【正文】 用較大的地基反力設計值；——考慮沖切荷載時取用的多邊形面積(圖237中的陰影面積)； (a)錐形基礎 (b)階形基礎 圖237 基礎沖切破壞的計算圖形當時， （237）當時， （238），分別為柱截面的長度和寬度。若驗算階形基礎變階處的受沖切承載力時，式(237)和式(238)中的與應改為基礎上階的長度和寬度。設計時，一般先按構造要求選定基礎的高度和各階高度，再用式（234～238）進行驗算。 如圖238所示，在地基反力作用下，柱下獨立基礎可看作為雙向并固定于柱周邊的懸臂板，其單向配筋可按柱邊截面計算；當為階形基礎時，還應按變階處截面計算。圖238基礎底板配筋的計算圖形圖239 矩形基礎底板的計算示意《建筑地基基礎設計規(guī)范》規(guī)定：在軸心荷載或單向偏心荷載作用下底板受彎可按下列簡化方法計算：對于矩形基礎，任意截面的彎矩可按下列公式計算： （239） （240）式中 、——任意截面I－I、Ⅱ—Ⅱ處相應于荷載效應基本組合時的彎矩設計值； ——任意截面I－I至基底邊緣最大反力處的距離； 、——基礎底面的邊長； 、——相應于荷載效應基本組合時的基礎底面邊緣最大和最小地基反力設計值； ——相應于荷載效應基本組合時在任意截面I－I處基礎底面地基反力設計值； ——考慮荷載分項系數(shù)的基礎自重及其上的土自重；當組合值由永久荷載控制時，為基礎及其上土的標準自重。當I－I、Ⅱ—Ⅱ為柱邊截面且為軸心荷載時，以上兩式可寫為： （241） （242）當I－I、Ⅱ—Ⅱ為柱邊截面且為偏心荷載時，計算時，式(241)中地基土凈反力按；在計算時，式(242）中地基土凈反力。式中為截面（柱邊）處的地基土凈反力。基礎由于配筋率較低，截面抗彎的內(nèi)力臂系數(shù)變化很小，一般可近似取。于是沿長邊布置的基底鋼筋，可按下式計算: （243）沿短邊布置的基底鋼筋，可按下式計算 （244）其中為沿長邊布置的基底鋼筋直徑?；A變階處的配筋計算可參照柱邊截面處理。 1．一般規(guī)定 基礎的混凝土強度等級不宜低于C20。受力鋼筋的直徑不宜小于，間距不宜大于c，也不宜小于。當基礎邊長大于或等于時，沿此向鋼筋的長度可減小10％，但應交錯放置，如圖240。 圖240 受力鋼筋布置示意圖 圖241 基礎的構造 基底常設厚、強度等級為C10的素混凝土墊層（墊層厚度不宜小于），則底板受力鋼筋的保護層度不小于；若地基土質(zhì)干燥，也可不設墊層，但保護層的厚度不宜小于。錐形基礎的邊緣高度一般不小于；階形基礎的每階高度一般為～(圖241)。 為了保證柱與基礎的整體結合，柱插入基礎應有足的深度見表28，此外，還應滿足柱內(nèi)受縱向鋼筋(直徑)錨固長度不小于的要求，并應考慮吊裝時柱的穩(wěn)定性，即要求預制柱長。表28 柱的插入深度注：；為短邊。，可適當減?。黄木啻笥跁r，應適當加大。為了防止安裝預制柱時，杯底可能發(fā)生沖切破壞，基礎的杯底應有足夠的厚度。其值見表29。同時，杯口內(nèi)應鋪墊50厚的水泥砂漿?；A的杯壁應有足夠的抗彎強度，其厚度可按表29選用。 表29 基礎杯底厚度和杯壁厚度注：1．雙肢柱的值可適當加大。2．當有基礎梁時?；A梁下的杯壁厚度應滿足其支承寬度的要求。3．柱插入杯口部分的表面應鑿毛。柱與杯口之間的空隙，應用細石混凝土(比基礎混凝土標號高一級)密實充填，其強度達到基礎設計標號的以上時，方能進行上部吊裝。4．杯壁配筋當柱為軸心受壓或小偏心受壓，且(為杯壁高度)時，或為大偏心受壓且時，杯壁內(nèi)一般不配筋。當柱為軸心或小偏心受壓，且時，杯壁內(nèi)可按表2圖242的要求配置鋼筋；其它情況下，應按計算配筋。 表210 杯壁的配筋數(shù)量5．雙杯口基礎及高杯口基礎。在廠房伸縮縫處，需設置雙杯口基礎。當兩杯口間的寬度時，宜在中間杯壁內(nèi)配筋(圖243)。圖242 杯口基礎及高杯壁口基礎 圖243 雙杯口基礎的杯壁配筋因地質(zhì)條件，或因有設備基礎，在單層廠房中有時需將個別或部分柱基的埋置深度加大。為使廠房預制柱的長度相同，常在這些柱下設置高杯口基礎，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件設計。 圖244 高杯口基礎的配筋【例2】某工業(yè)廠房柱（截面尺寸）其基礎頂面的荷載由排架內(nèi)力組合給出三中最不利形式： 地基承載力特征值，C20級混凝土，試設計此杯口基礎。解：（1）根據(jù)構造要求選定基礎高度及確定基礎埋深由表28可知，柱的插入深度，由表29可知柱的杯底厚度，取，杯底上部鋪設水泥砂漿，故初選，選杯壁厚400，高500，見圖245基礎埋深=基礎頂面埋深+柱插入基礎深度+柱底墊層厚度+杯底厚度因室外基礎頂面埋深為550，室內(nèi)外高差150，故=500+150+700+50+250=1650（）（2）確定基礎底面尺寸。上部結構傳至基礎底面的設計荷載為下列三種： 1)預估基礎底面尺寸按最大軸力確定底面尺寸，此時地基承載力特征值為，由軸心受壓公式得： 為平均埋深：，取20。故～,，則選長邊尺寸，短邊尺寸，則 ， 滿足要求2）驗算所選基底尺寸是否滿足要求。對A組荷載組合對B組荷載組合 對C組荷載組合 計算表明，荷載組合以C組最為不利，故下面的計算均以C組為準。地基反力為：故所選基底尺寸滿足要求（3）基礎抗沖切驗算1）基底凈反力設計值2）柱邊沖切承載力驗算由圖246可知 ： 故 滿足要求3）變階處沖切承載力驗算（圖246） 滿足要求（4）基底配筋計算1）沿長邊方向： ，A. 沿柱邊截面： B. 沿變階處截面由A、B可知，取。選。2）沿短邊方向圖245 樁基尺寸 圖246沖切驗算A. 柱邊截面 B. 變階處截面由A、B可知，取，選用實配942。設計完畢，施工圖見圖247圖247 施工圖 單層廠房的屋蓋結構選型 目前單層廠房屋蓋結構的形式基本上分為無檁和有檁兩種體系。無檁體系是將大型屋面板直接焊在(一般不少于三個焊點)屋架或屋面梁上而形成的屋蓋結構。這種屋蓋的整體性 和剛度均較好，構件種類和數(shù)量較少，故安裝工序少，施工速度快，適用廣泛，在具有較大噸位吊車和有較大振動的大中型及重型廠房中經(jīng)常使用。有檁體系是將小型屋面板或屋面瓦放在檁條上，檁條支承在屋架上而形成的屋蓋結構。這種屋蓋的構件小而輕，便于運輸和吊裝，雖然整體剛度較小，但在保證板與檁條、檁條與屋架均已牢固連接的前提下，可滿足一般中小型廠房的使用要求。 除上述兩種常用的屋蓋結構外，工業(yè)廠房中還采用了多種形式的板梁合一的屋蓋體系，如T形板、拱形弧、V形折板和馬鞍形殼板等；其中以T形板使用得最多。 本節(jié)將主要介紹屋面構件、屋面梁和屋架、板梁合一結構、天窗架及托架的常用形式及選用方法。單層廠房中常用的屋面板有預應力混凝土屋面板(槽形板)、預應力混凝土形屋面板，預應力混凝土單肋板、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。其中應用最廣泛的是預應力混凝土屋面板。預應力混凝土屋面板由面板、橫肋和縱肋組成，其傳力系統(tǒng)類似梁板結構所介紹的平面樓蓋，其中板、橫肋和縱肋分別相當于平面樓蓋中的板、次梁和主梁。其常見的平面尺寸有，也有采用、和的。屋面板一般承受防水屋面恒載和積灰荷載、雪荷載及施工檢修荷載等活載。設計時可根據(jù)其柱網(wǎng)布置、屋面荷載等情況分別選用全國性和地區(qū)性標準圖集，如G410等。 檁條起著支承小型屋面板并將屋面荷載傳給屋架的作用。它與屋架應連接牢固，并與支撐構件共同組成整體，保證廠房的空間剛度，可靠地傳遞水平荷載。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，也可為預應力混凝土，其常見類型見表212。當檁條跨度為4m或6m時，一般采用上述形式，當檁條跨度為9m或更大時，可采用組合式(上弦為鋼筋混凝土，腹桿與下弦桿為鋼材)和輕鋼檁條。檁條支撐在屋架上弦有正放和斜放兩種形式。前者受力較好，但屋架上弦要做水平支托(圖248a)；后者在荷載作用下產(chǎn)生雙向彎曲，若屋面坡度較大時，在未焊牢時易傾翻，故往往需在支座處屋架上弦預埋件上事先焊一短鋼板來防止傾翻(圖248b)。圖48檁條與上弦桿連接方法 屋面梁和屋架是單層廠房中的重要構件，起著支承屋面板或檁條并將屋面荷載傳給排架柱的作用，其常見形式、經(jīng)濟指標、特點和適用條件見表213。除表中所列構件外，在紡織廠中一般采用鋸齒形屋蓋，常用鋼筋混凝土三角剛架和鋼筋混凝土窗框支承屋面板兩種形式。屋面梁和屋架形式的選擇，應根據(jù)廠房的使用要求、跨度大小、吊車噸位和工作制級別、現(xiàn)場條件及當?shù)厥褂媒?jīng)驗等因素而定。根據(jù)國內(nèi)工程經(jīng)驗，在此提出如下建議：廠房跨度在15m及以下時，當?shù)踯嚻鹬亓?，且無大的振動荷載時，可選表212中序號3～6或序號7(有檁體系時)；當?shù)踯嚻鹬亓繒r，宜選用序號2或8。廠房跨度在18m及以上時，一般宜選用序號9～11；對于冶金廠房的熱車間，宜選用序號12；當跨度為18m時，亦可采用序號5或6(吊車起重量≤10時)或序號2。對于采用橫向或井式天窗的廠房，一般宜選用序號12或13。設計時可根據(jù)上述建議靈活選用，屋面梁與屋架均有全國性和地區(qū)性的標準圖集可查。但遇到特殊情況，需進行屋面梁和屋架設計時，可參考有關資料進行。板梁或板架合一結構是在對原有的廠房屋蓋結構進行改革的基礎上形成的，它是將屋面板和梁組成整體，既可減少結構構件的種類和數(shù)量以及施工吊裝工序，又具有受力性能合理、結構高度小、空間剛度好、材料用量省等優(yōu)點，目前多用于無吊車或吊車起重量小的廠房和倉庫。下面簡介幾種常見結構形式。表211 屋面板類型表 表212 檁條類型表如圖249所示，預應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形整體空間結構. 圖249 V形板生產(chǎn)示意圖 表213 常用屋面梁、屋架表V形折板具有體型簡潔，澆縫后整體剛度和抗震性能好等優(yōu)點。它制作方便，可疊層生產(chǎn)，便于采用工業(yè)化方法制作和施工，用料省，自重輕，已在工業(yè)建筑中得到廣泛應用。其通常跨度為9～15m，最大已達33m，坡寬(即一個V形折板的水平投影寬度)一般采用2～3m，縱向高跨比不宜小于1/20，板厚不宜小于35mm，折板傾角一般采用～。設計時可根據(jù)跨度及荷載選用全國性或地區(qū)性標準圖集(如CG434等)。預應力混凝土T形板分單T板和雙T板兩種，跨度18m以上時應用單T扳。其優(yōu)點是既可做屋面扳、樓面板，也可作墻板。且其體型簡單，制作方便，便于工業(yè)化生產(chǎn)，并可降低圍護結構的高度和簡化支撐。其缺點是尺寸和重量大，需較大的運輸和起重設備，在工地制作時，則要有較大的場地。預應力混凝土T形板能一件多用，可用一種形式的構件裝配成一幢廠房的全體結構和墻體，并易形成大柱網(wǎng)．其高跨比一般為1/30～1/40，～。目前在美國、西歐、日本都已廣泛使用。 預應力混凝土雙曲拋物面殼板，又稱馬鞍形殼板，其外形如圖251所示，為負高斯曲率雙曲拋物面。配有兩簇交叉的直線預應力鋼筋，可在先張法臺座上疊層生產(chǎn)。國內(nèi)常用跨度為9～15m，最大已用到28m，～3m，板厚35～50mm。 雙曲拋物面殼板系空間薄壁結構，受力性能好，剛度大，用料省，構件種類少，便于工廠化生產(chǎn)，利用機械化施工。目前國外如歐洲、日本等地區(qū)，已將其列為一種工業(yè)建筑體系，廣泛推廣使用。板梁合一的屋蓋結構在一定程度上改革了板、梁(屋架)分離的屋蓋體系，減輕了屋蓋結構自重，是單層工業(yè)廠房屋蓋體系改革值得注意的動向。 圖250 T形板圖 圖251 雙曲線拋物面殼板160