混凝土单层厂房结构设计

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1、2单层厂房结构设计第第2 2章章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计2单层厂房结构设计结构的类型和结构体系结构的类型和结构体系 结构组成及荷载传递结构组成及荷载传递结构布置结构布置 构件选型与截面尺寸确定构件选型与截面尺寸确定 排架结构内力分析排架结构内力分析 柱的设计柱的设计 柱下独立基础设计柱下独立基础设计 主要内容：主要内容：主要内容：主要内容：横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析柱的设计柱的设计 柱下独立基础设计柱下独立基础设计 难点：难点：难点：难点：钢筋混凝土屋架设计要点钢筋混凝土屋架设计要点 吊车梁设计要点吊车梁设计要点 2单层厂房结构设计2.1 结构的类型和体系2.1 2.1

2、 结构类型和结构体系结构类型和结构体系Types and Systems of the Structures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，按层数层数分类，可分为：分类，可分为：单层厂房单层厂房多层厂房多层厂房如精密仪表、电子、食品等工业如精密仪表、电子、食品等工业如如冶冶金金或或机机械械厂厂的的炼炼钢钢、轧轧钢钢、铸铸造造、锻锻压压、金金工工、装装配配等等车车间间，一一般般因因设设有有大大型型机机器器或或设设备备，产产品品较较重重且且轮轮廓廓尺尺寸寸较较大大，故故宜宜直直接接在地面上生产而设计成单层厂房在地面上生产

3、而设计成单层厂房 2单层厂房结构设计2单层厂房结构设计2单层厂房结构设计2单层厂房结构设计2单层厂房结构设计单层厂房依据其单层厂房依据其跨度、高度和吊车起重量等因素跨度、高度和吊车起重量等因素进行分类，可分进行分类，可分为：为：2.1 结构的类型和体系混合结构：混合结构： 钢筋混凝钢筋混凝土结构土结构： 对对无无吊吊车车或或吊吊车车吨吨位位不不超超过过5t、跨跨度度在在15m以以内内、柱柱顶顶标标高高不不超超过过8m且且无无特特殊殊工工艺艺要要求求的的小型厂房，可采用混合结构小型厂房，可采用混合结构 对对有有重重型型吊吊车车、跨跨度度大大于于36m或或有有特特殊殊工工艺艺要要求求的的大大型型厂

4、厂房房，可可采采用用全全钢钢结结构构或或由由钢钢筋筋混凝土柱与钢屋架组成的结构混凝土柱与钢屋架组成的结构 钢结构钢结构：除上述情况以外的单层厂房均可采用混凝土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配式钢筋混凝土结构2单层厂房结构设计2.1 结构的类型和体系按按承重结构承重结构体系可分为：体系可分为：排架结构排架结构和和刚架结构刚架结构 排架结构排架结构 门式刚架结构门式刚架结构2单层厂房结构设计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

5、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2.2 结构组成及荷载传递2.2 2.2 结构组成及荷载传递结构组成及荷载传递Structural Constitution and Load Deliverance2单层厂房结构设计2.2 结构组成及荷载传递2.2.1 2.2.1 结构组成结构组成Structural Constitution 1 屋盖结屋盖结构构 组成：由排架柱顶以上部分各构件（包括屋面板、天窗架、屋组成：由排架柱顶以上部分各构件（包括屋面板、天窗架、屋架、托架等）架、托架等）作用：围护、承重、采光和通风作用：围护、承重、采光和通风适用性：适用性：2

6、单层厂房结构设计无檩体系无檩体系有檩体系有檩体系 由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋盖支撑由大型屋面板、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、屋架及屋盖支撑所由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖支撑所组成组成 屋盖结构屋盖结构2.2 结构组成及荷载传递2单层厂房结构设计2 纵、横向平面排架纵、横向平面排架 2.2 结构组成及荷载传递横向排架结构横向排架结构 由由横横梁梁、横横向向柱柱列列及及其其基基础础所所组组成成的的平平面面骨骨架架，是是厂厂房房的的基基本本承承重重结结构构。厂厂房房承承受受的的竖竖向向荷荷载载及及横横向向水水

7、平平荷荷载载主主要要通通过过横横向向平平面面排排架架传传至至基基础础及及地地基基横向平面排架组成及荷载图横向平面排架组成及荷载图2单层厂房结构设计2.2 结构组成及荷载传递纵向排架结构纵向排架结构 由由连连系系梁梁、吊吊车车梁梁、纵纵向向柱柱列列、柱柱间间支支撑撑和和基基础础等等构构件件组组成成的的纵纵向向平平面面骨骨架架。作作用用是是保保证证厂厂房房结结构构的的纵纵向向稳稳定定性性和和刚刚度度，承承受受吊吊车车纵纵向向水水平平荷荷载载、纵纵向向水水平平地地震震作作用用、温温度度应应力力以以及及作作用用在在山山墙墙及及天天窗窗架架端端壁壁并并通通过过屋屋盖盖结结构传来的纵向风荷载等构传来的纵向

8、风荷载等纵向平面排架组成及荷载图纵向平面排架组成及荷载图2单层厂房结构设计3 围护结构围护结构 2.2 结构组成及荷载传递位于厂房的四周，包括纵墙、横墙（山墙）、抗风柱、连系梁、基础位于厂房的四周，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用在墙面上的风荷载2单层厂房结构设计2.2.2 2.2.2 荷载传递荷载传递Load Deliverance 2.2 结构组成及荷载传递屋面荷载屋面荷载屋面板屋面板屋屋 架架柱柱基基 础础天窗架天窗架吊车梁吊车梁连系梁连

9、系梁吊车竖向荷载吊车竖向荷载纵纵 墙墙基础梁基础梁2单层厂房结构设计吊车横向水平荷载吊车横向水平荷载横向风荷载横向风荷载横向地震作用横向地震作用吊车梁吊车梁天窗架天窗架屋屋 架架屋面板屋面板纵纵 墙墙柱柱基基 础础通通过过横横向向排排架架2.2 结构组成及荷载传递2单层厂房结构设计吊车纵向水平荷载吊车纵向水平荷载纵向风荷载纵向风荷载纵向地震作用纵向地震作用吊车梁吊车梁天窗架天窗架屋盖及屋盖支撑屋盖及屋盖支撑天窗端壁天窗端壁纵纵 墙墙柱柱基基 础础通通过过纵纵向向排排架架山墙山墙2.2 结构组成及荷载传递2单层厂房结构设计2.3 结构布置2.3 2.3 结构布置结构布置Arrangement o

10、f the Structures2.3.1 2.3.1 厂房平面布置厂房平面布置Structural Plane Arrangement of Workshops 2.3.2 2.3.2 支撑布置支撑布置Arrangement of Bracings 2.3.3 2.3.3 围护结构布置围护结构布置Arrangement of Surrounding Structures 2单层厂房结构设计2.3 结构布置2.3.1 2.3.1 厂房平面布置厂房平面布置Structural Plane Arrangement of Workshops 1 柱网布置柱网布置 柱网是竖向承重构件纵向和横向定位轴线

11、所形成的网格。柱网是竖向承重构件纵向和横向定位轴线所形成的网格。柱网布置就是确定纵向定位轴线之间（跨度）和横向定位柱网布置就是确定纵向定位轴线之间（跨度）和横向定位轴线之间（柱距）的尺寸。轴线之间（柱距）的尺寸。2单层厂房结构设计厂房跨度厂房跨度18m18m，采用，采用3m3m模数，即模数，即9m9m、12m12m、15m15m、18m18m；跨度；跨度1818米采米采用用6 6米模数，即米模数，即24m24m、30m30m、36m36m。柱距采用柱距采用6m6m，较经济，较经济2.3 结构布置2单层厂房结构设计在厂房端部横向定位轴线与山墙内边缘重合,将山墙内侧第一排柱中心内移500mm；伸缩

12、缝两边的中心线向两边移动500mm.2.3 结构布置2单层厂房结构设计2 变形缝变形缝 2.3 结构布置变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝三种。变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝三种。1 1）伸缩缝）伸缩缝(temperature gap)(temperature gap)结构体系很长时，温度应结构体系很长时，温度应力过大。力过大。 通过设置伸缩缝来解决。通过设置伸缩缝来解决。 最大伸缩缝间距：处于室内或土中最大伸缩缝间距：处于室内或土中 100M100M 处于露天时处于露天时 70M70M2 2）沉降缝（沉降缝（settlement gapsettlement gap）: :解决不均匀沉降问题。

13、解决不均匀沉降问题。3 3）防震缝（）防震缝（Seismic gapSeismic gap）: :当建筑物平面、立面复杂，当建筑物平面、立面复杂，结构高度或刚度相差很大时。结构高度或刚度相差很大时。2单层厂房结构设计2.3.2 2.3.2 支撑布置支撑布置Arrangement of Bracings 2.3 结构布置单层厂房支撑屋盖支撑柱间支撑1 屋盖支撑屋盖支撑屋盖支撑包括屋架上、下弦横向水平支撑、纵向水平支屋盖支撑包括屋架上、下弦横向水平支撑、纵向水平支撑、垂直支撑和纵向水平系杆、天窗架支撑。撑、垂直支撑和纵向水平系杆、天窗架支撑。2单层厂房结构设计2.3 结构布置 上弦横向水平支撑上弦

14、横向水平支撑构成：构成：沿厂房跨度方向用交叉角钢、直腹杆和屋架上弦杆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。构成的水平桁架。 作作用用：保保证证屋屋架架上上弦弦的的侧侧向向稳稳定定性性；增增强强屋屋盖盖的的整整体体刚刚度度；作作为为山山墙墙抗抗风风柱柱的的顶顶端端水水平平支支座座，承承受受由由山山墙墙传传来来的的风风荷荷载和其他纵向水平荷载，并传至厂房纵向柱列。载和其他纵向水平荷载，并传至厂房纵向柱列。 布置原则：布置原则：2单层厂房结构设计（2）下弦横向水平支撑）下弦横向水平支撑2.3 结构布置构成：构成：沿厂房跨度方向用交叉角钢、直腹杆和屋架下弦杆构沿厂房跨度方向用交叉

15、角钢、直腹杆和屋架下弦杆构成的水平桁架成的水平桁架 。作用：作用：将山墙风荷载及纵向水平荷载传至纵向柱列；防止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。屋架下弦侧向振动。 布置原则：布置原则：2单层厂房结构设计（3）纵向水平支撑）纵向水平支撑构成：构成：由交叉角钢、直杆和屋架下弦第一节间组成的纵向由交叉角钢、直杆和屋架下弦第一节间组成的纵向水平桁架水平桁架 。作用：作用：加强屋盖结构的横向水平刚度；保证横向水平荷载加强屋盖结构的横向水平刚度；保证横向水平荷载的纵向分布，加强厂房的空间工作；保证托架上弦的侧向的纵向分布，加强厂房的空间工作；保证托架上弦的侧向稳定。稳定。 2.

16、3 结构布置布置原则：布置原则：2单层厂房结构设计（4）垂直支撑和水平系杆）垂直支撑和水平系杆2.3 结构布置构成：构成：由角钢杆件与屋架直腹杆组成的垂直桁架，形式为由角钢杆件与屋架直腹杆组成的垂直桁架，形式为十字交叉形或十字交叉形或W W形。形。作用：作用：保证屋架受荷后在平面外的稳定；传递纵向水平力。保证屋架受荷后在平面外的稳定；传递纵向水平力。 布置：应布置：应与下弦横向水平支撑布置在同一柱间内。与下弦横向水平支撑布置在同一柱间内。当当厂房跨度小于厂房跨度小于18m18m且无天窗时，一般可不设垂直支且无天窗时，一般可不设垂直支撑和水平系杆；撑和水平系杆；当当厂厂房房跨跨度度18-30m1

17、8-30m、屋屋架架间间距距为为6m6m、采采用用大大型型屋屋面面板板时时，应应在在每每一一伸伸缩缩缝缝区区段段端端部部的的第第一一或或第第二二柱柱间间，屋架跨中设置一道垂直支撑；屋架跨中设置一道垂直支撑；当当屋架跨度大于屋架跨度大于30m30m时，应在每一伸缩缝区段端部的时，应在每一伸缩缝区段端部的第一或第二柱间，屋架跨度第一或第二柱间，屋架跨度1/31/3左右的节点处设置两左右的节点处设置两道垂直支撑。道垂直支撑。 1）垂直支撑）垂直支撑2单层厂房结构设计2.3 结构布置2单层厂房结构设计2）水平系杆）水平系杆2.3 结构布置构成：构成：分为上弦水平系杆和下弦水平系杆分为上弦水平系杆和下弦

18、水平系杆 。作用：作用：上弦水平系杆上弦水平系杆是为保证屋架上弦或屋面梁受压翼缘的是为保证屋架上弦或屋面梁受压翼缘的侧向稳定；侧向稳定；下弦水平系杆下弦水平系杆是为防止在吊车或有其它水平振动是为防止在吊车或有其它水平振动时屋架下弦侧向颤动。时屋架下弦侧向颤动。 布置：布置：当屋盖设置垂直支撑时，应未设置垂直支撑的屋架当屋盖设置垂直支撑时，应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，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。设置通长的水平系杆。刚性系杆（压杆）刚性系杆（压杆）：凡设在屋架端部主要支承节点处：凡设在屋架端部主要支承节点处和屋架

19、上弦屋脊节点处的通长水平系杆，均应采用刚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第二柱间内时，第一柱间内的水平系杆均应采用刚性系杆。系杆。 柔性系杆（拉杆）柔性系杆（拉杆）：其余均可采用柔性系杆。：其余均可采用柔性系杆。 2单层厂房结构设计（5）天窗架支撑）天窗架支撑2.3 结构布置构成：构成：包括天窗架上弦横向水平支撑、天窗架间的垂直支撑和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。水平系杆。作用：作用：保证天窗架上弦的侧向稳定保证天窗

20、架上弦的侧向稳定 ；将天窗端壁上的风荷载；将天窗端壁上的风荷载传给屋架传给屋架 。 布置：布置：纵向位置（柱间）纵向位置（柱间） ：一般天窗架上弦横向水平支撑和垂一般天窗架上弦横向水平支撑和垂直支撑均设置在天窗端部第一柱间内。直支撑均设置在天窗端部第一柱间内。横向位置（道）横向位置（道） ：一般垂直支撑设置在天窗两侧。：一般垂直支撑设置在天窗两侧。水水平平系系杆杆 ：在在未未设设置置上上弦弦横横向向水水平平支支撑撑的的天天窗窗架架间间设设置置；应应在在上上弦弦节节点点处处设设置置柔柔性性系系杆杆；对对有有檩檩屋屋盖盖体体系系，檩檩条条可以代替柔性系杆。可以代替柔性系杆。 2单层厂房结构设计2.

21、3 结构布置天窗架支撑布置天窗架支撑布置2单层厂房结构设计2 柱间支撑布置柱间支撑布置 构成构成：由交叉钢杆由交叉钢杆件组成，交叉倾角件组成，交叉倾角宜取宜取4545，支撑钢，支撑钢构件的截面尺寸需构件的截面尺寸需经承载力和稳定计经承载力和稳定计算确定算确定 。柱间支撑柱间支撑是是纵向平面排架中最主要的抗侧力构件纵向平面排架中最主要的抗侧力构件。作作用用：提提高高厂厂房房的的纵纵向向刚刚度度和和稳稳定定性性；将将吊吊车车纵纵向向水水平平制制动动力力、山山墙墙及及天天窗窗端端壁壁的的风风荷荷载载、纵纵向向水水平平地地震震作作用用等等传至基础。传至基础。柱间支撑作用示意图柱间支撑作用示意图2.3

22、结构布置2单层厂房结构设计分类：分类：对于有吊车的厂房，按其位置可分为对于有吊车的厂房，按其位置可分为上柱柱间支撑上柱柱间支撑和和下柱柱间支撑下柱柱间支撑。 上柱上柱柱间支撑柱间支撑 ：位于牛腿上部，并在柱顶设置通长的位于牛腿上部，并在柱顶设置通长的刚性系杆；刚性系杆；承受作用在山墙及天窗壁端的风荷载，并保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。证厂房上部的纵向刚度。 下柱下柱柱间支撑柱间支撑 ：位于牛腿下部；位于牛腿下部；承受上部支撑传来的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，并将其传至基础其传至基础 。

23、 形式：形式：十字交叉形；十字交叉形；当柱间要通行或放置当柱间要通行或放置设备，或柱距较大而设备，或柱距较大而不宜采用交叉支撑时，不宜采用交叉支撑时，可采用门架式支撑。可采用门架式支撑。 门架式柱间支撑门架式柱间支撑2.3 结构布置2单层厂房结构设计布置布置：当当设有设有A6-A8A6-A8的吊车，或的吊车，或A1-A5A1-A5的吊车起重量的吊车起重量10t10t时时或厂房跨度或厂房跨度 18m18m，或柱高，或柱高 8m8m时或厂房每列纵向柱总数时或厂房每列纵向柱总数77根根时或设有时或设有3t3t以上的悬挂吊车时或露天吊车栈桥的柱列，应以上的悬挂吊车时或露天吊车栈桥的柱列，应设设置柱间支

24、撑置柱间支撑。上柱上柱柱间支撑设置柱间支撑设置：一般在伸缩缝区段两端与屋盖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横向水平支撑相对应的柱间以及伸缩缝区段中央或以及伸缩缝区段中央或临近中央的柱间临近中央的柱间 。 下柱下柱柱间支撑设置柱间支撑设置：在伸缩缝区段中部与上柱柱间在伸缩缝区段中部与上柱柱间支撑相应的位置支撑相应的位置 。 2.3 结构布置2单层厂房结构设计优点优点：纵向水平荷载纵向水平荷载作用下传力路线较短；作用下传力路线较短；厂房两端的温度伸缩厂房两端的温度伸缩变形较小；厂房纵向变形较小；厂房纵向构件的伸缩受柱间支构件的伸缩受柱间支撑的约束较小，所引撑的约束较小，所引起的结

25、构温度应力也起的结构温度应力也较小。较小。 柱间支撑与伸缩变形的关系柱间支撑与伸缩变形的关系2.3 结构布置2单层厂房结构设计 抗抗风风柱柱一一般般与与基基础础刚刚接接，与与屋屋架架上上弦弦铰铰接接；当当屋屋架架设设有有下下弦弦横横向向水水平平支支撑撑时时，也也可可与与下下弦弦铰铰接接或或同同时时与与上上、下下弦弦铰铰接接。抗抗风风柱柱与与屋屋架架之之间间一一般般采采用用竖竖向向可可以以移移动动、水水平平方方向向又又有有较较大大刚刚度度的的弹弹簧簧板板连连接接；如如厂厂房房沉沉降降量量较较大大时时，宜宜采采用用槽槽形形孔孔螺螺栓栓连连接。接。抗风柱抗风柱抗风柱与屋架上、下弦连接构造抗风柱与屋架

26、上、下弦连接构造2.3 结构布置2.3.3 2.3.3 围护结构布置围护结构布置Arrangement of Surrounding Structures 2单层厂房结构设计圈梁、连系梁、过梁和基础梁圈梁、连系梁、过梁和基础梁 圈圈梁梁是是设设置置于于墙墙体体内内并并与与柱柱子子连连接接的的现现浇浇钢钢筋筋混混凝凝土土构构件件，其其作作用用是是将将墙墙体体与与排排架架柱柱、抗抗风风柱柱等等箍箍在在一一起起，以以增增强强厂厂房房的的整整体体刚刚度度，防防止止由由于于地地基基的的不不均均匀匀沉沉降降或或较较大大的的振振动动荷荷载载对厂房产生不利影响。对厂房产生不利影响。连连系系梁梁除除承承受受墙墙

27、体体荷荷载载外外，还还具具有有连连系系纵纵向向柱柱列列、增增强强厂厂房的纵向刚度、传递纵向水平荷载的作用。房的纵向刚度、传递纵向水平荷载的作用。当当墙墙体体开开有有门门窗窗洞洞口口时时，需需设设置置钢钢筋筋混混凝凝土土过过梁梁，以以支支承承洞口上部墙体的重量。洞口上部墙体的重量。在在进进行行围围护护结结构构布布置置时时，应应尽尽可可能能地地将将圈圈梁梁、连连系系梁梁和和过过梁梁结结合合起起来来，使使一一种种梁梁能能兼兼作作两两种种或或三三种种梁梁的的作作用用，以以简简化化构造，节约材料，方便施工。构造，节约材料，方便施工。在在单单层层厂厂房房中中，一一般般采采用用基基础础梁梁来来承承托托围围护

28、护墙墙体体的的重重量量，并并将将其其传传至至柱柱基基础础顶顶面面，而而不不另另做做墙墙基基础础，以以使使墙墙体体和和柱柱的的沉降变形一致沉降变形一致。2.3 结构布置2单层厂房结构设计 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、柱柱和基础基础等。2.4 构件选型与截面尺寸确定2.4 2.4 构件选型与截面尺寸确定构件选型与截面尺寸确定Selection of Member Types and Estimation of Their Section Dimensions2单层厂房结构设计适用：保温或不保温卷材防水屋面，屋面坡度不应大适用：保温或不保温卷材防水屋面，

29、屋面坡度不应大于于1/51/5。2.4.1 2.4.1 屋盖结构构件屋盖结构构件Members of Roof Structures 1 1、屋面板、屋面板2.4 构件选型与截面尺寸确定无檩体系屋盖无檩体系屋盖常采用预应力混凝土大型屋面板常采用预应力混凝土大型屋面板其他形式屋面板：其他形式屋面板：有有檩檩体体系系屋屋盖盖常常采采用用预预应应力力混混凝凝土土槽槽瓦瓦、波波形形大大瓦瓦等等小小型屋面板。型屋面板。2单层厂房结构设计并与屋架间用并与屋架间用预埋钢板焊接预埋钢板焊接，并与屋盖支撑一起，并与屋盖支撑一起保证屋盖保证屋盖结构的整体刚度和稳定性结构的整体刚度和稳定性。2 2、檩条、檩条2.4

30、 构件选型与截面尺寸确定檩条搁在屋架或屋面梁上，檩条搁在屋架或屋面梁上，起着支承小型屋面板并将屋面起着支承小型屋面板并将屋面荷载传给屋架的作用荷载传给屋架的作用。2单层厂房结构设计按型式可分为按型式可分为屋面梁屋面梁、两铰（或三铰）拱屋架两铰（或三铰）拱屋架和和桁架式屋架桁架式屋架三三大类。大类。屋面梁屋面梁：屋面梁的外形有单坡和双坡两种。：屋面梁的外形有单坡和双坡两种。两铰（或三铰）拱屋架两铰（或三铰）拱屋架 ：两铰拱的支座节点为铰接，顶节点为刚：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

31、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。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。 两两铰（或三（或三铰）拱屋架）拱屋架 3 3、屋架、屋架2.4 构件选型与截面尺寸确定2单层厂房结构设计桁架式屋架桁架式屋架 ：当厂房跨度较大时，采用桁架式屋架较经济，它在：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，一般取高跨比为有较大影响，一般取高跨比为1/61/81/61/8较为合理，其外形有三角形、较为合理，其外形有三角形、拱形、梯形、折线形等

32、几种。拱形、梯形、折线形等几种。各种形式屋架的内力（各种形式屋架的内力（f/L=1/6） 2.4 构件选型与截面尺寸确定2单层厂房结构设计4 4、天窗架和托架、天窗架和托架天窗架天窗架：作用是形成天：作用是形成天窗以便采光和通风，同窗以便采光和通风，同时承受竖向荷载和水平时承受竖向荷载和水平荷载，并将它们传给屋荷载，并将它们传给屋架。架。托架：托架：一般为一般为12m12m跨跨度的预应力混凝土度的预应力混凝土三角形或折线形构三角形或折线形构件，上弦为钢筋混件，上弦为钢筋混凝土压杆，下弦为凝土压杆，下弦为预应力混凝土拉杆。预应力混凝土拉杆。 天窗架的形式天窗架的形式 托架的形式托架的形式2.4

33、构件选型与截面尺寸确定由钢筋混凝土或钢材制作，跨度为由钢筋混凝土或钢材制作，跨度为6m6m或或9m9m2单层厂房结构设计吊车梁除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移动荷载外，它还具有外，它还具有将厂房的纵向荷载传递至纵向柱列、将厂房的纵向荷载传递至纵向柱列、加强厂房纵向刚度等加强厂房纵向刚度等作用。作用。吊车梁的类型吊车梁的类型吊车梁一般根吊车梁一般根据吊车的起重据吊车的起重量、工作级别、量、工作级别、台数、厂房的台数、厂房的跨度和柱距等跨度和柱距等因素选用。因素选用。2.4 构件选型与截面尺寸确定2.4.2 2.4.2 吊

34、车梁吊车梁Grane Griders 2单层厂房结构设计柱的形式：柱的形式：主要有排架柱和抗主要有排架柱和抗风柱两柱两类。 钢筋筋混混凝凝土土排排架架柱柱一一般般由由上上柱柱、下下柱柱和和牛牛腿腿组成成，其其结构构型型式式可可概概括括为单肢肢柱柱和和双双肢肢柱柱两两类。上上柱柱一一般般为矩矩形形截截面面或或环形形截截面面；下下柱柱的的截截面面形形式式较多，根据其截面形式可分多，根据其截面形式可分为矩形截面柱、矩形截面柱、I形柱、双肢柱和管柱等几形柱、双肢柱和管柱等几类。 柱的形式柱的形式抗抗风柱柱一一般般由由上上柱柱和和下下柱柱组成成，无无牛牛腿腿，上上柱柱为矩矩形形截截面面，下下柱柱一一般般

35、为 I形截面。形截面。2.4.32.4.3 柱柱Columns 2.4 构件选型与截面尺寸确定1 1、柱的形式、柱的形式2单层厂房结构设计 柱的截面尺寸除柱的截面尺寸除应满足承足承载力的要求外，力的要求外，还应保保证具有足具有足够的的刚度，以免厂房度，以免厂房变形形过大，造成吊大，造成吊车轮与与轨道道过早磨早磨损，影响吊，影响吊车的正常运行，或的正常运行，或导致致墙体和屋盖体和屋盖产生裂生裂缝，影响厂房的正常使用。，影响厂房的正常使用。 柱柱的的截截面面尺尺寸寸除除了了考考虑吊吊车起起重重量量和和柱柱的的类型型两两个个因因素素外外，还应考考虑厂厂房房跨跨数数和和高高度度、柱柱的的型型式式、围护

36、结构的材料和构造构的材料和构造、施工和吊装施工和吊装等。等。2.4 构件选型与截面尺寸确定 2 2、柱的截面尺寸、柱的截面尺寸2单层厂房结构设计 单层厂厂房房的的柱柱下下基基础一一般般采采用用独独立立基基础（也也称称扩展展基基础）。按按施施工工方方法法可可分分为预制制柱柱下下独独立立基基础和和现浇柱柱下下独独立立基基础两两种种。对装装配配式式钢筋筋混混凝凝土土单层厂厂房房排排架架结构构，常常见的的独独立立基基础形形式式主主要要有有杯杯形形基基础、高高杯杯基基础和和桩基基础等。等。基础的类型基础的类型2.4.42.4.4 基础基础Foundations 2.4 构件选型与截面尺寸确定2单层厂房结

37、构设计基础尺寸的初步拟定 基础底面尺寸是根据基底反力和地基承载力根据基底反力和地基承载力由计算确定，基础高度和外形尺寸基础高度和外形尺寸可根据工程经验拟定。2.4 构件选型与截面尺寸确定2单层厂房结构设计2.52.5 排架结构内力分析排架结构内力分析Internal Force Analysis of Mill Bents2.5 排架结构内力分析2.5.12.5.1 排架计算简图排架计算简图Computational Figures of Mill Bents 1 1、计算单元、计算单元 单层工业厂房是由纵横向排架组成的空间结构。为方便，单层工业厂房是由纵横向排架组成的空间结构。为方便，可简化

38、为纵、横向平面排架分别进行分析。除进行抗震和温度可简化为纵、横向平面排架分别进行分析。除进行抗震和温度应力分析，纵向排架一般不计算。应力分析，纵向排架一般不计算。 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。2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析2 2、基本假定和计算简图、基本假定和计算简图I.柱下端与基柱下端与基础顶面面为刚接；接；II.柱柱顶与排架横梁（屋架或屋面梁）与排架横梁（屋架或屋面梁）为铰接；接；III.横梁（即屋架或屋面梁）横梁（即屋架或屋面梁）为轴向向刚度很大的度很大的刚性性

39、连杆。杆。基本假定计算简图2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析2.5.22.5.2 排架结构上的荷载排架结构上的荷载Loads on Mill Bents 作用在横向排架结构上的荷载有作用在横向排架结构上的荷载有恒载恒载、屋面活荷载屋面活荷载、雪荷载雪荷载、积灰荷载积灰荷载、吊车荷载吊车荷载和和风荷载风荷载等，除吊车荷载外，其它荷载均取自计算单元范围内。等，除吊车荷载外，其它荷载均取自计算单元范围内。1 1、恒载、恒载屋盖自重屋盖自重G G1 1：屋盖自重包括屋架或屋面梁、屋面板、天沟板、天窗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。架、屋面构造

40、层以及屋盖支撑等重力荷载。悬墙自重悬墙自重G G2 2：当设有连系梁支承围护墙体时，排架柱承受着计算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。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吊车梁和轨道及连接件自重G G3 3 。柱自重柱自重G G4 4（G G5 5）2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析 恒恒载作用位置及相作用位置及相应的的排架排架计算算简图2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析2 2、屋面可变荷载、屋面可变荷载 屋面水平投影面上的屋面均布活荷屋面水平投影面上的屋面均布活荷载标准准值，按下列情，按下列情况取：不上

41、人的屋面况取：不上人的屋面为0.5kN/m2；上人的屋面；上人的屋面为2.0kN/m2 屋面均布活荷屋面均布活荷载 屋面雪荷屋面雪荷载屋面水平投影面上的雪荷屋面水平投影面上的雪荷载标准准值Sk (kN/m2)式中式中: 为基本雪基本雪压 (kN/m2)； 为屋面屋面积雪分布系数。雪分布系数。 屋面屋面积灰荷灰荷载 屋屋面面均均布布活活荷荷载不不与与雪雪荷荷载同同时考考虑，取取两两者者中中的的较大大值；当当有有屋屋面面积灰灰荷荷载时，积灰灰荷荷载应与与雪雪荷荷载或或不不上上人人的的屋屋面面均布活荷均布活荷载两者中的两者中的较大大值同同时考考虑。2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析3 3、风

42、荷载、风荷载式中式中 基本基本风压值（kN/m2），是以当地比），是以当地比较空空旷平坦地面上离平坦地面上离地地10m高高处统计所得的所得的50年一遇年一遇10分分钟平均最大平均最大风速速为标准确定的准确定的风压值； 高度高度z处的的风振系数；振系数； 风压高度高度变化系数；化系数； 风荷荷载体型系数。体型系数。 垂直于建筑物表面上的垂直于建筑物表面上的风荷荷载标准准值 （kN/m2）按下式）按下式计算算 2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析进行排架结构内力分析时，通常将作用在厂房上的风荷载作如下简化： 作用在排架柱顶以下墙面上的水平风荷载近似按均布荷载计算，其风压高度变化系数可根据柱顶

43、标高确定 作用在排架柱顶以上屋盖上的风荷载仍取为垂直于屋面的均布荷载，但仅考虑其水平分力对排架的作用，且以水平集中荷载的形式作用在排架柱顶。2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析4 4、吊车荷载、吊车荷载最大轮压Pmax，k:当小车在额定最大起重量，并开到大车一侧的极限状态位置时，小车所在一侧轮压出现的最大值。在另一侧的轮压称为最小轮压Pmin,k。 吊车竖向荷载2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析当两台吊车满起重量并开到如下位置时，柱子将产生最大竖向力。根据影响线的概念，P=1，则柱子产生的内力为2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析D

44、 Dmaxmax,D,Dmin min 单跨排架的两种荷载情况单跨排架的两种荷载情况吊车竖向荷载Dmax,Dmin ，作用点位置与吊车梁和轨道自重G3相同，距下柱截面形心的偏心距e32单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析 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，即为横向水平制动力。吊车的横向制动力平均传给两侧的结构。在计算吊车横向水平荷载作用下的排架结构内力时，无论是单跨还是多跨最多开率两台吊车同时刹车。 对于一般四轮桥式吊车，每一个轮子作用在轨道上的横向水平制动力T为：2单层厂房结构设计横向水平制动力系数，按下列规定取值软钩吊车：软钩吊车：硬钩吊车：硬钩吊车：2.

45、5 排架结构内力分析式中式中T Ti为第为第i i个大车轮个大车轮子的横向水平制动力。子的横向水平制动力。2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析 吊车纵向水平荷载 吊吊车纵向水平荷向水平荷载标准准值T0，按作用在一，按作用在一边轨道上所道上所有刹有刹车轮的最大的最大轮压之和的之和的10%采用，即采用，即式式中中，n为施施加加在在一一边轨道道上上所所有有刹刹车轮数数之之和和，对于于一般的四一般的四轮吊吊车，n=1。 无无论单跨或多跨厂房，在跨或多跨厂房，在计算吊算吊车纵向水平荷向水平荷载时，一一侧的整个的整个纵向排架上最多只能考向排架上最多只能考虑2台吊台吊车。2单层厂房结构设计2.5 排架

46、结构内力分析2.5.32.5.3 等高等高排架内力分析排架内力分析Analysis for Internal Forces of Mill Bents with Equal Heights 1.单阶一次超静定柱在任意荷载作用下的柱顶反力力法求解变截面构件问题，求在变截面处作用一力偶力法求解变截面构件问题，求在变截面处作用一力偶M时，柱顶反力时，柱顶反力R由结构力学方法可得：MR2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析2.柱顶水平集中力作用下等高排架内力分析由平衡条件：由平衡条件：由物理条件：由物理条件：由几何条件：由几何条件：可求得：可求得：称为柱称为柱i i的剪力分配系数。的剪力分配系数。

47、2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析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。注：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。剪力分配系数必满足 。 2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析3.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。l 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

48、端剪力，柱顶假想的不动铰支座总反力为 。l 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 。l 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。 2单层厂房结构设计 任意荷载作用下等高排架内力分析2.5 排架结构内力分析2单层厂房结构设计1.厂房整体空间作用的概念 u 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。2.5.52.5.5 单层厂房排架考虑整体空间作用的计算单层厂房排架考虑整体空间作用的计算Spatial Work of Mill Bent

49、s of One-story Industrial Workshops 2.5 排架结构内力分析2单层厂房结构设计1.厂房整体空间作用的概念 u 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 。2.5.52.5.5 单层厂房排架考虑整体空间作用的计算单层厂房排架考虑整体空间作用的计算Spatial Work of Mill Bents of One-story Industrial Workshops 2.5 排架结构内力分析2单层厂房结构设计1.厂房整体空间作用的概念 u 当仅其中一

50、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 。2.5.52.5.5 单层厂房排架考虑整体空间作用的计算单层厂房排架考虑整体空间作用的计算Spatial Work of Mill Bents of One-story Industrial Workshops 2.5 排架结构内力分析2单层厂房结构设计1.厂房整体空间作用的概念 u 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 。2.5.52.5.5 单层厂房

51、排架考虑整体空间作用的计算单层厂房排架考虑整体空间作用的计算Spatial Work of Mill Bents of One-story Industrial Workshops 2.5 排架结构内力分析2单层厂房结构设计 厂房空间作用分析厂房空间作用分析 当当结构构布布置置或或荷荷载分分布布不不均均匀匀时，由由于于屋屋盖盖等等纵向向联系系构构件件将将各各榀榀排排架架或或山山墙联系系在在一一起起，故故各各榀榀排排架架或或山山墙的的受受力力及及变形形都都不不是是单独独的的，而而是是相相互互制制约。这种种排排架架与与排排架架，排排架架与与山山墙之之间的的相相互互制制约作作用用，称称为厂厂房的整体

52、空房的整体空间作用作用。 单层厂厂房房整整体体空空间作作用用的的程程度度主主要要取取决决于于屋屋盖盖的的水水平平刚度度、荷荷载类型型、山山墙刚度和度和间距距等因素。等因素。2.5 排架结构内力分析2单层厂房结构设计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 根根据据试试验验资资料料及及理理论论分分析析，给给出出了了吊吊车车荷荷载载作作用用下下单单层层单单跨的空间工作分配系数。跨的空间工作分配系数。厂房空间工作示意图厂房空间工作示意图2.5 排架结构内力分析2单层厂房结构设计厂厂 房房 情情 况况吊车起吊车起重量重量（t）厂房长度（厂房长度（m）6060有檩有檩屋盖屋盖两端无山墙或一端

53、两端无山墙或一端有山墙有山墙300.900.85两端有山墙两端有山墙300.85无檩无檩屋盖屋盖两端无山墙或一端两端无山墙或一端有山墙有山墙75 厂房跨度（厂房跨度（m）1227271227270.900.850.850.80两端有山墙两端有山墙750.80单跨厂房空间作用分配系数单跨厂房空间作用分配系数2.5 排架结构内力分析2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析3.考虑厂房整体空间按作用时排架内力计算步骤先假定排架柱顶无侧移，求出在吊车水平荷载Tmax作用下的柱顶反力R，以及相应的柱顶剪力；将柱顶反力R乘以空间作用分配系数，并将它反方向施加于可侧移的平面排架上，求出各柱顶剪力AR， B

54、R将上述两项计算求得的柱顶剪力叠加，即为考虑空间作用的柱顶剪力；根据柱顶剪力及柱上实际承受的荷载，可求出各柱的内力2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析考虑厂房整体空间作用时，柱顶剪力为：考虑厂房整体空间作用时，柱顶剪力为：不考虑厂房整体空间作用时，柱顶剪力为：不考虑厂房整体空间作用时，柱顶剪力为：2单层厂房结构设计2.5.62.5.6 内力组合内力组合Combination of Internal Forces 2.5 排架结构内力分析 所所谓谓内内力力组组合合，就就是是将将排排架架柱柱在在各各单单项项荷荷载载作作用用下下的的内内力力，按按照照它它们们在在使使用用过过程程中中同同时时出出

55、现现的的可可能能性性，求求出出在在某某些些荷荷载载共共同同作作用用下下，柱柱控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。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 控制截面控制截面是指是指对截面配筋起控制作用的截面。对截面配筋起控制作用的截面。IIIIIIIIIIII2.内力组合原则 由可变荷载效应控制的组合由可变荷载效应控制的组合由永久荷载效应控制的组合由永久荷载效应控制的组合2单层厂房结构设计3.内力组合项目 通常选择以下四种内力组合作为截面最不利内力组合：通常选择以下四种内力组合作为截面最不利内力组合： +Mmax及相应的及相应的N，V； M

56、max及相应的及相应的N，V； Nmax及相应的及相应的M，V； Nmin及相应的及相应的M，V。2.5 排架结构内力分析2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析4.内力组合注意项目 在任何情况下，都必在任何情况下，都必须考考虑恒荷恒荷载产生的内力。生的内力。 每每次次内内力力组合合时，只只能能以以一一种种内内力力为目目标来来决决定定可可变荷荷载的的取取舍舍，并求得与其相并求得与其相应的其余两种内力。的其余两种内力。 在在吊吊车竖向向荷荷载中中，同同一一柱柱的的同同一一侧牛牛腿腿上上有有Dmax或或Dmin作作用用，两者只能两者只能选择一种参加一种参加组合。合。 吊吊车横横向向水水平平荷荷载

57、Tmax同同时作作用用在在同同一一跨跨内内的的两两个个柱柱子子上上，向向左左或向右，或向右，组合合时只能只能选取其中一个方向。取其中一个方向。 风荷荷载有向左、向右吹两种情况，只能有向左、向右吹两种情况，只能选择一种参加一种参加组合。合。 由由于于多多台台吊吊车同同时满载的的可可能能性性较小小，所所以以当当多多台台吊吊车参参与与组合合时，其内力，其内力应乘以相乘以相应的荷的荷载折减系数。折减系数。 2单层厂房结构设计2.62.6 柱的设计柱的设计Design of Columns2.6 柱的设计2.6.12.6.1 截面设计截面设计Design of Section 1.截面配筋计算 各控制截

58、面的不利内力组合（M,N,V）是柱配筋计算的依据。一般情况下，矩形、工字形截面实腹柱可按构造要求配置箍筋，不必进行受剪承载力计算。采用对称配筋偏心受压截面进行弯矩作用平面内的受压承载力计算，并按轴心受压截面进行平面外受压承载力计算。2单层厂房结构设计 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l0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l0 。 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柱的类型排排 架架 方方 向向垂直排架方向垂直排架方向有柱间

59、支撑有柱间支撑无柱间撑无柱间撑无吊车无吊车厂房柱厂房柱单单 跨跨1.5H1.0H1.2H两跨及多跨两跨及多跨1.25H1.0H1.2H有吊车有吊车厂房柱厂房柱上上 柱柱2.0Hu1.25Hu1.5Hu下下 柱柱1.0Hl0.8Hl1.0Hl露天吊车柱和栈桥柱露天吊车柱和栈桥柱2.0Hl1.0Hl2.6 柱的设计2单层厂房结构设计2.6 柱的设计2.构造要求 混凝土受力钢筋箍筋2.6.22.6.2 牛腿设计牛腿设计Design of Corbels 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。2单层厂房结构设计2.6 柱的设计牛

60、牛腿腿按按承承受受的的竖竖向向力力作作用用点点至至牛牛腿腿根根部部柱柱边边缘缘水水平平距距离离的不同的不同分为两类分为两类： 时为时为长牛腿长牛腿，按悬臂梁进行设计；，按悬臂梁进行设计； 时为时为短牛腿短牛腿 ，是一个变截面短悬臂深梁。，是一个变截面短悬臂深梁。2单层厂房结构设计2.6 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。 牛腿的应力状态牛腿的应力状态通过通过 环环氧树脂牛腿模型的氧树脂牛腿模型的光弹试验，得到了光弹试验，得到了主应力迹线。主应力迹线。 弹性阶段弹性阶段2单层厂房结构设计2.6 柱的设计u试验表明

61、，当荷载达到极限荷载的试验表明，当荷载达到极限荷载的20%40%20%40%时，由于上柱时，由于上柱根部与牛腿交界处的主拉根部与牛腿交界处的主拉应力集中应力集中现象，在该处首先出现现象，在该处首先出现自上而下的自上而下的竖向裂缝竖向裂缝，裂缝细小且开展较慢，对牛腿的，裂缝细小且开展较慢，对牛腿的受力性能影响不大；受力性能影响不大；u当荷载达到极限荷载的当荷载达到极限荷载的40%60%40%60%时，在加载垫板内侧附近时，在加载垫板内侧附近出现一条出现一条斜裂缝斜裂缝，其方向大体与主压应力轨迹线平行。，其方向大体与主压应力轨迹线平行。 裂缝出现与开展阶段裂缝出现与开展阶段2单层厂房结构设计2.6

62、 柱的设计随a/h0值的不同，牛腿主要有以下几种破坏形态： 破坏阶段破坏阶段 弯压破坏弯压破坏斜压破坏斜压破坏剪切破坏剪切破坏局部承压破坏局部承压破坏2单层厂房结构设计2.6 柱的设计牛腿的截面宽度与柱宽相同。牛腿的截面宽度与柱宽相同。牛牛腿腿截截面面尺尺寸寸通通常常以以不不出出现现斜斜裂裂缝缝作作为为控控制制条条件件。设设计计时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2.牛腿截面尺寸的确定 式式中中： Fvk、Fhk分分别别为为作作用用于于牛牛腿腿顶顶部部按按荷荷载载效效应应标标准准组组合合计计算算的的竖向力和水平拉力值；竖向力和

63、水平拉力值； 裂缝控制系数，；裂缝控制系数，； a 竖向力的作用点至下柱边缘的水平距离竖向力的作用点至下柱边缘的水平距离 b 牛腿宽度；牛腿宽度； h0牛腿与下柱交接处的垂直截面有效高度。牛腿与下柱交接处的垂直截面有效高度。2单层厂房结构设计2.6 柱的设计 牛腿尺寸及配筋牛腿尺寸及配筋 为为了了防防止止牛牛腿腿顶顶面面加加载载垫垫板板下下混混凝凝土土的的局局部部受受压压破破坏坏，垫板下的局部压应力应满足垫板下的局部压应力应满足式中：式中：A为局部受压面积；为局部受压面积；fc为混凝土轴心抗压强度设计值为混凝土轴心抗压强度设计值2单层厂房结构设计2.6 柱的设计3.牛腿的配筋计算与构造 斜截面

64、受弯承载力计算及纵筋构造要求斜截面受弯承载力计算及纵筋构造要求 计计算算简简图图：试试验验研研究究表表明明，牛牛腿腿在在竖竖向向力力和和水水平平拉拉力力作作用用下下，其其受受力力特特征征可可以以用用由由牛牛腿腿顶顶部部水水平平纵纵向向受受力力钢钢筋筋为为拉拉杆杆和和牛牛腿内的斜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。向受压混凝土为压杆组成的三角桁架模型来描述。 牛腿的计算简图牛腿的计算简图2单层厂房结构设计2.6 柱的设计在竖向力设计值在竖向力设计值Fv和水平拉力设计值和水平拉力设计值Fh共同作用下，通过对共同作用下，通过对 A 点取力矩点取力矩平衡可得：平衡可得：式中式中 Fv、

65、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；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，当意义同前，当ab/6时，Pk,min0, 地基一部分为拉应力,由于基础底面与地基的接触面间不能承受拉力，部分基础底面不与地基接触：2单层厂房结构设计2.7 柱下独立基础设计设计时，可按下述步骤确定偏心受压基础的底面尺寸：设计时，可按下述步骤确定偏心受压基础的底面尺寸：在确定偏心荷载作用下基础的底面尺寸时，一般采用在确定偏心荷载作用下基础的底面尺寸时，一般采用试算法试算法。 按轴心荷载作用下按轴心荷载作用下初步估算基础的底面面积；初步估算基础的底面面积；考虑基础考虑基础底面

66、弯矩的影响底面弯矩的影响，将基础底面积适当，将基础底面积适当增加（增加（10-4010-40）% %，初初步选定基础底面的边长步选定基础底面的边长l和和b 计算偏心荷载作用下计算偏心荷载作用下基础底面的压力值基础底面的压力值 验算是否满足要求验算是否满足要求2单层厂房结构设计2.7 柱下独立基础设计2.7.22.7.2 基础高度的验算基础高度的验算Check of Height of Independent Foudation 独独立立基基础础的的高高度度除除应应满满足足构构造造要要求求外外，还还应应根根据据柱柱与与基基础础交接处以及基础变阶处混凝土的交接处以及基础变阶处混凝土的受冲切承载力受

67、冲切承载力计算计算确定。确定。基础冲切破坏示意图基础冲切破坏示意图2单层厂房结构设计2.7 柱下独立基础设计 建建筑筑地地基基基基础础设设计计规规范范规规定定，对对矩矩形形截截面面柱柱的的矩矩形形基基础础，柱柱与与基基础础交交接接处处以以及及基基础础变变阶阶处处的的受受冲冲切切承承载载力力应应按按下列公式验算：下列公式验算：2单层厂房结构设计2.7 柱下独立基础设计基础的受冲切承载力截面位置基础的受冲切承载力截面位置2单层厂房结构设计2.7 柱下独立基础设计2.7.32.7.3 基础底板配筋计算基础底板配筋计算Calculation of Bottom Bars of Independent

68、Foudation 独独立立基基础础底底板板的的受受力力状状态态可可看看作作在在地地基基土土反反力力作作用用下下支支承承于于柱上柱上倒置的变截面悬臂板倒置的变截面悬臂板。基础底板配筋采用。基础底板配筋采用地基土净反力地基土净反力。 将将基基础础底底板板划划分分为为四四个个区区块块，每每个个区区块块都都可可看看作作是是固固定定于于柱柱边边的的悬悬臂臂板板，且区块之间无联系。且区块之间无联系。基础底板配筋计算图基础底板配筋计算图1.轴心受压基础2单层厂房结构设计2.7 柱下独立基础设计 由由于于长长边边方方向向的的钢钢筋筋一一般般置置于于沿沿短短边边方方向向钢钢筋筋的的下下面面，此此处处若若假假定

69、定b方方向向为为长长边边，故故沿沿长长边边b b方方向向的的受受力力钢钢筋筋截截面面面面积积，可近似按下式计算：可近似按下式计算： 如如果果基基础础底底板板两两个个方方向向受受力力钢钢筋筋直直径径均均为为d d，则则截截面面的有效高度为，故沿短边的有效高度为，故沿短边l l方向的受力钢筋截面面积为：方向的受力钢筋截面面积为：2单层厂房结构设计2.7 柱下独立基础设计2.偏心受压基础 当当偏偏心心矩矩小小于于或或等等于于1/6 基基础础宽宽度度时时，沿沿弯弯矩矩作作用用方方向向在在任任意意截截面面处处，及及垂垂直直于于弯弯矩矩作作用用方方向向在在任任意意截截面面处处相相应应于于荷荷载载效效应应基

70、基本本组组合合时时的的弯弯矩矩设设计计值值可可分分别别按下列公式计算：按下列公式计算： 当当按按上上式式求求得得弯弯矩矩设设计计值值 、 后后，其其相相应应的的基基础础底底板受力钢筋截面面积可近似地按轴心受压公式进行计算。板受力钢筋截面面积可近似地按轴心受压公式进行计算。2单层厂房结构设计2.7 柱下独立基础设计2.7.42.7.4 基础配筋构造要求基础配筋构造要求Detailing Requirements of Reinforcement for the Independent Foundation基础形状基础形状：独立基础的底面一般为矩形，长宽比宜小于：独立基础的底面一般为矩形，长宽比宜

71、小于2。基。基础的截面形状一般可采用对称的阶梯形或锥形。础的截面形状一般可采用对称的阶梯形或锥形。底底板板配配筋筋：基基础础底底板板受受力力钢钢筋筋的的最最小小直直径径不不宜宜小小于于10mm，间间距距不不宜宜大大于于200mm，也也不不宜宜小小于于100mm。当当基基础础底底面面边边长长大大于于或或等等于于2.5m时时，底底板板受受力力钢钢筋筋的的长长度度可可取取边边长长的的0.9倍倍，并并宜宜交交错布置。错布置。混凝土强度等级混凝土强度等级：基础的混凝土强度等级不宜低于：基础的混凝土强度等级不宜低于C20C20。垫层垫层的混凝土强度等级应为的混凝土强度等级应为C10C10。 杯杯口口深深度

72、度：杯杯口口的的深深度度等等于于柱柱的的插插入入深深度度h1+50mm。为为了了保保证证预预制制柱柱能能嵌嵌固固在在基基础础中中，柱柱伸伸入入杯杯口口应应有有足足够够的的深深度度h1；h1还还应应满满足足柱柱内内受受力力钢钢筋筋锚锚固固长长度度的的要要求求，并并应应考考虑虑吊吊装装安安装装时时柱柱的稳定性。的稳定性。2单层厂房结构设计2.7 柱下独立基础设计杯口尺寸杯口尺寸：杯口应大于柱截面边长，其顶部每边留出：杯口应大于柱截面边长，其顶部每边留出75mm75mm，底部每边留出底部每边留出50mm50mm，以便预制柱安装时进行就位、校正，并以便预制柱安装时进行就位、校正，并二次浇筑细石混凝土。

73、二次浇筑细石混凝土。杯底厚度杯底厚度：杯底应具有足够的厚度：杯底应具有足够的厚度a a1 1，以防预制柱在安装时以防预制柱在安装时发生杯底冲切破坏。发生杯底冲切破坏。 锥锥形形基基础础的的边边缘缘高高度度: :一一般般取取a a2 2200mm200mm，且且a a2 2a a1 1和和a a2 2h hc c/4/4（h hc c为为预预制制柱柱的的截截面面高高度度）；当当锥锥形形基基础础的的斜斜坡坡处处为为非非支支模模制作时，坡度角不宜大于制作时，坡度角不宜大于25250 0，最大不得大于，最大不得大于35350 0。2.7.42.7.4 基础配筋构造要求基础配筋构造要求Detailing

74、 Requirements of Reinforcement for the Independent Foundation2单层厂房结构设计独立基础外形尺寸和配筋构造独立基础外形尺寸和配筋构造2.7 柱下独立基础设计2.7.42.7.4 基础配筋构造要求基础配筋构造要求Detailing Requirements of Reinforcement for the Independent Foundation2单层厂房结构设计2.9 吊车梁设计要点2.92.9 吊车梁设计要点吊车梁设计要点Important Points for Design of Crane Girders 吊车梁直接承受吊车荷载，并构成纵向排架，加强厂房纵吊车梁直接承受吊车荷载，并构成纵向排架，加强厂房纵向刚度，传递纵向荷载。是单层工业厂房的重要构件。向刚度，传递纵向荷载。是单层工业厂房的重要构件。