混凝土单层工业厂房

1、混凝土结构设计及优化混凝土结构设计及优化 第第12章章单层厂房单层厂房 第第12章章 单层厂房单层厂房 n12.1 单层厂房的结构组成与布置单层厂房的结构组成与布置 n12.2 排架计算排架计算 n12.3 排架柱设计排架柱设计 n12.4 柱下独立基础设计柱下独立基础设计 n12.5 吊车梁吊车梁 12.1 12.1 单层工业厂房结构组成与布置单层工业厂房结构组成与布置 按结构形式按结构形式 排架结构（等高、不等高、锯齿形）排架结构（等高、不等高、锯齿形） 刚架结构（两铰门架、三铰门架）刚架结构（两铰门架、三铰门架） 等高排架等高排架不等高排架不等高排架 锯齿型排架锯齿型排架 一、柱网布置一

2、、柱网布置 柱网是竖向承重构件柱网是竖向承重构件 纵横向定位轴线所形纵横向定位轴线所形 成的网格。成的网格。 柱距应采用柱距应采用6 6米或米或6 6米米 的倍数；的倍数； 跨度在跨度在1818米以下采用米以下采用3 3 米的倍数，在米的倍数，在1818米以米以 上采用上采用6 6米的倍数。米的倍数。 n边柱外边缘、纵墙內缘、纵向定位轴线三者重合。 n跨度L： nL=Lk+2e, e=B1+B2+B3 nLk:吊车跨度 ne:吊车轨道中心线至纵向定位轴线，一般取750mm。 nB1:吊车轨道中心线至吊车桥架外边缘的距离。 nB2:吊车桥架外边缘至上柱内边缘的净空宽度的距离。吊车重量 50t，

3、B2 80mm；吊车重量50t， B2 100mm； nB3:边柱的上柱截面高度或中柱边缘至纵向定位轴线的距离。 二、纵向定位轴线二、纵向定位轴线 n横向定位轴线一般通过柱截面的几何中心 n边跨处，横向定位轴线位于山墙内边缘 n端柱中心线：内移600mm 三、横向定位轴线三、横向定位轴线 高度高度 自室内地面至柱顶的高度应为自室内地面至柱顶的高度应为300300的倍数；的倍数； 自室内地面至牛腿的高度应为自室内地面至牛腿的高度应为300300的倍数；的倍数； 自室内地面至吊车轨道自室内地面至吊车轨道的高度的高度应为应为600600的倍数。的倍数。 净空要求净空要求 屋架下弦与吊车架外轮廓线的距

4、离屋架下弦与吊车架外轮廓线的距离 ； 吊车架外缘吊车架外缘与柱内缘与柱内缘的间距的间距 mmHC220 )75(100)50(80 2 tQmmtQmmB、 轨道中心线与纵向轴线的距离轨道中心线与纵向轴线的距离 mm750 n伸缩缝伸缩缝 横向伸缩缝一般采用双柱；纵向伸缩缝一般采用单柱。 n沉降缝沉降缝 避免沉降不均引起的开裂 n抗震抗震缝缝 当厂房平、立面布置复杂或结构高度、刚度相差很大时设置。 四、变形缝四、变形缝 五、支撑布置五、支撑布置 u柱间支撑柱间支撑 位置：伸缩缝区段中央或临近中央。位置：伸缩缝区段中央或临近中央。 位置：伸缩缝区段两端。位置：伸缩缝区段两端。 u屋架垂直支撑及水

5、平系杆屋架垂直支撑及水平系杆 支撑的作用：支撑的作用： n保证结构构件的稳定与正常工作 n增强厂房的整体稳定性和空间刚度 n把纵向风荷载、吊车纵向水平荷载以及水平地震作用等 传递到主要承重构件 n保证施工安装阶段结构构件的稳定 柱柱间支撑分为：间支撑分为： I.上部柱间支撑 II.中部柱间支撑 III.下部柱间支撑 注意：中部、下部柱间支 撑视需求不一定设置。 上部柱间支撑，下部柱间支撑 屋屋盖支撑包括：盖支撑包括： I.上弦水平支撑 II.下弦水平支撑 III.垂直支撑 IV.纵向水平系杆 下弦水平支撑 上弦水平支撑 屋盖垂直支撑 纵向水平系杆 n屋面支撑作用： n在每个温度区段内，由上下弦

6、水平支撑分别在温 度区段的两端构成横向的上下水平刚性框，再用 垂直支撑和水平系杆把两端的水平刚性框连接起 来。 12.2 12.2 排架计算排架计算 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 ，可简化为纵、横向平面排架分别进行分析。除进行抗，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震和温度应力分析，纵向排架一般不计算。 A B 计算单元计算单元 12345 一、计算单元一、计算单元 从从整体结构中选取有代表性的一部整体结构中选取有代表性的一部 分作为计算的对象，该部分称为计分作为计算的对象，该部

7、分称为计 算单元。算单元。 二、结构二、结构简图简图 n柱子下端固接于基础顶面，横梁与柱铰接柱子下端固接于基础顶面，横梁与柱铰接； n横梁为没有轴向变形的刚杆。横梁为没有轴向变形的刚杆。 u EI A B l EI u EI l EI Hu H 恒载恒载 屋盖自重屋盖自重 上柱自重上柱自重 下柱自重下柱自重 吊车梁及轨道自重吊车梁及轨道自重 活载活载 屋面活载屋面活载 吊车荷载吊车荷载 1 F 形式、大小、作用位置、方向。形式、大小、作用位置、方向。 2 F 3 F 4 F Wqq、 21 5 F 风荷载风荷载 150 750 1 F 4 F 1 e 2 F 0 e 4 e 3 F 1 M 1

8、 M 2 M 2 M 恒载下计算简图恒载下计算简图 111 eFM 440212 )(eFeFFM 恒载下轴力图恒载下轴力图 1 F 21 FF 421 FFF 3421 FFFF 1 F 21 FF 421 FFF 3421 FFFF 恒载恒载 吊车分类：吊车分类： n悬挂吊车、手动吊车、电动葫芦、桥式吊车 n本节只考虑桥式吊车 按工作强度分为：按工作强度分为： 按照使用的频繁程度分为轻级(A1A3)、中级(A4、A5)、重级(A6、A7) 和特重级(A8)四个载荷状态。 吊车吊车 悬挂吊车 电动葫芦 手动吊车 桥式吊车 吊车类型 桥式吊车组成：桥式吊车组成： n大车：即桥架，沿吊车梁上的轨

9、道运行 n小车：在大车桥架的轨道上运行 吊车吊车的移动分为两部分的移动分为两部分： n 横向：小车的移动与刹车 n 纵向：大车的移动与刹车 （一）因小车移动而变化的荷载： n最大轮压最大轮压 n最小轮压最小轮压 n横向横向水平制动力水平制动力 max P min P max T 最大最大轮压与最小轮压轮压与最小轮压 最大轮压：当最大轮压：当小车吊有额定起重量开到桥架某一极限位置时，小车吊有额定起重量开到桥架某一极限位置时， 在这一侧产生的轮压在这一侧产生的轮压； 最最小小轮轮压：与最大轮压相对应的另一侧轮压称最小轮压。压：与最大轮压相对应的另一侧轮压称最小轮压。 n最大轮压与最小轮最大轮压与最

10、小轮压的取值压的取值 最大轮压最大轮压 可从产品目录中查得；最小轮压可从产品目录中查得；最小轮压 可由可由 下式确定：下式确定： max P min P maxmin )( 2 1 PQgGP G：大车自重 g：小车自重 Q：吊车额定起重量 （二）因大车移动发生的荷载（二）因大车移动发生的荷载 n纵向水平制动力 n对柱子、吊车梁需考虑最不利位置问题，即需按 影响线计算不利吊车位置 0 T n影响线：影响线：单位移动荷载作用下，结构上某一量值 Z 的变化规律的图形称为该量值Z的影响线。 n吊车竖向荷载标准值吊车竖向荷载标准值 kk DD min,max, 、 iik yPD maxmax, ii

11、k yPD minmin, 如果两台吊车相同，则如果两台吊车相同，则 ik yPD maxmax, max min max,min, P P DD kk x P2max P1max P1maxP2max K1K2 y2y3y4 y1=1 B1B2 ：大轮子影响线纵标值的总和 i y ：多台吊车的荷载折减系数 n 吊车横向水平荷载标准值吊车横向水平荷载标准值（小车吊有重物刹车时引起的惯性力）（小车吊有重物刹车时引起的惯性力） 传力过程：小车惯性力传力过程：小车惯性力 大车大车吊车梁吊车梁排架柱排架柱 作用位置：吊车梁顶面作用位置：吊车梁顶面作用方向：垂直轨道作用方向：垂直轨道 max T 横向制

12、动系数。横向制动系数。 tQ tQ tQ 7508. 0 501610. 0 1012. 0 软钩 4/ )(gQTi 每个轮子上的横向水平制动力：每个轮子上的横向水平制动力： iik yTT max, 如果吊车相同，如果吊车相同， max max,max, P T DT kk 同样，利用影响线可以确定柱子受到的水平力同样，利用影响线可以确定柱子受到的水平力 吊车荷载吊车荷载 n横向刹车力 n因小车沿横向左右运行，有正反两个方向的刹车 情况 n对Tmax需考虑向左作用，又需考虑向右作用 n单跨：考虑两种荷载组合 n双跨：考虑四种荷载组合 n 吊车纵向水平荷载标准值吊车纵向水平荷载标准值 max

13、0 1 . 0 PT 按一侧所有制动轮最大轮压之和的按一侧所有制动轮最大轮压之和的10%10%确定：确定： （大车行驶中刹车引起的惯性力）（大车行驶中刹车引起的惯性力） 作用位置：轨道顶面作用位置：轨道顶面 作用方向：沿轨道方向作用方向：沿轨道方向 n 对于一层吊车厂房：水平荷载最多考虑对于一层吊车厂房：水平荷载最多考虑2 2台；多跨时，台；多跨时， 竖向荷载最多考虑竖向荷载最多考虑4 4台。台。 吊车荷载吊车荷载 n单跨厂房，跨度24米，柱距7米，按2台15t中级 吊车计算，吊车桥架跨度22.5米。 n求Dmax，Dmin和Tmax 算例 n柱顶以下墙面部分 n柱顶以上屋盖部分 ： 风向 1

14、s 5 . 0 1 h 2 h S L k W kh W kk wBSW 2 2 sin hBw S h wBS wBSW kk kkh kkkWWW21 kW 风荷载风荷载 n基本风压0.55kN/m2，柱顶标高15米，室外地坪标高-0.6 米，h1=2米,h2=1.5米，屋顶坡度12度，地面粗糙度C类 ，排架计算宽度6米。 算例 n风压计算： n 风荷载标准值（kN/m2） n 基本风压（kN/m2） n 风振系数 n 体型系数 n 高度变化系数 0 zszk z s z k 0 风压高度变化系数 n封闭式双坡屋面 风压体形变化系数 5 M 5 M max M min M 活载下计算简图活

15、载下计算简图 155 eFM 4maxmax eDM max T max T W 1 q 2 q 4minmin eDM n等高排架：柱顶水平位移相同的排架。 n计算假定： 、横梁长度不变，无轴向变形。 、柱顶铰接 一、柱一、柱的侧向刚度的侧向刚度 n设柱顶作用一单位力发生的位移为设柱顶作用一单位力发生的位移为 n则要使柱顶产生单位位移，则需在柱则要使柱顶产生单位位移，则需在柱 顶施加的水平力为顶施加的水平力为 u n 代表代表柱抵抗侧移的能力，称为柱抵抗侧移的能力，称为“侧向侧向 刚度刚度”或或“抗剪刚度抗剪刚度”或或“抗侧刚度抗侧刚度”， 用用D D0 0表示表示。 u 1 1 u H u

16、 EI l EI u H l H u 1 l EIC H 0 3 ) 1 1 (1 3 3 0 n C l u I I n H Hu 3 0 /1 H EIC uD l 1 1 1 3 3 3 nIE H u lc 式中：式中： 侧向刚度侧向刚度 1 u H u EI l EI u H l H ， 二、剪力分配法二、剪力分配法 l 柱顶作用集中荷载柱顶作用集中荷载 1 V F 1 u i u n u i V n V n i i VF 1 由平衡条件：由平衡条件： iii uDV 由物理条件：由物理条件： 由几何条件：由几何条件： ni uuu 1 可求得：可求得：FV ii n j j i n

17、 j j i i u u D D 11 /1 /1 i称为称为柱柱i i的剪力分配系数。的剪力分配系数。 l 任意荷载作用任意荷载作用 5 M 5 M max M min M max T W 1 q 2 q 5 M 5 M max M min M max T W 1 q2 q BA RR n 在柱顶加上不动铰支座，利用在柱顶加上不动铰支座，利用图表附录图表附录9求求出内力和支座反力；出内力和支座反力； n 将支座反力反向作用于柱顶，求出内力；将支座反力反向作用于柱顶，求出内力； n 将上述两种情况的内力叠加。将上述两种情况的内力叠加。 A R B R n例12-3 求内力 n1、求惯性矩I、系

18、数n和 n上部柱惯性矩 Iu=2.13109mm4 n下部柱惯性矩 Il=5.85109mm4 36.0 1085.5 1013.2 9 9 l u I I n 3.0 11000 3300 H H u n2、在柱顶附加不动铰支座 n（1）根据附录9中的图9-3根据n、，获得C3 n（2）求得支座反力 n（3）因此，A柱和B柱的柱顶剪力为： kNC H M R kNC H M R B A 24.43.1 11 9.35 17.123.1 11 103 3 min 3 max kNRV kNRV BB AA 24.4 15.12 1 , 1 , n（4）绘弯矩图，以A柱为例 n3、撤销不动铰支座

19、，将支座反力反向添加到柱 顶 n（1）求柱顶剪力 n因两柱相同，所以剪力分配系数 n因此，各柱分配的柱顶剪力为 n（2）绘弯矩图 2 1 BA kN RRVV BABA 97.324.417.12 2 1 2 1 2 ,2 , n4、叠加两柱状态 n（1）剪力叠加 kNVVV kNVVV BBB AAA 21.897.324.4 20.897.317.12 2 ,1 , 2 ,1 , n（2）弯矩叠加（以A柱为例） + = n已知：A柱和C柱：上柱400X400，下柱400X600 nB柱：上柱400X500，下柱400X700 n求柱顶剪力，绘制弯矩图 算例 n1、控制截面、控制截面 n构件

20、设计时一般选取若干个可 靠度较低因而对整个构件起控 制作用的截面进行设计，这些 截面称为控制截面。 n上柱：I-I n下柱：II-II、III-III II IIII IIIIII n2 2、 荷载组合荷载组合 n 1.21.2恒荷载标准值恒荷载标准值+1.4+1.41 1项活荷载标准项活荷载标准值值 n 1.21.2恒荷载标准值恒荷载标准值+ 1.4+ 1.4 0.90 0.90(2(2项或项或2 2项以上活荷载标准项以上活荷载标准 值）值） （对于单层排架结构，可以采用简化组合）（对于单层排架结构，可以采用简化组合）可变荷载效应控制可变荷载效应控制 永久荷载效应控制永久荷载效应控制 n 1

21、.351.35恒荷载标准值恒荷载标准值+ 1.4+ 1.4所有活荷载标准值所有活荷载标准值组合值系组合值系 数数ci n 组合组合值系数值系数ci：风荷载为：风荷载为0.60.6，雪荷载、吊车荷载和其他可，雪荷载、吊车荷载和其他可 变荷载为变荷载为0.70.7 n3 3、组合内容、组合内容 MmaxMmax最大最大弯矩及相应的轴力和剪力；弯矩及相应的轴力和剪力； NmaxNmax最大轴力及相应最大轴力及相应的弯矩和剪力；的弯矩和剪力； NminNmin最小最小轴力及相应的弯矩和剪力。轴力及相应的弯矩和剪力。 4 4、注意事项注意事项 n 每一项组合必须包括恒荷载产生的内力每一项组合必须包括恒荷

22、载产生的内力； n 有有T T必有必有D D，有，有D D可以没有可以没有T T（实际情况）；（实际情况）； 但计算组合时一般但计算组合时一般D D和和T T要同时存在，因要同时存在，因T T 有双向；有双向； n 组合最大轴力和最小轴力时，轴力为零的组合最大轴力和最小轴力时，轴力为零的 项应考虑进去项应考虑进去。 u N u M 钢筋砼钢筋砼N NM M曲线曲线 * * nP-二阶二阶效应效应：轴向压力对轴向受压构件侧移产 生附加弯矩和附加曲率的二阶荷载效应。 n总弯矩 n令弯矩增大系数 n则 PMM 0 0 1 M P s ai c c c i s s eee N Af h l he MM

23、 0 2 0 0 0 5.0 /1500 1 1 c:截面曲率增大系数 ei：初始偏心距 e0：轴向压力偏心距；e0=M0/N ea：附加偏心距 l0：排架柱的计算高度，按表12-3 h，h0：柱截面高度和有效高度 ea附加偏心距：取20mm和 偏心方向截面最大尺寸的 1/30两者中的较大值。 一、排架的整体空间作用一、排架的整体空间作用 基本概念基本概念 结构均匀、荷载均匀结构均匀、荷载均匀 FFFFF a u 结构不均匀、荷载均匀结构不均匀、荷载均匀 FFFFF b u 结构均匀、荷载不均匀结构均匀、荷载不均匀 F c u 在在b b、c c两种情况下，其最大侧向位移量两种情况下，其最大侧

24、向位移量 即在即在b b、c c两种情况的侧移小于按平面排架计算的侧移。两种情况的侧移小于按平面排架计算的侧移。 a u b u c u、 这种排架与排架、排架与山墙之间相互关联的作用称为整体空这种排架与排架、排架与山墙之间相互关联的作用称为整体空 间作用。间作用。 空间工作的条件：空间工作的条件： n 或者结构不均匀、或者荷载不均匀；或者结构不均匀、或者荷载不均匀； n 各排架之间有联系（即屋盖有一定的整体刚度）。各排架之间有联系（即屋盖有一定的整体刚度）。 吊车荷载考虑整体空间作用的计算方法吊车荷载考虑整体空间作用的计算方法 柱顶在单个荷载作用下的空间作用分配系数柱顶在单个荷载作用下的空间

25、作用分配系数 k m k F k u 平面排架平面排架 k F 平面排架平面排架 kk uu x Fxk FF 平面排架平面排架 k u k u k F 空间排架空间排架 k k xk m F FF 称为空间作称为空间作 用分配系数用分配系数 k k k u u m 当某榀排架柱顶作用水平力当某榀排架柱顶作用水平力 时，如果考虑排架整体空间作时，如果考虑排架整体空间作 用，该排架仅承担用，该排架仅承担 ，其余部分由其它排架承担。，其余部分由其它排架承担。 k F kk Fm n 吊车荷载作用下的考虑空间作用的吊车荷载作用下的考虑空间作用的计算方法（略）计算方法（略） max T max T m

26、ax5 2TCR max5 2TCmR k max T max5T C max5T C max T max5 )1 (TCmk max5 )1 (TCmk max5T Cmk max5T Cmk 考虑空间作用后，上柱弯矩增大；下柱弯矩减小。考虑空间作用后，上柱弯矩增大；下柱弯矩减小。 二、屋架、地基变形对内力的影响二、屋架、地基变形对内力的影响 平衡条件：平衡条件：FVV BA 物理条件：物理条件： AAA uDV BBB uDV B u A u x u B u 几何条件：几何条件： AxB uuu EA x Lux B VX 横梁横梁变形（略）变形（略） A uB u EA A AB B A

27、 D B D F L L B V X A V EA AB DD F L EA AB D D F L 左右两种情况A柱的剪力是否相同？ 地基不均匀地基不均匀沉降（略）沉降（略） A B F max D min D地基不均匀沉降对排架内力有无影响？地基不均匀沉降对排架内力有无影响？ AB F 地基转动地基转动 n1、柱长不同的等高排架计算柱长不同的等高排架计算 A B C uu u EI EIEI A B C 71 2. 2. 水平位移计算水平位移计算 为了保证吊车的正常运行，需要控制厂房的水平位移。为了保证吊车的正常运行，需要控制厂房的水平位移。 正常使用极限状态，考虑一台最大吊车的横向水平荷载

28、作用，正常使用极限状态，考虑一台最大吊车的横向水平荷载作用， 吊车梁顶处的水平位移吊车梁顶处的水平位移 应满足：应满足：K u mm10 K u 且且 1800 K K H u 2200 K K H u （轻、中级工作制）（轻、中级工作制） （重、特重级工作制）（重、特重级工作制） AB HK max T max T K u 当当 mm5 K u 时可不验算相对位移。时可不验算相对位移。 3、抽柱后的计算模型抽柱后的计算模型 A BC 1 2 3 计算单元计算单元 uA EI2 A BC lA EI2 uC EI2 lC EI2 uB EI lB EI 将计算单元内的排架合并。将计算单元内的排

29、架合并。 恒载和风荷载的计算方法用一般排架。吊车荷载不同，恒载和风荷载的计算方法用一般排架。吊车荷载不同，B B轴柱轴柱 按加长吊车梁的影响线确定；按加长吊车梁的影响线确定；A A和和C C轴柱应考虑作用在、轴柱应考虑作用在、 柱子上相应值的一半，即柱子上相应值的一半，即 max2 D max1 P max2 P max1 P max2 P 1 D 3 D 2 31 max2max DD DD 求得内力后，求得内力后， A A和和C C轴柱的弯矩、剪力除轴柱的弯矩、剪力除2 2得到原结构单根得到原结构单根 柱的内力，轴力根据实际受荷情况确定柱的内力，轴力根据实际受荷情况确定。 吊车荷载吊车荷载

30、P Pmax max和 和P Pmin min产生的轴力 产生的轴力N N，不能简单除以，不能简单除以2 2获得，而获得，而 应按实际所受吊车竖向荷载计算。如柱应按实际所受吊车竖向荷载计算。如柱2 2由由P Pmax max产生的轴力为 产生的轴力为 D D2max 2max。 。 12.3单层厂房柱单层厂房柱 平腹杆 斜腹杆 mmh600宜用矩形柱；宜用矩形柱； mmh800600 工字形工字形 mmh1400900 宜用双肢柱。宜用双肢柱。mmh1400 截面截面形式形式 宜用工字形柱；宜用工字形柱； 或矩形柱；或矩形柱； 一、柱的计算长度一、柱的计算长度 n计算取计算取最不利内力组合，按

31、偏压构件设计最不利内力组合，按偏压构件设计。 n偏压构件的承载力计算需用到计算长度偏压构件的承载力计算需用到计算长度。 n对两端为不动铰支座的构件，其临界荷载为对两端为不动铰支座的构件，其临界荷载为： n对于对于其它支承的构件，将其换算为具有与两端铰支座相同其它支承的构件，将其换算为具有与两端铰支座相同临界临界 荷载荷载的受压构件，的受压构件，即即 n相应相应的计算长度的计算长度 为为 。 2 0 2 H EI Nl 2 2 )( H EI Nl H 0 H 根据杆系稳定理论：根据杆系稳定理论： HH43. 1 0 对于双跨排架，对于双跨排架，HH18. 1 0 偏于安全，规范分别取偏于安全，

32、规范分别取 和和 。 H5 . 1H25. 1 （一（一）无无吊车吊车荷载的计算长度荷载的计算长度 H l N H l N 对于等高等截面单跨排架，对于等高等截面单跨排架， （二）有（二）有吊车吊车荷载的计算长度荷载的计算长度 考虑房屋的空间作用，即不仅考虑同一排架内考虑房屋的空间作用，即不仅考虑同一排架内 各柱参加工作；而且还考虑相邻排架的协同工各柱参加工作；而且还考虑相邻排架的协同工 作。因此，可将上端近似简化为不动铰支座。作。因此，可将上端近似简化为不动铰支座。 l N Hu H Hl 当当 ， 时，时， 。 u u H H H l)7.07.0( 0 n 规范分别规范分别取上柱取上柱

33、，下柱，下柱 。 l Hl 0 3/ ul HH l Hl 0 变截面上段：变截面上段： 变截面下段：变截面下段： )tan( 3 ， 3 3 u l l u H H I I 12. 0/ ul II u Hl0 . 2 0 l Hl0 . 1 0 u EI l EI 柱的计算长度l0 柱 的 类 别排架方向 垂直排架方向 有柱间支撑无柱间支撑 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1.0Hl0.8 Hl1.0Hl 露天吊车柱和栈桥柱2.0Hl1.0Hl 二二、吊装验算吊装验算 n 验

34、算验算内容内容：承载：承载 力和裂缝宽度；力和裂缝宽度； n 荷载荷载：自重，考虑动：自重，考虑动 力系数力系数1.5； n 安全安全等级等级：降一级，乘系数：降一级，乘系数0.9。 如果不满足，增加吊点或调整配筋。如果不满足，增加吊点或调整配筋。 n牛腿分类 0 ha 0 ha 长牛腿长牛腿 短牛腿短牛腿 一、试验研究一、试验研究 F a 0 h h 应力分布应力分布 n 牛牛腿上部主拉应力迹线基本上与牛腿边缘平行；腿上部主拉应力迹线基本上与牛腿边缘平行； n 牛牛腿下部主压应力迹线大致与腿下部主压应力迹线大致与abab连线平行；连线平行； n 牛牛腿中、下部主拉应力迹线是倾斜的。腿中、下部

35、主拉应力迹线是倾斜的。 裂缝开展裂缝开展 n 当当达到极限值的达到极限值的2040%，出现垂直裂缝，出现垂直裂缝； n 在在极限荷载的极限荷载的4060%，出现第一条斜裂缝，出现第一条斜裂缝； n 约约极限荷载的极限荷载的80%，突然出现第二条斜裂缝，突然出现第二条斜裂缝。 F 破坏形态破坏形态 剪切剪切破坏破坏 1 . 0/ 0 ha 斜斜压破坏压破坏 75. 01 . 0/ 0 ha 弯曲弯曲破坏破坏 75. 0/ 0 ha F 局部局部承压破坏承压破坏 截面尺寸截面尺寸 二、截面设计（截面尺寸、截面配筋、构造）二、截面设计（截面尺寸、截面配筋、构造） 截面高度根据斜截面抗裂，截面高度根据

36、斜截面抗裂， 按下式确定：按下式确定： 0 0 5 . 0 5 . 01 h a bhf F F F tk vk hk vk vk F 作用在牛腿顶部的竖向力标准组合值；作用在牛腿顶部的竖向力标准组合值； hk F作用在牛腿顶部的水平力标准组合值；作用在牛腿顶部的水平力标准组合值； 裂缝控制系数，需作疲劳裂缝控制系数，需作疲劳验算（如有吊车）的验算（如有吊车）的牛牛腿腿 取取0.650.65，其余，其余0.80.8； b b 牛腿宽度，同柱宽；牛腿宽度，同柱宽； a a 竖向力作用点至下柱边缘的水平距离。应竖向力作用点至下柱边缘的水平距离。应考虑考虑安装偏安装偏 差差20mm20mm，当，当a

37、0a0取取a=0a=0。 为防止局部受压破坏，加载板尺寸应满足：为防止局部受压破坏，加载板尺寸应满足：AfF cvs 75. 0 三、配筋计算三、配筋计算 n计算简图：简化为以纵向受拉钢筋为拉杆纵向受拉钢筋为拉杆和混凝土斜混凝土斜 撑为压杆撑为压杆的三角形桁架。 )( shvsy azFaFzAf AS可分为分为两部分As1和As2。 1 1、抵抗抵抗竖向竖向力力产生的弯矩所需产生的弯矩所需钢筋钢筋A As1 s1 y h 0y v s f F 2 . 1 hf85. 0 aF A zf aF A y v s 1 近似取近似取 0 85.0hz 2、抵抗抵抗水平力水平力所需所需钢筋钢筋As2

38、zfAzaF yssh2 )( 2.0)85.0/(式中 ，2.1 85.0 )85.0( 0 0 0 2 ha f F fh Fha A s y h y hs s n 总钢筋面积： n水平箍筋 2h0/3范围范围内箍筋总面积不内箍筋总面积不少于少于As1/2 126150100ds， n弯起钢筋 n弯起钢筋与集中荷载作用 点的交点A，应位于牛腿上 部l/6l/2之间，l为连线的 长度 3.0/ 0 ha 应设弯起筋，应设弯起筋， 不能用纵向钢筋兼作弯起钢筋不能用纵向钢筋兼作弯起钢筋 面积不面积不少于少于 ，2/ 1s A 不少于不少于2根，根， 12d 12.4 12.4 柱下独立基础设计柱

39、下独立基础设计 单单层厂房的常用形式为扩展基础层厂房的常用形式为扩展基础 。 分为：阶梯型、锥形 预制柱下独立基础又 称杯形基础杯形基础 一、地基基础破坏类型一、地基基础破坏类型 地基破坏地基破坏冲切破坏冲切破坏受弯破坏受弯破坏 二、设计内容：二、设计内容： n 地基地基计算（确定底板尺寸）计算（确定底板尺寸） n 抗抗冲切承载力计算（确定基础高度）冲切承载力计算（确定基础高度） n 受受弯承载力计算（确定底板配筋）弯承载力计算（确定底板配筋） n 构造构造（根据工程经验）（根据工程经验） 假定假定 n 基础基础是绝对刚性的；是绝对刚性的； n 基底基底某点反力与该点的地基沉降成正比。某点反力

40、与该点的地基沉降成正比。 （一（一）轴心轴心受压基础受压基础 a kk k f A GF p p k F k G d 取取AdG mk df F A ma k 算的算的A后，选定一个边长后，选定一个边长b，即可求得另一边长，即可求得另一边长l=A/b。 正方形正方形 Alb W M bl GF p p kkk k k min max W为基础底面面积的惯性矩=lb2/6。 令 )/( kkk GFMe maxk p k F k G h 0k M k V kk GF hVMM kkk 0 k V min k p b ) 6 1 ( min max b e bl GF p p kk k k 偏心受

41、力基础偏心受力基础 因基底反力不可能出现拉力因基底反力不可能出现拉力 n 地基承载力应满足：地基承载力应满足： a ak fp f pp p k kk 2 . 1 2 max minmax 当 时， 6/be la GF p kk k 3 )(2 max e b a 2 a：合力作用点至基础底面最大受压 边缘的距离 l：垂直于力矩方向的基础底面边长 n四、抗冲切承载力验算四、抗冲切承载力验算 沿柱边冲切 沿变阶处冲切 基础高度尚应满足抗剪承载力：基础高度尚应满足抗剪承载力：AfV t 7 . 0 at：冲切破坏锥体最不利 一侧斜截面的上边长。计 算柱与基础交接，为柱宽 。计算变阶处，取上阶宽

42、。 0 7.0hafF mthpt lst ApF 2 bt m aa a N M pn 450450 N M pn h0 450450 h0h0 h0h0 at ab A B C D E F h0h0 h0h0 ab at A B D E F C ab：冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面范围内的下边长。 柱宽+2 基础有效高度或上阶宽+2 上阶处基础有效高度 h0 nam：冲切破坏锥体最不利一侧计算长度 nh0：基础冲切破坏锥体的有效高度 nhp：受冲切承载力截面高度影响系数，当基础高度 800mm时，取1.0，2000mm时，取0.9 nft：混凝土的轴心抗拉强度设计值 nAl：受冲切

43、验算时取用的部分基底面积 nps：扣除基础自重及上土重后，相应于作用的基本组合 的地基土单位面积上的净反力，偏心受压基础可取基础 边缘处的最大地基土单位面积净反力 n五、受弯承载力验算及配五、受弯承载力验算及配筋筋 n长边方向：长边方向： )2()( 24 1 2 ttnI albbpM n 短边方向：短边方向： Iy l sl hf M A 0 9.0 )2()( 24 1 2 ttn bbalpM )(9.0 0 dhf M A IIy t s N pn h0I As2 As1 b bt l at A B C D * I I * e2 IIII e1 六、构造要求六、构造要求 材料材料 混凝土：混凝土：C20C20； 钢筋：钢筋： 1002008、，sd 保护层厚度保护层厚度 有有100100厚素混凝土垫层时，为厚素混凝土垫层时，为3535；没有垫层时为；没有垫层时为7070。 插入深度插入深度 1 a 2 a 1 h 2 h t 50 50 75 200 1 a 1 h 应满足应满足 表表12-412-4的的要求（与柱截面形式和截面尺寸有关）要求（与柱截面形式和截面尺寸有关） 纵筋锚固要求纵筋锚固要求 吊装时的稳定要求（吊装时的稳定要求（5%5%柱长）柱长） 杯底厚度杯底厚度 、杯壁厚度、杯壁厚度 见见表表12-512-5。 杯壁配筋杯壁配筋