1、2 單層工業廠房2.1單層工業廠房的結構組成和布置結構組成 鋼筋混凝土單層工業廠房結構有兩種基本類型：排架結構與剛架結構，如圖2-1所示。 （a）排架結構 （b）剛架結構圖2-1 鋼筋混凝土單層工業廠房的兩種基本類型排架結構是由屋架(或屋面梁)、柱、基礎等構件組成，柱與屋架鉸接，與基礎剛接。此類結構能承擔較大的荷載，在冶金和機械工業廠房中應用廣泛，其跨度可達30m，高度2030m，吊車噸位可達150t或150t以上。圖2-2 單層廠房的結構組成 1屋面板；2天溝板；3天窗架；4屋架；5托架；6吊車梁；7排架柱；8抗風柱；9基礎；10連系梁；ll基礎梁；12天窗架垂直支撐；13屋架下弦橫向水平支

2、撐；14屋架端部垂直支撐；15柱間支撐剛架結構的主要特點是梁與柱剛接，柱與基礎通常為鉸接。因梁、柱整體結合，故受荷載后，在剛架的轉折處將產生較大的彎矩，容易開裂；另外，柱頂在橫梁推力的作用下，將產生相對位移，使廠房的跨度發生變化，故此類結構的剛度較差，僅適用于屋蓋較輕的廠房或吊車噸位不超過l0t，跨度不超過l0m的輕型廠房或倉庫等。本章主要講述鋼筋混凝土鉸結排架結構的單層廠房，這類廠房通常由下列結構構件所組成，如圖2-2所示。1 1  1  屋蓋結構分無檁和有檁兩種體系，前者由大型屋面板、屋面梁或屋架(包括屋蓋支撐)組成；后者由小型屋面板、檁條、屋架(包括屋蓋支撐)組成。屋

3、蓋結構有時還有天窗架、托架，其作用主要是維護和承重(承受屋蓋結構的自重、屋面活載、雪載和其它荷載，并將這些荷載傳給排架柱)，以及采光和通風等。 2 2  2  橫向平面排架由橫梁(屋面梁或屋架)和橫向柱列(包括基礎)組成，它是廠房的基本承重結構。廠房結構承受的豎向荷載(結構自重、屋面活載、雪載和吊車豎向荷載等)及橫向水平荷載(風載和吊車橫向制動力、地震作用)主要通過它將荷載傳至基礎和地基，如圖2-3所示。圖2-3 單層廠房的橫向排架及其荷載示意圖 3縱向平面排架由縱向柱列(包括基礎)、連系梁、吊車梁和柱間支撐等組成，其作用是保證廠房結構的縱向穩定性和剛度，并承受作

4、用在山墻和天窗端壁并通過屋蓋結構傳來的縱向風載、吊車縱向水平荷載(圖2-4)、縱向地震作用以及溫度應力等。 4.吊車梁簡支在柱牛腿上，主要承受吊車豎向和橫向或縱向水平荷載，并將它們分別傳至橫向或縱向排架。圖 2-4 縱向排架示意圖 5支撐 包括屋蓋和柱間支撐，其作用是加強廠房結構的空間剛度，并保證結構構件在安裝和使用階段的穩定和安全。同時起傳遞風載和吊車水平荷載或地震力的作用。6基礎承受柱和基礎梁傳來的荷載并將它們傳至地基。 7圍護結構 包括縱墻和橫墻(山墻)及由墻梁、抗風柱(有時還有抗風梁或抗風桁架)和基礎梁等組成的墻架。這些構件所承受的荷載，主要是墻體和構件的自重以及作

5、用在墻面上的風荷載。 柱網及變形縫的布置 1柱網布置 廠房承重柱(或承重墻)的縱向和橫向定位軸線，在平面上排列所形成的網格，稱為柱網。柱網布置就是確定縱向定位軸線之間(跨度)和橫向定位軸線之間(柱距)的尺寸。確定柱網尺寸，既是確定柱的位置，同時也是確定屋面板、屋架和吊車梁等構件的跨度并涉及到廠房結構構件的布置。柱網布置恰當與否，將直接影響廠房結構的經濟合理性和先進性，對生產使用也有密切關系。圖2-5 柱網布置示意圖柱網布置的一般原則應為：符合生產和使用要求；建筑平面和結構方案經濟合理；在廠房結構形式和施工方法上具有先進性和合理性；符合廠房建筑統一化基本規則的有關規定；適應生產發展和技

6、術革新的要求。 廠房跨度在18及以下時，應采用3的倍數；在18以上時，應采用6的倍數。廠房柱距應采用6或6的倍數，如圖2-5。當工藝布置和技術經濟有明顯的優越性時，亦可采用21、27、33的跨度和9或其它柱距。 目前，從經濟指標、材料消耗、 施工條件等方面來衡量，一般的，特別是高度較低的廠房，采用6柱距比12柱距優越。 但從現代化工業發展趨勢來看，擴大柱距，對增加車間有效面積，提高設備布置和工藝布置的靈活性，機械化施工中減少結構構件的數量和加快施工進度等，都是有利的。當然，由于構件尺寸增大，也給制作、運輸和吊裝帶來不便。12柱距是6柱距的擴大模數，在大小車間相結合時，兩者可配合使用。此外，12

7、柱距可以利用現有設備做成6屋面板系統(有托架梁)；當條件具備時又可直接采用12屋面板(無托架梁)。所以，在選擇12柱距和9柱距時，應優先采用前者。 2變形縫 變形縫包括伸縮縫、沉降縫和防震縫三種。如果廠房長度和寬度過大，當氣溫變化時，將使結構內部產生很大的溫度應力，嚴重的可將墻面、屋面等拉裂，影響使用。為減小廠房結構中的溫度應力，可設置伸縮縫，將廠房結構分成幾個溫度區段。伸縮縫應從基礎頂面開始，將兩個溫度區段的上部結構構件完全分開。并留出一定寬度的縫隙，使上部結構在氣溫變化時，水平方向可以自由地發生變形。溫度區段的形狀，應力求簡單，并應使伸縮縫的數量最少。溫度區段的長度(伸縮縫之間的距離)，取

8、決于結構類型和溫度變化情況。砼結構設計規范對鋼筋混凝土結構伸縮縫的最大間距作了規定(表2-1)，當廠房的伸縮縫間距超過規定值時，應驗算溫度應力。伸縮縫的具體做法見有關建筑構造手冊。 在一般單層廠房中可不做沉降縫，只有在特殊情況下才考慮設置，如廠房相鄰兩部分高度相差很大(如l0以上)、兩跨間吊車起重量相差懸殊，地基承載力或下臥層土質有較大差別，或廠房各部分的施工時間先后相差很長，土壤壓縮程度不同等情況。沉降縫應將建筑物從屋頂到基礎全部分開，以使在縫兩邊發生不同沉降時不致損壞整個建筑物。沉降縫可兼作伸縮縫。防震縫是為了減輕廠房地震災害而采取的有效措施之一。當廠房平、立面布置復雜或結構高度或剛度相差

9、很大，以及在廠房側邊貼建生活間、變電所爐子間等附屬建筑時，應設置防震縫將相鄰部分分開。地震區的廠房，其伸縮縫和沉降縫均應符合防震縫的要求。  支撐的作用和布置原則 在裝配式鋼筋混凝土單層廠房結構中，支撐雖非主要的構件，但卻是連系主要結構構件以構成整體的重要組成成分。實踐證明，如果支撐布置不當，不僅會影響廠房的正常使用，甚至可能引起工程事故，所以應予以足夠的重視。下面主要講述各類支撐的作用和布置原則，至于具體布置方法及與其它構件的連接構造，可參閱有關標準圖集。1.屋蓋支撐屋蓋支撐包括設置在屋面梁(屋架)間的垂直支撐、水平系桿以及設置在上、下弦平面內的橫向支撐和通常設置在下弦水平面內的縱

10、向水平支撐。(1) (1)    (1)    屋面梁(屋架)間的垂直支撐及水平系桿。垂直支撐和下弦水平系桿是用以保證屋架的整體穩定(抗傾覆)以及防止在吊車工作時(或有其他振動)屋架下弦的側向顫動。上弦水平系桿則用以保證屋架上弦或屋面梁受壓翼緣的側向穩定(防止局部失穩)。 當屋面梁(或屋架)的跨度18m時，應在第一或第二柱間設置端部垂直支撐并在下弦設置通長水平系桿；當18m，且無天窗時，可不設垂直支撐和水平系桿；僅對梁支座進行抗傾覆驗算即可。當為梯形屋架時，除按上述要求處理外，必須在伸縮縫區段兩端第一或第二柱間內，在屋架支座處設置端部

11、垂直支撐。(2)屋面梁(屋架)間的橫向支撐。上弦橫向支撐的作用是：構成剛性框，增強屋蓋整體剛度，保證屋架上弦或屋面梁上翼緣的側向穩定，同時將抗風柱傳來的風力傳遞到(縱向)排架柱頂。 當屋面采用大型屋面板，并與屋面梁或屋架有三點焊接，并且屋面板縱肋間的空隙用C20細石混凝土灌實，能保證屋蓋平面的穩定并能傳遞山墻風力時，則認為可起上弦橫向支撐的作用，這時不必再設置上弦橫向支撐。凡屋面為有檁體系，或山墻風力傳至屋架上弦而大型屋面板的連接又不符合上述要求時，則應在屋架上弦平面的伸縮縫區段內兩端各設一道上弦橫向支撐，當天窗通過伸縮縫時，應在伸縮縫處天窗缺口下設置上弦橫向支撐。   &

12、#160;       （a）縱橫向支撐形成 （b）設有托架的 （c）部分柱間設有托架的封閉支撐體系 縱向水平支撐 縱向水平支撐圖 2-6 各類支撐平面圖 下弦橫向水平支撐的作用是：保證將屋架下弦受到的水平力傳至(縱向)排架柱頂故當屋架下弦設有懸掛吊車或受有其它水平力，或抗風柱與屋架下弦連接，抗風柱風力傳至下弦時，則應設置下弦橫向水平支撐。 (3)屋面梁(屋架)間的縱向水平支撐。下弦縱向水平支撐是為了提高廠房剛度，保證橫向水平力的縱向分布，增強排架的空間工作性能而設置的。設計時應根據廠房跨度、跨數和高度，屋蓋承重結

13、構方案，吊車噸位及工作制等因素考慮在下弦平面端節點中設置。如廠房還設有橫向支撐時，則縱向支撐應盡可能同橫向支撐形成封閉支撐體系，如圖2-6；當設有托架時，必須設置縱向水平支撐，如圖2-6b；如果只在部分柱間設有托架，則必須在設有托架的柱間和兩端相鄰的一個柱間設置縱向水平支撐，如圖2-6c，以承受屋架傳來的橫向風力。2柱間支撐柱間支撐的作用主要是提高廠房的縱向剛度和穩定性。對于有吊車的廠房，柱間支撐分上部和下部兩種，前者位于吊車梁上部，用以承受作用在山墻上的風力并保證廠房上部的縱向剛度；后者位于吊車梁下部，承受上部支撐傳來的力和吊車梁傳來的吊車縱向制動力，并把它們傳至基礎，如圖2-4所示。一般單

14、層廠房，凡屬下列情況之一者，應設置柱間支撐：(1)設有臂式吊車或3t及大于3t的懸掛式吊車時；(2)吊車工作級別為A6A8或吊車工作級別為A1A5且在10t或大于10t時；(3)廠房跨度在18m及大于18m或柱高在8m以上時；(4)縱向柱的總數在7根以下時；(5)露天吊車棧橋的柱列。 當柱間內設有強度和穩定性足夠的墻體，且其與柱連接緊密能起整體作用, 同時吊車起重量較小(5t)時，可不設柱間支撐。柱間支撐應設在伸縮縫區段的中央或臨近中央的柱間。這樣有利于在溫度變化或混凝土收縮時，廠房可自由變形，而不致發生 較大的溫度或收縮應力。當柱頂縱向水平力沒有簡捷途徑傳遞時，則必須設置一道通長的縱向受壓水

15、平系桿(如連系梁)。柱間支撐桿件應與吊車梁分離，以免受吊車梁豎向變形的影響。柱間支撐宜用交叉形式，交叉傾角通常在35°55°間。當柱間因交通、設備布置或柱距較大而不宜或不能采用交叉式 圖2-7 門架式支撐支撐時，可采用圖2-7所示的門架式支撐。柱間支撐一般采用鋼結構，桿件截面尺寸應經強度和穩定性驗算。  2.1.4 4抗風柱、圈梁、連系梁、過梁和基礎梁的作用及布置原則1. 抗風柱 單層廠房的端墻(山墻)，受風面積較大，一般需要設置抗風柱將山墻分成幾個區格，使墻面受到的風載一部分(靠近縱向柱列的區格)直接傳至縱向柱列，另一部分則經抗風柱下端直接傳至基礎和經上端通過屋

16、蓋系統傳至縱向柱列。 當廠房高度和跨度均不大(如柱頂在8m以下，跨度為912m)時，可在山墻設置磚壁柱作為抗風柱；當高度和跨度較大時，一般都設置鋼筋混凝土抗風柱，柱外側再貼砌山墻。在很高的廠房中，為不使抗風柱的截面尺寸過大，可加設水平抗風梁或鋼抗風桁架，如圖2-8a，作為抗風柱的中間鉸支點。抗風柱一般與基礎剛接，與屋架上弦鉸接，根據具體情況，也可與下弦鉸接或同時與上、下弦鉸接。抗風柱與屋架連接必須滿足兩個要求：一是在水平方向必須與屋架有可靠的連接以保證有效地傳遞風載；二是在豎向允許兩者之間有一定相對位移的可靠性，以防廠房與抗風柱沉降不均勻時產生不利影響。所以，抗風柱和屋架一般采用豎向

17、可以移動，水平向又有較大剛度的彈簧板連接，如圖2-8b；如廠房沉降較大時，則宜采用螺栓連接，如圖2-8c。 (a)抗風柱 (b)彈簧板連接 (c)螺栓連接圖8 抗風柱及連接示意圖1錨拉鋼筋；2抗風柱；3吊車梁；4抗風梁；5散水坡；6基礎梁；7屋面縱筋或檁條；8彈簧板；9屋架上弦；10柱中預埋件；11螺栓；12加勁板；13長圓孔；14硬木塊 2圈梁、連系梁、過梁和基礎梁 當用磚作為廠房圍護墻時，一般要設置圈梁、連系梁、過梁及基礎梁。圈梁的作用是將墻體同廠房柱箍在一起，以加強廠房的整體剛度，防止由于地基的不均勻沉降或較大振動荷載引起對廠房的不利影響。圈梁設置于墻體內，和柱連接僅起拉結作用。圈梁不承

18、受墻體重量，所以柱上不設置支承圈梁的牛腿。圈梁的布置與墻體高度、對廠房剛度的要求以及地基情況有關。對于一般單層廠房，可參照下述原則布置：對無橋式吊車的廠房，當墻厚240mm，檐高為58m時，應在檐口附近布置一道，當檐高大于8m時，宜增設一道；對有橋式吊車或有極大振動設備的廠房，除在檐口或窗頂布置外，尚宜在吊車梁處或墻中適當位置增設一道，當外墻高度大于15m時，還應適當增設。圈梁應連續設置在墻體的同一平面上，并盡可能沿整個建筑物形成封閉狀。當圈梁被門窗洞口切斷時，應在洞口上部墻體中設置一道附加圈梁(過梁)，其截面尺寸不應小于被切斷的圈梁。兩者搭接長度的要求可參閱砌體結構教材。連系梁的作用是連系縱

19、向柱列，以增強廠房的縱向剛度并傳遞風載到縱向柱列。此外，連系梁還承受其上部墻體的重量。連系梁通常是預制的，兩端擱置在柱牛腿上，其連接可采用螺栓連接或焊接連接。過梁的作用是承托門窗洞口上部墻體重量。 在進行廠房結構布置時，應盡可能將圈梁，連系梁和過梁結合起來，以節約材料、簡化施工，使一個構件在一般廠房中，能起到兩種或三種構件的作用。通常用基礎梁來承托圍護墻體的重量，而不另做墻基礎。基礎梁底部距土壤表面應預留lOOmm的空隙，使梁可隨柱基礎一起沉降。當基礎梁下有凍脹性土時，應在梁下鋪設一層干砂、碎磚或礦渣等松散材料，并預留50150mm的空隙，這可防止土壤凍結膨脹時將梁頂裂。基礎梁與柱一般不要求連

20、接，將基礎梁直接放置在柱基礎杯口上或當基礎埋置較深時，放置在基礎上面的混凝土墊塊上，如圖2-9所示。施工時，基礎梁支承處應座漿。 圖2-9 基礎梁的位置 當廠房不高、地基比較好、柱基礎又埋得較淺時，也可不設基礎梁而做磚石或混凝土墻基礎。連系梁、過梁和基礎梁的選用，均可查國標、省標或地區標準圖集，如連系梁可查圖集G321和CG421，過梁可查圖集G322和CG422，基礎梁可查圖集G320和CG420。2.2排架計算排架計算簡圖1計算單元作用在廠房排架上的各種荷載，如結構自重、雪荷載、風荷載等(吊車荷載除外)，沿廠房縱向都是均勻分布的；橫向排架的間距一般都是相等的。在不考慮排架間的空間作用的情況

21、下，每一中間的橫向排架所承擔的荷載及受力情況是完全相同的。計算時，可通過任意兩相鄰排架的中線，截取一部分廠房(圖2-10a中陰影部分)作為計算單元。圖2-10 橫向排架計算簡圖 2基本假定為了簡化計算，根據構造與實踐經驗，作如下假定：(1)柱下端固接于基礎頂面，橫梁鉸接在柱上；(2)橫梁為沒有軸向變形的剛性桿件。如圖2-10b所示，由于柱插入基礎杯口有一定的深度，并用細石混凝土和基礎緊密地澆搗成一體(對二次澆搗的細石混凝土應注意養護，不使其開裂)，且地基變形是受控制的，基礎的轉動一般較小，因此假定(1)通常是符合實際的，但有些情況，例如地基土質較差、變形較大或有比較大的荷載(如大面積

22、堆料)等，則應考慮基礎位移和轉動對排架內力的影響。由假定(2)可知，橫梁兩端的水平位移相等。假定(2)對于屋面梁或大多數下弦桿剛度較大的屋架是適用的，對于組合式屋架或兩鉸、三鉸拱屋架應考慮其軸向變形對排架內力的影響。 3柱的尺寸排架計算屬超靜定問題，其內力與桿件尺寸有關，故在計算簡圖中需初步確定柱的尺寸。計算簡圖中，柱的計算軸線應取上、下部柱截面的形心線(圖2-10c)。柱總高H=柱頂標高+基礎底面標高的絕對值-初步擬定的基礎高度；上柱高柱頂標高-軌頂標高+軌道構造高度+吊車梁支承處的梁高；為使支承吊車梁的牛腿頂面標高能符合300的倍數，吊車軌頂的構造高度與標志高度之間允許有±200

23、的差值。 柱截面尺寸要能滿足承載力與剛度的要求，主要取決于廠房的跨度、高度及吊車起重量等參數，可參考同類廠房或按表1、2、3初步選定。通過計算最后確定的截面尺寸，若其截面慣性矩與初選的截面慣性矩之差在30以內，則可不必重新計算。 為了保證吊車的正常運行，確定柱截面尺寸時，尚應考慮到應使吊車的外邊緣與上柱側面之間留有一定的 圖2-11 吊車端部的預留孔隙空隙，如圖2-11所示，詳見有關吊車設計資料。 排架荷載計算1恒荷載恒載包括屋蓋、吊車梁和柱的自重，以及支承在柱上的圍護墻的重量等，其值可根據構件的設計尺寸和材料的重力密度進行計算；對于標準構件，可從標準圖集上查出。各類常用材料的自重的標準值可查

24、建筑結構荷載規范。2屋面活荷載屋面活荷載包括雪荷載、積灰荷載和施工荷載等，其標準值可從建筑結構荷載規范中查得。考慮到不可能在屋面積雪很深時進行屋面施工，故規定雪荷載與施工荷載不同時考慮，設計時取兩者中的較大值。當有積灰荷載時，應與雪荷載或施工荷載中的較大者同時考慮。屋面水平投影面上的雪荷載標準值()可按下式計算： （2-1）式中 雪荷載標準值()；基本雪壓(kN/m2)，系以當地一般空曠平坦地面上統計所得的50年一遇的最大積雪的自重確定。可從建筑結構荷載規范中查出全國各地的基本雪壓值。對山區,應乘以系數1.2； 屋面積雪分布系數，可根據各類屋面的形狀從建筑結構荷載規范中查出。3吊車荷載 吊車荷

25、載是由吊車兩端行駛的四個輪子以集中力形式作用于兩邊的吊車梁上，再經吊車梁傳給排架柱的牛腿上,如圖2-12所示，吊車荷載可分為豎向荷載和水平荷載兩種形式。 圖2-12 吊車荷載示意圖 (1）吊車豎向荷載。吊車豎向荷載是指吊車(大車和小車)重量與所吊重量經吊車梁傳給柱的豎向壓力。如圖2-13所示，當吊車起重量達到額定最大值，而小車同時駛到大車橋一端的極限位置時，則作用在該柱列吊車梁軌道上的壓力達到最大值，稱為最大輪壓；此時作用在對面柱列軌道上的輪壓則為最小輪壓。與的標準值，可根據吊車的規格(吊車類型、起重量、跨度及工作級別)從起重機設計規范及產品樣本中查出。當與確定后，即可根據吊車梁(按

26、簡支梁考慮)的支座反力影響線及吊車輪子的最不利位置，如圖2-14所示，計算兩臺吊車由吊車梁傳給柱子的最大吊車豎向荷載的標準值與最小吊車豎向荷載標準值。當兩臺吊車不同時： （2-2）式中、兩臺起重量不同的吊車最大輪壓的標準值，且、兩臺起重量不同的吊車最小輪壓的標準值，且；表2-1 6m柱距可不做剛度驗算的柱截面最小尺寸表2-2 單層廠房邊柱常用截面（mm）表2-3 單層廠房中柱常用截面（mm） 圖 2-13吊車的最大輪壓與最小輪壓 圖 2-14吊車梁的支座反力影響線及吊車輪子的最不利位置、與吊車輪子相對應的支座反力影響線上豎向坐標值，按圖2-14所示的幾何關系計算。  當兩臺吊車完全相

27、同時，上式可簡化為： （2-3） 式中為相應于吊車輪壓處于最不利位置時，支座反力影響線的豎向坐標值之和，按圖2-14計算。當車間內有多臺吊車共同工作時，考慮到同時達到最不利荷載位置的概率很小，建筑結構荷載規范規定：計算排架考慮多臺吊車豎向荷載時，對一層吊車的單跨廠房的每個排架，參與組合的吊車臺數不宜多于2臺；對一層吊車的多跨廠房的 圖2-15 吊車的橫向水平荷載 每個排架，不宜多于4臺。 (2) (2)    (2)    吊車水平荷載。吊車水平荷載分為橫向水平荷載和縱向水平荷載兩種。吊車的橫向水平荷載主要是指小車水平剎車或啟動時產生

28、的慣性力，其方向與軌道垂直，可由正、反兩個方向如圖2-15所示作用在吊車梁的頂面與柱聯結處。吊車橫向水平荷載的標準值，可按小車重量g與額定起重量G之和的百分數采用，并乘以重力加速度。因此，吊車上每個輪子所傳遞的橫向水平力T(kN)為： (2-4)式中 橫向制動力系數，對軟鉤吊車，當G10t時，取12；當G=1650t時，取10；當G75t時，取8，對硬釣吊車，取20。 n每臺吊車兩端的總輪數一般為4。當吊車上面每個輪子的值確定后，可用計算吊車豎向荷載的辦法，計算吊車的最大橫向水平荷載兩臺吊車不同時： (2-5a)兩臺吊車相同時： (2-5b)注意是同時作用在吊車兩邊的柱列上。吊車的縱向水平荷載

29、是指大車剎車或啟動時所產生的慣性力，作用于剎車輪與軌道的接觸點上，方向與軌道方向一致，由廠房的縱向排架承擔。吊車縱向水平荷載標準值，應按作用在一邊軌道上所有剎車輪的最大輪壓力之和的10計算，即 (2-6)式中 吊車臺數； 每臺吊車剎車輪數。吊車縱向水平荷載，僅在驗算縱向排架柱少于7根時使用。當車間內有多臺吊車共同工作時，計算吊車水平荷載，砼結構設計規范規定，對單跨或多跨廠房的每個排架，參與組合的吊車臺數不應多于2臺。(3) 多臺吊車的荷載折減系數在排架分析中，常常考慮多臺吊車的共同作用。多臺吊車同時達到荷載標準值的概率很小，故在設計中進行荷載組合時，根據砼結構設計規范規定，應對其標準值乘以相應

30、的折減系數。折減系數如表2-4所示：表2-4 多臺吊車的荷載折減系數參與組合的吊車臺數吊車的工作級別A1A5A6A82340.900.850.800.950.900.80注：對于多層吊車的單跨或多跨廠房，計算排架時，參與組合的吊車臺數及荷載的折減系數，應按實際情況考慮。（4）吊車的動力系數當計算吊車梁及其連接的強度時，砼結構設計規范規定吊車豎向荷載應乘以動力系數。對懸掛吊車(包括電動葫蘆)及工作級別A1A5 的軟鉤吊車，動力系數可取1.05；對工作級別為A6A8的軟鉤吊車、硬鉤吊車和其他特種吊車，動力系數可取為1.1。（5）吊車荷載的組合值、頻遇值及準永久值系數吊車荷載的組合值、頻遇值及準永久

31、值系數可按表2-5中的規定采用。廠房排架設計時，在荷載準永久組合中不考慮吊車荷載。但在吊車梁按正常使用極限狀態設計時，可采用吊車荷載的準永久值。表2-5 吊車荷載的組合值、頻遇值及準永久值系數 4風荷載 作用在排架上的風荷載，是由計算單元這部分墻身和屋面傳來的，其作用方向垂直于建筑物的表面，如圖2-16所示，分壓力和吸力兩種。風荷載的標準值可按下式計算： (2-7)式中 基本風壓(kN/m2)，以當地比較空曠平坦地面上離地10m高統計所得50年一遇10分鐘平均最大風速(m/s)為標準，按確定。值與建筑物所在地和環境有關，可從砼結構設計規范中全國基本風壓分布圖中查得，對山區和沿海區，應

32、乘以相應的調整系數，應大于或等于0.30。高度處的風振系數，對于單層廠房結構，可取。風荷載體型系數，取決于建筑物的體型，由風洞試驗確定，可從砼結構設計規范中有關表格查出。風壓高度變化系數，一般來講，離地面越高，風壓值越大，即為建筑物不同高度處的風壓與基本風壓(10標高處)的比值，它與建筑物所處的地面粗糙度有關，其值可從砼結構設計規范中的有關表格查出。圖2-16 排架風荷載計算簡圖 圖2-17 等高排架的形式 計算單層工業廠房風荷載時，柱頂心下的風荷載可按均布荷載計算，屋面與天窗架所受的風荷載一般折算成作用在柱頂上的某種集中水平風荷載。 排架內力計算單層工業廠房的橫向排架可分

33、為兩種類型：等高排架和不等高排架。如果排架各柱頂標高相同，或者柱頂標高不同，但由傾斜橫梁貫通聯結，當排架發生水平位移時，其柱頂的位移相同，如圖2-17所示，在排架計算中，這類排架稱為等高排架；若柱頂位移不相等，則稱為不等高排架。對于等高排架，可采用下面介紹的簡便方法計算，對于不等高排架，可參閱有關資料按力法進行計算。由結構力學可知，當單位水平力作用于單階懸臂柱頂時，如圖2-18a所示，柱頂水平位移為 （8）式中，n=,，可由附表5中附表圖5查得。因此要使柱頂產生單位水平位移，則需在柱頂施加1/的水平力，如圖2-18b所示。顯然，若材料相同，柱的剛度越大，需要施加的水平力越大。由此可見1/反映了

34、柱抵抗側移的能力，稱之為“抗側移剛度”，有時也稱之為“抗剪剛度”。對于由若干柱子構成的等高排架，在柱頂水平力作用下，其柱頂剪力可根據各柱的抗剪剛度進行分配，這就是結構力學中的剪力分配法。下面就柱頂作用水平力和作用任意荷載兩種情況，分別討論剪力分配法在等高排架內力計算時的應用。1柱頂作用水平集中力F時如圖2-18c所示，設排架有根柱，任一柱的抗剪剛度為，則其分擔的柱頂剪力可由平衡條件和變形條件求得。 (a) (b) （c）圖2-18 排架柱頂位移根據橫梁剛度為無限大，受力后不產生軸向變形的假定，那么各柱頂的水平位移值應是相等的，即 (2-9a)在考慮平衡條件時為了使各柱頂的剪力與相應的柱頂位移相

35、聯系，可在柱頂上部切開，在各柱的切口處的內力為一對相應的剪力(鉸處無彎矩)，如圖2-18c所示，并取上部為隔離體，由平衡條件得 (2-9b)由的概念可知，各柱頂的位移為, , 即 ， (2-9c)將式2-9c代入式2-9b，可得： 故 （2-9d）將代入式2-9c,并根據位移相等條件可得 寫成通式為 (2-10a)式中 i柱的剪力分配系數，等于該柱本身的抗剪剛度與所有柱總的抗剪剛度之比 (2-10b)2任意荷載作用時為了能利用上述的剪力分配系數，對任意荷載就必須把計算過程分為兩個步驟：如圖2-19所示，先在排架柱頂附加不動鉸支座以阻止水平側移，求出其支座反力R(圖2-19b)然后撤除附加不動鉸

36、支座且加反向作用的R于排架柱頂(圖2-19c)，以恢復到原受力狀態疊加上述兩步驟中的內力，即為排架的實際內力。 （a）任意荷載作用下的排架；（b）在柱頂附加不動鉸支座；（c）支座反力R作用于柱頂圖2-19 各種荷載作用時排架計算示意圖 各種荷載作用下的不動鉸支座支反力R可從附表5的附表圖5-25-8中查得。圖2-19中的即為吊車橫向水平荷載作用下的不動鉸支座反力系數。【例1】用剪力分配法計算圖2-20所示的排架在風荷載作用下的內力。已知：屋面及天窗架傳來的風荷載集中力設計值為，由墻傳來的風荷載均布荷載設計值為=2.5kN/m，=1.6Kn/m。柱截面參數：邊柱2.13×10

37、9mm4，9.23×109 mm4， 中柱4.17×109mm4，9.23×109mm4；上柱高均為3.10m，柱總高為12.22m解：(1)計算剪力分配系數：=0.254， 邊柱 ，中柱 查表11-1，得位移系數計算式 邊柱C0=2.85，=69.4(mm)中柱C0=2.94，67.2(mm)剪力分配系數為：AC/(2×+)=0.33B=/ (2×+)=0.34(2) 計算各柱頂剪力，把荷載分為W、W1和W2三種情況，分別求出各柱頂所產生的剪力，然后疊加。在W1的作用下，查表11-1，得反力系數計算式，柱頂不動鉸支座反力：0.361×

38、;2.5×12.22=11.0() 圖2-20 例題20圖在W2的作用下，Rc=11.0×=7.0(kN) ()故各柱總的柱頂剪力為VA=A(W+RA+RC) -RA=0.33×(3+11+7)-11= 4.07(kN)()VB=B(W+RA+RC)=0.34×21=7.14()VC=C(W+RA+RC) -RC=0.33×21-7=-0.07(kN) () (3)繪制彎矩圖。由上述柱頂剪力值，即可根據柱本身所受荷載情況，繪制出各柱的彎矩圖，如圖2-20所示。 排架內力組合 通過排架的內力分析，可分別求出排架柱在恒荷載及各種活荷載作用下所產生的

39、內力(M、N、V)，但柱及柱基礎在恒荷載及哪幾種活荷載(不一定是全部的活荷載)的作用下才產生最危險的內力，然后根據它來進行柱截面的配筋計算及柱基礎設計，此乃排架內力組合所需解決的問題。 1控制截面 為便于施工，階形柱的各段均采用相同的截面配筋，并根據各段柱產生最危險內力的截面(稱為“控制截面”)進行計算。 上柱：最大彎矩及軸力通常產生于上柱的底截面I-I(圖2-21)，此即上柱的控制截面。下柱：在吊車豎向荷載作用下，牛腿頂面處-截面的彎矩最大；在風荷載 圖2-21 排架柱的控制截面或吊車橫向水平力作用下，柱底截面-的彎矩最大，故常取此兩截面為下柱的控制截面。對于一般中、小型廠房，吊車荷載不大，

40、故往往是柱底截面-控制下柱的配筋；對吊車噸位大的重型廠房，則有可能是-截面下柱底截面-的內力值也是設計柱基的依據，故必須對其進行內力組合。 2荷載組合 建筑結構荷載規范中規定：對于一般排架、框架結構基本組合，可采用簡化規則，并應按下列組合值中取最不利值確定：（1）由可變荷載效應控制的組合: （2-11） (2-12)（2）由永久荷載效應控制的組合：按下式計算 （2-13）式中 永久荷載的分項系數；第i 個可變荷載的分項系數，其中為可變荷載的分項系數；按永久荷載標準值計算的荷載效應值； 按可變荷載標準值計算的荷載效應值,其中為諸可變荷載效應中起控制作用者；可變荷載的組合值系數； 參與組合的可變荷

41、載數。注: 1.基本組合中的設計值僅適用于荷載與荷載效應為線性的情況。2.當對無法明顯判斷時，輪次以各可變荷載效應為，選其中最不利的荷載效應組合。3.當考慮以豎向的永久荷載效應控制的組合時，參與組合的可變荷載僅限于豎向荷載。常用的幾種荷載效應組合分為：(1)恒載+0.9(屋面活載十吊車荷載十風載)；(2)恒載+0.9(吊車荷載十風載)；(3)恒載+0.9(屋面活載十風載)；(4)1.2永久荷載效應1.4屋面荷載效應(5)1.2永久荷載效應1.4吊車荷載效應(6)1.2永久荷載效應1.4風荷載效應(7)1.2永久荷載效應0.9（1.4吊車荷載效應1.4風荷載效應1.4屋面荷載效應）(8)1.2永

42、久荷載效應0.9（1.4吊車荷載效應1.4風荷載效應）(9)1.2永久荷載效應0.9(1.4風荷載效應1.4屋面荷載效應）(10)1.2永久荷載效應0.9(1.4風荷載效應1.4屋面荷載效應）(11)1.2永久荷載效應0.9(1.4吊車荷載效應1.4屋面荷載效應）(12)1.35永久荷載效應0.7（1.4吊車豎向荷載效應1.4屋面活荷載效應）3內力組合單層排架柱是偏心受壓構件，其截面內力有±，, 因有異號彎矩，且為便于施工，柱截面常用對稱配筋,即。對稱配筋構件，當一定時，無論大、小偏壓，越大，則鋼筋用量也越大。當一定時，對小偏壓構件，越大，則鋼筋用量也越大；對大偏壓構件，越大，則鋼筋

43、用量反而減小。因此，在未能確定柱截面是大偏壓還是小偏壓之前，一般應進行下列四種內力組合：(1)與相應的；(2) 與相應的；(3) 與相應的(取絕對值較大者)；(4)與相應的(取絕對值較大者)； (5) 及相應的和；組合時以某一種內力為目標進行組合,例如組合最大正彎矩時,其目的是為了求出某截面可能產生的最大彎矩值，所以，凡使該截面產生正彎矩的活荷載項，只要實際上是可能發生的，都要參與組合，然后將所選項的值分別相加。內力組合時，需要注意的事項有：(1)永久荷載是始終存在的，故無論何種組合均應參加；(2)在吊車豎向荷載中，對單跨廠房應在與中取一個，對多跨廠房，因一般按不多于四臺吊車考慮，故只能在不同

44、跨各取一項； (3)吊車的最大橫向水平荷載同時作用于其左、右兩邊的柱上。其方向可左，可右，不論單跨還是多跨廠房，因為只考慮兩臺吊車，故組合時只能選擇向左或向右；(4)同一跨內的與不一定同時發生，但組合時不能僅選用，而不選或，因為不能脫離吊車豎向荷載而獨立存在；(5)左、右向風不可能同時發生；(6)在組合或時，應使相應的也盡可能大些，這樣更為不利。故凡使，但的荷載項，只要有可能，應參與組合；(7)在組合與時應注意，有時±M雖不為最大，但其相應的卻比時的大得多(小偏壓時)或小得多(大偏壓時)，則有可能更為不利故在上述四種組合中，不一定包括了所有可能的最不利組合。 排架考慮廠房空

45、間作用時的計算如圖2-22所示，若廠房某一排架柱頂受一水平集中力P的作用，當按平面排架計算時，力P完全由這一榀排架單獨承擔，將產生柱頂平面位移(圖2-22a)。但實際上，廠房是由若干榀排架組成的整體空間結構，排架與排架間由縱向構件連接，故力P是由全部廠房排架及兩端山墻所共同承擔，在這榀排架上僅承擔，故其柱頂空間位移僅為(圖2-22b)。令空間位移與平面位移的比值為： = (2-14)稱為廠房的“空間作用分配系數”，顯然廠房的空間作用愈好，值就愈小。據實測，某無檁屋蓋的單跨廠房，其值僅為0.12。  （a）按平面排架計算 （b）考慮空間作用時的排架計算圖2-22 廠房排架的空間作用&#

46、160;根據實測及理論分析，值的大小主要與下列因素有關：(1)屋蓋剛度。屋蓋剛度大時，沿縱向分布的荷載能力強，空間作用好，值小。因此，無檁屋蓋的值小于有檁屋蓋。 （a）兩端有山墻作用 （b）兩端無山墻作用圖2-23 均布荷載作用下的廠房空間作用(2)廠房兩端有無山墻。山墻的橫向剛度很大，能分擔大部分的水平荷載。故兩端有山墻的廠房的值遠遠小于無山墻的值。(3)廠房長度。廠房的長度大，水平荷載可由較多的橫向排架分擔，則值小，空間作用大。 (4)荷載形式。局部荷載作用下，廠房的空間作用好；當廠房承擔均勻分布的荷載時，如風荷載，因各排架直接承受的荷載基本相同，僅靠兩端的山墻分擔荷載，如圖2-23a 所

47、示，其空間作用小；若兩端無山墻，在均布荷載作用下，如圖2-23b所示，近于平面排架受力，無空間作用。目前在單層廠房計算中，僅在分析吊車荷載內力時，才考慮廠房的空間作用。單層廠房空間作用分配系數可從表2-6中直接查得，但應注意，該表下部注中強調了四種情況下不考慮空間作用。 表2-6 單跨廠房空間作用分配系數平面排架考慮廠房的空間作用的計算方法，與排架內力計算中的任意荷載作用時相類似，僅在其排架頂部加一彈性支承即可。如圖2-24所示，其內力計算可按下列步驟進行：(1)先假設排架無側移，求出吊車荷載作用下的柱頂反力R及柱頂剪力；(2)將柱頂反力R乘以空間分配系數，并將其沿反方向加于可側移的排架上，求

48、出各柱頂剪力； (3)將上述兩項的柱頂剪力疊加，即為考慮空間作用的柱頂剪力。平面排架考慮廠房的空間作用后，其所負擔的荷載及側移值均減少，故排架柱的主筋可節約520左右；但直接承受荷載的上柱，其彎矩值則有所增大，需增加配筋。 （a）加有彈性支承的排架結構； （b）吊車荷載下求內力； （c）作用下求內力圖2-24 廠房排架考慮空間作用的計算 2.3單層廠房柱柱的形式單層廠房柱的形式很多，常用的見圖2-25，分為下列幾種：矩形截面柱：如圖2-25a所示，其外形簡單，施工方便，但自重大，經濟指標差，主要用于截面高度的偏壓柱。 (a)矩形截面柱；（b）I形柱；（c）平腹桿雙肢柱；(d

49、)斜腹桿雙肢柱；（e）管柱圖2-25 柱的形式 I形柱：如圖2-25b所示，能較合理地利用材料，在單層廠房中應用較多，已有全國通用圖集可供設計者選用。但當截面高度后，自重較大，吊裝較困難，故使用范圍受到一定限制。雙肢柱：如圖2-25c、d所示，可分為平腹桿與斜腹桿兩種。前者構造簡單，制造方便，在一般情況下受力合理，且腹部整齊的矩形孔洞便于布置工藝管道，故應用較廣泛。當承受較大水平荷載時，宜采用具有桁架受力特點的斜腹桿雙肢柱。雙肢柱與I形柱相比，自重較輕，但整體剛度較差，構造復雜，用鋼量稍多。管柱：如圖2-25e所示，可分為圓管和方管(外方內圓)混凝土柱，以及鋼管混凝土柱三種。前兩種采

50、用離心法生產，質量好，自重輕，但受高速離心制管機的限制，且節點構造較復雜；后一種利用方鋼管或圓鋼管內澆膨脹混凝土后，可形成自應力(預應力)鋼管混凝土柱，可承受較大荷載作用。單層廠房柱的形式雖然很多、但在同一工程中，柱型及規格宜統一，以便為施工創造有利條件。通常應根據有無吊車、吊車規格、柱高和柱距等因素，做到受力合理、模板簡單、節約材料、維護簡便，同時要因地制宜，考慮制作、運輸、吊裝及材料供應等具體情況。一般可按柱截面高度參考以下原則選用： 當500mm時，采用矩形；當600800mm時，采用矩形或I形；當9001200mm時，采用I形；當13001500mm時，采用工形或雙肢柱；當1600mm

51、時，采用雙肢柱。柱高可按表2-1確定，柱的常用截面尺寸，邊柱查表2-2，中柱查表2-3。對于管柱或其它柱型可根據經驗和工程具體條件選用。  柱的設計 柱的設計一般包括確定柱截面尺寸、截面配筋設計、構造、繪制施工圖等。當有吊車時還需要進行牛腿設計。1截面尺寸使用階段柱截面尺寸除應保證具有足夠的承載力外，還應有一定的剛度以免造成廠房橫向和縱向變形過大，發生吊車輪和軌道的過早磨損，影響吊車正常運行或導致墻和屋蓋產生裂縫，影響廠房的使用。柱的截面尺寸可按表2-12-3確定。I形柱的翼緣高度不宜小于120mm，腹板厚度不應小于100mm，當處于高溫或侵蝕性環境中，翼緣和腹板的尺寸均應適當增大。I形柱的腹板可以開孔洞，當孔洞的橫向尺寸小于柱截面高度的一半，豎向尺寸小于相鄰兩孔洞中距的一半時，柱的剛度可按實腹工形柱計算，承載力計算時應扣除孔洞的削弱部分。當開孔尺寸超過上述范圍時，則應按雙肢柱計算。 2截面配筋設計根據排架計算求得的控制截面的最不利內力組合、和，按偏心受壓構件進行截面配筋計算(詳見第五章)。由于柱截面在排架方向有正反方向相近的彎矩，并避免施工中主筋易放錯，一般采用對稱配筋。具有剛性屋蓋的單層廠房柱和露天棧橋柱的計算長度可按表2-7取用；   表2-7 采用剛性屋蓋的單層工業廠房和露天吊車棧橋柱的計算長度注：從基礎頂