单层厂房设计课件.pptx

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1、第二章第二章 单层厂房单层厂房主讲：主讲：管品武管品武 教授教授第二章第二章 单层厂房单层厂房掌握钢筋混凝土单层厂房整体结构布置与设计计算，介掌握钢筋混凝土单层厂房整体结构布置与设计计算，介绍厂房的结构组成、构件选型、排架内力分析与组合及主绍厂房的结构组成、构件选型、排架内力分析与组合及主要构件设计等。要构件设计等。重点内容重点内容：单层厂房结构的选型与布置；钢筋混凝土排：单层厂房结构的选型与布置；钢筋混凝土排架结构的荷载计算、内力分析与组合；钢筋混凝土排架柱架结构的荷载计算、内力分析与组合；钢筋混凝土排架柱及柱下单独基础的设计。及柱下单独基础的设计。难点难点：单层厂房中支撑的布置；排架柱的内

2、力组合；柱：单层厂房中支撑的布置；排架柱的内力组合；柱下单独基础抗冲切计算。下单独基础抗冲切计算。2.l 概概 述述2.1.1 单层厂房的特点单层厂房的特点 工业厂房工业厂房按层数分类按层数分类，可分为单层厂房，可分为单层厂房(多用于机械、冶多用于机械、冶金等工业金等工业)、多层厂房、多层厂房(多用于食品、电子、精密机器制造等多用于食品、电子、精密机器制造等工业工业)和层数混合的厂房和层数混合的厂房(多用于化学工业、热电站多用于化学工业、热电站)三类。三类。单层厂房的结构特点：单层厂房的结构特点：(1)跨度大、高度大，承受的荷载大，因而构件的内力大，截跨度大、高度大，承受的荷载大，因而构件的内

3、力大，截面尺寸大，用料多。面尺寸大，用料多。(2)常承受动力荷载常承受动力荷载(如吊车荷载、动力机械设备荷载等如吊车荷载、动力机械设备荷载等)，须，须考虑动力荷载的影响。考虑动力荷载的影响。(3)空旷型结构，室内几乎无隔墙，仅在四周设置柱和墙。柱空旷型结构，室内几乎无隔墙，仅在四周设置柱和墙。柱是承受屋盖荷载、墙体荷载、吊车荷载及地震作用的主要是承受屋盖荷载、墙体荷载、吊车荷载及地震作用的主要构件。构件。(4)基础反力大，因此对工程地质勘察需提出较高的要求，并基础反力大，因此对工程地质勘察需提出较高的要求，并作深入的分析，以确定地基承载力和基础埋置深度、形式作深入的分析，以确定地基承载力和基础

4、埋置深度、形式与尺寸。与尺寸。2.1.2 单层厂房的结构分类单层厂房的结构分类1.按承重结构的材料分类按承重结构的材料分类混合结构（砖柱、钢筋混凝土屋架或木屋架或轻钢屋架）混合结构（砖柱、钢筋混凝土屋架或木屋架或轻钢屋架）混凝土结构（钢筋混凝土柱、钢屋架或预应力混凝土屋架）混凝土结构（钢筋混凝土柱、钢屋架或预应力混凝土屋架）全钢结构（钢柱、钢屋架）全钢结构（钢柱、钢屋架）2.按承重结构的型式分类按承重结构的型式分类排架（等高排架、不等高排架、锯齿形排架）排架（等高排架、不等高排架、锯齿形排架）刚架（门式刚架）刚架（门式刚架）排架结构排架结构由屋架由屋架(或屋面梁或屋面梁)、柱和基础组成，、柱和

5、基础组成，柱与屋架铰柱与屋架铰接，而与基础刚接。接，而与基础刚接。刚架刚架也是由横梁、柱和基础组成。也是由横梁、柱和基础组成。柱与横梁刚接，而与基柱与横梁刚接，而与基础铰接础铰接。22 单层厂房的结构组成与结构布置单层厂房的结构组成与结构布置22结构组成结构组成 装配式钢筋混凝土单层厂房结构是由多种构件组成的装配式钢筋混凝土单层厂房结构是由多种构件组成的空间空间整体整体.根据组成构件作用不同，可将单层厂房结构分为根据组成构件作用不同，可将单层厂房结构分为承重结构承重结构和和围护结构围护结构两大类。两大类。承重结构承重结构：直接承受荷载并将荷载传给其它构件，如：直接承受荷载并将荷载传给其它构件，

6、如屋面板、天窗架、屋架、柱、吊车梁、基础等；屋面板、天窗架、屋架、柱、吊车梁、基础等；围护结构：围护结构：主要承受自重及风荷载，如外纵墙、山墙、主要承受自重及风荷载，如外纵墙、山墙、连系梁、抗风柱、基础梁等。连系梁、抗风柱、基础梁等。2.2.1.1 屋盖结构屋盖结构 屋盖结构分无檩体系和有檩体系两种：屋盖结构分无檩体系和有檩体系两种：当当大大型型屋屋面面板板直直接接支支承承(焊焊牢牢)在在屋屋架架或或屋屋面面梁梁上上的的称称为为无无檩檩体体系系，其刚度和整体性好，目前应用很广泛；其刚度和整体性好，目前应用很广泛；当当小小型型屋屋面面板板(或或瓦瓦材材)支支承承在在檩檩条条上上，檩檩条条支支承承

7、在在屋屋架架上上(板板与与檩条，檩条与屋架均需有牢固的连接檩条，檩条与屋架均需有牢固的连接)，通常称为有檩体系。，通常称为有檩体系。该该体体系系由由于于采采用用了了小小型型屋屋面面板板及及檩檩条条，所所以以构构件件重重量量轻轻，便便于于运运输输与与安安装装。但但因因构构件件种种类类多多，荷荷载载传传递递路路线线长长，故故其其刚刚度度和和整整体体性性较较差差，其其造造价价比比无无檩檩体体系系的的大大，所所以以它它只只有有在在运运输输、吊吊装装等等困困难难的的情情况况下下，或或在在轻轻型型不不保保温温的的厂厂房房中中才才被被采采用。用。2.2.1.2 横向平面排架横向平面排架 横向平面排架是由屋架

8、横向平面排架是由屋架(屋面梁屋面梁)、横向柱列和基础、横向柱列和基础组成，是单层厂房的基本承重结构组成，是单层厂房的基本承重结构(图图24)。厂房结构的竖向荷载和横向水平荷载主要通过它传厂房结构的竖向荷载和横向水平荷载主要通过它传给地基。因此，在单层厂房的结构设计中，一定要进给地基。因此，在单层厂房的结构设计中，一定要进行横向平面排架计算。行横向平面排架计算。竖竖向向荷荷载载传传递递途途径径 2213 纵向平面排架纵向平面排架 纵向平面排架是由纵向平面排架是由连系梁、吊车梁、纵向柱列连系梁、吊车梁、纵向柱列(包括柱间支包括柱间支撑撑)和和基基础组成础组成(图图2.2.3)。作用主要作用主要是保

9、证厂房结构的纵向稳是保证厂房结构的纵向稳定和刚度，承受作用在厂房结构上的纵向水平荷载，并将其定和刚度，承受作用在厂房结构上的纵向水平荷载，并将其传给地基，同时也承受因温度变化和收缩变形而产生内力。传给地基，同时也承受因温度变化和收缩变形而产生内力。2.2.2 结构布置结构布置为使单层厂房的构配件达到统一，提高设计标准化，单层为使单层厂房的构配件达到统一，提高设计标准化，单层厂房的主要尺寸和标高必须符合规定的统一模数制。厂房的主要尺寸和标高必须符合规定的统一模数制。1.平面与剖面布置平面与剖面布置（1）定位轴线）定位轴线与厂房横向平面排架平行的轴线，称为与厂房横向平面排架平行的轴线，称为横向定位

10、轴线横向定位轴线，以以、表示；与其垂直的轴线，称为表示；与其垂直的轴线，称为纵向定位纵向定位轴线轴线，以，以A、B表示，纵横向定位轴线在平面上排列所表示，纵横向定位轴线在平面上排列所形成的网格，称为形成的网格，称为柱网柱网。定位轴线之间的距离和主定位轴线之间的距离和主要构件的标志尺寸相一致，要构件的标志尺寸相一致，且符合建筑模数。所谓且符合建筑模数。所谓标志标志尺寸尺寸就是构件的实际尺寸加就是构件的实际尺寸加上两端必要的构造尺寸。上两端必要的构造尺寸。如，大型屋面板的实际尺如，大型屋面板的实际尺寸是寸是1490mmX 5970mm，标志尺寸是标志尺寸是1500mmX5000mm；18m屋屋架的

11、实际跨度是架的实际跨度是17950mm，标志跨度是，标志跨度是18000mm，横向定位轴线横向定位轴线通过柱截面的几何中心，且通过屋架中心线通过柱截面的几何中心，且通过屋架中心线与屋面板等横向接缝。在厂房端部横向定位轴线与山墙内边与屋面板等横向接缝。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缘重合，将山墙内侧第一排柱中心内移500mm，并将端部屋，并将端部屋面板做成一端伸臂板面板做成一端伸臂板 一般说，一般说，在横向是与墙、柱中心线重合，在纵向则由墙内在横向是与墙、柱中心线重合，在纵向则由墙内缘或柱外缘通过缘或柱外缘通过(3)变形缝设置变形缝设置变形缝包括变形缝包括伸缩

12、缝、沉降缝和防震缝伸缩缝、沉降缝和防震缝三种。三种。伸缩缝伸缩缝:伸缩缝将厂房从基础顶面到屋面完全分开伸缩缝将厂房从基础顶面到屋面完全分开 混凝土规范混凝土规范)规定：对于装配式钢筋混凝土排架结规定：对于装配式钢筋混凝土排架结构，当处于构，当处于室内室内时，其伸缩缝的最大间距为时，其伸缩缝的最大间距为100m；当处；当处在在露天露天时，其伸缩缝的最大间距为时，其伸缩缝的最大间距为70m。当超过上述规定当超过上述规定或对厂房有特殊要求时，应进行温度应力验算。此外，或对厂房有特殊要求时，应进行温度应力验算。此外，对于下列情况，伸缩缝的最大间距还应适当减小。对于下列情况，伸缩缝的最大间距还应适当减小

13、。沉降缝沉降缝单层厂房结构主要是由简支构件装配而成，因地基不均匀沉降单层厂房结构主要是由简支构件装配而成，因地基不均匀沉降引起的不利影响较小。所以，在一般单层厂房中可不设沉降缝，引起的不利影响较小。所以，在一般单层厂房中可不设沉降缝，只在特殊情况下才考虑设置只在特殊情况下才考虑设置.防震缝防震缝防震缝是为了减轻厂房震害而采取的措施之一。当厂房平面、防震缝是为了减轻厂房震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属立面复杂，结构高度或刚度相差很大，以及在厂房侧边布置附属用房用房(如生活间、变电所、炉子间等如生活间、变电所、炉子间等)时，应设置防震缝。时

14、，应设置防震缝。三缝合一三缝合一（5）剖面布置）剖面布置 厂房高度厂房高度 厂房的高度指室内地厂房的高度指室内地面至柱顶面至柱顶(或下撑式屋架或下撑式屋架下弦底面下弦底面)的距离。的距离。厂房的厂房的高度高度和和轨顶标高轨顶标高是厂房结构设计中的两个是厂房结构设计中的两个重要参数，要综合考虑生重要参数，要综合考虑生产工艺和建筑结构两方面产工艺和建筑结构两方面的因素才能确定。的因素才能确定。确定厂房高度时，应按照厂房建筑模数协调标准确定厂房高度时，应按照厂房建筑模数协调标准(GBJ686)的规定，考虑建筑模数的要求。有吊车和无吊车的规定，考虑建筑模数的要求。有吊车和无吊车的厂房的厂房(包括有悬挂

15、吊车的厂房包括有悬挂吊车的厂房)自自室内地面至柱顶的高度室内地面至柱顶的高度应应为为扩大模数扩大模数3M数列数列；有吊车的厂房，；有吊车的厂房，自室内地面至支承吊自室内地面至支承吊车梁的牛腿面的车梁的牛腿面的高度应为高度应为扩大模数扩大模数3M数列数列。注：注：自室内地面至支承吊车梁的牛腿面的高度在自室内地面至支承吊车梁的牛腿面的高度在7.2m以上时，宜以上时，宜采用采用7.8m、8.4m、9.0m和和9.6m等数值；等数值；预制钢筋混凝土柱自室内地面至柱底的高度宜为模数化尺寸。预制钢筋混凝土柱自室内地面至柱底的高度宜为模数化尺寸。确定厂房高度的原则是：确定厂房高度的原则是：在满足生产工艺前提

16、下，尽可能合理地降低厂房高度，在满足生产工艺前提下，尽可能合理地降低厂房高度，以便减小柱的内力，减少围护结构面积，降低造价；同以便减小柱的内力，减少围护结构面积，降低造价；同时又要考虑减少构件种类，简化连接构造，保证施工方时又要考虑减少构件种类，简化连接构造，保证施工方便等因素。便等因素。厂房跨度工根据生产工艺要求确定，同时满足厂房建筑厂房跨度工根据生产工艺要求确定，同时满足厂房建筑模数协调标准的要求，以便采用标准预制构件。对于有吊模数协调标准的要求，以便采用标准预制构件。对于有吊车的厂房，跨度工可采用下列公式确定：车的厂房，跨度工可采用下列公式确定：2.3 支撑布置支撑布置支撑体系支撑体系是

17、联系屋架、柱等主要构件，并使其构成整体的是联系屋架、柱等主要构件，并使其构成整体的重要部分，对单层厂房抗震设计尤为重要；重要部分，对单层厂房抗震设计尤为重要；单层厂房的支撑体系包括单层厂房的支撑体系包括屋盖支撑屋盖支撑和和柱间支撑柱间支撑两部分。两部分。（1）屋盖支撑）屋盖支撑（上、下弦）横向水平支承（上、下弦）横向水平支承构成刚性框、增强屋面的整体刚度，保证屋架（屋面梁）构成刚性框、增强屋面的整体刚度，保证屋架（屋面梁）的侧向稳定，同时将山墙抗风柱所承受的纵向水平力传的侧向稳定，同时将山墙抗风柱所承受的纵向水平力传到两侧柱列上。到两侧柱列上。纵向水平支撑纵向水平支撑加强屋盖结构在横向水平面内

18、的刚度，保证横向水加强屋盖结构在横向水平面内的刚度，保证横向水平荷载的纵向分布，增强排架的空间工作。平荷载的纵向分布，增强排架的空间工作。屋架间的垂直支撑及水平系杆屋架间的垂直支撑及水平系杆天窗架支撑天窗架支撑（2）柱间支撑）柱间支撑3.围护结构布置围护结构布置（1）抗风柱）抗风柱（2）圈梁、连系梁、过梁和基础梁）圈梁、连系梁、过梁和基础梁 2.4 单层厂房结构主要构件选型单层厂房结构主要构件选型单层厂房结构设计的三个阶段：单层厂房结构设计的三个阶段：方案设计阶段；技术设计阶段；施工图设计阶段。方案设计阶段；技术设计阶段；施工图设计阶段。除拄和基础外，一般都可以根据工程的具体情况，从工业除拄和

19、基础外，一般都可以根据工程的具体情况，从工业厂房结构构件标准图集中选用合适的标准构件。厂房结构构件标准图集中选用合适的标准构件。国家建筑标准设计图集介绍国家建筑标准设计图集介绍全国通用标准图；全国通用标准图；大区通用标准图（如中南标、华北标等）；大区通用标准图（如中南标、华北标等）；省（直辖市）通用标准图（如河南省标、北京市标、上海市标省（直辖市）通用标准图（如河南省标、北京市标、上海市标等）等）地（市）通用标准图地（市）通用标准图“如郑州市标、洛阳市标等如郑州市标、洛阳市标等”。全国通用标准图集一般包括设计和施工说明、构件选用表、结构布全国通用标准图集一般包括设计和施工说明、构件选用表、结构

20、布置图、连接大样图、模板图、配筋图、钢筋节点图、预埋件大样图，置图、连接大样图、模板图、配筋图、钢筋节点图、预埋件大样图，钢筋及钢材用量表等部分，它们均属于结构施工图，因此，可作为钢筋及钢材用量表等部分，它们均属于结构施工图，因此，可作为施工的依据。施工的依据。2.4.2 屋面主要构件选型屋面主要构件选型屋面板屋面板目前，单层厂房屋面板主要有以下几种：目前，单层厂房屋面板主要有以下几种：预应力混凝土大型屋面板预应力混凝土大型屋面板预应力混凝土预应力混凝土“F”形屋面板形屋面板预应力混凝土单肋板预应力混凝土单肋板预应力混凝土夹心保温屋面板预应力混凝土夹心保温屋面板其中应用较多的是预应力混凝土屋面

21、板其中应用较多的是预应力混凝土屋面板(或称为预应力混凝土大型或称为预应力混凝土大型屋面板屋面板)，其外型尺寸常用的是，其外型尺寸常用的是1.5m 6m，为配合屋架尺寸，还有，为配合屋架尺寸，还有0.9m 6m的嵌板，其形式见国家标准图集的嵌板，其形式见国家标准图集92G410(四四)。编号的意义：编号的意义：Y-WB-2x8 2、檩条、檩条 在有檩体系屋盖中，檩条搁在屋架或屋面梁上，支承小在有檩体系屋盖中，檩条搁在屋架或屋面梁上，支承小型屋面板并将屋面荷载传给屋架或屋面梁。它与屋架的型屋面板并将屋面荷载传给屋架或屋面梁。它与屋架的连接应牢固，使其与支撑构件共同组成整体，以保证厂连接应牢固，使其

22、与支撑构件共同组成整体，以保证厂房的空间刚度，可靠地传递水平荷载。房的空间刚度，可靠地传递水平荷载。2.4.3、屋架、屋架屋架是厂房结构的一个重屋架是厂房结构的一个重要组成部分，屋架选型的合要组成部分，屋架选型的合理与否直接关系到厂房屋盖理与否直接关系到厂房屋盖结构的刚度和稳定性。选择结构的刚度和稳定性。选择合理的屋架型式，不仅要考合理的屋架型式，不仅要考虑受力合理与否，而且还要虑受力合理与否，而且还要综合考虑其它因素，如施工综合考虑其它因素，如施工条件、材料供应、跨度大小条件、材料供应、跨度大小等。等。屋架的选型方法屋架的选型方法先确定屋架型式（先确定屋架型式（屋面梁、三铰或两铰拱屋架、桁架

23、式屋面梁、三铰或两铰拱屋架、桁架式屋架屋架），然后根据具体的设计条件从屋架标准图集中选），然后根据具体的设计条件从屋架标准图集中选用合适的屋架。用合适的屋架。2.4.4.天窗架及托架天窗架及托架2.4.5 吊车梁吊车梁吊车梁直接承受吊车传来的竖向荷载和水平制动力，由于吊车往返运行，吊车梁直接承受吊车传来的竖向荷载和水平制动力，由于吊车往返运行，因此因此吊车梁除了要满足承载力、抗裂度和刚度要求外，还要满足疲劳强度吊车梁除了要满足承载力、抗裂度和刚度要求外，还要满足疲劳强度的要求的要求。钢筋混凝土吊车梁的型式很多，目前常用的主要有以下几种：钢筋混凝土吊车梁的型式很多，目前常用的主要有以下几种：(1

24、)混凝土等截面吊车梁：用于厂房跨度混凝土等截面吊车梁：用于厂房跨度30m以下，吊车起重量为以下，吊车起重量为30t以以下下 (2)组合式吊车梁：自重较轻，适用于吊车起重量较小组合式吊车梁：自重较轻，适用于吊车起重量较小(一般不大于一般不大于5t)的的轻、中级工作制吊车。轻、中级工作制吊车。(3)预应力混凝土等截面吊车梁。适用于吊车起重量为预应力混凝土等截面吊车梁。适用于吊车起重量为75t以下的情况。以下的情况。(4)预应力混凝土变截面吊车梁。一般在吊车起重量大、跨度大时采用预应力混凝土变截面吊车梁。一般在吊车起重量大、跨度大时采用 (5)桁架式吊车梁。对一般中型厂房多采用等高桁架式吊车梁。对一

25、般中型厂房多采用等高T形或形或I形截面吊车梁。形截面吊车梁。(6)部分预应力混凝土吊车梁。适用于吊车起重量为部分预应力混凝土吊车梁。适用于吊车起重量为30t以下的情况。以下的情况。2.4.6 常用柱型常用柱型2.4.6.1 柱的截面形式柱的截面形式单层厂房钢筋混凝土柱按其截面形式分为两大类：单肢单层厂房钢筋混凝土柱按其截面形式分为两大类：单肢柱柱(包括矩形、包括矩形、I形、环形截面形、环形截面)和双肢柱和双肢柱(包括平腹杆、斜包括平腹杆、斜腹杆、双肢管柱腹杆、双肢管柱)。2.5 排架内力分析排架内力分析本节介绍横向平面排架结构本节介绍横向平面排架结构(以下简称排架以下简称排架)的内力分析方的内

26、力分析方法。它主要解决两个问题：法。它主要解决两个问题：(1)求出排架柱在各种荷载作用下起控制作用的截面的求出排架柱在各种荷载作用下起控制作用的截面的最不利内力，作为柱截面设计和承载力校核的依据；最不利内力，作为柱截面设计和承载力校核的依据；(2)求出柱传给基础的最不利内力，作为基础设计的依求出柱传给基础的最不利内力，作为基础设计的依据。据。2.5.1 计算筒图计算筒图2.5.1.1 计算单元计算单元2.计算假定与计算简图计算假定与计算简图(1)柱上端与屋架柱上端与屋架(或屋面梁或屋面梁)铰接铰接(2)柱下端与基础固接柱下端与基础固接(3)排架横梁为无轴向变形的刚杆排架横梁为无轴向变形的刚杆，

27、横梁两端处柱的水，横梁两端处柱的水平位移相等平位移相等（跨变排架应考虑横梁轴向变形的影响）（跨变排架应考虑横梁轴向变形的影响）计算简图：计算简图：(4)排架柱的高度由固定端算至柱顶铰结点处排架柱的高度由固定端算至柱顶铰结点处(5)排架的跨度以厂房的轴线为准，排架的跨度以厂房的轴线为准，2.4.2 荷载计算荷载计算掌握各种荷载值的计算，荷载的作用位置（荷载的大小、掌握各种荷载值的计算，荷载的作用位置（荷载的大小、作用点）作用点）恒荷载恒荷载（1）屋盖自重；（）屋盖自重；（2）上柱自重；（）上柱自重；（3）下柱自重；（）下柱自重；（4）吊车梁及轨道等自重。吊车梁及轨道等自重。2.活荷载活荷载（1）

28、屋面活荷载（作用位置与屋盖恒载相同）屋面活荷载（作用位置与屋盖恒载相同）屋面均布活荷载；屋面均布活荷载；雪荷载；雪荷载；屋面积灰荷载。屋面积灰荷载。当不考虑屋面积灰荷载时，取屋面均布活荷载和雪荷载两当不考虑屋面积灰荷载时，取屋面均布活荷载和雪荷载两者中的较大值；者中的较大值；当考虑屋面积灰荷载时，取屋面均布活荷载、雪荷载和屋当考虑屋面积灰荷载时，取屋面均布活荷载、雪荷载和屋面积灰荷载三者中的较大值。面积灰荷载三者中的较大值。雪荷载的计算：雪荷载的计算：风荷载的计算风荷载的计算风荷载标准值风荷载标准值风荷载的方向是变化的，设计时既要考虑风荷载的方向是变化的，设计时既要考虑左风荷载左风荷载、又要、

29、又要考虑考虑右风荷载右风荷载。作用于排架上的风荷载作用于排架上的风荷载 3.吊车荷载吊车荷载吊车的工作级别（原规范称为吊车的工作制度）：吊车的工作级别（原规范称为吊车的工作制度）：根据吊车荷载达到其额定值的程度将吊车的工作级别分根据吊车荷载达到其额定值的程度将吊车的工作级别分为为A1A8级。级。其中其中A1A5级对应于原规范的轻级和中级工作制；级对应于原规范的轻级和中级工作制；其中其中A6A8级对应于原规范的重级和超重级工作制。级对应于原规范的重级和超重级工作制。（1）吊车竖向荷载（最大竖向荷载、最小竖向）吊车竖向荷载（最大竖向荷载、最小竖向荷载荷载当小车吊在额定最大起重量当小车吊在额定最大起

30、重量Q开到大车某一极限工况位置时，开到大车某一极限工况位置时，在这一侧的每个大车轮压称为吊车的在这一侧的每个大车轮压称为吊车的最大轮压最大轮压Pmax,k(标准值标准值)，在另一侧的称为，在另一侧的称为最小轮压最小轮压标准值标准值Pmin,k。Pmax,k与与Pmin,k同时发生。计算吊车轮压施加于排架柱的荷载同时发生。计算吊车轮压施加于排架柱的荷载时，应考虑数台吊车的不利组合：时，应考虑数台吊车的不利组合：单跨厂房的一榀排架，最多考虑单跨厂房的一榀排架，最多考虑两台两台吊车；对多跨厂房吊车；对多跨厂房的一榀排架时，最多考虑的一榀排架时，最多考虑四台四台吊车。吊车。Pmax,k与与Pmin,k

31、可根据吊车型号、规格等查阅产品目录或起重运输机械可根据吊车型号、规格等查阅产品目录或起重运输机械专业标准专业标准(ZQI一一62)得到。对于四轮吊车最大轮压设计值得到。对于四轮吊车最大轮压设计值Pmax与和最与和最小轮压设计值小轮压设计值Pmin可按下列公式计算可按下列公式计算但吊车是移动的，故作用于每榀排架上的吊车竖向荷载组合值需应用但吊车是移动的，故作用于每榀排架上的吊车竖向荷载组合值需应用影响线原理求出。产生的最大竖向荷载影响线原理求出。产生的最大竖向荷载Dmax。时，另一边相应柱子承。时，另一边相应柱子承受受Pmin产生的最小竖向荷载产生的最小竖向荷载Dmin。Dmax和和Dmin即为

32、作用在排架柱上的吊车竖向荷载，两者同时出现。即为作用在排架柱上的吊车竖向荷载，两者同时出现。Dmax和和Dmin对下柱都是偏心压力，应把它们换算成作用在下柱顶面的对下柱都是偏心压力，应把它们换算成作用在下柱顶面的轴心压力和力矩。轴心压力和力矩。（2）吊车横向水平荷载）吊车横向水平荷载 Tmax吊车横向水平荷载由小车吊起重物后的横向水平制动力引起，作用于吊车横向水平荷载由小车吊起重物后的横向水平制动力引起，作用于吊车梁顶面与柱联结处吊车梁顶面与柱联结处。通过一个大车轮传递的吊车横向水平力标准值：通过一个大车轮传递的吊车横向水平力标准值：-横向水平荷载系数横向水平荷载系数吊车在排架上产生的最大水平

33、荷载标准值：吊车在排架上产生的最大水平荷载标准值：吊车横向水平荷载应同时作用于支承该吊车的两侧柱上；吊车横向水平荷载应同时作用于支承该吊车的两侧柱上；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的吊车台数不应多于2台台。2.5.3 排架内力分析排架内力分析不考虑厂房整体空间作用排架计算方法：不考虑厂房整体空间作用排架计算方法：1.等高排架内力分析（剪力分配法）等高排架内力分析（剪力分配法）（1）阶梯形柱的位移计算）阶梯形柱的位移计算柱顶位移，可查柱顶位移，可查P301附录附录2.柱顶水平集中力作用下的

34、内力柱顶水平集中力作用下的内力 2.柱顶水平集中力作用下的内力柱顶水平集中力作用下的内力 3.任意荷载作用下的内力任意荷载作用下的内力2.4.4 不等高排架内力分析不等高排架内力分析采用力法求解采用力法求解2.5.6 排架内力组合排架内力组合在分析排架结构的内力时，先求出各种荷载单独作用时各柱的内力，然在分析排架结构的内力时，先求出各种荷载单独作用时各柱的内力，然后进行内力组合。其目的是求出起控制作用的截面的最不利内力，作为后进行内力组合。其目的是求出起控制作用的截面的最不利内力，作为柱及基础设计的依据。柱及基础设计的依据。1.控制截面控制截面上柱柱底截面：上柱柱底截面：-截面；截面；下柱牛腿

35、顶面：下柱牛腿顶面：-截面；截面；柱底截面：柱底截面：-截面。截面。2.荷载效应组合荷载效应组合建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范GB50009-2006的规定（简要复习）的规定（简要复习）（1）作用（荷载）效应的基本组合：作用（荷载）效应的基本组合：对于基本组合，荷载效应组合的设计值应从下列组合值中取最不利值确对于基本组合，荷载效应组合的设计值应从下列组合值中取最不利值确定：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：对于一般排架、框架结构对于一般排架、框架结构，基本组合可采用简化规则：，基本组合可采用简化规则：当仅有一个可变荷载时：当仅有一个可变荷载时：由永久荷载效应控制的组合：

36、由永久荷载效应控制的组合：（2）基本组合的荷载分项系数取值的规定：）基本组合的荷载分项系数取值的规定：永久荷载分项系数永久荷载分项系数当其效应对结构不利时：对由可变荷载效应控制的组合，当其效应对结构不利时：对由可变荷载效应控制的组合，1.2；对由永久荷载效应控制的组合，对由永久荷载效应控制的组合，1.35。当其效应对结构有利时：。当其效应对结构有利时：一般情况下，应取一般情况下，应取1.0；对结构倾覆、滑移或漂浮验算，取；对结构倾覆、滑移或漂浮验算，取0.9。可变荷载的分项系数可变荷载的分项系数一般情况下，应取一般情况下，应取1.4；对标准值大于；对标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面的工业房

37、屋楼面结构的活荷载，应取结构的活荷载，应取1.3。3）对常见的住宅、办公楼等民用建筑，当仅有一个可变荷）对常见的住宅、办公楼等民用建筑，当仅有一个可变荷载作用时，其承载能力极限状态设计表达式可简化为：载作用时，其承载能力极限状态设计表达式可简化为：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：单层厂房的荷载效应组合：单层厂房的荷载效应组合：（1）组合原则）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：当有多个可变荷载作用时：当有多个可变荷载作用时：当只有一个可变荷载作用时：当只有一个可变荷载作用时：由永久荷载效应控制的组合

38、：由永久荷载效应控制的组合：与原规范不同，在考虑组合时，摒弃了与原规范不同，在考虑组合时，摒弃了“遇风组合遇风组合”的惯例，要求所有的惯例，要求所有可变荷载当作为伴随荷载时，都必须以其组合值为代表值，而不仅仅限可变荷载当作为伴随荷载时，都必须以其组合值为代表值，而不仅仅限于有风荷载参与组合的情况。于有风荷载参与组合的情况。至于对组合值系数，除风荷载仍取至于对组合值系数，除风荷载仍取 外，外，对其它可变荷载，目前建议统一取对其它可变荷载，目前建议统一取 。当设计一般排架和框架时，为便于计算，仍允许采用简化的组合规则，当设计一般排架和框架时，为便于计算，仍允许采用简化的组合规则，也即对所有参与组合

39、的可变荷载的效应设计值，乘以一个统一的组合系也即对所有参与组合的可变荷载的效应设计值，乘以一个统一的组合系数，但考虑到原规范中的数，但考虑到原规范中的组合系数组合系数0.85在某些情况下偏于不安全，因此在某些情况下偏于不安全，因此将它将它提高到提高到0.9。在应用荷载组合时，为减轻计算工作量，当考虑以自重为主时，对可变在应用荷载组合时，为减轻计算工作量，当考虑以自重为主时，对可变荷载容许只考虑与结构自重方向一致的竖向荷载，例如雪荷载、吊车竖荷载容许只考虑与结构自重方向一致的竖向荷载，例如雪荷载、吊车竖向荷载。向荷载。（2）组合种类）组合种类根据以上原则，对不考虑抗震设防的单层厂房结构，按承根据

40、以上原则，对不考虑抗震设防的单层厂房结构，按承载力极限状态进行内力分析时，需进行以下几种组合：载力极限状态进行内力分析时，需进行以下几种组合：由可变荷载效应控制的组合：由可变荷载效应控制的组合：1.2*永久荷载标准值永久荷载标准值+0.9*1.4(风荷载标准值风荷载标准值+吊车荷载标准值吊车荷载标准值+屋面活荷屋面活荷载标准值载标准值)；1.2*永久荷载标准值永久荷载标准值+0.9*1.4(风荷载标准值风荷载标准值+屋面活荷载标准值屋面活荷载标准值)；1.2*永久荷载标准值永久荷载标准值+0.9*1.4(风荷载标准值风荷载标准值+吊车荷载标准值吊车荷载标准值)；1.2*永久荷载标准值永久荷载标

41、准值+1.4*任意一个可变荷载标准值（风荷载、吊车荷载任意一个可变荷载标准值（风荷载、吊车荷载或屋面活荷载）；或屋面活荷载）；由永久荷载效应控制的组合：由永久荷载效应控制的组合：1.35*永久荷载标准值永久荷载标准值+1.4*(0.6*风荷载标准值风荷载标准值+0.7*吊车荷吊车荷载标准值载标准值+0.7*屋面活荷载标准值屋面活荷载标准值)。3.内力组合内力组合 (1)+Mmax及相应的及相应的N、V；(2)一一Mmax及相应的及相应的N、V；(3)Nmax及相应的及相应的M、V；(4)Nmin及相应的及相应的M、V。进行内力组合时，还应注意：进行内力组合时，还应注意：(1)永久荷载永久荷载在

42、任何一种内力组合下都存在。在任何一种内力组合下都存在。(2)吊车竖向荷载吊车竖向荷载Dmax可分别作用在一跨的左柱或右柱，对于这两种情可分别作用在一跨的左柱或右柱，对于这两种情况，每次只能选择其中一种情况参与内力组合。况，每次只能选择其中一种情况参与内力组合。(3)吊车横向水平荷载时，该跨必然相应作用有该吊车的竖向荷载；但吊车横向水平荷载时，该跨必然相应作用有该吊车的竖向荷载；但考虑吊车竖向荷载时，该跨不一定相应作用有该吊车的横向水平荷载。考虑吊车竖向荷载时，该跨不一定相应作用有该吊车的横向水平荷载。(4)考虑吊车横向水平荷载时，对单跨或多跨厂房，参与组合的吊车不考虑吊车横向水平荷载时，对单跨

43、或多跨厂房，参与组合的吊车不应多于两台。对于多跨厂房，应考虑即应多于两台。对于多跨厂房，应考虑即任意一跨内任意一跨内有两台吊车或有两台吊车或任意两任意两跨内跨内各有一台吊车。但只能选其中一种情况参与组合。各有一台吊车。但只能选其中一种情况参与组合。(5)风荷载风荷载的作用方向有向左和向右两种的作用方向有向左和向右两种(6)在无吊车的厂房中，第在无吊车的厂房中，第种及第种及第种荷载组合往往起决定性作用。种荷载组合往往起决定性作用。2.5 单层厂房结构主要构件设计单层厂房结构主要构件设计2.5.1 钢筋混凝土屋架设计要点钢筋混凝土屋架设计要点1.荷载及荷载组合荷载及荷载组合（1）荷载）荷载恒荷载：

44、屋面构造层（面层、保温层、防水层、隔气层等）恒荷载：屋面构造层（面层、保温层、防水层、隔气层等）、屋面板及嵌缝、天窗架、屋架及支撑重；、屋面板及嵌缝、天窗架、屋架及支撑重；活荷载：屋面活荷载（雪荷载、积灰荷载）、吊挂吊车荷活荷载：屋面活荷载（雪荷载、积灰荷载）、吊挂吊车荷载。载。（2）荷载组合）荷载组合全跨恒荷载全跨恒荷载+全跨活荷载；全跨活荷载；全跨恒荷载全跨恒荷载+半跨活荷载；半跨活荷载；全跨恒荷载全跨恒荷载+半跨安装荷载半跨安装荷载 2.计算简图和内力分析计算简图和内力分析*次内力计算步骤：次内力计算步骤：按铰接桁架求各杆内力（主内力）；按铰接桁架求各杆内力（主内力）；分析桁架在主内力作

45、用下的变形和节点相对变位；分析桁架在主内力作用下的变形和节点相对变位；计算由此相对变位引起的各杆件固端弯矩；计算由此相对变位引起的各杆件固端弯矩；用力矩分配法计算各杆件的次内力。用力矩分配法计算各杆件的次内力。3.杆件截面设计杆件截面设计（1）上弦杆截面设计）上弦杆截面设计弯矩作用平面（屋架平面内）：按偏心受压构件计算；弯矩作用平面（屋架平面内）：按偏心受压构件计算；垂直弯矩作用平面（屋架平面外）：按轴心受压构件计算；垂直弯矩作用平面（屋架平面外）：按轴心受压构件计算；注意构件计算长度的取值。注意构件计算长度的取值。（2）下弦杆截面设计）下弦杆截面设计按轴心受拉构件或偏心受拉构件计算；按轴心受

46、拉构件或偏心受拉构件计算；注意对下弦杆进行抗裂验算或裂缝宽度验算。注意对下弦杆进行抗裂验算或裂缝宽度验算。（3）腹杆截面设计）腹杆截面设计按轴心受拉或轴心受压构件计算；按轴心受拉或轴心受压构件计算；注意构件的计算长度。注意构件的计算长度。4.节点构造节点构造5.屋架翻身扶直与吊装的验算屋架翻身扶直与吊装的验算2.5.2 钢筋混凝土柱设计钢筋混凝土柱设计1.矩形和矩形和形截面柱设计形截面柱设计按对称配筋偏心受压截面设计（、组合，较小、一般可不按对称配筋偏心受压截面设计（、组合，较小、一般可不考虑）考虑）柱的计算长度柱的计算长度(2)吊装、运输阶段的承载力和裂缝宽度验算吊装、运输阶段的承载力和裂缝

47、宽度验算混凝土结构设计规范规定：混凝土结构设计规范规定：“预制构件尚应按制作、预制构件尚应按制作、运输及安装时相应的荷载值进行施工阶段的验算。预制构件运输及安装时相应的荷载值进行施工阶段的验算。预制构件吊装的验算，应将构件自重乘以动力系数，动力系数可取吊装的验算，应将构件自重乘以动力系数，动力系数可取1.5，但可根据构件吊装时的受力情况适当增减。，但可根据构件吊装时的受力情况适当增减。”吊装承载力验算吊装承载力验算*荷载值、按构件自重标准值计算并乘以动力系数荷载值、按构件自重标准值计算并乘以动力系数1.5；*控制截面：控制截面：A-A、B-B、C-C。裂缝宽度验算裂缝宽度验算2.牛腿设计牛腿设

48、计牛腿是支承吊车荷载的重要构件（承受很大的集中荷载和牛腿是支承吊车荷载的重要构件（承受很大的集中荷载和动力作用）应保证其承载力和抗裂性要求；动力作用）应保证其承载力和抗裂性要求；牛腿设计的主要内容：牛腿设计的主要内容：确定牛腿的截面尺寸确定牛腿的截面尺寸配筋计算配筋计算构造设计构造设计牛腿试验研究的主要成果：牛腿试验研究的主要成果：时称为长牛腿，按悬臂梁设计；时称为长牛腿，按悬臂梁设计；时称为短牛腿（悬臂深梁），按牛腿设计。时称为短牛腿（悬臂深梁），按牛腿设计。（1）牛腿的受力特点和破坏形态）牛腿的受力特点和破坏形态弹性阶段的应力分布弹性阶段的应力分布牛腿顶部上边缘附近的主拉应力迹线大体与上边

49、缘平行；牛牛腿顶部上边缘附近的主拉应力迹线大体与上边缘平行；牛腿斜边附近的主压应力迹线大体与腿斜边附近的主压应力迹线大体与ab连线平行；上柱根部与连线平行；上柱根部与牛腿交界面处存在应力集中现象。牛腿交界面处存在应力集中现象。裂缝的出现与开展裂缝的出现与开展在极限荷载的在极限荷载的20%-40%时首先出现竖向裂缝时首先出现竖向裂缝；在极限荷；在极限荷载的载的40%-60%时，在加载垫板内侧出现第一条斜裂缝时，在加载垫板内侧出现第一条斜裂缝；接；接近破坏时（约为破坏荷载的近破坏时（约为破坏荷载的80%），突然出现第二条斜裂缝），突然出现第二条斜裂缝，预示牛腿即将破坏。（，预示牛腿即将破坏。（P1

50、38及图及图2.78）破坏形态破坏形态弯压破坏（图弯压破坏（图2.79a）；）；斜压破坏（图斜压破坏（图2.79b、c）；）；剪切破坏（图剪切破坏（图2.79d）；）；此外尚有：混凝土局压破坏（图此外尚有：混凝土局压破坏（图2.79e）、撕裂破坏或保）、撕裂破坏或保护层脱落（图护层脱落（图2.79f）、加载杯根部受拉破坏（图）、加载杯根部受拉破坏（图2.79g）等局部破坏形态。等局部破坏形态。（2）牛腿截面尺寸的确定（防止牛腿出现斜裂缝）牛腿截面尺寸的确定（防止牛腿出现斜裂缝）（3）牛腿承载力计算）牛腿承载力计算牛腿承载力计算简图（带斜压杆的三角形析桁架）牛腿承载力计算简图（带斜压杆的三角形析