【正文】 置，天窗架兩端焊在屋架上。支撐系統(tǒng)布置：支撐系統(tǒng)除加強(qiáng)廠房整體剛度和穩(wěn)定性外，還可傳遞風(fēng)荷載與吊車水平荷載。屋蓋包括上弦橫向水平支撐、下弦橫向水平支撐、縱向水平支撐、垂直支撐與縱向水平系桿、天窗架支撐等。圍護(hù)結(jié)構(gòu)布置：廠房檐口標(biāo)高 ≤8m 、跨度 ≤12m 時抗風(fēng)柱可用磚壁柱，一般用鋼筋混凝土抗風(fēng)柱。 (二 )排架計(jì)算 1．排架計(jì)算的主要內(nèi)容為 ：確定計(jì)算簡圖，此時應(yīng)確定柱子的各段高度，假定柱截面尺寸，算出各部分柱子截面慣性矩；各項(xiàng)荷載計(jì)算；在各項(xiàng)荷載作用下進(jìn)行排架內(nèi)力分析，求出各控制截面的內(nèi)力值；內(nèi)力組合，求出各控制截面的最不利內(nèi)力。但當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)較差、變形較大或有比較大的地面荷載 (如大量堆料 )等，則應(yīng)考慮基礎(chǔ)位移和轉(zhuǎn)動對排架內(nèi)力的影響。但對于下弦桿用圓鋼或角鋼的組合式屋架、二鉸、三鉸拱屋架，則應(yīng)考慮其軸向變形對排架內(nèi)力的影響。永久荷載包括屋蓋自重、上柱自重、下柱自重；吊車梁和軌道等零件重以及有時支承在柱牛腿上的圍護(hù)結(jié)構(gòu)等重量。 4．排架內(nèi)力分析：單層廠房排架為超靜定結(jié)構(gòu)，它的超靜定次數(shù)等于它的跨數(shù)。對于不等高排架則用力法計(jì)算要比位移法簡便得多。 排架控制截面、荷載組合和內(nèi)力組合 表 661 (3)運(yùn)輸及吊裝驗(yàn)算：構(gòu)件采用平臥澆制時，采用半吊較為方便，平吊驗(yàn)算不能滿足要求時，可采用翻身吊進(jìn)行驗(yàn)算。長牛腿按懸臂梁設(shè)計(jì)，短牛腿按變高截面深梁設(shè)計(jì)。 二、多層及高層房屋 (一 )結(jié)構(gòu)體系及布置 當(dāng)建筑物高度增加時，水平荷載 (風(fēng)荷載及地震作用 )對結(jié)構(gòu)起的作用將愈來愈大。圖 661 是結(jié)構(gòu)內(nèi)力 (N， M)或位移 (△)與高度的關(guān)系，彎矩和位移都成指數(shù)曲線上升。在地震區(qū)，地震作用對高層建筑的威脅也比多層建筑要大，抗震設(shè)計(jì)應(yīng)受到加倍重視?，F(xiàn)在，多層和高層建筑結(jié)構(gòu)體系大約可分為四大類型：框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架一剪力墻結(jié)構(gòu)和簡體結(jié)構(gòu)，各有不同的適甩高度和優(yōu)缺點(diǎn)。 多層建筑可以采用磚石和鋼筋混凝土材料建造。鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕、強(qiáng)度高、抗震性能好、施工方便等優(yōu)點(diǎn)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)造價較低、材料來源豐富，便于做成各種形狀，而且結(jié)構(gòu)剛度大，耐火性能好。近年來，開始采用高強(qiáng)混凝土，并且改進(jìn)了結(jié)構(gòu)體系，鋼筋混凝土的建造高度也逐漸增加。 1．框架結(jié)構(gòu)體系 當(dāng)采用梁柱組成的結(jié) 構(gòu)體系作為建筑豎向承重結(jié)構(gòu)，并同時承受水平荷載時，稱其為框架結(jié)構(gòu)體系。 框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是建筑平面布置靈活，可做成需要較大空間的會議室餐廳、辦公室及工業(yè)車間、實(shí)驗(yàn)室等，加隔墻后，也可做成小房間。 通常，梁、柱斷面尺寸都不能太大，否則影響使用面積。在抗震設(shè)防烈度較高的地區(qū)，高度更加受到限制 。但是，變形大了容易引起非結(jié)構(gòu)構(gòu)件 (如填充墻、裝修等 )出現(xiàn)裂縫及破壞，這些破壞會造成很大經(jīng)濟(jì)損失，也會威脅人身安全。否則，就要嚴(yán)格控制框架建造的高度。 通常根據(jù)使用要求和建筑布置確定的柱網(wǎng)和層高布置梁和柱。梁的跨度受到梁斷面尺寸的限制。柱斷面的尺寸要根據(jù)所承受軸力和彎矩的大小確定。 梁、柱布置要整齊、規(guī)則。 2．剪力墻結(jié)構(gòu)體系 利用建筑物的墻體作 為豎向承重和抵抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)，稱為剪力墻結(jié)構(gòu)體系。 剪力墻的間距受樓板構(gòu)件跨度的限制，一般為 3～ 8m。 現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)整體性好，剛度大，在水平力作用下側(cè)向變形小。剪力墻的抗震性能也好。由于它適合于建造住宅，我國許多 5～ 8層住宅也都采用剪力墻結(jié)構(gòu)體系。 為了減輕自重和充分利用剪力墻的承載力和剛度，剪力墻的間距要盡可能做大些，如做成 6m 左右。底層柱的剛度小，形成上下剛度突變，在地震作用下底層柱會產(chǎn)生很大內(nèi)力及塑性變形，致使結(jié)構(gòu)破壞。 為了滿足地震區(qū)住宅建筑需要底層商店或旅館中底層需設(shè)置大 的公用房間的要求，可做成部分剪力墻框支、部分剪力墻落地的底層大空間剪力墻結(jié)構(gòu)。上部則應(yīng)采用開間較大的剪力墻布置方案。 3．框架 剪力墻及框架 筒體結(jié)構(gòu)體系 框架結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度差，抵抗水平荷載能力較低，地震作用下變形大，但它具有平面靈活、有較大空間、立面處理易于變化等優(yōu)點(diǎn)。把兩者結(jié)合起來，取長補(bǔ)短，在框架中設(shè)置一些剪力墻，就成了框架 剪力墻結(jié)構(gòu)。如果把剪力墻連在一起，做成井筒式，井筒的剛度 和承載力都將大大提高，也增強(qiáng)了抗扭能力，因此，可以建造高達(dá) 30～ 40 層的建筑。從受力和變形性能來看，它與框架 剪力墻結(jié)構(gòu)相同，可統(tǒng)稱為框架 剪力墻體系。同時，由于框架和剪力墻協(xié)同工作，通過變形協(xié)調(diào)，使各層變形趨于均勻，改善了純框架和純剪力墻結(jié)構(gòu)中上部和下部層間變形相差較大的缺點(diǎn)，因而在地震作用下可減少非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞。 無論從使用上，還是從受力、變形性能上看，框架．剪力墻 (簡體 )結(jié)構(gòu)都是一種比較好的體系，在公共建筑和辦公樓等建筑中得到廣泛應(yīng)用。剪力墻的數(shù)量與結(jié)構(gòu)體形、高度有關(guān)。但剪力墻太多，不僅會增加建筑布置的困難，而且在地震作用下，剛度大則地震力也大，這是不利的，通常以保證結(jié)構(gòu)側(cè)向變形不超過規(guī)范規(guī)定的限制值為宜。 剪 力墻布置可以靈活，但要考慮以下幾點(diǎn)要求： (1)剪力墻布置以對稱為好，可減少結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)。當(dāng)不能對稱布置剪力墻時，也要使剛度中心盡量和質(zhì)量中心接近，減少地震作用產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)。 (3)在層高不高的情況下，剪力墻可做成 T形， Γ 形或 L 形，以充分發(fā)揮剪力墻的作用。這種布置方式還可以便框架柱的布置靈活形成豐富多變的立面效果。但要注意，在同一軸線上分設(shè)在兩端、相距較遠(yuǎn)的剪力墻，會限制兩墻之間構(gòu)件的收縮和膨脹，由此產(chǎn)生的溫度應(yīng)力可能造成不利影響。對框架產(chǎn)生不利的影響要限制剪力墻 (或井簡 )之間的距離與樓板寬度之比 L／ B。 4．筒中筒結(jié)構(gòu)體系 當(dāng)建筑超過 40～ 50 層時，要采用抗側(cè)力剛度更大的結(jié)構(gòu)體系．框筒結(jié)構(gòu)或筒中筒結(jié)構(gòu)體系。這種密柱深梁結(jié)構(gòu)，形式上緣框架，實(shí)質(zhì)上是一個開了許多窗的簡體，因此稱為框筒，它靠空間的簡體受力特性來抵抗水平力。翼緣框架中各柱軸力分布并不均勻，愈靠近角部的柱所受 軸力愈大。水平荷載下的樓板只是一個剛性隔板保持框筒的側(cè)向穩(wěn)定和側(cè)向剛度，有如竹子中的竹節(jié)。 框筒可以作為抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單獨(dú)使用，稱為框筒結(jié)構(gòu)，它可形成很大的使用空間。在多數(shù)情況下，要使框筒與剪力墻組成的實(shí)腹內(nèi)筒結(jié)合，形成筒中筒。內(nèi)、外筒之間不再設(shè)柱，內(nèi)筒 、外簡直接承受樓板傳來的垂直荷載，并共同抵抗水平荷載，樓板除了承受垂直荷載以外，仍然可起剛性隔板的作用。 框筒的柱距很密。通常，在結(jié)構(gòu)總高和總寬之比 H/B 大于 3 時，才能充分發(fā)揮框筒的作用。 5．多筒結(jié)構(gòu) 多筒結(jié)構(gòu)可分為兩類，一類是將多個簡體合并在一起形成成束筒，一類是在簡體之間用剛度很大的水平構(gòu)件相互聯(lián)系，成為巨形框架。 巨形框架不是由普通梁柱組成的，而是用筒體作柱子，用高度很大 (一層或幾層樓高 )的水平構(gòu)件作梁，巨形 框架梁可以隔若干層設(shè)置一根。巨形框架的抗側(cè)剛度視簡體及水平構(gòu)件的剛度而定。平面框架的內(nèi)力計(jì)算方法很多，如彎矩分配法、無剪力分配法、迭代法等均已在結(jié)構(gòu)力學(xué)中作了介紹，但當(dāng)結(jié)構(gòu)跨數(shù)較多、層數(shù)較多時，用上述方法進(jìn)行手算需耗費(fèi)大量的人力，因此目前較多的是根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本原理編制電算程序，由計(jì)算機(jī)直接求出結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移以至各截面的配筋。 下文主要介紹框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常用的近似計(jì)算方法，包括豎向荷載作用下的分層法， 水平荷載作用下的反彎點(diǎn)法和修正反彎點(diǎn)法 (D 值法 )。為方便起見，常常忽略結(jié)構(gòu)縱向和橫向之間的空間聯(lián)系，忽略各構(gòu)件的抗扭作用，將縱向框架和橫向框架分別按平面框架進(jìn)行分析計(jì)算 [圖 663(c)、 (d)]。在分析圖 663所示的各榀平面框架時，由于通常橫向框架的間距相同，作用于各橫向框架上的荷載相同，框架的抗側(cè)剛度相同，因此，各榀橫向框架都將產(chǎn)生相同的內(nèi)力與變形，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時一般取中間有代表性的一榀橫向框架進(jìn)行分析即可；而作用于縱向框架上的荷載則各不相同。 2)節(jié)點(diǎn)的簡化 框架節(jié)點(diǎn)一般總是三向受力的，但當(dāng)按平面框架進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時，則節(jié)點(diǎn)也相應(yīng)地簡化。在現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，梁和柱內(nèi)的縱向受力鋼筋都將穿過節(jié)點(diǎn)或錨入節(jié)點(diǎn)區(qū) (圖664)。 裝配式框架結(jié)構(gòu)則是在梁底和柱子的某些部位預(yù)埋鋼板，安裝就位后再焊接起來 (圖665)，由于鋼板在其自身平面外的剛度很小，同時焊接質(zhì)量隨機(jī)性很大，難以保證結(jié)構(gòu)受力后梁柱間沒有相對轉(zhuǎn)動，因此常把這類節(jié)點(diǎn)簡化成鉸接節(jié)點(diǎn) [圖 665(α)] 或半鉸節(jié)點(diǎn) [圖 665(b)]。節(jié)點(diǎn)左右梁端均可有效地傳遞彎矩．因此可認(rèn)為是剛接節(jié)點(diǎn)。 框架支座可分為固定支座和鉸支座，當(dāng)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土柱時，一般設(shè)計(jì)成固定支座，當(dāng)為預(yù)制柱杯形基礎(chǔ)時，則應(yīng)為構(gòu)造揩施不同分別簡化為固定支座和鉸支座。 2．框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法 框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及其側(cè)移的計(jì)算，可以用計(jì)算機(jī)或手算來完成?，F(xiàn)已有多種通用程序可供應(yīng) 用，只需將荷載和框架的幾何尺寸等參數(shù)輸入，則各桿件的內(nèi)力、側(cè)移、甚至各構(gòu)件的截面面積與配筋量等都能一一算出。 (1)豎向荷載作用下框架內(nèi)力近似計(jì)算 在豎向荷載作用下框架內(nèi)力可以采用分層法進(jìn)行簡化計(jì)算。 按上述假定，計(jì)算時可將每層框架梁連同上、下柱組成基本計(jì)算單元，梁與柱剛接，柱遠(yuǎn)端均視為固結(jié)，用彎矩分配法或其他方法 (如迭代法 )進(jìn)行計(jì)算 。豎向荷載產(chǎn)生的梁固端彎矩只在本層進(jìn)行彎矩分配，單元之間不再傳遞。驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)彎矩，如不平衡彎矩值偏大，可在該節(jié)點(diǎn)重新分配一次 (不再傳遞 )。 (三 )剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1．剪力墻結(jié)構(gòu)的計(jì)算 1)剪力墻結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法 高層 剪力墻結(jié)構(gòu)可以采用平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的空間協(xié)同工作分析方法進(jìn)行內(nèi)力與位移計(jì)算。 布置較復(fù)雜的剪力墻宜按薄壁桿件系統(tǒng)進(jìn)行三維空間分析，此時剪力墻肢作為開口空間薄壁桿件考慮，連梁作為空間桿件考慮。 簡化計(jì)算時，水平力可以按各片剪力墻的等效剛度分配，然后進(jìn)行單片剪力墻的計(jì)算。其等效剛度可參考有關(guān)文獻(xiàn)?？倝Φ囊徊糠挚梢宰鳛闄M墻的有效翼緣，橫墻的一部分也可以作為縱墻的有效翼緣。 在雙十字形和井字形平面的建筑中，核芯墻各墻段軸線錯開距離不大于實(shí)體連接墻厚度的 8 倍，并且不大于 ，整片墻可以作為整體平面剪力墻考慮；計(jì)算所得內(nèi)力應(yīng)乘以增大系數(shù) ，等效剛度應(yīng)乘以折減系數(shù) 。時，可按平面剪力墻考慮。 (2)整體小開口墻的頂點(diǎn)位移 由于洞口的削弱，小開口墻的位移比按材料力學(xué)計(jì)算的組合截 面構(gòu)件的位移增大 20％。 (3)小墻肢端部的附加局部彎矩 剪力墻多數(shù)墻肢基本均勻，又符合整體小開口墻的條件，當(dāng)夾有個別細(xì)小墻肢時，仍可按整體小開口墻計(jì)算內(nèi)力，但小墻肢會產(chǎn)生顯著的局部彎曲，使墻肢彎矩增大。 4)聯(lián)肢墻內(nèi)力與位移計(jì)算 聯(lián)肢墻內(nèi)力與位移按連續(xù)方法計(jì)算，并采用以下假定： (1)連梁的反彎點(diǎn)在跨中，連梁的作用可以用沿高度均勻分布的連續(xù)彈性薄片代替