【正文】 向力的作用點至下柱邊緣的水平距離 向力和水平拉力值； b— — 牛腿寬度； h0—— 牛腿與下柱交接處的垂直截面有效高度 。 2. 牛腿設(shè)計 第 12章 單層廠房結(jié)構(gòu) 柱 的 設(shè) 計 ? 牛腿尺寸及配筋 為了防止牛腿頂面加載墊板下混凝土的 局部受壓破壞 ， 墊板下的局部壓應(yīng)力應(yīng)滿足 式中： A為局部受壓面積； fc為混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值 。 vk? ??F fA2. 牛腿設(shè)計 第 12章 單層廠房結(jié)構(gòu) 柱 的 設(shè) 計 （ 3） 縱向受力鋼筋計算與構(gòu)造 計算簡圖 ： 試驗研究表明，牛腿在豎向力和水平拉力作用下，其受力特征可以用由牛腿頂部水平縱向受力鋼筋為拉桿和牛腿內(nèi)的斜 向受壓混凝土為壓桿組成的三角桁架模型來描述。 牛腿的計算簡圖 2. 牛腿設(shè)計 A 第 12章 單層廠房結(jié)構(gòu) 柱 的 設(shè) 計 縱向受力鋼筋計算 ：在豎向力設(shè)計值 Fv和水平拉力設(shè)計值 Fh共同作用下，通過對 A 點取力矩平衡可得： 近似取 ， ， 則由上式可得縱向受力鋼筋總截面面積 As為 式中 Fv、 Fh—— 分別為作用在牛腿頂部的豎向力設(shè)計值和水平拉力設(shè)計值； a—— 意義同前 ， 當(dāng) a ， 取 a=； fy—— 為縱向受拉鋼筋強度設(shè)計值 。 ? ?v h s 0 s y s s 0??? ? ?a F h a f A hs 5? ?? ?s 0 s s 0/ ????h a hv hsy 0 y??Fa FA f h f2. 牛腿設(shè)計 第 12章 單層廠房結(jié)構(gòu) 柱 的 設(shè) 計 牛腿配筋構(gòu)造 構(gòu)造要求 ： 2. 牛腿設(shè)計 第 12章 單層廠房結(jié)構(gòu) 柱 的 設(shè) 計 （ 4） 水平箍筋及彎起鋼筋 在牛腿的截面尺寸滿足公式的抗裂條件后 ， 可不進行斜截面受剪承載力計算 ， 只需按下述構(gòu)造要求設(shè)置水平箍筋和彎起鋼筋 。 水平箍筋 的直徑應(yīng)取 612mm， 間距 100150mm， 且在上部 2h0/3范圍內(nèi)的水平箍筋總截面面積不應(yīng)小于承受豎向力的受拉鋼筋截面面積的 1/2。 當(dāng)牛腿的 剪跨比 a/h0≥ ， 宜設(shè)置 彎起鋼筋 。 縱向受拉鋼筋 不得兼作 彎起鋼筋 。 彎起鋼筋的 錨固 同縱向受力鋼筋 。 2. 牛腿設(shè)計 第 12章 單層廠房結(jié)構(gòu) 柱 的 設(shè) 計 3. 柱的吊裝驗算 柱 在其自重作用下為受彎構(gòu)件 ， 其計算簡圖和彎矩圖如圖所示 ， 一般取 上柱柱底 、 牛腿根部 和 下柱跨中 三個 控制截面 。 計算時應(yīng)考慮動力系數(shù) ， 重力荷載分項系數(shù) 。 柱的吊裝方式及計算簡圖 第 12章 單層廠房結(jié)構(gòu) 柱 的 設(shè) 計 4. 抗風(fēng)柱的設(shè)計 抗風(fēng)柱承受山墻傳來的風(fēng)荷載 ， 其外邊緣與廠房橫向封閉軸線重合 ，離屋架中心線 600mm。 為了避免抗風(fēng)柱與端屋架相碰 ， 應(yīng)將抗風(fēng)柱的上部截面高度適當(dāng)減小 ， 形成變截面柱 。 抗風(fēng)柱計算簡圖 （ 1） 抗風(fēng)柱尺寸的確定 抗風(fēng)柱截面尺寸除了滿足有關(guān)截面尺寸的限值外 ，上 柱 截 面 尺 寸 不 宜 小 于350mm 300mm ， 下柱截面高度不宜小于 600mm。 抗風(fēng)柱的柱頂標(biāo)高應(yīng)低于屋架上弦中心線 50mm；同時抗風(fēng)柱變階處的標(biāo)高應(yīng)低于屋架下弦底邊 200mm。 第 12章 單層廠房結(jié)構(gòu) 柱 的 設(shè) 計 （ 2） 計算簡圖及內(nèi)力分析 抗風(fēng)柱頂部一般支承在端屋架的 上弦節(jié)點 處 ， 支承點 可視為不動鉸支座 ； 柱底部固定于基礎(chǔ)頂面 ； 當(dāng)屋架下弦設(shè)有橫向水平支撐時 ， 抗風(fēng)柱亦可與 屋架下弦 相連接 ，作 為抗風(fēng)柱的另一個 不動鉸支座 ；當(dāng)在山墻內(nèi)側(cè)設(shè)置水平抗風(fēng)梁或抗風(fēng)桁架時 ， 則 抗風(fēng)梁 （ 或桁架 ） 也為抗風(fēng)柱的一個 支座 。 由于山墻的重量一般由基礎(chǔ)梁承受 ， 故抗風(fēng)柱 主要承受風(fēng)荷載 ，若忽略抗風(fēng)柱自重 ， 則可 按 變截面受彎構(gòu)件 進行設(shè)計 。 當(dāng)山墻處設(shè)有連系梁時 ， 則抗風(fēng)柱可按 變截面的偏心受壓構(gòu)件進行設(shè)計 。 4. 抗風(fēng)柱的設(shè)計 第 12章 單層廠房結(jié)構(gòu) 柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計 1. 基礎(chǔ)的分類與設(shè)計內(nèi)容 (1) 柱下獨立基礎(chǔ) （ 擴展基礎(chǔ) ） 根據(jù)其 受力性能 可分為： 軸心受壓基礎(chǔ) 偏心受壓基礎(chǔ) (2) 基礎(chǔ)的 設(shè)計內(nèi)容 ： 基礎(chǔ)的形式； 埋置深度； 底面尺寸； 基礎(chǔ)高度； 底板的配筋計算； 對一些重要的建筑物或土質(zhì)較為復(fù)雜的地基 ， 尚應(yīng)進行變形或穩(wěn)定性驗算； 當(dāng)獨立基礎(chǔ)的混凝土強度等級小于柱的混凝土強度等級時，尚應(yīng)驗算柱下獨立基礎(chǔ)頂面的局部受壓承載力。 第 12章 單層廠房結(jié)構(gòu) 柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計 2. 基礎(chǔ)底面尺寸 （ 1） 軸心荷載作用下的基礎(chǔ) ： 在軸心荷載作用下，基礎(chǔ)底面的壓力為均勻分布，設(shè)計時應(yīng)滿足： 軸心受壓基礎(chǔ)壓力分布 kkka???NGpfA 若基礎(chǔ)的埋置深度為 d，基礎(chǔ)及其上填土的平均重度為 ,則 ， 可得基礎(chǔ)底面面積為： 0? k0??G dAka0?? ?NA fd第 12章 單層廠房結(jié)構(gòu) 柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計 （ 2） 偏心荷載作用下的基礎(chǔ) ：在偏心荷載作用下，基礎(chǔ)底面的壓力為線性分布。 偏心受壓基礎(chǔ)壓力分布 2. 基礎(chǔ)底面尺寸 第 12章 單層廠房結(jié)構(gòu) 柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計 基礎(chǔ)底面邊緣的壓力可按下式計算： 取 ， 并將 代入 ， 可將基礎(chǔ)底面邊緣的壓力值寫成如下形式： k, m a x bk bkk, m in??p NMp AWbk k k w k? ? ?N N G Nbk k w k w? ? ?kM M V h N e0 bk bk/?e M N2 /6?W lbk, m a x bk 0k, m in61??????p Nep lb b2. 基礎(chǔ)底面尺寸 第 12章 單層廠房結(jié)構(gòu) 柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計 當(dāng) e0?b/6時 ， 基底與地基脫離 ， 此時 在偏心荷載作用下 ， 基礎(chǔ)底面的壓力值應(yīng)符合下式要求： 在確定偏心荷載作用下基礎(chǔ)的底面尺寸時 ， 一般采用 試算法 。 首先按軸心荷載作用下 初步估算基礎(chǔ)的底面面積 ；再 考慮基礎(chǔ)底面彎矩的影響 ， 將基礎(chǔ)底面積適當(dāng) 增加 （ 2040） %， 初步選定基礎(chǔ)底面的邊長 l和 b，計算偏心荷載作用下 基礎(chǔ)底面的壓力值 ， 然后驗算是否滿足要求；如不滿足 ， 應(yīng)調(diào)整基礎(chǔ)底面尺寸重新驗算 ， 直至滿足為止 。 k, m a x ?pfk, m a x k, m ina2???pp2. 基礎(chǔ)底面尺寸 bkk, m a x23Npkl?02bke??第 12章 單層廠房結(jié)構(gòu) 柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計 3. 基礎(chǔ)高度驗算 獨立基礎(chǔ)的高度 除應(yīng) 滿足構(gòu)造要求 外 ， 還應(yīng)根據(jù)柱與基礎(chǔ)交接處以及基礎(chǔ)變階處混凝土的 受沖切承載力 計算 確定 。 基礎(chǔ)沖切破壞示意圖 第 12章 單層廠房結(jié)構(gòu) 柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計 《 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范 》 規(guī)定 ， 對矩形截面柱的矩形基礎(chǔ) ， 柱與基礎(chǔ)交接處以及基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力應(yīng)按下列公式驗算： 式中 at —— 沖切錐面上邊長； ab —— 沖切錐面下邊長； am —— 沖切錐面平均邊長； pj —— 基底最大凈反力； ?hp —— 受沖切承載力截面高度影響系數(shù) 。 l hp t m ??F f a hljlp A?m t b( ) / 2??a a a3. 基礎(chǔ)高度驗算 第 12章 單層廠房結(jié)構(gòu) 柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計 基礎(chǔ)的受沖切承載力截面位置 3. 基礎(chǔ)高度驗算 第 12章 單層廠房結(jié)構(gòu) 柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計 4. 基礎(chǔ)底板配筋 獨立基礎(chǔ)底板的受力狀態(tài)可看作在地基土反力作用下支承于柱上倒置的變截面懸臂板 。 基礎(chǔ)底板配筋計算時采用 地基土凈反力 。 (1) 軸心荷載作用下的基礎(chǔ) ：將基礎(chǔ)底板劃分為四個區(qū)塊，每個區(qū)塊都可看作是固定于柱邊的懸臂板，且區(qū)塊之間無聯(lián)系。 ? ? ? ?ttj albbpM ???? 224 2基礎(chǔ)底板配筋計算圖 ? ? ? ?2II 224 j ttp l a b b? ? ?第 12章 單層廠房結(jié)構(gòu) 柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計 由于長邊方向的鋼筋一般置于沿短邊方向鋼筋的下面 ， 此處若假定 b方向為長邊 ， 故沿長邊 b方向的受力鋼筋截面面積 ， 可近似按下式計算： ys fhMA?? ? 如果基礎(chǔ)底板兩個方向受力鋼筋直徑均為 d， 則截面 Ⅱ － Ⅱ 的有效高度為 ， 故沿短邊 l方向的受力鋼筋截面面積為： ? ?IIII yMAh d f? ?4. 基礎(chǔ)底板配筋 第 12章 單層廠房結(jié)構(gòu) 柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計 (2) 偏心荷載作用下的基礎(chǔ) ：當(dāng)偏心矩小于或等于 1/6 基礎(chǔ)寬度時，沿彎矩作用方向在任意截面 Ⅰ － Ⅰ 處，及垂直于彎矩作用方向在任意截面 Ⅱ — Ⅱ 處相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時的彎矩設(shè)計值可分別按下列公式計算： ? ? ? ?? ? ? ?2I 1 , m a x ,I , m a x , I2I I , m a x , m in12212248j j j jjjGM a l a p p p p lAGM l a b b p pA?????? ? ? ? ? ?????????????? ? ? ? ????? 當(dāng)按上式求得彎矩設(shè)計值 、 后 ， 其相應(yīng)的基礎(chǔ)底板受力鋼筋截面面積即可近似地按軸心受壓基礎(chǔ)的公式進行計算 。 M?II4. 基礎(chǔ)底板配筋 第 12章 單層廠房結(jié)構(gòu) 柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計 5. 構(gòu)造要求 基礎(chǔ)形狀 ： 獨立基礎(chǔ)的底面一般為矩形，長寬比宜小于 2?；A(chǔ)的截面形狀一般可采用對稱的階梯形或錐形。 底板配筋 ： 基礎(chǔ)底板受力鋼筋的最小直徑不宜小于 10mm，間距不宜大于 200mm，也不宜小于 100mm。當(dāng)基礎(chǔ)底面邊長大于或等于，底板受力鋼筋的長度可取邊長的 ，并宜交錯布置。 混凝土強度等級 ： 基礎(chǔ)的混凝土強度等級不宜低于 C20。墊層的混凝土強度等級應(yīng)為 C10。 杯口深度 ：杯口的深度等于柱的插入深度 h1+50mm。為了保證預(yù)制柱能嵌固在基礎(chǔ)中，柱伸入杯口應(yīng)有足夠的深度 h1（表 124） ； h1還應(yīng)滿足柱內(nèi)受力鋼筋錨固長度的要求，并應(yīng)考慮吊裝安裝時柱的穩(wěn)定性。 第 12章 單層廠房結(jié)構(gòu) 柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計 杯口尺寸 ： 杯口平面尺寸應(yīng)大于柱截面邊長，其頂部每邊留出 75mm，底部每邊留出 50mm，以便預(yù)制柱安裝時進行就位、校正，并二次澆筑細石混凝土。 杯底厚度 a1和杯壁厚度 t： 杯底應(yīng)具有足夠的厚度 a1，以防預(yù)制柱在安裝時發(fā)生杯底沖切破壞。 a1和 t按表 125選用。 錐形基礎(chǔ)的邊緣高度 :一般取 a2≥200mm，且 a2≥a1和 a2≥hc/4（ hc為預(yù)制柱的截面高度）；當(dāng)錐形基礎(chǔ)的斜坡處為非支模制作時，坡度角不宜大于 250，最大不得大于 350。 5. 構(gòu)造要求 第 12章 單層廠房結(jié)構(gòu) 柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計 獨立基礎(chǔ)外形尺寸和配筋構(gòu)造 5. 構(gòu)造要求