单层工业厂房设计二

第四章单层厂房结构本章主要内容及重点概述结构组成结构布置构件选型与截面设计横向排架结构内力分析柱的设计柱下独立基础设计横向排架结构内力分析柱的设计柱下独立基础设计主要内容：重点：1第四章单层厂房结构4.1概述1工业厂房的分类

工业厂房由于生产性质、工艺流程、机械设备和产品的不同，按层数分类，可分为：单层厂房多层厂房层数混合的厂房如精密仪表、电子、食品等工业如化学工业、热电厂等如冶金或机械厂的炼钢、轧钢、铸造、锻压、金工、装配等车间，一般因设有大型机器或设备，产品较重且轮廓尺寸较大，故宜直接在地面上生产而设计成单层厂房——————2第四章单层厂房结构4.1概述混合结构钢筋混凝土结构

2单层厂房的分类

对无吊车或吊车吨位不超过5t、跨度在15m以内、柱顶标高不超过8m且无特殊工艺要求的小型厂房，可采用混合结构对有重型吊车、跨度大于36m或有特殊工艺要求的大型厂房，可采用全钢结构或由钢筋混凝土柱与钢屋架组成的结构————

（1）按生产规模可分为：大型、中型和小型；

（2）按主要承重材料可分为：

钢结构

——除上述情况以外的单层厂房均可采用混凝土结构。而且除特殊情况之外，一般均采用装配式钢筋混凝土结构3第四章单层厂房结构4.1概述2单层厂房的分类

排架结构门式刚架结构

（3）按承重结构体系可分为：排架结构和刚架结构

4第四章单层厂房结构4.2结构组成1结构组成

单层厂房结构是由一些构件组成的一个复杂的空间受力体系，可将结构整体分为以下几个子结构体系:单层厂房结构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10.连系梁11.基础梁12.天窗架垂直支撑13.屋架下弦横向水平支撑14.屋架端部垂直支撑15.柱间支撑5单层排架结构组成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67第四章单层厂房结构4.2结构组成屋盖结构——有檩体系无檩体系——由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋盖支撑组成，有时还包括有天窗架和托架等构件——由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖支撑所组成屋盖结构1结构组成

8第四章单层厂房结构4.2结构组成——横向排架结构

由横梁、横向柱列及其基础所组成的平面骨架，是厂房的基本承重结构。厂房承受的竖向荷载及横向水平荷载主要通过横向平面排架传至基础及地基横向平面排架组成及荷载图1结构组成

910第四章章单单层层厂房房结构构4.2结构组组成——纵向排排架结结构构由连系系梁、、吊车车梁、、纵向向柱列列、柱柱间支支撑和和基础础等构构件组组成的的纵向向平面面骨架架。作用是保证证厂房房结构构的纵纵向稳稳定性性和刚刚度，，承受受吊车车纵向向水平平荷载载、纵纵向水水平地地震作作用、、温度度应力力以及及作用用在山山墙及及天窗窗架端端壁并并通过过屋盖盖结构构传来来的纵纵向风风荷载载等围护结结构——位于厂厂房的的四周周，包包括纵纵墙、、横墙墙（山山墙））、抗抗风柱柱、连连系梁梁、基基础梁梁等构构件。。这些些构件件所承承受的的荷载载，主主要是是墙体体和构构件的的自重重以及及作用用在墙墙面上上的风风荷载载纵向平平面排排架组组成及及荷载载图1结构组组成1112第四章单层厂厂房结构4.2结构组成单层厂房结构中，，纵向平面排架和和横向平面排架间间主要通过屋盖结结构和支撑体系相相连接而形成空间间结构，各构件及其作用为单层厂房结构构件件及其作用构件名称构件作用备注屋盖结构屋面板承受屋面构造层自重、屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载以及施工荷载等，并将它们传给屋架（屋面梁），具有覆盖、围护和传递荷载的作用支撑在屋架（屋面梁）或檩条上天沟板屋面排水并承受屋面积水及天沟板上的构造层自重、施工荷载等，并将它们传给屋架天窗架形成天窗以便于采光和通风，承受其上屋面板传来的荷载及天窗上的风荷载等，并将它们传给屋架托架当柱距比屋架间距大时，用以支撑屋架，并将荷载传给柱1结构组成13第四章单层厂厂房结构4.2结构组成构件名称构件作用备注屋盖结构屋架或屋面梁与柱形成横向排架结构，承受屋盖上的全部竖向荷载，并将它们传给柱檩条支撑小型屋面板（或瓦材），承受屋面板传来的荷载，并将它们传给屋架有檩体系屋盖中采用柱排架柱承受屋盖结构、吊车梁、外墙、柱间支撑等传来的竖向和水平荷载，并将它们传给基础同时为横向排架和纵向排架中的构件抗风柱承受山墙传来的风荷载，并将它们传给屋盖结构和基础也是围护结构的一部分支撑体系屋盖支撑加强屋盖结构空间刚度，保证屋架的稳定，将风荷载传给排架结构柱间支撑加强厂房的纵向刚度和稳定性，承受并传递纵向水平荷载至排架柱或基础1结构组成14第四章单层厂厂房结构4.2结构组成构件名称构件作用备注围护结构外纵墙山墙厂房的围护构件，承受风荷载及其自重连系梁连系纵向柱列，增强厂房的纵向刚度，并将风荷载传递给纵向柱列，同时还承受其上部墙体的重量圈梁加强厂房的整体刚度，防止由于地基不均匀沉降或较大振动荷载引起的不利影响过梁承受门窗洞口上部墙体的重量，并将它们传给门窗两侧墙体基础梁承受围护墙体的重量，并将它们传给基础吊车梁承受吊车竖向和横向或纵向水平荷载，并将它们分别传给横向或纵向排架简支在柱牛腿上基础承受柱、基础梁传来的全部荷载，并将它们传给地基1结构组成15第四章单层厂厂房结构4.3结构布置工业设计要求方案设计阶段技术设计阶段施工图阶段确定柱网布置等平平面问题1厂房结构的设计步步骤一个建设项目的设设计，一般包括工工艺设计、建筑设设计、结构设计和和设备设计（如水水、暖、电等）等等几方面。就单层层厂房结构设计而而言，可分为方案案设计、技术设计计和施工图绘制等等三个阶段。——确定结构形式、标标高等剖面问题选择结构构件类型型确定结构布置——确定结构计算简图图荷载计算及排架内内力分析结构构件（柱、基基础等）设计——结构布置图（屋面面、柱、基础等））构件布置与配筋图图节点大样图16第四章单层厂厂房结构4.3结构布置2屋盖支撑布置（1）上弦横向水平支撑撑屋盖支撑包括上弦弦横向水平支撑、、下弦横向水平支支撑、纵向水平支支撑、垂直支撑、、纵向水平系杆、、天窗架支撑等。。构成：沿厂房跨度方向用用交叉角钢、直腹腹杆和屋架上弦杆杆构成的水平桁桁架架。作用：保证屋架上弦的侧侧向稳定性；增强强屋盖的整体刚度度；作为山墙抗风风柱的顶端水平支支座，承受由山墙墙传来的风荷载和和其他纵向水平荷荷载，并传至厂房房纵向柱列。布置：当屋盖为有檩体系，，或屋盖为无檩体体系，但屋面板与与屋架的连接质量量不能保证且抗风风柱与屋架上弦连连接，每一伸缩缝缝区段端部第一或或第二柱间布置；；当设有天窗，且天窗窗通过厂房端部的的第二柱间或通过过伸缩缝，应在第第一或第二柱间的的天窗范围内设置置，并在天窗范围围内沿纵向设置1～3道通长的受压系杆杆，将天窗范围内内各榀屋架与上弦弦横向水平支撑连连系起来。17屋盖支撑1819第四章单层厂厂房结构4.3结构布置上弦横向水平支撑撑布置2屋盖支撑布置20第四章单层厂厂房结构4.3结构布置（2）下弦横向水平支撑撑构成：沿厂房跨度方向用用交叉角钢、直腹腹杆和屋架下弦杆杆构成的水平桁架架。作用：将山墙风荷载及纵纵向水平荷载传至至纵向柱列；防止止屋架下弦侧向振振动。布置：当屋架下弦设有悬挂挂吊车，或厂房内内有较大振动，或或山墙风荷载通过过抗风柱传至屋架架下弦，应在每一一伸缩缝区段两端端的第一或第二柱柱间设置，宜与上上弦横向水平支撑撑设置在同一柱间间。下弦横向水平支撑撑布置2屋盖支撑布置21第四章单层厂厂房结构4.3结构布置（3）纵向水平支撑构成：由交叉角钢、直杆杆和屋架下弦第一一节间组成的纵向向水平桁架。作用：加强屋盖结构的横横向水平刚度；保保证横向水平荷载载的纵向分布，加加强厂房的空间工工作；保证托架上上弦的侧向稳定。。布置：当设有软钩桥式吊车车且厂房高度大、、吊车起重量较大大，应在屋架下弦弦端节间沿厂房纵纵向通长或局部设设置一道；当已设有下弦横向水水平支撑时，为保保证厂房空间刚度度，应尽可能与横横向水平支撑连接接，以形成封闭的的水平支撑系统。。纵向水平支撑布置置2屋盖支撑布置22第四章单层厂厂房结构4.3结构布置（4）垂直支撑构成：由角钢杆件与屋架架直腹杆组成的垂垂直桁架，形式为为十字交叉形或W形。作用：保证屋架受荷荷后在平面外外的稳定；传传递纵向水平平力。布置：应与下弦横向水水平支撑布置置在同一柱间间内。当厂房跨度小于于18m且无天窗时，，一般可不设设垂直支撑和和水平系杆；；当厂房跨度18～30m、屋架间距为为6m、采用大型屋屋面板时，应应在每一伸缩缩缝区段端部部的第一或第第二柱间，屋屋架跨中设置置一道垂直支支撑；当屋架跨度大于于30m时，应在每一一伸缩缝区段段端部的第一一或第二柱间间，屋架跨度度1/3左右的节点处处设置两道垂垂直支撑。2屋盖支撑布置置23第四章单单层厂房结构构4.3结构布置垂直支撑和水水平系杆布置置图2屋盖支撑布置24第四章单层厂厂房结构4.3结构布置（5）水平系杆构成：分为上弦水平系杆杆和下弦水平系杆杆。作用：上弦水平系杆是为为保证屋架上弦或或屋面梁受压翼缘缘的侧向稳定；下弦水平系杆是为为防止在吊车或有有其它水平振动时时屋架下弦侧向颤颤动。布置：当屋盖设置垂直支撑撑时，未设置垂直直支撑的屋架间，，在相应于垂直支支撑平面内的屋架架上弦和下弦节点点处，设置通长的的水平系杆。刚性系杆（压杆））：凡设在屋架端部部主要支承节点处处和屋架上弦屋脊脊节点处的通长水水平系杆，均应采采用刚性系杆；当当屋架横向水平支支撑设在伸缩缝区区段两端的第二柱柱间内时，第一柱柱间内的水平系杆杆均应采用刚性系系杆。柔性系杆（拉杆））：其余均可采用柔柔性系杆。2屋盖支撑布置25第四章单层厂厂房结构4.3结构布置（6）天窗架支撑构成：包括天窗架上弦横向水水平支撑、天窗架架间的垂直支撑和和水平系杆。作用：保证天窗架上弦的的侧向稳定；将将天窗端壁上的风风荷载传给屋架。。布置：纵向位置（柱间））：一般天窗架上弦横向水水平支撑和垂直支支撑均设置在天窗窗端部第一柱间内内。横向位置（道）：一般垂直支撑设置在天天窗两侧。水平系杆：在未设置上弦横横向水平支撑的天天窗架间设置；应应在上弦节点处设设置柔性系杆；对对有檩屋盖体系，，檩条可以代替柔柔性系杆。2屋盖支撑布置26第四章单层厂厂房结构4.3结构布置天窗架支撑布置2屋盖支撑布置27第四章单层厂厂房结构4.3结构布置3柱间支撑布置构成：由交叉钢杆件组成成，交叉倾角宜取取45°，支撑钢构件的截截面尺寸需经承载载力和稳定计算确确定。柱间支撑是纵向平面排架中最最主要的抗侧力构构件。作用：提高厂房的纵向刚刚度和稳定性；将将吊车纵向水平制制动力、山墙及天天窗端壁的风荷载载、纵向水平地震震作用等传至基础础。柱间支撑作用示意意图28第四章单层厂厂房结构4.3结构布置分类：对于有吊车的厂房房，按其位置可分分为上柱柱间支撑撑和下柱柱间支撑撑。上柱柱间支撑：位于牛腿上部，并并在柱顶设置通长长的刚性系杆；承受作用在山墙及及天窗壁端的风荷荷载，并保证厂房房上部的纵向刚度度。下柱柱间支撑：位于牛腿下部；承受上部支撑传来来的内力、吊车纵纵向制动力和纵向向水平地震作用等等，并将其传至基基础。形式：十字交叉形；当柱柱间要通行或放置置设备，或柱距较较大而不宜采用交交叉支撑时，可采采用门架式支撑。。门架式柱间支撑3柱间支撑布置29第四章单层厂厂房结构4.3结构布置布置：当设有A6～A8的吊车，或A1～A5的吊车起重量≥10t时或厂房跨度≥18m，或柱高≥8m时或厂房每列纵向向柱总数＜7根时或设有3t以上的悬挂吊车时时或露天吊车栈桥桥的柱列，应设置柱间支撑。上柱柱间支撑设置：一般在伸缩缝区段段两端与屋盖横向向水平支撑相对应应的柱间以及伸缩缝区段中中央或临近中央的的柱间。下柱柱间支撑设置：在伸缩缝区段中部部与上柱柱间支撑撑相应的位置。3柱间支撑布置30第四章单层厂厂房结构4.3结构布置优点：纵向水平荷载作用用下传力路线较短短；厂房两端的温温度伸缩变形较小小；厂房纵向构件件的伸缩受柱间支支撑的约束较小，，所引起的结构温温度应力也较小。。柱间支撑与伸缩变变形的关系3柱间支撑布置31柱间支撑的传力示示意图32第四章单层厂厂房结构4.3结构布置4围护结构布置抗风柱一般与基础础刚接，与屋架上上弦铰接；当屋架架设有下弦横向水水平支撑时，也可可与下弦铰接或同同时与上、下弦铰铰接。抗风柱与屋屋架之间一般采用用竖向可以移动、、水平方向又有较较大刚度的弹簧板板连接；如厂房沉沉降量较大时，宜宜采用槽形孔螺栓栓连接。（1）抗风柱抗风柱与屋架上、、下弦连接构造33第四章单层厂厂房结构4.3结构布置（2）圈梁、连系梁、过过梁和基础梁圈梁是设置于墙体内并并与柱子连接的现现浇钢筋混凝土构构件，其作用是将墙体与排架柱柱、抗风柱等箍在在一起，以增强厂厂房的整体刚度，，防止由于地基的的不均匀沉降或较较大的振动荷载对对厂房产生不利影影响。连系梁除承受墙体荷载外外，还具有连系纵纵向柱列、增强厂厂房的纵向刚度、、传递纵向水平荷荷载的作用。当墙体开有门窗洞洞口时，需设置钢钢筋混凝土过梁，以支承洞口上部部墙体的重量。在进行围护结构布布置时，应尽可能能地将圈梁、连系系梁和过梁结合起起来，使一种梁能兼作两两种或三种梁的作作用，以简化构造，节节约材料，方便施施工。在单层厂房中，一一般采用基础梁来承托围护墙体的的重量，并将其传传至柱基础顶面，，而不另做墙基础础，以使墙体和柱柱的沉降变形一致致。4围护结构布置34第四章单层厂厂房结构4.5结构布置5结构布置一、柱网布置柱网是竖向承重构构件纵横向定位轴轴线所形成的网格格。柱距应采用6米或6米的倍数；跨度在18米以下采用3米的倍数，在18米以上采用6米的倍数。35二、定位轴线墙、边柱与纵向定定位轴线的关系：：D¢柱距6米、无吊车或边柱外缘和墙内内缘与轴线重合合，称封闭结合合。¢柱距6米、边柱外缘和墙内内缘与轴线之间间加联系尺寸D=125，称非封闭结合。。¢柱距12米、或联系尺寸D=250、500。单厂设计4.1组成与布置4.1.1结构种类4.1.2结构组成4.1.3结构布置tQ5032££36中柱与纵向定位位轴线的关系：：等高跨上柱中心线与纵纵向轴线重合单柱高低跨双柱高跨高跨A=D高跨A=B+C高跨A=B+C+DCBA=B+C单厂设计4.1组成与布置4.1.1结构种类4.1.2结构组成4.1.3结构布置37A=D38CBA=B+C+DDh/2h/239墙、柱与横向定定位轴线的关系系：柱伸缩缝和端部处处一般部位处柱中中心线与轴线重重合600600600墙非承重墙：墙内内缘与轴线重合合承重墙：墙内缘与轴线的的距离为半砖或或半砖的倍数。。单厂设计4.1组成与布置4.1.1结构种类4.1.2结构组成4.1.3结构布置40三、变形缝设置置伸缩缝横向伸缩缝一般般采用双柱；纵纵向伸缩缝一般般采用单柱。沉降缝一般不设。下列列情况之一设：：¢相邻部位高差很很大；¢相邻跨吊车起重重量悬殊；¢下卧土层有很大大变化；¢各部分施工时间间相差很长。抗震缝当厂房平、立面面布置复杂或结结构高度、刚度度相差很大时设设置。单厂设计4.1组成与布置4.1.1结构种类4.1.2结构组成4.1.3结构布置41四、厂房的剖面面布置高度自室内地面至柱柱顶的高度应为为300的倍数；自室内地面至牛牛腿的高度应为为300的倍数；自室内地面至吊吊车轨道的标志志高度应为600的倍数。净空要求屋架下弦与吊车架外轮廓线的距离；吊车架外缘与内缘的间距轨道中心线与纵向轴线的距离单厂设计2.1组成与布置2.1.1结构种类2.1.2结构组成2.1.3结构布置净空42柱顶标高轨顶标高牛腿顶标高室内地面300的倍数600的倍数300的倍数43750mm44第四章单层层厂房结构4.4构件选型与截面面尺寸确定1主要构件的选型型单层厂房结构的的主要构件有屋屋盖结构构件、、支撑、吊车梁梁、墙板、连系系梁、基础梁、、柱和基础等。。无檩体系屋盖常采用预应力混混凝土大型屋面面板，它适用于于保温或不保温温卷材防水屋面面，屋面坡度不不应大于1/5。无檩体系屋盖还还可采用预应力力F形屋面板，用于于自防水非卷材材屋面，以及预预应力自防水保保温屋面板、钢钢筋加气混凝土土板等。（1）屋盖结构构件有檩体系屋盖常采用预应力混混凝土槽瓦、波波形大瓦等小型型屋面板。屋面板:45第四章单层层厂房结构4.4构件选型与截面面尺寸确定檩条：檩条搁在屋架或或屋面梁上，起起着支承小型屋屋面板并将屋面面荷载传给屋架架的作用。它与与屋架间用预埋埋钢板焊接，并并与屋盖支撑一一起保证屋盖结结构的整体刚度度和稳定性。各种形式的屋面面板1主要构件的选型型46第四章单层层厂房结构4.4构件选型与截面面尺寸确定屋面梁和屋架：按型式可分为屋屋面梁、两铰（（或三铰）拱屋屋架和桁架式屋屋架三大类。屋面梁：屋面梁的外形有有单坡和双坡两两种。两铰（或三铰））拱屋架：两铰拱的支座座节点为铰接，，顶节点为刚接接；三铰拱的支支座节点和顶节节点均为铰接。。两铰拱的上弦弦为钢筋混凝土土构件，三铰拱拱的上弦可用钢钢筋混凝土或预预应力混凝土构构件。两铰（或三铰））拱屋架1主要构件的选型型47钢筋混凝土及组组合屋架48钢屋架49第四章单层层厂房结构4.4构件选型与截面面尺寸确定桁架式屋架：当厂房跨度较较大时，采用桁桁架式屋架较经经济，它在单层层厂房中应用非非常普遍。桁架架式屋架的矢高高和外形对屋架架受力均有较大大影响，一般取取高跨比为1/6~1/8较为合理，其外外形有三角形、、拱形、梯形、、折线形等几种种。各种形式屋架德德内力（f/L=1/6）1主要构件的选型型50第四章单层层厂房结构4.4构件选型与截面面尺寸确定天窗架和托架：天窗架：天窗架的作用是是形成天窗以便便采光和通风，，同时承受屋面面板传来的竖向向荷载和作用在在天窗上的水平平荷载，并将它它们传给屋架。。托架：一般为12m跨度的预应力混混凝土三角形或或折线形构件，，上弦为钢筋混混凝土压杆，下下弦为预应力混混凝土拉杆。天窗架的形式托架的形式1主要构件的选型型51第四章单层层厂房结构4.4构件选型与截面面尺寸确定（2）吊车梁：吊车梁除直接承承受吊车起重、、运行和制动时时产生的各种往往复移动荷载外外，它还具有将将厂房的纵向荷荷载传递至纵向向柱列、加强厂厂房纵向刚度等等作用。吊车梁的类型吊车梁一般根据据吊车的起重量量、工作级别、、台数、厂房的的跨度和柱距等等因素选用。1主要构件的选型型52第四章单层层厂房结构4.4构件选型与截面面尺寸确定2柱（1）柱的形式：主要有排架柱和和抗风柱两类。。钢筋混凝土排架柱一般由上柱、下下柱和牛腿组成成，其结构型式式可概括为单肢肢柱和双肢柱两两类。上柱一般般为矩形截面或或环形截面；下下柱的截面形式式较多，根据其其截面形式可分分为矩形截面柱柱、I形柱、双肢柱和和管柱等几类。。柱的形式抗风柱一般由上柱和下下柱组成，无牛牛腿，上柱为矩矩形截面，下柱柱一般为I形截面。53第四章单层层厂房结构4.4构件选型与截面面尺寸确定（2）柱的截面尺寸：：柱的截面尺寸除除应满足承载力力的要求外，还还应保证具有足足够的刚度，以以免厂房变形过过大，造成吊车车轮与轨道过早早磨损，影响吊吊车的正常运行行，或导致墙体体和屋盖产生裂裂缝，影响厂房房的正常使用。。柱的截面尺寸除除了考虑吊车起重量和柱的类型两个因素外，还还应考虑厂房跨数和高度、柱的型式、围护结构的材料料和构造、施工和吊装等。2柱54第四章单层层厂房结构4.4构件选型与截面面尺寸确定3基础单层厂房的柱下下基础一般采用用独立基础（也也称扩展基础））。按施工方法法可分为预制柱下独立基基础和现浇柱下独立基基础两种。对装配式式钢筋混凝土单单层厂房排架结结构，常见的独独立基础形式主主要有杯形基础、高杯基础和桩基础等。基础的类型55第四章单层层厂房结构4.5横向排架结构内内力分析1排架计算见图（1）计算单元：可在结构平面图图上由相邻柱距距的中线截出一一个典型的区段段，作为排架的的计算单元。计算单元和计算算模型56第四章单层层厂房结构4.5横向排架结构内内力分析（2）基本假定和计算算简图：为了简化计算，，对于钢筋混凝凝土排架结构通通常作如下假定：柱下端与基础顶顶面为刚接；柱顶与排架横梁梁（屋架或屋面面梁）为铰接；；横梁（即屋架或或屋面梁）为轴轴向刚度很大的的刚性连杆。根据上述假定，，可得到横向排排架的计算简图。1排架计算见图57第四章单层层厂房结构4.5横向排架结构内内力分析横向排架的计算简图图1排架计算见图58三、荷载计算恒载屋盖自重上柱自重下柱自重吊车梁及轨道自自重活载屋面活载吊车荷载形式、大小、作作用位置、方向向。单厂设计4.1组成与布置4.2结构分析4.2.1分析模型风荷载59第四章单层层厂房结构4.5横向排架结构内内力分析2排架结构上的荷荷载作用在横向向排架结构构上的荷载载有恒载、屋面活荷载载、雪荷载、积灰荷载、吊车荷载和风荷载等，除吊车车荷载外，，其它荷载载均取自计计算单元范范围内。（1）恒载：屋盖自重G1：屋盖自重包包括屋架或或屋面梁、、屋面板、、天沟板、、天窗架、、屋面构造造层以及屋屋盖支撑等等重力荷载载。悬墙自重G2：当设有连系系梁支承围围护墙体时时，排架柱柱承受着计计算单元范范围内连系系梁、墙体体和窗等重重力荷载。。吊车梁和轨轨道及连接接件自重G3。柱自重G4（G5）：60150750恒载下计算简图恒载下轴力图单厂设计4.1组成与布置4.2结构分析4.2.1分析模型恒载61第四章单单层厂房房结构4.5横向排架结结构内力分分析恒载作用位位置及相应应的排架计算简简图2排架结构上上的荷载62第四章单单层厂房房结构4.5横向排架结结构内力分分析（2）屋面活荷载载：包括屋面均均布活荷载载、屋面雪雪荷载和屋屋面积灰荷荷载三部分分。其荷载载分项系数数均为1.4。屋面均布活活荷载：屋面水平投投影面上的的屋面均布布活荷载标标准值，按按下列情况况取：不上上人的屋面面为0.5kN/m2；上人的屋屋面为2.0kN/m2。屋面雪荷载载：屋面水平投投影面上的的雪荷载标标准值(kN/m2)式中:为基本雪压压(kN/m2)；为为屋面积雪雪分布系数数。屋面积灰荷荷载：对设计生产产中有大量量排灰的厂厂房及其临临近建筑时时，应考虑虑屋面积灰灰荷载的影影响。屋面均布活活荷载不与与雪荷载同同时考虑，，取两者中中的较大值值；当有屋屋面积灰荷荷载时，积积灰荷载应应与雪荷载载或不上人人的屋面均均布活荷载载两者中的的较大值同同时考虑。。注：2排架结构上上的荷载63包括屋面均均布活荷载载、屋面雪雪荷载和屋屋面积灰荷荷载三部分分，它们均均按屋面水水平投影面面积计算，，其荷载分分项系数均均为1.4。（l）屋面均布布活荷载屋面均布活活荷载系考考虑屋面在在施工、检检修时的活活荷载，其其标准值根根据《建筑结构荷荷载规范》规定按下列列情况取：：不上人的的屋面为0.5kN/m2，上人的屋屋面为2.0kN/m2。对不上人人的屋面，，当施工或或维修荷载载较大时，，应按实际际情况采用用。（2）屋面雪荷荷载屋面雪荷载载的计算方方法见第二二章。（3）积灰荷载载对于生产中中有大量排排灰的厂房房及其邻近近建筑物应应考虑屋面面积灰荷载载。对于具具有一定除除尘设施和和保证清灰灰制度的机机械、冶金金和水泥厂厂房的屋面面，按《荷载规范》规定，其积积灰荷载在在0.3～1.0kN/m2之间。荷载的组合合：屋面均均布活荷载载与雪荷载载不同时考考虑，两者者中取较大大值计算。。当有积灰灰荷载时，，积灰荷载载应与屋面面活荷载或或雪荷载二二者中较大大值同时考考虑。上述述三种荷载载都是以集集中力按与与屋盖自重重相同的途途径传至柱柱顶。屋面荷载64第四章单单层厂房房结构4.5横向排架结结构内力分分析吊车竖向荷荷载：和的标准值按按下式计算算式中、、——表示第台台吊车车的最大轮轮压和最小小轮压；——与吊车轮压压相对应的的支座反力力影响线的的竖向坐标标值。当计算吊吊车梁及及其连接接的强度度时，吊吊车竖向向荷载应应乘以动动力系数数。注：计算排架架考虑多多台吊车车竖向荷荷载时，，对单跨跨厂房的的每个排排架，参参与组合合的吊车车台数不不宜多于于2台；对多多跨厂房房的每个个排架，，不宜多多于4台。（3）吊车荷载载：2排架结构构上的荷荷载65吊车荷载载竖向荷载载横向水平平荷载纵向水平平荷载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。单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.2.1分析模型K桥式吊车车按照使使用的频频繁程度度分为轻轻级(A1~A3)、中级(A4、A5)、重级(A6、A7)和特重级级(A8)四个载荷荷状态。。66最大轮压压与最小小轮压最大轮压压可可从产产品目录录中查得得；最小小轮压可可由下式式确定：：吊车竖向向荷载标标准值如果两台台吊车相相同，则则单厂设计4.1组成与布置4.2结构分析4.2.1分析模型xP2maxP1maxP1maxP2maxK1K2y2y3y4y1=1B1B26768第四章单单层层厂房结结构4.5横向排架架结构内内力分析析吊车横向向水平荷荷载：吊车总的的横向水水平荷载载可按下下式取值值：式中——吊车的额定起起重量；——小车重量；——重力加速度；；——横向水平荷载载系数。对于一般四轮轮桥式吊车，，大车每一轮轮子传递给吊吊车梁的横向向水平制动力力为：式中为为第个个大车轮轮子的横向水水平制动力。。考虑多台吊车车水平荷载时时，对单跨或或多跨厂房的的每个排架，，参与组合的的吊车台数不不应多于2台。注：2排架结构上的的荷载69吊车横向水平平荷载标准值值（小车吊有重物物刹车时引起起的惯性力））传力过程：小小车惯性力大车吊车梁排架柱作用位置：吊吊车梁顶面作用方向：垂垂直轨道——横向制动系数。每个轮子上的横向水平制动力：如果吊车相同，同样，利用影响线可以确定柱子受到的水平力单厂设计4.1组成与布置4.2结构分析4.2.1分析模型70第四章单单层厂房结构构4.5横向排架结构构内力分析吊车纵向水平平荷载：吊车纵向水平平荷载标准值值T0，按作用在一一边轨道上所所有刹车轮的的最大轮压之之和的10%采用，即式中，n为施加在一边边轨道上所有有刹车轮数之之和，对于一一般的四轮吊吊车，n=1。无论单跨或多多跨厂房，在在计算吊车纵纵向水平荷载载时，一侧的的整个纵向排排架上最多只只能考虑2台吊车。注：2排架结构上的的荷载71吊车纵向水平平荷载标准值值按一侧所有制制动轮最大轮轮压之和的10%确定：（大车行驶中刹刹车引起的惯惯性力）作用位置：轨轨道顶面作用方向：沿沿轨道方向多台吊车的组合系数2台轻、中级重、特重级4台轻、中级重、特重级3台轻、中级重、特重级对于一层吊车车厂房：水平平荷载最多考考虑2台；多跨时，，竖向荷载最最多考虑4台。单厂设计4.1组成与布置4.2结构分析4.2.1分析模型72第四章单单层厂房结构构4.5横向排架结构构内力分析式中——基本风压值（（kN/m2），是以当地地比较空旷平平坦地面上离离——高度z处的风振系数数；——风压高度变化化系数；——风荷载体型系系数。地10m高处统计所得得的50年一遇10分钟平均最大大风速为标准准确定的风压压值；（4）风荷载：垂直于建筑物物表面上的风风荷载标准值值（（kN/m2）按下式计算算：2排架结构上的的荷载73风载风荷载的组合合值和准永久久值系数可分分别取0.6和0。74活载下计算简简图单厂设计4.1组成与布置4.2结构分析4.2.1分析模型75767778798081828384858687888990919293949596979899第四章单单层厂房结构构4.5横向排架结构构内力分析3等高排架内力力分析（1）柱顶水平集中中力作用下等等高排架内力力分析：在柱顶水平集集中力作用下下，等高排架架各柱顶侧移移相等，沿横横梁与柱的连连接处将各柱柱的柱顶切开开，在各柱顶顶的切口上作作用一对相应应的剪力。。柱顶水平集中中力作用下等等高排架的变变形和内力100二、剪力分配配法柱顶作用集中中荷载由平衡条件：由物理条件：由几何条件：可求得：称为柱i的剪力分配系数。单厂设计4.1组成与布置4.2结构分析4.2.1分析模型4.2.2内力计算1014.2.2等高排架的内内力计算一、柱的抗侧侧刚度设柱顶作用一一单位力发生生的位移为，代表柱顶发生生单位侧向位位移时柱内的的剪力，定义义为柱的抗侧侧（推）刚度度，用D表示。与、有关。单厂设计4.1组成与布置4.2结构分析4.2.1分析模型4.2.2内力计算102第四章单单层厂房结构构4.5横向排架结构构内力分析式中——第i根排架柱的抗抗侧移刚度（（或抗剪刚度度），即悬臂臂——第i根排架柱的剪剪力分配系数数，按下式计计算：求得柱顶剪力力Vi后，用平衡条条件可得排架架柱各截面的的弯矩和剪力力。当排架结构柱柱顶作用水平平集中力F时，各柱的剪剪力按其抗剪剪刚度与各柱柱抗剪刚度总总和的比例关关系进行分配配。柱柱顶产生单单位侧移所需需施加的水平平力注：3等高排架内力力分析103第四章单单层厂房结构构4.5横向排架结构构内力分析剪力分配系数数必满足。。各柱的柱顶剪剪力Vi仅与F的大小有关，，而与其作用用在排架左侧侧或右侧柱顶顶处位置无关关，但F的作用位置对对横梁内力有有影响。（2）任意荷载作用用下等高排架架内力分析：等高排架在任任意荷载作用用下，为了利利用剪力分配配法求解，通通常可采用以以下三个步骤骤来进行这种种情况下的排排架内力分析析。对承受任意荷荷载作用的排排架，先在排排架柱顶部附附加一个不动动铰支座以阻阻止其侧移，，则各柱为单单阶一次超静静定柱，应用用柱顶反力系系数可求得各各柱反力Ri及相应的柱端端剪力，柱顶顶假想的不动动铰支座总反反力为。。3等高排架内力力分析104任意荷载作用用在柱顶加上不不动铰支座，，利用图表求求出内力和支支座反力；将支座反力反反向作用于柱柱顶，求出内内力；将上述两种情情况的内力叠叠加。单厂设计4.1组成与布置4.2结构分析4.2.1分析模型4.2.2内力计算105第四章单单层厂房结构构4.5横向排架结构构内力分析撤除假想的的附加不动动铰支座，，将支座总总反力R反向作用于于排架柱顶顶，应用剪剪力分配法法可求出柱柱顶水平力力R作用下各柱柱顶剪力。。将前面的计计算结果相相叠加，可可得到在任任意荷载作作用下排架架柱顶剪力力，，然然后可求出出各柱的内内力。任意荷载作作用下等高高排架内力力分析3等高排架内内力分析106R=RiVi=Ri十iR1071084.2.3水平位移计计算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作用，吊车梁顶处的水平位移应满足：且（轻、中级工作制）（重、特重级工作制）ABHK当时可不验算相对位移。109第四章单单层厂房房结构4.5横向排架结结构内力分分析4不等高排架架内力分析析不等高排架架在任意荷荷载作用下下，由于高高、低跨的的柱顶位移移不相等，，因此，不不能用剪力力分配法求求解，其内内力通常用用结构力学学中的力法法进行分析析。式中，，，，，，为为基本结构构的柔度系系数，可由由单位力弯弯矩图图乘乘得到；、、为为载载常数。两跨不等高高排架内力力分析110第四章单单层厂房房结构4.5横向排架结结构内力分分析5考虑厂房整整体空间作作用的排架架内力分析析（1）厂房整体空空间作用的的概念当各榀排架柱柱顶均受有有水平集中中力R，且厂房两两端无山墙墙时每一榀榀排架都相相当于一个个独立的平平面排架。。当各榀排架柱柱顶均受有有水平集中中力R，但厂房两两端有山墙墙时，山墙墙则通过屋屋盖等纵向向联系构件件对其它各各榀排架有有不同程度度的约束作作用，使各各榀排架柱柱顶水平位位移呈曲线线分布，且且。。当仅其中一榀榀排架柱顶顶作用水平平集中力R，且厂房两两端无山墙墙时，则直直接受荷排排架通过屋屋盖等纵向向联系构件件，受到非非直接受荷荷排架的约约束，使其其柱顶的水水平位移减减小，即。。当仅其中一榀榀排架柱顶顶作用水平平集中力R，但厂房两两端有山墙墙时，则直直接受荷载载排架受到到非受荷排排架和山墙墙两种约束束，故各榀榀排架的柱柱顶水平位位移将更小小，即。。1114.2.4排架计算模模型的讨论论一、排架的的整体空间间作用基本概念结构均匀、、荷载均匀匀结构不均匀匀、荷载均均匀结构均匀、、荷载不均均匀单厂设计4.1组成与布置4.2结构分析4.2.1分析模型4.2.2计算内力4.2.3位移计算4.2.4模型讨论112在b、c两种情况下下，其最大大侧向位移移量即在b、c两种情况的的侧移小于于按平面排排架计算的的侧移。<这种排架与与排架、排排架与山墙墙之间相互互关联的作作用称为整体空间作作用。空间工作的条件：或者结构不均匀、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）。厂房的整体体空间作用用的大小主主要与下列列因素有关关；（1）屋盖刚度度：（2）厂房两端端有无山墙墙：（3）厂房长度度：（4）排架本身身刚度113在恒载、屋屋面荷载、、风载等沿沿厂房纵向向均布的荷荷载作用下下，除了靠靠近山墙外外的排架，，它们的水水平位移稍稍小以外，，其余排架架的水平位位移基本上上是差别不不大。因而而各排架之之间相互牵牵制作用不不显著，按按简化成平平面排架来来计算对排排架内力影影响很小，，故在均布荷荷载作用下下不考虑整整体空间作作用。吊车荷载（（竖向和水水平）是局局部荷载（（荷载不均匀匀），当吊车荷荷载局部作作用于某几几个排架时时，其余排排架以及两两山墙都对对承载的排排架有牵制制作用。如如厂房跨数数较多、屋屋盖刚度较较大，则牵牵制作用也也较大。这种排架与与排架、排排架与山墙墙之间相互互关联和牵牵制的整体体作用即称称为厂房的的整体空间间作用。114第四章单单层厂房房结构4.5横向排架结结构内力分分析厂房空间作作用分析当结构布置置或荷载分分布不均匀匀时，由于于屋盖等纵纵向联系构构件将各榀榀排架或山山墙联系在在一起，故故各榀排架架或山墙的的受力及变变形都不是是单独的，，而是相互互制约。这这种排架与与排架，排排架与山墙墙之间的相相互制约作作用，称为为厂房的整体体空间作用用。单层厂房整体空间作用的的程度主要取决于屋盖的水平刚度度、荷载类型、山墙刚度和间距距等因素。5考虑厂房整体空空间作用的排架架内力分析115第四章单层层厂房结构4.5横向排架结构内内力分析（2）吊车荷载作用下下考虑厂房整体体空间作用的排排架内力分析根据试验资料及及理论分析，给给出了吊车荷载载作用下单层单单跨的空间工作作分配系数。厂房空间工作示示意图5考虑厂房整体空空间作用的排架架内力分析116平面排架平面排架平面排架空间排架称为空间作用分配系数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，该排架仅承担，其余部分由其它排架承担。117单厂设计4.1组成与布置4.2结构分析4.2.1分析模型4.2.2内力计算4.2.3位移计算4.2.4模型讨论吊车荷载作用下下的考虑空间作作用的计算方法法考虑空间作用后后，上柱弯矩增增大；下柱弯矩矩减小。118第四章单层层厂房结构4.5横向排架结构内内力分析厂房情况吊车起重量（t）厂房长度（m）≤60＞60有檩屋盖两端无山墙或一端有山墙≤300.900.85两端有山墙≤300.85无檩屋盖两端无山墙或一端有山墙≤75厂房跨度（m）12~27＞2712~27＞270.900.850.850.80两端有山墙≤750.80单跨厂房空间作作用分配系数5考虑厂房整体空空间作用的排架架内力分析119单跨厂房空间作作用分配系数120第四章单层层厂房结构4.5横向排架结构内内力分析6内力组合所谓内力组合，就是将排架柱柱在各单项荷载载作用下的内力力，按照它们在在使用过程中同同时出现的可能能性，求出在某某些荷载共同作作用下，柱控制制截面可能产生生的最不利内力力，作为柱和基基础配筋计算的的依据。（1）柱的控制截面控制截面是指对截面配筋起控控制作用的截面面。当柱高度较大时，，下柱中间某截面面也可能为控制截截面。当柱上作用有较大大的集中荷载（（如悬墙重量等等）时，可根据据其内力大小还需将集中荷载作用用处的截面作为为控制截面。121第四章单层层厂房结构4.5横向排架结构内内力分析（2）荷载效应组合对于一般排架结结构，荷载效应应组合的设计值值S应从下列组合值值中取最不利值值确定：由可变荷载效应应控制的组合由永久荷载效应应控制的组合6内力组合122第四章单层层厂房结构4.5横向排架结构内内力分析（3）不利内力组合通常选择以下四四种内力组合作作为截面最不利利内力组合：+Mmax及相应的N，V；–Mmax及相应的N，V；Nmax及相应的M，V；Nmin及相应的M，V。6内力组合123第四章单层层厂房结构4.5横向排架结构内内力分析（4）内力组合注意事事项每次内力组合时时，都必须考虑虑恒荷载产生的的内力。每次内力组合时时，只能以一种种内力为目标来来决定可变荷载载的取舍，并求求得与其相应的的其余两种内力力。在吊车竖向荷载载中，同一柱的的同一侧牛腿上上有Dmax或Dmin作用，两者只能能选择一种参加加组合。吊车横向水平荷荷载Tmax同时作用在同一一跨内的两个柱柱子上，向左或或向右，组合时时只能选取其中中一个方向。6内力组合124第四章单层层厂房结构4.6柱的设计计1截面设计（1）截面配筋计算在对柱进行受压压承载力计算或或验算时，柱的的偏心距增大系系数或稳定系数与柱的计算长度度有关。《混凝土结构设计计规范》根据单层厂房的的实际支承及受受力特点，结合合工程经验所给给出的计算长度度。刚性屋盖单层厂厂房排架柱、露露天吊车柱和栈栈桥柱的计算长长度柱的类型排架方向垂直排架方向有柱间支撑无柱间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露天吊车柱和栈桥柱2.0Hl1.0Hl－125第四章单层层厂房结构4.6柱的设设计计（2）构造要求求柱的混凝土强强度等级级不宜低于于C20，纵向受力力钢筋直直径d不宜小于于12mm，全部纵纵向钢筋筋的配筋筋率不宜宜超过5%。柱内纵向向钢筋的的净距不应小于于50mm；对水平平浇筑的的预制柱柱，其上上部纵向向钢筋的的最小净净间距不不应小于于30mm和1.5d(为钢筋的的最大直直径)，下部纵纵向钢筋筋的最小小净间距距不应小小于25mm和d。偏心受压压柱中垂垂直于弯弯矩作用用平面的的纵向受受力钢筋筋以及轴轴心受压压柱中各各边的纵纵向受力钢筋筋，其中距不宜大于于300mm。1截面设计计126第四章单单层层厂房结结构4.6柱的设设计计2牛腿设计计在厂房结结构钢筋筋混凝土土柱中，，常在其其支承屋屋架、托托架、吊吊车梁和和连系梁梁等构件件的部位位，设置置从柱侧侧面伸出出的短悬悬臂，称称为牛腿。牛腿按承承受的竖竖向力作作用点至至牛腿根根部柱边边缘水平平距离的的不同分为两类类：时为长牛腿，按悬臂臂梁进行行设计；；时为短牛腿，是一个个变截面面短悬臂臂深梁。。127第四章单单层层厂房结结构4.6柱的设设计计（1）牛腿的受受力特点点及破坏坏形态试验研究究表明，，从加载载至破坏坏，牛腿腿大体经经历弹性、裂缝出现现与开展展和最后破坏坏三个阶段段。弹性阶段段：通过环环氧树树脂牛腿腿模型的的光弹试试验，得得到了主主应力迹迹线。牛腿的应应力状态态2牛腿设计计128第四章单单层层厂房结结构4.6柱的设设计计裂缝出现现与开展展阶段：试验表明明，当荷荷载达到到极限荷荷载的20%~40%时，由于于上柱根根部与牛牛腿交界界处的主主拉应力集中中现象，在在该处首首先出现现自上而而下的竖向裂缝缝，裂缝细细小且开开展较慢慢，对牛牛腿的受受力性能能影响不不大；当荷载达达到极限限荷载的的40%~60%时，在加加载垫板板内侧附附近出现现一条斜裂缝，其方向向大体与与主压应应力轨迹迹线平行行。2牛腿设计计129第四章单单层层厂房结结构4.6柱的设设计计2牛腿设计计破坏阶段段：随a/h0值的不同同，牛腿腿主要有有以下几几种破坏坏形态：：弯压破坏坏剪切破坏坏牛腿的破破坏形态态斜压破坏坏130第四章单单层层厂房结结构4.6柱的设设计计（2）牛腿截面面尺寸的的确定牛腿的截截面宽度度与柱宽宽相同。。牛腿截面面尺寸通通常以不出现斜斜裂缝作为控制制条件。。设计时以以下列经经验公式式作为抗抗裂控制制条件来来确定牛牛腿的截截面尺寸寸：式中Fvk、Fhk——分别为作作用于牛牛腿顶部部按荷载载效应标标准组合合计算的的竖β——裂缝控制制系数；；a——竖向力的的作用点点至下柱柱边缘的的水平距距离向力和水水平拉力力值；b——牛腿宽度度；h0——牛腿与下下柱交接接处的垂垂直截面面有效高高度。2牛腿设计计131第四章单单层层厂房结结构4.6柱的设设计计牛腿尺寸寸及配筋筋为了防止止牛腿顶顶面加载载垫板下下混凝土土的局部受压压破坏，垫板下下的局部部压应力力应满足足式中：A为局部受受压面积积；fc为混凝土土轴心抗抗压强度度设计值值。2牛腿设计计132第四章单单层层厂房结结构4.6柱的设设计计（3）纵向受力力钢筋计计算与构构造计算简图图：试验研究究表明，，牛腿在在竖向力力和水平平拉力作作用下，，其受力力特征可可以用由由牛腿顶顶部水平平纵向受受力钢筋筋为拉杆杆和牛腿腿内的斜斜向受压混混凝土为为压杆组组成的三三角桁架架模型来来描述。。牛腿的计计算简图图2牛腿设计计133第四章单单层层厂房结结构4.6柱的设设计计纵向受力力钢筋计计算：在竖向向力设计计值Fv和水平拉拉力设计计值Fh共同作用用下，通通过对A点取力矩矩平衡可可得：近似取，，，则则由上式式可得纵纵向受力力钢筋总总截面面面积As为式中Fv、Fh——分别为作作用在牛牛腿顶部部的竖向向力设计计值和水水平拉力力设计值值；a——意义同前前，当a<0.3h0时，取a=0.3h0；fy——为纵向受受拉钢筋筋强度设设计值。。2牛腿设计计134第四章单单层层厂房结结构4.6柱的设设计计牛腿配筋筋构造构造要求求：2牛腿设计计135第四章单单层层厂房结结构4.6柱的设设计计（4）水平箍筋筋及弯起起钢筋在牛腿的的截面尺尺寸满足足公式的的抗裂条条件后，，可不进进行斜截截面受剪剪承载力力计算，，只需按按下述构构造要求求设置水水平箍筋筋和弯起起钢筋。。水平箍筋筋的直径应应取6-12mm，间距100-150mm，且在上部部2h0/3范围内的的水平箍箍筋总截截面面积积不应小小于承受受竖向力力的受拉拉钢筋截截面面积积的1/2。当牛腿的的剪跨比a/h0≥0.3时，宜设设置弯起钢筋筋。纵向受拉拉钢筋不得兼作作弯起钢筋筋。弯起钢筋筋的锚固同纵向受受力钢筋筋。2牛腿设计计136第四章单单层层厂房结结构4.6柱的设设计计3柱的吊装装验算柱在其自重重作用下下为受弯弯构件，，其计算算简图和和弯矩图图如图所所示，一一般取上柱柱底底、牛腿根部部和下柱跨中中三个控制截面面。柱的吊装方方式及计算算简图137第四章单单层厂房房结构4.6柱的设设计4抗风柱的设设计抗风柱承受受山墙传来来的风荷载载，其外边边缘与厂房房横向封闭闭轴线重合合，离屋架架中心线600mm。为了避免抗抗风柱与端端屋架相碰碰，应将抗抗风柱的上上部截面高高度适当减减小，形成成变截面柱柱。抗风柱计算算简图（1）抗风柱尺寸寸的确定抗风柱截面面尺寸除了了满足有关关截面尺寸寸的限值外外，上柱截截面尺寸不不宜小于350mm×300mm，下柱截面面高度不宜宜小于600mm。抗风柱的柱柱顶标高应应低于屋架架上弦中心心线50mm；同时抗风风柱变阶处处的标高应应低于屋架架下弦底边边200mm。138第四章单单层厂房房结构4.6柱的设设计（2）计算简图及及内力分析析抗风柱顶部部一般支承承在端屋架架的上弦节点处，支承点可视为不动动铰支座；柱底部固定定于基础顶顶面；当屋架下弦弦设有横向向水平支撑撑时，抗风风柱亦可与与屋架下弦相连接，作作为抗风柱的的另一个不动铰支座座；当在山墙墙内侧设置置水平抗风风梁或抗风风桁架时，，则抗风梁（或或桁架）也为抗风柱柱的一个支座。由于山墙的的重量一般般由基础梁梁承受，故故抗风柱主要承受风风荷载，若忽略抗抗风柱自重重，则可按变截面受弯弯构件进行设计。当山墙处设设有连系梁梁时，则抗抗风柱可按按变截面的偏偏心受压构构件进行设计。。4抗风柱的设设计139第四章单单层厂房房结构4.7柱下独立基基础设计1基础的分类类与设计内内容(1)柱下独立基基础（扩展展基础）根根据其受力性能可分为：轴心受压基基础偏心受压基基础(2)基础的设计内容：基础的形式式；埋置深度；；底面尺寸；；基础高度；；底板的配筋筋计算；对一些重要要的建筑物物或土质较较为复杂的的地基，尚尚应进行变变形或稳定定性验算；；当独立基础础的混凝土土强度等级级小于柱的的混凝土强强度等级时时，尚应验验算柱下独独立基础顶顶面的局部部受压承载载力。140第四章单单层厂房房结构4.7柱下独立基基础设计2基础底面尺尺寸（1）轴心荷载作作用下的基基础：在轴心荷载载作用下，，基础底面面的压力为为均匀分布布，设计时时应满足：：轴心受压基基础压力分分布若基础的埋埋置深度为为d，基础及其上上填土的平平均重度为为,则，，可可得基础底底面面积为为：141第四章单单层厂房房结构4.7柱下独立基基础设计（2）偏心荷载作作用下的基基础：在偏心荷荷载作用下下，基础底底面的压力力为线性分分布。偏心受压基基础压力分分布2基础底面尺尺寸142第四章单单层厂房房结构4.7柱下独立基基础设计基础底面边边缘的压力力可按下式式计算：取，，并并将代代入，，可将基础础底面边缘缘的压力值值写成如下下形式：2基础底面尺尺寸143第四章单单层厂房房结构4.7柱下独立基基础设计在偏心荷载载作用下，，基础底面面的压力值值应符合下下式要求：：在确定偏心心荷载作用用下基础的的底面尺寸寸时，一般般采用试算法。首先按轴轴心荷载作作用下初步估算基基础的底面面面积；再考虑基础底底面弯矩的的影响，将基础底底面积适当当增加（20-40）%，初步选定基基础底面的的边长l和b，计算偏心心荷载作用用下基础底面的的压力值，然后验算算是否满足足要求；如如不满足，，应调整基基础底面尺尺寸重新验验算，直至至满足为止止。2基础底面尺尺寸144第四章单单层厂房房结构4.7柱下独立基基础设计3基础高度验验算独立基础的的高度除应满足构造要要求外，还应根根据柱与基基础交接处处以及基础础变阶处混混凝土的受冲切承载载力计算确定。基础冲切破破坏示意图图145抗冲切承载载力计算沿柱边冲切沿变阶处冲切基础高度尚尚应满足抗抗剪承载力力：NMpnh0450450NMpnh0450450h0h0h0h0bbbtABCDEFh0h0h0h0bbbtABDEFC146第四章单单层厂房房结构4.7柱下独立基基础设计《建筑地基基基础设计规规范》规定，对矩矩形截面柱柱的矩形基基础，柱与与基础交接接处以及基基础变阶处处的受冲切切承载力应应按下列公公式验算：：3基础高度验验算147第四章单单层厂房房结构4.7柱下独立基基础设计基础的受冲冲切承载力力截面位置置3基础高度验验算148第四章单单层厂房房结构4.7柱下独立基基础设计4基础底板配配筋独立基础底底板的受力力状态可看看作在地基基土反力作作用下支承承于柱上倒置的变截截面悬臂板板。基础底板板配筋采用用地基土净反反力。(1)轴心荷载作作用下的基基础：将基础底底板划分为为四个区块块，每个区区块都可看看作是固定定于柱边的的悬臂板，，且区块之之间无联系系。基础底板配配筋计算图图149第四章单单层厂房房结构4.7柱下独立基基础设计由于长边方方向的钢筋筋一般置于于沿短边方方向钢筋的的下面，此此处若假定定b方向为长边边，故沿长长边b方向的受力力钢筋截面面面积，可可近似按下下式计算：：如果基础底底板两个方方向受力钢钢筋直径均均为d，则截面Ⅱ－Ⅱ的有效高度度为，故沿沿短边l方向的受力力钢筋截面面面积为：：4基础底板配配筋150第四章单单层厂房房结构4.7柱下独立基基础设计(2)偏心荷载作作用下的基基础：当偏心矩矩小于或等等于1/6基础宽度时时，沿弯矩矩作用方向向在任意截截面Ⅰ－Ⅰ处，及垂直直于弯矩作作用方向在在任意截面面Ⅱ—Ⅱ处相应于荷荷载效应基基本组合时时的弯矩设设计值可分分别按下列列公式计算算：当按上式求求得弯矩设设计值、、后后，，其相应的的基础底板板受力钢筋筋截面面积积可近似地地按轴心受受压公式进进行计算。。4基础底板配配筋151第四章单单层厂房房结构4.7柱下独立基基础设计5构造要求基础形状：独立基础的的底面一般般为矩形，，长宽比宜宜小于2。基础的截截面形状一一般可采用用对称的阶阶梯形或锥锥形。底板配筋：基础底板受受力钢筋的的最小直径径不宜小于于10mm，间距不宜大大于200mm，也不宜小于于100mm。当基础底面面边长大于于或等于2.5m时，底板受受力钢筋的的长度可取取边长的0.9倍，并宜交交错布置。。混凝土强度度等级：基础的混凝凝土强度等等级不宜低低于C20。垫层的混凝凝土强度等等级应为C10