钢筋混凝土设计单层工业厂房学习教案.pptx

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1、会计学1钢筋混凝土设计钢筋混凝土设计(shj) 单层工业厂房单层工业厂房第一页，共114页。横向横向(hn xin)排架的计算简图排架的计算简图1 1 排架计算见图排架计算见图第1页/共113页第二页，共114页。2 2 排架结构排架结构(jigu)(jigu)上的荷载上的荷载 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、吊吊车荷载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）恒载恒载 ：屋盖自重屋盖自重G1 ：屋盖自重包括屋架或屋面梁、屋

2、面板、天沟板、天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。窗架、屋面构造层以及屋盖支撑等重力荷载。悬墙自重悬墙自重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。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G3 。柱自重柱自重G4（G5） ：第2页/共113页第三页，共114页。 恒载作用恒载作用(zuyng)位置及相应的排架计算简位置及相应的排架计算简图图2 2 排架结构上的荷载排架结构上的荷载 第3页/共113页第四页，共

3、114页。 （2）屋面活荷载）屋面活荷载 ：包括：包括(boku)屋面均布活荷载、屋面雪荷载和屋面积灰屋面均布活荷载、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：不上人的屋面为下列情况取：不上人的屋面为0.5kN/m2；上人的屋面为；上人的屋面为2.0kN/m2。屋面雪荷载屋面雪荷载 ：屋面水平投影面上的雪荷载标准值屋面水平投影面上的雪荷载标准值 (kN/m2) 式中式中: 为基本雪压为基本雪压 (kN/m2)； 为屋面积雪

4、分布系数。为屋面积雪分布系数。kskr 0ss0sr屋面积灰荷载屋面积灰荷载 ：对设计生产中有大量排灰的厂房及其临近建筑时，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。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。，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：注：2 2 排架结构上的荷载排架结构上的荷载 第4页/共113页第五页，共114页。 屋面活荷载作用

5、下的排架计算简图屋面活荷载作用下的排架计算简图第5页/共113页第六页，共114页。 吊车荷载示意图吊车荷载示意图p,minFp,maxFp,minFp,maxFminD第6页/共113页第七页，共114页。第7页/共113页第八页，共114页。第8页/共113页第九页，共114页。吊车竖向荷载吊车竖向荷载(hzi) ： 和和 的标准值按下式计算的标准值按下式计算式中式中 、 表示第表示第 台吊车的最大轮压和最小轮压；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。与吊车轮压相对应的支座反力影响线的竖向坐标值。 maxmaxiiDPyminminiiDPymaxiP

6、miniP 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。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：注：maxDminDiyi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，不宜多台；对多跨厂房的每个排架，不宜多于于4台。台。 （3）吊车荷载吊车荷载 ：2 2 排架结构上的荷载排架结构上的荷载 第9页/共113页第十页，共114页。 吊车竖向荷载和横向水平荷载吊车竖向荷载和横向水平荷载 第10页/共113页第十一页，共114

7、页。第11页/共113页第十二页，共114页。吊车横向水平荷载吊车横向水平荷载 ：吊车总的横向水平荷载可按下式取值：吊车总的横向水平荷载可按下式取值：式中式中 吊车的额定起重量；吊车的额定起重量； 小车重量；小车重量； 重力重力(zhngl)加速度；加速度； 横向水平荷载系数。横向水平荷载系数。1()TQQ gQ1Qg 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水平制动力 为：为： 式中式中 为第为第 个大车轮子的横向水平制动力。个大车轮子的横向水平制动力。11()4TQQ gmaxiiTT yiTiT考虑多台吊车水平荷载

8、时，对单跨或多跨厂房的每个排架，参与组合的吊车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台数不应多于2台。台。注：注：2 2 排架结构上的荷载排架结构上的荷载 第12页/共113页第十三页，共114页。吊车纵向水平吊车纵向水平(shupng)荷载：荷载： 吊车纵向水平吊车纵向水平(shupng)荷载标准值荷载标准值T0，按作用在一边轨道上所有刹车轮，按作用在一边轨道上所有刹车轮的最大轮压之和的的最大轮压之和的10%采用，即采用，即式中，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，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=

9、1。0max10TnPkw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向排架上最多只能考虑2台吊车。台吊车。注：注：2 2 排架结构上的荷载排架结构上的荷载 第13页/共113页第十四页，共114页。v【例2.1】有单跨单层厂房，跨度为24m，柱距为6m，设计时考虑两台A3级工作制20/5t桥式软钩吊车，求作用于排架柱上的Dmax,k、Dmin,k、Tmax,k。v【解】（1） 查ZQ162得：v吊车桥距lK=22.5m时，v吊车最大宽度(kund)B=5600mm；v大车轮距K=4400mm；v小车重

10、Qlk=77.2kN;v吊车最大轮压Pmax,k=202kN；v吊车最小轮压Pmin,k=60kN。第14页/共113页第十五页，共114页。v（2） 确定吊车的最不利位置及柱支座反力影响(yngxing)线，如图5所示。 v（3） 计算Dmax,k、Dmin,k、Tmax,kv查表得折减系数=0.9。vDmax,k=387.23kNvDmin,k=115.02kNvTk=6.93kNvTmax,k=13.28kN4ii=1y2.13第15页/共113页第十六页，共114页。图1桥式吊车(dioch)荷载 第16页/共113页第十七页，共114页。图2 吊车(dioch)荷载 第17页/共11

11、3页第十八页，共114页。图3 吊车横向(hn xin)水平制动力 第18页/共113页第十九页，共114页。图4 吊车纵向水平(shupng)荷载 第19页/共113页第二十页，共114页。图5 吊车(dioch)梁反力影响线 第20页/共113页第二十一页，共114页。式中式中 基本风压值（基本风压值（kN/m2），是以当地比较空旷平坦地面上离），是以当地比较空旷平坦地面上离 高度高度z处的风振系数；处的风振系数； 风压高度变化风压高度变化(binhu)系数；系数； 风荷载体型系数。风荷载体型系数。 zzs0w地地10m高处统计所得的高处统计所得的50年一遇年一遇10分钟平均最大风速为标准

12、分钟平均最大风速为标准确定的风压值；确定的风压值； （4）风荷载风荷载 ： 垂直于建筑物表面上的风荷载标准值垂直于建筑物表面上的风荷载标准值 （kN/m2）按下式计算：）按下式计算： ks0 zzwwkw2 2 排架结构上的荷载排架结构上的荷载 第21页/共113页第二十二页，共114页。 风荷载的计算风荷载的计算第22页/共113页第二十三页，共114页。v垂直于建筑物表面上的风荷载标准值应按下式计算：vwk=zszw0v排架计算时作用在不同位置处风荷载的计算原则(yunz)：v（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

13、。 风荷载风荷载(hzi)第23页/共113页第二十四页，共114页。（2） 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柱顶的集中(jzhng)风荷载W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；无矩形天窗时，按厂房檐口标高取值。 作用在排架上的风荷载，其设计值分别按下式计算：第24页/共113页第二十五页，共114页。10k1s1zqw Bw B 2k2s2z0qw Bw B v 墙面上均布风荷载：墙面上均布风荷载： 2-22-3 wki1s1s21s3s42z0sin()()niFw Blhhw B v 柱顶水平集中荷载：柱顶水平集中荷载：

14、2-4第25页/共113页第二十六页，共114页。v【例2.2】如图2.1所示。柱距为6m的单跨单层厂房，建于天津市郊区，求作用于排架上的风荷载(hzi)设计值。 v【解】从荷载(hzi)规范中查得天津市基本风压为W0 =0.4kN/m2；风荷载(hzi)体型系数s值如图2.1所示。计算单元宽度B=6m。v（1） 柱顶以下风荷载(hzi)按均布荷载(hzi)计算，风压高度变化系数z按柱顶标高计算，由荷载(hzi)规范查得15m高度处z=0.84;10m高处z=0.71；故12m高度处：vz=0.76vq1=Qs1zw0B=2.04kN/m()vq2=Qs2zw0B=1.28kN/m()第26页

15、/共113页第二十七页，共114页。v（2） 计算作用于柱顶的集中风荷载wv风压高度变化系数z按天窗檐口(yn ku)处标高（+17.920）计算。由荷载规范查得20m高度处，z=0.94，故17.92m高度处：vz=0.90vW=20.34kN（）v作用于排架风荷载如图所示。 第27页/共113页第二十八页，共114页。图2.1 横向(hn xin)排架上的风荷载 第28页/共113页第二十九页，共114页。图2.2. (a) 厂房(chngfng)剖面图；(b) 计算简图及s值 第29页/共113页第三十页，共114页。图2.3作用(zuyng)于排架风荷载 第30页/共113页第三十一页

16、，共114页。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(b tn)，但柱顶有倾斜横梁贯通连接的排架。 排架的内力排架的内力(nil)计算计算等高排架内力等高排架内力(nil)分析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。 第31页/共113页第三十二页，共114页。图等高排架内力(nil)分析 第32页/共113页第三十三页，共114页。v（1） 当排架柱顶作用水平集中荷载F时,由于横梁为刚性(n xn)连杆，所以各柱柱顶水平位移相等。即：vA=B=C= v如沿横梁与柱的连接部位将各柱柱顶切开，

17、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：vF=VA+VB+VC 第33页/共113页第三十四页，共114页。v设各柱柱顶在单位水平(shupng)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(shupng)位移为：vA=VAAvB=VBBvC=VCCv即：VA=A/A=/AvVB=B/B=/BvVC=C/C=/C第34页/共113页第三十五页，共114页。v由公式(gngsh)得：v/A+/B+/C=Fv则各柱柱顶剪力为：vVA=/A=AFvVB=/B=BFvVC=/C=CFv即vVi=iF

18、第35页/共113页第三十六页，共114页。v（2） 当任意荷载作用时v在任意荷载作用下，排架柱的计算分为两个步骤：v第一步：先在排架柱顶附加一个不动铰支座以阻止水平(shupng)侧移，求出支座反力R（可利用附表算出）。v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，以恢复到原来结构体系。第36页/共113页第三十七页，共114页。v【例11.3】一单层单跨厂房排架如图所示。A柱与B柱相同。I上A=I上B=2.13109mm4，I下A=I下B=5.876109mm4，上柱高H1=3.30m，全柱高H2=10.80m，排架上作用有吊车最大横向水平(shupng)荷载Tmax=

19、8.9kN，作用点距柱顶高度y=2.4m，求排架柱的内力，并绘制内力图。v【解】（1） 计算几何参数vn=I上/I下=0.362v=H1/H2=0.306v（2） 求柱顶剪力v 求支座反力vTmax作用点至柱顶高度vy=2.4m，y/H1=0.728，v即y=0.728H1，计算简图如图所示。 第37页/共113页第三十八页，共114页。v查附表(y=0.7H1)得C5=0.66。v查附表(y=0.8H1)得C5=0.615。v用插入法得，当y=0.728H1时：vC5=0.647vRa=TmaxC5-5.76kN()vRb=0vRa+Rb=5.76kN()v 将（Ra+Rb)反向作用于柱顶并

20、进行分配(fnpi)v确定剪力分配(fnpi)系数：vA=B=0.5第38页/共113页第三十九页，共114页。vA(Ra+Rb)=2.88kN()v 求柱顶剪力v将图(b)、（c)图中各柱顶所产生(chnshng)的剪力叠加得：vVa=5.76-2.88=2.88kN()vVb=-2.88kN()v(3) 画内力图第39页/共113页第四十页，共114页。图 吊车横向荷载(hzi)作用计算简图及柱顶剪力计算 第40页/共113页第四十一页，共114页。v【例11.4】一等高排架如图，已知W=5.66kN，q1=1.68kN/m,q=1.05kN/m，A柱与C柱相同，I上A=I上C=2.131

21、05cm4, I下A=I下C=9.23105cm4,I上B=4.17 105cm4,I下B=9.23105cm4。求柱的内力并绘制弯矩图。 v【解】 (1) 计算(j sun)剪力分配系数v=H1/H2=0.254vA、C柱vn=I上/I下=0.231vB柱vn=I1/I2=0.452 第41页/共113页第四十二页，共114页。v查附表得：vA、C柱vC0=2.85vA=C=6941/EcmvB柱vC0=2.94vB=6721/Ecmv剪力分配(fnpi)系数：vA=C=0.33vB=0.34第42页/共113页第四十三页，共114页。v(2) 计算各柱顶剪力v由q1的作用求A柱铰支座反力R

22、A。查附表1得C11=0.361。vRA=q1H2C11=7.41kN()v在q2的作用下得：vRC=q2H2C11=4.63kNvR=RA+RC=12.04kN()v拆除不动铰支座，将W+R=5.66+12.04=17.7kN反向(fn xin)作用于柱顶并分配，如图(b)、(c)所示。第43页/共113页第四十四页，共114页。vVA=A(W+R)-RA=-1.57kN()vVB=B(W+R)= 6kN()vVC=C(W+R)-RC=1.2kN()v（3） 绘制(huzh)弯矩图（如图所示）。第44页/共113页第四十五页，共114页。图 风荷载作用(zuyng)下计算简图及柱顶剪力计算

23、第45页/共113页第四十六页，共114页。图风荷载(hzi)作用下的弯矩图 第46页/共113页第四十七页，共114页。总结总结 3 3等高排架内力等高排架内力(nil)(nil)分析分析 （1）柱顶水平集中力作用下等高排架内力分析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 。iV111iiiniiVFF柱顶水平集中力作用下等高排架的变形和内力柱顶水平集中力作

24、用下等高排架的变形和内力第47页/共113页第四十八页，共114页。111iinii1ii式中式中 第第 i 根排架柱的抗侧移刚度（或抗剪刚度），即悬臂根排架柱的抗侧移刚度（或抗剪刚度），即悬臂 第第 i 根排架柱的剪力分配根排架柱的剪力分配(fnpi)系数，按下式计算：系数，按下式计算： 求得柱顶剪力求得柱顶剪力Vi 后，用平衡条件可得排架柱各截面的弯矩和剪力。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。与各柱抗剪刚度总和的比例关系进行分配。柱柱

25、顶产生单位侧移所需施加的水平力柱柱顶产生单位侧移所需施加的水平力注：注：3 3 等高排架内力分析等高排架内力分析 第48页/共113页第四十九页，共114页。剪力分配系数剪力分配系数(xsh)必满足必满足 。 1i各柱的柱顶剪力各柱的柱顶剪力Vi仅与仅与F 的大小有关，而与其作用在排架左侧或右侧的大小有关，而与其作用在排架左侧或右侧柱顶处位置无关，但柱顶处位置无关，但F 的作用位置对横梁内力有影响。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

26、进行这种情况，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。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及及相应的柱端剪力，柱顶假想的不动铰支座总反力为相应的柱端剪力，柱顶假想的不动铰支座总反力为 。iRR3 3 等高排架内力分析等高排架内力分析 第49页/共113页第五十页，共114页。撤除假想的附加不动铰支座撤除假想的附加不动铰

27、支座(zh zu)，将支座，将支座(zh zu)总反力总反力R反向作用于排反向作用于排架柱顶，应用剪力分配法可求出柱顶水平力架柱顶，应用剪力分配法可求出柱顶水平力R作用下各柱顶剪力作用下各柱顶剪力 。iR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。，然后可求出各柱的内力。 iiRR 任意荷载作用下等高排架内力分析任意荷载作用下等高排架内力分析3 3 等高排架内力分析等高排架内力分析 第50页/共113页第五十一页，共114页。4 4 不等高排架内力不等高排架内力(nil)(nil)分析分析 不等高

28、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。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。为载常数。11 1122121 1222200PPxxxx111221221P2P两跨不等高排架内力分析两跨不等高排架内力分析第51页/共113页第五十二页，共114页。5 5 考虑考虑(kol)(kol)厂房整体空间作用

29、的排架内力分析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厂房整体空间作用的概念 当当各榀排架柱顶均受有水平集中力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，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。当于一个独立的平面排架。当当各榀排架柱顶均受有水平集中力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，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，且榀排架柱顶水平位移呈曲线分布，且 。 ba当当仅其

30、中一榀排架柱顶作用水平集中力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，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，即移减小，即 。 ca当当仅其中一榀排架柱顶作用水平集中力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，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，即将更小，即 。 dc第52页/共113页

31、第五十三页，共114页。 厂房厂房(chngfng)空间作用分空间作用分析析 当结构布置或荷载分布不均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，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。都不是单独的，而是相互制约。这种排架与排架，排架与山墙之这种排架与排架，排架与山墙之间的相互制约作用，称为间的相互制约作用，称为厂房的厂房的整体空间作用整体空间作用。 单层厂房单层厂房整体空间作用的程度整体空间作用的程度主要取决于主要取决于屋盖的水平刚度屋盖的水平刚度、荷载类型

32、荷载类型、山墙刚度和间距山墙刚度和间距等因素。等因素。5 5 考虑厂房整体空间作用的排架内力分析考虑厂房整体空间作用的排架内力分析 第53页/共113页第五十四页，共114页。 （2）吊车荷载作用下考虑厂房整体空间）吊车荷载作用下考虑厂房整体空间(kngjin)作用的排架内力分析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。工作分配系数。厂房空间工作示意图厂房空间工作示意图5 5 考虑厂房整体空间作用的排架内力分析考虑厂房整体空间作用的排架内力分析 第54页/共113页第五十五页，共114页

33、。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单跨厂房空间作用单跨厂房空间作用(zuyng)分配分配系数系数5 5 考虑厂房整体空间作用的排架内力分析考虑厂房整体空间作用的排架内力分析 第55页/共113页第五十六页，共114页。6 6 内力内力(nil)(nil)组合组合

34、 所谓所谓内力组合内力组合，就是将排架柱在各单项荷载作用下的内力，按照它们，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。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。当当柱高度较大时，柱高度较大时，下柱中间某截面下柱中间某截面也可能为控制截面。也可能为控制截面。当当柱上作用有较大的集中荷载（如悬墙

35、重量等）时，可根据其内力大柱上作用有较大的集中荷载（如悬墙重量等）时，可根据其内力大小小还需还需将集中荷载作用处的截面作为控制截面。将集中荷载作用处的截面作为控制截面。第56页/共113页第五十七页，共114页。图11.42 柱的控制(kngzh)截面 第57页/共113页第五十八页，共114页。 （2）荷载效应）荷载效应(xioyng)组合组合 对于一般排架结构，荷载效应组合的设计值对于一般排架结构，荷载效应组合的设计值S应从下列组合值中取最不应从下列组合值中取最不利值确定：利值确定：由可变荷载效应控制的组合由可变荷载效应控制的组合 111.2GkQQ kSSS11.20.9nGkQiQik

36、iSSS由永久荷载效应控制的组合由永久荷载效应控制的组合11.35 nGkQiciQikiSSS6 6 内力组合内力组合第58页/共113页第五十九页，共114页。 （3）不利内力）不利内力(nil)组合组合 通常选择以下四种内力组合作为截面最不利内力组合：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； Mmax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。6 6 内力组合内力组合第59页/共113页第六十页，共114页。 （4）内力）内力(nil)组合注意事项组合注意事项 每次内力组合时，都必须考虑恒荷载产生

37、的内力。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。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在吊车竖向荷载中，同一柱的同一侧牛腿上有Dmax或或Dmin作用，两者只能选择作用，两者只能选择一种参加组合。一种参加组合。吊车横向水平荷载吊车横向水平荷载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。向右，组合时只能选取其中一个方向。 6 6 内力组合内力

38、组合第60页/共113页第六十一页，共114页。构造的设计；n（7） 绘制施工图。1、 柱的计算柱的计算(j sun)内容内容第61页/共113页第六十二页，共114页。矩，或在吊装时采用临时加固措施来解决。运输运输(ynsh)及吊装验算及吊装验算第62页/共113页第六十三页，共114页。图 第63页/共113页第六十四页，共114页。v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。v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。v当ah0时为短牛腿，如图；当ah0时为长牛腿，如图所示。其中h0为牛腿根部垂直截面的有效高度(god)

39、。v当为长牛腿时，与悬臂梁相似，按悬臂梁进行计算。 牛腿设计牛腿设计(shj)第64页/共113页第六十五页，共114页。图牛腿荷载作用(zuyng)位置 第65页/共113页第六十六页，共114页。v从环氧树脂牛腿模型光弹性试验得到牛腿的主应力迹线，如图所示。 v当外荷载Fv为极限荷载的20%40%时，在牛腿主拉应力迹线的密集区首先出现垂直裂缝，如图11所示。v当Fv继续增加到极限荷载的40%60%时，在加载板内侧附近出现第一条斜裂缝，如继续加载则裂缝不断发展(fzhn)；v当加载至极限荷载的80%左右时，突然在加载板外侧出现斜裂缝，这预示牛腿即将破坏。 .1 牛腿的应力牛腿的应力(yngl

40、)状态和破坏过程状态和破坏过程第66页/共113页第六十七页，共114页。图 牛腿内弹性(tnxng)阶段主应力迹线 第67页/共113页第六十八页，共114页。v（1） 剪切破坏v当a/h00.1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，最终沿此裂缝把牛腿从柱上切下而破坏。如图11.67 (a) 所示。v（2） 斜压破坏v当a/h0=0.10.75时，发生斜压破坏。其特征是在加载板内侧出现斜裂缝后，继续加载至极限荷载的80%左右，在加载板内外侧之间，在斜向范围内出现大量(dling)短小斜裂缝，最后在加载板外侧突然出现斜裂缝，而后牛腿沿此斜压杆或斜裂缝而破坏。如图1

41、1.67(b)所示。 第68页/共113页第六十九页，共114页。v（3） 弯压破坏v当a/h00.75时，发生弯压破坏。其特征是当出现(chxin)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压碎而破坏。如图11.67(c)所示。第69页/共113页第七十页，共114页。图11.66 牛腿的裂缝(li fng) 第70页/共113页第七十一页，共114页。图11.67 牛腿的破坏(phui)形式 第71页/共113页第七十二页，共114页。v1.截面尺寸的确定（图

42、11.68）v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。v斜裂缝出现时的荷载(hzi)Fv与a/h0的关系可列经验公式表示： 牛腿设计牛腿设计(shj)001=(1 0.5)0.5/vkhktkvkFFf bhFh第72页/共113页第七十三页，共114页。v2.承载力计算(j sun) v（1） 计算(j sun)简图。 v牛腿在即将破坏时的计算(j sun)简图可视为一个三角桁架，如图11.69所示。 v（2） 正截面承载力计算(j sun)。如图11.69所示。v对A点取力矩平衡方程MA=0可得： 01.20.85vbsyyFFAf h

43、f第73页/共113页第七十四页，共114页。v（3） 斜截面承载力。v牛腿斜截面承载力主要(zhyo)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。 v（4） 局部受压验算。v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：vc=Fvs/A0.75fc 第74页/共113页第七十五页，共114页。图11.68 牛腿受力图(lt) 第75页/共113页第七十六页，共114页。图11.69 牛腿的计算(j sun)简图 第76页/共113页第七十七页，共114页。v牛腿内纵向受拉钢筋宜采用变形钢筋，牛腿几何

44、尺寸及配筋应满足图11.70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(jl)，a170mm。v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/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。 牛腿的构造牛腿的构造(guzo)要求要求第77页/共113页第七十八页，共114页。v【例11.6】试设计例11.5中排架A柱。v【解】柱的设计包括截面设计、牛腿设计和吊装验算等。v(1) A柱截面设计 v(2) A柱吊装验算v起吊(qdio)

45、时，混凝土达到强度设计值100%。计算简图如图11.71所示。v荷载计算v截面验算 v裂缝宽度验算 第78页/共113页第七十九页，共114页。v(3) 牛腿设计v设牛腿高度h=700mm，根据吊车梁支承位置截面尺寸及构造要求，初步(chb)拟定如图11.72所示。 v牛腿高度验算 v牛腿有效高度 v(4) 施工图vA柱的施工图如图11.73所示。第79页/共113页第八十页，共114页。图11.70 牛腿的尺寸(ch cun)及配筋构造 第80页/共113页第八十一页，共114页。图11.71 A柱吊装(diozhung)图第81页/共113页第八十二页，共114页。图11.72 A柱牛腿尺

46、寸(ch cun)图 第82页/共113页第八十三页，共114页。图11.73 A柱施工图 第83页/共113页第八十四页，共114页。1 1 截面截面(jimin)(jimin)设计设计（1）截面配筋计算）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 或稳定系数或稳定系数 与柱的计算长度有与柱的计算长度有 关。混凝土结构设计规范根据单层厂房的实际关。混凝土结构设计规范根据单层厂房的实际(shj)支承及受力特点，结合工程经验所给出的计算长度支承及受力特点，结合工程经验所给出的计算长度 。0l0l 刚性屋盖单层厂房排架柱、

47、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2.0Hl1.0Hl第84页/共113页第八十五页，共114页。（2）构造要求）构造要求 柱的混凝土强度等级不宜低于柱的混凝土强度等级不宜低于C20，纵向受力钢筋直径，纵向受力

48、钢筋直径d不宜小于不宜小于12mm，全部纵向钢筋的配筋率不宜超过，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；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钢筋的最小净间距不应小于30mm和和1.5d(为钢筋的最大直径为钢筋的最大直径)，下部纵向钢，下部纵向钢筋的最小净间距不应小于筋的最小净间距不应小于25mm和和d。 偏心受压柱中垂直于弯矩作用平面偏心受压柱中垂直于弯矩作用平面(pngmin)的纵向受力钢筋以及轴心受的纵向受力钢筋以及轴心受压柱中各边的纵向受力钢筋，其中距不宜大于压柱中各边的纵向受

49、力钢筋，其中距不宜大于300mm。1 1 截面截面(jimin)(jimin)设计设计第85页/共113页第八十六页，共114页。2 2 牛腿设计牛腿设计(shj) (shj) 在厂房结构钢筋混凝土柱中，常在其支承在厂房结构钢筋混凝土柱中，常在其支承(zh chn)(zh chn)屋架、托架、吊车梁屋架、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。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：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

50、长牛腿，按悬臂梁进行设计； 时为短牛腿时为短牛腿 ，是一个变截面短悬臂深梁。，是一个变截面短悬臂深梁。0ah0ah第86页/共113页第八十七页，共114页。（1）牛腿的受力特点及破坏形态）牛腿的受力特点及破坏形态 试验研究表明试验研究表明(biomng)，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，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。坏三个阶段。 弹性阶段弹性阶段 ：通过通过 环氧树脂环氧树脂(hun (hun yn sh zh)yn sh zh)牛腿牛腿模型的光弹试验，模型的光弹试验，得到了主应力迹线得到了主应力迹线。牛腿的应力状态牛腿的应力状态0