dd 1
第 2章 单层排架结构
2.1 单层厂房的结构组成与布置
2.2 排架结构分析
2.3 排架柱设计
2.4 柱下独立基础设计
2.5 屋面构件
2.6 吊车梁设计要点
2
2.1.1 单层工业厂房的结构种类
按结构材料砌体混合结构（
钢结构钢筋混凝土结构
m15,t5 lQ ）
m36,t250 lQ ）（
2.1 单层工业厂房结构组成与布置
按结构形式 排架结构（等高、不等高、锯齿形）
刚架结构（两铰门架、三铰门架）
钢 —— 混凝土混合结构
3
单厂设计
2.1 组成与布置 2.1,1结构种类等高排架 不等高排架锯齿型排架
4
2.1.2 单层排架结构组成单厂设计
2.1 组成与布置 2.1,1结构种类
2.1,2结构组成
1）屋面板
2）天沟板
3）天窗架
4）屋架
5）托架
6）吊车梁
7）排架柱
8）抗风柱
9）基础
10）连系梁
11）基础梁
12）天窗架垂直支撑
13）屋架下弦横向支撑
14）屋架垂直支撑 15）柱间支撑
5
一、柱网布置柱网是竖向承重构件纵横向定位轴线所形成的网格。
柱距应采用 6米或 6米的倍数；
跨度在 18米以下采用 3
米的倍数，在 18米以上采用 6米的倍数。
2.1.3 单层排架结构布置单厂设计
2.1 组成与布置 2.1,1结构种类
2.1,2结构组成
2.1,3结构布置
6
二、定位轴线
墙、边柱与纵向定位轴线的关系：
D
￠柱距 6米、无吊车或边柱外缘和墙内缘与轴线重合，
称封闭结合。
t20?Q
￠柱距 6米、
边柱外缘和墙内缘与轴线之间加联系尺寸 D=125，称非封闭结合。
tQ 5032
￠柱距 12米、或联系尺寸 D=250,500。tQ 50?
单厂设计
2.1 组成与布置 2.1,1结构种类
2.1,2结构组成
2.1,3结构布置
7
中柱与纵向定位轴线的关系：
等高跨 上柱中心线与纵向轴线重合
h/2 h/2单柱高低跨双柱
tQ 20?高跨
tQ 32?
高跨
A=D
tQ 20?高跨
A=B+C
tQ 32?
高跨
A=B+C+D A=D
C B
A=B+C
C B
A=B+C+D
D
单厂设计
2.1 组成与布置 2.1,1结构种类
2.1,2结构组成
2.1,3结构布置
8
墙、柱与横向定位轴线的关系：
柱 伸缩缝和端部处一般部位处柱中心线与轴线重合
600 600
600
墙 非承重墙：墙内缘与轴线重合承重墙,墙内缘与轴线的距离为半砖或半砖的倍数。
单厂设计
2.1 组成与布置 2.1,1结构种类
2.1,2结构组成
2.1,3结构布置
9
三、变形缝设置
伸缩缝横向伸缩缝一般采用双柱；纵向伸缩缝一般采用单柱。
沉降缝一般不设。下列情况之一设：
￠相邻部位高差很大；
￠ 相邻跨吊车起重量悬殊；
￠下卧土层有很大变化；
￠各部分施工时间相差很长。
抗震缝当厂房平、立面布置复杂或结构高度、刚度相差很大时设置。
单厂设计
2.1 组成与布置 2.1,1结构种类
2.1,2结构组成
2.1,3结构布置
10
四、厂房的剖面布置
高度自室内地面至柱顶的高度应为 300的倍数；
自室内地面至牛腿的高度应为 300的倍数；
自室内地面至吊车轨道的标志高度应为 600的倍数。
净空要求屋架下弦与吊车架外轮廓线的距离 ；
吊车架外缘与内缘的间距
mmH C 22 0?
)75(100)50(802 tQmmtQmmB,
轨道中心线与纵向轴线的距离
mm7 5 0
单厂设计
2.1 组成与布置 2.1,1结构种类
2.1,2结构组成
2.1,3结构布置净空
11
五、支撑布置
柱间支撑作用：保证厂房纵向排架的刚度和稳定；将水平荷载传至基础。
单厂设计
2.1 组成与布置 2.1,1结构种类
2.1,2结构组成
2.1,3结构布置位置：伸缩缝区段中央或临近中央。
位置：伸缩缝区段两端。
屋架垂直支撑及水平系杆作用：增加屋架的侧向稳定，防止上下弦杆的侧向颤动。
图
12
位置：伸缩缝区段两端。
屋架下弦横向水平支撑作用：将屋架下弦受到的水平力传至柱顶。
单厂设计
2.1 组成与布置 2.1,1结构种类
2.1,2结构组成
2.1,3结构布置六、抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁布置
屋架纵向水平支撑（下弦）
作用：增强排架间的协同工作能力。
位置：伸缩缝区段两端。
屋架上弦横向水平支撑作用：增强屋盖整体刚度和上弦的侧向稳定，将抗风柱传来的风荷载传给排架柱。
图图图
13
2.2.1 分析模型一、计算单元从整体结构中选取有代表性的一部分作为计算的对象，该部分称为计算单元。
单层工业厂房是由纵横向排架组成的空间结构。为方便，可简化为纵、横向平面排架分别进行分析。除进行抗震和温度应力分析，纵向排架一般不计算。
二、结构简图柱子下端固接于基础顶面，横梁与柱铰接；
横梁为没有轴向变形的刚杆。
2.2 排架结构分析
uEI
A B
lEI
uEI
lEI
uH
H
A
B
计算单元
1 2 3 4 5
14
三、荷载计算恒载屋盖自重上柱自重下柱自重吊车梁及轨道自重活载屋面活载吊车荷载
1F
1F
形式、大小、作用位置、方向。
2F
3F
4F
Wqq,,21
5F
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型风荷载
15
150
750
1F
4F
1e
2F
0e 4e
3F
1M 1M
2M 2M
恒载下计算简图
111 eFM
440212 )( eFeFFM
恒载下轴力图
1F
21 FF?
421 FFF
3421 FFFF
1F
21 FF?
421 FFF
3421 FFFF
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
恒载
16
风向
1s? 5.0?
1h
2h?
S
L
kW
khW
kk wBSW
2
2
s i n
hBw
S
h
wBS
wBSW
kk
kkh
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
风载
17
吊车荷载竖向荷载横向水平荷载纵向水平荷载
m inm a x DD,
maxT
0T
￠最大轮压与最小轮压当小车吊有额定起重量开到桥架某一极限位置时，在这一侧产生的轮压；与最大轮压相对应的另一侧轮压称最小轮压。
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
K
桥式吊车按照使用的频繁程度分为轻级 (A1~A3)、中级
(A4,A5)、重级 (A6,A7)和特重级 (A8)四个载荷状态。
18
￠最大轮压与最小轮压最大轮压 可从产品目录中查得；最小轮压 可由下式确定：
maxP
minP
m axm i n )(2
1 PQgGP
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
￠吊车竖向荷载标准值
kk DD m i n,m a x,、
iik yPD m a xm a x, iik yPD m i nm i n,?
如果两台吊车相同，则
ik yPD m a xm a x,?
m a x
m i n
m a x,m i n,P
PDD
kk?
x
P2maxP1max P1max P2max
K1 K2
y2 y3 y4y
1=1
B1 B2
19
￠吊车横向水平荷载标准值 （小车吊有重物刹车时引起的惯性力）
传力过程：小车惯性力 大车 吊车梁 排架柱作用位置：吊车梁顶面 作用方向：垂直轨道
maxT
—— 横向制动系数。
tQ
tQ
tQ
7508.0
501610.0
1012.0
软钩
4/)( gQT i
每个轮子上的横向水平制动力：
iik yTT?m a x,如果吊车相同，
m a x
m a x,m a x,P
TDT
kk?
同样，利用影响线可以确定柱子受到的水平力单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
20
5M 5M
maxM
minM
活载下计算简图
155 eFM
4m a xm a x eDM
maxT maxT
W
1q
2q
4m inm in eDM
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
21
￠吊车纵向水平荷载标准值
m a x0 1.0 PT?
按一侧所有制动轮最大轮压之和的 10%确定：
（大车行驶中刹车引起的惯性力）
作用位置：轨道顶面作用方向：沿轨道方向
￠多台吊车的组合系数
2台 轻、中级重、特重级
4台 轻、中级重、特重级
3台 轻、中级重、特重级
9.0
95.0
85.0
85.0
8.0
9.0
对于一层吊车厂房：水平荷载最多考虑 2台；多跨时，
竖向荷载最多考虑 4台。
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
22
2.2.2 等高排架的内力计算一、柱的抗侧刚度设柱顶作用一单位力发生的位移为 u?,
代表柱顶发生单位侧向位移时柱内的剪力，定义为柱的抗侧（推）刚度，用 D表示。
u?/1
lEIC
Hu
0
3
1
u?
H
uEI
lEI
uH
lH
)11(1
3
3
0
n
C
l
u
I
In?
H
H u与,有关。
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
2.2,2内力计算
3
0/1
H
EICuD l
23
二、剪力分配法
柱顶作用集中荷载
1V
F
1u iu
nu
iV nV
n
i i
VF
1
由平衡条件：
iii uDV
由物理条件：
由几何条件,ni uuu1
可求得,FV
ii
n
j
j
i
n
j
j
i
i
u
u
D
D
11
/1
/1
称为柱 i的剪力分配系数。
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
2.2,2内力计算
24
任意荷载作用
5M
5M
maxM minM
maxT
W
1q 2q
5M 5M
maxM
minM
maxT
W
1q
2q
R
￠在柱顶加上不动铰支座，利用图表求出内力和支座反力；
￠将支座反力反向作用于柱顶，求出内力；
￠将上述两种情况的内力叠加。
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
2.2,2内力计算
25
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
2.2,2内力计算
2.2.3 水平位移计算为了保证吊车的正常运行，需要控制厂房的水平位移。
正常使用极限状态，考虑一台最大吊车的横向水平荷载作用，
吊车梁顶处的水平位移 应满足：
Ku
mm10?Ku
且 1800
K
K
Hu?
2 2 0 0
K
K
Hu?
（轻、中级工作制）
（重、特重级工作制）
2.2,3位移计算
A B
HK
maxT
maxTKu
当
mm5?Ku 时可不验算相对位移。
26
2.2.4 排架计算模型的讨论一、排架的整体空间作用
基本概念结构均匀、荷载均匀
F F F F F
au
结构不均匀、荷载均匀
FF F F F
bu
结构均匀、荷载不均匀
F
cu
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
2.2,2内力计算
2.2,3位移计算
2.2,4模型讨论
27
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
2.2,2内力计算
2.2,3位移计算
2.2,4模型讨论在 b,c两种情况下，其最大侧向位移量即在 b,c两种情况的侧移小于按平面排架计算的侧移。
aubu cu
,<
这种排架与排架、排架与山墙之间相互关联的作用称为整体空间作用。
空间工作的条件：
￠或者结构不均匀、或者荷载不均匀；
￠各排架之间有联系（即屋盖有一定的整体刚度）。
吊车荷载考虑整体空间作用的计算方法
￠柱顶在单个荷载作用下的空间作用分配系数 km
28
kF
ku
平面排架
kF
平面排架
kk uu?'
xF
xk FF?
平面排架
'ku
'ku
kF
空间排架
k
k
xk m
F
FF
称为空间作用分配系数
k
k
k u
um '?
当某榀排架柱顶作用水平力 时，如果考虑排架整体空间作用，该排架仅承担,其余部分由其它排架承担。
kF
kkFm
29
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
2.2,2内力计算
2.2,3位移计算
2.2,4模型讨论
￠吊车荷载作用下的考虑空间作用的计算方法
maxT maxT
m a x52 TCR? m a x5' 2 TCmR k?
maxT
max5TC max5TC
maxT
m a x5)1( TCm k? m a x5)1( TCm k? max5TCm k max5TCm k
考虑空间作用后，上柱弯矩增大；下柱弯矩减小。
30
二、屋架、地基变形对内力的影响平衡条件,FVV BA
物理条件：
AAA uDV BBB uDV
Bu
Au
xu
Bu
几何条件：
AxB uuu
EA
xLu
x
BVX?
横梁变形单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
2.2,2内力计算
2.2,3位移计算
2.2,4模型讨论
Au
Bu
EA
A B
AD
BD
F
L
BV
X
AV
31
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
2.2,2内力计算
2.2,3位移计算
2.2,4模型讨论
EA
A B
D D
F
L
EA
A B
D D
F
L
左右两种情况 A柱的剪力是否相同？
32
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
2.2,2内力计算
2.2,3位移计算
2.2,4模型讨论
地基不均匀沉降
A B
F
maxD
minD地基不均匀沉降对排架内力有无影响？
A B
F
地基转动
33
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
2.2,2内力计算
2.2,3位移计算
2.2,4模型讨论三、柱长不同的等高排架计算
A B C
u u u
EI EI EI
A B C
34
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
2.2,2内力计算
2.2,3位移计算
2.2,4模型讨论四,抽柱后的计算模型
A B C
1
2
3
计算单元
uAEI2
A B C
lAEI2
uCEI2
lCEI2
uBEI
lBEI
将计算单元内的排架合并。
35
恒载和风荷载的计算方法用一般排架。吊车荷载不同,B轴柱按加长吊车梁的影响线确定； A和 C轴柱应考虑作用在①、③、
柱子上相应值的一半，即
max2D
max1P max2Pmax1P max2P
1D 3D
2
31
m a x2m a x
DDDD
求得内力后,A和 C轴柱的弯矩、剪力除 2得到原结构单根柱的内力，轴力根据实际受荷情况确定。
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
2.2,2内力计算
2.2,3位移计算
2.2,4模型讨论
A B C
1
2
3
计算单元
36
2.3 排架柱设计
2.3.1 荷载组合
￠1.2× 恒荷载标准值 +1.4× 1项活荷载标准值
（对于单层排架结构，可以采用简化组合）?可变荷载效应控制
￠1.2× 恒荷载标准值 + 1.4× 0.90× (2项或 2项以上活荷载标准值）
永久荷载效应控制
￠1.35× 恒荷载标准值 + 1.4× 所有活荷载的组合值
I I
II II
III III
2.3.2 内力组合一、控制截面构件设计时一般选取若干个可靠度较低因而对整个构件起控制作用的截面进行设计，这些截面称为控制截面。
37
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.3,1荷载组合
2.3,2内力组合二、组合内容
￠最大弯矩及相应的轴力和剪力；
￠最大轴力相应的弯矩和剪力；
￠最小轴力及相应的弯矩和剪力。
三、注意事项
每一项组合必须包括恒荷载产生的内力；
有 T必有 D，有 D可以没有 T；
组合最大轴力和最小轴力时，轴力为零的项应考虑进去。
uN
uM钢筋砼 N~M曲线
*
*
38
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.3,1荷载组合
2.3,2内力组合
2.3,3截面设计
2.3.3 混凝土柱截面设计平腹杆 斜腹杆
mmh 600? 宜用矩形柱；
mmh 800~600? 工字形
mmh 1 4 0 0~900?
宜用双肢柱。mmh 1 4 0 0?
一、截面形式宜用工字形柱；
或矩形柱；
从刚度要求出发，需满足表 2- 3 的要求。
39
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.3,1荷载组合
2.3,2内力组合
2.3,3截面设计二、截面配筋取最不利内力组合，按偏压构件设计。
偏压构件的承载力计算需用到计算长度。
，相应的计算长度 为 。
对两端为不动铰支座的构件，其临界荷载为：
2
0
2
H
EIN
l
对于其它支承的构件，将其换算为具有与两端铰支座相同临界荷载的受压构件，即
2
2
)( H
EIN
l?
0H
H?
40
根据杆系稳定理论：
HH 43.10?
对于双跨排架,HH 18.1
0?
偏于安全，规范分别取 和 。H5.1 H25.1
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.3,1荷载组合
2.3,2内力组合
2.3,3截面设计
无吊车荷载
H
lN
H
lN
对于等高等截面单跨排架，
柱的计算长度 l
0
l
0
垂直排架方向柱 的 类 别排架方向有柱间支撑 无柱间支撑单 跨 1.5 H 1.0 H 1.2 H
无吊车厂房柱两跨及多跨 1.2 5 H 1.0 H 1.2 H
上 柱 2.0 H u 1.2 5 H u 1.5 H u
有吊车厂房柱下 柱 1.0 H l 0.8 H l 1.0 H l
露天吊车柱和栈桥柱 2.0 H l 1.0 H l ——
41
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.3,1荷载组合
2.3,2内力组合
2.3,3截面设计
有吊车荷载考虑房屋的空间作用，即不仅考虑同一排架内各柱参加工作；而且还考虑相邻排架的协同工作。因此，可将上端近似简化为不动铰支座。
lN
Hu
H
Hl
当,时,。
u
u
HHHl )7.07.0(0
规范分别取 和 。
lHl0
3/?ul HH lHl?0
变截面上段：
变截面下段：
)t a n(
3
,
3
3
u
l
l
u
H
H
I
I?
12.0/?ul II
uHl 0.20? lHl 0.10?
uEI
lEI
柱的计算长度 l 0
l 0
垂直排架方向柱 的 类 别排架方向有柱间支撑 无柱间支撑单 跨 1,5 H 1,0 H 1,2 H
无吊车厂房柱两跨及多跨 1,25 H 1,0 H 1,2 H
上 柱 2,0 H u 1,25 H u 1,5 H u
有吊车厂房柱下 柱 1,0 H l 0,8 H l 1,0 H l
露天吊车柱和栈桥柱 2,0 H l 1,0 H l ——
42
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.3,1荷载组合
2.3,2内力组合
2.3,3截面设计三、吊装验算
￠验算内容,承载力和裂缝宽度；
￠荷载,自重，考虑动力系数 1.5；
￠安全等级,降一级，乘系数 0.9。
四、构造如果不满足，增加吊点或调整配筋。
43
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.3,1荷载组合
2.3,2内力组合
2.3,3截面设计
2.3.4 牛腿设计主拉应力迹线主压应力迹线
0ha?
0ha?
长牛腿短牛腿一、试验研究
F
a
0h h
应力分布
￠牛腿上部主拉应力迹线基本上与牛腿边缘平行；
￠牛腿下部主压应力迹线大致与 ab连线平行；
￠牛腿中、下部主拉应力迹线是倾斜的。
2.3,4牛腿设计
44
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.3,1荷载组合
2.3,2内力组合
2.3,3截面设计
2.3,4牛腿设计
裂缝开展
￠当达到极限值的 20~40%，出现垂直裂缝 ①；
￠在极限荷载的 40~60%，出现第一条斜裂缝 ② ；
￠约极限荷载的 80%，突然出现第二条斜裂缝 ③。
F
① ②
③
破坏形态
￠剪切破坏
1.0/ 0?ha
￠斜压破坏
75.0~1.0/ 0?ha
￠弯压破坏
75.0/ 0?ha
F
￠局部承压破坏
45
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.3,1荷载组合
2.3,2内力组合
2.3,3截面设计
2.3,4牛腿设计
截面尺寸二、截面设计（截面尺寸、截面配筋、构造）
截面高度根据斜截面抗裂，
按下式确定：
0
0
5.0
5.01
h
a
bhf
F
F
F tk
vk
hk
vk
β
vkF
—— 作用在牛腿顶部的竖向力标准组合值；
hkF
—— 作用在牛腿顶部的水平力标准组合值；
—— 裂缝控制系数，需作疲劳验算的牛腿取 0.65，其余 0.8；?
b —— 牛腿宽度，同柱宽；
a —— 考虑安装偏差 20mm，当 a<0取 a=0。
为防止局部受压破坏，加载板尺寸应满足,AfF
cvs 75.0?
46
截面配筋
y
h
0y
v
s f
F2.1
hf85.0
aFA
vF
a
0h0h?
hF
抵抗竖向力产生的弯矩所需钢筋
y
v
s fh
aFA
0
1?
近似取 85.0
1sA
抵抗水平力所需钢筋
2sA
020 )( hfAhaF yssh
y
h
y
hs
s f
F
fh
FhaA 2.1)(
0
0
2?
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.3,1荷载组合
2.3,2内力组合
2.3,3截面设计
2.3,4牛腿设计
47
构造水平箍筋：
弯起钢筋：
上柱下柱弯起钢筋
〉 a hl a
a
s
范围内箍筋总面积不少于3/2 0h 2/
1sA
12~61 50~1 00 ds,
3.0/ 0?ha 应设弯起筋，
不能用纵向钢筋兼作弯起钢筋面积不少于
01 %15.02/ bhA s,
不少于 2根,12?d
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.3,1荷载组合
2.3,2内力组合
2.3,3截面设计
2.3,4牛腿设计
48
2.4 柱下独立基础设计独立基础形式：
平板式基础（杯形基础）
(a),(b),(c)
板肋式基础（杯口、肋板预制） (d)
壳体基础 (e)
倒圆台板式基础 (f)
桩基
2.4.1 概述
a) b)
杯口杯底预制柱
c)
底板肋
d) e)
f)
49
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.4,1概述
2.4 基础设计
2.4,2平板式基础
2.4.2 平板式独立基础设计一、地基基础破坏类型地基破坏 冲切破坏 受弯破坏二、设计内容：
￠地基计算（确定底板尺寸）
￠抗冲切承载力计算（确定基础高度）
￠受弯承载力计算（确定底板配筋）
￠构造（根据工程经验）
50
￠基础是绝对刚性的；
￠基底某点反力与该点的地基沉降成正比。
三、地基计算
假定
轴心受压基础
a
kk
k fA
GFp
p
kF
kG
d取
AdG mk
df
FA
ma
k
对于甲级、乙级和部分丙级建筑，还需进行变形验算。
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.4,1概述
2.4 基础设计
2.4,2平板式基础
51
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.4,1概述
2.4 基础设计
2.4,2平板式基础
偏心受压基础
W
M
bl
GF
p
p kkk
k
k?
m i n
m a x
令 )/( kkk GFMe
当 时，
maxkp
kF
kG h
0kM
kV
kk GF?hVMM kkk 0
kV
minkp
b
)61(
m i n
m a x
b
e
bl
GF
p
p kk
k
k?
6/be?
la
GFp kk
k 3
)(2
m a x
地基承载力应满足：
a
ak
fp
f
pp
p
k
kk
2.1
2
m a x
m i nm a x
52
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.4,1概述
2.4 基础设计
2.4,2平板式基础四、抗冲切承载力计算沿柱边冲切沿变阶处冲切基础高度尚应满足抗剪承载力,AfV
t7.0?
07.0 hbfF mtt?
ApF st?
2
bt
m
bbb
N
M
p n
h
0
450 450
N
M
p n
h 0 450 450
h0 h0
h 0
h 0
b b b t
A B
C
D
EF h
0 h0
h 0
h 0
b bb t
A B
D
EF
C
53
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.4,1概述
2.4 基础设计
2.4,2平板式基础五、受弯承载力计算
)2()(241 2 ccnl blhbpM
短边方向：
Iy
l
sl hf
MA
09.0
长边方向：
)2()(241 2 ccn bbblpMⅡ
)(9.0 0 dhf
MA
IIy
t
sⅡ
N
p n
h 0I As2
As
1
b
hC
lb
C
A
B
C
D
*
I
I
*e 2
II II
e1
54
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.4,1概述
2.4 基础设计
2.4,2平板式基础六、构造要求
材料混凝土,C20；
钢筋,1 0 02 0 08,,sd
保护层厚度有 100厚素混凝土垫层时，为 35；没有垫层时为 70。
插入深度
1a 2a
1h
2h
t
50
50
75
200
1a?
1h
应满足表 2-5的要求（与柱截面形式和截面尺寸有关）
纵筋锚固要求吊装时的稳定要求（ 5%柱长）
55
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.4,1概述
2.4 基础设计
2.4,2平板式基础六、构造要求
杯底厚度,杯壁厚度见表 2-6。
杯壁配筋柱轴心或小偏心受压且
65.0/ 2?ht时可不配筋；
1a t
，大偏心受压且
75.0/ 2?ht
柱轴心或小偏心受压且
65.0/5.0 2 ht
时可按构造配筋；
其它情况按计算配筋。
1a 2a
1h
2h
t
50
50
75
200
1a?
2.5.1 概述屋面板屋架（屋面梁）
无檩体系檩条屋架（屋面梁）
有檩体系瓦（瓦楞铁皮、石棉瓦、波形钢板、钢丝网水泥板）
2.5 屋面构件
2.5.2 屋架设计
57
一、屋架种类混凝土屋架钢筋混凝土三角形屋架钢筋混凝土折线形屋架预应力混凝土折线形屋架预应力混凝土梯形屋架预应力混凝土直腹杆屋架钢屋架组合屋架三角形钢屋架梯形钢屋架矩形钢屋架曲拱钢屋架单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类
58
二、屋架形式与杆件尺寸要求
高跨比 1/10~1/6，外形应接近简支梁的弯矩图。
混凝土屋架
节间长度：上弦 3米,4.5米,6米；下弦 4.5米,6米；
杆件尺寸,上弦不小于 200× 180；下弦不小于 200 × 140；腹杆不小于 100 × 100；长细比不大于 40（拉）,35
（压）钢屋架
节间长度：上弦 1.5米或 3米，有檩体系 0.8~3m；下弦 3米；
长细比：受压 150；受拉 350（ 250）
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸
59
三、屋架内力分析
1.计算模型按多跨折线连续梁计算上弦弯矩（主弯矩）；
按铰接桁架计算杆件轴力。 1R 2R 3R
1R
2R
11 RP?
22 RP? 22 RP?
11 RP?
33 RP?
2.荷载自重（建筑层、屋面板、
屋架、支撑）
活载（屋面活载、雪载、
积灰载）
施工荷载 2/5.0 mkN
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析
60
3.荷载组合
￠恒载 +全跨 [屋面活载（雪载） +积灰载 ]；
￠恒载 +半跨雪载或灰载；
￠屋架与支撑自重 +半跨 [屋面板自重 +施工荷载 ]。
4.内力上弦：弯矩和轴向压力；
腹杆和下弦：轴力。
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析
61
5,计算模型的误差及措施
铰接（对腹杆的影响不大）
实际上，由于腹杆的变形，使上弦节点产生位移，从而使在上弦杆中引起附加弯矩，称为次弯矩。
上弦节点为不动铰支座
措施：将上弦杆和端部斜杆的截面（钢结构）或配筋量（混凝土结构）适当增加。
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析
62
四、钢屋架构件设计
1.杆件的计算长度平面内弦杆、支座斜杆、支座竖杆
ll x?0
其他腹杆
ll x 8.00?
平面外弦杆
1`0 ll y?
支座斜杆、支座竖杆和其他腹杆 ll
y?0
斜平面支座斜杆、支座竖杆 ll?
0
其他腹杆 ll 9.0
0?
（侧向支承点间距）
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计
63
当弦杆侧向支承点间的距离为两倍节间长度，且两个节间杆件的内力不等时，平面外计算长度按下式取：
)25.075.0
1
2
10 N
Nll （
支撑
1l
1N
2N
1l
1N
2N
1N
2N
，
— 较大的压力，取正号；
— 较小的压力或拉力，拉力取负号。
10 5.0 ll?
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计
64
2.截面选型
屋架上弦,平面外计算长度一般为平面内计算长度的两倍，
如无局部弯矩，故宜采用短肢相拼的 T形截面，
支座斜杆,因平面内和平面外计算长度相等，采用长肢相拼的
T形截面比较合理；
9.2~6.2/?xy ii
如有较大的局部弯矩，可采用长肢相拼的 T形截面，以提高平面内的抗弯能力，此时 0.1~75.0/?
xy ii
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计
65
屋架下弦,平面外计算长度一般很大，故宜采用短肢相拼的 T形截面。
计算长度范围内的垫板数不应少于 2块。
其他腹杆,因
xy ll 00 25.1?
T形截面,5.1~3.1/?
xy ii
与竖向支撑相连的竖腹杆宜采用等肢角钢组成的十字形截面，使节点连接不偏心；轴力特别小的腹杆也可采用单角钢。
，宜采用等肢角钢组成的
50~8015~20
40i(80i)
I
I I— I
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计
66
3.截面计算轴心拉杆：
f
NA
n?
轴心压杆：
f
NA
n?
f
NA
（强度要求，当截面无削弱时可不计算）
（稳定要求）
假定长细比（弦杆 70~100，腹杆 100~120） 查得 值计算 A，同时算出
，, // 00 yyxx lili 根据
yx iiA,、
选择角钢，用实际的 进行稳定验算，如不满足重新选择，直至满足。
yx iiA,、
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计
67
偏心受拉：
fWMAN
nxx
x
n
x? — 截面塑性发展系数，动力荷载取 1；
nxW — 受拉最大纤维的净截面抵抗矩。偏心受压：
强度要求：
fWMAN
nxx
x
n
nxW — 受压最大纤维的净截面抵抗矩。
平面内稳定：
f
N
N
W
M
A
N
Ex
xx
xmx
x
)8.01(1?
x?
— 平面内轴压构件稳定系数；
xW1
— 平面内受压纤维毛截面抵抗矩
ExN
— 欧拉临界力；
mx?
— 等效弯矩系数。平面外稳定：
fWMAN
xb
xtx
y
1?
b?
— 受弯构件的整体稳定系数；
tx?
— 等效弯矩系数。
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计
68
4.节点设计
一般要求
￠各杆件的形心线应尽量与屋架几何轴线重合，并汇交于节点中心，
考虑到施工方便，肢背到轴线的距离可取 5mm的倍数；
￠对变截面弦杆，宜采用肢背平齐的连接方式，变截面的两部分形心线的中线应与屋架几何轴线重合；
杆件形心线杆件形心线屋架轴线单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计
69
￠节点板上各杆件之间的净距不宜小于 20mm；
￠杆件端部宜采用直切，即切割面与轴线垂直，为了减小节点板也可采用斜切。
允许的斜切形式 不允许的斜切形式单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计
70
计算与构造选定节点板厚度节点板厚度：根据最大内力选用，见表 2-10。
计算焊缝长度 确定节点板大小焊缝计算：
￠一般节点计算腹杆与节点板连接焊缝时，杆件的内力按照杆件的最大内力取值，而计算弦杆与节点板连接焊缝时，杆件的内力按照二节间之间的最大内力差取值：
w
ff
w fh
NNKl
7.02
)(1'肢背：
w
ff
w fh
NNKl
7.02
)(2'‘肢尖：
1N
2N
3N
4N 5N
内力分配系数角钢拼接形式
K1 K2
等边角钢 0.7 0.3
不等边角钢短肢相拼 0.75 0.25
不等边角钢长肢相拼 0.65 0.35
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计
71
￠有集中荷载的节点有集中荷载时，弦杆与节点板的连接焊缝需考虑弦杆内力与集中荷载 的共同作用。
上弦为了搁置屋面板，常将节点板缩进肢背而采用塞焊。塞焊可作为两条 的角焊缝计算，因焊缝质量不易保证，焊缝强度设计值乘以 0.8的折减系数。2/th f?
P
w
f
wf
flh PNK 8.07.02 )2/''
22
1?
（）（肢背,w
f
wf
flh PNK ’‘（）（ ''
22
2
7.02
)2/肢尖：
P
B
1N
2N
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计
72
假定 集中荷载由肢背塞焊缝承担；上弦相邻节间内力差由肢尖焊缝承担。
N?
有集中荷载时，上弦节点亦可按下述方法计算。
w
f
wf
f
lh
P 8.0
7.02 ''
肢背塞焊缝肢尖角焊缝
wfMfNf f 22 )/()(
''''7.02
ff
N
f lh
N
6/7.02 2'''' ff
M
f
lh
Ne
e —— 为肢尖焊缝至杆件形心的距离。
其中单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计
73
￠弦杆的拼接节点
dll w )10(2
拼接角钢采用与弦杆相同的截面。拼接角钢的长度应按拼接角钢与弦杆的连接焊缝长度确定，,
对下弦杆取 d=10~20mm，对上弦杆取 d=30~50mm,l不宜小于
600mm。
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计
74
其中连接焊缝长度上弦按弦杆最大内力确定：
w
ff
w fh
Nl
7.04
w
ff
w fh
Afl
7.04?
下弦按下弦截面面积等强度确定：
对于上弦假定集中荷载由肢背的塞焊缝承担，肢尖焊缝承担上弦内力的 15%，并考虑此力产生的偏心弯矩。
弦杆与节点板的焊缝长度对于下弦按两侧下弦较大内力的 15%和两侧下弦的内力差两者中的大值计算；
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计
75
￠支座节点支座节点包括节点板、加劲肋、底板和锚栓等。
当采用混凝土排架柱时，底板的尺寸根据混凝土局部受压承载力确定，厚度一般取 20mm；
节点板的大小由杆件与节点板的连接焊缝长度确定，下弦水平肢的底面与支座底板之间的净距不应小于水平肢的宽度和 130mm；
加劲肋与节点板的垂直焊缝可假定其承担支座反力 25%计算，并考虑焊缝为偏心受力；
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋架构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计
76
支座节点板、加劲板与支座底板的水平连接焊缝按下式计算：
w
f
wf
f
lh
R?
7.0
锚栓预埋于支撑构件的混凝土中，直径一般取 20~25mm，底板上的锚栓孔直径一般为锚栓直径的 2~2.5倍。
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋架构件
2.5,2屋架设计
2.5.3 屋面其他构件一、屋面板二、檩条三、托架四、天窗架
2.5,3 屋面其它构件
77
2.6.1 概述
2.6 吊车梁设计要点
吊车梁直接承受吊车荷载，并构成纵向排架，加强厂房纵向刚度，传递纵向荷载。是单层工业厂房的重要构件。
吊车梁按材料可分为：
混凝土吊车梁钢吊车梁组合吊车梁变截面吊车梁等截面吊车梁鱼腹式折线式实腹式下撑式桁 架式下撑式吊车梁实腹式吊车梁 桁架式吊车梁钢材钢材
(c ) (d )
(a) (b)
79
2.6.2 吊车梁受力特点
承受两组移动的集中荷载（ 和 ）；
maxP maxT
吊车荷载是重复荷载，需进行疲劳验算；
吊车荷载具有动力特性；
对吊车竖向荷载应乘以动力系数 μ，轻、中级软钩 1.05，重级
1.1，硬钩 1.3。
吊车荷载是偏心荷载，将对吊车梁（无制动梁时）产生扭矩。
为了承担横向水平力，对于钢吊车梁一般需设置制动梁或制动 桁 架单厂设计
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.6.1概述2.4 基础设计
2.5 屋架构件
2.6 吊车梁
2.6.2受力特点
80
1e
弯曲中心
T
maxD?
2e
ay
ah
每个轮子产生的扭矩：
静力计算考虑两台吊车
7.0)( 21m a x eTePm T?
疲劳验算考虑一台吊车，且不考虑横向水平荷载
1m a x,8.0 ePm k
f
T
按影响线可求出吊车梁的
TM fTM
单厂设计
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.6.1概述2.4 基础设计
2.5 屋架构件
2.6 吊车梁
2.6.2受力特点
81
2.6.3 混凝土吊车梁（等截面）设计要点一、计算内容静力计算弯、剪、扭承载力裂缝宽度和挠度疲劳验算 正截面（验算正截面受压区混凝土边缘的应力和受拉钢筋的应力）
斜截面（验算中和轴处混凝土的主拉应力及箍筋和弯起钢筋的应力）
施工阶段验算（对预应力混凝土吊车梁而言）
单厂设计
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.6.1概述
2.4 基础设计
2.5 屋架构件
2.6 吊车梁
2.6.2受力特点
2.6.3砼吊车梁
82
二、构造要点
￠截面尺寸梁高取跨度的 1/4~1/12，一般有 600,900,1200,1500mm四种；
腹板一般取 140,160,180mm，在梁端部逐渐加厚至 200,250、
300mm，先张法预应力可用 100（卧捣）和 120（竖捣），后张法预应力可用 140；上翼缘宽度一般为 400,500和 600mm。
￠连接构造
￠配筋构造纵筋：不能有接头，不宜采用光面钢筋，肋部两侧设腰筋；
箍筋：不得采用开口箍，梁端 范围内增加 20~25%；
hla 5.1?端部：沿梁高设置焊在锚板上的竖向钢筋和水平封闭箍筋。
单厂设计
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.6.1概述
2.4 基础设计
2.5 屋架构件
2.6 吊车梁
2.6.2受力特点
2.6.3砼吊车梁
83
2.6.4 钢吊车梁（实腹式）设计要点一、计算内容
￠强度正应力上翼缘下翼缘剪应力腹板局部压应力折算应力
￠整体稳定 （有制动结构时不必验算）
￠刚度
￠疲劳强度
￠局部稳定 （对焊接吊车梁）
￠翼缘与腹板的连接单厂设计
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.6.1概述
2.4 基础设计
2.5 屋架构件
2.6 吊车梁
2.6.2受力特点
2.6.3砼吊车梁
2.6.4钢吊车梁
84
￠截面尺寸二、构造要点截面高度应按照允许变形（ ），并考虑建筑净空要求和钢板规格等； 610]/[ 56.0 lw flh
腹板厚度应该按照支座抗剪要求和局部挤压条件确定，一般不应小于（ 7+3h） mm；
翼缘厚度不应小于 8mm，也不大于 40 mm；翼缘宽度一般为
（ 1/3~1/5） h，翼缘宽度不应大于 30t（ Q235）或 24t（ Q345）,
当上翼缘轨道用压板连接时，翼缘宽度应大于 300mm。
单厂设计
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.6.1概述
2.4 基础设计
2.5 屋架构件
2.6 吊车梁
2.6.2受力特点
2.6.3砼吊车梁
2.6.4钢吊车梁
85
￠连接构造轻、中级荷载状态的吊车梁与制动梁或柱子在工地连接时，可采用焊接连接，应避免采用 C级螺栓连接；对于重级、超重级载荷状态应优先采高强螺栓连接。
采用实腹式制动梁，吊车梁的下翼缘和制动梁的外翼缘之间每隔一定距离用斜撑杆联系起来或用板铰把制动梁的翼缘挂在墙架柱上
a)吊车梁斜向支撑
b)制动梁挂于墙架柱 c)制动桁架时支撑布置制动梁花纹钢板加劲肋角钢斜撑加劲肋制动梁（或制动桁架）
吊车梁横隔
（竖向支撑）
d)
单厂设计
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.6.1概述
2.4 基础设计
2.5 屋架构件
2.6 吊车梁
2.6.2受力特点
2.6.3砼吊车梁
2.6.4钢吊车梁
86
￠连接构造对于设置在边柱上跨度大于 18m的轻、中级载荷状态吊车梁和跨度大于 12m的重级和超重级载荷状态的吊车梁，应设置辅助桁架，
以及水平支撑系统和竖向（即横隔）支撑系统。辅助桁架设置在制动梁的外翼缘（或弦杆）处的竖向平面内，横向高度与吊车梁相等，其下弦杆与吊车梁下翼缘用水平支撑相连，形成空间体系，再每隔一定距离设置竖向支撑作为横隔以增加空间抗扭刚度，见图 2-84c。对于中间柱上成对设置的等高吊车梁，可以省去辅助桁架，只需在相邻吊车梁的下翼缘间设置水平支撑和适当设置几道竖向支撑。
单厂设计
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.6.1概述
2.4 基础设计
2.5 屋架构件
2.6 吊车梁
2.6.2受力特点
2.6.3砼吊车梁
2.6.4钢吊车梁
第 2章 单层排架结构
2.1 单层厂房的结构组成与布置
2.2 排架结构分析
2.3 排架柱设计
2.4 柱下独立基础设计
2.5 屋面构件
2.6 吊车梁设计要点
2
2.1.1 单层工业厂房的结构种类
按结构材料砌体混合结构（
钢结构钢筋混凝土结构
m15,t5 lQ ）
m36,t250 lQ ）（
2.1 单层工业厂房结构组成与布置
按结构形式 排架结构（等高、不等高、锯齿形）
刚架结构（两铰门架、三铰门架）
钢 —— 混凝土混合结构
3
单厂设计
2.1 组成与布置 2.1,1结构种类等高排架 不等高排架锯齿型排架
4
2.1.2 单层排架结构组成单厂设计
2.1 组成与布置 2.1,1结构种类
2.1,2结构组成
1）屋面板
2）天沟板
3）天窗架
4）屋架
5）托架
6）吊车梁
7）排架柱
8）抗风柱
9）基础
10）连系梁
11）基础梁
12）天窗架垂直支撑
13）屋架下弦横向支撑
14）屋架垂直支撑 15）柱间支撑
5
一、柱网布置柱网是竖向承重构件纵横向定位轴线所形成的网格。
柱距应采用 6米或 6米的倍数；
跨度在 18米以下采用 3
米的倍数，在 18米以上采用 6米的倍数。
2.1.3 单层排架结构布置单厂设计
2.1 组成与布置 2.1,1结构种类
2.1,2结构组成
2.1,3结构布置
6
二、定位轴线
墙、边柱与纵向定位轴线的关系：
D
￠柱距 6米、无吊车或边柱外缘和墙内缘与轴线重合，
称封闭结合。
t20?Q
￠柱距 6米、
边柱外缘和墙内缘与轴线之间加联系尺寸 D=125，称非封闭结合。
tQ 5032
￠柱距 12米、或联系尺寸 D=250,500。tQ 50?
单厂设计
2.1 组成与布置 2.1,1结构种类
2.1,2结构组成
2.1,3结构布置
7
中柱与纵向定位轴线的关系：
等高跨 上柱中心线与纵向轴线重合
h/2 h/2单柱高低跨双柱
tQ 20?高跨
tQ 32?
高跨
A=D
tQ 20?高跨
A=B+C
tQ 32?
高跨
A=B+C+D A=D
C B
A=B+C
C B
A=B+C+D
D
单厂设计
2.1 组成与布置 2.1,1结构种类
2.1,2结构组成
2.1,3结构布置
8
墙、柱与横向定位轴线的关系：
柱 伸缩缝和端部处一般部位处柱中心线与轴线重合
600 600
600
墙 非承重墙：墙内缘与轴线重合承重墙,墙内缘与轴线的距离为半砖或半砖的倍数。
单厂设计
2.1 组成与布置 2.1,1结构种类
2.1,2结构组成
2.1,3结构布置
9
三、变形缝设置
伸缩缝横向伸缩缝一般采用双柱；纵向伸缩缝一般采用单柱。
沉降缝一般不设。下列情况之一设：
￠相邻部位高差很大；
￠ 相邻跨吊车起重量悬殊；
￠下卧土层有很大变化；
￠各部分施工时间相差很长。
抗震缝当厂房平、立面布置复杂或结构高度、刚度相差很大时设置。
单厂设计
2.1 组成与布置 2.1,1结构种类
2.1,2结构组成
2.1,3结构布置
10
四、厂房的剖面布置
高度自室内地面至柱顶的高度应为 300的倍数；
自室内地面至牛腿的高度应为 300的倍数；
自室内地面至吊车轨道的标志高度应为 600的倍数。
净空要求屋架下弦与吊车架外轮廓线的距离 ；
吊车架外缘与内缘的间距
mmH C 22 0?
)75(100)50(802 tQmmtQmmB,
轨道中心线与纵向轴线的距离
mm7 5 0
单厂设计
2.1 组成与布置 2.1,1结构种类
2.1,2结构组成
2.1,3结构布置净空
11
五、支撑布置
柱间支撑作用：保证厂房纵向排架的刚度和稳定；将水平荷载传至基础。
单厂设计
2.1 组成与布置 2.1,1结构种类
2.1,2结构组成
2.1,3结构布置位置：伸缩缝区段中央或临近中央。
位置：伸缩缝区段两端。
屋架垂直支撑及水平系杆作用：增加屋架的侧向稳定，防止上下弦杆的侧向颤动。
图
12
位置：伸缩缝区段两端。
屋架下弦横向水平支撑作用：将屋架下弦受到的水平力传至柱顶。
单厂设计
2.1 组成与布置 2.1,1结构种类
2.1,2结构组成
2.1,3结构布置六、抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁布置
屋架纵向水平支撑（下弦）
作用：增强排架间的协同工作能力。
位置：伸缩缝区段两端。
屋架上弦横向水平支撑作用：增强屋盖整体刚度和上弦的侧向稳定，将抗风柱传来的风荷载传给排架柱。
图图图
13
2.2.1 分析模型一、计算单元从整体结构中选取有代表性的一部分作为计算的对象，该部分称为计算单元。
单层工业厂房是由纵横向排架组成的空间结构。为方便，可简化为纵、横向平面排架分别进行分析。除进行抗震和温度应力分析，纵向排架一般不计算。
二、结构简图柱子下端固接于基础顶面，横梁与柱铰接；
横梁为没有轴向变形的刚杆。
2.2 排架结构分析
uEI
A B
lEI
uEI
lEI
uH
H
A
B
计算单元
1 2 3 4 5
14
三、荷载计算恒载屋盖自重上柱自重下柱自重吊车梁及轨道自重活载屋面活载吊车荷载
1F
1F
形式、大小、作用位置、方向。
2F
3F
4F
Wqq,,21
5F
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型风荷载
15
150
750
1F
4F
1e
2F
0e 4e
3F
1M 1M
2M 2M
恒载下计算简图
111 eFM
440212 )( eFeFFM
恒载下轴力图
1F
21 FF?
421 FFF
3421 FFFF
1F
21 FF?
421 FFF
3421 FFFF
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
恒载
16
风向
1s? 5.0?
1h
2h?
S
L
kW
khW
kk wBSW
2
2
s i n
hBw
S
h
wBS
wBSW
kk
kkh
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
风载
17
吊车荷载竖向荷载横向水平荷载纵向水平荷载
m inm a x DD,
maxT
0T
￠最大轮压与最小轮压当小车吊有额定起重量开到桥架某一极限位置时，在这一侧产生的轮压；与最大轮压相对应的另一侧轮压称最小轮压。
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
K
桥式吊车按照使用的频繁程度分为轻级 (A1~A3)、中级
(A4,A5)、重级 (A6,A7)和特重级 (A8)四个载荷状态。
18
￠最大轮压与最小轮压最大轮压 可从产品目录中查得；最小轮压 可由下式确定：
maxP
minP
m axm i n )(2
1 PQgGP
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
￠吊车竖向荷载标准值
kk DD m i n,m a x,、
iik yPD m a xm a x, iik yPD m i nm i n,?
如果两台吊车相同，则
ik yPD m a xm a x,?
m a x
m i n
m a x,m i n,P
PDD
kk?
x
P2maxP1max P1max P2max
K1 K2
y2 y3 y4y
1=1
B1 B2
19
￠吊车横向水平荷载标准值 （小车吊有重物刹车时引起的惯性力）
传力过程：小车惯性力 大车 吊车梁 排架柱作用位置：吊车梁顶面 作用方向：垂直轨道
maxT
—— 横向制动系数。
tQ
tQ
tQ
7508.0
501610.0
1012.0
软钩
4/)( gQT i
每个轮子上的横向水平制动力：
iik yTT?m a x,如果吊车相同，
m a x
m a x,m a x,P
TDT
kk?
同样，利用影响线可以确定柱子受到的水平力单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
20
5M 5M
maxM
minM
活载下计算简图
155 eFM
4m a xm a x eDM
maxT maxT
W
1q
2q
4m inm in eDM
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
21
￠吊车纵向水平荷载标准值
m a x0 1.0 PT?
按一侧所有制动轮最大轮压之和的 10%确定：
（大车行驶中刹车引起的惯性力）
作用位置：轨道顶面作用方向：沿轨道方向
￠多台吊车的组合系数
2台 轻、中级重、特重级
4台 轻、中级重、特重级
3台 轻、中级重、特重级
9.0
95.0
85.0
85.0
8.0
9.0
对于一层吊车厂房：水平荷载最多考虑 2台；多跨时，
竖向荷载最多考虑 4台。
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
22
2.2.2 等高排架的内力计算一、柱的抗侧刚度设柱顶作用一单位力发生的位移为 u?,
代表柱顶发生单位侧向位移时柱内的剪力，定义为柱的抗侧（推）刚度，用 D表示。
u?/1
lEIC
Hu
0
3
1
u?
H
uEI
lEI
uH
lH
)11(1
3
3
0
n
C
l
u
I
In?
H
H u与,有关。
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
2.2,2内力计算
3
0/1
H
EICuD l
23
二、剪力分配法
柱顶作用集中荷载
1V
F
1u iu
nu
iV nV
n
i i
VF
1
由平衡条件：
iii uDV
由物理条件：
由几何条件,ni uuu1
可求得,FV
ii
n
j
j
i
n
j
j
i
i
u
u
D
D
11
/1
/1
称为柱 i的剪力分配系数。
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
2.2,2内力计算
24
任意荷载作用
5M
5M
maxM minM
maxT
W
1q 2q
5M 5M
maxM
minM
maxT
W
1q
2q
R
￠在柱顶加上不动铰支座，利用图表求出内力和支座反力；
￠将支座反力反向作用于柱顶，求出内力；
￠将上述两种情况的内力叠加。
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
2.2,2内力计算
25
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
2.2,2内力计算
2.2.3 水平位移计算为了保证吊车的正常运行，需要控制厂房的水平位移。
正常使用极限状态，考虑一台最大吊车的横向水平荷载作用，
吊车梁顶处的水平位移 应满足：
Ku
mm10?Ku
且 1800
K
K
Hu?
2 2 0 0
K
K
Hu?
（轻、中级工作制）
（重、特重级工作制）
2.2,3位移计算
A B
HK
maxT
maxTKu
当
mm5?Ku 时可不验算相对位移。
26
2.2.4 排架计算模型的讨论一、排架的整体空间作用
基本概念结构均匀、荷载均匀
F F F F F
au
结构不均匀、荷载均匀
FF F F F
bu
结构均匀、荷载不均匀
F
cu
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
2.2,2内力计算
2.2,3位移计算
2.2,4模型讨论
27
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
2.2,2内力计算
2.2,3位移计算
2.2,4模型讨论在 b,c两种情况下，其最大侧向位移量即在 b,c两种情况的侧移小于按平面排架计算的侧移。
aubu cu
,<
这种排架与排架、排架与山墙之间相互关联的作用称为整体空间作用。
空间工作的条件：
￠或者结构不均匀、或者荷载不均匀；
￠各排架之间有联系（即屋盖有一定的整体刚度）。
吊车荷载考虑整体空间作用的计算方法
￠柱顶在单个荷载作用下的空间作用分配系数 km
28
kF
ku
平面排架
kF
平面排架
kk uu?'
xF
xk FF?
平面排架
'ku
'ku
kF
空间排架
k
k
xk m
F
FF
称为空间作用分配系数
k
k
k u
um '?
当某榀排架柱顶作用水平力 时，如果考虑排架整体空间作用，该排架仅承担,其余部分由其它排架承担。
kF
kkFm
29
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
2.2,2内力计算
2.2,3位移计算
2.2,4模型讨论
￠吊车荷载作用下的考虑空间作用的计算方法
maxT maxT
m a x52 TCR? m a x5' 2 TCmR k?
maxT
max5TC max5TC
maxT
m a x5)1( TCm k? m a x5)1( TCm k? max5TCm k max5TCm k
考虑空间作用后，上柱弯矩增大；下柱弯矩减小。
30
二、屋架、地基变形对内力的影响平衡条件,FVV BA
物理条件：
AAA uDV BBB uDV
Bu
Au
xu
Bu
几何条件：
AxB uuu
EA
xLu
x
BVX?
横梁变形单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
2.2,2内力计算
2.2,3位移计算
2.2,4模型讨论
Au
Bu
EA
A B
AD
BD
F
L
BV
X
AV
31
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
2.2,2内力计算
2.2,3位移计算
2.2,4模型讨论
EA
A B
D D
F
L
EA
A B
D D
F
L
左右两种情况 A柱的剪力是否相同？
32
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
2.2,2内力计算
2.2,3位移计算
2.2,4模型讨论
地基不均匀沉降
A B
F
maxD
minD地基不均匀沉降对排架内力有无影响？
A B
F
地基转动
33
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
2.2,2内力计算
2.2,3位移计算
2.2,4模型讨论三、柱长不同的等高排架计算
A B C
u u u
EI EI EI
A B C
34
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
2.2,2内力计算
2.2,3位移计算
2.2,4模型讨论四,抽柱后的计算模型
A B C
1
2
3
计算单元
uAEI2
A B C
lAEI2
uCEI2
lCEI2
uBEI
lBEI
将计算单元内的排架合并。
35
恒载和风荷载的计算方法用一般排架。吊车荷载不同,B轴柱按加长吊车梁的影响线确定； A和 C轴柱应考虑作用在①、③、
柱子上相应值的一半，即
max2D
max1P max2Pmax1P max2P
1D 3D
2
31
m a x2m a x
DDDD
求得内力后,A和 C轴柱的弯矩、剪力除 2得到原结构单根柱的内力，轴力根据实际受荷情况确定。
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.2,1分析模型
2.2,2内力计算
2.2,3位移计算
2.2,4模型讨论
A B C
1
2
3
计算单元
36
2.3 排架柱设计
2.3.1 荷载组合
￠1.2× 恒荷载标准值 +1.4× 1项活荷载标准值
（对于单层排架结构，可以采用简化组合）?可变荷载效应控制
￠1.2× 恒荷载标准值 + 1.4× 0.90× (2项或 2项以上活荷载标准值）
永久荷载效应控制
￠1.35× 恒荷载标准值 + 1.4× 所有活荷载的组合值
I I
II II
III III
2.3.2 内力组合一、控制截面构件设计时一般选取若干个可靠度较低因而对整个构件起控制作用的截面进行设计，这些截面称为控制截面。
37
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.3,1荷载组合
2.3,2内力组合二、组合内容
￠最大弯矩及相应的轴力和剪力；
￠最大轴力相应的弯矩和剪力；
￠最小轴力及相应的弯矩和剪力。
三、注意事项
每一项组合必须包括恒荷载产生的内力；
有 T必有 D，有 D可以没有 T；
组合最大轴力和最小轴力时，轴力为零的项应考虑进去。
uN
uM钢筋砼 N~M曲线
*
*
38
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.3,1荷载组合
2.3,2内力组合
2.3,3截面设计
2.3.3 混凝土柱截面设计平腹杆 斜腹杆
mmh 600? 宜用矩形柱；
mmh 800~600? 工字形
mmh 1 4 0 0~900?
宜用双肢柱。mmh 1 4 0 0?
一、截面形式宜用工字形柱；
或矩形柱；
从刚度要求出发，需满足表 2- 3 的要求。
39
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.3,1荷载组合
2.3,2内力组合
2.3,3截面设计二、截面配筋取最不利内力组合，按偏压构件设计。
偏压构件的承载力计算需用到计算长度。
，相应的计算长度 为 。
对两端为不动铰支座的构件，其临界荷载为：
2
0
2
H
EIN
l
对于其它支承的构件，将其换算为具有与两端铰支座相同临界荷载的受压构件，即
2
2
)( H
EIN
l?
0H
H?
40
根据杆系稳定理论：
HH 43.10?
对于双跨排架,HH 18.1
0?
偏于安全，规范分别取 和 。H5.1 H25.1
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.3,1荷载组合
2.3,2内力组合
2.3,3截面设计
无吊车荷载
H
lN
H
lN
对于等高等截面单跨排架，
柱的计算长度 l
0
l
0
垂直排架方向柱 的 类 别排架方向有柱间支撑 无柱间支撑单 跨 1.5 H 1.0 H 1.2 H
无吊车厂房柱两跨及多跨 1.2 5 H 1.0 H 1.2 H
上 柱 2.0 H u 1.2 5 H u 1.5 H u
有吊车厂房柱下 柱 1.0 H l 0.8 H l 1.0 H l
露天吊车柱和栈桥柱 2.0 H l 1.0 H l ——
41
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.3,1荷载组合
2.3,2内力组合
2.3,3截面设计
有吊车荷载考虑房屋的空间作用，即不仅考虑同一排架内各柱参加工作；而且还考虑相邻排架的协同工作。因此，可将上端近似简化为不动铰支座。
lN
Hu
H
Hl
当,时,。
u
u
HHHl )7.07.0(0
规范分别取 和 。
lHl0
3/?ul HH lHl?0
变截面上段：
变截面下段：
)t a n(
3
,
3
3
u
l
l
u
H
H
I
I?
12.0/?ul II
uHl 0.20? lHl 0.10?
uEI
lEI
柱的计算长度 l 0
l 0
垂直排架方向柱 的 类 别排架方向有柱间支撑 无柱间支撑单 跨 1,5 H 1,0 H 1,2 H
无吊车厂房柱两跨及多跨 1,25 H 1,0 H 1,2 H
上 柱 2,0 H u 1,25 H u 1,5 H u
有吊车厂房柱下 柱 1,0 H l 0,8 H l 1,0 H l
露天吊车柱和栈桥柱 2,0 H l 1,0 H l ——
42
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.3,1荷载组合
2.3,2内力组合
2.3,3截面设计三、吊装验算
￠验算内容,承载力和裂缝宽度；
￠荷载,自重，考虑动力系数 1.5；
￠安全等级,降一级，乘系数 0.9。
四、构造如果不满足，增加吊点或调整配筋。
43
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.3,1荷载组合
2.3,2内力组合
2.3,3截面设计
2.3.4 牛腿设计主拉应力迹线主压应力迹线
0ha?
0ha?
长牛腿短牛腿一、试验研究
F
a
0h h
应力分布
￠牛腿上部主拉应力迹线基本上与牛腿边缘平行；
￠牛腿下部主压应力迹线大致与 ab连线平行；
￠牛腿中、下部主拉应力迹线是倾斜的。
2.3,4牛腿设计
44
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.3,1荷载组合
2.3,2内力组合
2.3,3截面设计
2.3,4牛腿设计
裂缝开展
￠当达到极限值的 20~40%，出现垂直裂缝 ①；
￠在极限荷载的 40~60%，出现第一条斜裂缝 ② ；
￠约极限荷载的 80%，突然出现第二条斜裂缝 ③。
F
① ②
③
破坏形态
￠剪切破坏
1.0/ 0?ha
￠斜压破坏
75.0~1.0/ 0?ha
￠弯压破坏
75.0/ 0?ha
F
￠局部承压破坏
45
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.3,1荷载组合
2.3,2内力组合
2.3,3截面设计
2.3,4牛腿设计
截面尺寸二、截面设计（截面尺寸、截面配筋、构造）
截面高度根据斜截面抗裂，
按下式确定：
0
0
5.0
5.01
h
a
bhf
F
F
F tk
vk
hk
vk
β
vkF
—— 作用在牛腿顶部的竖向力标准组合值；
hkF
—— 作用在牛腿顶部的水平力标准组合值；
—— 裂缝控制系数，需作疲劳验算的牛腿取 0.65，其余 0.8；?
b —— 牛腿宽度，同柱宽；
a —— 考虑安装偏差 20mm，当 a<0取 a=0。
为防止局部受压破坏，加载板尺寸应满足,AfF
cvs 75.0?
46
截面配筋
y
h
0y
v
s f
F2.1
hf85.0
aFA
vF
a
0h0h?
hF
抵抗竖向力产生的弯矩所需钢筋
y
v
s fh
aFA
0
1?
近似取 85.0
1sA
抵抗水平力所需钢筋
2sA
020 )( hfAhaF yssh
y
h
y
hs
s f
F
fh
FhaA 2.1)(
0
0
2?
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.3,1荷载组合
2.3,2内力组合
2.3,3截面设计
2.3,4牛腿设计
47
构造水平箍筋：
弯起钢筋：
上柱下柱弯起钢筋
〉 a hl a
a
s
范围内箍筋总面积不少于3/2 0h 2/
1sA
12~61 50~1 00 ds,
3.0/ 0?ha 应设弯起筋，
不能用纵向钢筋兼作弯起钢筋面积不少于
01 %15.02/ bhA s,
不少于 2根,12?d
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.3,1荷载组合
2.3,2内力组合
2.3,3截面设计
2.3,4牛腿设计
48
2.4 柱下独立基础设计独立基础形式：
平板式基础（杯形基础）
(a),(b),(c)
板肋式基础（杯口、肋板预制） (d)
壳体基础 (e)
倒圆台板式基础 (f)
桩基
2.4.1 概述
a) b)
杯口杯底预制柱
c)
底板肋
d) e)
f)
49
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.4,1概述
2.4 基础设计
2.4,2平板式基础
2.4.2 平板式独立基础设计一、地基基础破坏类型地基破坏 冲切破坏 受弯破坏二、设计内容：
￠地基计算（确定底板尺寸）
￠抗冲切承载力计算（确定基础高度）
￠受弯承载力计算（确定底板配筋）
￠构造（根据工程经验）
50
￠基础是绝对刚性的；
￠基底某点反力与该点的地基沉降成正比。
三、地基计算
假定
轴心受压基础
a
kk
k fA
GFp
p
kF
kG
d取
AdG mk
df
FA
ma
k
对于甲级、乙级和部分丙级建筑，还需进行变形验算。
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.4,1概述
2.4 基础设计
2.4,2平板式基础
51
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.4,1概述
2.4 基础设计
2.4,2平板式基础
偏心受压基础
W
M
bl
GF
p
p kkk
k
k?
m i n
m a x
令 )/( kkk GFMe
当 时，
maxkp
kF
kG h
0kM
kV
kk GF?hVMM kkk 0
kV
minkp
b
)61(
m i n
m a x
b
e
bl
GF
p
p kk
k
k?
6/be?
la
GFp kk
k 3
)(2
m a x
地基承载力应满足：
a
ak
fp
f
pp
p
k
kk
2.1
2
m a x
m i nm a x
52
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.4,1概述
2.4 基础设计
2.4,2平板式基础四、抗冲切承载力计算沿柱边冲切沿变阶处冲切基础高度尚应满足抗剪承载力,AfV
t7.0?
07.0 hbfF mtt?
ApF st?
2
bt
m
bbb
N
M
p n
h
0
450 450
N
M
p n
h 0 450 450
h0 h0
h 0
h 0
b b b t
A B
C
D
EF h
0 h0
h 0
h 0
b bb t
A B
D
EF
C
53
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.4,1概述
2.4 基础设计
2.4,2平板式基础五、受弯承载力计算
)2()(241 2 ccnl blhbpM
短边方向：
Iy
l
sl hf
MA
09.0
长边方向：
)2()(241 2 ccn bbblpMⅡ
)(9.0 0 dhf
MA
IIy
t
sⅡ
N
p n
h 0I As2
As
1
b
hC
lb
C
A
B
C
D
*
I
I
*e 2
II II
e1
54
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.4,1概述
2.4 基础设计
2.4,2平板式基础六、构造要求
材料混凝土,C20；
钢筋,1 0 02 0 08,,sd
保护层厚度有 100厚素混凝土垫层时，为 35；没有垫层时为 70。
插入深度
1a 2a
1h
2h
t
50
50
75
200
1a?
1h
应满足表 2-5的要求（与柱截面形式和截面尺寸有关）
纵筋锚固要求吊装时的稳定要求（ 5%柱长）
55
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.4,1概述
2.4 基础设计
2.4,2平板式基础六、构造要求
杯底厚度,杯壁厚度见表 2-6。
杯壁配筋柱轴心或小偏心受压且
65.0/ 2?ht时可不配筋；
1a t
，大偏心受压且
75.0/ 2?ht
柱轴心或小偏心受压且
65.0/5.0 2 ht
时可按构造配筋；
其它情况按计算配筋。
1a 2a
1h
2h
t
50
50
75
200
1a?
2.5.1 概述屋面板屋架（屋面梁）
无檩体系檩条屋架（屋面梁）
有檩体系瓦（瓦楞铁皮、石棉瓦、波形钢板、钢丝网水泥板）
2.5 屋面构件
2.5.2 屋架设计
57
一、屋架种类混凝土屋架钢筋混凝土三角形屋架钢筋混凝土折线形屋架预应力混凝土折线形屋架预应力混凝土梯形屋架预应力混凝土直腹杆屋架钢屋架组合屋架三角形钢屋架梯形钢屋架矩形钢屋架曲拱钢屋架单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类
58
二、屋架形式与杆件尺寸要求
高跨比 1/10~1/6，外形应接近简支梁的弯矩图。
混凝土屋架
节间长度：上弦 3米,4.5米,6米；下弦 4.5米,6米；
杆件尺寸,上弦不小于 200× 180；下弦不小于 200 × 140；腹杆不小于 100 × 100；长细比不大于 40（拉）,35
（压）钢屋架
节间长度：上弦 1.5米或 3米，有檩体系 0.8~3m；下弦 3米；
长细比：受压 150；受拉 350（ 250）
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸
59
三、屋架内力分析
1.计算模型按多跨折线连续梁计算上弦弯矩（主弯矩）；
按铰接桁架计算杆件轴力。 1R 2R 3R
1R
2R
11 RP?
22 RP? 22 RP?
11 RP?
33 RP?
2.荷载自重（建筑层、屋面板、
屋架、支撑）
活载（屋面活载、雪载、
积灰载）
施工荷载 2/5.0 mkN
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析
60
3.荷载组合
￠恒载 +全跨 [屋面活载（雪载） +积灰载 ]；
￠恒载 +半跨雪载或灰载；
￠屋架与支撑自重 +半跨 [屋面板自重 +施工荷载 ]。
4.内力上弦：弯矩和轴向压力；
腹杆和下弦：轴力。
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析
61
5,计算模型的误差及措施
铰接（对腹杆的影响不大）
实际上，由于腹杆的变形，使上弦节点产生位移，从而使在上弦杆中引起附加弯矩，称为次弯矩。
上弦节点为不动铰支座
措施：将上弦杆和端部斜杆的截面（钢结构）或配筋量（混凝土结构）适当增加。
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析
62
四、钢屋架构件设计
1.杆件的计算长度平面内弦杆、支座斜杆、支座竖杆
ll x?0
其他腹杆
ll x 8.00?
平面外弦杆
1`0 ll y?
支座斜杆、支座竖杆和其他腹杆 ll
y?0
斜平面支座斜杆、支座竖杆 ll?
0
其他腹杆 ll 9.0
0?
（侧向支承点间距）
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计
63
当弦杆侧向支承点间的距离为两倍节间长度，且两个节间杆件的内力不等时，平面外计算长度按下式取：
)25.075.0
1
2
10 N
Nll （
支撑
1l
1N
2N
1l
1N
2N
1N
2N
，
— 较大的压力，取正号；
— 较小的压力或拉力，拉力取负号。
10 5.0 ll?
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计
64
2.截面选型
屋架上弦,平面外计算长度一般为平面内计算长度的两倍，
如无局部弯矩，故宜采用短肢相拼的 T形截面，
支座斜杆,因平面内和平面外计算长度相等，采用长肢相拼的
T形截面比较合理；
9.2~6.2/?xy ii
如有较大的局部弯矩，可采用长肢相拼的 T形截面，以提高平面内的抗弯能力，此时 0.1~75.0/?
xy ii
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计
65
屋架下弦,平面外计算长度一般很大，故宜采用短肢相拼的 T形截面。
计算长度范围内的垫板数不应少于 2块。
其他腹杆,因
xy ll 00 25.1?
T形截面,5.1~3.1/?
xy ii
与竖向支撑相连的竖腹杆宜采用等肢角钢组成的十字形截面，使节点连接不偏心；轴力特别小的腹杆也可采用单角钢。
，宜采用等肢角钢组成的
50~8015~20
40i(80i)
I
I I— I
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计
66
3.截面计算轴心拉杆：
f
NA
n?
轴心压杆：
f
NA
n?
f
NA
（强度要求，当截面无削弱时可不计算）
（稳定要求）
假定长细比（弦杆 70~100，腹杆 100~120） 查得 值计算 A，同时算出
，, // 00 yyxx lili 根据
yx iiA,、
选择角钢，用实际的 进行稳定验算，如不满足重新选择，直至满足。
yx iiA,、
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计
67
偏心受拉：
fWMAN
nxx
x
n
x? — 截面塑性发展系数，动力荷载取 1；
nxW — 受拉最大纤维的净截面抵抗矩。偏心受压：
强度要求：
fWMAN
nxx
x
n
nxW — 受压最大纤维的净截面抵抗矩。
平面内稳定：
f
N
N
W
M
A
N
Ex
xx
xmx
x
)8.01(1?
x?
— 平面内轴压构件稳定系数；
xW1
— 平面内受压纤维毛截面抵抗矩
ExN
— 欧拉临界力；
mx?
— 等效弯矩系数。平面外稳定：
fWMAN
xb
xtx
y
1?
b?
— 受弯构件的整体稳定系数；
tx?
— 等效弯矩系数。
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计
68
4.节点设计
一般要求
￠各杆件的形心线应尽量与屋架几何轴线重合，并汇交于节点中心，
考虑到施工方便，肢背到轴线的距离可取 5mm的倍数；
￠对变截面弦杆，宜采用肢背平齐的连接方式，变截面的两部分形心线的中线应与屋架几何轴线重合；
杆件形心线杆件形心线屋架轴线单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计
69
￠节点板上各杆件之间的净距不宜小于 20mm；
￠杆件端部宜采用直切，即切割面与轴线垂直，为了减小节点板也可采用斜切。
允许的斜切形式 不允许的斜切形式单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计
70
计算与构造选定节点板厚度节点板厚度：根据最大内力选用，见表 2-10。
计算焊缝长度 确定节点板大小焊缝计算：
￠一般节点计算腹杆与节点板连接焊缝时，杆件的内力按照杆件的最大内力取值，而计算弦杆与节点板连接焊缝时，杆件的内力按照二节间之间的最大内力差取值：
w
ff
w fh
NNKl
7.02
)(1'肢背：
w
ff
w fh
NNKl
7.02
)(2'‘肢尖：
1N
2N
3N
4N 5N
内力分配系数角钢拼接形式
K1 K2
等边角钢 0.7 0.3
不等边角钢短肢相拼 0.75 0.25
不等边角钢长肢相拼 0.65 0.35
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计
71
￠有集中荷载的节点有集中荷载时，弦杆与节点板的连接焊缝需考虑弦杆内力与集中荷载 的共同作用。
上弦为了搁置屋面板，常将节点板缩进肢背而采用塞焊。塞焊可作为两条 的角焊缝计算，因焊缝质量不易保证，焊缝强度设计值乘以 0.8的折减系数。2/th f?
P
w
f
wf
flh PNK 8.07.02 )2/''
22
1?
（）（肢背,w
f
wf
flh PNK ’‘（）（ ''
22
2
7.02
)2/肢尖：
P
B
1N
2N
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计
72
假定 集中荷载由肢背塞焊缝承担；上弦相邻节间内力差由肢尖焊缝承担。
N?
有集中荷载时，上弦节点亦可按下述方法计算。
w
f
wf
f
lh
P 8.0
7.02 ''
肢背塞焊缝肢尖角焊缝
wfMfNf f 22 )/()(
''''7.02
ff
N
f lh
N
6/7.02 2'''' ff
M
f
lh
Ne
e —— 为肢尖焊缝至杆件形心的距离。
其中单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计
73
￠弦杆的拼接节点
dll w )10(2
拼接角钢采用与弦杆相同的截面。拼接角钢的长度应按拼接角钢与弦杆的连接焊缝长度确定，,
对下弦杆取 d=10~20mm，对上弦杆取 d=30~50mm,l不宜小于
600mm。
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计
74
其中连接焊缝长度上弦按弦杆最大内力确定：
w
ff
w fh
Nl
7.04
w
ff
w fh
Afl
7.04?
下弦按下弦截面面积等强度确定：
对于上弦假定集中荷载由肢背的塞焊缝承担，肢尖焊缝承担上弦内力的 15%，并考虑此力产生的偏心弯矩。
弦杆与节点板的焊缝长度对于下弦按两侧下弦较大内力的 15%和两侧下弦的内力差两者中的大值计算；
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋面构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计
75
￠支座节点支座节点包括节点板、加劲肋、底板和锚栓等。
当采用混凝土排架柱时，底板的尺寸根据混凝土局部受压承载力确定，厚度一般取 20mm；
节点板的大小由杆件与节点板的连接焊缝长度确定，下弦水平肢的底面与支座底板之间的净距不应小于水平肢的宽度和 130mm；
加劲肋与节点板的垂直焊缝可假定其承担支座反力 25%计算，并考虑焊缝为偏心受力；
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋架构件
2.5,2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计
76
支座节点板、加劲板与支座底板的水平连接焊缝按下式计算：
w
f
wf
f
lh
R?
7.0
锚栓预埋于支撑构件的混凝土中，直径一般取 20~25mm，底板上的锚栓孔直径一般为锚栓直径的 2~2.5倍。
单厂设计
2.1 组成与布置
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.5,1概述
2.4 基础设计
2.5 屋架构件
2.5,2屋架设计
2.5.3 屋面其他构件一、屋面板二、檩条三、托架四、天窗架
2.5,3 屋面其它构件
77
2.6.1 概述
2.6 吊车梁设计要点
吊车梁直接承受吊车荷载，并构成纵向排架，加强厂房纵向刚度，传递纵向荷载。是单层工业厂房的重要构件。
吊车梁按材料可分为：
混凝土吊车梁钢吊车梁组合吊车梁变截面吊车梁等截面吊车梁鱼腹式折线式实腹式下撑式桁 架式下撑式吊车梁实腹式吊车梁 桁架式吊车梁钢材钢材
(c ) (d )
(a) (b)
79
2.6.2 吊车梁受力特点
承受两组移动的集中荷载（ 和 ）；
maxP maxT
吊车荷载是重复荷载，需进行疲劳验算；
吊车荷载具有动力特性；
对吊车竖向荷载应乘以动力系数 μ，轻、中级软钩 1.05，重级
1.1，硬钩 1.3。
吊车荷载是偏心荷载，将对吊车梁（无制动梁时）产生扭矩。
为了承担横向水平力，对于钢吊车梁一般需设置制动梁或制动 桁 架单厂设计
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.6.1概述2.4 基础设计
2.5 屋架构件
2.6 吊车梁
2.6.2受力特点
80
1e
弯曲中心
T
maxD?
2e
ay
ah
每个轮子产生的扭矩：
静力计算考虑两台吊车
7.0)( 21m a x eTePm T?
疲劳验算考虑一台吊车，且不考虑横向水平荷载
1m a x,8.0 ePm k
f
T
按影响线可求出吊车梁的
TM fTM
单厂设计
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计
2.6.1概述2.4 基础设计
2.5 屋架构件
2.6 吊车梁
2.6.2受力特点
81
2.6.3 混凝土吊车梁（等截面）设计要点一、计算内容静力计算弯、剪、扭承载力裂缝宽度和挠度疲劳验算 正截面（验算正截面受压区混凝土边缘的应力和受拉钢筋的应力）
斜截面（验算中和轴处混凝土的主拉应力及箍筋和弯起钢筋的应力）
施工阶段验算（对预应力混凝土吊车梁而言）
单厂设计
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.6.1概述
2.4 基础设计
2.5 屋架构件
2.6 吊车梁
2.6.2受力特点
2.6.3砼吊车梁
82
二、构造要点
￠截面尺寸梁高取跨度的 1/4~1/12，一般有 600,900,1200,1500mm四种；
腹板一般取 140,160,180mm，在梁端部逐渐加厚至 200,250、
300mm，先张法预应力可用 100（卧捣）和 120（竖捣），后张法预应力可用 140；上翼缘宽度一般为 400,500和 600mm。
￠连接构造
￠配筋构造纵筋：不能有接头，不宜采用光面钢筋，肋部两侧设腰筋；
箍筋：不得采用开口箍，梁端 范围内增加 20~25%；
hla 5.1?端部：沿梁高设置焊在锚板上的竖向钢筋和水平封闭箍筋。
单厂设计
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.6.1概述
2.4 基础设计
2.5 屋架构件
2.6 吊车梁
2.6.2受力特点
2.6.3砼吊车梁
83
2.6.4 钢吊车梁（实腹式）设计要点一、计算内容
￠强度正应力上翼缘下翼缘剪应力腹板局部压应力折算应力
￠整体稳定 （有制动结构时不必验算）
￠刚度
￠疲劳强度
￠局部稳定 （对焊接吊车梁）
￠翼缘与腹板的连接单厂设计
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.6.1概述
2.4 基础设计
2.5 屋架构件
2.6 吊车梁
2.6.2受力特点
2.6.3砼吊车梁
2.6.4钢吊车梁
84
￠截面尺寸二、构造要点截面高度应按照允许变形（ ），并考虑建筑净空要求和钢板规格等； 610]/[ 56.0 lw flh
腹板厚度应该按照支座抗剪要求和局部挤压条件确定，一般不应小于（ 7+3h） mm；
翼缘厚度不应小于 8mm，也不大于 40 mm；翼缘宽度一般为
（ 1/3~1/5） h，翼缘宽度不应大于 30t（ Q235）或 24t（ Q345）,
当上翼缘轨道用压板连接时，翼缘宽度应大于 300mm。
单厂设计
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.6.1概述
2.4 基础设计
2.5 屋架构件
2.6 吊车梁
2.6.2受力特点
2.6.3砼吊车梁
2.6.4钢吊车梁
85
￠连接构造轻、中级荷载状态的吊车梁与制动梁或柱子在工地连接时，可采用焊接连接，应避免采用 C级螺栓连接；对于重级、超重级载荷状态应优先采高强螺栓连接。
采用实腹式制动梁，吊车梁的下翼缘和制动梁的外翼缘之间每隔一定距离用斜撑杆联系起来或用板铰把制动梁的翼缘挂在墙架柱上
a)吊车梁斜向支撑
b)制动梁挂于墙架柱 c)制动桁架时支撑布置制动梁花纹钢板加劲肋角钢斜撑加劲肋制动梁（或制动桁架）
吊车梁横隔
（竖向支撑）
d)
单厂设计
2.2 结构分析
2.3 排架柱设计 2.6.1概述
2.4 基础设计
2.5 屋架构件
2.6 吊车梁
2.6.2受力特点
2.6.3砼吊车梁
2.6.4钢吊车梁
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￠连接构造对于设置在边柱上跨度大于 18m的轻、中级载荷状态吊车梁和跨度大于 12m的重级和超重级载荷状态的吊车梁，应设置辅助桁架，
以及水平支撑系统和竖向（即横隔）支撑系统。辅助桁架设置在制动梁的外翼缘（或弦杆）处的竖向平面内，横向高度与吊车梁相等，其下弦杆与吊车梁下翼缘用水平支撑相连，形成空间体系，再每隔一定距离设置竖向支撑作为横隔以增加空间抗扭刚度，见图 2-84c。对于中间柱上成对设置的等高吊车梁，可以省去辅助桁架，只需在相邻吊车梁的下翼缘间设置水平支撑和适当设置几道竖向支撑。
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2.6.2受力特点
2.6.3砼吊车梁
2.6.4钢吊车梁
