1、主講：沈睿麟1混凝土結構極限狀態設計法混凝土結構極限狀態設計法21.1 混凝土結構的極限狀態一、結構的功能要求安全性適用性耐久性可靠性3普通房屋 50年紀念性建筑 100年臨時建筑 5年構件易于替換的 25年4定義：施加在結構上的集中力或分布力和引起結構外部變形或約束變形的原因，統稱為結構上的作用，簡稱作用。5直接作用：直接作用在結構上的集中力或分布力，通常稱為荷載。（自重）間接作用：以變形形式作用在結構上的作用。（溫度變化）永久作用、可變作用、偶然作用永久荷載G表示，可變荷載Q表示。6由作用引起的結構或結構構件的反應，稱為作用效應，用S表示。當作用為荷載時，對應的作用效應稱為荷載效應。荷載和

2、荷載效應之間為線性相關。由于荷載的量值時不確定值，因而由荷載引起的荷載效應S也是不確定值，即二者均為隨機變量。7結構構件承受荷載效應的能力，稱為結構抗力，用R表示。結構抗力是不確定值，所以結構抗力是隨機變量。8整個結構或結構的一部分超過某一特定特定狀態狀態就不能滿足設計規定的某一功能要求1、承載能力極限-安全性2、正常使用極限-適用性、耐久性9當結構出現下列狀態，認為超過了承載能力極限狀態：（1）結構構件或連接因超過材料強度而破壞（2）整個結構或其一部分作為剛體失去平衡（3）結構轉變為機動體系（4）結構或結構構件喪失穩定（5）結構因局部破壞而發生連續坍塌（6）地基喪失承載力而破壞（7）結構或結

3、構構件的疲勞破壞10當結構出現下列狀態，認為超過了正常使用極限狀態（1）影響正常使用或外觀的變形（2）影響正常使用或耐久性的局部破壞（3）影響正常使用的振動（4）影響正常使用的其他特定狀態11結構設計時應以不超過承載力極限狀態和正常使用極限狀態為原則。這種設計方法稱為極限狀態設計法。12可靠性：結構在規定的時間內，規定的條件下完成預定功能的能力能力可靠度：結構在規定的時間內，規定的條件下完成預定功能的概率概率13結構處于可靠狀態結構處于極限狀態結構處于失效狀態000SRZR-結構抗力，抵抗荷載效應的能力S-荷載效應，荷載引起的內力與變形14結構的失效概率)0()(0ZPdZZfPfZ0的概率稱

4、之為結構的可靠度ps=1-pf1522SRSRZZ-算術平均值-標準差可靠指標與失效概率之間有一一對應關系1617延性破壞：結構或構件在破壞前有明顯變形或其它預兆的破壞類型。因為有明顯破壞，可及時采取補救措施，標準可稍低脆性破壞：結構或構件在破壞前無明顯變形或其它預兆的破壞類型。因為沒有明顯破壞，標準可稍高設計規范所規定的、作為設計結構或結構構件時所應達到的可靠指標，稱為設計可靠指標18直接用目標可靠指標進行結構設計，需要大量的統計數據，比較復雜用分離函數把目標可靠指標通過變換與材料抗力分項系數、荷載效應分項系數聯系起來，使用設計表達式R為抗力分項系數， R 可分離為鋼筋和混凝土分項系數S C

5、 。SF為荷載效應分項系數Rk為抗力標準值。Sk為荷載效應標準值設計表達式為：19抗力分項系數R 和荷載效應分項系數SF的來源與目標可靠指標有關【設計表達式是由推導而來】 ，所以分項系數可以按照目標可靠指標通過反算來確定。在設計表達式中就隱含了結構的失效概率，設計出來的結構已經具有某一可靠概率的保證。2021結構構件設計時，表示材料強度的基本代表值。1、鋼筋強度標準值222、混凝土強度標準值fck-混凝土的軸心抗壓強度標準值ftk-混凝土的軸心抗拉強度標準值23混凝土強度設計值 :混凝土材料的分項系數，取1.4鋼筋的強度設計值 ：鋼筋的材料分項系數，取1.11.524定義：設計中用以驗算極限狀

6、態所采用的荷載量值即為荷載代表值。1、標準值：是荷載的基本代表值。是指其在結構的使用期間可能出現的最大荷載值。 永久荷載gk 可變荷載qk2、組合值：多個荷載同時作用。用標準值乘以組合系數c 253、頻遇值：在設計基準期內，在結構上時而出現的量值較大的荷載值。用標準值乘以頻遇值系數f 4、準永久值：在設計基準期內，經常作用在結構上的可變荷載。用標準值乘以準永久值系數q 26永久荷載的設計值： G=GGkG:永久荷載的分項系數。永久荷載效應對結構不利時（通常遇到的情況），對由可變荷載效應控制的組合， G =1.2。對由永久荷載效應控制的組合， G =1.35。當永久荷載效應對結構有利時， G =

7、1.0。驗算傾覆、滑移或漂浮時， G =0.9永久荷載比第一活荷載大2.8倍以上時，永久荷載效應控制27可變荷載的設計值： Q=QQkQ:可變荷載的分項系數。一般取Q =1.4。當樓面活荷載標準值大于4kN/房屋樓面結構的活荷載應取Q=1.328293031S CS 正常使用極限狀態的荷載組合的效應設計值C結構或結構構件達到正常使用要求的規定限值，例如變形、裂縫、振幅、加速度、應力等的限值，應按各有關建筑結構設計規范的規定采用。3233作用在梁上的均布永久荷載標準值gk，活荷載標準值qk，簡支梁跨度l341.某兩端簡支的混凝土梁，安全等級為2級。計算跨度為8m，梁上均布荷載為：gk=18kN/

8、m，qk=8kN/m，求梁跨中最大彎矩設計值3536（2014.10）37（2014.4）1.關于荷載代表值，下列說法中不正確的是A.可變荷載的主要代表值有標準值、組合值和準永久值B.永久荷載的代表值只有標準值C.荷載組合值不可能大于其標準值D.荷載準永久值可用于承載能力極限狀態設計中38（2014.4） 21.結構的失效概率越小，結構的_越高。（2014.4） 22.對于正常使用極限狀態，結構構件的驗算應分別采用荷載效應的標準組合、準永久組合或標準組合并考慮_的影響。39（2012.10） 1關于概率極限狀態設計方法，下列敘述中正確的是A失效概率pf越小，可靠指標越大B.延性破壞的目標可靠指

9、標比脆性破壞的大C結構設計基準期是結構設計使用年限D.各類作用（荷載）的分項系數均大于140（2011.10）1荷載效應的標準組合適用于 【 】 A結構抗傾覆驗算 B結構抗滑移驗算 C結構抗震承載力計算 D結構裂縫控制驗算2我國建筑結構可靠度設計統一標準規定，普通房屋和構筑物的設計使用年限為【 】 A100年 B50年 C25年 D5年41（2011.10）21結構可靠度不會等于 。42（2010.10）1.與結構抗力無關的因素是 A.設計強度 B.設計彎矩 C.截面尺寸 D.鋼筋直徑2.永久荷載的分項系數G=1.35適用于 A.由可變荷載效應控制的基本組合 B.由永久荷載效應控制的基本組合

10、C.荷載效應的偶然組合 D.荷載效應的頻遇組合43（2010.10）21.荷載效應S和結構抗力R都是具有各自分布規律的_變量。22.與失效概率限值pf相對應的可靠指標稱為_可靠指標，記作。44單層廠房單層廠房4546 單層廠房的特點n單層廠房結構的跨度大、高度大、承受的荷載大，可以構成較單層廠房結構的跨度大、高度大、承受的荷載大，可以構成較大的空間。大的空間。n廠房內可采用水平運輸設備，因此，結構設計時必須考慮動力廠房內可采用水平運輸設備，因此，結構設計時必須考慮動力荷載的影響。荷載的影響。n可充分利用地基的承載力布置大型設備基礎，生產重型產品。可充分利用地基的承載力布置大型設備基礎，生產重型

11、產品。n可利用屋蓋進行天然采光和自然通風，在不采用人工照明和機可利用屋蓋進行天然采光和自然通風，在不采用人工照明和機械通風的情況下，也可以布置較大跨度和多跨度的大面積廠房。械通風的情況下，也可以布置較大跨度和多跨度的大面積廠房。n擴建和改建方便，可適應生產發展的需要。擴建和改建方便，可適應生產發展的需要。n結構便于定型設計，使構配件標準化、系列化、通用化，可提結構便于定型設計，使構配件標準化、系列化、通用化，可提高構配件生產工業化和現場施工機械化的程度，縮短設計和施高構配件生產工業化和現場施工機械化的程度，縮短設計和施工時間。工時間。n單廠占地多。單廠占地多。（一） 4849 50512、 5

12、25355總結：單廠結構所承受的豎向和水平荷載，基本總結：單廠結構所承受的豎向和水平荷載，基本 都是傳遞給柱，再由柱傳遞給基礎和地基。都是傳遞給柱，再由柱傳遞給基礎和地基。因此：屋架、柱、基礎因此：屋架、柱、基礎是單廠的是單廠的主要承重主要承重構件，構件， 吊車梁也是主要承重構件吊車梁也是主要承重構件單 層 廠 房 2.1單層廠房的結構型式、結構組成和結構布置模數制：模數制：100mm為基本單位，用為基本單位，用M表示表示單 層 廠 房2.1單層廠房的結構型式、結構組成和結構布置單 層 廠 房n沉降縫在單層廠房中很少設置，只有當廠房各部分吊沉降縫在單層廠房中很少設置，只有當廠房各部分吊車起重量

13、有很大差別、相鄰廠房高差在車起重量有很大差別、相鄰廠房高差在10m10m以上，廠房以上，廠房所在部位地基差別巨大或下臥層土質有很大差別時才所在部位地基差別巨大或下臥層土質有很大差別時才設置沉降縫。設置沉降縫。n沉降縫的做法是從基礎開始構件全部分開，允許縫兩沉降縫的做法是從基礎開始構件全部分開，允許縫兩邊建筑有不同沉降而不致損壞整個建筑物。沉降縫可邊建筑有不同沉降而不致損壞整個建筑物。沉降縫可兼作溫度縫用兼作溫度縫用 2.1單層廠房的結構型式、結構組成和結構布置單 層 廠 房n位于地震區的單層廠房，如因生產工藝或使用要求而位于地震區的單層廠房，如因生產工藝或使用要求而使平、立面布置復雜或結構相鄰

14、部分的剛度和高度相使平、立面布置復雜或結構相鄰部分的剛度和高度相差較大時，應設置防震縫將相鄰兩部分分開。差較大時，應設置防震縫將相鄰兩部分分開。n防震縫的寬度應根據較低的房屋高度確定。防震縫的寬度應根據較低的房屋高度確定。三縫的存在給立面處理帶來了麻煩，盡量少三縫的存在給立面處理帶來了麻煩，盡量少設縫或不設縫，設縫或不設縫， 2.1單層廠房的結構型式、結構組成和結構布置68單 層 廠 房 2.1單層廠房的結構型式、結構組成和結構布置平面屋架在其本身平面內由于弦桿與腹桿構成了三平面屋架在其本身平面內由于弦桿與腹桿構成了三角形的角形的幾何不變鉸接體系幾何不變鉸接體系而具有而具有較大的剛度較大的剛度

15、，但在垂直于，但在垂直于屋架平面方向屋架平面方向( (通稱屋架平面外通稱屋架平面外) )，不設支撐體系的平面屋，不設支撐體系的平面屋架卻架卻不能保持其幾何不變不能保持其幾何不變。為什么需要設置屋蓋支撐？為什么需要設置屋蓋支撐？其它的屋架則用較少數量的其它的屋架則用較少數量的上、下弦系桿上、下弦系桿與上述空間桁與上述空間桁架架結構體系相連，使整個屋蓋成為具有足夠架架結構體系相連，使整個屋蓋成為具有足夠空間幾何不變空間幾何不變性性、穩定性穩定性和和剛度剛度的屋蓋結構體系。的屋蓋結構體系。支撐根據：支撐根據：房屋跨度房屋跨度高度高度柱網布置柱網布置屋蓋結構形式屋蓋結構形式荷載作用情況進行布置荷載作用

16、情況進行布置1 1、 上弦橫向水平支撐上弦橫向水平支撐各種屋蓋，包括天窗架各種屋蓋，包括天窗架都要都要設置設置布置在房屋或縱向溫度縫區布置在房屋或縱向溫度縫區兩端第一或第二柱間兩端第一或第二柱間橫向間距不超過橫向間距不超過6060米，米，大于大于60m60m時應在區段中間時應在區段中間增加增加上弦橫向水上弦橫向水平支撐。平支撐。 抵抗端墻傳來風載；增加屋蓋橫向剛度；抵抗端墻傳來風載；增加屋蓋橫向剛度；減小屋架上弦計算長度。減小屋架上弦計算長度。2 2、 下弦橫向水平支撐下弦橫向水平支撐 抵抗端墻傳來風載；抵抗端墻傳來風載；增加屋蓋橫向剛度；減小增加屋蓋橫向剛度；減小屋架下弦計算長度屋架下弦計算

17、長度 當屋架跨度當屋架跨度18m18m； 有橋式吊車、屋架下弦有橋式吊車、屋架下弦有懸掛吊車、抗風柱支撐在有懸掛吊車、抗風柱支撐在屋架下弦時；屋架下弦時； 采用下弦彎折的屋架以采用下弦彎折的屋架以及山墻抗風柱支承于屋架下及山墻抗風柱支承于屋架下弦時。弦時。 與上弦橫向水平支撐同與上弦橫向水平支撐同開間設置。開間設置。上弦平面上弦平面下弦平面下弦平面3 3、 縱向水平支撐縱向水平支撐 形成封閉體系，增加屋蓋縱形成封閉體系，增加屋蓋縱向剛度；承受和傳遞吊車橫向水向剛度；承受和傳遞吊車橫向水平制動力。平制動力。有重級工作制或大噸位吊車或鍛有重級工作制或大噸位吊車或鍛錘等振動設備時設；錘等振動設備時設

18、；屋架下弦有縱向或橫向吊車軌屋架下弦有縱向或橫向吊車軌道時設；道時設；有托架時設；有托架時設；屋架跨度或房屋高度較高時；屋架跨度或房屋高度較高時；設在下弦端節間，與下弦橫向設在下弦端節間，與下弦橫向水平支撐構成封閉支撐系統水平支撐構成封閉支撐系統；三角形屋架或某些特殊情況，縱三角形屋架或某些特殊情況，縱向水平支撐也可設于上弦平面。向水平支撐也可設于上弦平面。上弦平面上弦平面下弦平面下弦平面4 4、 垂直支撐垂直支撐 使相鄰兩屋架形成幾何不變空間體系，維持屋架端部及中間使相鄰兩屋架形成幾何不變空間體系，維持屋架端部及中間截面的豎向穩定。截面的豎向穩定。設在有上弦橫向支撐的柱間；設在有上弦橫向支撐

19、的柱間；對梯形屋架，至少設三道，跨度大于對梯形屋架，至少設三道，跨度大于3030米或有天窗時增設；米或有天窗時增設；對三角形屋架，跨度對三角形屋架，跨度18m18m時中間設一道，超過時中間設一道，超過18m18m設兩道設兩道梯形屋架，當梯形屋架，當l30m時在兩端以及跨度時在兩端以及跨度 l3處處或天窗架側柱處共設四道。或天窗架側柱處共設四道。l /3l /3l /3當屋蓋有天窗架時，對天窗架也應與屋架一樣布置天窗當屋蓋有天窗架時，對天窗架也應與屋架一樣布置天窗架上弦橫向水平支撐和垂直支撐以及相應系桿。垂直支撐通架上弦橫向水平支撐和垂直支撐以及相應系桿。垂直支撐通常設于相鄰兩榀天窗架的側柱間平

20、面內，天窗架跨度常設于相鄰兩榀天窗架的側柱間平面內，天窗架跨度12m時還設于中央豎桿間平面內。時還設于中央豎桿間平面內。 g 天窗架垂直支天窗架垂直支撐；撐； d 天窗架上弦橫天窗架上弦橫向水平支撐向水平支撐;天窗架支撐：5 5、 系桿系桿 保證無橫向支撐的其他屋架的側向穩定，充當屋架上保證無橫向支撐的其他屋架的側向穩定，充當屋架上下弦的側向支撐點。分為剛性系桿和柔性系桿下弦的側向支撐點。分為剛性系桿和柔性系桿上弦平面內上弦平面內，大型屋面板可為系桿（焊牢），因此一般在屋脊及，大型屋面板可為系桿（焊牢），因此一般在屋脊及兩端設系桿。有檁屋蓋中，檁條可以代替上弦系桿，但必須滿足系兩端設系桿。有檁

21、屋蓋中，檁條可以代替上弦系桿，但必須滿足系桿要求。桿要求。 ；下弦平面內下弦平面內，在跨中或跨中附近設置設置一道或兩道系桿。，在跨中或跨中附近設置設置一道或兩道系桿。垂直支撐平面內垂直支撐平面內 ，一般設置上、下系桿；，一般設置上、下系桿；在屋架支座節點處和上弦屋脊節點處在屋架支座節點處和上弦屋脊節點處應設置通常應設置通常剛性系桿剛性系桿，支，支座節點處如有鋼筋混凝土圈梁，此處剛性系桿可不考慮；座節點處如有鋼筋混凝土圈梁，此處剛性系桿可不考慮；當橫向支撐做在端部第二開間時，當橫向支撐做在端部第二開間時，端部開間的所有系桿端部開間的所有系桿應按應按剛剛性系桿性系桿設計設計 ；天窗側柱處，下弦跨中

22、或跨中附近天窗側柱處，下弦跨中或跨中附近設置柔性系桿。設置柔性系桿。設置原則：設置原則：屋蓋支撐的布置屋蓋支撐的布置 (a)(a)上弦橫向水平支撐布置上弦橫向水平支撐布置(b)(b)下弦橫向與縱向水平支撐布置下弦橫向與縱向水平支撐布置(c)(c)天窗架上弦橫向水平支撐天窗架上弦橫向水平支撐(d)(d)屋架支座與跨中垂直支撐屋架支座與跨中垂直支撐(e)(e)天窗架側豎桿垂直支撐天窗架側豎桿垂直支撐 柱間支撐布置 構成：由交叉鋼桿件組成，交叉傾角宜取45，支撐鋼構件的截面尺寸需經承載力和穩定計算確定 。 柱間支撐是縱向平面排架中最主要的抗側力構件。作用：提高廠房的縱向剛度和穩定性；將吊車縱向水平制

23、動力、山墻及天窗端壁的風荷載、縱向水平地震作用等傳至基礎。柱間支撐作用示意圖分類：對于有吊車的廠房，按其位置可分為上柱柱間支撐和下柱柱間支撐。 上柱柱間支撐 ：位于牛腿上部，并在柱頂設置通長的剛性系桿；承受作用在山墻及天窗壁端的風荷載，并保證廠房上部的縱向剛度。 下柱柱間支撐 ：位于牛腿下部；承受上部支撐傳來的內力、吊車縱向制動力和縱向水平地震作用等，并將其傳至基礎 。 形式：十字交叉形；當柱間要通行或放置設備，或柱距較大而不宜采用交叉支撐時，可采用門架式支撐。 門架式柱間支撐3 柱間支撐布置 布置：當設有A6A8的吊車，或A1A5的吊車起重量10t時或廠房跨度18m，或柱高8m時或廠房每列縱

24、向柱總數7根時或設有3t以上的懸掛吊車時或露天吊車棧橋的柱列，應設置柱間支撐。上柱柱間支撐設置：一般在伸縮縫區段兩端與屋蓋橫向水平支撐相對應的柱間以及伸縮縫區段中央或臨近中央的柱間 。 下柱柱間支撐設置：在伸縮縫區段中部與上柱柱間支撐相應的位置 。 單 層 廠 房布置在伸縮縫區段的中央或臨近中央，上部柱間支撐在第一個柱距內也應同時布置843 圍護結構布置 抗風柱一般與基礎剛接，與屋架上弦鉸接；當屋架設有下弦橫向水平支撐時，也可與下弦鉸接或同時與上、下弦鉸接。抗風柱與屋架之間一般采用豎向可以移動、水平方向又有較大剛度的彈簧板連接；如廠房沉降量較大時，宜采用槽形孔螺栓連接。（1）抗風柱單 層 廠

25、房 12.1單層廠房的結構型式、結構組成和結構布置單 層 廠 房 12.1單層廠房的結構型式、結構組成和結構布置單 層 廠 房 12.1單層廠房的結構型式、結構組成和結構布置單 層 廠 房 2.1單層廠房的結構型式、結構組成和結構布置單 層 廠 房2.1單層廠房的結構型式、結構組成和結構布置單 層 廠 房 2.1單層廠房的結構型式、結構組成和結構布置單 層 廠 房 12.2 排架結構計算為柱和基礎的設計提供內力數據92單 層 廠 房 2.2 排架結構計算94*屋架端部和上柱柱頂一般用鋼板焊接，可簡化為鉸接點*排架柱插入杯口一定深度后，一般用高等級細石混凝土灌注，可按固接點考慮*屋架可簡化為一無

26、窮剛度體*排架柱高由基礎頂算至上柱柱頂。軸線為柱的幾何軸線*排架跨度以廠房的軸線為準假設：1.柱下端固接于基礎頂面，屋面梁或屋架鉸接于柱上2.屋面梁或屋架沒有軸向變形95超靜定結構：具有多余約束的結構。幾何特征：具有多余約束的幾何不變體系。ABCxAyByAFFFFFycACBDxAyAyBFFFF 靜力特征：反力和內力不能僅由平衡條件全部解出。 外部一次超靜定結構內部一次超靜定結構一、超靜定結構的靜力特征和幾何特征q l28ABCBq l64q l32 2 2q l64 2AABCAB0.5l0.5llqq思考：多余約束是多余的嗎？從幾何角度與結構的受力特性和使用要求兩方面討論。 超靜定結構

27、的優點為: 1. 內力分布均勻 2. 抵抗破壞的能力強一次超靜定為例?1X關鍵：力法基本未知量99梁、剛架位移計算公式 只考慮彎曲變形 100lPoMMdsEI xEIMMd1111xEIMMdP1P1積分式積分式: : LPoM MdsEI 等直桿等直桿EIEI常數常數: : 1LPoM MdsEI 圖圖乘原理公式乘原理公式 圖乘法圖乘法將積分轉變為圖形相乘將積分轉變為圖形相乘 xC yCC形心形心xy0 0ddxABM 圖圖AMP圖圖BxM考察考察MP和和M圖圖 曲線曲線 直線直線 MPM由圖可見：由圖可見： Mx tg 代入積分式有代入積分式有: : BPAM MdxBAtgx dcPt

28、gxd MP圖對圖對oy的面積矩的面積矩 cPyPcx cyBPAx tgM dx得圖乘法公式：得圖乘法公式： 11LPCoM MdsyEIEI 其中其中: : PM圖的面積圖的面積 ( (教材用教材用A A表示表示) ) CyPM圖形心位置所對應的圖形心位置所對應的 M圖中的豎標圖中的豎標 2.2.圖乘注意事項圖乘注意事項 1 1）桿件是直桿，）桿件是直桿，EIEI必須是常數；必須是常數； （ 均為直線時可互換）；均為直線時可互換）； PMM2 2） 必須取自直線圖必須取自直線圖 Cy3） 圖為折線或圖為折線或 在基線兩側時都需分段圖乘；在基線兩側時都需分段圖乘； PMM4 4）圖形的）圖形

29、的 或或 很難計算時，不宜用圖乘法。很難計算時，不宜用圖乘法。 Cy 技巧：恰當運用疊加原理技巧：恰當運用疊加原理 乘積乘積“、”規定規定 與與 同側為同側為，不同側為，不同側為 Cy3.3.常用圖形的常用圖形的 面積及形心面積及形心 【例1】求解圖示超靜定梁，并作彎矩圖1041051061、屋面均布活荷載不上人的屋面為0.5kN/m2上人的屋面為 2.0kN/m2107108；積雪全跨均勻分布。取排架計算時，可近似按由荷載規范確定。屋面積雪分布系數，確定；年一遇最大積雪的自重概率統計所得平坦地面上基本雪壓值，當地空曠150)/(020rrrksmkNss109110單 層 廠 房1 1、作用

30、、作用在排架上的吊車豎向荷載設計值在排架上的吊車豎向荷載設計值D Dmaxmax，D Dminminn 吊車豎向荷載是吊車滿載運行時通過吊車豎向荷載是吊車滿載運行時通過輪壓傳給排架柱的豎向移動荷載。橋式輪壓傳給排架柱的豎向移動荷載。橋式吊車由大車和小車組成，大車在吊車梁吊車由大車和小車組成，大車在吊車梁上沿廠房縱向行駛，小車在大車橋架上上沿廠房縱向行駛，小車在大車橋架上沿橫向行駛，帶有吊鉤的起重卷揚機安沿橫向行駛，帶有吊鉤的起重卷揚機安裝在小車上。裝在小車上。吊車吊車荷載計算單 層 廠 房n 最大輪最大輪壓可根據壓可根據起重機基本參數和尺寸系列起重機基本參數和尺寸系列或吊或吊車車廠家提供的資料

31、查得。廠家提供的資料查得。kmax,k3,k2,k1,kmin,P-2GGGPG G1,k1,k分別為大車、小車的自重標準值，等于各分別為大車、小車的自重標準值，等于各自質量自質量t t與重力加速度的乘積與重力加速度的乘積G G1,k1,km m 1 1g g； G G2,k2,km m 2 2g g；，G G2,k2,kG G3,k3,k與吊車額定起重量與吊車額定起重量Q Q對應的重力標準值，對應的重力標準值，等于額定起重量等于額定起重量t t與重力加速度的乘積與重力加速度的乘積G G3,k3,kQgQg； 荷載計算單位單位移動荷載作用移動荷載作用下內力變化規律的下內力變化規律的圖形稱為內力

32、影響圖形稱為內力影響線。影響線時研究線。影響線時研究移動荷載作用的基移動荷載作用的基本本工具工具113單 層 廠 房根據根據影響線原理，影響線原理，排架柱最大排架柱最大支座反力支座反力:Dmax,k=Pmax,k(y1+y2+y3+y4)考慮多臺吊車同時作用的可能性：考慮多臺吊車同時作用的可能性：Dmax,k= Pmax,kyi排架柱排架柱最小最小支座反力支座反力:Dmin,k = Pmin,kyi= Dmax,k.Pmin,k/ Pmax,k式式中中: yi各大車輪子下影響線縱標的總和；各大車輪子下影響線縱標的總和； 多多臺臺吊車的荷載折減吊車的荷載折減系數系數荷載計算參與組合的吊車臺數參與

33、組合的吊車臺數吊車工作級別吊車工作級別A1A1A5A5A6A6A8A82 50.953 30.850.850.900.904 50.85單 層 廠 房吊車最大輪壓設計值：吊車最大輪壓設計值：P Pmaxmax= =Q Q P Pmax,kmax,k Q Q 吊車的荷載分項系數，吊車的荷載分項系數，.吊車最小輪壓設計值：吊車最小輪壓設計值：P Pminmin= =Q Q P Pmin,kmin,k作用在排架上的吊車豎向荷載設計值：作用在排架上的吊車豎向荷載設計值：D Dmaxmax= = Q Q D Dmax,kmax,kD Dminmin=

34、 = Q Q D Dmin,kmin,k 12.2.2 荷載計算單 層 廠 房應注意吊車應注意吊車D Dmaxmax可以發生在左可以發生在左柱也可能發生的右柱兩種情況柱也可能發生的右柱兩種情況 e e4 4 吊車梁支座鋼墊板的中心至下柱中心線的吊車梁支座鋼墊板的中心至下柱中心線的距離。距離。對下柱截面，對下柱截面， D Dmaxmax、D Dminmin有偏心，從而引起偏心有偏心，從而引起偏心彎矩彎矩M Mmaxmax、M MminminM Mmaxmax=D=Dmaxmaxe e4 4 M Mminmin=D=Dminmine e4 4 荷載計算Dmax在左柱Dmax在右柱單 層 廠 房n

35、橋式吊車的水平荷載有縱向水平荷載和橫向水平荷載。橋式吊車的水平荷載有縱向水平荷載和橫向水平荷載。n 橋式吊車的縱向水平荷載是吊車的大車在啟動或制動時引起的慣性力產生的，通過橋式吊車的縱向水平荷載是吊車的大車在啟動或制動時引起的慣性力產生的，通過大車制動輪與鋼軌間的摩擦傳給廠房縱向結構。大車制動輪與鋼軌間的摩擦傳給廠房縱向結構。n 吊車縱向水平荷載的作用點：剎車輪與軌道的接觸點，其方向與軌道方向一致。吊車縱向水平荷載的作用點：剎車輪與軌道的接觸點，其方向與軌道方向一致。 荷載計算單 層 廠 房。動摩擦系數，取0.1剎車輪與鋼軌間的滑1。對于一般四輪吊車，n 所有剎車輪數之和，n施加在一邊軌道上；

36、nPT：車縱向水平荷載標準值作用在一邊軌道上的吊max0荷載計算單 層 廠 房n 橋式吊車的橫向水平荷載是由吊車上橋式吊車的橫向水平荷載是由吊車上的小車在啟動或制動時引起的慣性力而的小車在啟動或制動時引起的慣性力而產生的。產生的。n 通過小車的剎車輪與軌道之間的摩擦力傳給大車，再通過大車輪在軌道頂傳給吊車通過小車的剎車輪與軌道之間的摩擦力傳給大車，再通過大車輪在軌道頂傳給吊車梁，最后由吊車梁與柱的連接鋼板傳給排架柱。梁，最后由吊車梁與柱的連接鋼板傳給排架柱。n T T的作用點：吊車梁頂面標高處，且有向左或向右兩種可能性。的作用點：吊車梁頂面標高處，且有向左或向右兩種可能性。（2 2）作用）作用

37、在排架上的吊車橫向水在排架上的吊車橫向水平荷載設計值平荷載設計值T Tmaxmax荷載計算單 層 廠 房n 吊車橫向水平荷載標準值，應按小車重力標準值和額定起重量吊車橫向水平荷載標準值，應按小車重力標準值和額定起重量標準值之和乘以橫向水平荷載系數標準值之和乘以橫向水平荷載系數，總的吊車橫向水平荷載標，總的吊車橫向水平荷載標準值準值T Ti,ki,k為：為：吊車橫向水平荷載系數吊車橫向水平荷載系數對于軟鉤吊車：當額定起重量對于軟鉤吊車：當額定起重量Q310tQ310t時，時，0.120.12 當額定起重量當額定起重量15t15tQ3Q350t50t時，時，0.100.10 當額定起重量當額定起重

38、量Q3 75tQ3 75t時，時，0.080.08對于硬鉤吊車：對于硬鉤吊車： 0.20 0.20 荷載計算單 層 廠 房n 吊車的橫向水平荷載應等分于橋架吊車的橫向水平荷載應等分于橋架的兩端，通常大車的輪子總數為的兩端，通常大車的輪子總數為4 4，即，即每側輪子為每側輪子為2 2個，因此通過一個輪子傳個，因此通過一個輪子傳遞的吊車橫向水平荷載標準值為：遞的吊車橫向水平荷載標準值為：1414n 吊車為移動荷載，吊車對排架產生的最大橫向水平荷載也應根據影響線確定，影響吊車為移動荷載，吊車對排架產生的最大橫向水平荷載也應根據影響線確定，影響線的位置與產生豎向荷載線的位置與產生豎向荷載D Dmaxm

39、ax、D Dminmin相同：相同：14若已知若已知D Dmaxmax，則，則T Tmaxmax=D=DmaxmaxT Tk kP Pmax,kmax,k荷載計算單 層 廠 房注意小車剎注意小車剎車有左右兩車有左右兩種方向種方向單跨兩種荷單跨兩種荷載情況；載情況；雙跨有四種雙跨有四種荷載情況。荷載情況。荷載計算單 層 廠 房n多臺吊車的水平荷載：多臺吊車的水平荷載：不論是單跨還是多跨，參與組合的吊車臺數不應多于不論是單跨還是多跨，參與組合的吊車臺數不應多于2 2臺。臺。n多臺吊車豎向荷載：多臺吊車豎向荷載：一層吊車單跨一層吊車單跨廠房的每個排架：廠房的每個排架：參與組合的吊車臺數不宜多于參與組

40、合的吊車臺數不宜多于2 2臺；臺；一層吊車多跨一層吊車多跨廠房廠房的每個排架的每個排架：參與組合的吊車臺數不宜多于參與組合的吊車臺數不宜多于4 4臺；臺；3 3、多、多臺吊車的組合臺吊車的組合荷載計算124【課堂練習】（2014.4）某單跨單層廠房，柱距6m，設計時考慮兩臺205tA5級工作制橋式吊車，其最大、最小輪壓標準值分別為Pmax，k=180kN、Pmin，k=46.5kN，吊車位置及影響線如題39圖所示。試計算影響線中的y2、y3、和y4及支座豎向反力最大設計值Dmax和最小設計值Dmin。(提示：兩臺吊車的荷載折減系數=0.9，吊車荷載的分項系數 =1.4)125單 層 廠 房作用

41、作用在排架上的風荷載是由在排架上的風荷載是由計算單元計算單元這部分這部分墻面和屋面墻面和屋面傳力的傳力的，作，作用用方向垂直于建筑物表面，有風壓力和風吸力。方向垂直于建筑物表面，有風壓力和風吸力。)/(20mknwwzszk 。單層廠房，的度小于高度處的風振系數，高0 . 130 zzmZ 基本風壓0風壓高度變化系數z（1 1）垂直于主要承重結構建筑物表面的風荷載標準值）垂直于主要承重結構建筑物表面的風荷載標準值風荷載體型系數s荷載計算單 層 廠 房基本風壓0風荷載體型系數s21風作用在建筑物表面所引起的實際壓力或吸力與基本風壓的風作用在建筑物表面所引起的實際壓力或吸力與基本風壓的比值。主要表

42、示建筑物在穩定風壓下的靜態風壓（吸）力分比值。主要表示建筑物在穩定風壓下的靜態風壓（吸）力分布規律，主要與建筑物的體形和尺寸有關。可按布規律，主要與建筑物的體形和尺寸有關。可按荷載規范荷載規范表表.1查用查用。“+ +”指對受風面的推力，指對受風面的推力，“- -”對受風對受風面的面的吸吸力力荷載計算128單 層 廠 房風壓高度變化系數與建筑物的高度和地面粗糙度有關，地面風壓高度變化系數與建筑物的高度和地面粗糙度有關，地面粗糙度分為粗糙度分為A A、B B、C C、D D四類，可根據高度和地面粗糙度查荷四類，可根據高度和地面粗糙度查荷載規范。載規范。風壓高度變化系數z荷載計算A

43、 類指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區B 類指田野、鄉村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏 的鄉鎮和城市郊區C 類指有密集建筑群的城市市區D 類指有密集建筑群且房屋較高的城市市區。130單 層 廠 房)/(20mknwwzsgzkZ高度處的陣風系數。gz（2 2）當計算維護結構時）當計算維護結構時荷載計算單 層 廠 房n 作用于單層廠房排架結構上的風荷載可分為兩部分：作用于單層廠房排架結構上的風荷載可分為兩部分：（1 1）柱頂以下墻面上的風荷載，可近似地按豎向均布荷載計，風）柱頂以下墻面上的風荷載，可近似地按豎向均布荷載計，風 壓高度系數偏安全地按柱頂標高確定。壓高度系數偏安全地按柱頂標高確定。

44、 當基礎頂面至室外地坪距離不大時，風荷載可按柱全高計算，當基礎頂面至室外地坪距離不大時，風荷載可按柱全高計算， 不再減去地面以下的部分，當基礎埋置較深時，應按實際情況不再減去地面以下的部分，當基礎埋置較深時，應按實際情況 計算。計算。計算單元寬度02220111BBwBwqBwBwqzskkzskk 12.2.2 荷載計算單 層 廠 房（2 2）柱頂）柱頂( (屋架下弦屋架下弦) )以上的風荷載，仍取為垂直于屋面的均布荷以上的風荷載，仍取為垂直于屋面的均布荷載，但僅考慮其水平分力對排架的作用，通過屋架以集中力的載，但僅考慮其水平分力對排架的作用，通過屋架以集中力的形式作用于排架柱頂形式作用于排

45、架柱頂。KKKWWW2_1_KW1_作用在豎直面上的風荷載標準值，按柱頂至檐口頂部作用在豎直面上的風荷載標準值，按柱頂至檐口頂部的距離的距離h h1 1計算；計算；KW2_作用在坡屋面上的風荷載水平分力標準值的合力，按作用在坡屋面上的風荷載水平分力標準值的合力，按檐口頂部至屋脊的的距離檐口頂部至屋脊的的距離h h2 2計算。計算。荷載計算單 層 廠 房荷載計算135136單 層 廠 房單 層 廠 房單 層 廠 房12.2.3 剪力分配法計算等高排架 等高排架等高排架：柱頂水平位移相等的排架。：柱頂水平位移相等的排架。 有柱頂標高相同和柱頂標高不相同兩種。有柱頂標高相同和柱頂標高不相同兩種。排架

46、橫梁剛度無窮大、橫梁無軸向變形排架橫梁剛度無窮大、橫梁無軸向變形荷載作用下，所有柱頂的水平位移均相等。荷載作用下，所有柱頂的水平位移均相等。單 層 廠 房單 層 廠 房單 層 廠 房n 求柱頂剪力方法：求柱頂剪力方法： 1 1 先求橫梁內力，再求柱頂剪力（力法），適于各種排架。先求橫梁內力，再求柱頂剪力（力法），適于各種排架。 2 2 剪力分配法，適于計算等高剪力分配法，適于計算等高排架內力排架內力。單階懸臂柱在柱頂單位水平力作用下的柱頂位移單階懸臂柱在柱頂單位水平力作用下的柱頂位移u1HHuEcILEcIuLcLcIECHnIEHu03331113) 11(13,30nCIInHHLuuC0

47、單階柱水平位移系數，查附錄四。剪力分配法計算等高排架單 層 廠 房單 層 廠 房單 層 廠 房11剪力分配法計算等高排架單 層 廠 房單 層 廠 房單 層 廠 房 1. 1. 柱頂作用水平柱頂作用水平集中力集中力F F時時的剪力分配的剪力分配u1=u設有n根柱，柱頂水平位移：各柱的柱頂剪力求出各柱的柱頂剪力求出后，各柱可按獨立的后，各柱可按獨立的懸臂柱計算懸臂柱計算內力內力各柱的柱頂剪力，各柱的柱頂剪力，自左向右取正號，自左向右取正號，反之為負反之為負。單 層 廠 房單 層 廠 房單 層 廠 房2. 2. 任意荷載作用時的剪力分配任意荷載作用時的剪力分配（a）（b）（c）（d）1)先在柱頂附加

48、不動鉸支座（b或c所示）阻止位移，并求出不動支座水平反力R，必須查附錄四求解2）撤銷附加的不動鉸支座，在此排架柱頂施加反向作用的R3）將上述兩種狀態疊加，以恢復原狀，即疊加上述兩個步驟中求出的內力就是排架的實際內力1421431441451461471、控制截面控制截面是指構件某一區段中對截面配筋起控制作用的那些截面。 上柱的底部截面的彎矩和軸力比上柱其它截面要大，故上柱的截面是控制截面； 下柱的上部截面在吊車豎向荷載作用下彎矩值最大，故下柱的截面為控制截面； 下柱的底部截面(位于基礎頂面)通常在吊車橫向水平制動力和風荷載作用下彎矩值最大，而且設計基礎時也需要截面的內力,故下柱的截面為控制截面

49、。148單 層 廠 房單 層 廠 房單 層 廠 房2. 2. 不同種類內力的不同種類內力的組合組合單層廠房排架柱的內力有單層廠房排架柱的內力有彎矩彎矩M M、軸力、軸力N N和和剪力剪力V V，三種不三種不同的內力如何搭配，其截面承載力才是最不利同的內力如何搭配，其截面承載力才是最不利？。、及相應的）4（；、及相應的）3（；、及相應的）2（;、及相應的）1（minmaxmaxmaxVMNVMNVNMVNM單層廠房排架柱為單層廠房排架柱為偏心受壓構件偏心受壓構件，對柱的截面配筋起控制作用的，對柱的截面配筋起控制作用的是是彎矩彎矩M M、軸力、軸力N N，剪力剪力V V一般不起控制作用。一般情況下

50、，可按一般不起控制作用。一般情況下，可按以下四個項目進行不利內力組合：以下四個項目進行不利內力組合：對稱配筋時，對稱配筋時，（1 1）、（）、（2 2）合并為一種合并為一種組合，即組合，即MmaxMmax及及相應的相應的N N和和V V。內力組合單 層 廠 房單 層 廠 房單 層 廠 房通常，上述四種內力組合已能滿足設計要求，但在某些通常，上述四種內力組合已能滿足設計要求，但在某些情況下，他們可能并不是最不利的。情況下，他們可能并不是最不利的。有時有時M M雖然不是最大，而比最大值略小，而其對應的軸雖然不是最大，而比最大值略小，而其對應的軸力力N N小很多，則這組內力的偏心矩小很多，則這組內力

51、的偏心矩e e0 0最大，配筋量最多，最大，配筋量最多，有可能成為最不利的內力。有可能成為最不利的內力。內力組合單 層 廠 房單 層 廠 房單 層 廠 房3. 3. 同一種內力的組合內力組合的原則同一種內力的組合內力組合的原則n 對于一般排架、框架結構，其承載能力極限狀態的荷載效應基本對于一般排架、框架結構，其承載能力極限狀態的荷載效應基本組合可按組合可按荷載規范荷載規范的簡化規則進行組合：的簡化規則進行組合：n 對于不同的荷載（如恒荷載、活荷載）引起的同一種內力，荷載對于不同的荷載（如恒荷載、活荷載）引起的同一種內力，荷載如何組合才能使這種內力最不利如何組合才能使這種內力最不利? ? （1

52、1）由可變荷載效應控制的組合：）由可變荷載效應控制的組合：上面上面QiKniQiGKGKQQGKGSSSSSS1119.0)2)1恒荷載作用效應最大的活恒荷載作用效應最大的活荷載荷載荷載荷載 12.2.4 內力組合單 層 廠 房單 層 廠 房單 層 廠 房QiKciniQiGKGSSS1（2 2）由永久荷載效應控制的組合：）由永久荷載效應控制的組合：組合值系數組合值系數cici對風荷載為對風荷載為0.60.6，其他活荷載為，其他活荷載為0.70.7。本項組合的可變荷載應取為和恒荷載的方向一致，本項組合的可變荷載應取為和恒荷載的方向一致，不一致的可變荷載不予組合，如水平風荷載，水平不一致的可變荷

53、載不予組合，如水平風荷載，水平吊車荷載。切記！吊車荷載。切記！最后的內力應取由可變荷載效應控制和永久荷載效最后的內力應取由可變荷載效應控制和永久荷載效應控制的內力的應控制的內力的 12.2.4 內力組合單 層 廠 房單 層 廠 房單 層 廠 房4. 4. 內力組合注意事項內力組合注意事項2 2）每次組合都必須包含恒荷載；）每次組合都必須包含恒荷載；3 3）當取）當取N Nmaxmax或或N Nminmin為內力組合目標時，應使相應的為內力組合目標時，應使相應的M M絕對值絕對值盡可能的大，因此對于不產生軸向力而產生彎矩的荷載項盡可能的大，因此對于不產生軸向力而產生彎矩的荷載項（如風荷載和吊車水

54、平荷載）中的彎矩值也應該組合進去；（如風荷載和吊車水平荷載）中的彎矩值也應該組合進去；4 4） 風荷載有左風和右風兩種情況，每次組合只能取其中風荷載有左風和右風兩種情況，每次組合只能取其中一種；一種； 1 1）每次組合以一種內力為目標來決定其他荷載項的取舍；）每次組合以一種內力為目標來決定其他荷載項的取舍； 12.2.4 內力組合單 層 廠 房單 層 廠 房單 層 廠 房注意注意D Dmaxmax（或（或D Dminmin）與）與T Tmaxmax的關系：的關系： 有有T T必有必有D D； 有有D D未必有未必有T T注意取用的吊車荷載注意取用的吊車荷載數目數目5 5）對吊車荷載應注意以下三

55、點：）對吊車荷載應注意以下三點： 在恒荷載任一種活荷載的內力組合中，只能在吊車的豎向荷在恒荷載任一種活荷載的內力組合中，只能在吊車的豎向荷載載D Dmaxmax或或D Dminmin與吊車水平荷載與吊車水平荷載T Tmaxmax兩者中取一種；兩者中取一種； 12.2.4 內力組合6 6） 柱底水平剪力對基礎底面產生彎矩，故在組合截面柱底水平剪力對基礎底面產生彎矩，故在組合截面-的內力時，要把相應的水平剪力值求出。的內力時，要把相應的水平剪力值求出。 各個排架或山墻都不能單獨變形，而是各個排架或山墻都不能單獨變形，而是互相制約成一個整體，這種排架與排架互相制約成一個整體，這種排架與排架、排架與山

56、墻之間相互關聯的整體作用、排架與山墻之間相互關聯的整體作用稱為廠房的整體空間作用。稱為廠房的整體空間作用。155一：一：各橫向排架之間必須有縱向構件相聯；各橫向排架之間必須有縱向構件相聯；產生單廠整體空間作用的條件：產生單廠整體空間作用的條件：規范規范：在吊車荷載作用下，可考慮廠房整體空間作用。：在吊車荷載作用下，可考慮廠房整體空間作用。單 層 廠 房排架計算中的兩個問題1. 1. 縱向柱距不等的排架內力分析縱向柱距不等的排架內力分析有時因工藝需要，在局部區段少放若干根柱，形成有時因工藝需要，在局部區段少放若干根柱，形成縱向柱距不等的情況，俗稱縱向柱距不等的情況，俗稱“抽柱抽柱”。單 層 廠

57、房1. 1. 縱向柱距不等的排架內力分析縱向柱距不等的排架內力分析當屋面剛度較大，或者設有可靠的下弦縱向水平支當屋面剛度較大，或者設有可靠的下弦縱向水平支撐，可以選取較寬的計算單元，并且假定計算單元撐，可以選取較寬的計算單元，并且假定計算單元中同一柱列的柱頂水平位移相等。中同一柱列的柱頂水平位移相等。排架計算中的兩個問題單 層 廠 房因此計算單元內的幾榀排架可以合并為一榀排架來因此計算單元內的幾榀排架可以合并為一榀排架來計算，合并后的排架柱的慣性矩應按合并后考慮，計算，合并后的排架柱的慣性矩應按合并后考慮，A A、C C軸線的柱為軸線的柱為2 2根，即根，即1 1根加根加2 2個半根。個半根。

58、1. 1. 縱向柱距不等的排架內力分析縱向柱距不等的排架內力分析排架計算中的兩個問題單 層 廠 房2. 2. 排架的水平位移驗算排架的水平位移驗算一般情況下，當排架柱的截面尺寸滿足一定要求時，剛度一般情況下，當排架柱的截面尺寸滿足一定要求時，剛度足夠大，可以不必驗算其水平位移。只是在某些情況下足夠大，可以不必驗算其水平位移。只是在某些情況下（如大噸位吊車）才有必要加以驗算。（如大噸位吊車）才有必要加以驗算。 12.2.6 排架計算中的兩個問題單 層 廠 房 12.3.1單層廠房柱的型式單 層 廠 房n實腹矩形實腹矩形截面柱：構造簡單、施工方便，但重量大，截面柱：構造簡單、施工方便，但重量大，用

59、料多，經濟指標較差。適于截面高度小于用料多，經濟指標較差。適于截面高度小于700mm700mm的裝的裝配式偏心受壓柱以及牛腿以上的上柱。配式偏心受壓柱以及牛腿以上的上柱。n工字型截面柱：形式合理，能比較充分地發揮截面上工字型截面柱：形式合理，能比較充分地發揮截面上混凝土的承載作用，而且整體性好，施工方便，適用混凝土的承載作用，而且整體性好，施工方便，適用范圍廣。柱截面高度為范圍廣。柱截面高度為6006001400mm1400mm。在設有橋式吊車。在設有橋式吊車的廠房中，上柱和牛腿附近高度內要做成實腹矩形截的廠房中，上柱和牛腿附近高度內要做成實腹矩形截面；下柱插入基礎杯口高度內的一段也要做成實腹

60、矩面；下柱插入基礎杯口高度內的一段也要做成實腹矩形截面。形截面。單層廠房柱的型式單 層 廠 房n平腹桿或斜腹桿雙肢柱：平腹桿雙肢柱構造較簡單，平腹桿或斜腹桿雙肢柱：平腹桿雙肢柱構造較簡單，制作方便，肢部整齊的矩形孔洞便于布置工藝管道，制作方便，肢部整齊的矩形孔洞便于布置工藝管道，但受力性能不如斜腹桿雙肢柱。斜腹桿雙肢柱呈桁架但受力性能不如斜腹桿雙肢柱。斜腹桿雙肢柱呈桁架形式，桿件內力基本為軸力，彎距很小，混凝土承載形式，桿件內力基本為軸力，彎距很小，混凝土承載能力得到充分利用。能力得到充分利用。n雙肢柱特點：截面高度大，吊車豎向荷載可以通過柱雙肢柱特點：截面高度大，吊車豎向荷載可以通過柱肢的軸