哈工大土木工程单层厂房课件

单层厂房结构一.单层厂房结构的特点和分类二.单层厂房结构的组成与结构布置三.排架内力计算四.排架柱及牛腿的计算与设计五.柱下独立基础设计六.单层厂房的构造措施授课内容1、单层厂房结构的特点①跨度大，高度大，内部空间大②结构设计需要考虑动荷载的影响③柱是承受荷载的主要构件，内力及截面尺寸较大④基础受力大单层厂房的纵向柱距通常采用6m及其倍数；单层厂房的横向跨度在18m以内时，跨度尺寸应采用3m的倍数；单层厂房的横向跨度在18m以上时，跨度尺寸应采用6m的倍数；一.单层厂房结构的特点和分类大型仓储厂房单层厂房（无吊车）大型工业厂房（有吊车）混合结构：砖柱＋各种类型的屋架适应于无吊车或吊车起重量不超过5吨，跨度小于

15m，柱顶标高≤8m的小型厂房钢结构：

钢屋架＋钢筋混凝土柱或全钢结构吊车起重量超过250吨，跨度大于36m的大跨厂房，或有特殊生产工艺要求的厂房2、单层厂房的分类钢筋混凝土结构：对于上述两种情况以外的大部分厂房3、单层厂房的结构形式承重结构主要由屋架（或屋面梁）、柱和基础组成，其结构形式通常有排架和刚架两种。当柱与屋架（屋面梁）为铰接，而与基础刚接时所组成的结构，称为排架结构；可做成等高或不等高等多种形式。当柱与梁刚接，而与基础铰接时所组成的结构，称为刚架结构。目前多采用两铰或三铰式门式刚架。排架、刚架、框架、桁架的定义？3、单层厂房的结构形式排架刚架二.单层厂房结构的组成与布置111）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10）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）柱间支撑排架结构厂房门式刚架厂房单层厂房结构的横向排架组成：屋架、横向柱列、基础荷载：竖向荷载①屋面荷载②吊车竖向荷载③墙体自重横向水平荷载①吊车横向水平荷载②横向风荷载③横向水平地震作用横向排架是主要承重结构单层厂房结构的纵向排架组成：纵向柱列、连系梁、吊车梁、基础荷载：纵向水平荷载①吊车纵向水平荷载②纵向风荷载③纵向水平地震作用纵向排架保证厂房的纵向稳定和刚度单层厂房结构上的荷载1.

单层厂房的结构布置原则1)柱网布置柱网：纵、横向定位轴线在平面上排列形成的网格柱网布置原则确定厂房跨度和柱距柱网模数柱距排架柱:6m抗风柱：1.5m

跨度L≤18m:3mL

＞18m:6m原则：①符合生产工艺、正常使用的要求②建筑结构经济合理③结构形式和施工方法先进、合理④符合厂房建筑模数统一化基本原则《厂房建筑摸数协调标准》（GBJ6-86）⑤适应生产发展和技术革新的要求定位轴线横向定位轴线：确定柱距纵向定位轴线：确定跨度端部横向定位轴线的确定：山墙内第一排柱中心内移600mm端部横向定位轴线与山墙内边缘重合当采用封闭结构时，伸缩缝最大间距不得超过100米，无墙体封闭的露天结构，不得超过70m。2.

单层厂房的变形缝厂房的变形缝包括伸缩缝，沉降缝和防震缝三种。设置伸缩缝的原因：为减少结构内的温度应力，通常沿厂房的纵向及横向的一定长度范围内在构件上设置伸缩缝。伸缩缝

无伸缩缝设伸缩缝纵向伸缩缝采用横向轴线双柱做法基础不断开上部结构断开伸缩缝的做法：相邻构件的基础不断开，而将相邻两个温度区的上部结构构件完全分开，并留出一定宽度的缝隙；使上部结构在温度有变化时，在水平方向可以自由地发生变形。纵向伸缩缝构造采用双柱构造横向伸缩缝构造采用滚动铰支座纵向伸缩缝的实现方法设置沉降缝的原因：为防止地基的不均匀沉降，避免结构产生裂缝。如相邻两部分高度相差较大（>10m），两跨间吊车吨位相差悬殊，地基承载力差别大。沉降缝的做法：从基础底面到屋顶全部分开，沉降缝最小宽度不得小于50mm。当厂房平、立面布置复杂、结构高度或刚度相差较大且有抗震设防要求时，为了减轻厂房的碰撞震害，其伸缩缝和沉降缝均应按防震缝的要求来处理。沉降缝抗震缝悬挑3.厂房高度和跨度厂房高度的定义：室内地面至柱顶（或斜屋盖最低点，或屋架下弦底面）的距离，也可称为柱顶标高。(1)无吊车厂房柱顶标高通常是根据最大生产设备的高度和其使用、安装、检修时所需的净空高度确定的。同时，必须考虑采光和通风的要求，以及避免由于单层厂房跨度大、高度低时给空间带来的压抑感。一般不低于3.9m，柱顶标高应符合300mm的整数倍，若为砖石结构承重，柱顶标高应为100mm的倍数。无吊车厂房的高度厂房室内外地坪的标高是在厂区总平面设计时确定的，室内外高差的大小应考虑方便运输，防止雨水侵入等因素，常取150～200mm，并在室外入口处设置坡道。有吊车厂房的高度通常设计前按照工艺要求，已知轨顶标高，则柱顶标高计算如下：轨顶标高+轨顶至小车顶高度+安全高度（220mm）

（h6）(h7)对于不同的吊车型号，可以查得相应的h6数值。(2)有吊车厂房有吊车厂房的柱顶标高可按下式计算求得：柱顶标高H=H1+H2

轨顶标高H1=h1+h2+h3+h4+h5

轨顶至柱顶高度H2=h6+h7柱顶标高应符合300mm的倍数，轨顶标高为600mm的倍数。给定轨顶标高后，可确定以下高度：牛腿顶面标高=吊车轨顶标高–吊车梁高度–轨道高度柱顶标高=轨顶标高+轨顶至小车顶高度+安全高

度（220mm）牛腿顶面标高为确定下柱高度做准备；柱顶标高–牛腿顶面标高则为上柱高度；厂房跨度柱外缘与纵向定位轴线重合

L=Lk+2e,e=h1+C+BLk——吊车跨度（轨道中心线距离，由吊车规格表查得）e——吊车轨道中心线至纵向定位轴线的距离（通常取750mm）h1——上柱内边缘至纵向定位轴线距离（上柱截面的高度）C——上柱内边缘至吊车桥架外边缘距离

(吊车吨位≤50t，C≥80mm；吨位>75t，C≥100mm)B——吊车桥架外边缘至吊车轨道中心线距离(B=200~400mm)4.单层厂房结构的组成单层厂房结构

屋盖结构吊车梁支撑基础柱子围护结构排架柱抗风柱屋盖支撑柱间支撑有檩体系无檩体系①承重结构：屋盖结构、柱、吊车梁、基础②围护结构：墙体（纵墙、山墙）、连系梁、

抗风柱、基础梁③支撑：屋盖支撑体系、柱间支撑1)屋盖结构屋盖结构可分为有檩体系和无檩体系有檩体系屋盖结构包括小型屋面板、檩条、屋架和屋盖支撑体系，其构造和施工比较复杂，刚度和整体性差。无檩体系屋盖结构包括大型屋面板、屋架和屋盖支撑体系所组成，有的还有天窗架及托架等，应用广泛。大型预应力屋面板采用三点焊接。4)支撑其作用是加强厂房结构的空间刚度，保证结构构件安装和使用时的稳定和安全，同时起到传递山墙风荷载、吊车纵向刹车水平荷载等作用；5)基础承受柱子和基础梁传来的荷载，并将它们传至地基；6)围护结构维护墙体分为外纵墙和山墙、抗风柱、连系梁、基础梁；2)柱子厂房的主要承重结构构件，承受屋架、吊车梁、外墙和支撑传来的荷载并把它传给基础；3)吊车梁承受吊车荷载，并把它传给柱子；

5.

支撑的分类及布置设置支撑的理由：将厂房纵向及横向连系在一起，加强厂房的整体性和刚度，共同承受作用在厂房上的各种水平荷载。屋盖支撑柱间支撑上柱支撑下柱支撑屋架上弦横向水平支撑屋架下弦横向和纵向水平支撑屋架间垂直支撑与下弦水平系杆作用：①保证结构构件的稳定与正常工作②增强厂房的整体稳定性和空间刚度③将水平荷载传递到主要承重构件④为屋架弦杆提供侧向支撑点，减少计算长度支撑体系：联系屋架、柱等主要构件使之构成整体分类：①屋盖支撑②柱间支撑支撑：由交叉的角钢杆件组成屋架上弦横向水平支撑屋盖支撑屋架上弦、下弦横向水平支撑布置原则：布置在厂房端部及伸缩缝区段两端的第一或第二个柱距内的上、下弦平面内。屋盖支撑屋架下弦横向和纵向水平支撑屋架上弦及下弦横向水平支撑作用：增强屋盖的整体刚度，保证屋架上弦或屋面梁上翼缘的出平面稳定，防止下弦颤动，将山墙风荷载传至厂房两侧的纵向排架柱列。位置：端部第一柱距内或伸缩缝区段两端第一或第二柱距内。当采用大型预应力屋面板三点焊接时可不设置上弦横向水平支撑。屋架下弦纵向水平支撑下弦纵向水平支撑的作用：为了保证横向水平荷载的纵向传递，保证厂房的纵向刚度。屋架间垂直支承1.支座垂直支承2.跨中垂直支承由角钢杆件与屋架垂直腹杆或天窗架的立柱组成的垂直桁架。作用：保证屋架在施工和使用、吊车运行时产生的纵向水平力作用下的稳定性。纵向水平系杆：设置在屋架上、下弦及天窗上弦平面内作用：为屋架弦杆提供侧向支撑点，减少计算长度，保证屋架侧向

（平面外）稳定，还可防止下弦的颤动。垂直支撑和水平系杆布置原则：当厂房跨度大于18m时，在伸缩缝两端第一或第二柱间跨中设置一道垂直支撑，并在各跨跨中下弦处设置一道通长的水平系杆；在屋架下弦设有悬挂吊车，应在吊车所在节点处设置屋架间垂直支承；当采用梯形屋架时，应在梯形端部及中央分别设置垂直支撑及水平系杆；天窗架支撑当采用有檩体系屋盖时需设置天窗上弦水平支承和天窗架垂直支承，如有屋架上弦横向水平支承时，它们最好和屋架上弦横向水平支承设置在同一柱间。当采用无檩体系屋盖时，可仅设置天窗架垂直支承，而不必设置天窗上弦水平支承。柱间支撑下柱支撑上柱支撑作用：提高厂房的纵向刚度和稳定性。它一般设置在厂房伸缩缝区段的中央。提高厂房纵向的刚度和稳定性上部柱间支撑可以承受作用在山墙上的风荷载下部柱间支撑承受上柱支撑传来的力和吊车梁传来的吊车纵向刹车力柱间支撑

设有悬臂式吊车或起重量Q≥3t的悬挂吊车；设有起重量Q≥10t的吊车；厂房跨度l≥18m，或柱高在8m以上时；纵向柱列其柱的总根数少于七根时；露天吊车栈桥的柱列。6.围护结构布置包括：屋面板、墙体、抗风柱、圈梁、连系梁、

过梁、基础梁抗风柱1)抗风柱①材料：砖（柱顶标高≤8m，跨度=9~12m）

钢筋混凝土②连接：上端与屋架铰接（水平方向可靠连接，竖向允许有相对位移）下端与基础刚接③截面：上柱：矩形下柱：工字形或矩形抗风柱与屋架（或屋面梁）的上弦采用弹簧板相互连接，以便保证屋架（或屋面梁）可以自由地沉降，而又能够有效地将山墙的水平风荷载传递到屋盖上去。抗风柱下柱的顶面与屋架下弦的底面应留有150mm及以上空隙，以免抗风柱与屋盖变形不一致时产生碰撞。2)圈梁、连系梁、过梁、基础梁①圈梁：连续封闭（附加圈梁）②连系梁：连系纵向柱列，传递风荷载，承受墙体重量③过梁：尽量与圈梁、连系梁合并④基础梁：承受墙体重量，并传给基础位置：基础梁搁在基础杯口上，与柱一般不连接。注意：梁底距土壤预留100mm空隙；当基础下有冻胀土时，在梁下铺设松散

材料，并留50~150mm空隙。3)墙与柱连接墙体与柱子的连接是通过预埋在柱中的拉结钢筋砌筑在墙体内相互拉结起来，它可以把作用在墙面上的负风压（吸力）传给柱子，但墙体自重等竖向荷载不会传递到柱子上去，这种连接称为柔性连接。

外纵墙与排架柱的连接方式4）圈梁与柱连接为了加强房屋的整体刚度，防止由于地基不均匀沉降或有较大振动荷载等所引起对房屋不利的影响，可在墙体中设置钢筋混凝土圈梁；现浇圈梁与柱子连接是通过在柱中预留的拉结钢筋与圈梁的混凝土浇筑在一起来实现的。

单层厂房是一个空间受力体系，为简化计算，通常按横向及纵向平面结构来分析。横向排架采用如下计算假定：1.

计算简图的确定（1）柱子顶端与屋架铰结因为屋架与柱顶采用预埋件焊接相连，只能传递垂直压力和水平剪力；（2）柱子下端与基础顶面为固接柱子插入基础杯口，且采用细实混凝土浇注成整体；（3）横梁为没有轴向变形的刚杆即屋架两端在柱顶处的水平位移相同；（4）排架之间互相无联系不考虑空间协同工作效应；三.排架内力计算屋架与柱子的连接预埋钢板也称预埋件，用M表示。计算单元的选取①②③⑤④⑥⑦⑧180006000H2EI1EI2EI1EI2H1EA=平面排架的计算简图计算简图的确定边柱外缘与纵向定位轴线重合，横向定位轴线为各排架柱的对称轴。计算简图的确定计算简图四要素约束条件计算尺寸荷载作用几何参数2.排架结构上的荷载排架上荷载分类a.永久荷载

b.可变荷载

c.偶然荷载2.

排架结构上的荷载G3G2G1150mme2G1－屋架自重；屋架及支撑等自重，荷载通过屋架与柱顶的预

埋件作用于柱顶；G2－上柱自重；G3－下柱自重；G4－吊车梁及轨道等自重；G5－维护墙体自重；G1

和G5按排架计算，而其它荷载按悬臂柱计算。G5e5G4e4永久荷载（恒荷载）上柱截面高度通常取400mm，故e=50mm屋架集中荷载作用点，位于排架柱纵向定位轴线内侧150mm屋面活荷载（Q1）：包括屋面均布活荷载，雪荷载和积灰荷载；荷载作用位置与永久荷载G1相同；可变荷载（屋面活荷载）屋面水平投影面上的雪荷载标准值：

Sk=μr×S0So－基本雪压；μr－屋面积雪分布系数，So和μr可由规范查得。在排架计算时，屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，仅取两者中的较大值，然后与积灰荷载组合（通常可不考虑）。屋面均布活荷、积灰荷载按《建筑结构荷载规范》采用，按屋面的水平投影面积计算。150750恒载下计算简图恒载下轴力图风荷载——风荷载是作用在厂房表面，通过维护墙身及屋面传递到排架柱上去的。作用在建筑物表面的风荷载标准值计算公式如下：可变荷载（风荷载）—基本风压（kN/m2），空旷平坦地面离地10米高，由50年一遇10分钟

平均风速来确定的风压；—风载体型系数，＋表示压力、－表示吸力；—风压高度变化系数，与地面粗糙类别有关。—风振系数，结构高度小于30米时取1.0。可变荷载（活荷载）作用于排架边柱上的均布风荷载设计值q：—可变荷载分项系数，取为1.4；—作用于单位面积墙面上的风压标准值；—计算单元的宽度。q——计算单元范围内，边柱上的均布荷载；Fw——计算单元范围内，作用在屋架上的风荷载，以集中力的形式作用于柱顶；qFw柱顶至屋脊部分的风荷载简化为集中荷载柱顶标高+屋架端部高度=檐口标高h1h2吊车荷载——桥式吊车通常由大车和小车组成，其作用于排架上的荷载有竖向荷载和水平荷载两种。大车

小车

可变荷载（吊车荷载）吊车按运行的频繁程度轻级中级重级超重级吊车竖向荷载最大及最小轮压Pmax

和PminQcQ2Q1PmaxPminPminPmaxDminDmax当小车吊起额定的最大起重量运行到大车一侧的极限位置时，小车所在一侧的每个大车轮压为最大轮压Pmax，另一侧每个大车轮压为最小轮压Pmin，两者同时发生。a.吊车竖向荷载（1）最大轮压Pmax和最小轮压PminPmax值可依据吊车型号、规格由设计手册中查得，其Pmin值可按下式计算：G－大车重量（kN）；g－小车重量（kN）；Q－吊车额定起重量（kN）；大车

小车

四轮吊车Dmaxy1y3y4y2Dmax影响线作用在排架上的吊车竖向荷载Dmax

和Dmin吊车梁反力影响线式中：∑yi——吊车各轮下反力影响线坐标总和；

Ψc——多台吊车的荷载折减系数，对于单跨厂房排架最多考虑2台吊车，多跨厂房排架最多考虑4台吊车；

γQ——可变荷载分项系数。指吊车轮压对柱子所产生的最大或最小的竖向荷载Dmax和Dmin，其值与小车位置和吊车台数以及大车沿厂房纵向运行位置有关，考虑荷载的折减，Dmax和Dmin的计算表达式为：（2）最大竖向荷载Dmax和最小竖向荷载Dmin吊车竖向荷载作用的两种情况DmaxDminDmaxDminMmaxMminMmaxMmin

e4––––吊车梁支座钢垫板的中心线至下柱截面高度中心线的距离。Dmaxe4QcQ2Q1Fh1b.吊车水平荷载当吊车起吊重物时，小车在大车上横向运行而突然刹车时，由惯性力的作用而引起横向水平刹车力。Fh1Fh1Fh1Fh1FhC30混凝土灌缝吊车横向水平刹车力作用位置：吊车梁顶面（1）吊车横向水平刹车力（Fh）

当吊车起吊重物时，大车沿厂房纵向运行而突然刹车时，则由惯性力的作用而引起纵向水平刹车力。其荷载设计值计算公式为：式中：n－作用在一边轨道上最大刹车轮总数（2）吊车纵向水平荷载计算吊车水平荷载时，排架参与组合的吊车台数不应多于2台；由于厂房的纵向刚度较大，吊车纵向水平荷载一般不予计算。按一侧所有制动轮最大轮压之和的10%确定：Fh

作用下排架的荷载情况FhFhFhFhFhFhFhFh3.排架内力计算简图排架计算简图（剪力分配法求解超静定结构）1.下端固定、上端铰支变截面柱的反力计算（1）当柱下端固定、上端自由时，柱顶在单位力作用下的位移（柔度）H1H2F=1δI1I2图乘结果（2）当柱下端固定、上端为不动铰支座时，柱顶反力计算⊿－在荷载作用下，上端为自由端时柱顶的位移，可由图乘法求得。实际计算R时，可直接查用附表得出。基本结构2、等高排架内力计算

（1）排架柱顶作用集中荷载时

平衡方程为：δi——第i根柱在顶点单位力作用下的侧移（柔度）；1/δi——第i根柱的抗侧移能力，也称为抗侧刚度；柱顶剪力的计算公式：µi——第i根柱的剪力分配系数

柱顶集中力F

按每根柱抗侧刚度的大小比例来分配；如各排架柱截面尺寸相同，则

µi＝1/n各柱柱顶剪力求得后，即可计算各柱内力。（2）排架柱作用任意荷载时

将计算过程分成三个步骤进行：将所求得的不动铰支座反力值反向作用于排架柱顶，以恢复到原来的受力情况；将上述两种情形的内力相叠加，即可求出排架的实际内力。先在排架柱柱顶增加不动铰支座，求出其支座反力值；多跨等高排架在任意荷载作用下的内力计算

（2）排架柱作用任意荷载时

ⅠⅠⅡⅡⅢⅢ（1）控制截面控制截面是指对柱内配筋量起控制作用的截面。上柱底面

——Ⅰ－Ⅰ截面；下柱牛腿顶面

——Ⅱ－Ⅱ截面；下柱基础顶面——Ⅲ－Ⅲ截面；3、排架计算的控制截面和内力组合I-I截面上柱的弯矩和轴力都最大II-II截面下柱在吊车垂直荷载下的弯矩最大III-III截面下柱在吊车水平荷载下的弯矩最大，轴力也最大荷载效应组合的目的：作用于排架上的荷载除自重外，其他荷载均为可变荷载，可变荷载出现情况不同，将在柱子中出现不同的内力情况，通过内力组合求出某些荷载作用下柱的控制截面处产生的最不利内力，作为柱子及基础截面设计的依据。（2）荷载效应的组合可变荷载控制：永久荷载控制：1.2永久荷载效应+0.9(1.4风载效应+1.4活荷载效应+1.4吊车荷载效应)一般框架、排架---承载力极限状态：正常使用极限状态：（2）荷载效应的组合无论承载力极限状态还是正常使用极限状态，通常要考虑的四种内力组合：A.+Mmax

及相应的N、VB.-Mmax

及相应的N、VC.Nmax

及相应的M，VD.Nmin及相应的M，VAs1(As2)小偏心受压大偏心受压As1(As2)As1<As2As1As2NM2)4)3)1)根据M-N关系，得出下列四条规则：1）大偏压，M不变时，N越小，As越大2）大偏压，N不变时，M越大，As越大3）小偏压，M不变时，N越大，As越大4）小偏压，N不变时，M越大，As越大最不利内力组合的确定依据：1）大偏压，M不变时，N越小，As越大2）大偏压，N不变时，M越大，As越大3）小偏压，M不变时，N越大，As越大4）小偏压，N不变时，M越大，As越大*最大正弯矩Mmax及相应的轴力N*最大负弯矩-Mmax及相应的轴力N*最大轴力Nmax及相应的最大正弯矩Mmax或最大负弯矩-Mmax*最小轴力Nmin及相应的最大正弯矩Mmax或最大负弯矩-Mmax

在任何一种内力组合中，必须将永久荷载组合进去；对可变荷载只能以相应的组合目标决定其取舍，但当以轴力为组合目标时，应使其相应的弯矩绝对值尽可能地最大；风荷载只能考虑左风和右风两者其一；吊车竖向荷载Dmax和Dmin两者只能选择其一；

吊车水平荷载必须与吊车竖向荷载同时考虑；有F必有D，有D可没有F经计算分析后，选择配筋量较大者，作为最后的配筋依据。排架荷载效应组合注意事项：1、柱子的选型四.单层厂房排架柱及牛腿的设计1)柱子形式矩形截面柱：适用：吊车起重量Q≤5t，轨顶标高在7.5m以下，截面高度

h≤700mm;

优点：外形简单、施工方便；缺点：自重大，经济指标差。工字形柱：适用：吊车起重量Q≤30t，轨顶标高在20m以下，截面高度

h≥600mm;优点：截面形式合理，适用范围广泛；缺点：若h≥1600mm，吊装将比较困难。1、柱子的选型双肢柱：分为平腹杆和斜腹杆两种形式

适用：吊车起重量较大（Q≥50t)的厂房；优点：与工字形相比，自重轻，性能合理；缺点：相比工字形柱，整体刚度差，构造钢筋布置复杂，用钢量多2)柱子选型准则

力求受力合理，构件截面刚度大，自重轻，节约材料，维护方便；

考虑有无吊车及吊车规格，柱高和柱距等因素；

考虑制作、运输、吊装及材料供应等具体情况。对于柱的截面高度（h），可参照以下界限选用：当h≤500mm时，采用矩形；当h=600~800mm时，采用矩形或工字形；当h=900~1200mm时，采用工字形；当h=1300~1500mm时，采用工字形或双肢柱；当h≥1600mm时，采用双肢柱。柱截面尺寸不仅应满足构件承载力的要求，还应保证柱子具有足够的刚度，以免造成厂房横向和纵向变形过大，使墙体及屋盖产生裂缝，影响吊车正常运行和厂房的正常使用。2)截面设计根据排架计算求得柱子控制截面最不利组合的内力M和N，按偏心受压构件进行截面配筋计算。2、矩形、工字形截面柱的设计1)截面尺寸的确定柱距6m时单层厂房柱可根据吊车起重量、轨顶标高按经验尺寸进行选取，见P84；柱子的混凝土强度等级一般为C30~C40。（1）柱子的计算长度L0柱顶端：弹性支承或可动铰支承；柱下端：非理想的固定端。《规范》在综合分析和工程实践基础上规定了柱子的计算长度L0《2010新规范》采用刚性屋盖的单层工业厂房排架柱、露天吊车柱和栈桥柱的计算长度l0

注：1.表中H为从基础顶面算起的柱子全高；Hl为从基础顶面算起至装配式吊梁底面或现浇吊车梁顶面的柱子下部高度；Hu为从装配式吊车梁底面或从现浇式吊车梁顶面算起的柱子上部高度。

2．表中有吊车厂房排架柱的计算长度，当计算中不考虑吊车荷载时，可按无吊车厂房采用；但上柱的计算长度仍按有吊车厂房采用。

3．表中有吊车厂房排架柱的上柱在排架方向的计算长度，仅适用于Hu/Hl≥0.3的情况；当Hu/Hl<0.3时，宜采用2.5Hu。柱的类型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1.0Hl0.8Hl1.0Hl露天吊车和栈桥柱2.0Hl1.0Hl－（2）吊装阶段柱的验算吊装有翻身吊和平吊两种，吊点一般设在牛腿下边缘处。吊装验算应满足承载力和裂缝宽度要求。

计算简图：单跨外伸悬臂梁一般不须进行吊装承载力和裂缝验算平吊翻身吊便于施工，但平吊时可能需增加柱中的配筋量

在吊装验算时，考虑到起吊时的动力作用，其自重需要乘以动力系数

1.5；由于施工荷载的临时性，构件的重要性系数应降低一级取用，即γ0＝0.9。3、牛腿设计1)牛腿的分类为了在不增大柱截面的情况下加大其支承面积，以保证构件之间的可靠连系。Fvaash0hFvaash0hah0，短牛腿a>h0，长牛腿，设计方法同一般钢筋混凝土悬臂梁a为竖向荷载作用点距下柱边缘的水平距离再加上20mm，若此时的作用点仍位于下柱截面以内时，取a为零。2)牛腿的受力特点与破坏形态FvBA主拉应力主压应力h0Fvaas弹性阶段*荷载Fv较小时，牛腿基本处于弹性受力阶段*在Fv达极限荷载的20~40%时，牛腿根部出现裂缝；在Fv达极限荷载的40~60%时，出现裂缝*继续加载，随着a/h0值的不同，牛腿的破坏形态各不相同弯压破坏：当0.75<a/h01时，裂缝逐渐发展，裂缝以外的部分绕牛腿和下柱的交点转动，最后压区混凝土被压碎，牛腿破坏。h0Fvaas斜压破坏：当0.1<a/h00.75时，裂缝出现后，出现裂缝，两裂缝间的斜向段混凝土短柱被压坏。Fvaash0剪切破坏：当a/h00.1时，发生剪切破坏，牛腿中出现一系列短斜裂缝，混凝土被剪坏。Fvaash0牛腿的其它破坏形式Fvaash0当承压板过小、过柔或混凝土强度较低时，发生局部受压破坏。Fvash0a当竖向荷载太靠近牛腿外边缘，且混凝土保护层过厚时，发生混凝土保护层撕裂破坏。Fvaash0当牛腿外侧高度过小时，会出现非根部受拉破坏。牛腿设计的目的就是在满足使用的前提下不发生上述破坏。3、牛腿的计算简图h1FhFvfyAsaChoas桁架模型

牛腿设计原则：使用阶段不出现斜裂缝*以控制裂缝的形成与发展为目标，使得牛腿在给定荷载下不出现裂缝*为避免出现局部受压、撕裂、非根部受拉破坏，还要对其它有关尺寸进行限制h0Fvaas3)牛腿截面尺寸的确定

斜向压力较大以及随着a/ho值的增加，可能会导致牛腿的斜向开裂，斜裂缝造成不安全感，且加固困难；一般取牛腿截面宽度与柱等宽，牛腿高度以使用阶段不出现斜裂缝为控制条件。

牛腿高度在裂缝控制条件下的验算经验公式：Fvk－作用于牛腿顶部按荷载标准组合计算的竖向荷载；Fhk－作用于牛腿顶部按荷载标准组合计算的水平拉力；β－裂缝控制系数，对支承吊车粱的牛腿，取β＝0.65；其它牛腿，取β＝0.8；b－牛腿宽度；一般情况下，牛腿处的Fhk＝0As－水平拉杆所需的纵向受拉钢筋截面面积；

FV－作用在牛腿顶部的竖向荷载设计值；Fh

－作用在牛腿顶部的水平拉力设计值；γ0

－内力偶臂系数，近似取0.851.2－考虑水平拉力偏心影响时的增大系数4)牛腿顶面水平拉杆设计在牛腿中，顶面纵向受拉钢筋（水平拉杆）的截面面积可通过平衡方程求得：当a<0.3ho时，取a=0.3ho桁架模型

6)牛腿局部受压承载力垫板下局部受压承载力可按下式验算：Al

－局部受压面积，即垫板的面积。Al=a*b考虑到实际计算时牛腿处的Fh＝05)牛腿斜截面承载力

牛腿在常用的构件尺寸和配筋情况下，其受剪承载力总是高于其开裂时承载力，可不再进行受剪承载力的验算，设计时仅按构造要求配置箍筋及弯起钢筋。7)牛腿的构造要求（a）牛腿尺寸及纵筋构造要求；（b）牛腿箍筋及弯起钢筋构造要求（1）纵向受拉钢筋宜采用HRB400级或HRB500级钢筋，承受竖向力所需的纵向受拉钢筋的配筋率，不应小于0.2％及0.45ft/fy

；也不宜大于0.6％，且根数不宜少于4根，直径不应小于12mm（2）牛腿的水平箍筋直径宜取6～12mm，间距宜为100～150mm，且在上部2h0/3范围内水平箍筋总截面面积不宜小于承受竖向力的受拉钢筋截面面积的1/2；（3）当a/h0≥0.3时，牛腿内宜设置弯起钢筋，弯起钢筋宜采用HRB400级或HRB500级钢筋，并宜使其与集中荷载作用点和牛腿斜边下端点连线的

交点位于牛腿上部l/6~l/2的范围之内，l为该连线长度。其截面面积Asb不宜小于承受竖向力的受拉钢筋截面面积的1/2，且不宜小于0.001bh，且根数不宜少于2根。

纵向受拉钢筋不应兼做弯起钢筋

7)牛腿的构造要求1、概述基础按受力性能的不同，可分为：轴心受压基础和偏心受压基础；单层厂房常用的是偏心受压钢筋混凝土独立基础，其形式有阶梯形和锥体形。当上部荷载大、土质差，对基础不均匀沉降要求较严格的厂房，一般可采用桩基础。五.柱下独立基础设计1)

基础底边尺寸的确定a.轴心荷载作用下的地基：HpkGkNkN

k－荷载效应标准组合时上部结构传至基础的竖向压力值；Gk－基础和其上土重的标准值；A－基础底面面积；P

k－荷载效应标准组合时基础底面单位面积的平均压力值；fa－经过深度及宽度修正后的地基承载力特征值；2、独立基础的设计

对各级建筑物的地基和基础，均应进行承载力计算，对一些重要的建筑物或土质较为复杂的地基，尚应进行变形或稳定性验算。计算地基承载力时，取荷载效应标准值，计算基础承载力时，取荷载效应设计值。若取基础埋置深度为H，并取基础及其上填土的平均容重为γo（一般近似取为γo=20kN/m3），则Gk=γoHA，得：b.偏心荷载作用下的基础基础梁上砌体自重当则pk,min>0,地基反力如图（a）当则pk,min=0,地基反力如图（b）当则pk,min<0（与实际情况不符）,地基反力如图（c）

a=l/2－e0偏心受压基础应符合：

基础梁上砌体自重有吊车：无吊车，考虑风2)

基础高度及冲切验算

基础高度是指自与柱交接处基础顶面至基础底面的垂直距离。《规范》规定：柱下独立基础高度应按混凝土的受冲切及受剪承载力公式由计算确定，对于阶梯形基础，尚应验算变阶处的基础高度。基础在承受柱传来的荷载时，如果沿柱周边或变阶处的高度不够，将会发生冲切破坏。1－冲切破坏时的斜截面；2－冲切破坏锥体的底面线。式中：h0－柱与基础顶面交接处或基础变阶处的截面有效高度，取两个配筋方向的截面有效高度平均值；βhp－截面高度影响系数，当基础高h≤800mm时，即βh=1.0;当h≥2000mm时，取βh＝0.9，其余内插；pj

－基础底面地基净反力设计值（扣除基础自重和其上的土重），当为轴心荷载时，Pj=N/(b*l);当为偏心受力时，可取最大的反力设计值，pj＝pn,max

Al－考虑冲切荷载时取用的多边形面积,即图中阴影部分；at

－冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长，当计算柱与基础交接处的抗冲切承载力时，取柱宽；当计算基础变阶处的抗冲切承载力时，取上阶宽；ab

－柱与基础交接处或基础变阶处的冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的下边长，即ab=at+2h0,当at+2h0≥l时，取ab=l

设计时一般是根据构造要求先假定基础高度，然后验算，如不满足要求，则应增大基础高度在进行验算，直至满足要求为止。当基础底面落在450以内时，可不进行冲切验算。3)配筋计算：基础在上部结构传来的荷载和地基