂房构造3.3构造布置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；将吊车纵向程度制动力、山墙及天窗端壁的风荷载、纵向程度地震作用等传至根底。柱间支撑作用表示图第三章单层厂房构造3.3构造布置分类：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；接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；接受上部支撑传来的内力、吊车纵向制动力和纵向程度地震作用等，并将其传至根底。方式：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柱间支撑布置第三章单层厂房构造3.3构造布置布置：当设有A6～A8的吊车，或A1～A5的吊车起分量≥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：普通在伸缩缝区段两端与屋盖横向程度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柱间支撑布置第三章单层厂房构造3.3构造布置优点：纵向程度荷载作用下传力道路较短；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，所引起的构造温度应力也较小。柱间支撑与伸缩变形的关系3柱间支撑布置第三章单层厂房构造3.3构造布置4围护构造布置抗风柱普通与根底刚接，与屋架上弦铰接；当屋架设有下弦横向程度支撑时，也可与下弦铰接或同时与上、下弦铰接。抗风柱与屋架之间普通采用竖向可以挪动、程度方向又有较大刚度的弹簧板衔接；如厂房沉降量较大时，宜采用槽形孔螺栓衔接。〔1〕抗风柱抗风柱与屋架上、下弦衔接构造第三章单层厂房构造3.3构造布置〔2〕圈梁、连系梁、过梁和根底梁圈梁是设置于墙体内并与柱子衔接的现浇钢筋混凝土构件，其作用是将墙体与排架柱、抗风柱等箍在一同，以加强厂房的整体刚度，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。连系梁除接受墙体荷载外，还具有连系纵向柱列、加强厂房的纵向刚度、传送纵向程度荷载的作用。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分量。在进展围护构造布置时，应尽能够地将圈梁、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，节约资料，方便施工。在单层厂房中，普通采用根底梁来承托围护墙体的分量，并将其传至柱根底顶面，而不另做墙根底，以使墙体和柱的沉降变形一致。4围护构造布置第三章单层厂房构造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构造的主要构件有屋盖构造构件、支撑、吊车梁、墙板、连系梁、根底梁、柱和根底等。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〕屋盖构造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:第三章单层厂房构造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，并与屋盖支撑一同保证屋盖构造的整体刚度和稳定性。各种方式的屋面板1主要构件的选型第三章单层厂房构造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主要构件的选型第三章单层厂房构造3.4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，它在单层厂房中运用非常普遍。桁架式屋架的矢高和外形对屋架受力均有较大影响，普通取高跨比为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。各种方式屋架德内力〔f/L=1/6〕1主要构件的选型第三章单层厂房构造3.4构件选型与截面尺寸确定

天窗架和托架：天窗架：天窗架的作用是构成天窗以便采光和通风，同时接受屋面板传来的竖向荷载和作用在天窗上的程度荷载，并将它们传给屋架。托架：普通为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。天窗架的方式托架的方式1主要构件的选型第三章单层厂房构造3.4构件选型与截面尺寸确定〔2〕吊车梁：吊车梁除直接接受吊车起重、运转和制动时产生的各种往复挪动荷载外，它还具有将厂房的纵向荷载传送至纵向柱列、加强厂房纵向刚度等作用。吊车梁的类型吊车梁普通根据吊车的起分量、任务级别、台数、厂房的跨度和柱距等要素选用。1主要构件的选型第三章单层厂房构造3.4构件选型与截面尺寸确定2柱〔1〕柱的方式：主要有排架柱和抗风柱两类。钢筋混凝土排架柱普通由上柱、下柱和牛腿组成，其构外型式可概括为单肢柱和双肢柱两类。上柱普通为矩形截面或环形截面；下柱的截面方式较多，根据其截面方式可分为矩形截面柱、I形柱、双肢柱和管柱等几类。柱的方式抗风柱普通由上柱和下柱组成，无牛腿，上柱为矩形截面，下柱普通为I形截面。第三章单层厂房构造3.4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，呵斥吊车轮与轨道过早磨损，影响吊车的正常运转，或导致墙体和屋盖产生裂痕，影响厂房的正常运用。柱的截面尺寸除了思索吊车起分量和柱的类型两个要素外，还应思索厂房跨数和高度、柱的型式、围护构造的资料和构造、施工和吊装等。2柱第三章单层厂房构造3.4构件选型与截面尺寸确定3根底单层厂房的柱下根底普通采用独立根底〔也称扩展根底〕。按施工方法可分为预制柱下独立根底和现浇柱下独立根底两种。对装配式钢筋混凝土单层厂房排架构造，常见的独立根底方式主要有杯形根底、高杯根底和桩根底等。根底的类型第三章单层厂房构造3.5横向排架构造内力分析1排架计算见图〔1〕计算单元：可在构造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第三章单层厂房构造3.5横向排架构造内力分析〔2〕根本假定和计算简图：为了简化计算，对于钢筋混凝土排架构造通常作如下假定：柱下端与根底顶面为刚接；柱顶与排架横梁〔屋架或屋面梁〕为铰接；横梁〔即屋架或屋面梁〕为轴向刚度很大的刚性连杆。根据上述假定，可得到横向排架的计算简图。1排架计算见图第三章单层厂房构造3.5横向排架构造内力分析横向排架的计算简图1排架计算见图第三章单层厂房构造3.5横向排架构造内力分析2排架构造上的荷载作用在横向排架构造上的荷载有恒载、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，排架柱接受着计算单元范围内连系梁、墙体和窗等重力荷载。吊车梁和轨道及衔接件自重G3。柱自重G4〔G5〕：第三章单层厂房构造3.5横向排架构造内力分析恒载作用位置及相应的排架计算简图2排架构造上的荷载第三章单层厂房构造3.5横向排架构造内力分析〔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：屋面程度投影面上的屋面均布活荷载规范值，按以下情况取：不上人的屋面为0.5kN/m2；上人的屋面为2.0kN/m2。屋面雪荷载：屋面程度投影面上的雪荷载规范值(kN/m2)

式中:为根本雪压(kN/m2)；为屋面积雪分布系数。屋面积灰荷载：对设计消费中有大量排灰的厂房及其临近建筑时，应思索屋面积灰荷载的影响。屋面均布活荷载不与雪荷载同时思索，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思索。注：2排架构造上的荷载第三章单层厂房构造3.5横向排架构造内力分析吊车竖向荷载：和的规范值按下式计算式中、——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。当计算吊车梁及其衔接的强度时，吊车竖向荷载应乘以动力系数。注：计算排架思索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排架构造上的荷载第三章单层厂房构造3.5横向排架构造内力分析吊车横向程度荷载：吊车总的横向程度荷载可按下式取值：式中——吊车的额定起分量；——小车分量；——重力加速度；——横向程度荷载系数。对于普通四轮桥式吊车，大车每一轮子传送给吊车梁的横向程度制动力为：

式中为第个大车轮子的横向程度制动力。思索多台吊车程度荷载时，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排架构造上的荷载第三章单层厂房构造3.5横向排架构造内力分析吊车纵向程度荷载：吊车纵向程度荷载规范值T0，按作用在一边轨道上一切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一切刹车轮数之和，对于普通的四轮吊车，n=1。无论单跨或多跨厂房，在计算吊车纵向程度荷载时，一侧的整个纵向排架上最多只能思索2台吊车。注：2排架构造上的荷载第三章单层厂房构造3.5横向排架构造内力分析式中——根本风压值〔kN/m2〕，是以当地比较空阔平坦地面上离

——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规范确定的风压值；〔4〕风荷载：垂直于建筑物外表上的风荷载规范值〔kN/m2〕按下式计算：

2排架构造上的荷载第三章单层厂房构造3.5横向排架构造内力分析3等高排架内力分析〔1〕柱顶程度集中力作用下等高排架内力分析：在柱顶程度集中力作用下，等高排架各柱顶侧移相等，沿横梁与柱的衔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。柱顶程度集中力作用下等高排架的变形和内力第三章单层厂房构造3.5横向排架构造内力分析式中——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。当排架构造柱顶作用程度集中力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展分配。柱柱顶产生单位侧移所需施加的程度力注：3等高排架内力分析第三章单层厂房构造3.5横向排架构造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〕恣意荷载作用下等高排架内力分析：等高排架在恣意荷载作用下，为了利用剪力分配法求解，通常可采用以下三个步骤来进展这种情况下的排架内力分析。对接受恣意荷载作用的排架，先在排架柱顶部附加一个不动铰支座以阻止其侧移，那么各柱为单阶一次超静定柱，运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构造3.5横向排架构造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，运用剪力分配法可求出柱顶程度力R作用下各柱顶剪力。将前面的计算结果相叠加，可得到在恣意荷载作用下排架柱顶剪力，然后可求出各柱的内力。恣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构造3.5横向排架构造内力分析4不等高排架内力分析不等高排架在恣意荷载作用下，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，其内力通常用构造力学中的力法进展分析。

式中，，，为根本构造的柔度系数，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构造3.5横向排架构造内力分析5思索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程度集中力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程度集中力R，但厂房两端有山墙时，山墙那么经过屋盖等纵向联络构件对其它各榀排架有不同程度的约束作用，使各榀排架柱顶程度位移呈曲线分布，且。当仅其中一榀排架柱顶作用程度集中力R，且厂房两端无山墙时，那么直接受荷排架经过屋盖等纵向联络构件，遭到非直接受荷排架的约束，使其柱顶的程度位移减小，即。当仅其中一榀排架柱顶作用程度集中力R，但厂房两端有山墙时，那么直接受荷载排架遭到非受荷排架和山墙两种约束，故各榀排架的柱顶程度位移将更小，即。第三章单层厂房构造3.5横向排架构造内力分析厂房空间作用分析当构造布置或荷载分布不均匀时，由于屋盖等纵向联络构件将各榀排架或山墙联络在一同，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程度刚度、荷载类型、山墙刚度和间距等要素。5思索厂房整体空间作用的排架内力分析第三章单层厂房构造3.5横向排架构造内力分析〔2〕吊车荷载作用下思索厂房整体空间作用的排架内力分析根据实验资料及实际分析，给出了吊车荷载作用下单层单跨的空间任务分配系数。厂房空间任务表示图5思索厂房整体空间作用的排架内力分析第三章单层厂房构造3.5横向排架构造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思索厂房整体空间作用的排架内力分析第三章单层厂房构造3.5横向排架构造内力分析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，按照它们在运用过程中同时出现的能够性，求出在某些荷载共同作用下，柱控制截面能够产生的最不利内力，作为柱和根底配筋计算的根据。〔1〕柱的控制截面控制截面是指对截面配筋起控制造用的截面。当柱高度较大时，下柱中间某截面也能够为控制截面。当柱上作用有较大的集中荷载〔如悬墙分量等〕时，可根据其内力大小还需将集中荷载作用途的截面作为控制截面。第三章单层厂房构造3.5横向排架构造内力分析〔2〕荷载效应组合对于普通排架构造，荷载效应组合的设计值S应从以下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内力组合第三章单层厂房构造3.5横向排架构造内力分析〔3〕不利内力组合通常选择以下四种内力组协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内力组合第三章单层厂房构造3.5横向排架构造内力分析〔4〕内力组合本卷须知每次内力组合时，都必需思索恒荷载产生的内力。每次内力组合时，只能以一种内力为目的来决议可变荷载的取舍，并求得与其相应的其他两种内力。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与组合。吊车横向程度荷载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内力组合第三章单层厂房构造3.6柱的设计1截面设计〔1〕截面配筋计算在对柱进展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。<混凝土构造设计规范>根据单层厂房的实践支承及受力特点，结合工程阅历所给出的计算长度。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－第三章单层厂房构造3.6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越5%。柱内纵向钢筋的净距不应小于50mm；对程度浇筑的预制柱，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截面设计第三章单层厂房构造3.6柱的设计2牛腿设计

在厂房构造钢筋混凝土柱中，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。牛腿按接受的竖向力作用点至牛腿根部柱边缘程度间隔的不同分为两类：时为长牛腿，按悬臂梁进展设计；时为短牛腿，是一个变截面短悬臂深梁。第三章单层厂房构造3.6柱的设计〔1〕牛腿的受力特点及破坏形状实验研讨阐明，从加载至破坏，牛腿大体阅历弹性、裂痕出现与开展和最后破坏三个阶段。弹性阶段：经过环氧树脂牛腿模型的光弹实验，得到了主应力迹线。牛腿的应力形状2牛腿设计第三章单层厂房构造3.6柱的设计裂痕出现与开展阶段：实验阐明，当荷载到达极限荷载的20%~40%时，由于上柱根部与牛腿交界处的主拉应力集中景象，在该处首先出现自上而下的竖向裂痕，裂痕细小且开展较慢，对牛腿的受力性能影响不大；当荷载到达极限荷载的40%~60%时，在加载垫板内侧附近出现一条斜裂痕，其方向大体与主压应力轨迹线平行。2牛腿设计第三章单层厂房构造3.6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状：弯压破坏剪切破坏牛腿的破坏形状斜压破坏第三章单层厂房构造3.6柱的设计〔2〕牛腿截面尺寸确实定牛腿的截面宽度与柱宽一样。牛腿截面尺寸通常以不出现斜裂痕作为控制条件。设计时以以下阅历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规范组合计算的竖

β——裂痕控制系数；a——竖向力的作用点至下柱边缘的程度间隔向力和程度拉力值；b——牛腿宽度；h0——牛腿与下柱交接处的垂直截面有效高度。2牛腿设计第三章单层厂房构造3.6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部分受压破坏，垫板下的部分压应力应满足式中：A为部分受压面积；fc为混凝土轴心抗压强度设计值。2牛腿设计第三章单层厂房构造3.6柱的设计〔3〕纵向受力钢筋计算与构造计算简图：实验研讨阐明，牛腿在竖向力和程度拉力作用下，其受力特征可以用由牛腿顶部程度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画。牛腿的计算简图2牛腿设计第三章单层厂房构造3.6柱的设计纵向受力钢筋计算：在竖向力设计值Fv和程度拉力设计值Fh共同作用下，经过对A点取力矩平衡可得：近似取，，那么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程度拉力设计值；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牛腿设计第三章单层厂房构造3.6柱的设计牛腿配筋构造构造要求：2牛腿设计第三章单层厂房构造3.6柱的设计〔4〕程度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，可不进展斜截面受剪承载力计算，只需按下述构造要求设置程度箍筋和弯起钢筋。程度箍筋的直径应取6-12mm，间距100-150mm，且在上部2h0/3范围内的程度箍筋总截面面积不应小于接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牛腿设计第三章单层厂房构造3.6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下图，普通取上柱柱底、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第三章单层厂房构造3.6柱的设计4抗风柱的设计抗风柱接受山墙传来的风荷载，其外边缘与厂房横向封锁轴线重合，离屋架中心线600mm。为了防止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，构成变截面柱。抗风柱计算简图〔1〕抗风柱尺寸确实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。第三章单层厂房构造3.6柱的设计〔2〕计算简图及内力分析抗风柱顶部普通支承在端屋架的上弦节点处，支承点可视为不动铰支座；柱底部固定于根底顶面；当屋架下弦设有横向程度支撑时，抗风柱亦可与屋架下弦相衔接，作为抗风柱的另一个不动铰支座；当在山墙内侧设置程度抗风梁或抗风桁架时，那么抗风梁〔或桁架〕也为抗风柱的一个支座。由于山墙的分量普通由根底梁接受，故抗风柱主要接受风荷载，假设忽略抗风柱自重，那么可按变截面受弯构件进展设计。当山墙处设有连系梁时，那么抗风柱可按变截面的偏心受压构件进展设计。4抗风柱的设计第三章单层厂房构造3.7柱下独立根底设计1根底的分类与设计内容(1)柱下独立根底〔扩展根底〕根据其受力性能可分为：轴心受压根底偏心受压根底(2)根底的设计内容：根底的方式；埋置深度；底面尺寸；根底高度；底板的配筋计算；对一些重要的建筑物或土质较为复杂的地基，尚应进展变形或稳定性验算；当独立根底的混凝土强度等级小于柱的混凝土强度等级时，尚应验算柱下独立根底顶面的部分受压承载力。第三章单层厂房构造3.7柱下独立根底设计2根底底面尺寸

〔1〕轴心荷载作用下的根底：在轴心荷载作用下，根底底面的压力为均匀分布，设计时应满足：轴心受压根底压力分布假设根底的埋置深度为d，根底及其上填土的平均重度为,那么，可得根底底面面积为：第三章单层厂房构造3.