混凝土結構設計第3章單層工業廠房結構課件審查：建工系第11章單層廠房3單層工業廠房結構本章主要介紹：單層廠房的組成、傳力途徑及設計內容；單層廠房的結構布置；排架的內力計算；單層廠房柱設計；單層廠房結構主要構件的選型；各構件間的連接。重點是單層廠房的組成、受力特點、支撐的布置、構件選型、排架內力計算、構件間的連接。

本章提要第11章單層廠房本章內容3.1

概述3.2

單層工業廠房排架結構的組成、傳力途徑及設計內容3.3

單層工業廠房的結構布置3.4

單層廠房結構主要構件的選型3.5

單層廠房排架內力計算3.6

單層廠房柱的設計3.7

單層工業廠房結構主要構件間的連接構造第11章單層廠房第11章單層廠房3.1概述（1）廠房首先要滿足生產工藝的要求，并為工廠創造良好的勞動衛生條件，以利提高產品質量和勞動生產率。（2）廠房內一般都有笨重的機器設備、起重運輸設備（吊車）等，這就要求廠房有較大的空間。同時，廠房結構要承受較大的靜、動荷載以及振動或撞擊力等。（3）有的廠房在生產過程中會散發大量的余熱、煙塵、有害氣體、有侵蝕性的液體以及生產噪音等，這就要求廠房有良好的通風和采光。3.1.1單層工業廠房的特點第11章單層廠房（4）生產過程往往需要各種工程技術管網，如上下水、熱力、壓縮空氣、煤氣、氧氣管道和電力供應等。廠房設計時應考慮各種管道的敷設要求和它們的荷載。（5）生產過程中有大量的原料、加工零件、半成品、成品、廢料等需要用電瓶車、汽車或火車進行運輸。廠房設計時應考慮所采用的運輸工具的通行問題。第11章單層廠房3.1.2單層廠房的結構類型單層廠房的結構按其承重結構的材料來分，有混合結構、鋼筋混凝土結構和鋼結構等類型。混合結構的主要承重結構為墻或帶壁柱墻，屋架可用鋼筋混凝土結構、鋼木結構或輕鋼結構。中型以上廠房大多選用鋼筋混凝土結構。3.1.2.1按材料分第11章單層廠房單層廠房的結構按其施工方法來分，有裝配式和現澆式兩種。目前除特殊情況外，均采用裝配式鋼筋混凝土結構。3.1.2.2按施工方法分第11章單層廠房1.排架結構

裝配式單層廠房的主要承重結構是屋架或屋面梁、柱和基礎。當屋架與柱頂為鉸接，柱與基礎頂面為剛接時，這樣組成的結構叫排架。排架結構按其所用材料分鋼筋混凝土排架結構、鋼屋架和鋼筋混凝土柱組成的排架結構、磚墻或磚垛代替鋼筋混凝土柱的磚排架結構。隨著生產工藝及使用要求的不同，排架結構可設計成等高或不等高、單跨或多跨的各種形式（如圖3.1所示）。3.1.2.3按承重結構的形式分第11章單層廠房2.剛架結構

剛架結構也稱框架結構，剛架結構也是由橫梁、柱和基礎所組成。常用有鋼筋混凝土門式剛架和鋼框架結構。（1）

鋼筋混凝土門式剛架。鋼筋混凝土門式剛架的基本特點是柱和屋架（橫梁）合并為同一個構件，柱與基礎的連接為鉸接或剛接。門式剛架種類很多，目前在單層廠房中用得較多的是兩鉸和三鉸兩種形式。同樣，門式剛架也可用于多跨廠房。如圖3.2所示。第11章單層廠房（2）

鋼框架結構。鋼框架結構的屋架、柱、吊車梁等主要構件均采用鋼結構。廠房鋼柱的上柱升高至屋架上弦，屋架的上下弦均與上柱相連接，使屋架與柱形成剛接，以提高廠房的橫向剛度。如圖3.3所示。第11章單層廠房圖3.1鋼筋混凝土排架結構第11章單層廠房圖3.2鋼筋混凝土門式剛架第11章單層廠房圖3.3鋼框架結構第11章單層廠房3.2單層工業廠房排架結構的組成、傳力途徑及設計內容單層工業廠房排架結構通常由橫向平面排架和縱向平面排架及支撐系統連成一個整體的空間結構體系，由下列構件組成，如圖3.4所示。3.2.1單層工業廠房排架結構的組成第11章單層廠房圖3.4裝配式鋼筋混凝土單層廠房結構第11章單層廠房屋蓋結構分無檁和有檁兩種體系，無檁體系由大型屋面板、屋面梁或屋架以及屋蓋支撐所組成，如圖3.5所示。有檁體系由小型屋面板、檁條、屋架（包括屋蓋支撐）組成，如圖3.6所示。屋蓋結構有時還有天窗架、托架，其作用主要是圍護和承重（承受屋蓋結構自重、屋面活荷載、雪荷載和其它荷載），以及采光和通風。墻體圍護結構包括外墻、抗風柱、墻梁、基礎梁等，其作用主要是圍護和承重。3.2.1.1屋蓋和墻體圍護結構體系第11章單層廠房圖3.5無檁體系第11章單層廠房圖3.6有檁體系第11章單層廠房橫向平面排架是由屋面梁或屋架、橫向柱列和基礎等組成，它是廠房基本承重結構。廠房橫向排架承受豎向荷載（如結構自重、屋面活荷載和吊車豎向荷載等）及橫向水平荷載（如風荷載、吊車橫向制動力和地震作用等）。如圖3.7所示。3.2.1.2橫向排架結構體系第11章單層廠房圖3.7單層廠房的荷載第11章單層廠房縱向排架結構體系是由縱向柱列和基礎、連系梁和柱間支撐等組成。其作用是保證廠房結構的縱向穩定和承重，廠房縱向排架主要承受縱向水平荷載，如縱向風荷載、吊車縱向制動力、縱向地震作用和溫度應力等。如圖3.8所示。3.2.1.3縱向排架結構體系第11章單層廠房圖3.8廠房的縱向排架1—風力；2—吊車縱向制動力；3—連系梁；4—柱間支撐；5—吊車梁；6—柱第11章單層廠房3.2.2荷載的傳遞永久荷載是長期作用在廠房結構上的不變荷載（恒荷載），如各種結構構件、圍護結構以及設備的自重等。3.2.2.1永久荷載第11章單層廠房可變荷載是作用在廠房結構上的活荷載，主要有：（1）

雪荷載，以基本雪壓所算得的在廠房各屋面上的積雪重量。（2）

風荷載，以基本風壓所算得的在廠房各部分表面上的風壓（吸）力。（3）

吊車荷載，吊車起吊重物在廠房內運行時的移動集中荷載包括吊車豎向荷載和吊車水平荷載（4）

積灰荷載，大量排灰的廠房及其鄰近建筑，應考慮積灰荷載。（5）

施工荷載，廠房在施工或檢修時的荷載。3.2.2.2可變荷載第11章單層廠房作用在單層廠房結構上所有荷載按其作用方向可分為豎向荷載、橫向水平荷載以及縱向水平荷載三種。荷載的傳遞，特別是水平荷載的傳遞，實際上很復雜的，而不是簡單的直接傳遞，為了清楚起見，再把上面分析的荷載傳遞路線綜合成圖表來表達，如圖3.9所示。在一般的單層廠房中，橫向排架是主要承重結構，而屋架、吊車梁、柱和基礎是廠房中的主要承重構件。3.2.2.3偶然荷載第11章單層廠房圖3.9荷載傳遞路線圖第11章單層廠房單層工業廠房結構設計是根據建筑設計資料，以及堅固適用、技術先進、經濟合理的原則進行結構設計。單層廠房結構設計的主要內容：（1）確定結構方案，進行結構布置；（2）確定主要承重構件；（3）進行排架內力分析與組合；（4）排架柱設計；（5）確定主要構件之間的連接構造。3.2.3單層工業廠房結構設計的內容第11章單層廠房3.3單層工業廠房的結構布置單層廠房承重柱的縱向和橫向定位軸線在平面上形成的有規律的網格稱為柱網。柱子縱向定位軸線間的距離稱為跨度，橫向定位軸線的距離稱為柱距。確定柱網尺寸時，首先要滿足生產工藝要求，尤其是工藝設備的布置；其次是根據建筑材料、結構形式、施工技術水平、經濟效果，以及提高建筑工業化程度和建筑處理、擴大生產、技術改造等方面因素來確定；此外，還應滿足模數制的要求。3.3.1柱網的布置第11章單層廠房（1）

跨度單層廠房的跨度在18m以下時，應采用30M數列（1M=100mm)，即9m、12m、15m、18m；在18m以上時，應采用擴大模數60M數列，即24m、30m、36m等。如圖3.10所示。（2）

柱距單層廠房的柱距應采用擴大模數60M數列，見圖3.10。單層廠房山墻處的抗風柱柱距宜采用擴大模數15M數列。第11章單層廠房圖3.10跨度和柱距示意圖第11章單層廠房（1）伸縮縫為減少廠房結構的溫度應力，可設置伸縮縫，將廠房結構分成若干溫度區段。伸縮縫的一般做法是從基礎頂面開始將相鄰溫度區段的上部結構完全分開，在伸縮縫兩側設置并列的雙排柱、雙榀屋架，而基礎可做成將雙排柱連在一起的雙杯口基礎。3.3.2變形縫的設置第11章單層廠房（2）沉降縫

由于單層廠房結構主要是由簡支構件裝配而成，因地基發生不均勻沉降在構件中產生的附加內力不大，所以在單層廠房結構中，除主廠房結構與生活間等附屬建筑物相連接處外，很少采用沉降縫。沉降縫應將建筑物從基礎到屋頂全部分開，以使縫兩邊發生不同沉降時不至于相互影響。第11章單層廠房（3）防震縫

防震縫是為減輕震害而采取的措施之一。當廠房平面、立面復雜，結構高度或剛度相差很大，以及在廠房側邊布置附房，如生活間、變電所、爐子間等時，設置抗震縫將相鄰部分分開，防震縫的寬度在廠房縱橫跨交接處可采用100~150mm，其它情況可采用50~90mm。第11章單層廠房變形縫的對比第11章單層廠房支撐的作用，從圖3.11所舉的有檁屋蓋體系廠房支撐布置中可以看出：如果不設支撐時，山墻上的風力W將從A點傳至B點，這樣不僅廠房整體剛度差，穩定性也難于保證。如設了支撐，山墻上的風力W則從A點傳至1→2→3→4→5→6,再傳至柱間支撐，最后傳至基礎。支撐的主要作用是：(1)

保證廠房結構的縱向及橫向水平剛度；(2)

在施工和使用階段，保證結構構件的穩定性；(3)

將某些水平荷載傳給主要承重結構或基礎。3.3.3支撐的布置第11章單層廠房圖3.11有檁屋蓋體系廠房支撐作用示意圖第11章單層廠房屋蓋支撐包括上弦橫向水平支撐、下弦橫向水平支撐、下弦縱向水平支撐、垂直支撐及系桿等。1.橫向水平支撐橫向水平支撐是由交叉角鋼和屋架上弦或下弦組成的水平桁架。其作用是，加強屋蓋結構在縱向水平面內的剛度，將山墻抗風柱所承受的縱向水平力傳到兩側柱列上去，布置在溫度區段的兩端。設置在屋架上弦平面內的稱為上弦橫向水平支撐；設置在屋架下弦平面內的稱為下弦橫向水平支撐。3.3.3.1屋蓋支撐第11章單層廠房（1）上弦橫向水平支撐。當屋蓋結構的縱向平面內的剛度不足，具有以下情況之一時，應設置上弦橫向水平支撐：①跨度較大的無檁體系屋蓋，當屋面板與屋架連接點的焊接質量不能保證，且山墻抗風柱與屋架上弦連接時,如圖3.12(a)中的1；②廠房設有天窗，當天窗通到廠房兩端的第二柱間或通過伸縮縫時，此時，應在第一或第二柱間的天窗范圍內設置上弦橫向水平支撐，并在天窗范圍內沿縱向設置一至三道通長的受壓系桿，以保證屋架上弦的側向穩定。如圖3.12(c)、(d)中的2。第11章單層廠房（2）下弦橫向水平支撐。當具有以下情況之一時，應設置下弦橫向水平支撐，下弦橫向水平支撐一般宜設于廠房端部及伸縮縫處第一柱間，如圖3.12(a)、(c)中的3、4。①廠房跨度≥18m，或廠房跨度＜18m，且山墻上風荷載由屋架上弦傳遞時；②屋架下弦懸掛吊車的縱向水平荷載較大而通過垂直支撐傳力時，可在懸掛吊車軌道盡頭的柱間設置；③當廠房高度較大，縱向風荷載由山墻抗風柱傳至屋架下弦時；④廠房內有較大的振動荷載，吊車噸位大時。第11章單層廠房2.縱向水平支撐縱向水平支撐一般是由交叉角鋼等鋼桿件和屋架下弦第一節間組成的水平桁架。其作用是加強屋蓋結構在橫向水平面內的剛性；在屋蓋設有托架時，還可以保證托架上緣的側向穩定，并將托架區域內的橫向水平風力有效地傳到相鄰柱子上去。當具有以下情況之一時，應設置縱向水平支撐（1）廠房內設有托架時，則必須在設有托架的柱間和兩端相鄰的一個柱間設置下弦縱向水平支撐，見圖3.13(a)。第11章單層廠房（2）廠房內設有軟鉤橋式吊車，廠房高大，吊車噸位大時（如單跨廠房柱高15~18m以上，中級工作制吊車30t以上時）。如圖3.13(b)所示（3）廠房內設有硬鉤橋式吊車或5t級以上的鍛錘時，此時，布置要求如圖3.13(b)所示，當吊車噸位大或對廠房剛度有特殊要求時，可沿中間柱列適當增設縱向水平支撐，如圖3.13(c)所示。當廠房已設有下弦橫向水平支撐時，則縱向水平支撐應盡可能與橫向水平支撐連接，以形成封閉的水平支撐系統，如圖3.13（a)、(b)所示。第11章單層廠房3.垂直支撐及水平系桿

垂直支撐一般是由角鋼桿件與屋架的直腹桿或天窗架的立柱組成的垂直桁架。屋架垂直支撐根據屋架高度不同做成十字交叉形或W形天窗架，垂直支撐一般做成斜叉形。垂直支撐的作用是保證屋架及天窗架在承受荷載后的平面外穩定；并傳遞縱向水平力，所以垂直支撐與橫向水平支撐配合作用。屋架的垂直支撐，宜按下列要求布置：第11章單層廠房（1）當屋架跨度大于18m小于30m時，垂直支撐應布置在廠房端部第二柱間和伸縮縫兩邊第二柱間，并在屋架跨中設置一道垂直支撐和水平系桿。（2）當屋架跨度大于30m時，應在屋架跨度的1/3左右節點處設置兩道垂直支撐和水平系桿。（3）豎桿較高的折線形或梯形屋架之間，除按以上要求布置支撐外，在屋架的端部需增設垂直支撐和水平系桿。（4）當屋架設有輕型懸掛吊車時，懸掛吊車節點位置可設置斜撐式垂直支撐，如圖3.14所示。第11章單層廠房4.天窗架支撐

天窗架支撐包括天窗上弦水平支撐和天窗架間垂直支撐。天窗架支撐的作用是增強整體剛度，保證其系統的空間穩定性，并把端壁上的水平風荷載傳給屋架。天窗架支撐一般均設置在天窗架的兩端，如圖3.15所示。第11章單層廠房圖3.12橫向水平支撐布置圖第11章單層廠房圖3.13縱向水平支撐布置第11章單層廠房圖3.14斜撐式垂直支撐第11章單層廠房圖3.15天窗架上弦橫向支撐第11章單層廠房柱間支撐一般采用交叉鋼斜桿組成。交叉傾角α在35°~55°之間，以45°為宜，鋼桿件的截面尺寸需經強度和穩定計算確定（如圖3.16(a)所示）。當柱間因交通、設備布置或柱距較大而不能采用交叉斜桿式支撐時，可以做成門架式支撐，如圖3.16(b)所示。柱間支撐的作用是保證廠房的縱向剛度和穩定性，吊車縱向制動力和山墻縱向風荷載及縱向地震力經屋蓋系統傳遞到兩縱向柱列上去。3.3.3.2柱間支撐第11章單層廠房柱間支撐布置：一般上柱柱間支撐設置在溫度區段兩側與屋蓋橫向水平支撐相對應的柱間，以及溫度區段中央或臨近中央的柱間，下柱柱間支撐設置在溫度區段中部與上柱柱間支撐相應的位置。柱間支撐的布置原則：凡屬下列情況之一的一般廠房需設置柱間支撐。（1）設有重級工作制吊車或中輕級工作制吊車起重量≥10t時；（2）廠房跨度≥18m或柱高≥8m時；（3）縱向柱的總數每排≤7根；第11章單層廠房

（4）設有3t及3t以上懸掛吊車時；

（5）露天吊車柱列。第11章單層廠房圖3.16柱間支撐第11章單層廠房當用磚砌體作為廠房圍護墻時，一般要設置圈梁、連續梁、過梁和基礎梁。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，防止由于地基不均勻沉降、較大振動荷載或地震對廠房引起的不利影響。圈梁設在墻內，并與柱用鋼筋拉接。圈梁不承受墻體重量，故柱上不設置支承圈梁的牛腿。圈梁的布置與墻體高度、廠房的剛度要求及地基情況有關。3.3.4圈梁、連續梁、過梁和基礎梁的布置第11章單層廠房圈梁應連續設置在墻體的同一水平面上，并盡可能沿整個建筑物形成封閉狀。如圖3.17。圈梁的截面寬度宜與墻厚相同。連續梁的作用是連系縱向柱列，以增強廠房的縱向剛度，并將風荷載傳給縱向柱列。此外，連續梁還承受其上面墻體的重量。連梁通常是預制的，兩端擱置在柱牛腿上，用螺栓或電焊與牛腿連接。過梁的作用是承托門窗洞口上部墻體的重量。在一般廠房中，通常用基礎梁來承受圍護墻體的重量，如圖3.18。第11章單層廠房圖3.17圈梁的搭接長度第11章單層廠房圖3.18基礎梁的擱置第11章單層廠房3.4單層廠房結構主要構件的選型工業廠房結構構件標準圖集有三類：經國家建委審定的全國通用標準圖集，適用于全國各地；經某地區或某工業部門審定的通用圖集，適用于該地區或該部門所屬單位；經某設計單位審定的定型圖集適用于該單位。這些圖集一般包括設計和設計施工說明、構件選用表、結構布置圖、連接大樣圖、模板圖、配筋圖、預埋件詳圖、鋼筋及鋼材用量表等幾個部分，均屬結構施工圖范疇。3.4.1單層廠房標準或通用定型構件的選擇方法第11章單層廠房“設計和施工說明”包括構件適用范圍，主要設計依據，主要計算方法，使用材料，施工、制作及安裝要求等部分。選用構件時要特別注意與施工說明內容相吻合。“構件選用表”是選用構件時的主要依據。一般可根據兩種方法選用：（1）根據荷載或對負荷的限制條件（2）根據允許的最大內力（彎矩和剪力）第11章單層廠房（1）

無檁體系屋面構件無檁體系采用大型屋面板，適用于大中型單層廠房。各種無檁體系屋蓋的類型、特點、尺寸、允許均布荷載及適用條件見表3.1。（2）屋面板有檁體系屋面板類型、尺寸、特點及適用條件見表3.2。（3）檁條檁條與屋架上弦的連接一般采用焊接。鋼筋混凝土檁條類型、跨度等見表3.3。3.4.2屋面構件選型第11章單層廠房表3.1屋面板類型表

第11章單層廠房表3.2有檁體系屋面板

第11章單層廠房表3.3鋼筋混凝土檁條類型表第11章單層廠房屋架或屋面梁直接承受屋面荷載；有些廠房的屋架（或屋面梁）還承受懸掛吊車、管道或其它工藝設備及天窗架等荷載，并和屋蓋支撐系統一起，保證屋蓋水平和垂直方向的剛度和穩定性。目前常用的鋼筋混凝土屋架的形式及其適用條件見表3.4。屋面梁和屋架一般為平臥制作，因此除按一般受彎構件計算外，還應進行施工階段翻身扶直以及吊裝（或運輸）時的驗算，驗算時應將構件自重乘以1.5的動力系數。3.4.3屋架選型第11章單層廠房表3.4鋼筋混凝土屋架類型表第11章單層廠房第11章單層廠房吊車梁是有吊車廠房的重要承重構件，它直接承受吊車起重、運行、制動時產生的各種往復移動荷載。為此吊車梁除了要滿足一般梁的強度、抗裂度、剛度等要求外，還要滿足疲勞強度的要求。同時，吊車梁還傳遞廠房縱向荷載（如山墻上的風荷載）。吊車梁的選用一般按吊車的起重能力、跨度和吊車工作制的不同，可采用不同形式。常用鋼筋混凝土吊車梁見表3.5。3.4.4吊車梁選型第11章單層廠房表3.5常用鋼筋混凝土吊車梁第11章單層廠房柱主要承受屋蓋和吊車梁等豎向荷載、風荷載及吊車產生的縱向和橫向水平荷載，有時還承受墻體、管道設備等荷載。所以，柱應具有足夠的抗壓和抗彎能力。目前柱子標準圖集CL335給出了一些柱子的標準設計，但大多數情況還需要設計者自行設計。常用柱的類型見圖3.19。常用柱距6m的柱截面尺寸參見表3.6。3.4.5常用柱選型第11章單層廠房圖3.19柱的類型(a)矩形柱；(b)工字形柱；(c)預制空腹板工字形柱；(d)單肢管柱；(e)雙肢柱；(f)平腹桿雙肢柱；(g）斜腹桿雙肢柱；(h)雙肢管柱第11章單層廠房表3.6柱截面尺寸參考表（柱距6m)第11章單層廠房基礎支承廠房上部結構的全部重量，然后傳遞到地基中去，因此基礎起著承上傳下的作用。選擇什么類型的基礎，主要取決于上部結構荷載的大小和性質、工程地質條件等。一般情況下，可采用獨立的杯形基礎。基礎的類型、特點及適用條件見表3.7。3.4.6基礎選型第11章單層廠房表3.7基礎類型表第11章單層廠房第11章單層廠房3.5單層廠房排架內力計算單層廠房結構實際上是一空間結構體系，為了計算方便，一般分別按縱、橫兩個方向作為平面排架來分析，即假定各個橫向平面排架（或縱向平面排架）均單獨工作。計算單元：單層廠房是一個復雜的空間結構，實際計算時，可根據廠房的構造和荷載特點進行簡化并確定計算簡圖，如圖3.20所示。由相鄰柱距的中部截取一個典型區段，稱為計算單元，如圖3.20所示。3.5.1計算假定和計算簡圖第11章單層廠房為簡化計算，根據構造特點，對確定排架的計算簡圖時，有以下計算假定:（1）屋架或屋面大梁與柱頂連接處，僅用預埋鋼板焊牢，它抵抗轉動的能力很小，計算中只考慮傳遞垂直力和水平剪力，按鉸接結點考慮。（2）排架柱與基礎的連接做法是：預制柱插入基礎杯口一定深度，柱和基礎間用高強度等級細石混凝土澆筑密實。因此排架柱與基礎連接處按固定端位于基礎頂面。第11章單層廠房（3）鉸接排架的橫梁（屋架）的剛度很大，受力后的軸向變形可忽略不計。排架受力后橫梁兩端兩個柱子的柱頂水平位移相等。（4）排架柱的高度由固定端算至柱頂鉸接處，排架柱的軸線為柱的幾何中心線。當柱為變截面時，排架柱的軸線為一折線，如圖3.20(a)、(b)所示。（5）排架的跨度以廠房的縱向定位軸線為準，計算簡圖如圖3.20(c)所示。只需在變截面處增加一個力偶M,M等于上柱傳下的豎向力乘以上下柱幾何中心線間距離e。第11章單層廠房圖3.20排架計算簡圖第11章單層廠房

單層廠房設計任務第11章單層廠房計算假定與計算模型第11章單層廠房第11章單層廠房第11章單層廠房（1）

屋面恒荷載屋面恒荷載標準值用G1k表示，設計值用G1表示，它包括各種構造層屋面板、天溝板、屋架、天窗、天窗架、屋架支撐、托架等自重。一般來說，G1對上柱截面的幾何中心有一個偏心距e1，G1對下柱截面的幾何中心又增加了附加偏心距e2，如圖3.22所示。3.5.2排架荷載計算10.5.2.1恒荷載作用在排架上的荷載分為恒荷載和活荷載兩類，如圖3.21所示。第11章單層廠房（2）

上柱自重上柱自重標準值用G2k表示，設計值用G2表示，它沿上柱中心線作用。（3）吊車梁及軌道等零件自重標準值用G3k表示，設計值用G3表示，它沿吊車梁中心線作用于牛腿頂面，一般吊車梁中心線到柱外邊緣（邊柱）或柱中心線（中柱）的距離為750mm。（4）

下柱自重下柱自重標準值用G4k表示，設計值用G4表示，它沿下柱中心線作用。第11章單層廠房（5）

支承在柱牛腿上的圍護結構等自重支承在柱牛腿上的圍護結構等自重標準值用G5k表示，設計值用G5表示，它沿承重梁中心線作用在柱牛腿頂面。（6）

墻體荷載當墻直接砌筑在基礎梁上或大型墻板直接擱置在基礎上時，它們對排架柱無豎向作用力，它們對排架的作用是傳遞墻面上的水平風荷載給排架柱。第11章單層廠房圖3.21排架上的荷載第11章單層廠房圖3.22排架在屋面恒荷載作用下的計算簡圖和柱的內力圖第11章單層廠房屋面活荷載標準值用Q1k表示，設計值用Q1表示，作用點和計算簡圖與屋蓋恒荷載相同。

屋面活荷載包括屋面均布活荷載、雪荷載和積灰荷載三種。均按屋面的水平投影面積計算。（1）

屋面均布活荷載屋面均布活荷載按《荷載規范》采用。當施工荷載較大時，則按實際情況采用。3.5.2.2屋面活荷載第11章單層廠房（2）

雪荷載

雪荷載是積雪重量，為積雪深度和平均積雪密度的乘積。屋面雪荷載標準值Sk計算式為：

Sk=μrS0（3）

積灰荷載對生產中有大量排灰的廠房及其鄰近建筑物應考慮積灰荷載，可由《荷載規范》查得。第11章單層廠房吊車按生產工藝要求和吊車本身構造特點有多種不同的型號和規格。橋式吊車為廠房中常用的一種吊車形式，橋式吊車由大車（橋架）和小車組成，如圖3.23所示。吊車對排架的作用有豎向荷載、橫向水平荷載和縱向水平荷載，現分別敘述如下：（1）

吊車豎向荷載吊車豎向荷載是一種通過輪壓傳給排架柱的移動荷載，由吊車額定起重量、大車自重、小車自重三部分組成。如圖3.23所示。3.5.2.3吊車荷載第11章單層廠房對于四輪吊車的最小輪壓標準值Pmin,k可按下式計算：

Pmin,k=1/2(Qbk+Qlk+Qck)-Pmax,k每榀排架上作用的吊車豎向荷載指的是幾臺吊車組合后通過吊車梁傳給柱的可能的最大反力。由于吊車荷載是移動荷載，每榀排架上作用的吊車豎向荷載組合值需用影響線原理求出。作用在排架上的吊車豎向荷載的組合值與吊車的臺數及吊車沿廠房縱向運行所處位置有關。第11章單層廠房當兩臺吊車挨緊并行，且其中一臺起重量較大的吊車輪子正好運行至計算排架上，而兩臺吊車的其余輪子分布在相鄰兩柱距之間時，吊車豎向荷載組合值可達最大，其標準值Dmax,k、Dmin,k按下列公式計算：

Dmax,k=ζ∑yiPimax,k

=ζ［(y1+y1′)P1max,k+(y2+y2′)P2max,k］

Dmin,k=ζ∑yiPimin,k

=ζ［(y1+y1′)P1min,k+(y2+y2′)P2min,k］第11章單層廠房由于多臺吊車共同作用時，各臺吊車荷載不能同時達到最大值，因此應將各吊車荷載的最大值進行折減。當兩臺吊車完全相同時，可按下式計算：

第11章單層廠房吊車豎向荷載Dmax,k和Dmin,k沿吊車梁的中心線作用在牛腿頂面。它們是相對于下柱截面具有偏心距e4的偏心壓力。Dmax,k和Dmin,k應換算成作用于下柱頂面的軸力和力矩，如圖3.25(a)所示。第11章單層廠房（2）吊車橫向水平荷載T吊車橫向水平荷載是指載有重物的小車在左右行駛中突然剎車時，由于吊車Qbk和小車Qlk的慣性力而在廠房排架柱上所產生的橫向水平制動力。橫向制動力應等分作用在排架的兩側柱子上，它的方向有左右兩種可能性，如圖3.25(b)所示。吊車橫向水平制動力本應按兩側柱子的剛度大小分配，但為簡化計算，《荷載規范》允許近似地平均分配給兩側排架柱，如圖3.26所示。第11章單層廠房

對于各類四輪橋式吊車，當其小車滿載運行中突然剎車時，在大車每一輪子上所產生的橫向水平制動力的標準值為：

Tk=1/4α(Qck+Qlk)每個大車輪傳給吊車軌道的橫向水平制動力T確定后，即可按計算吊車豎向荷載Dmax,k和Dmin,k的方法計算Tmax,k：

第11章單層廠房（3）

吊車縱向水平荷載T0吊車縱向水平荷載T0是指吊車沿廠房縱向運行中突然剎車時，由吊車自重和吊重物的慣性力在廠房縱向排架柱上所產生的水平制動力，它是通過每側的制動輪傳至兩側吊車軌道，然后再由吊車梁傳給縱向柱列或柱間支撐，如圖3.27所示。第11章單層廠房第11章單層廠房【例3.1】有單跨單層廠房，跨度為24m，柱距為6m，設計時考慮兩臺As級工作制20/5t橋式軟鉤吊車，求作用于排架柱上的Dmax,k、Dmin,k、Tmax,k。【解】（1）查《ZQ1—62》得：吊車橋距lK=22.5m時，吊車最大寬度B=5600mm；大車輪距K=4400mm；小車重Qlk=77.2kN;吊車最大輪壓Pmax,k=202kN；吊車最小輪壓Pmin,k=60kN。第11章單層廠房

（2）確定吊車的最不利位置及柱支座反力影響線，如圖3.28所示。

（3）計算Dmax,k、Dmin,k、Tmax,k查表得折減系數ζ=0.9。

Dmax,k=387.23kN

Dmin,k=115.02kN

Tk=6.93kN

Tmax,k=13.28kN

第11章單層廠房圖3.23橋式吊車荷載第11章單層廠房圖3.25吊車荷載第11章單層廠房圖3.26吊車橫向水平制動力第11章單層廠房圖3.27吊車縱向水平荷載第11章單層廠房圖3.28吊車梁反力影響線第11章單層廠房排架計算時作用在不同位置處風荷載的計算原則：（1）作用在排架柱頂以下墻面上的風荷載按均布考慮，迎風面為q1，背風面為q2，其風壓高度變化系數可按柱頂標高取值。3.5.2.4風荷載第11章單層廠房（2）作用于柱頂以上屋蓋部分的風荷載仍取為均布荷載，但對排架的作用則按作用在柱頂的集中風荷載W考慮，其風壓高度變化系數取值如下：有矩形天窗時，按天窗檐口取值；無矩形天窗時，按廠房檐口標高取值。（3）作用在排架上的風荷載如圖3.30所示，其設計值分別按下式計算：

q1=γQwk1B=γQμs1μzw0B

(kN/m)

q2=γQwk2B=γQμs2μzw0B

(kN/m)

第11章單層廠房第11章單層廠房【例3.2】如圖3.31所示。柱距為6m的單跨單層廠房，建于天津市郊區，求作用于排架上的風荷載設計值。【解】從《荷載規范》中查得天津市基本風壓為w0=0.4kN/m2；風荷載體型系數μs值如圖3.31(b)所示。計算單元寬度B=6m。（1）柱頂以下風荷載按均布荷載計算，風壓高度變化系數μz按柱頂標高計算，由《荷載規范》查得15m高度處μz=0.84;10m高處μz=0.71；故12m高度處：

μz=0.76

q1=γQμs1μzw0B=2.04

kN/m(→)

q2=γQμs2μzw0B=1.28

kN/m(→)

第11章單層廠房（2）

計算作用于柱頂的集中風荷載w風壓高度變化系數μz按天窗檐口處標高（+17.920）計算。由《荷載規范》查得20m高度處，μz=0.94，故17.92m高度處：

μz=0.90

W=20.34kN（→）作用于排架風荷載如圖3.32所示。第11章單層廠房圖3.30橫向排架上的風荷載第11章單層廠房圖3.31(a)廠房剖面圖；(b)計算簡圖及μs值第11章單層廠房圖3.32作用于排架風荷載第11章單層廠房等高排架就是指在排架計算簡圖中，各柱柱頂標高相同或柱頂標高雖不同，但柱頂有傾斜橫梁貫通連接的排架，如圖3.33所示。3.5.3排架的內力計算3.5.3.1等高排架內力分析

排架內力分析就是確定排架柱在各種荷載單獨作用下各個控制截面上的內力，并繪制各排架柱的彎矩M圖、軸力N圖及剪力V圖。第11章單層廠房（1）當排架柱頂作用水平集中荷載W時，如圖3.34所示。由于橫梁為剛性連桿，所以各柱柱頂水平位移相等。即：

ΔA=ΔB=ΔC=Δ如沿橫梁與柱的連接部位將各柱柱頂切開，因柱頂是鉸無彎矩，在各柱的切口上代替一對相應剪力VA、VB、VC，并取橫梁為脫離體，則由平衡條件∑X=0得：

W=VA+VB+VC

第11章單層廠房設各柱柱頂在單位水平集中力作用下柱頂位移為δA、δB和δC。則在柱頂剪力VA、VB、VC作用下，各柱柱頂水平位移為：

ΔA=VAδA

ΔB=VBδB

ΔC=VCδC即：

VA=ΔA/δA=Δ/δA

VB=ΔB/δB=Δ/δB

VC=ΔC/δC=Δ/δC第11章單層廠房由公式（3.16)得：

Δ/δA+Δ/δB+Δ/δC=W則各柱柱頂剪力為：

VA=Δ/δA=ηAW

VB=Δ/δB=ηBW

VC=Δ/δC=ηCW即

Vi=ηiW第11章單層廠房（2）

當任意荷載作用時在任意荷載作用下，排架柱的計算分為兩個步驟：

第一步：先在排架柱頂附加一個不動鉸支座以阻止水平側移，如圖3.35所示，求出支座反力R（可利用附表算出）。

第二步：撤除附加不動鉸支座，并將R以反方向作用于排架柱頂，如圖3.35（c）所示，以恢復到原來結構體系。第11章單層廠房小結：第11章單層廠房小結：第11章單層廠房小結：第11章單層廠房小結：第11章單層廠房【例3.3】一單層單跨廠房排架如圖3.36所示。A柱與B柱相同。I上A=I上B=2.13×109mm4，I下A=I下B=5.876×109

mm4，上柱高H1=3.30m，全柱高H2=10.80m，排架上作用有吊車最大橫向水平荷載Tmax=8.9kN，作用點距柱頂高度y=2.4m，求排架柱的內力，并繪制內力圖。【解】（1）

計算幾何參數

n=I上/I下=0.362λ=H1/H2=0.306（2）

求柱頂剪力

①

求支座反力Tmax作用點至柱頂高度y=2.4m，y/H1=0.728，即y=0.728H1，計算簡圖如圖3.37所示。第11章單層廠房查附表17e(y=0.7H1)得C5=0.66。查附表17f(y=0.8H1)得C5=0.615。用插入法得，當y=0.728H1時：

C5=0.647

Ra=TmaxC5＝-5.76kN(→)

Rb=0

Ra+Rb=5.76kN(→)

②

將（Ra+Rb)反向作用于柱頂并進行分配確定剪力分配系數：

ηA=ηB=0.5第11章單層廠房

ηA(Ra+Rb)=2.88kN(←)

③

求柱頂剪力將圖3.37(b)、（c)圖中各柱頂所產生的剪力疊加得：

Va=5.76-2.88=2.88kN(→)

Vb=-2.88kN(←)

(3)

畫內力圖如圖3.38所示。第11章單層廠房【例3.4】一等高排架如圖3.39(a)所示，已知W=5.66kN，q1=1.68kN/m,q=1.05kN/m，A柱與C柱相同，I上A=I上C=2.13×105cm4,I下A=I下C=9.23×105cm4,I上B=4.17×105cm4,I下B=9.23×105cm4。求柱的內力并繪制彎矩圖。【解】

(1)

計算剪力分配系數

λ=H1/H2=0.254

A、C柱

n=I上/I下=0.231

B柱

n=I1/I2=0.452第11章單層廠房查附表17a得：

A、C柱

C0=2.85

δA=δC=694×1/Ecm

B柱

C0=2.94

δB=672×1/Ecm剪力分配系數：

ηA=ηC=0.33

ηB=0.34第11章單層廠房

(2)

計算各柱頂剪力由q1的作用求A柱鉸支座反力RA。查附表17h得C11=0.361。

RA=q1H2C11=7.41kN(←)在q2的作用下得：

RC=q2H2C11=4.63kN

R=RA+RC=12.04kN(←)拆除不動鉸支座，將W+R=5.66+12.04=17.7kN反向作用于柱頂并分配，如圖3.39(b)、(c)所示。第11章單層廠房

VA=ηA(W+R)-RA=-1.57kN(←)

VB=ηB(W+R)=6kN(→)

VC=ηC(W+R)-RC=1.2kN(→)

（3）

繪制彎矩圖（如圖3.40所示）。第11章單層廠房圖3.33等高排架內力分析第11章單層廠房圖3.34柱頂作用有集中荷載的等高排架第11章單層廠房圖3.35作用任意荷載的等高排架第11章單層廠房圖3.36第11章單層廠房圖3.37吊車橫向荷載作用計算簡圖及柱頂剪力計算第11章單層廠房圖3.38吊車橫向荷載作用內力圖第11章單層廠房圖3.39風荷載作用下計算簡圖及柱頂剪力計算第11章單層廠房圖3.40風荷載作用下的彎矩圖第11章單層廠房不等高排架見圖3.41所示，在水平風荷載作用下，排架中各柱水平側移ΔD=ΔE,ΔF=ΔG，而ΔE≠ΔG，所以內力計算時不能采用剪力分配法，多采用力學方法或借助于圖表進行內力分析。以排架橫梁內力作為基本未知量x1和x2，并取圖示基本結構。此時，排架各柱在所有外荷載q1、q2、q3和多余未知力x1、x2的共同作用下，可列出力學方法典型方程：

3.5.3.2不等高排架內力分析第11章單層廠房

ΔD=ΔE

ΔF=ΔG即：

-(δD+δE)x1+δEFx2+ΔDEq=0

δEFx1-(δE+δF)x2+ΔEGq=0聯立上述兩個方程，求解得到各橫梁內力x1和x2后，即可按靜定懸臂柱求得排架各柱內力。第11章單層廠房圖3.41不等高排架的內力分析第11章單層廠房控制截面就是對柱子配筋量起控制作用的某些截面。一般取上柱柱底截面Ⅰ—Ⅰ為上柱的控制截面；對下柱，在吊車豎向荷載作用下，牛腿頂面處的彎矩最大，在風荷載和吊車橫向水平荷載作用下，柱底截面的彎矩最大，因此通常取牛腿頂面Ⅱ—Ⅱ和柱底Ⅲ—Ⅲ這兩個截面為下柱的控制截面，如圖3.42所示。3.5.4排架的內力組合3.5.4.1控制載面的選擇第11章單層廠房圖3.42柱的控制截面第11章單層廠房由于在柱的截面上存在著正負彎矩，故排架柱常采用對稱配筋。對于柱底Ⅲ—Ⅲ截面也是基礎頂面的柱截面，由于基礎計算的需要，尚應有M、N和V的組合。未確定柱截面大偏壓或小偏壓之前，對于矩形、工字形截面柱一般應考慮以下四種內力組合類型：

（1）+Mmax及相應的N、V；

（2）

-Mmax及相應的N、V；

（3）

Nmax及相應的M、V；

（4）

Nmin及相應的M、V。3.5.4.2內力組合第11章單層廠房《荷載規范》中規定：對于一般排架結構，荷載效應的基本組合可采用簡化規則，并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）

由永久荷載效應控制的組合3.5.4.3荷載組合效應第11章單層廠房（1）每次組合只能以一種內力+Mmax、-Mmax、Nmax或Nmin為目標，決定活荷載的取舍，并按這些荷載求得相應的其余兩種內力。（2）恒荷載產生的內力在任何一種內力組合中都必須考慮。（3）風荷載有左吹風或右吹風兩種情況，組合時兩者只取其中之一。（4）吊車橫向水平荷載Tmax同時作用在左、右兩側排架柱上，向左或向右。組合時只取其中之一。3.5.4.4內力組合注意事項第11章單層廠房（5）在同一跨內Dmax和Dmin與Tmax不一定同時發生，故在組合中有Dmax或Dmin時，不一定要有Tmax，但在組合中有Tmax時，則必有Dmax或Dmin，因為吊車水平荷載不可能脫離其豎向荷載而單獨存在。（6）每一種組合中，M、N、V都是相對應的，即使是在相同荷載作用下產生的。此外在組合Nmax和Nmin時，對于N=0雖然將其組合不改變N值，但只要增加了M值，也是截面的不利組合。第11章單層廠房【例3.5】單層單跨廠房排架內力計算。【解】1.設計資料（1）某機修車間，為單層單跨廠房，廠房總長為72m，跨度為24m，柱距為6m，設有兩臺30/5tA5級工作制吊車，車間平面如圖3.43所示。（2）屋面構造及圍護結構屋面構造：二氈三油防水層（上鋪小石子）；25mm厚水泥砂漿找平層；60mm厚水泥蛭石保溫層；預應力鋼筋混凝土屋面板。圍護結構：240mm厚普通磚墻。第11章單層廠房（3）自然條件：基本風壓0.35kN/m2；基本雪壓0.20kN/m2。建筑場地為Ⅰ級濕陷性黃土，修正后的地基承載力f=180kN/m2，地下水位低于地面6m，本例不考慮地震作用。（4）材料：鋼筋為HPB235級、HRB335。混凝土：基礎采用C15，柱采用C25。2.結構方案及主要承重構件根據廠房跨度、柱頂高度及吊車起重量大小，本車間采用鋼筋混凝土排架結構。結構剖面如圖3.44所示。第11章單層廠房為保證屋蓋的整體性及空間剛度，屋蓋采用無檁體系。根據廠房具體條件，柱間支撐設置位置如圖3.43所示廠房主要承重構件選用如下：（1）屋面板：采用標準圖G410（一）中的1.5m×

1.6m預應力混凝土屋面板（YWBⅡ），板重標準值（包括灌縫在內）為1.4kN/m2。（2）屋架：采用標準圖集G415中的預應力混凝土折線形屋架，其自重標準值為106kN/榀。（3）吊車梁：采用標準圖集G323中的鋼筋混凝土吊車梁，DL11，其高度1.2m，其自重標準值為40.8kN/根，軌道及連接件自重取0.8kN/m。第11章單層廠房3.計算簡圖及柱截面幾何尺寸的確定（1）計算簡圖本車間為機修車間，工藝無特殊要求，結構布置均勻，荷載分布也均勻。故可從整個廠房中選擇具有代表性的排架作為計算單元，如圖3.43所示。計算單元寬度B=6.0m。根據建筑剖面及其構造，確定廠房計算簡圖，如圖3.45所示。其中上柱高H1=4.2m，下柱高H3=10.4m，柱總高H2=14.6m。第11章單層廠房（2）柱截面幾何參數上柱截面：bh=500mm×500mm，上柱截面A1=2.5×105mm2，慣性矩I1=5.21×109mm4。下柱截面選用工字形截面，b=500mm,

h=1000mm,

bw=120mm、hf=200mm。下柱截面積A2=2.815×105mm2，慣性矩I2=35.6×109mm4，柱截面尺寸如圖3.46所示。4.荷載的計算(1)恒荷載設計值

①屋蓋結構自重設計值屋架自重設計值：1.2×106=127.2kN/榀第11章單層廠房故作用于兩端柱頂的屋蓋結構自重設計值為：

P1=127.2×0.5+3.192×6×24×0.5=293.4kN②柱自重設計值上柱：

A1=2.5×105mm2上柱自重設計值：

P2=31.5kN下柱：

A2=2.815×105mm2

下柱自重設計值：

P3=87.8kN第11章單層廠房

③吊車梁及軌道自重設計值

P4=1.2×(40.8+6×0.8)=54.7kN各恒荷載作用位置如圖3.47所示。(2）

屋面活荷載設計值由《荷載規范》查得屋面活荷載的標準值為0.7kN/m2，而雪荷載的標準值為0.2kN/m2，本車間不考慮積灰荷載，故僅按活荷載計算。

P6=1.4×0.7×6×24×0.5=70.6kN

P6的作用位置與P1相同，如圖3.47所示。第11章單層廠房(3）吊車荷載設計值本車間選用的吊車主要參數如下：

30/5t吊車，中級工作制吊車，吊車梁高1.2mB=6.15m,K=4.8m,Pmax,k=290kN,Pmin,k=70kN,Qck=302kN,Qlk=118kN吊車梁支座反力影響線如圖3.48所示。故作用于排架柱上的吊車豎向荷載設計值

Dmax=802kN

Dmin=193.6kN由于作用在每一個輪上的吊車橫向水平荷載標準值：第11章單層廠房

Tk=1/4α(Qck+Qlk)對于30/5t的軟鉤吊車α=0.1。所以T=10.45kN故作用于排架上的吊車水平荷載設計值為：

Tmax=γQT∑yi=28.89kN（4)風荷載設計值由《荷載規范》查得，基本風壓w0=0.35kN/m2，風壓高度系數按B類地面取用。柱頂：H=14.1m,μz=1.11；檐口：H=17.4m，μz=1.19；第11章單層廠房

屋頂：H=18.8m，μz=1.22。風載體型系數如圖3.49所示。故風荷載標準值為：

w1=0.311kN/m2

w2=0.194kN/m2作用于排架上的風荷載的設計值為：

q1=γQw1B=2.61kN/m

q2=γQw2B=1.63kN/m柱頂集中力設計值為：

W=14.06kN第11章單層廠房風荷載是可以改變方向的，計算時需考慮左來風和右來風兩種情況，因此風荷載作用下排架計算簡圖如圖3.50所示。5.內力分析

內力計算所選取的控制截面為上柱柱底Ⅰ—Ⅰ、下柱牛腿頂面Ⅱ—Ⅱ及下柱柱底Ⅲ—Ⅲ。內力符號及控制截面如圖3.51所示。幾何參數：

n=I1/I2=0.146

λ=H1/H2=0.288第11章單層廠房（1）恒荷載作用下的內力①計算簡圖由實際恒荷載作用(圖3.47)得恒荷載作用下排架計算簡圖，如圖3.52所示。

A柱柱頂：

M1=14.67kN·m

A柱牛腿頂面：

M2=-59.35kN·m②

計算柱頂剪力由于恒荷載與排架對稱，排架不產生水平位移，即相當于在排架柱頂有一水平鉸支座。由附表17求柱頂反力。第11章單層廠房由附表得：C1=1.954，C3=1.207。由M1引起的柱頂反力：

Ra′=1.963kN（←）由M2引起的柱頂反力：

Ra″=-4.91kN（→）所以RA=Ra′+Ra″=-2.95kN（→）故柱頂剪力：Va=2.95kN③

內力圖恒荷載作用下的內力圖如圖3.53所示，N圖、V圖從略。第11章單層廠房(2）

屋蓋活荷載作用下的內力①計算簡圖屋蓋活荷載P6對排架的作用位置與P1相同。柱頂：M1=3.53kN·m牛腿頂面：M2=-17.65kN·m計算簡圖如圖3.54所示。②計算柱頂剪力由M1引起的柱頂反力：

Ra′=0.472kN由M2引起的柱頂反力：第11章單層廠房

Ra″=-1.459kN所以RA=-0.987kN故柱頂剪力：Va=0.987kN③

內力圖屋蓋活荷載作用下的M圖，如圖3.55所示，V、N圖從略。（3）吊車豎向荷載作用下的內力①計算簡圖當Dmax作用在A柱時，Dmin同時作用在B柱。在把Dmax及Dmin移到下柱中心線上時，相應產生的力矩為：第11章單層廠房

Mmax=321kN·m

Mmin=-77.44kN·m計算簡圖如圖3.56所示。②柱頂剪力在A、B柱頂附加不動鉸支座。由n=0.146、λ=0.288、C3=1.207

Ra=26.5kN

Rb=-6.402kN

Ra+Rb=20.098kN第11章單層廠房

將（Ra+Rb)反向作用于柱頂并進行分配，（ηa=ηb=0.5)再分別與Ra、Rb疊加，即得柱頂剪力Va、Vb，如圖3.57所示。

Va=-16.45kN

Vb=16.45kN③內力圖豎向荷載作用下內力圖如圖3.58所示。(4）吊車水平荷載作用下的內力分析吊車水平荷載作用下的內力分析不考慮廠房整體空間工作。第11章單層廠房①計算簡圖

Tmax=28.89kN，作用點距柱頂高度y=3m。

y/H1=0.714,y=0.714H1計算簡圖如圖3.59(a)所示。②柱頂剪力在排架柱頂附加不動鉸支座，由n=0.146,λ=0.288,查附表(y=0.7H1)并用插入法得

C5=0.624則Ra=-18.03kN

Rb=0第11章單層廠房將（Ra+Rb)反向作用于柱頂并進行分配，再分別疊加，即得柱頂剪力，如圖3.59（b)、(c)所示。

Va=9.015kN

Vb=-9.015kN③內力圖吊車橫向荷載作用下內力圖見圖3.60所示。(5）風荷載作用下的內力①計算簡圖左吹風時，計算簡圖如圖3.61(a)所示。第11章單層廠房②柱頂剪力在排架柱頂附加不動鉸支座，求在均布風荷載（左風）作用下柱頂反力，如圖3.61(b)所示。由n=0.146,λ=0.288，查附表得C11=0.342。則Ra=13.03kN

Rb=8.139kN

R=Ra+Rb=21.169kN拆除不動鉸支座，將

W+R=14.506+21.169=35.675kN反向作用于柱頂并分配，如圖3.61(c)所示。第11章單層廠房

ηa(W+R)=17.838kN

ηb(W+R)=17.838kN疊加圖3.61(b)及圖3.61（c)得柱頂總剪力

Va=4.808kN

Vb=9.699kN③

內力圖風荷載作用下的內力圖，如圖3.62所示。6.排架內力組合排架內力組合時，不考慮廠房整體空間工作，對A柱進行最不利內力組合，具體方法和數據見表3.9。第11章單層廠房圖3.43車間平面圖第11章單層廠房圖3.44結構剖面圖第11章單層廠房圖3.45計算簡圖第11章單層廠房圖3.46柱截面尺寸第11章單層廠房圖3.47恒荷載作用位置第11章單層廠房圖3.48支座反力影響線第11章單層廠房圖3.49風載體型系數示意圖第11章單層廠房圖3.50風荷載作用下排架計算簡圖第11章單層廠房圖3.51內力符號及控制截面第11章單層廠房圖3.52恒荷載作用下計算簡圖第11章單層廠房圖3.53恒荷載作用下彎矩圖第11章單層廠房圖3.54屋蓋活荷載計算簡圖第11章單層廠房圖3.55屋蓋活荷載作用下彎矩圖第11章單層廠房圖3.56吊車豎向荷載計算簡圖第11章單層廠房圖3.57柱頂剪力第11章單層廠房圖3.58豎向荷載作用下內力圖第11章單層廠房圖3.59吊車水平荷載作用下計算簡圖第11章單層廠房圖3.60吊車橫向荷載作用下內力圖第11章單層廠房圖3.61風荷載作用下計算簡圖及柱頂剪力計算第11章單層廠房圖3.62風荷載作用下的內力圖第11章單層廠房表3.9A柱內力匯總及內力組合表第11章單層廠房3.6單層廠房柱的設計

（1）選擇柱型；

（2）確定柱的外形尺寸；

（3）柱的截面設計；

（4）牛腿設計；

（5）柱子在施工吊裝時的強度和裂縫寬度驗算；

（6）預埋件及其它連接構造的設計；

（7）繪制施工圖。3.6.1柱的計算內容第11章單層廠房柱在吊裝時的混凝土強度一般應達到設計強度的70%。吊裝方式有翻身吊和平吊兩種情況，如圖3.63(a)、(b)所示。第二個問題是計算σss時Ms應用自重標準值乘以動力系數計算。運輸吊裝階段的最大裂縫寬度允許值［wmax］可取為0.2mm。當驗算不滿足要求時，應優先采用調整或增設吊點以減少彎矩，或在吊裝時采用臨時加固措施來解決。3.6.2運輸及吊裝驗算第11章單層廠房圖3.63第11章單層廠房牛腿設計內容主要有確定牛腿的截面尺寸、進行配筋計算和構造設計。牛腿按其所受豎向荷載作用點到牛腿下部與柱邊緣交接點的水平距離a的大小，可把牛腿分為兩大類。當a≤h0時為短牛腿，如圖3.64(a)所示；當a＞h0時為長牛腿，如圖3.64(b)所示。其中h0為牛腿根部垂直截面的有效高度。當為長牛腿時，與懸臂梁相似，按懸臂梁進行計算。3.6.3牛腿設計第11章單層廠房圖3.64牛腿荷載作用位置第11章單層廠房從環氧樹脂牛腿模型光彈性試驗得到牛腿的主應力跡線，如圖3.65所示。

當外荷載Fv為極限荷載的20%~40%時，在牛腿主拉應力跡線的密集區首先出現垂直裂縫①，如圖3.66所示。

當Fv繼續增加到極限荷載的40%~60%時，在加載板內側附近出現第一條斜裂縫②，如繼續加載則裂縫②不斷發展；

當加載至極限荷載的80%左右時，突然在加載板外側出現斜裂縫③，這預示牛腿即將破壞。3.6.3.1牛腿的應力狀態和破壞過程第11章單層廠房（1）

剪切破壞當a/h0≤0.1時，發生剪切破壞，其特征是牛腿與下柱的交接面處出現一系列的短斜裂縫，最終沿此