【正文】 板梁合一的屋蓋結(jié)構(gòu)在一定程度上改革了板、梁(屋架)分離的屋蓋體系，減輕了屋蓋結(jié)構(gòu)自重，是單層工業(yè)廠房屋蓋體系改革值得注意的動(dòng)向。其缺點(diǎn)是尺寸和重量大，需較大的運(yùn)輸和起重設(shè)備，在工地制作時(shí)，則要有較大的場(chǎng)地。表211 屋面板類型表 表212 檁條類型表如圖249所示，預(yù)應(yīng)力混凝土薄板采用先張法疊層生產(chǎn)，折縫處不灌混凝土，運(yùn)至工地吊裝就位后再在上、下折縫處澆灌混凝土，形成V形整體空間結(jié)構(gòu). 圖249 V形板生產(chǎn)示意圖 根據(jù)國(guó)內(nèi)工程經(jīng)驗(yàn)，在此提出如下建議：廠房跨度在15m及以下時(shí)，當(dāng)?shù)踯嚻鹬亓?，且無(wú)大的振動(dòng)荷載時(shí)，可選表212中序號(hào)3～6或序號(hào)7(有檁體系時(shí))；當(dāng)?shù)踯嚻鹬亓繒r(shí)，宜選用序號(hào)2或8。檁條一般有倒L形檁條、T形檁條兩種，其材料可為普通混凝土，也可為預(yù)應(yīng)力混凝土，其常見類型見表212。單層廠房中常用的屋面板有預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板(槽形板)、預(yù)應(yīng)力混凝土形屋面板，預(yù)應(yīng)力混凝土單肋板、鋼絲網(wǎng)水泥波形瓦、石棉水泥瓦及鋼筋混凝土掛瓦板等，詳見表211。 單層廠房的屋蓋結(jié)構(gòu)選型 目前單層廠房屋蓋結(jié)構(gòu)的形式基本上分為無(wú)檁和有檁兩種體系。選。為使廠房預(yù)制柱的長(zhǎng)度相同，常在這些柱下設(shè)置高杯口基礎(chǔ)，其杯口尺寸和配筋可參考圖244，其下的短柱可按偏心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)。柱與杯口之間的空隙，應(yīng)用細(xì)石混凝土(比基礎(chǔ)混凝土標(biāo)號(hào)高一級(jí))密實(shí)充填，其強(qiáng)度達(dá)到基礎(chǔ)設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)的以上時(shí)，方能進(jìn)行上部吊裝。為了防止安裝預(yù)制柱時(shí)，杯底可能發(fā)生沖切破壞，基礎(chǔ)的杯底應(yīng)有足夠的厚度。錐形基礎(chǔ)的邊緣高度一般不小于；階形基礎(chǔ)的每階高度一般為～(圖241)。當(dāng)基礎(chǔ)邊長(zhǎng)大于或等于時(shí)，沿此向鋼筋的長(zhǎng)度可減小10％，但應(yīng)交錯(cuò)放置，如圖240。當(dāng)I－I、Ⅱ—Ⅱ?yàn)橹吔孛媲覟檩S心荷載時(shí)，以上兩式可寫為： （241） （242）當(dāng)I－I、Ⅱ—Ⅱ?yàn)橹吔孛媲覟槠暮奢d時(shí)，計(jì)算時(shí)，式(241)中地基土凈反力按；在計(jì)算時(shí)，式(242）中地基土凈反力。 圖 236 基礎(chǔ)的沖切破壞假定在上部荷載作用下基礎(chǔ)底面壓應(yīng)力按線性(非均勻)分布，根據(jù)力學(xué)公式，基礎(chǔ)底面兩邊緣的最大和最小應(yīng)力為 （227）式中 ——上部結(jié)構(gòu)傳到基礎(chǔ)底面的彎矩特征組合值；，——基礎(chǔ)底面的長(zhǎng)邊與短邊長(zhǎng)度，為力矩作用方向的邊長(zhǎng)；——基礎(chǔ)底面面積的彈性抵抗矩，； 設(shè)e為基礎(chǔ)底面合力的偏心距，將其代入式(227)可得 （228） 圖235 偏心受壓基礎(chǔ)的計(jì)算圖形 由式(228)可知，隨e值變化，基底應(yīng)力分布將相應(yīng)變化。受剪預(yù)埋件錨筋的間距及應(yīng)不大于，其中亦應(yīng)不小于6d及70。 ③由錨板和對(duì)稱配置的彎折錨筋與直錨筋共同承受剪力的預(yù)埋件(圖233b)，其彎折錨筋的截面面積應(yīng)按下式計(jì)算 (224)當(dāng)直錨筋按構(gòu)造要求設(shè)置時(shí)，應(yīng)取。彎起鋼筋的截面面積不宜小于承受豎向力的受拉鋼筋截面面積的，數(shù)量不少于2根，直徑不宜小于12mm。承受豎向力所需的縱向受力鋼筋的配筋率，按牛腿的有效截面計(jì)算，%及,％；其數(shù)量不宜少于4根，直徑不宜小于12mm。根據(jù)試驗(yàn)回歸分析，可得以下計(jì)算公式: (216) 式中——作用于牛腿頂部按荷載特效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的豎向力值；——作用于牛腿頂部按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的水平拉力值；——裂縫控制系數(shù)，對(duì)支撐吊車梁的牛腿，??；對(duì)其他牛腿，??； ——豎向力的作用點(diǎn)至下柱邊緣的水平距離，此時(shí)應(yīng)考慮安裝偏差20；當(dāng)考慮安裝偏差后的豎向力作用點(diǎn)仍位于下柱截面以內(nèi)時(shí)，??； b——牛腿寬度； ——牛腿與下柱交接處的垂直截面的有效高度，當(dāng)時(shí)，取，為下柱邊緣到牛腿外緣的水平長(zhǎng)度。也有少數(shù)牛腿在斜裂縫①發(fā)展到相當(dāng)穩(wěn)定后，如圖229c所示，突然從加載板外側(cè)出現(xiàn)一條通長(zhǎng)斜裂縫②，然后隨此斜裂縫的開展,牛腿破壞。如圖227所示，牛腿指的是其上荷載的作用點(diǎn)至下柱邊緣的距離(短懸臂梁的有效高度)的短懸臂梁。裂縫寬度驗(yàn)算時(shí)，可采用受拉鋼筋應(yīng)力為： (215) 求出后，可按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理確定裂縫寬度是否滿足要求。I形柱的腹板可以開孔洞，當(dāng)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(shí)，柱的剛度可按實(shí)腹工形柱計(jì)算，承載力計(jì)算時(shí)應(yīng)扣除孔洞的削弱部分。柱高可按表21確定，柱的常用截面尺寸，邊柱查表22，中柱查表23。前者構(gòu)造簡(jiǎn)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(yīng)用較廣泛。平面排架考慮廠房的空間作用后，其所負(fù)擔(dān)的荷載及側(cè)移值均減少，故排架柱的主筋可節(jié)約5～20％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。(3)廠房長(zhǎng)度。其方向可左，可右，不論單跨還是多跨廠房，因?yàn)橹豢紤]兩臺(tái)吊車，故組合時(shí)只能選擇向左或向右；(4)同一跨內(nèi)的與不一定同時(shí)發(fā)生，但組合時(shí)不能僅選用，而不選或，因?yàn)椴荒苊撾x吊車豎向荷載而獨(dú)立存在；(5)左、右向風(fēng)不可能同時(shí)發(fā)生；(6)在組合或時(shí)，應(yīng)使相應(yīng)的也盡可能大些，這樣更為不利。，輪次以各可變荷載效應(yīng)為，選其中最不利的荷載效應(yīng)組合。由上述柱頂剪力值，即可根據(jù)柱本身所受荷載情況，繪制出各柱的彎矩圖，如圖220所示。 (a) (b) （c）圖218 排架柱頂位移根據(jù)橫梁剛度為無(wú)限大，受力后不產(chǎn)生軸向變形的假定，那么各柱頂?shù)乃轿灰浦祽?yīng)是相等的，即 (29a)在考慮平衡條件時(shí)為了使各柱頂?shù)募袅εc相應(yīng)的柱頂位移相聯(lián)系，可在柱頂上部切開，在各柱的切口處的內(nèi)力為一對(duì)相應(yīng)的剪力(鉸處無(wú)彎矩)，如圖218c所示，并取上部為隔離體，由平衡條件得 (29b)由δ的概念可知，各柱頂?shù)奈灰茷? , 即 ， (29c)將式29c代入式29b，可得： 故 （29d）將△代入式29c,并根據(jù)位移相等條件可得 寫成通式為 (210a)式中 ——i柱的剪力分配系數(shù)，等于該柱本身的抗剪剛度與所有柱總的抗剪剛度之比 (210b)2．任意荷載作用時(shí)為了能利用上述的剪力分配系數(shù)，對(duì)任意荷載就必須把計(jì)算過程分為兩個(gè)步驟：如圖219所示，先在排架柱頂附加不動(dòng)鉸支座以阻止水平側(cè)移，求出其支座反力R(圖219b)然后撤除附加不動(dòng)鉸支座且加反向作用的R于排架柱頂(圖219c)，以恢復(fù)到原受力狀態(tài)．疊加上述兩步驟中的內(nèi)力，即為排架的實(shí)際內(nèi)力。對(duì)于等高排架，可采用下面介紹的簡(jiǎn)便方法計(jì)算，對(duì)于不等高排架，可參閱有關(guān)資料按力法進(jìn)行計(jì)算。——高度處的風(fēng)振系數(shù)，對(duì)于單層廠房結(jié)構(gòu)，可取。對(duì)懸掛吊車(包括電動(dòng)葫蘆)及工作級(jí)別A1～A5 的軟鉤吊車，；對(duì)工作級(jí)別為A6～A8的軟鉤吊車、硬鉤吊車和其他特種吊車。吊車的縱向水平荷載是指大車剎車或啟動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力，作用于剎車輪與軌道的接觸點(diǎn)上，方向與軌道方向一致，由廠房的縱向排架承擔(dān)。3．吊車荷載 吊車荷載是由吊車兩端行駛的四個(gè)輪子以集中力形式作用于兩邊的吊車梁上，再經(jīng)吊車梁傳給排架柱的牛腿上,如圖212所示，吊車荷載可分為豎向荷載和水平荷載兩種形式。 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(hù)墻的重量等，其值可根據(jù)構(gòu)件的設(shè)計(jì)尺寸和材料的重力密度進(jìn)行計(jì)算；對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，可從標(biāo)準(zhǔn)圖集上查出。假定(2)對(duì)于屋面梁或大多數(shù)下弦桿剛度較大的屋架是適用的，對(duì)于組合式屋架或兩鉸、三鉸拱屋架應(yīng)考慮其軸向變形對(duì)排架內(nèi)力的影響。連系梁、過梁和基礎(chǔ)梁的選用，均可查國(guó)標(biāo)、省標(biāo)或地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)圖集，如連系梁可查圖集G321和CG421，過梁可查圖集G322和CG422，基礎(chǔ)梁可查圖集G320和CG420。過梁的作用是承托門窗洞口上部墻體重量。圈梁的布置與墻體高度、對(duì)廠房剛度的要求以及地基情況有關(guān)。在很高的廠房中，為不使抗風(fēng)柱的截面尺寸過大，可加設(shè)水平抗風(fēng)梁或鋼抗風(fēng)桁架，如圖28a，作為抗風(fēng)柱的中間鉸支點(diǎn)。～55176。對(duì)于有吊車的廠房，柱間支撐分上部和下部?jī)煞N，前者位于吊車梁上部，用以承受作用在山墻上的風(fēng)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(lái)的力和吊車梁傳來(lái)的吊車縱向制動(dòng)力，并把它們傳至基礎(chǔ)，如圖24所示。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(cè)向穩(wěn)定(防止局部失穩(wěn))。(1) (1)防震縫是為了減輕廠房地震災(zāi)害而采取的有效措施之一。并留出一定寬度的縫隙，使上部結(jié)構(gòu)在氣溫變化時(shí)，水平方向可以自由地發(fā)生變形。當(dāng)然，由于構(gòu)件尺寸增大，也給制作、運(yùn)輸和吊裝帶來(lái)不便。確定柱網(wǎng)尺寸，既是確定柱的位置，同時(shí)也是確定屋面板、屋架和吊車梁等構(gòu)件的跨度并涉及到廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置。5．支撐 包括屋蓋和柱間支撐，其作用是加強(qiáng)廠房結(jié)構(gòu)的空間剛度，并保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件在安裝和使用階段的穩(wěn)定和安全。 2．圖22 單層廠房的結(jié)構(gòu)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(fēng)柱；9—基礎(chǔ)；10—連系梁；ll—基礎(chǔ)梁；12—天窗架垂直支撐；13—屋架下弦橫向水平支撐；14—屋架端部垂直支撐；15—柱間支撐剛架結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是梁與柱剛接，柱與基礎(chǔ)通常為鉸接。因梁、柱整體結(jié)合，故受荷載后，在剛架的轉(zhuǎn)折處將產(chǎn)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(chǎn)生相對(duì)位移，使廠房的跨度發(fā)生變化，故此類結(jié)構(gòu)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(cāng)庫(kù)等。 橫向平面排架由橫梁(屋面梁或屋架)和橫向柱列(包括基礎(chǔ))組成，它是廠房的基本承重結(jié)構(gòu)。同時(shí)起傳遞風(fēng)載和吊車水平荷載或地震力的作用。柱網(wǎng)布置恰當(dāng)與否，將直接影響廠房結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)合理性和先進(jìn)性，對(duì)生產(chǎn)使用也有密切關(guān)系。12柱距是6柱距的擴(kuò)大模數(shù)，在大小車間相結(jié)合時(shí)，兩者可配合使用。溫度區(qū)段的形狀，應(yīng)力求簡(jiǎn)單，并應(yīng)使伸縮縫的數(shù)量最少。當(dāng)廠房平、立面布置復(fù)雜或結(jié)構(gòu)高度或剛度相差很大，以及在廠房側(cè)邊貼建生活間、變電所爐子間等附屬建筑時(shí)，應(yīng)設(shè)置防震縫將相鄰部分分開。 當(dāng)屋面梁(或屋架)的跨度18m時(shí)，應(yīng)在第一或第二柱間設(shè)置端部垂直支撐并在下弦設(shè)置通長(zhǎng)水平系桿；當(dāng)≤18m，且無(wú)天窗時(shí)，可不設(shè)垂直支撐和水平系桿；僅對(duì)梁支座進(jìn)行抗傾覆驗(yàn)算即可。（a）縱橫向支撐形成 （b）設(shè)有托架的 （c）部分柱間設(shè)有托架的封閉支撐體系 縱向水平支撐 縱向水平支撐圖 26 各類支撐平面圖一般單層廠房，凡屬下列情況之一者，應(yīng)設(shè)置柱間支撐：(1)設(shè)有臂式吊車或3t及大于3t的懸掛式吊車時(shí)；(2)吊車工作級(jí)別為A6～A8或吊車工作級(jí)別為A1～A5且在10t或大于10t時(shí)；(3)廠房跨度在18m及大于18m或柱高在8m以上時(shí)；(4)縱向柱的總數(shù)在7根以下時(shí)；(5)露天吊車棧橋的柱列。間?？癸L(fēng)柱一般與基礎(chǔ)剛接，與屋架上弦鉸接，根據(jù)具體情況，也可與下弦鉸接或同時(shí)與上、下弦鉸接。對(duì)于一般單層廠房，可參照下述原則布置：對(duì)無(wú)橋式吊車的廠房，當(dāng)墻厚≤240mm，檐高為5～8m時(shí)，應(yīng)在檐口附近布置一道，當(dāng)檐高大于8m時(shí)，宜增設(shè)一道；對(duì)有橋式吊車或有極大振動(dòng)設(shè)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(dāng)位置增設(shè)一道，當(dāng)外墻高度大于15m時(shí)，還應(yīng)適當(dāng)增設(shè)。 在進(jìn)行廠房結(jié)構(gòu)布置時(shí)，應(yīng)盡可能將圈梁，連系梁和過梁結(jié)合起來(lái)，以節(jié)約材料、簡(jiǎn)化施工，使一個(gè)構(gòu)件在一般廠房中，能起到兩種或三種構(gòu)件的作用。1．計(jì)算單元作用在廠房排架上的各種荷載，如結(jié)構(gòu)自重、雪荷載、風(fēng)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。 3．柱的尺寸排架計(jì)算屬超靜定問題，其內(nèi)力與桿件尺寸有關(guān)，故在計(jì)算簡(jiǎn)圖中需初步確定柱的尺寸。各類常用材料的自重的標(biāo)準(zhǔn)值可查《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》。 圖212 吊車荷載示意圖 當(dāng)兩臺(tái)吊車完全相同時(shí)，上式可簡(jiǎn)化為： （23） 式中為相應(yīng)于吊車輪壓處于最不利位置時(shí)，支座反力