第12章单层排架

1、dd第第1212章章 单层厂房单层厂房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2 排架结构分析排架结构分析3 排架柱设计排架柱设计4 柱下独立基础设计柱下独立基础设计工业厂房的类型工业厂房的类型 单层厂房单层厂房: :设备、产品重，尺寸大，如冶金、机械等。 特点：特点：跨度、净空较大;荷载大;有吊车和机 械设备的振动;利于构件设计标准化;一般采 用装配式结构。 多层厂房多层厂房: : 如精密仪表、电子、食品等。 层数混合厂房：层数混合厂房：化工、热电厂等。 按层数分按层数分12.1.1 12.1.1 单层厂房的结构形式单层厂房的结构形式按结构材料按结构材料砌体混合结构砌体混合结构钢

2、结构钢结构钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构 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 按规模分按规模分 按结构材料分按结构材料分 大型：大型：重型吊车(250t，工作级别A4、A5), 跨度 36m，或有特殊工艺要求(如锻锤、高温 中型：中型：介于大型和小型之间 小型：小型：无吊车或起重量5t，跨度15m 柱顶标高8m，无特殊工艺要求 混合结构混合结构：砖柱+RC屋架或木或轻钢屋架，用于小型厂房 混凝土结构混凝土结构：混凝土柱+RC屋架或钢屋架,用于大型厂房 钢结构钢结构：钢结构柱+钢屋架，用于大中型厂房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

3、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） 排架结构排架结构结构体系结构体系 特点：特点：柱与屋架铰接、柱与基础刚接 分类：分类：有单跨、多跨、等高和不等高等情况 刚架结构刚架结构 组成：组成：由横梁、柱和基础组成，且通常采用装 配式钢筋混凝土门式刚架（简称门架）。 特点：特点：与排架结构不同，门架结构中的柱与横 梁为刚接，而柱与基础一般为铰接。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12.1.2 12.1.2 单层厂房的结构组成及传力路线单层厂房的结构组成及传力路线1 1 结构组成结构组成1.1.屋面板屋面板 2.2.天沟板天沟板 3.3

4、.天窗架天窗架 4.4.屋架屋架 5.5.托架托架 6.6.吊车梁吊车梁 7.7.排架柱排架柱 8.8.抗风柱抗风柱 9.9.基础基础 10.10.连系梁连系梁 11.11.基础梁基础梁 12.12.天窗架垂直支撑天窗架垂直支撑 13.13.屋架下弦横向水平支撑屋架下弦横向水平支撑 14.14.屋架端部垂直支撑屋架端部垂直支撑 15.15.柱间支撑柱间支撑屋盖结构屋盖结构横向平面排架横向平面排架纵向平面排架纵向平面排架围护结构围护结构屋架横向水平支撑屋架横向水平支撑1. 1. 单层厂房结构组成单层厂房结构组成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1

5、0）连系梁11）基础梁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1 1 屋盖结构屋盖结构 组成组成 屋面板,天沟板,天窗架,屋架,檩条,屋盖支撑,托架 作用作用 围护,承重,采光、通风 分类分类 无檩体系无檩体系 特点：屋面刚度大；整体性好； 构件数量和种类较少；施工速度快 适用于大、中或重型厂房，应用较广 有檩体系有檩体系 特点：构件小而轻；便于吊装和运输； 构造、荷载传递较复杂;整体性、刚度较差 适用于一般中、小型厂房 无檩屋盖无檩屋盖 有檩屋盖有檩屋盖 组成：组成：由横梁(屋架或屋面梁)、横向柱列及其基础等构 件组成的平面骨架，是厂房的基本承重结构。 作用

6、：作用：承受竖向荷载、横向水平荷载。2 2 横向平面排架横向平面排架 横向平面排架及荷载横向平面排架及荷载 组成组成：由连系梁/吊车梁/纵向柱列/柱间支撑/基础等构 件组成的纵向平面骨架。 作用作用：保证厂房结构的纵向稳定性和刚度； 承受吊车纵向水平荷载/纵向地震作用/风荷载等。3 3 纵向平面排架纵向平面排架 纵向平面排架及荷载纵向平面排架及荷载 4 吊车梁吊车梁 5 支撑支撑 6 基础基础 作用作用7 7 围护结构围护结构 组成组成由纵墙/横墙(山墙)/抗风柱/连系梁/基础梁/过梁/圈梁等构件组成。主要承受墙体和构件的自重以及作用在墙面上的风荷载。一、柱网布置一、柱网布置柱网是竖向承重构件

7、纵横向定位轴线所形成的网格。柱网是竖向承重构件纵横向定位轴线所形成的网格。柱距应采用柱距应采用6 6米或米或6 6米的倍数；米的倍数；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米以上采米以上采用用6 6米的倍数。米的倍数。12.1.3 12.1.3 单层厂房的结构布置单层厂房的结构布置 1 1柱网布置柱网布置 柱网柱网 承重柱的纵向和横向定位轴线所形成的网络。 柱网布置原则柱网布置原则 满足生产工艺、使用要求 建筑平面和结构方案经济合理 符合模数（保证构件标准化和定型化） 适当考虑施工条件 考虑生产发展、技术革新要求 单层排架结构布置单层排架结构布置变形缝设

8、置变形缝设置伸缩缝沉降缝防震缝设缝条件设缝条件缝宽缝宽断开位置断开位置当需要设置伸缩缝、沉降缝和防震缝时，三缝宜合一，并应符合防震缝的宽度。 二、变形缝设置二、变形缝设置 伸缩缝伸缩缝横向伸缩缝一般采用双柱；横向伸缩缝一般采用双柱； 沉降缝沉降缝下列情况之一设：下列情况之一设：相邻部位高差很大；相邻部位高差很大；相邻跨吊车起重量悬殊；相邻跨吊车起重量悬殊；下卧土层有很大变化；下卧土层有很大变化；各部分施工时间相差很长。各部分施工时间相差很长。 当房屋很长时，将产生很大的温度应力，导致构件 开裂，影响使用； 设置伸缩缝将房屋分成几个温度区段，减小温度应力； 温度区段长度取决于结构类型、施工方法和

9、结构所处 的环境等因素； 伸缩缝应从基础顶面开始，将两个温度区段的上部结 构构件完全分开 伸缩缝伸缩缝 沉降缝沉降缝 排架结构一般不设沉降缝。 当相邻两部分高差10m，或相邻两跨吊车起重 量相差悬殊，或地基承载力或下卧层土质有较大 差别时，应考虑设置沉降缝。 沉降缝应从屋顶到基础完全分开。 当平、立面布置复杂，或相邻两部分的刚度和高度相 差较大，或厂房侧边布置附属用房时，应设置防震缝。 防震缝应沿厂房全高设置，基础可不设缝。 防震缝防震缝 抗震缝抗震缝当厂房平、立面布置复杂或结构高度、当厂房平、立面布置复杂或结构高度、刚度相差很大时设置。刚度相差很大时设置。 支撑构成支撑构成三、厂房的支撑：三

10、、厂房的支撑：作用：加强厂房的整体稳定性和空间刚度作用：加强厂房的整体稳定性和空间刚度 保证结构构件的稳定性和正常工作保证结构构件的稳定性和正常工作屋盖支撑屋盖支撑柱间支撑柱间支撑 支撑布置支撑布置 作用作用 保证施工、使用过程中厂房结构的稳定性和整体 性，并可靠地传递水平荷载。 联系各主要承重构件以构成厂房结构空间骨架。 根据厂房跨度、高度、屋架形式、有无天窗、吊车起重量和工作制、有无振动设备以及抗震设防等情况合理布置。 设置原则设置原则屋盖支撑屋盖支撑水平支撑水平支撑垂直支撑垂直支撑水平系杆水平系杆下弦横向水平支撑下弦横向水平支撑上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑纵向水平支撑纵向水平支撑屋盖

11、支撑屋盖支撑类型作用布置位置：伸缩缝区段两端。位置：伸缩缝区段两端。屋盖垂直支撑：屋盖垂直支撑：屋架垂直支撑屋架垂直支撑天窗架垂直支撑天窗架垂直支撑位置：伸缩缝区段两端。位置：伸缩缝区段两端。屋架下弦横向水平支撑屋架下弦横向水平支撑作用：将屋架下弦受到的水平力传至柱顶。作用：将屋架下弦受到的水平力传至柱顶。屋架上弦横向水平支撑屋架上弦横向水平支撑作用：增强屋盖整体刚度和上弦的侧向稳定，作用：增强屋盖整体刚度和上弦的侧向稳定，将抗风柱传来的风荷载传给排架柱。将抗风柱传来的风荷载传给排架柱。屋架横向水平支撑屋架横向水平支撑屋架上弦纵向水平支撑屋架上弦纵向水平支撑支撑1l1N2N上弦横向水平支撑上弦

12、横向水平支撑屋架横向水平支撑屋架横向水平支撑 垂直支撑垂直支撑 （4 4）垂直支撑和水平系杆）垂直支撑和水平系杆 组成：组成：由角钢杆件与屋架直腹杆组成的垂直桁架 类型：类型：十字交叉形或W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 设置：设置：应与下弦横向水平支撑布置在同一柱间内 水平系杆水平系杆（上弦水平系杆和下弦水平系杆）（上弦水平系杆和下弦水平系杆） 作用：作用：保证屋架上弦或屋面梁受压翼缘的侧向稳定 防止屋架下弦侧向颤动 当屋盖设置垂直支撑时，应在未设置垂直支撑的屋 架间，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。 凡设在屋架端部节点处和屋架

13、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第二柱间内时，第一柱 间内的水平系杆均应采用刚性系杆。其余均可采用 柔性系杆。 设置设置 组成组成 由交叉钢杆件(型钢或钢管)组成,交叉倾角宜取452 2柱间支撑柱间支撑 提高厂房的纵向刚度和稳定性 将吊车纵向水平制动力、纵向风荷载和水平地震 作用等传至基础 分类分类 对于有吊车的厂房，按其位置分为上柱柱间支撑和 下柱柱间支撑。 设置位置设置位置 上柱柱间支撑在伸缩缝区段两端与屋盖横向水 平支撑相对应的柱间，以及伸缩缝区段中央的 柱间；下柱柱间支撑在伸缩缝区段中部与上柱 柱间支撑相应的位置。 作用作用柱间

14、支撑示意图柱间支撑示意图柱间支撑柱间支撑作用：保证厂房纵向排架的刚度和稳定；将作用：保证厂房纵向排架的刚度和稳定；将水平荷载传至基础。水平荷载传至基础。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。承受风承受风/ /积雪积雪/ /雨水雨水/ /地震作用地震作用/ /地基不均匀地基不均匀沉降引起的内力沉降引起的内力4 4 围护结构布置围护结构布置屋面板和墙体抗风柱圈梁连系梁过梁基础梁 当厂房高度及跨度不大时，可在山墙设置砖壁柱砖壁柱作 为抗风柱； 当厂房高度和跨度较大时，采用RC抗风柱抗风柱，柱外 侧再贴砌山墙。1)1)抗风柱抗风柱 山墙风荷载传递路线山墙风荷载传递路线( (抗

15、风柱的作用）抗风柱的作用） 靠近纵向柱列，直接传给纵向柱列； 靠近抗风柱上端，经抗风柱上端通过屋盖系统传至 纵向柱列； 靠近抗风柱下端，经抗风柱下端传至基础。 抗风柱的类型抗风柱的类型当厂房高度很大时，为减小抗风柱的截面尺寸，山墙内侧设置水平抗风梁水平抗风梁或钢抗风桁架钢抗风桁架，作为抗风柱的支座。一般设在吊车梁的水平面上，两端与吊车梁上翼缘连接，使一部分风荷载通过吊车梁传递给纵向柱列。 抗风柱的支座抗风柱的支座 连接方式：连接方式：一般与基础刚接，与屋架上（下）弦铰接。 连接要求：连接要求：水平方向能有效地传递风荷载，竖向能允 许两者之间产生相对位移 抗风柱的连接抗风柱的连接 抗风柱的布置抗

16、风柱的布置抗风柱及其连接构造抗风柱及其连接构造2)2)圈梁、连系梁、过梁和基础梁圈梁、连系梁、过梁和基础梁 圈梁圈梁 作用作用：将墙体与排架柱、抗风柱等箍在一起，以 增强厂房的整体刚度，防止由于地基的不 均匀沉降或较大的振动荷载对厂房产生不 利影响。 布置布置：与墙体高度、对厂房刚度的要求以及地基 等情况有关。 圈梁应连续设置在墙体内的同一水平面上，除伸缩 缝处断开外，其余部分应沿整个厂房形成封闭状封闭状。圈梁圈梁作用：增强房屋整体刚度，防止地基不均作用：增强房屋整体刚度，防止地基不均匀沉降或较大振动的不利影响；匀沉降或较大振动的不利影响；圈梁布置：设置在墙内，与柱连接，宜圈梁布置：设置在墙内

17、，与柱连接，宜连续连续设设在同一水平面上；在同一水平面上；墙厚墙厚 240mm、檐口标高在、檐口标高在58m时，在檐口时，在檐口设一道设一道；檐口标高大于檐口标高大于8m时，增设一道时，增设一道。 连系梁连系梁 连系梁除承受墙体荷载外，还具有连系纵向柱列、 增强厂房的纵向刚度、传递纵向水平荷载的作用作用。 当厂房高度较大（如15m以上）、墙体的砌体强度 不足以承受本身自重，或设置有高侧跨的悬墙时 应设置。 连系梁连系梁一般为预制构件，两端支承在柱外侧的牛腿 上，通过牛腿将墙体荷载传给柱子。连系梁与柱之 间可采用螺栓或焊接连接。 当围护墙为砌体时，一般需设置圈梁、连系梁、过梁和基础梁。应尽量将三

18、者结合布置三者结合布置，简化构造，节约材料，方便施工。 当墙体开有门窗洞口时，需设置钢筋混凝土过梁，以支承洞口上部墙体的重量。在单层厂房中，一般采用基础梁来承托围护墙体的重量，并将其传至柱基础顶面，而不另做墙基础，以使墙体和柱的沉降变形一致。 过梁过梁 基础梁基础梁连系梁连系梁作用：联系纵向柱列，增强厂房的纵向作用：联系纵向柱列，增强厂房的纵向刚度，把风荷载传递到纵向柱列，承受上部砌刚度，把风荷载传递到纵向柱列，承受上部砌体重力。体重力。连系梁预制，搁置在牛腿上，连系梁预制，搁置在牛腿上，过梁过梁作用：承托门窗洞口上墙体重力；作用：承托门窗洞口上墙体重力；基础梁基础梁作用：承托围护墙，墙体不另

19、作基础；作用：承托围护墙，墙体不另作基础；基础梁基础梁与柱不连接，搁置在柱杯口上。与柱不连接，搁置在柱杯口上。 圈梁搭接及围护墙与柱的拉结圈梁搭接及围护墙与柱的拉结基础梁布置基础梁布置自承重砖墙下部构造图自承重砖墙下部构造图（a）基础梁设置在杯口上；（）基础梁设置在杯口上；（b）基础梁设置在垫块上；）基础梁设置在垫块上；（c）基础梁设置在高杯口基础上；（）基础梁设置在高杯口基础上；（d）基础梁设置在牛腿上）基础梁设置在牛腿上 12.2 12.2 排排 架架 计计 算算单层工业厂房是由单层工业厂房是由纵、纵、横向排架横向排架组成的空间结组成的空间结构。为方便，可简化为构。为方便，可简化为纵、横向

20、平面排架分别纵、横向平面排架分别进行分析。进行分析。uEIABlEIuEIlEIuHH纵向排架一般不计算。纵向排架一般不计算。竖向荷载竖向荷载横向水平荷载横向水平荷载纵向水平荷载纵向水平荷载 排架结构内力分析排架结构内力分析排架结构计算简图的确定排架荷载计算排架结构内力组合排架结构内力计算主要内容主要内容v 分析模型分析模型一、计算单元一、计算单元 从整体结构中选取有代表性的一部分作为计从整体结构中选取有代表性的一部分作为计算的对象，该部分称为计算单元。算的对象，该部分称为计算单元。12.2.1 12.2.1 计算简图计算简图v 分析模型分析模型一、计算单元一、计算单元v 分析模型分析模型一、

21、计算单元一、计算单元AB计算单元计算单元123451 1 排架计算排架计算基本假定基本假定 柱下端固结于基础顶面； 柱顶与排架横梁（屋架或屋面梁）为铰接； 横梁（屋架或屋面梁）没有轴向变形。 选择好计算单元后，结合基本假定，可得计算简图。选择好计算单元后，结合基本假定，可得计算简图。柱高由基础顶面算至柱顶；计算轴线均取上、下柱截面形心线；对变截面柱，折线用变截面表示，跨度以厂房轴线为准。2 2 计算简图计算简图二、结构简图二、结构简图柱子下端柱子下端固接固接于基础顶面，横梁与柱于基础顶面，横梁与柱铰接铰接；横梁为没有轴向变形的刚杆。无横梁为没有轴向变形的刚杆。无“跨变跨变”uEIABlEIuE

22、IlEIuHH荷载计算荷载计算永久荷载永久荷载屋盖自重屋盖自重1F上柱自重上柱自重2F下柱自重下柱自重3F吊车梁及轨道自重吊车梁及轨道自重4F12.2.2 荷载计算荷载计算围护结构自重围护结构自重F5（连系梁、墙体、窗）（连系梁、墙体、窗）荷载计算荷载计算可变荷载可变荷载屋面活荷载屋面活荷载 F6吊车荷载吊车荷载 Dmax ,Dmin, Tmax屋面荷载：屋面均布活荷载、积灰荷载、雪荷载；屋面荷载：屋面均布活荷载、积灰荷载、雪荷载；Wqq、21风荷载风荷载MAX(屋面均布活荷载屋面均布活荷载, 雪荷载雪荷载)+积灰荷载积灰荷载1507501F4F1e2F0e4e3F恒载恒载1M1M2M2M恒载

23、下计算简图恒载下计算简图111eFM440212)(eFeFFM1507501F4F1e2F0e4e3F恒载下轴力图恒载下轴力图1F21FF421FFF3421FFFF1F21FF421FFF3421FFFF 屋面均布活荷载屋面均布活荷载（标准值） 上人屋面 2.0 kN/m2 不上人屋面 0.5 kN/m2 2 2 屋面均布活荷载屋面均布活荷载建筑结构荷载规范3 雪荷载雪荷载雪荷载是积雪重量，为积雪深度和平均积雪荷载是积雪重量，为积雪深度和平均积雪密度的乘积。屋面雪荷载标准值雪密度的乘积。屋面雪荷载标准值Sk计计算式为：算式为：Sk=rS04 积灰荷载积灰荷载对生产中有大量排灰的厂房及其邻近

24、建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，可由筑物应考虑积灰荷载，可由荷载规范荷载规范查得。查得。 屋面均布活荷载屋面均布活荷载（标准值） 上人屋面 2.0 kN/m2 不上人屋面 0.5 kN/m2 屋面雪荷载屋面雪荷载（标准值） （kN/m2） 屋面积灰荷载屋面积灰荷载0rkss 屋面活荷载屋面活荷载屋面均布活荷载和雪荷载，不同时考虑，取大值；不上人的屋面均布活荷载和雪荷载，取大值积灰荷载。建筑结构荷载规范 屋面活荷载均以集中力集中力的形式作用于柱顶，作用点位置作用点位置与恒载相同。当多跨厂房时，应考虑屋面活荷载的不利布置活荷载的不利布置。屋面活荷载作用下排架计算简图屋面活荷

25、载作用下排架计算简图5 5 吊车荷载吊车荷载 吊车竖向荷载吊车横向水平荷载吊车纵向水平荷载荷载类型 常用吊车类型：常用吊车类型：桥式吊车、悬挂式吊车、悬臂吊车、门式 吊车、电动葫芦等; 按吊钩种类分：按吊钩种类分：软钩吊车、硬钩吊车; 按动力来源分：按动力来源分：电动、手动; 工作级别：工作级别：按吊车在使用期内要求的总工作循环次数和载 荷状态分为8个工作级别，作为吊车设计的依 据。工作级别越高，表示其工作繁重程度越 高，利用次数越多。 吊车荷载特点吊车荷载特点一般厂房中使用的多为软钩、电动桥式吊车。 v 厂房的上部空间应设置各类起重运厂房的上部空间应设置各类起重运输设备，常见的有以下三种吊车

26、：输设备，常见的有以下三种吊车： 单轨悬挂吊车单轨悬挂吊车 单轨悬挂吊车是在屋架（或屋面梁）单轨悬挂吊车是在屋架（或屋面梁）下弦悬挂梁式钢轨，轨梁上安装可以水下弦悬挂梁式钢轨，轨梁上安装可以水平移动的滑轮组（俗称电动葫芦），利平移动的滑轮组（俗称电动葫芦），利用滑轮组升降起重的一种起重设备，其用滑轮组升降起重的一种起重设备，其起重量一般在起重量一般在5 t以下，有手动和电动两以下，有手动和电动两种类型。种类型。v 梁式吊车梁式吊车 梁式吊车是由梁架和电动葫芦组成，分梁式吊车是由梁架和电动葫芦组成，分为悬挂式和支承式两种。为悬挂式和支承式两种。 悬挂式是在屋架（或屋面梁）下弦悬挂梁悬挂式是在屋架

27、（或屋面梁）下弦悬挂梁式钢轨，钢轨梁上安放滑行的单梁，单梁式钢轨，钢轨梁上安放滑行的单梁，单梁上设有可移动的滑轮组以升降重物。上设有可移动的滑轮组以升降重物。 支承式是在排架柱上设牛腿，牛腿上搁支承式是在排架柱上设牛腿，牛腿上搁置吊车梁，吊车梁上安装钢轨，钢轨上设置吊车梁，吊车梁上安装钢轨，钢轨上设有可滑行的单梁，在单梁上设有可移动的有可滑行的单梁，在单梁上设有可移动的滑轮组以升降重物。滑轮组以升降重物。v桥式吊车桥式吊车 桥式吊车是由桥架及起重小车（也称行车）桥式吊车是由桥架及起重小车（也称行车）组成。通常在排架柱的牛腿上设置的吊车组成。通常在排架柱的牛腿上设置的吊车梁上安放轨道，桥架行驶在

28、吊车梁上。梁上安放轨道，桥架行驶在吊车梁上。 在桥架上设置起重小车，小车沿桥架横向在桥架上设置起重小车，小车沿桥架横向移动。小车上有供起重用的滑轮组。桥式移动。小车上有供起重用的滑轮组。桥式吊车的起重量为吊车的起重量为50400t，甚至更大。桥，甚至更大。桥式吊车适用于大跨度的厂房。式吊车适用于大跨度的厂房。 5 吊车荷载吊车荷载K桥式吊车按照使用的频繁程度分为轻级桥式吊车按照使用的频繁程度分为轻级(A1A3)、中级、中级(A4、A5)、重级、重级(A6、A7)和特重和特重级级(A8)四个载荷状态。四个载荷状态。吊车荷载吊车荷载横向水平荷载横向水平荷载纵向水平荷载纵向水平荷载minmaxDD、

29、maxT0T竖向荷载竖向荷载最大轮压最大轮压 Pmax：小车吊有额定最大起重量运行至大车一侧 的极限位置时，小车所在侧每个大车的轮压。 最小轮压最小轮压 Pmin：另一侧吊车的每个轮压。吊车竖向荷载吊车竖向荷载 Dmax（ Dmin ）：吊车轮压Pmax（ Pmin ）在厂 房横向排架柱上产生的竖向 最大（小）压力。 最大轮压 Pmax、最小轮压Pmin可从吊车产品说明书中查得， （1 1）吊车竖向荷载）吊车竖向荷载 最大轮压与最小轮压最大轮压与最小轮压K 最大轮压与最小轮压最大轮压与最小轮压当小车吊有额定起重量开到桥架某一极限位置时，在当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

30、的轮压；与最大轮压相对应的另一侧轮压这一侧产生的轮压；与最大轮压相对应的另一侧轮压称最小轮压。称最小轮压。最大轮压最大轮压 可从产品目录中查得；可从产品目录中查得；最小轮压最小轮压 可由下式确定：可由下式确定：kPmax,kPmin,kkkkkPGGGPmax, 3, 2, 1min,)(21 对两台吊车情况，由吊车梁的支座反力影响线可求得吊 车竖向荷载kikPyDmax,max,kikPyDmin,min, 吊车荷载为移动荷载，与大小车位置有关，还与吊车台数有关，需要用影响线理论影响线理论计算。 吊吊车车竖竖向向荷荷载载标标准准值值kkDDmin,max,、iikyPDmaxmax,iiky

31、PDminmin,如如果果两两台台吊吊车车相相同同，则则ikyPDmaxmax,maxminmax,min,PPDDkkxP2maxP1maxP1maxP2maxK1K2y2y3y4y1=1B1B2 吊吊车车竖竖向向荷荷载载标标准准值值kkDDmin,max,、iikyPDmaxmax,iikyPDminmin,如如果果两两台台吊吊车车相相同同，则则ikyPDmaxmax,maxminmax,min,PPDDkk 吊吊车车竖竖向向荷荷载载标标准准值值kkDDmin,max,、iikyPDmaxmax,iikyPDminmin,如如果果两两台台吊吊车车相相同同，则则ikyPDmaxmax,max

32、minmax,min,PPDDkkxP2maxP1maxP1maxP2maxK1K2y2y3y4y1=1B1B2xP2maxP1maxP1maxP2maxK1K2y2y3y4y1=1B1B2 吊吊车车竖竖向向荷荷载载标标准准值值kkDDmin,max,、iikyPDmaxmax,iikyPDminmin,如如果果两两台台吊吊车车相相同同，则则ikyPDmaxmax,maxminmax,min,PPDDkkxP2maxP1maxP1maxP2maxK1K2y2y3y4y1=1B1B2 吊吊车车竖竖向向荷荷载载标标准准值值kkDDmin,max,、iikyPDmaxmax,iikyPDminmin

33、,如如果果两两台台吊吊车车相相同同，则则ikyPDmaxmax,maxminmax,min,PPDDkk 吊吊车车竖竖向向荷荷载载标标准准值值kkDDmin,max,、iikyPDmaxmax,iikyPDminmin,如如果果两两台台吊吊车车相相同同，则则ikyPDmaxmax,maxminmax,min,PPDDkkxP2maxP1maxP1maxP2maxK1K2y2y3y4y1=1B1B2xP2maxP1maxP1maxP2maxK1K2y2y3y4y1=1B1B2 吊吊车车竖竖向向荷荷载载标标准准值值kkDDmin,max,、iikyPDmaxmax,iikyPDminmin,如如果

34、果两两台台吊吊车车相相同同，则则ikyPDmaxmax,maxminmax,min,PPDDkkxP2maxP1maxP1maxP2maxK1K2y2y3y4y1=1B1B2 吊吊车车竖竖向向荷荷载载标标准准值值kkDDmin,max,、iikyPDmaxmax,iikyPDminmin,如如果果两两台台吊吊车车相相同同，则则ikyPDmaxmax,maxminmax,min,PPDDkk 吊吊车车竖竖向向荷荷载载标标准准值值kkDDmin,max,、iikyPDmaxmax,iikyPDminmin,如如果果两两台台吊吊车车相相同同，则则ikyPDmaxmax,maxminmax,min,P

35、PDDkkxP2maxP1maxP1maxP2maxK1K2y2y3y4y1=1B1B2xP2maxP1maxP1maxP2maxK1K2y2y3y4y1=1B1B2 吊车竖向荷载Dmax和Dmin分别作用在同一跨两侧排架柱的牛 腿顶面，其位置与吊车梁自重同。 对有吊车的两跨等高排架结构，吊车竖向荷载下的计算简图计算简图 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maxT 横向水

36、平荷载：横向水平荷载：小车吊起起重量以后，在启动和刹车时 产生的惯性力惯性力。 传递路线：传递路线：小车制动轮（摩擦力）大车吊车轨道 吊车梁排架柱（连接钢板） 作用方向：作用方向：可向左，可向右。 荷载分配：荷载分配：由于荷载通过轮与轨道的摩擦力传递，应按 两侧柱侧移刚度柱侧移刚度分配。为简化计算，规定：水水 平荷载平均分于桥架两端，分别由轨道上的车平荷载平均分于桥架两端，分别由轨道上的车 轮平均传至轨道，其方向与轨道垂直。轮平均传至轨道，其方向与轨道垂直。（2 2）吊车横向水平荷载）吊车横向水平荷载tQtQttQ7508. 0501510. 01012. 0软钩4/ )(, 3, 2kkkG

37、GT每个轮子每个轮子上的横向水平制动力：上的横向水平制动力：硬钩硬钩吊车吊车 取取0.2 吊车横向水平荷载系数。吊车横向水平荷载系数。ikkyTTmax,如果吊车相同，如果吊车相同，kkPTDTmax,maxmax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 吊车竖向荷载Dmax和Dmin分别作用在同一跨两侧排架柱的牛 腿顶面，其位置与吊车梁自重同。 对有吊车的两跨等高排架结构，吊车竖向荷载下的计算简图计算简图多台吊车组合多台吊车组合对于单跨或多跨吊车厂房：对于单跨或多跨吊车厂房：水平荷载水平荷载最多考最多考虑虑2 2台；台；单层单层单跨单跨，竖向荷载竖向荷

38、载最多考虑最多考虑2 2台。台。单层单层多跨多跨时，时，竖向荷载竖向荷载最多考虑最多考虑4 4台。台。多台吊车的组合系数多台吊车的组合系数2 2台台轻、中级轻、中级重、特重级重、特重级4 4台台轻、中级轻、中级重、特重级重、特重级3 3台台轻、中级轻、中级重、特重级重、特重级9 .095.085.085.08 .09 .0 风荷载：风荷载：风以一定的速度向前流动遇到建筑物的阻塞时， 在建筑物上产生的风压风压。 作用方向：作用方向：垂直于建筑物表面，有压力和吸力压力和吸力两种情况。 考虑左吹风、右吹风垂直于建筑物表面上的风荷载标准值风荷载标准值0zszkww6 6 风荷载风荷载 计算中作如下简化

39、简化 柱顶以下按均布，按柱顶标高确定。 柱顶以上按均布，仅考虑水平分力，且以集中荷载形 式作用在排架柱顶。6 风载风载wk= z s z w0Wk:风荷载标准值风荷载标准值 z：z高度处风振系数，单层厂房取高度处风振系数，单层厂房取1.0 s ：风荷载体型系数：风荷载体型系数 z ：风压高度变化系数：风压高度变化系数w0 ：基本风压：基本风压作用在作用在柱顶以下柱顶以下风荷载按风荷载按均布荷载均布荷载考虑；考虑；风荷载按柱全高计算，基础埋置不深时，风荷载按柱全高计算，基础埋置不深时，不减去地面以下那段多算部分；不减去地面以下那段多算部分；柱顶至屋脊柱顶至屋脊这一段的风荷载对柱顶作用这一段的风荷

40、载对柱顶作用按按水平集中力水平集中力计算计算其风压高度变化系数按其风压高度变化系数按柱顶标高柱顶标高考虑考虑1h2h风向1s5 .0SLkWkhWkkwBSW22sinhBwShwBSwBSWkkkkhAB计算单元计算单元123455M5MmaxMminM活载下计算简图活载下计算简图155eFM4maxmaxeDMmaxTmaxTW1q2q4minmineDM 等高排架：等高排架：各柱顶标高相等或柱顶标高虽不相等,但柱 顶由倾斜横梁相连的排架。 特点：特点：等高排架在任意荷载作用下各柱顶侧移相等。 方法：方法：剪力分配法。 12.2.3 12.2.3 用剪力分配法计算等高排架用剪力分配法计算等

41、高排架等高排架计算简图等高排架计算简图v 等高排架的内力计算等高排架的内力计算一、柱的抗侧刚度一、柱的抗侧刚度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u 代表柱顶发生单位侧向位移时柱代表柱顶发生单位侧向位移时柱内的剪力，定义为柱的抗侧（推）刚内的剪力，定义为柱的抗侧（推）刚度，用度，用D D0 0表示。表示。u/11uHuEIlEIuHlHlEICHu031uHuEIlEIuHlH) 11(1330nCluIIn HHu300/1HEICuDl二、剪力分配法二、剪力分配法柱顶作用集中荷载柱顶作用集中荷载1VF1uiunuiVnVniiVF1由平衡条件：由平衡条件：iiiuD

42、V0由物理条件：由物理条件：由几何条件：由几何条件：niuuu11VF1uiunuiVnV1VF1uiunuiVnV可求得：可求得：FViiniiiniiiiuuDD1100/ 1/ 1 i称为柱的称为柱的剪力分配系数剪力分配系数说明说明 1i 在柱顶水平集中力下，各柱的剪力按其抗剪刚在柱顶水平集中力下，各柱的剪力按其抗剪刚度与各柱抗剪刚度总和的比例分配，故称剪力分配度与各柱抗剪刚度总和的比例分配，故称剪力分配法。法。 剪力分配系数满足剪力分配系数满足 柱顶剪力柱顶剪力Vi仅与仅与F的大小有关，而与其作用在排的大小有关，而与其作用在排架左侧或右侧柱顶处无关，但架左侧或右侧柱顶处无关，但F的作用

43、位置对横梁的作用位置对横梁内力有影响。内力有影响。任意荷载作用任意荷载作用5M5MmaxMminMmaxTW1q2q5M5MmaxMminMmaxTW1q2qR 在在柱顶加上不动铰支座柱顶加上不动铰支座，利用图表求出内力和，利用图表求出内力和支座反力；支座反力； 将将支座反力反向作用于柱顶支座反力反向作用于柱顶，求出内力；，求出内力； 将上述两种情况的内力将上述两种情况的内力叠加叠加。2 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 柱顶附加不动铰支座，求各柱反力Ri，不动铰支座总反 力为 。 将支座总反力R反向作用于排架柱顶，求出柱顶水平力 R作用下各柱顶剪力 。 计算结果

44、叠加，得任意荷载作用下排架柱顶剪 力 。iRRRiRRii 计算步骤计算步骤 任意荷载作用下的等高排架内力分析任意荷载作用下的等高排架内力分析 【例】一等高排架，已知【例】一等高排架，已知W=5.66kN，q1=1.68kN/m,q2=1.05kN/m，A柱与柱与C柱相同，柱相同，I上上A=I上上C=2.13105cm4, I下下A=I下下C=9.23105cm4, I上上B=4.17 105cm4, I下下B=9.23105cm4。求柱的内力并绘制弯矩图。求柱的内力并绘制弯矩图。 【解】【解】 (1) 计算剪力分配系数计算剪力分配系数=H1/H2=0.254A、C柱柱n=I上上/I下下=0.

45、231B柱柱n=I1/I2=0.452 查附表得：查附表得：A、C柱柱C0=2.85 uA= uC=6941/EcmB柱柱C0=2.94 uB=6721/Ecm剪力分配系数：剪力分配系数：A=C=0.33B=0.34(2) 计算各柱顶剪力计算各柱顶剪力由由q1的作用求的作用求A柱铰支座反力柱铰支座反力RA。查附表。查附表得得C11=0.361。RA=q1H2C11=7.41kN ()在在q2的作用下得：的作用下得：RC=q2H2C11=4.63kNR=RA+RC=12.04kN () 拆除不动铰支座，将拆除不动铰支座，将W+R=5.66+12.04=17.7kN 反向作用于柱顶并分配，如图反向

46、作用于柱顶并分配，如图 (b)、(c)所示。所示。VA=A(W+R)-RA=-1.57kN ()VB=B(W+R)= 6kN ()VC=C(W+R)-RC=1.2kN () （3） 绘制弯矩图绘制弯矩图v 12.2.4 12.2.4 内力组合内力组合一、控制截面一、控制截面上柱各截面配筋相同，下柱各截面配筋相同；上柱各截面配筋相同，下柱各截面配筋相同； 构件设计时一般选取若干对整个构件起控制作用构件设计时一般选取若干对整个构件起控制作用的截面进行设计，这些截面的截面进行设计，这些截面称为控制截面称为控制截面。IIIIIIIIIIII一、控制截面一、控制截面一般取上柱柱底截面一般取上柱柱底截面为

47、上柱的为上柱的控制截面；对下柱，在吊车竖向荷载控制截面；对下柱，在吊车竖向荷载作用下，牛腿顶面处的弯矩最大，在作用下，牛腿顶面处的弯矩最大，在风荷载和吊车横向水平荷载作用下，风荷载和吊车横向水平荷载作用下，柱底截面的弯矩最大，因此通常取柱底截面的弯矩最大，因此通常取牛牛腿顶面腿顶面和柱底和柱底这两个截这两个截面为下柱的控制截面。面为下柱的控制截面。二、不同种类内力的组合二、不同种类内力的组合柱一般应考虑以下四种内力组合类型：柱一般应考虑以下四种内力组合类型：（1） +Mmax及及相应的相应的N、V；（2） -Mmax及及相应的相应的N、V；（3） Nmax及及相应的相应的M、V；（4） Nmi

48、n及及相应的相应的M、V。 v 三、同一内力的荷载组合三、同一内力的荷载组合 1.2恒荷载标准值恒荷载标准值+1.4任任1项可变荷载标准值项可变荷载标准值（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 1.2恒荷载标准值恒荷载标准值+ 1.4 0.90(任任2项或项或2项以项以上可变荷载标准值）上可变荷载标准值）永久荷载效应控制永久荷载效应控制 1.35恒荷载标准值恒荷载标准值+ 1.4所有可变荷载的组合值所有可变荷载的组合值（1） 每次组合只能以一种内力每次组合只能以一种内力+Mmax、-Mmax、Nmax或或Nmin为为目标，决

49、定活荷载的取舍，并按这些荷载求得相应的其余两目标，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。种内力。（2） 恒荷载产生的内力在任何一种内力组合中都必须考虑。恒荷载产生的内力在任何一种内力组合中都必须考虑。（3） 风荷载有左吹风或右吹风两种情况，组合时两者只取其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。中之一。（4） 吊车横向水平荷载吊车横向水平荷载Tmax同时作用在左、右两侧排架柱上，同时作用在左、右两侧排架柱上，向左或向右。组合时只取其中之一。向左或向右。组合时只取其中之一。四、注意事项四、注意事项（5） 在同一跨内在同一跨内Dmax和和Dmin与与Tmax不一定同

50、时发生，故在组不一定同时发生，故在组合中有合中有Dmax或或Dmin时，不一定要有时，不一定要有Tmax，但在组合中有，但在组合中有Tmax时，时，则必有则必有Dmax或或Dmin，因为吊车水平荷载不可能脱离其竖向荷载，因为吊车水平荷载不可能脱离其竖向荷载而单独存在。而单独存在。（6） 每一种组合中，每一种组合中，M、N、V都是都是相对应相对应的，即是在相同的，即是在相同荷载作用下产生的。此外在组合荷载作用下产生的。此外在组合Nmax和和Nmin时，对于时，对于N=0虽然虽然将其组合不改变将其组合不改变N值，但只要增加了值，但只要增加了M值，也是截面的不利组值，也是截面的不利组合。合。（7)

51、恒载恒载0.9（2项或以上活载项或以上活载）：）：（8) 恒载任意恒载任意1项活载时项活载时，只能在，只能在T与与D中取一个中取一个 对于有对于有D时，总取时，总取T才得到最不利内力；所以有才得到最不利内力；所以有D也有也有T5 对内力组合值的评判对内力组合值的评判 1）N相差不多时，相差不多时，M大的不利；大的不利； 2） M相差不多时，凡相差不多时，凡M/ N0.3h0的，的， N小的不利；小的不利；M/ N0.3h0的，的，N大的不利。大的不利。v 12.2.6 12.2.6 排架计算模型的讨论排架计算模型的讨论排架的整体空间作用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

52、匀、荷载均匀FFFFFau结构不均匀、荷载均匀结构不均匀、荷载均匀FFFFFbu结构均匀、荷载不均匀结构均匀、荷载不均匀Fcu厂房整体空间作用的概念厂房整体空间作用的概念厂房整体空间作用厂房整体空间作用 当结构布置或荷载分布不均匀时，由于屋盖等纵向联系 构件将各榀排架或山墙联系在一起，各榀排架或山墙的受 力及变形都是相互制约的。这种相互制约作用称为整体空整体空 间作用间作用。 空间作用的程度空间作用的程度主要取决于：屋盖的水平刚度、荷载类 型、山墙刚度和间距等。 一般单厂，恒载、屋面活载、雪载、风载作用下，可不可不 考虑空间作用考虑空间作用，按平面排架结构分析内力时。吊车荷载作吊车荷载作用下，

53、可以考虑整体空间作用用下，可以考虑整体空间作用。 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。bucu、au 这种排架与排架、排架与山墙之间相互关联的作用称为这种排架与排架、排架与山墙之间相互关联的作用称为整整体空间作用体空间作用。空间工作的条件：空间工作的条件： 结构不均匀、或者荷载不均匀；结构不均匀、或者荷载不均匀； 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

54、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作用分配系数kmkFku平面排架平面排架kukF空间排架空间排架kF平面排架平面排架kkuuxFxkFF 平面排架平面排架kukkxkmFFF称为称为空间作用分空间作用分配系数配系数kkkuum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用，时，如果考虑排架整体空间作用，该排架仅承担该排架仅承担 ，其余部分由其它排架承担。，其余部分由其它排架承担。kFkkFmv 水平位移计算水平位移计算为了保证吊车的正常运行，需要控制厂房的为了保证吊车的正常运行，需要控制厂房的水平水平位移位移。ABH

55、KmaxTmaxTKu柱截面尺寸满足表柱截面尺寸满足表12-3，可不进行水平位移验算。，可不进行水平位移验算。当当mm5Ku时可不验算相对位移。时可不验算相对位移。正常使用极限状态，考虑正常使用极限状态，考虑一台一台最大吊车最大吊车的横向水平荷载作用，吊车梁顶处的水的横向水平荷载作用，吊车梁顶处的水平位移平位移 应满足：应满足：Kumm10Ku1800KKHu且且2200KKHu（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）12.3 单层厂房柱的设计单层厂房柱的设计（1） 选择柱型；选择柱型；（2） 确定柱的外形尺寸；确定柱的外形尺寸；（3） 柱的截面设计；柱的截

56、面设计；（4） 牛腿设计；牛腿设计；（5） 柱子在施工吊装时的强度和裂缝宽度验算；柱子在施工吊装时的强度和裂缝宽度验算；（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；（7） 绘制施工图。绘制施工图。柱截面形式柱截面形式v 12.312.3. 2 2 柱的形式柱的形式 柱的截面设计柱的截面设计 1 1 截面尺寸的确定截面尺寸的确定 柱的截面尺寸除应满足承载力的要求外，还应保证具 有足够的刚度。 由于影响厂房结构刚度的因素较多，目前主要是根据 工程经验和实测试验资料来保证厂房的刚度。 mmh600宜用矩形柱；宜用矩形柱；mmh800600工字形工字形mmh1400900宜用双肢柱

57、。宜用双肢柱。mmh1400宜用工字形柱；宜用工字形柱；或矩形柱；或矩形柱；从刚度要求出发，需满足表从刚度要求出发，需满足表12- 2 的要求。的要求。12.3.2 矩形柱的设计矩形柱的设计一、截面尺寸一、截面尺寸二、截面配筋设计二、截面配筋设计取最不利内力组合取最不利内力组合M和和N，按偏压构件设计。，按偏压构件设计。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。截面配筋计算截面配筋计算 正截面承载力：正截面承载力：一般对称配筋，按偏压构件计算。 斜截面承载力：斜截面承载力：非地震区可按构造配箍筋。在对柱进行受压承载力计算或验算时，柱的计算长度l0与柱的偏心距增大系

58、数 或稳定系数 有关。根据杆系稳定理论：根据杆系稳定理论：HH43. 10对于双跨排架，对于双跨排架，HH18. 10偏于安全，规范分别取偏于安全，规范分别取 和和 。H5 . 1H25. 1无吊车荷载无吊车荷载HlNHlN对于等高等截面单跨排架，对于等高等截面单跨排架，柱的计算长度 l0l0垂直排架方向柱 的 类 别排架方向有柱间支撑无柱间支撑单 跨1.5H1.0H1.2H无吊车厂房柱两跨及多跨1.25H1.0H1.2H上 柱2.0Hu1.25Hu1.5Hu有吊车厂房柱下 柱1.0Hl0.8 Hl1.0Hl露天吊车柱和栈桥柱2.0Hl1.0Hl有吊车荷载有吊车荷载考虑房屋的空间作用，即不仅考

59、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。lNHuHHl规范分别取规范分别取 和和 。uHl0 . 20lHl0 . 10uEIlEI三、裂缝宽度验算三、裂缝宽度验算四、构造要求四、构造要求4 4 构造要求构造要求混凝土强度等级不应低于C25 混凝土构造要求混凝土构造要求钢筋构造要求钢筋构造要求 纵筋：纵筋：直径、配筋率、间距等。 箍筋：箍筋：形式、直径、间距等。五、吊装验算五、吊装验算 验算内容验算内容：承载：承载力和裂缝宽

60、度；力和裂缝宽度； 荷载荷载：自重，考虑：自重，考虑动动力系数力系数1.5； 安全等级安全等级：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。 柱在吊装时的混凝土强度一般应达到柱在吊装时的混凝土强度一般应达到设计强度设计强度的的70%。吊装方式有。吊装方式有翻身吊和平吊翻身吊和平吊两种情况两种情况 计算时自重标准值乘以动力系数计算。运输吊装阶计算时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段的最大裂缝宽度允许值wmax可取为可取为0.2mm。 当验算不满足要求时，应优先采用调整或增设吊点当验算不满足要求时，应优先采用调整