【正文】 它的受力性能與一般的懸臂梁不同，屬變截面深梁。1．牛腿的設(shè)計(1)牛腿的受力特點，破壞形態(tài)與計算簡圖。下面分別就牛腿和預(yù)埋件的設(shè)計進行討論。當變階處柱截面驗算鋼筋不滿足要求時，可在該局部區(qū)段附加配筋。承載力驗算時，考慮到施工荷載下的受力狀態(tài)為臨時性質(zhì)，安全等級可降一級使用。驗算時，柱自重采用設(shè)計值。吊裝時柱的混凝土強度一般按設(shè)計強度的70%考慮，當?shù)跹b驗算要求高于設(shè)計強度的70％方可吊裝時，應(yīng)在設(shè)計圖上予以說明。3．吊裝運輸階段的驗算單層廠房施工時，往往采用預(yù)制柱，現(xiàn)場吊裝裝配，故柱經(jīng)歷運輸、吊裝工作階段。 ②表中有吊車廠房排架柱的計算長度，當計算中不考慮吊車荷載時，可按無吊車廠房的計算長度采用；但上柱的計算長度仍按有吊車廠房采用。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。當開孔尺寸超過上述范圍時，則應(yīng)按雙肢柱計算。I形柱的翼緣高度不宜小于120mm，腹板厚度不應(yīng)小于100mm，當處于高溫或侵蝕性環(huán)境中，翼緣和腹板的尺寸均應(yīng)適當增大。1．截面尺寸使用階段柱截面尺寸除應(yīng)保證具有足夠的承載力外，還應(yīng)有一定的剛度以免造成廠房橫向和縱向變形過大，發(fā)生吊車輪和軌道的過早磨損，影響吊車正常運行或?qū)е聣臀萆w產(chǎn)生裂縫，影響廠房的使用。 柱的設(shè)計一般包括確定柱截面尺寸、截面配筋設(shè)計、構(gòu)造、繪制施工圖等。對于管柱或其它柱型可根據(jù)經(jīng)驗和工程具體條件選用。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600≤≤800mm時，采用矩形或I形；當900≤≤1200mm時，采用I形；當1300≤≤1500mm時，采用工形或雙肢柱；當≥1600mm時，采用雙肢柱。單層廠房柱的形式雖然很多、但在同一工程中，柱型及規(guī)格宜統(tǒng)一，以便為施工創(chuàng)造有利條件。管柱：如圖225e所示，可分為圓管和方管(外方內(nèi)圓)混凝土柱，以及鋼管混凝土柱三種。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：如圖225c、d所示，可分為平腹桿與斜腹桿兩種。I形柱：如圖225b所示，能較合理地利用材料，在單層廠房中應(yīng)用較多，已有全國通用圖集可供設(shè)計者選用。單層廠房柱的形式很多，常用的見圖225，分為下列幾種：矩形截面柱：如圖225a所示，其外形簡單，施工方便，但自重大，經(jīng)濟指標差，主要用于截面高度的偏壓柱。如圖224所示，其內(nèi)力計算可按下列步驟進行：(1)先假設(shè)排架無側(cè)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(shù)，并將其沿反方向加于可側(cè)移的排架上，求出各柱頂剪力； (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。單層廠房空間作用分配系數(shù)可從表26中直接查得，但應(yīng)注意，該表下部注中強調(diào)了四種情況下不考慮空間作用。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223a 所示，其空間作用小；若兩端無山墻，在均布荷載作用下，如圖223b所示，近于平面排架受力，無空間作用。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。故兩端有山墻的廠房的μ值遠遠小于無山墻的值。 （a）兩端有山墻作用 （b）兩端無山墻作用圖223 均布荷載作用下的廠房空間作用(2)廠房兩端有無山墻。屋蓋剛度大時，沿縱向分布的荷載能力強，空間作用好，值小。 （a）按平面排架計算 （b）考慮空間作用時的排架計算圖222 廠房排架的空間作用據(jù)實測，某無檁屋蓋的單跨廠房。但實際上，廠房是由若干榀排架組成的整體空間結(jié)構(gòu)，排架與排架間由縱向構(gòu)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222b)。故凡使，但的荷載項，只要有可能，應(yīng)參與組合；(7)在組合與時應(yīng)注意，有時177。內(nèi)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(yīng)參加；(2)在吊車豎向荷載中，對單跨廠房應(yīng)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。當一定時，對小偏壓構(gòu)件，越大，則鋼筋用量也越大；對大偏壓構(gòu)件，越大，則鋼筋用量反而減小。, 因有異號彎矩，且為便于施工，柱截面常用對稱配筋,即。，參與組合的可變荷載僅限于豎向荷載。注: 。對于一般中、小型廠房，吊車荷載不大，故往往是柱底截面ⅢⅢ控制下柱的配筋；對吊車噸位大的重型廠房，則有可能是ⅡⅡ截面．下柱底截面ⅢⅢ的內(nèi)力值也是設(shè)計柱基的依據(jù)，故必須對其進行內(nèi)力組合。 上柱：最大彎矩及軸力通常產(chǎn)生于上柱的底截面II(圖221)，此即上柱的控制截面。 通過排架的內(nèi)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(chǎn)生的內(nèi)力(M、N、V)，但柱及柱基礎(chǔ)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(chǎn)生最危險的內(nèi)力，然后根據(jù)它來進行柱截面的配筋計算及柱基礎(chǔ)設(shè)計，此乃排架內(nèi)力組合所需解決的問題。在W1的作用下，查表111，得反力系數(shù)計算式，柱頂不動鉸支座反力：=() 圖220 例題20圖在W2的作用下，Rc==(kN) (←)故各柱總的柱頂剪力為VA=ηA(W+RA+RC) RA=(3+11+7)11= (kN)(←)VB=ηB(W+RA+RC)=21=(→)VC=ηC(W+RA+RC) RC=217=(kN) (←) (3)繪制彎矩圖。已知：屋面及天窗架傳來的風荷載集中力設(shè)計值為，由墻傳來的風荷載均布荷載設(shè)計值為=，=。圖219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(shù)。 （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219 各種荷載作用時排架計算示意圖1．柱頂作用水平集中力F時如圖218c所示，設(shè)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。對于由若干柱子構(gòu)成的等高排架，在柱頂水平力作用下，其柱頂剪力可根據(jù)各柱的抗剪剛度進行分配，這就是結(jié)構(gòu)力學中的剪力分配法。顯然，若材料相同，柱的剛度越大，需要施加的水平力越大。由結(jié)構(gòu)力學可知，當單位水平力作用于單階懸臂柱頂時，如圖218a所示，柱頂水平位移為 （8）式中λ＝，n=,，可由附表5中附表圖5查得。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(lián)結(jié)，當排架發(fā)生水平位移時，其柱頂?shù)奈灰葡嗤?，如圖217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。圖216 排架風荷載計算簡圖 圖217 等高排架的形式——風荷載體型系數(shù)，取決于建筑物的體型，由風洞試驗確定，可從《砼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中有關(guān)表格查出。值與建筑物所在地和環(huán)境有關(guān)，可從《砼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中全國基本風壓分布圖中查得，對山區(qū)和沿海區(qū)，應(yīng)乘以相應(yīng)的調(diào)整系數(shù)。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?zhèn)鱽淼模渥饔梅较虼怪庇诮ㄖ锏谋砻?，如圖216所示，分壓力和吸力兩種。但在吊車梁按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時，可采用吊車荷載的準永久值。（5）吊車荷載的組合值、頻遇值及準永久值系數(shù)吊車荷載的組合值、頻遇值及準永久值系數(shù)可按表25中的規(guī)定采用。（4）吊車的動力系數(shù)當計算吊車梁及其連接的強度時，《砼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定吊車豎向荷載應(yīng)乘以動力系數(shù)。多臺吊車同時達到荷載標準值的概率很小，故在設(shè)計中進行荷載組合時，根據(jù)《砼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，應(yīng)對其標準值乘以相應(yīng)的折減系數(shù)。當車間內(nèi)有多臺吊車共同工作時，計算吊車水平荷載，《砼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，對單跨或多跨廠房的每個排架，參與組合的吊車臺數(shù)不應(yīng)多于2臺。吊車縱向水平荷載標準值，應(yīng)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 (26)式中 ——吊車臺數(shù)； ——每臺吊車剎車輪數(shù)。當?shù)踯嚿厦婷總€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： (25a)兩臺吊車相同時： (25b)注意是同時作用在吊車兩邊的柱列上。因此，吊車上每個輪子所傳遞的橫向水平力T(kN)為： (24)式中 ——橫向制動力系數(shù)，對軟鉤吊車，當G≤10t時，取12％；當G=16～50t時，取10％；當G≥75t時，取8％，對硬釣吊車，取20％。吊車的橫向水平荷載主要是指小車水平剎車或啟動時產(chǎn)生的慣性力，其方向與軌道垂直，可由正、反兩個方向如圖215所示作用在吊車梁的頂面與柱聯(lián)結(jié)處。 吊車水平荷載。 (2) (2) 當兩臺吊車完全相同時，上式可簡化為： （23） 式中為相應(yīng)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214計算。當兩臺吊車不同時： （22）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21 6m柱距可不做剛度驗算的柱截面最小尺寸表22 單層廠房邊柱常用截面（mm）87表23 單層廠房中柱常用截面（mm） 圖 213吊車的最大輪壓與最小輪壓 圖 214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(yīng)的支座反力影響線上豎向坐標值，按圖214所示的幾何關(guān)系計算。與的標準值，可根據(jù)吊車的規(guī)格(吊車類型、起重量、跨度及工作級別)從《起重機設(shè)計規(guī)范》及產(chǎn)品樣本中查出。吊車豎向荷載是指吊車(大車和小車)重量與所吊重量經(jīng)吊車梁傳給柱的豎向壓力。 圖212 吊車荷載示意圖對山區(qū),； ——屋面積雪分布系數(shù)，可根據(jù)各類屋面的形狀從《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》中查出。屋面水平投影面上的雪荷載標準值()可按下式計算： （21）式中 ——雪荷載標準值()；——基本雪壓(kN/m2)，系以當?shù)匾话憧諘缙教沟孛嫔辖y(tǒng)計所得的50年一遇的最大積雪的自重確定?？紤]到不可能在屋面積雪很深時進行屋面施工，故規(guī)定雪荷載與施工荷載不同時考慮，設(shè)計時取兩者中的較大值。各類常用材料的自重的標準值可查《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》。 為了保證吊車的正常運行，確定柱截面尺寸時，尚應(yīng)考慮到應(yīng)使吊車的外邊緣與上柱側(cè)面之間留有一定的 圖211 吊車端部的預(yù)留孔隙空隙，如圖211所示，詳見有關(guān)吊車設(shè)計資料。 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(shù)，可參考同類廠房或按表3初步選定。柱總高H=柱頂標高+基礎(chǔ)底面標高的絕對值初步擬定的基礎(chǔ)高度；上柱高柱頂標高軌頂標高+軌道構(gòu)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(shù)，吊車軌頂?shù)臉?gòu)造高度與標志高度之間允許有177。 3．柱的尺寸排架計算屬超靜定問題，其內(nèi)力與桿件尺寸有關(guān)，故在計算簡圖中需初步確定柱的尺寸。由假定(2)可知，橫梁兩端的水平位移相等。2．基本假定為了簡化計算，根據(jù)構(gòu)造與實踐經(jīng)驗，作如下假定：(1)柱下端固接于基礎(chǔ)頂面，橫梁鉸接在柱上；(2)橫梁為沒有軸向變形的剛性桿件。計算時，可通過任意兩相鄰排架的中線，截取一部分廠房(圖210a中陰影部分)作為計算單元。1．計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。 圖29 基礎(chǔ)梁的位置 當廠房不高、地基比較好、柱基礎(chǔ)又埋得較淺時，也可不設(shè)基礎(chǔ)梁而做磚石或混凝土墻基礎(chǔ)。基礎(chǔ)梁與柱一般不要求連接，將基礎(chǔ)梁直接放置在柱基礎(chǔ)杯口上或當基礎(chǔ)埋置較深時，放置在基礎(chǔ)上面的混凝土墊塊上，如圖29所示?；A(chǔ)梁底部距土壤表面應(yīng)預(yù)留lOOmm的空隙，使梁可隨柱基礎(chǔ)一起沉降。 在進行廠房結(jié)構(gòu)布置時，應(yīng)盡可能將圈梁，連系梁和過梁結(jié)合起來，以節(jié)約材料、簡化施工，使一個構(gòu)件在一般廠房中，能起到兩種或三種構(gòu)件的作用。連系梁通常是預(yù)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。連系梁的作用是連系縱向柱列，以增強廠房的縱向剛度并傳遞風載到縱向柱列。當圈梁被門窗洞口切斷時，應(yīng)在洞口上部墻體中設(shè)置一道附加圈梁(過梁)，其截面尺寸不應(yīng)小于被切斷的圈梁。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5～8m時，應(yīng)在檐口附近布置一道，當檐高大于8m時，宜增設(shè)一道；對有橋式吊車或有極大振動設(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位置增設(shè)一道，當外墻高度大于15m時，還應(yīng)適當增