7 单层工业厂房结构2图文

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1、7 单层工业厂房结构本章主要介绍：单层厂房的组成、传力途径本章主要介绍：单层厂房的组成、传力途径及设计内容；单层厂房的结构布置；排架的内及设计内容；单层厂房的结构布置；排架的内力计算；单层厂房柱设计；单层厂房结构主要力计算；单层厂房柱设计；单层厂房结构主要构件的选型；各构件间的连接。重点是单层厂构件的选型；各构件间的连接。重点是单层厂房的组成、受力特点、支撑的布置、构件选型、房的组成、受力特点、支撑的布置、构件选型、排架内力计算、构件间的连接。排架内力计算、构件间的连接。 本章提要本章提要本 章 内 容n n7 .17 .1 概述概述概述概述n n7 .27 .2 单层工业厂房排架结构的组成、

2、传单层工业厂房排架结构的组成、传单层工业厂房排架结构的组成、传单层工业厂房排架结构的组成、传力途径及设计内容力途径及设计内容力途径及设计内容力途径及设计内容n n7 .37 .3 单层工业厂房的结构布置单层工业厂房的结构布置单层工业厂房的结构布置单层工业厂房的结构布置n n7 .47 .4 单层厂房结构主要构件的选型单层厂房结构主要构件的选型单层厂房结构主要构件的选型单层厂房结构主要构件的选型n n7 .57 .5 单层厂房排架内力计算单层厂房排架内力计算单层厂房排架内力计算单层厂房排架内力计算n n7 .67 .6 单层厂房柱的设计单层厂房柱的设计单层厂房柱的设计单层厂房柱的设计n n7 .

3、77 .7 单层工业厂房结构主要构件间的连单层工业厂房结构主要构件间的连单层工业厂房结构主要构件间的连单层工业厂房结构主要构件间的连接构造接构造接构造接构造7 .1 概述n n（1 1） 厂房首先要满足生产工艺的要求，并为厂房首先要满足生产工艺的要求，并为工厂创造良好的劳动卫生条件，以利提高产品质量和工厂创造良好的劳动卫生条件，以利提高产品质量和劳动生产率。劳动生产率。n n（2 2） 厂房内一般都有笨重的机器设备、起重运厂房内一般都有笨重的机器设备、起重运输设备（吊车）等，这就要求厂房有较大的空间。同输设备（吊车）等，这就要求厂房有较大的空间。同时，厂房结构要承受较大的静、动荷载以及振动或撞

4、时，厂房结构要承受较大的静、动荷载以及振动或撞击力等。击力等。n n（3 3） 有的厂房在生产过程中会散发大量的余热、有的厂房在生产过程中会散发大量的余热、烟尘、有害气体、有侵蚀性的液体以及生产噪音等，烟尘、有害气体、有侵蚀性的液体以及生产噪音等，这就要求厂房有良好的通风和采光。这就要求厂房有良好的通风和采光。7 .1.1 单层工业厂房的特点单层工业厂房的特点n n（4） 生产过程往往需要各种工程技术管网，如上下水、热力、压缩空气、煤气、氧气管道和电力供应等。厂房设计时应考虑各种管道的敷设要求和它们的荷载。n n（5） 生产过程中有大量的原料、加工零件、半成品、成品、废料等需要用电瓶车、汽车或

5、火车进行运输。厂房设计时应考虑所采用的运输工具的通行问题。7 .1.2 单层厂房的结构类型单层厂房的结构类型n n单层厂房的结构按其承重结构的材料来分，有混合结构、钢筋混凝土结构和钢结构等类型。 n n混合结构的主要承重结构为墙或带壁柱墙，屋架可用钢筋混凝土结构、钢木结构或轻钢结构。 n n中型以上厂房大多选用钢筋混凝土结构。 7 .1.2.1 按材料分按材料分n n单层厂房的结构按其施工方法来分，有装配式和现浇式两种。n n目前除特殊情况外，均采用装配式钢筋混凝土结构。 7 .1.2.2 按施工方法分按施工方法分n n1.排架结构 n n装配式单层厂房的主要承重结构是屋架或屋面梁、柱和基础。

6、当屋架与柱顶为铰接，柱与基础顶面为刚接时，这样组成的结构叫排架。n n排架结构按其所用材料分钢筋混凝土排架结构、钢屋架和钢筋混凝土柱组成的排架结构、砖墙或砖垛代替钢筋混凝土柱的砖排架结构。n n随着生产工艺及使用要求的不同，排架结构可设计成等高或不等高、单跨或多跨的各种形式（如图7 .1所示）。 7 .1.2.3 按承重结构的形式分按承重结构的形式分2.钢架结构 刚架结构刚架结构也称也称框架结构框架结构，刚架结构也是由，刚架结构也是由横横梁、柱和基础梁、柱和基础所组成。所组成。 常用有常用有钢筋混凝土门式刚架钢筋混凝土门式刚架和和钢框架结构钢框架结构。（1 1） 钢筋混凝土门式刚架钢筋混凝土门

7、式刚架。钢筋混凝土门。钢筋混凝土门式刚架的基本特点是柱和屋架（横梁）合并为式刚架的基本特点是柱和屋架（横梁）合并为同一个构件，柱与基础的连接为铰接或刚接。同一个构件，柱与基础的连接为铰接或刚接。 n n门式刚架种类很多，目前在单层厂房中用门式刚架种类很多，目前在单层厂房中用得较多的是两铰和三铰两种形式。同样，门式得较多的是两铰和三铰两种形式。同样，门式刚架也可用于多跨厂房。刚架也可用于多跨厂房。如图如图7 .27 .2所示所示。n n（2） 钢框架结构。钢框架结构的屋架、柱、吊车梁等主要构件均采用钢结构。厂房钢柱的上柱升高至屋架上弦，屋架的上下弦均与上柱相连接，使屋架与柱形成刚接，以提高厂房的

8、横向刚度。如图7 .3所示。 图7 .1钢筋混凝土排架结构 图7 .2钢筋混凝土门式刚架 图7 .3钢框架结构 7 .2 排架结构的组成、传力途径n n单层工业厂房排架结构通常由横向平面排架和纵向平面排架及支撑系统连成一个整体的空间结构体系，由下列构件组成，如图7 .4所示。 7 .2.1 单层工业厂房排架结构的组成单层工业厂房排架结构的组成图7 .4装配式钢筋混凝土单层厂房结构 n n屋盖结构分屋盖结构分无檩无檩和和有檩有檩两种体系，两种体系，无檩体无檩体系系由大型屋面板、屋面梁或屋架以及屋盖支撑由大型屋面板、屋面梁或屋架以及屋盖支撑所组成，所组成，如图如图7 .57 .5所示所示。n n有

9、檩体系有檩体系由小型屋面板、檩条、屋架（包由小型屋面板、檩条、屋架（包括屋盖支撑）组成，括屋盖支撑）组成，如图如图7 .67 .6所示所示。n n屋盖结构有时还有天窗架、托架，其作用屋盖结构有时还有天窗架、托架，其作用主要是围护和承重（承受屋盖结构自重、屋面主要是围护和承重（承受屋盖结构自重、屋面活荷载、雪荷载和其它荷载），以及采光和通活荷载、雪荷载和其它荷载），以及采光和通风。风。 n n墙体围护结构墙体围护结构包括外墙、抗风柱、墙梁、包括外墙、抗风柱、墙梁、基础梁等，其作用主要是围护和承重。基础梁等，其作用主要是围护和承重。 7 .2.1.1 屋盖和墙体围护结构体系屋盖和墙体围护结构体系图

10、7 .5无檩体系 图7 .6有檩体系 n n横向平面排架是由屋面梁或屋架、横向柱列和基础等组成，它是厂房基本承重结构。n n厂房横向排架承受竖向荷载（如结构自重、屋面活荷载和吊车竖向荷载等）及横向水平荷载（如风荷载、吊车横向制动力和地震作用等）。如图7 .7所示。 7 .2.1.2 横向排架结构体系横向排架结构体系图7 .7单层厂房的荷载 n n纵向排架结构体系是由纵向柱列和基础、连系梁和柱间支撑等组成。n n其作用是保证厂房结构的纵向稳定和承重，厂房纵向排架主要承受纵向水平荷载，如纵向风荷载、吊车纵向制动力、纵向地震作用和温度应力等。如图7 .8所示。 7 .2.1.3 纵向排架结构体系纵向

11、排架结构体系图7 .8厂房的纵向排架 1风力；2吊车纵向制动力；3连系梁；4柱间支撑；5吊车梁；6柱 7 .2.2 荷载的传递荷载的传递n n永久荷载是长期作用在厂房结构上的不变荷载（恒荷载），如各种结构构件、围护结构以及设备的自重等。 7 .2.2.1 永久荷载永久荷载n n可变荷载是作用在厂房结构上的活荷载，主要有：可变荷载是作用在厂房结构上的活荷载，主要有：n n（1 1） 雪荷载雪荷载，以基本雪压所算得的在厂房各屋面，以基本雪压所算得的在厂房各屋面上的积雪重量。上的积雪重量。n n（2 2） 风荷载风荷载，以基本风压所算得的在厂房各部分，以基本风压所算得的在厂房各部分表面上的风压（吸）

12、力。表面上的风压（吸）力。n n（3 3） 吊车荷载吊车荷载，吊车起吊重物在厂房内运行时的，吊车起吊重物在厂房内运行时的移动集中荷载包括吊车竖向荷载和吊车水平荷载移动集中荷载包括吊车竖向荷载和吊车水平荷载n n（4 4） 积灰荷载积灰荷载，大量排灰的厂房及其邻近建筑，大量排灰的厂房及其邻近建筑，应考虑积灰荷载。应考虑积灰荷载。n n（5 5） 施工荷载施工荷载，厂房在施工或检修时的荷载。，厂房在施工或检修时的荷载。 7 .2.2.2 可变荷载可变荷载n n作用在单层厂房结构上所有荷载按其作用作用在单层厂房结构上所有荷载按其作用方向可分为方向可分为竖向荷载、横向水平荷载以及纵向竖向荷载、横向水平

13、荷载以及纵向水平荷载水平荷载三种。三种。 n n荷载的传递，特别是水平荷载的传递，实荷载的传递，特别是水平荷载的传递，实际上很复杂的，而不是简单的直接传递，为了际上很复杂的，而不是简单的直接传递，为了清楚起见，再把上面分析的荷载传递路线综合清楚起见，再把上面分析的荷载传递路线综合成图表来表达，成图表来表达，如图如图7 .97 .9所示所示。 n n在一般的单层厂房中，横向排架是主要承在一般的单层厂房中，横向排架是主要承重结构，而屋架、吊车梁、柱和基础是厂房中重结构，而屋架、吊车梁、柱和基础是厂房中的主要承重构件。的主要承重构件。 7 .2.2.3 偶然荷载偶然荷载图7 .9 荷载传递路线图 n

14、 n单层工业厂房结构设计是根据建筑设计资单层工业厂房结构设计是根据建筑设计资料，以及坚固适用、技术先进、经济合理的原料，以及坚固适用、技术先进、经济合理的原则进行结构设计。则进行结构设计。n n单层厂房结构设计的主要内容：单层厂房结构设计的主要内容：n n（1 1） 确定结构方案，进行结构布置；确定结构方案，进行结构布置；n n（2 2） 确定主要承重构件；确定主要承重构件；n n（3 3） 进行排架内力分析与组合；进行排架内力分析与组合；n n（4 4） 排架柱设计；排架柱设计；n n（5 5） 确定主要构件之间的连接构造。确定主要构件之间的连接构造。 7 .2.3 单层工业厂房结构设计的内

15、容单层工业厂房结构设计的内容7 .3 单层工业厂房的结构布置n n单层厂房承重柱的纵向和横向定位轴线在单层厂房承重柱的纵向和横向定位轴线在平面上形成的有规律的网格称为平面上形成的有规律的网格称为柱网柱网。柱子纵。柱子纵向定位轴线间的距离称为向定位轴线间的距离称为跨度跨度，横向定位轴线，横向定位轴线的距离称为的距离称为柱距柱距。n n确定柱网尺寸时，首先要满足生产工艺要确定柱网尺寸时，首先要满足生产工艺要求，尤其是工艺设备的布置；其次是根据建筑求，尤其是工艺设备的布置；其次是根据建筑材料、结构形式、施工技术水平、经济效果，材料、结构形式、施工技术水平、经济效果，以及提高建筑工业化程度和建筑处理、

16、扩大生以及提高建筑工业化程度和建筑处理、扩大生产、技术改造等方面因素来确定；此外，还应产、技术改造等方面因素来确定；此外，还应满足模数制的要求。满足模数制的要求。 7 .3.1 柱网的布置柱网的布置n n（1） 跨度n n单层厂房的跨度在18m以下时，应采用30M数列（1M=100mm)，即9m、12m、15m、18m；在18m以上时，应采用扩大模数60M数列，即24m、30m、36m等。如图7 .10所示。n n（2） 柱距n n单层厂房的柱距应采用扩大模数60M数列，见图7 .10。n n单层厂房山墙处的抗风柱柱距宜采用扩大模数15M数列。图7 .10 跨度和柱距示意图 n n（1）伸缩缝

17、 n n为减少厂房结构的温度应力，可设置伸缩缝，将厂房结构分成若干温度区段。 n n伸缩缝的一般做法是从基础顶面开始将相邻温度区段的上部结构完全分开，在伸缩缝两侧设置并列的双排柱、双榀屋架，而基础可做成将双排柱连在一起的双杯口基础。 7 .3.2 变形缝的设置变形缝的设置n n（2）沉降缝 n n由于单层厂房结构主要是由简支构件装配而成，因地基发生不均匀沉降在构件中产生的附加内力不大，所以在单层厂房结构中，除主厂房结构与生活间等附属建筑物相连接处外，很少采用沉降缝。 n n沉降缝应将建筑物从基础到屋顶全部分开，以使缝两边发生不同沉降时不至于相互影响。 n n（3）防震缝 n n防震缝是为减轻震

18、害而采取的措施之一。当厂房平面、立面复杂，结构高度或刚度相差很大，以及在厂房侧边布置附房，如生活间、变电所、炉子间等时，设置抗震缝将相邻部分分开，防震缝的宽度在厂房纵横跨交接处可采用100150mm，其它情况可采用5090mm。 n n支撑的作用，从支撑的作用，从图图7 .7 7 .7 所举的有檩屋盖体系厂所举的有檩屋盖体系厂房支撑布置中可以看出：如果不设支撑时，山墙上的房支撑布置中可以看出：如果不设支撑时，山墙上的风力风力WW将从将从A A点传至点传至B B点，这样不仅厂房整体刚度点，这样不仅厂房整体刚度差，稳定性也难于保证。如设了支撑，山墙上的风力差，稳定性也难于保证。如设了支撑，山墙上的

19、风力WW则从则从A A点传至点传至123456,123456,再传至柱间支撑，再传至柱间支撑，最后传至基础。最后传至基础。支撑的主要作用是：支撑的主要作用是：n n(1)(1) 保证厂房结构的纵向及横向水平刚度；保证厂房结构的纵向及横向水平刚度；n n(2)(2) 在施工和使用阶段，保证结构构件的稳定性；在施工和使用阶段，保证结构构件的稳定性；n n(3)(3) 将某些水平荷载传给主要承重结构或基础。将某些水平荷载传给主要承重结构或基础。 7 .3.3 支撑的布置支撑的布置图7 .7 有檩屋盖体系厂房支撑作用示意图 n n屋盖支撑屋盖支撑包括上弦横向水平支撑、下弦横包括上弦横向水平支撑、下弦横

20、向水平支撑、下弦纵向水平支撑、垂直支撑及向水平支撑、下弦纵向水平支撑、垂直支撑及系杆等。系杆等。n n1. 1.横向水平支撑横向水平支撑n n横向水平支撑横向水平支撑是由交叉角钢和屋架上弦或是由交叉角钢和屋架上弦或下弦组成的水平桁架。其作用是，加强屋盖结下弦组成的水平桁架。其作用是，加强屋盖结构在纵向水平面内的刚度，将山墙抗风柱所承构在纵向水平面内的刚度，将山墙抗风柱所承受的纵向水平力传到两侧柱列上去，布置在温受的纵向水平力传到两侧柱列上去，布置在温度区段的两端。设置在屋架上弦平面内的称为度区段的两端。设置在屋架上弦平面内的称为上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑；设置在屋架下弦平面内的；设置在屋

21、架下弦平面内的称为称为下弦横向水平支撑下弦横向水平支撑。7 .3.3.1 屋盖支撑屋盖支撑n n（1 1） 上弦横向水平支撑。上弦横向水平支撑。n n当屋盖结构的纵向平面内的刚度不足，具有当屋盖结构的纵向平面内的刚度不足，具有以下情况之一时，应设置上弦横向水平支撑：以下情况之一时，应设置上弦横向水平支撑：n n 跨度较大的无檩体系屋盖，当屋面板与屋跨度较大的无檩体系屋盖，当屋面板与屋架连接点的焊接质量不能保证，且山墙抗风柱与架连接点的焊接质量不能保证，且山墙抗风柱与屋架上弦连接时屋架上弦连接时, ,如图如图7 .12(a)7 .12(a)中的中的1 1；n n 厂房设有天窗，当天窗通到厂房两端

22、的第厂房设有天窗，当天窗通到厂房两端的第二柱间或通过伸缩缝时，此时，应在第一或第二二柱间或通过伸缩缝时，此时，应在第一或第二柱间的天窗范围内设置上弦横向水平支撑，并在柱间的天窗范围内设置上弦横向水平支撑，并在天窗范围内沿纵向设置一至三道通长的受压系杆，天窗范围内沿纵向设置一至三道通长的受压系杆，以保证屋架上弦的侧向稳定。以保证屋架上弦的侧向稳定。如图如图7 .12(c)7 .12(c)、(d)(d)中的中的2 2。 n n（2） 下弦横向水平支撑。n n当当具具有有以以下下情情况况之之一一时时，应应设设置置下下弦弦横横向向水水平平支支撑撑，下下弦弦横横向向水水平平支支撑撑一一般般宜宜设设于于厂

23、厂房房端端部部及及伸伸缩缝处第一柱间，缩缝处第一柱间，如图如图7 .12(a)7 .12(a)、(c)(c)中的中的3 3、4 4。n n 厂房跨度厂房跨度 18m18m，或厂房跨度，或厂房跨度18m18m，且山墙，且山墙上风荷载由屋架上弦传递时；上风荷载由屋架上弦传递时；n n 屋架下弦悬挂吊车的纵向水平荷载较大而通屋架下弦悬挂吊车的纵向水平荷载较大而通过垂直支撑传力时，可在悬挂吊车轨道尽头的柱间过垂直支撑传力时，可在悬挂吊车轨道尽头的柱间设置；设置；n n 当厂房高度较大，纵向风荷载由山墙抗风柱当厂房高度较大，纵向风荷载由山墙抗风柱传至屋架下弦时；传至屋架下弦时；n n 厂房内有较大的振动

24、荷载，吊车吨位大时。厂房内有较大的振动荷载，吊车吨位大时。n n2.纵向水平支撑n n纵向水平支撑一般是由交叉角钢等钢杆件和屋架下弦第一节间组成的水平桁架。其作用是加强屋盖结构在横向水平面内的刚性；在屋盖设有托架时，还可以保证托架上缘的侧向稳定，并将托架区域内的横向水平风力有效地传到相邻柱子上去。n n当具有以下情况之一时，应设置纵向水平支撑n n（1） 厂房内设有托架时，则必须在设有托架的柱间和两端相邻的一个柱间设置下弦纵向水平支撑，见图7 .13(a)。 n n（2 2） 厂房内设有软钩桥式吊车，厂房高大，厂房内设有软钩桥式吊车，厂房高大，吊车吨位大时（如单跨厂房柱高吊车吨位大时（如单跨厂

25、房柱高1518m1518m以上，以上，中级工作制吊车中级工作制吊车30t30t以上时）。以上时）。如图如图7 .13(b)7 .13(b)所示所示n n（3 3） 厂房内设有硬钩桥式吊车或厂房内设有硬钩桥式吊车或5t5t级以上级以上的锻锤时，此时，布置要求的锻锤时，此时，布置要求如图如图7 .13(b)7 .13(b)所示所示，当吊车吨位大或对厂房刚度有特殊要求时，可沿当吊车吨位大或对厂房刚度有特殊要求时，可沿中间柱列适当增设纵向水平支撑，中间柱列适当增设纵向水平支撑，如图如图7 .13(c)7 .13(c)所示所示。 n n当厂房已设有下弦横向水平支撑时，则纵向当厂房已设有下弦横向水平支撑时

26、，则纵向水平支撑应尽可能与横向水平支撑连接，以形成水平支撑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，封闭的水平支撑系统，如图如图7 .137 .13（a)a)、(b)(b)所示所示。 n n3.垂直支撑及水平系杆 n n垂直支撑一般是由角钢杆件与屋架的直腹杆或天窗架的立柱组成的垂直桁架。屋架垂直支撑根据屋架高度不同做成十字交叉形或W形天窗架，垂直支撑一般做成斜叉形。n n垂直支撑的作用是保证屋架及天窗架在承受荷载后的平面外稳定；并传递纵向水平力，所以垂直支撑与横向水平支撑配合作用。n n屋架的垂直支撑，宜按下列要求布置： n n（1 1） 当屋架跨度大于当屋架跨度大于18m18m小

27、于小于30m30m时，垂时，垂直支撑应布置在厂房端部第二柱间和伸缩缝两直支撑应布置在厂房端部第二柱间和伸缩缝两边第二柱间，并在屋架跨中设置一道垂直支撑边第二柱间，并在屋架跨中设置一道垂直支撑和水平系杆。和水平系杆。 n n（2 2） 当屋架跨度大于当屋架跨度大于30m30m时，应在屋架跨时，应在屋架跨度的度的1/31/3左右节点处设置两道垂直支撑和水平系左右节点处设置两道垂直支撑和水平系杆。杆。n n（3 3） 竖杆较高的折线形或梯形屋架之间，竖杆较高的折线形或梯形屋架之间，除按以上要求布置支撑外，在屋架的端部需增除按以上要求布置支撑外，在屋架的端部需增设垂直支撑和水平系杆。设垂直支撑和水平系

28、杆。n n（4 4） 当屋架设有轻型悬挂吊车时，悬挂吊当屋架设有轻型悬挂吊车时，悬挂吊车节点位置可设置斜撑式垂直支撑，车节点位置可设置斜撑式垂直支撑，如图如图7 .147 .14所示所示。n n4.天窗架支撑n n天窗架支撑包括天窗上弦水平支撑和天窗架间垂直支撑。n n天窗架支撑的作用是增强整体刚度，保证其系统的空间稳定性，并把端壁上的水平风荷载传给屋架。n n天窗架支撑一般均设置在天窗架的两端，如图7 .15所示。 图7 .12 横向水平支撑布置图 图7 .13 纵向水平支撑布置 图7 .14 斜撑式垂直支撑 图7 .15 天窗架上弦横向 n n柱间支撑一般采用交叉钢斜杆组成。交叉倾角在35

29、55之间，以45为宜，钢杆件的截面尺寸需经强度和稳定计算确定（如图7 .16(a)所示）。当柱间因交通、设备布置或柱距较大而不能采用交叉斜杆式支撑时，可以做成门架式支撑，如图7 .16(b)所示。 n n柱间支撑的作用是保证厂房的纵向刚度和稳定性，吊车纵向制动力和山墙纵向风荷载及纵向地震力经屋盖系统传递到两纵向柱列上去。 7 .3.3.2 柱间支撑柱间支撑n n柱间支撑布置：一般上柱柱间支撑设置在温度区段两侧与屋盖横向水平支撑相对应的柱间，以及温度区段中央或临近中央的柱间，下柱柱间支撑设置在温度区段中部与上柱柱间支撑相应的位置。 n n柱间支撑的布置原则：凡属下列情况之一的一般厂房需设置柱间支

30、撑。n n（1） 设有重级工作制吊车或中轻级工作制吊车起重量10t时；n n（2） 厂房跨度18m或柱高8m时；n n（3） 纵向柱的总数每排7根；n n（4） 设有3t及3t以上悬挂吊车时；n n（5） 露天吊车柱列。图7 .16 柱间支撑 n n当用砖砌体作为厂房围护墙时，一般要设当用砖砌体作为厂房围护墙时，一般要设置圈梁、连续梁、过梁和基础梁。置圈梁、连续梁、过梁和基础梁。n n圈梁的作用是圈梁的作用是将墙体同厂房柱箍在一起，将墙体同厂房柱箍在一起，以加强厂房的整体刚度，防止由于地基不均匀以加强厂房的整体刚度，防止由于地基不均匀沉降、较大振动荷载或地震对厂房引起的不利沉降、较大振动荷载或

31、地震对厂房引起的不利影响。圈梁设在墙内，并与柱用钢筋拉接。圈影响。圈梁设在墙内，并与柱用钢筋拉接。圈梁不承受墙体重量，故柱上不设置支承圈梁的梁不承受墙体重量，故柱上不设置支承圈梁的牛腿。牛腿。n n圈梁的布置与墙体高度、厂房的刚度要求圈梁的布置与墙体高度、厂房的刚度要求及地基情况有关。及地基情况有关。 7 .3.4 圈梁、连续梁、过梁和基础梁的布置圈梁、连续梁、过梁和基础梁的布置n n圈梁应连续设置在墙体的同一水平面上，圈梁应连续设置在墙体的同一水平面上，并尽可能沿整个建筑物形成封闭状。并尽可能沿整个建筑物形成封闭状。如图如图7 .177 .17。 n n圈梁的截面宽度宜与墙厚相同。圈梁的截面

32、宽度宜与墙厚相同。 n n连续梁的作用是连续梁的作用是连系纵向柱列，以增强厂连系纵向柱列，以增强厂房的纵向刚度，并将风荷载传给纵向柱列。此房的纵向刚度，并将风荷载传给纵向柱列。此外，连续梁还承受其上面墙体的重量。连梁通外，连续梁还承受其上面墙体的重量。连梁通常是预制的，两端搁置在柱牛腿上，用螺栓或常是预制的，两端搁置在柱牛腿上，用螺栓或电焊与牛腿连接。电焊与牛腿连接。 n n过梁的作用是过梁的作用是承托门窗洞口上部墙体的重承托门窗洞口上部墙体的重量。量。 n n在一般厂房中，通常用基础梁来承受围护在一般厂房中，通常用基础梁来承受围护墙体的重量，墙体的重量，如图如图7 .187 .18。 图7

33、.17 圈梁的搭接长度 图7 .18 基础梁的搁置 7 .4 单层厂房结构主要构件的选型n n工业厂房结构构件标准图集工业厂房结构构件标准图集有三类：有三类：经国经国家建委审定的全国通用标准图集，适用于全国各家建委审定的全国通用标准图集，适用于全国各地；经某地区或某工业部门审定的通用图集，适地；经某地区或某工业部门审定的通用图集，适用于该地区或该部门所属单位；经某设计单位审用于该地区或该部门所属单位；经某设计单位审定的定型图集适用于该单位。这些图集一般包括定的定型图集适用于该单位。这些图集一般包括设计和设计施工说明、构件选用表、结构布置图设计和设计施工说明、构件选用表、结构布置图、连接大样图、

34、模板图、配筋图、预埋件详图、连接大样图、模板图、配筋图、预埋件详图、钢筋及钢材用量表等几个部分，均属结构施工图钢筋及钢材用量表等几个部分，均属结构施工图范畴。范畴。 7 .4.1 单层厂房标准或通用定型构件的单层厂房标准或通用定型构件的选择方法选择方法n n“设计和施工说明”包括构件适用范围，主要设计依据，主要计算方法，使用材料，施工、制作及安装要求等部分。选用构件时要特别注意与施工说明内容相吻合。n n“构件选用表”是选用构件时的主要依据。一般可根据两种方法选用：n n（1） 根据荷载或对负荷的限制条件n n（2） 根据允许的最大内力（弯矩和剪力）n n（1 1） 无檩体系屋面构件无檩体系屋

35、面构件n n无檩体系采用大型屋面板，适用于大中型单无檩体系采用大型屋面板，适用于大中型单层厂房。各种无檩体系屋盖的类型、特点、尺寸层厂房。各种无檩体系屋盖的类型、特点、尺寸、允许均布荷载及适用条件、允许均布荷载及适用条件见表见表7 .17 .1。n n（2 2） 屋面板屋面板n n有檩体系屋面板类型、尺寸、特点及适用条有檩体系屋面板类型、尺寸、特点及适用条件件见表见表7 .27 .2。n n（3 3） 檩条檩条n n檩条与屋架上弦的连接一般采用焊接。钢筋檩条与屋架上弦的连接一般采用焊接。钢筋混凝土檩条类型、跨度等混凝土檩条类型、跨度等见表见表7 .37 .3。7 .4.2 屋面构件选型屋面构件

36、选型表表7 .1 屋面板类型表屋面板类型表 表表7 .2 有檩体系屋面板有檩体系屋面板 表表7 .3 钢筋混凝土檩条类型表钢筋混凝土檩条类型表 n n屋架或屋面梁直接承受屋面荷载；有些厂房的屋架（或屋面梁）还承受悬挂吊车、管道或其它工艺设备及天窗架等荷载，并和屋盖支撑系统一起，保证屋盖水平和垂直方向的刚度和稳定性。n n目前常用的钢筋混凝土屋架的形式及其适用条件见表7 .4。n n屋面梁和屋架一般为平卧制作，因此除按一般受弯构件计算外，还应进行施工阶段翻身扶直以及吊装（或运输）时的验算，验算时应将构件自重乘以1.5的动力系数。 7 .4.3 屋架选型屋架选型表表7 .4 钢钢筋筋混混凝凝土土屋

37、屋架架类类型型表表 n n吊车梁是吊车梁是有吊车厂房的重要承重构件，它直有吊车厂房的重要承重构件，它直接承受吊车起重、运行、制动时产生的各种往复接承受吊车起重、运行、制动时产生的各种往复移动荷载。为此吊车梁除了要满足一般梁的强度移动荷载。为此吊车梁除了要满足一般梁的强度、抗裂度、刚度等要求外，还要满足疲劳强度的、抗裂度、刚度等要求外，还要满足疲劳强度的要求。同时，吊车梁还传递厂房纵向荷载（如山要求。同时，吊车梁还传递厂房纵向荷载（如山墙上的风荷载）。墙上的风荷载）。n n吊车梁的选用一般按吊车的起重能力、跨度吊车梁的选用一般按吊车的起重能力、跨度和吊车工作制的不同，可采用不同形式。常用钢和吊车

38、工作制的不同，可采用不同形式。常用钢筋混凝土吊车梁筋混凝土吊车梁见表见表7 .57 .5。 7 .4.4 吊车梁选型吊车梁选型表表7 .5 常用钢筋混凝土吊车梁常用钢筋混凝土吊车梁 n n柱主要承受屋盖和吊车梁等竖向荷载、风荷柱主要承受屋盖和吊车梁等竖向荷载、风荷载及吊车产生的纵向和横向水平荷载，有时还承载及吊车产生的纵向和横向水平荷载，有时还承受墙体、管道设备等荷载。所以，柱应具有足够受墙体、管道设备等荷载。所以，柱应具有足够的抗压和抗弯能力。的抗压和抗弯能力。 n n目前柱子标准图集目前柱子标准图集CL335CL335给出了一些柱子的给出了一些柱子的标准设计，但大多数情况还需要设计者自行设

39、计标准设计，但大多数情况还需要设计者自行设计。常用柱的类型。常用柱的类型见图见图7 .197 .19。 n n常用柱距常用柱距6m6m的柱截面尺寸的柱截面尺寸参见表参见表7 .67 .6。 7 .4.5 常用柱选型常用柱选型图7 .19 柱的类型 (a) 矩形柱；(b) 工字形柱；(c) 预制空腹板工字形柱；(d) 单肢管柱；(e) 双肢柱；(f) 平腹杆双肢柱；(g） 斜腹杆双肢柱；(h) 双肢管柱 表表7 .6 柱截面尺寸参考表（柱距柱截面尺寸参考表（柱距6m) n n基础支承厂房上部结构的全部重量，然后传递到地基中去，因此基础起着承上传下的作用。选择什么类型的基础，主要取决于上部结构荷载

40、的大小和性质、工程地质条件等。一般情况下，可采用独立的杯形基础。 n n基础的类型、特点及适用条件见表7 .7。 7 .4.6 基础选型基础选型表表7 .7 基础类型表基础类型表 7 .5 单层厂房排架内力计算n n单层厂房结构实际上是一空间结构体系，为了单层厂房结构实际上是一空间结构体系，为了计算方便，一般分别按纵、横两个方向作为平面排计算方便，一般分别按纵、横两个方向作为平面排架来分析，即假定各个横向平面排架（或纵向平面架来分析，即假定各个横向平面排架（或纵向平面排架）均单独工作。排架）均单独工作。n n计算单元：计算单元：n n单层厂房是一个复杂的空间结构，实际计算时，单层厂房是一个复杂

41、的空间结构，实际计算时，可根据厂房的构造和荷载特点进行简化并确定计算可根据厂房的构造和荷载特点进行简化并确定计算简图，简图，如图如图7 .207 .20所示所示。由相邻柱距的中部截取一个。由相邻柱距的中部截取一个典型区段，称为典型区段，称为计算单元计算单元，如图如图7 .207 .20所示所示。 7 .5.1 计算假定和计算简图计算假定和计算简图n n为简化计算，根据构造特点，对确定排架的计算简图时，有以下计算假定:n n（1） 屋架或屋面大梁与柱顶连接处，仅用预埋钢板焊牢，它抵抗转动的能力很小，计算中只考虑传递垂直力和水平剪力，按铰接结点考虑。n n（2） 排架柱与基础的连接做法是：预制柱插

42、入基础杯口一定深度，柱和基础间用高强度等级细石混凝土浇筑密实。因此排架柱与基础连接处按固定端位于基础顶面。 n n（3） 铰接排架的横梁（屋架）的刚度很大，受力后的轴向变形可忽略不计。排架受力后横梁两端两个柱子的柱顶水平位移相等。n n（4） 排架柱的高度由固定端算至柱顶铰接处，排架柱的轴线为柱的几何中心线。当柱为变截面时，排架柱的轴线为一折线，如图7 .20(a)、(b)所示。n n（5） 排架的跨度以厂房的纵向定位轴线为准，计算简图如图7 .20(c)所示。只需在变截面处增加一个力偶M,M等于上柱传下的竖向力乘以上下柱几何中心线间距离。 图7 .20 排架计算简图 n n（1） 屋面恒荷载

43、n n屋面恒荷载标准值用屋面恒荷载标准值用G G1k1k表示，设计值用表示，设计值用G G1 1表示，它包括各种构造层屋面板、天沟板、表示，它包括各种构造层屋面板、天沟板、 屋屋架、天窗、天窗架、屋架支撑、托架等自重。架、天窗、天窗架、屋架支撑、托架等自重。一般来说，一般来说，G G1 1对上柱截面的几何中心有一个偏对上柱截面的几何中心有一个偏心距心距e e1 1，G G1 1对下柱截面的几何中心又增加了附对下柱截面的几何中心又增加了附加偏心距加偏心距e e2 2，如图如图7 .227 .22所示所示。 7 .5.2 排架荷载计算排架荷载计算10.5.2.1 恒荷载恒荷载作用在排架上的荷载分为

44、恒荷载和活荷载两类，如图7 .21所示。 n n（2） 上柱自重n n上柱自重标准值用G2k表示，设计值用G2表示，它沿上柱中心线作用。n n（3） 吊车梁及轨道等零件自重标准值用G3k表示，设计值用G3表示，它沿吊车梁中心线作用于牛腿顶面，一般吊车梁中心线到柱外边缘（边柱）或柱中心线（中柱）的距离为750mm。n n（4） 下柱自重n n下柱自重标准值用G4k表示，设计值用G4表示，它沿下柱中心线作用。n n（5） 支承在柱牛腿上的围护结构等自重n n支承在柱牛腿上的围护结构等自重标准值用G5k表示，设计值用G5表示，它沿承重梁中心线作用在柱牛腿顶面。n n（6） 墙体荷载n n当墙直接砌筑

45、在基础梁上或大型墙板直接搁置在基础上时，它们对排架柱无竖向作用力，它们对排架的作用是传递墙面上的水平风荷载给排架柱。图7 .21 排架上的荷载 图7 .22 排架在屋面恒荷载作用下的计算简图和柱的内力图 n n屋面活荷载标准值用Q1k表示，设计值用Q1表示，作用点和计算简图与屋盖恒荷载相同。n n屋面活荷载包括屋面均布活荷载、雪荷载和积灰荷载三种。均按屋面的水平投影面积计算。n n（1） 屋面均布活荷载n n屋面均布活荷载按荷载规范采用。当施工荷载较大时，则按实际情况采用。7 .5.2.2 屋面活荷载屋面活荷载n n（2） 雪荷载n n雪荷载是积雪重量，为积雪深度和平均积雪密度的乘积。屋面雪荷

46、载标准值Sk计算式为：n nSk=rS0n n（3） 积灰荷载n n对生产中有大量排灰的厂房及其邻近建筑物应考虑积灰荷载，可由荷载规范查得。n n吊车按生产工艺要求和吊车本身构造特点有吊车按生产工艺要求和吊车本身构造特点有多种不同的型号和规格。多种不同的型号和规格。 n n桥式吊车为厂房中常用的一种吊车形式，桥桥式吊车为厂房中常用的一种吊车形式，桥式吊车由大车（桥架）和小车组成，式吊车由大车（桥架）和小车组成，如图如图7 .237 .23所示所示。 n n吊车对排架的作用吊车对排架的作用有竖向荷载、横向水平荷有竖向荷载、横向水平荷载和纵向水平荷载，现分别叙述如下：载和纵向水平荷载，现分别叙述如

47、下： n n（1 1） 吊车竖向荷载吊车竖向荷载n n吊车竖向荷载吊车竖向荷载是一种通过轮压传给排架柱的是一种通过轮压传给排架柱的移动荷载，由吊车额定起重量、大车自重、小车移动荷载，由吊车额定起重量、大车自重、小车自重三部分组成。自重三部分组成。如图如图7 .237 .23所示所示。 7 .5.2.3 吊车荷载吊车荷载n n对于四轮吊车的最小轮压标准值Pmin,k可按下式计算：n nPmin,k=1/2 (Qbk+Qlk+Qck)-Pmax,kn n每榀排架上作用的吊车竖向荷载指的是几台吊车组合后通过吊车梁传给柱的可能的最大反力。n n由于吊车荷载是移动荷载，每榀排架上作用的吊车竖向荷载组合值

48、需用影响线原理求出。作用在排架上的吊车竖向荷载的组合值与吊车的台数及吊车沿厂房纵向运行所处位置有关。 n n当两台吊车挨紧并行，且其中一台起重量当两台吊车挨紧并行，且其中一台起重量较大的吊车轮子正好运行至计算排架上，而两较大的吊车轮子正好运行至计算排架上，而两台吊车的其余轮子分布在相邻两柱距之间时，台吊车的其余轮子分布在相邻两柱距之间时，吊车竖向荷载组合值可达最大，其标准值吊车竖向荷载组合值可达最大，其标准值D Dmax,kmax,k、D Dmin,kmin,k按下列公式计算：按下列公式计算：n nD Dmax,kmax,k= =yyi iP Pimax,kimax,kn n=(y(y1 1+

49、y+y1 1)P)P1max,k1max,k+(y+(y2 2+y+y2 2)P)P2max,k2max,kn nD Dmin,kmin,k= =yyi iP Pimin,kimin,kn n=(y(y1 1+y+y1 1)P)P1min,k1min,k+(y+(y2 2+y+y2 2)P)P2min,k2min,kn n由于多台吊车共同作用时，各台吊车荷载不能同时达到最大值，因此应将各吊车荷载的最大值进行折减。当两台吊车完全相同时，可按下式计算：n nn n吊车竖向荷载Dmax,k和Dmin,k沿吊车梁的中心线作用在牛腿顶面。它们是相对于下柱截面具有偏心距e4的偏心压力。Dmax,k和Dmi

50、n,k应换算成作用于下柱顶面的轴力和力矩，如图7 .25(a)所示。 n n（2） 吊车横向水平荷载Tn n吊车横向水平荷载是指载有重物的小车在左右行驶中突然刹车时，由于吊车Qbk和小车Qlk的惯性力而在厂房排架柱上所产生的横向水平制动力。n n横向制动力应等分作用在排架的两侧柱子上，它的方向有左右两种可能性，如图7 .25(b)所示。 n n吊车横向水平制动力本应按两侧柱子的刚度大小分配，但为简化计算，荷载规范允许近似地平均分配给两侧排架柱，如图7 .26所示。 n n对于各类四轮桥式吊车，当其小车满载运行中突然刹车时，在大车每一轮子上所产生的横向水平制动力的标准值为：n nTk=1/4(Q

51、ck+Qlk) n n每个大车轮传给吊车轨道的横向水平制动力T确定后，即可按计算吊车竖向荷载Dmax,k和Dmin,k的方法计算Tmax,k：n nn n（3） 吊车纵向水平荷载T0n n吊车纵向水平荷载T0是指吊车沿厂房纵向运行中突然刹车时，由吊车自重和吊重物的惯性力在厂房纵向排架柱上所产生的水平制动力，它是通过每侧的制动轮传至两侧吊车轨道，然后再由吊车梁传给纵向柱列或柱间支撑，如图7 .27所示。 n n每台吊车纵向水平制动力的标准值为：n nT0,k=n/10Pmax,kn n【例7 .1】有单跨单层厂房，跨度为24m，柱距为6m，设计时考虑两台As级工作制20/5t桥式软钩吊车，求作用

52、于排架柱上的Dmax,k、Dmin,k、Tmax,k。n n【解】（1） 查ZQ162得：n n吊车桥距lK=22.5m时，n n吊车最大宽度B=5600mm；n n大车轮距K=4400mm；n n小车重Qlk=77.2kN;n n吊车最大轮压Pmax,k=202kN；n n吊车最小轮压Pmin,k=60kN。n n（2） 确定吊车的最不利位置及柱支座反力影响线，如图7 .28所示。 n n（3） 计算Dmax,k、Dmin,k、Tmax,kn n查表得折减系数=0.9。n nDmax,k=387.23kNn nDmin,k=7 5.02kNn nTk=6.93kNn nTmax,k=13.2

53、8kN图7 .23桥式吊车荷载 图7 .25 吊车荷载 图7 .26 吊车横向水平制动力 图7 .27 吊车纵向水平荷载 图7 .28 吊车梁反力影响线 n n垂直于建筑物表面上的风荷载标准值应按下式计算：n nwk=zszw0n n排架计算时作用在不同位置处风荷载的计算原则：n n（1） 作用在排架柱顶以下墙面上的风荷载按均布考虑，迎风面为q1，背风面为q2，其风压高度变化系数可按柱顶标高取值。7 .5.2.4 风荷载风荷载n n（2 2） 作用于柱顶以上屋盖部分的风荷载作用于柱顶以上屋盖部分的风荷载仍取为均布荷载，但对排架的作用则按作用在仍取为均布荷载，但对排架的作用则按作用在柱顶的集中风

54、荷载柱顶的集中风荷载WW考虑，其风压高度变化系考虑，其风压高度变化系数取值如下：有矩形天窗时，按天窗檐口取值；数取值如下：有矩形天窗时，按天窗檐口取值；无矩形天窗时，按厂房檐口标高取值。无矩形天窗时，按厂房檐口标高取值。n n（3 3） 作用在排架上的风荷载作用在排架上的风荷载如图如图7 .307 .30所所示示，其设计值分别按下式计算：，其设计值分别按下式计算：n nq q1 1=Q Qw wk1k1B=B=Q Q s1s1 z zw w0 0B B( (kN/mkN/m) ) n nq q2 2=Q Qw wk2k2B=B=Q Q s2s2 z zw w0 0B B( (kN/mkN/m)

55、 ) 图7 .30 横向排架上的风荷载 图7 .31 (a) 厂房剖面图；(b) 计算简图及s值 图7 .32作用于排架风荷载 n n等高排架就是指在排架计算简图中，各柱柱顶标高相同或柱顶标高虽不同，但柱顶有倾斜横梁贯通连接的排架，如图7 .33所示。7 .5.3 排架的内力计算排架的内力计算10.5.3.1 等高排架内力分析等高排架内力分析排架内力分析就是确定排架柱在各种荷载单独作用下各个控制截面上的内力，并绘制各排架柱的弯矩M图、轴力N图及剪力V图。 n n（1） 当排架柱顶作用水平集中荷载W时，如图7 .34所示。 n n由于横梁为刚性连杆，所以各柱柱顶水平位移相等。即：n nA=B=C

56、= n n如沿横梁与柱的连接部位将各柱柱顶切开，因柱顶是铰无弯矩，在各柱的切口上代替一对相应剪力VA、VB、VC，并取横梁为脱离体，则由平衡条件X=0得：n nW=VA+VB+VC n n设各柱柱顶在单位水平集中力作用下柱顶位移为A、B和C。则在柱顶剪力VA、VB、VC作用下，各柱柱顶水平位移为：n nA=VAAn nB=VBBn nC=VCCn n即：n nVA=A/A=/An nVB=B/B=/Bn nVC=C/C=/Cn n由公式（7 .16)得：n n/A+/B+/C=Wn n则各柱柱顶剪力为：n nVA=/A=AWn nVB=/B=BWn nVC=/C=CWn n即n nVi=iWn

57、 n（2） 当任意荷载作用时n n在任意荷载作用下，排架柱的计算分为两个步骤：n n第一步：先在排架柱顶附加一个不动铰支座以阻止水平侧移，如图7 .35所示，求出支座反力R（可利用附表算出）。n n第二步：撤除附加不动铰支座，并将R以反方向作用于排架柱顶，如图7 .35（c）所示，以恢复到原来结构体系。图7 .33等高排架内力分析 图7 .34柱顶作用有集中荷载的等高排架 图7 .35作用任意荷载的等高排架 图7 .36 图7 .37 吊车横向荷载作用计算简图及柱顶剪力计算 图7 .38 吊车横向荷载作用内力图 图7 .39 风荷载作用下计算简图及柱顶剪力计算 图7 .40风荷载作用下的弯矩图

58、 n n控制截面控制截面就是对柱子配筋量起控制作用的就是对柱子配筋量起控制作用的某些截面。某些截面。n n一般取上柱柱底截面一般取上柱柱底截面为上柱的控制截面；为上柱的控制截面；对下柱，在吊车竖向荷载作用下，牛腿顶面处对下柱，在吊车竖向荷载作用下，牛腿顶面处的弯矩最大，在风荷载和吊车横向水平荷载作的弯矩最大，在风荷载和吊车横向水平荷载作用下，柱底截面的弯矩最大，因此通常取牛腿用下，柱底截面的弯矩最大，因此通常取牛腿顶面顶面和柱底和柱底这两个截面为下柱的控这两个截面为下柱的控制截面，制截面，如图7 .42所示。 7 .5.4 排架的内力组合排架的内力组合7 .5.4.1 控制载面的选择控制载面的

59、选择图7 .42 柱的控制截面 n n由于在柱的截面上存在着正负弯矩，故排由于在柱的截面上存在着正负弯矩，故排架柱常采用对称配筋。对于柱底架柱常采用对称配筋。对于柱底截面也截面也是基础顶面的柱截面，由于基础计算的需要，是基础顶面的柱截面，由于基础计算的需要，尚应有尚应有MM、N N和和V V的组合。的组合。 n n未确定柱截面大偏压或小偏压之前，对于未确定柱截面大偏压或小偏压之前，对于矩形、工字形截面柱一般应考虑以下矩形、工字形截面柱一般应考虑以下四种内力四种内力组合类型：组合类型： n n（1 1） + +MMmaxmax及相应的及相应的N N、V V；n n（2 2） - -MMmaxma

60、x及相应的及相应的N N、V V；n n（3 3） N Nmaxmax及相应的及相应的MM、V V；n n（4 4） N Nminmin及相应的及相应的MM、V V。 7 .5.4.2 内力组合内力组合n n荷载规范中规定：对于一般排架结构，荷载效应的基本组合可采用简化规则，并按下列组合值中取最不利值确定：n n（1） 由可变荷载效应控制的组合n n（2） 由永久荷载效应控制的组合7 .5.4.3 荷载组合效应荷载组合效应n n（1 1） 每次组合只能以一种内力每次组合只能以一种内力+ +MMmaxmax、- -MMmaxmax、N Nmaxmax或或N Nminmin为目标，决定活荷载的取舍

61、，并为目标，决定活荷载的取舍，并按这些荷载求得相应的其余两种内力。按这些荷载求得相应的其余两种内力。n n（2 2） 恒荷载产生的内力在任何一种内力组恒荷载产生的内力在任何一种内力组合中都必须考虑。合中都必须考虑。n n（3 3） 风荷载有左吹风或右吹风两种情况，风荷载有左吹风或右吹风两种情况，组合时两者只取其中之一。组合时两者只取其中之一。n n（4 4） 吊车横向水平荷载吊车横向水平荷载T Tmaxmax同时作用在左、同时作用在左、右两侧排架柱上，向左或向右。组合时只取其中右两侧排架柱上，向左或向右。组合时只取其中之一。之一。7 .5.4.4 内力组合注意事项内力组合注意事项n n（5）

62、在同一跨内Dmax和Dmin与Tmax不一定同时发生，故在组合中有Dmax或Dmin时，不一定要有Tmax，但在组合中有Tmax时，则必有Dmax或Dmin，因为吊车水平荷载不可能脱离其竖向荷载而单独存在。n n（6） 每一种组合中，M、N、V都是相对应的，即使是在相同荷载作用下产生的。此外在组合Nmax和Nmin时，对于N=0虽然将其组合不改变N值，但只要增加了M值，也是截面的不利组合。7 .6 单层厂房柱的设计n n（1 1） 选择柱型；选择柱型；n n（2 2） 确定柱的外形尺寸；确定柱的外形尺寸；n n（3 3） 柱的截面设计；柱的截面设计；n n（4 4） 牛腿设计；牛腿设计；n n

63、（5 5） 柱子在施工吊装时的强度和裂缝宽度验柱子在施工吊装时的强度和裂缝宽度验算；算；n n（6 6） 预埋件及其它连接构造的设计；预埋件及其它连接构造的设计；n n（7 7） 绘制施工图。绘制施工图。7 .6.1 柱的计算内容柱的计算内容n n柱在吊装时的混凝土强度一般应达到设计强度的70%。吊装方式有翻身吊和平吊两种情况，如图7 .63(a)、(b)所示。 n n第二个问题是计算ss时Ms应用自重标准值乘以动力系数计算。运输吊装阶段的最大裂缝宽度允许值wmax可取为0.2mm。 n n当验算不满足要求时，应优先采用调整或增设吊点以减少弯矩，或在吊装时采用临时加固措施来解决。7 .6.2

64、运输及吊装验算运输及吊装验算图7 .63 n n牛腿设计内容主要有确定牛腿的截面尺寸、进行配筋计算和构造设计。n n牛腿按其所受竖向荷载作用点到牛腿下部与柱边缘交接点的水平距离a的大小，可把牛腿分为两大类。n n当ah0时为短牛腿，如图7 .64(a)所示；当ah0时为长牛腿，如图7 .64(b)所示。其中h0为牛腿根部垂直截面的有效高度。n n当为长牛腿时，与悬臂梁相似，按悬臂梁进行计算。 7 .6.3 牛腿设计牛腿设计图7 .64 牛腿荷载作用位置 n n从环氧树脂牛腿模型光弹性试验得到牛腿从环氧树脂牛腿模型光弹性试验得到牛腿的主应力迹线，的主应力迹线，如图如图7 .657 .65所示所示

65、。 n n当外荷载当外荷载FvFv为极限荷载的为极限荷载的20%40%20%40%时，时，在在牛腿主拉应力迹线的密集区首先出现垂直裂缝牛腿主拉应力迹线的密集区首先出现垂直裂缝，如图如图7 .667 .66所示所示。n n当当FvFv继续增加到极限荷载的继续增加到极限荷载的40%60%40%60%时，时，在加载板内侧附近出现第一条斜裂缝在加载板内侧附近出现第一条斜裂缝，如继，如继续加载则裂缝续加载则裂缝不断发展；不断发展；n n当加载至极限荷载的当加载至极限荷载的80%80%左右时，左右时，突然在突然在加载板外侧出现斜裂缝加载板外侧出现斜裂缝，这预示牛腿即将破，这预示牛腿即将破坏。坏。 7 .6

66、.3.1 牛腿的应力状态和破坏过程牛腿的应力状态和破坏过程n n（1 1） 剪切破坏剪切破坏n n当当a/ha/h0 00.10.1时，发生剪切破坏，其特征是牛时，发生剪切破坏，其特征是牛腿与下柱的交接面处出现一系列的短斜裂缝，腿与下柱的交接面处出现一系列的短斜裂缝，最终沿此裂缝把牛腿从柱上切下而破坏。最终沿此裂缝把牛腿从柱上切下而破坏。如图如图7 7 .67 (a) .67 (a) 所示所示。n n（2 2） 斜压破坏斜压破坏n n当当a/ha/h0 0=0.10.75=0.10.75时，发生斜压破坏。其特征时，发生斜压破坏。其特征是在加载板内侧出现斜裂缝是在加载板内侧出现斜裂缝后，继续加载

67、至后，继续加载至极限荷载的极限荷载的80%80%左右，在加载板内外侧之间，左右，在加载板内外侧之间，在斜向范围内出现大量短小斜裂缝，最后在加在斜向范围内出现大量短小斜裂缝，最后在加载板外侧突然出现斜裂缝载板外侧突然出现斜裂缝，而后牛腿沿此斜，而后牛腿沿此斜压杆或斜裂缝压杆或斜裂缝而破坏。而破坏。如图如图7 .67(b)7 .67(b)所示所示。 n n（3） 弯压破坏n n当a/h00.75时，发生弯压破坏。其特征是当出现斜裂缝后，随荷载的增加，斜裂缝不断向受压区延伸，同时牛腿中纵向受拉钢筋的应力也不断增加并逐渐达到其屈服强度，最后斜裂缝以外的部分绕牛腿下部与柱的交接点转动，从而导致该处混凝土

68、压碎而破坏。如图7 .67(c)所示。图7 .65 牛腿内弹性阶段主应力迹线 图7 .66 牛腿的裂缝 图7 .67 牛腿的破坏形式 n n1.截面尺寸的确定（图7 .68）n n牛腿的截面宽度通常与柱相同，而截面高度一般按使用阶段不出现斜裂缝或仅出现微细裂缝作为控制条件。n n斜裂缝出现时的荷载Fv与a/h0的关系可列经验公式表示： 7 .6.3.2 牛腿设计牛腿设计n n2.承载力计算 n n（1） 计算简图。 n n牛腿在即将破坏时的计算简图可视为一个三角桁架，如图7 .69所示。 n n（2） 正截面承载力计算。如图7 .69所示。n n对A点取力矩平衡方程MA=0可得： n n（3）

69、 斜截面承载力。n n牛腿斜截面承载力主要取决于混凝土强度等级，同时水平箍筋和弯起钢筋对牛腿斜裂缝开展的抑制作用可间接地提高牛腿斜截面的承载力。 n n（4） 局部受压验算。n n为防止牛腿顶面加载板下混凝土局部受压破坏，其局部受压应力不得超过0.75fc，即：n nc=Fvs/A0.75fc 图7 .68 牛腿受力图 图7 .69 牛腿的计算简图 n n牛腿内纵向受拉钢筋宜采用变形钢筋，牛腿几何尺寸及配筋应满足图7 .70所示的要求，其中a1为牛腿外边缘至吊车梁外边缘之间的距离，a170mm。n n当牛腿的剪跨比a/h00.3时，应设置弯起钢筋，弯起钢筋宜采用变形钢筋，并宜设置在牛腿上部l/

70、6至l/2之间的范围内，其截面面积不应少于承受竖向力的受拉钢筋面积的二分之一，且不应小于0.0015bh0，其根数不应少于2根，直径不应小于12mm。 7 .6.3.3 牛腿的构造要求牛腿的构造要求7 .7 单层工业厂房结构主要构件间的连接构造n n屋架与柱的连接方法有屋架与柱的连接方法有焊接焊接和和螺栓连接螺栓连接两种。两种。n n焊接法焊接法是在屋架或屋面梁端部支承部位的预埋件是在屋架或屋面梁端部支承部位的预埋件底部焊上一块垫板，待屋架或屋面梁就位校正后，与底部焊上一块垫板，待屋架或屋面梁就位校正后，与柱顶预埋钢筋焊接牢固柱顶预埋钢筋焊接牢固如图如图7 .74(a)7 .74(a)所示所示

71、。n n图图7 .74(b)7 .74(b)为为螺栓连接方式螺栓连接方式，是在柱顶伸出预埋螺，是在柱顶伸出预埋螺栓，在屋架或屋面梁端部支承部位焊上带有缺口的支栓，在屋架或屋面梁端部支承部位焊上带有缺口的支承钢板，就位校正后，用螺母拧紧。承钢板，就位校正后，用螺母拧紧。n n柱与屋架或屋面梁连接处的预埋件承受由屋架传柱与屋架或屋面梁连接处的预埋件承受由屋架传来的垂直压力。来的垂直压力。 7 .7.1 屋架与柱的连接构造屋架与柱的连接构造图7 .74 柱与屋架的连接 n n吊车梁与柱的连接，多采用焊接。为承受吊车横向水平刹车力，吊车梁上翼缘与柱间用钢板或角钢焊接；为承受吊车梁竖向压力，吊车梁底部安

72、装前应焊接上一块垫板（或称支承钢板）与柱牛腿顶面预埋钢板焊牢。吊车梁的对头空隙、吊车梁与柱之间的空隙均须用C20混凝土填实。7 .7.2 吊车梁与柱的连接吊车梁与柱的连接n n抗风柱与屋架的连接多为铰接，在构造处抗风柱与屋架的连接多为铰接，在构造处理上应满足：理上应满足：一是一是在水平方向应有可靠的连接，在水平方向应有可靠的连接，以保证有效地传递风荷载；以保证有效地传递风荷载；二是二是在竖向应使屋在竖向应使屋架与抗风柱之间有一定的相对竖向位移的可能架与抗风柱之间有一定的相对竖向位移的可能性，以防止抗风柱与厂房沉降不均时屋盖的竖性，以防止抗风柱与厂房沉降不均时屋盖的竖向荷载传给抗风柱，对屋盖结构

73、产生不利影响。向荷载传给抗风柱，对屋盖结构产生不利影响。 n n弹簧板连接弹簧板连接如如图图7 .75(a)7 .75(a)所示，所示，螺栓连接方螺栓连接方式式，如，如图图7 .75(b)7 .75(b)所示。所示。 7 .7.3 抗风柱与屋架的连接抗风柱与屋架的连接图7 .75 抗风柱与屋架的连接 n n连系梁与柱的位置有设在墙内和不在墙内两种，前者也称墙梁。墙梁分承重和非承重两种。非承重墙梁的主要作用是增强厂房纵向刚度，传递山墙传来的风荷载到纵向柱列中去，同时承受墙上的水平风荷载。 n n它应搁置在柱的牛腿上用焊接或螺栓连接，如图7 .76所示。 7 .7.4 柱与连系梁的连接柱与连系梁的

74、连接图7 .76 连系梁与柱的连接 n n柱间支撑的主要作用是为了提高厂房的纵柱间支撑的主要作用是为了提高厂房的纵向刚度和稳定性，将吊车纵向制动力和山墙抗向刚度和稳定性，将吊车纵向制动力和山墙抗风柱经屋盖系统传来的风力（也包括纵向地震风柱经屋盖系统传来的风力（也包括纵向地震力），经柱间支撑传至基础。柱间支撑一般由力），经柱间支撑传至基础。柱间支撑一般由型钢构成。型钢构成。n n较小截面柱的柱间支撑布置在上柱截面形较小截面柱的柱间支撑布置在上柱截面形心轴线上，其上下节点分别在上柱柱顶和上柱心轴线上，其上下节点分别在上柱柱顶和上柱根部附近；较大截面柱的柱间支撑，布置在下根部附近；较大截面柱的柱间支撑，布置在下柱截面翼缘部分的形心轴线上，其上下节点分柱截面翼缘部分的形心轴线上，其上下节点分别在牛腿顶面和基础顶面附近，别在牛腿顶面和基础顶面附近，如图如图7 .777 .77所示所示。7 .7.5 柱与柱间支撑的连接柱与柱间支撑的连接图7 .77 柱与柱间支撑的连接 （a) 柱间支撑节点；（b) 侧立面；(c) 下柱柱间支撑；(d) 预埋件