混凝土结构电子教案第2章：单层厂房结构.pdf

《混凝土结构电子教案第2章：单层厂房结构.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《混凝土结构电子教案第2章：单层厂房结构.pdf（91页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、研制单位：湖南大学高等教育出版社高等教育出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社混凝土结构设计混凝土结构设计( (第第2 2章电子教案章电子教案) )第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章第第2 2章章 单层工业厂房设计单层工业厂房设计第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章本章重点本章重点熟悉单层工业厂房结构的选型与结构布熟悉单层工业厂房结构的选型与结构布置方法置方法；掌握钢筋混凝土排架的荷载与内力计算方掌握钢筋混凝土排架的荷载与内力计算方法、内力组合原则及柱的截面设计方法法、内力组合

2、原则及柱的截面设计方法；熟悉排架柱的配筋构造要求。熟悉排架柱的配筋构造要求。第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.1结构类型和结构体系结构类型和结构体系结构类型和结构体系结构类型和结构体系l 单跨与多跨；单跨与多跨；l 等高与不等高；等高与不等高；l 排架与刚架。排架与刚架。单层单层厂房依据其跨度、高度和吊车起重量等厂房依据其跨度、高度和吊车起重量等因素的不同可采用混合结构、钢筋混凝土结因素的不同可采用混合结构、钢筋混凝土结构和钢结构。单层厂房的结构类型和体系可构和钢结构。单层厂房的结构类型和体系可分为：分为：第2章混凝土结构设计混凝土结构

3、设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章排架结构图排架结构图刚架结构图刚架结构图第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章v无檩体系：由屋面板、天沟板、天窗架、无檩体系：由屋面板、天沟板、天窗架、屋架、托架、及屋盖支撑组成。屋架、托架、及屋盖支撑组成。刚度大。刚度大。2.2结构组成及荷载传递结构组成及荷载传递结构组成及荷载传递结构组成及荷载传递2.2.1 结构组成结构组成1. 屋盖结构屋盖结构 屋盖屋盖结构可分有檩体系和无檩体系两种。结构可分有檩体系和无檩体系两种。v有檩体系：由小型屋面板、檩条及屋盖支有檩体系：由小型屋面板、檩条

4、及屋盖支撑组成。撑组成。刚度小。刚度小。第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章 单层工业厂房空间结构图单层工业厂房空间结构图第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2. 纵、横向平面排架纵、横向平面排架 v横向平面排架：包括横梁横向平面排架：包括横梁(屋架屋架)、柱及基础、柱及基础 横向平面排架横向平面排架第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章v纵向平面排架：包括纵向柱列、基础、连纵向平面排架：包括纵向柱列、基础、连系梁、吊车架、柱间支撑系梁、吊车

5、架、柱间支撑v围护结构：包括纵墙、山墙、墙梁、抗风围护结构：包括纵墙、山墙、墙梁、抗风柱、基础梁柱、基础梁 纵向平面排架纵向平面排架第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.2.2 荷载传递荷载传递竖向荷载传递图竖向荷载传递图横向排架是主要的承重结构，屋架、排架柱和基础是主要的承重构件。第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章横向水平荷载传递图横向水平荷载传递图第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章 纵向水平荷载传图纵向水平荷载传图第2章混凝土结构

6、设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.3结构布置结构布置结构布置结构布置2.3.1 厂房平面布置厂房平面布置 1. 柱网布置柱网布置 要考虑工艺、经济、模数化等因素。要考虑工艺、经济、模数化等因素。2. 变形缝变形缝 v伸缩缝：减少厂房温度应力的影响而设，上部结构伸缩缝：减少厂房温度应力的影响而设，上部结构 断开，下部结构不断开。断开，下部结构不断开。v沉降缝：厂房高度、吊车吨位、土质相差较大时而沉降缝：厂房高度、吊车吨位、土质相差较大时而设，上、下部结构都要断开。设，上、下部结构都要断开。v抗震缝：为防止地震区厂房或厂房区段相邻太近地抗震缝：为防止地震区

7、厂房或厂房区段相邻太近地震时发生碰撞而设，可与伸缩缝、沉降缝合并，但震时发生碰撞而设，可与伸缩缝、沉降缝合并，但宽度要满足抗震缝要求。宽度要满足抗震缝要求。第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章 柱网布置柱网布置第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.3.2 支撑布置支撑布置 1. 屋盖支撑屋盖支撑 v 上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑 v 下弦横向水平支撑下弦横向水平支撑 v 纵向水平支撑纵向水平支撑 v 垂直支撑和水平系杆垂直支撑和水平系杆 v 天窗架支撑天窗架支撑单层厂房支撑包括屋盖支撑

8、和柱间支撑两类，应了解各支撑的作用和设置条件及设置位置。第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章 上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章 下弦横向及纵向水平支撑下弦横向及纵向水平支撑第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章垂垂直直支支撑撑及及水水平平系系杆杆第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章 柱间支撑是纵向平面排架中最主要的抗侧力构件，其作用是承受纵向水平荷载和提高

9、纵向刚度。2. 柱间支撑柱间支撑 柱间支撑柱间支撑第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.3.3 围护结构布置围护结构布置 1. 抗风柱抗风柱 厂房的围护结构包括：屋面板、墙体、抗风柱、圈梁、连系梁、过梁、基础梁等构件。抗风柱与屋架相连必须满足两个条件：抗风柱与屋架相连必须满足两个条件：水平方向可靠连接水平方向可靠连接垂直方向允许有一定的相对位移垂直方向允许有一定的相对位移第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章 抗风柱及其连接抗风柱及其连接第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录

10、上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.2. 圈梁、连系梁、过梁和基础梁的布置圈梁、连系梁、过梁和基础梁的布置v圈梁：加强厂房的整体刚度，以防止地基不圈梁：加强厂房的整体刚度，以防止地基不均匀沉降对建筑物的危害。均匀沉降对建筑物的危害。v连系梁：连系纵向柱列，以增强厂房的纵向连系梁：连系纵向柱列，以增强厂房的纵向刚度，传递风荷载。刚度，传递风荷载。v过梁：在砌体中过梁：在砌体中(围护结构围护结构)承担洞口上的荷载。承担洞口上的荷载。v基础梁：承受围护墙体的重量。梁底部距土的基础梁：承受围护墙体的重量。梁底部距土的表面预留表面预留100mm左右的间隙左右的间隙，使梁可以随柱基，使梁可以随柱基础一起

11、沉降。础一起沉降。第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.4结构选型和截面尺寸确定结构选型和截面尺寸确定结构选型和截面尺寸确定结构选型和截面尺寸确定2.4.1 屋盖结构构件屋盖结构构件 1. 屋面板屋面板 无檩：大型屋面板无檩：大型屋面板(1.5m 6.0m)，F型屋面板、单型屋面板、单肋肋板、空心板。板、空心板。 有檩：檩条、小型屋面板有檩：檩条、小型屋面板（槽（槽瓦、波形大瓦等）瓦、波形大瓦等）2. 檩条檩条 檩条搁置在屋架上檩条搁置在屋架上，支承支承小型屋面板并将屋面小型屋面板并将屋面荷载传给屋架荷载传给屋架。第2章混凝土结构设计混凝土

12、结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章3. 屋架屋架 由跨度、高度、排水坡度确定。由跨度、高度、排水坡度确定。 形式：梯形、折线形、形式：梯形、折线形、。 各种形式的屋架各种形式的屋架第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章4. 天窗架和托架天窗架和托架 托架托架 天窗架天窗架第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章吊车梁的类型吊车梁的类型 2.4.2 吊车梁吊车梁 吊车梁直接承受吊车起重、运行和制动时产生的各种往复荷载；传递厂房的纵向荷载、保证厂房的纵向刚度。第2章混凝土结

13、构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.4.3 柱柱1. 柱的形式柱的形式 矩形、工字形、双肢柱。矩形、工字形、双肢柱。柱的形式柱的形式第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2. 柱的截面尺寸柱的截面尺寸 设计柱子的截面尺寸时不仅考虑承载力，还需设计柱子的截面尺寸时不仅考虑承载力，还需考虑厂房柱的刚度要求。考虑厂房柱的刚度要求。2.4.4 基础基础1. 基础的类型基础的类型 单层厂房一般采用预制柱下基础，其主要形单层厂房一般采用预制柱下基础，其主要形式有杯形基础（分梯形和锥形）、高杯基础、爆式有杯形基础（分

14、梯形和锥形）、高杯基础、爆扩桩基础和预制桩基础。扩桩基础和预制桩基础。第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2. 基础尺寸的初步拟定基础尺寸的初步拟定 基础类型基础类型 基础底面尺寸根据基底反力和地基承载力由计算确定。基础高度和外形尺寸可根据工程经验确定。第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.5排架结构内力分析排架结构内力分析排架结构内力分析排架结构内力分析2.5.1 排架计算简图排架计算简图1. 计算单元计算单元 目的：确定柱和基础的内力。目的：确定柱和基础的内力。内容：确定计算简图、荷载

15、计算、内力分析和内内容：确定计算简图、荷载计算、内力分析和内力组合。力组合。 按平面结构计算，根据结构布置和受力状按平面结构计算，根据结构布置和受力状况，选取最有代表性的计算单元。况，选取最有代表性的计算单元。第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章 计算单元的选取计算单元的选取第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2. 基本假定和计算简图基本假定和计算简图 v柱与基础刚接。柱与基础刚接。v屋架屋架水平水平刚度刚度无穷大；无穷大；v屋架与柱上端铰接；屋架与柱上端铰接； 计算简图计算简图第2章混凝土

16、结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.5.2 排架上的荷载排架上的荷载1. 恒载恒载 v 屋盖恒载屋盖恒载G1 v吊车梁和轨道及连接件的重力荷载吊车梁和轨道及连接件的重力荷载G3v悬墙自重重力荷载悬墙自重重力荷载G2v柱自重重力荷载柱自重重力荷载G42. 屋面活荷载屋面活荷载 （由材料重度计算，注意作用位置）v 屋面均布活荷载屋面均布活荷载 不上人屋面取0.5 kN/m2，上人屋面取2.0 kN/m2。第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章v 屋面雪荷载屋面雪荷载 其中，其中，屋面水平投影面上的雪荷载标

17、准值，屋面水平投影面上的雪荷载标准值， 单位为单位为 。基本雪压，单位为基本雪压，单位为 。屋面积雪分布系数，当坡屋面坡度屋面积雪分布系数，当坡屋面坡度 不大于不大于25时时， 。第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章 恒载作用位置及相应的计算简图恒载作用位置及相应的计算简图第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章 屋面活荷载作用下的排架计算简图屋面活荷载作用下的排架计算简图第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章3. 风荷载风荷载 风荷载的计算风荷

18、载的计算第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章其中，其中，风荷载标准值，单位为风荷载标准值，单位为 。基本风压，单位为基本风压，单位为 。风压高度变化系数，风压高度变化系数，由教材附表由教材附表 5.1 查查得。得。风荷载体型系数，风荷载体型系数，由教材附表由教材附表 5.3 查查得。得。高度高度 处的风振系数处的风振系数。由教材附表。由教材附表 5.3查查得。得。2-1风荷载标准值：风荷载标准值： 第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章v 墙面上均布风荷载：墙面上均布风荷载： 2-22-3v

19、柱顶水平集中荷载：柱顶水平集中荷载： 2-4第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章4. 吊车荷载吊车荷载 吊车荷载示意图吊车荷载示意图第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章v 吊车竖向荷载吊车竖向荷载 2-52-6v 吊车横向水平荷载吊车横向水平荷载 2-72-82-9v 吊车纵向水平荷载吊车纵向水平荷载 第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章 吊车竖向荷载和横向水平荷载吊车竖向荷载和横向水平荷载 第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目

20、 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章 吊车荷载作用下的计算简图吊车荷载作用下的计算简图第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.5.3 等高等高排架内力分析排架内力分析1. 柱顶水平集中力作用下等高排架的内力分析柱顶水平集中力作用下等高排架的内力分析 排架的内力分析方法与排架的形式及荷载的作用方式有关，可采用力法和位移法进行分析。第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章v 柱顶作用的水平力与各柱顶的水平剪力平衡柱顶作用的水平力与各柱顶的水平剪力平衡 2-10v 横梁轴向刚度无穷大，各柱顶的位移

21、相等横梁轴向刚度无穷大，各柱顶的位移相等 2-11v 各柱的柱顶剪力和柱顶位置的关系各柱的柱顶剪力和柱顶位置的关系2-12 利用解超静定结构的三个条件：平衡条件、变形条件和物理条件求解柱顶剪力。第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2-13v 解联立方程求得各柱柱顶剪力解联立方程求得各柱柱顶剪力2-14式中式中 为第为第i根柱的剪力分配系数：根柱的剪力分配系数： 在柱顶集中力作用下，可直接用剪力分配法求解。第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2. 任意荷载作用下等高排架的内力分析任意荷载作用下

22、等高排架的内力分析 任意荷载作用下等高排架的内力分析任意荷载作用下等高排架的内力分析第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章 不能直接应用剪力法，但通过柱顶加铰支连杆可以通过转换用剪力分配法求解。分四步走：v 在排架柱顶附加一个不动铰支座，限制其水平侧移；在排架柱顶附加一个不动铰支座，限制其水平侧移；v 叠加上述计算结果，可得到排架在任意荷载作用下的叠加上述计算结果，可得到排架在任意荷载作用下的 柱顶剪力，至此，排架各柱的内力即可求解。柱顶剪力，至此，排架各柱的内力即可求解。v 此时排架变为多根一次超静定柱，利用柱顶反力系数此时排架变为多根一次超

23、静定柱，利用柱顶反力系数 可求得各柱顶反力可求得各柱顶反力Ri及相应的柱端剪力，则柱顶假想及相应的柱端剪力，则柱顶假想 的不动铰支座反力为的不动铰支座反力为 ;v 撤除不动铰支座，将撤除不动铰支座，将R反向加于排架柱顶，用剪反向加于排架柱顶，用剪 力分配法将其分配给各柱，求得柱顶分为力分配法将其分配给各柱，求得柱顶分为 ;第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.5.4 不等高不等高排架内力分析排架内力分析 一般采用力法求解。将横梁切开，以横梁轴力作为基本未知量，以切口处变形为零的条件建立联立方程求解。当横梁内力求出后，各柱为静定柱，即可求得在

24、各自荷载下的柱内力。当为两跨不等高排架时，联立方程为：2-15 单位力产生的位移，由单位力图图乘求得。单位力产生的位移，由单位力图图乘求得。荷载位移。由单位力图乘以荷载图得。荷载位移。由单位力图乘以荷载图得。第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章 不等高排架内力分析不等高排架内力分析第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.5.5 排架考虑整体空间作用的计算排架考虑整体空间作用的计算1. 厂房整体空间作用的基本概念厂房整体空间作用的基本概念 厂房空间作用分析厂房空间作用分析第2章混凝土结构设计混

25、凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2. 吊车荷载作用下考虑吊车荷载作用下考虑厂房整体空间作用的排架厂房整体空间作用的排架内力分析内力分析 排架与排架、排架与山墙之间的相互制约作用，称为厂房的整体空间作用。 吊车荷载为局部荷载，可按考虑厂房空间作用的方法计算吊车荷载作用下的排架内力。v 实用中采用空间作用分配系数实用中采用空间作用分配系数来考虑厂房的来考虑厂房的 荷载，该系数实质上是考虑空间作用排架的侧荷载，该系数实质上是考虑空间作用排架的侧 移移与按平面排架计算时的柱顶侧移与按平面排架计算时的柱顶侧移 0的比的比 值。值。第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主

26、页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章3. 考虑厂房整体空间作用时排架内力计算步骤考虑厂房整体空间作用时排架内力计算步骤 考虑厂房空间作用时排架的内力计算考虑厂房空间作用时排架的内力计算2-162-17比较：第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.5.6 内力组合内力组合1. 柱的控制截面柱的控制截面 内力组合就是确定柱的控制截面和相应的最不利内力，并进行荷载组合。 柱的控制截面柱的控制截面v -上柱柱底截面上柱柱底截面 v -牛腿顶面牛腿顶面 v -下柱柱底截面下柱柱底截面 第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上

27、一章上一章帮帮 助助下一下一章章2. 内力组合原则内力组合原则 通过组合求出可能出现的最不利内力v荷载规范荷载规范规定荷载效应组合的设计值规定荷载效应组合的设计值S，应，应 从下列组合值中取最不利值：从下列组合值中取最不利值：2-192-18 请注意：当（2-18）式中n=1时，组合系数0.9应改为1.0。第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章3. 内力组合项目内力组合项目 v偏心受压柱的破坏形态有两种：大偏心受压和小偏心受压柱的破坏形态有两种：大偏心受压和小 偏心受压，故对控制截面考虑四种最不利内力组偏心受压，故对控制截面考虑四种最不利内力组

28、 合：合： Mmax及相应的及相应的N、V Mmin及相应的及相应的N、VNmax及相应的及相应的M、VNmin及相应的及相应的M、V 弯矩、轴力和配筋关系图弯矩、轴力和配筋关系图第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章4. 内力组合注意事项内力组合注意事项 v无论什么情况，恒载必须参加组合；无论什么情况，恒载必须参加组合；v 目的在于得到最大内力，其他为最大内力的对应值；目的在于得到最大内力，其他为最大内力的对应值；v Dmax作用在作用在A柱，柱， 和和Dmax作用在作用在B柱不可能同时出柱不可能同时出现，所以不可能在同一组组合中出现；现，所

29、以不可能在同一组组合中出现；v Tmax参加组合时，必有垂直荷载项参加组合时，必有垂直荷载项D(Dmax或或Dmin)，而而垂直荷载参加组合时，不一定有垂直荷载参加组合时，不一定有Tmax项项(未必刹车未必刹车)；v 风荷载，左风、右风不同时存在，故不同时参加组合；风荷载，左风、右风不同时存在，故不同时参加组合；v 求求Nmin时，时，N = 0的风荷载应参加组合。的风荷载应参加组合。第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章v规范对多台吊车参加组合时，考虑到同时满载的规范对多台吊车参加组合时，考虑到同时满载的可能性较小，因此对吊车荷载乘以折减系数

30、。可能性较小，因此对吊车荷载乘以折减系数。 0.85 0.8 4 0.90 0.85 3 0.95 0.9 2 A6A8 A1A5 吊车工作级别吊车工作级别参与组合的吊车台数参与组合的吊车台数多台多台吊车的荷载折减系数吊车的荷载折减系数第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.6柱的设计柱的设计柱的设计柱的设计2.6.1 截面设计截面设计1. 截面配筋计算截面配筋计算 柱的设计包括柱的形式的选择、确定截面尺寸、配筋计算、吊装验算、牛腿设计等。柱按偏心受压构件计算配筋：柱按偏心受压构件计算配筋：.斜截面正截面大偏心小偏心对称配筋非对称配筋第2章混

31、凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章对于大偏心受压，对于大偏心受压， M接近，接近，N小不利；小不利；对于小偏心受压，对于小偏心受压， M接近，接近，N大不利；大不利；无论什么情况，无论什么情况，N接近，接近， M大小不利。大小不利。对称配筋时，取对称配筋时，取|Mmax|及相应的及相应的N；Nmax及相应的及相应的M；Nmin及相应的及相应的M。v内力组合的取舍：内力组合的取舍：v受压构件按规范确定计算长度受压构件按规范确定计算长度l0。第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2. 构造要求构造要求

32、v受力纵筋：直径受力纵筋：直径 d12mm, 当当h600mm时时 d1016mm，全部纵向配筋率不宜超过全部纵向配筋率不宜超过 5%。v混凝土强度等级：混凝土强度等级：C20v箍筋：直径箍筋：直径 d6 mm, 间距间距400 mm,且且 柱宽柱宽b;当当h600 mm、d1016 mm时时，箍，箍 筋应为封闭式。筋应为封闭式。第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.6.2 牛腿设计牛腿设计 牛腿设置在柱上，用来支承屋架、托架、吊车梁和连系梁等主要受力构件。v牛腿按力的作用位置分为长牛腿和短牛腿。牛腿按力的作用位置分为长牛腿和短牛腿。 牛腿

33、类别牛腿类别 第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章1. 牛腿的受力特点及破坏形态牛腿的受力特点及破坏形态 试验表明，从加载至破坏，牛腿大体经历弹性、裂缝出现与开展和破坏三个阶段。 牛腿的破坏形态牛腿的破坏形态 第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章v剪切破坏剪切破坏 当a /h00.1时，牛腿与下柱的交接面上出现一系列短而细的斜裂缝，最后牛腿沿此裂缝从柱上切下而破坏。v斜压破坏斜压破坏 当a /h0=0.10.75时，随着荷载增加，整个压杆范围内出现大量短小斜裂缝，最终形成一条通长斜裂缝而破坏

34、，此时受拉钢筋达到屈服强度。v弯压破坏弯压破坏 当1a /h00.75时，且纵向钢筋配筋率较低时，随着荷载增加纵向钢筋应力不断增加最终受拉钢筋屈服，牛腿下部与柱相交的受压区砼压碎。第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2. 牛腿截面尺寸的确定牛腿截面尺寸的确定 v牛腿的宽度与柱同宽；牛腿的宽度与柱同宽；v牛腿的高度由不出现斜裂缝为控制条件来确定；牛腿的高度由不出现斜裂缝为控制条件来确定；2-20裂缝控制系数。对支承吊车梁的牛腿，取裂缝控制系数。对支承吊车梁的牛腿，取0.65，其他牛腿取，其他牛腿取0.85；分别为作用于牛腿顶部按荷载标准组合计算

35、分别为作用于牛腿顶部按荷载标准组合计算的竖向力和水平拉力；的竖向力和水平拉力；竖向力的作用点至下柱边缘的水平距离，考虑竖向力的作用点至下柱边缘的水平距离，考虑安装偏差安装偏差20mm。当。当 时，取时，取 。第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章3. 牛腿的配筋计算与构造牛腿的配筋计算与构造 牛腿的计算简图牛腿的计算简图 v斜截面受弯承载力计算及纵筋构造斜截面受弯承载力计算及纵筋构造2-21第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章v水平箍筋和弯筋的构造要求水平箍筋和弯筋的构造要求 牛腿配筋构造牛腿

36、配筋构造 第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.6.3 柱的吊装验算柱的吊装验算 柱的吊装方式及简图柱的吊装方式及简图 第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章v吊装采用一点吊时，吊点设在牛腿的根部，吊车吊装采用一点吊时，吊点设在牛腿的根部，吊车 验算的控制截面有上柱柱底、牛腿根部和下柱跨验算的控制截面有上柱柱底、牛腿根部和下柱跨 中三个控制截面。中三个控制截面。v吊装方法有平吊和翻身吊两种；吊装方法有平吊和翻身吊两种；v吊装时，柱自重的分项系数取吊装时，柱自重的分项系数取1.2；应考虑动力系

37、；应考虑动力系 数数1.5；结构的重要性系数取；结构的重要性系数取0.9。v应注意不同的起吊方法，柱的受力状态不同，截应注意不同的起吊方法，柱的受力状态不同，截 面尺寸和可利用钢筋的数量不同。面尺寸和可利用钢筋的数量不同。2-22v吊装时通过限制钢筋应力来限制裂缝宽度。吊装时通过限制钢筋应力来限制裂缝宽度。第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.7柱下单独基础设计柱下单独基础设计柱下单独基础设计柱下单独基础设计基础按受力特点分为：基础按受力特点分为：轴心受压基础轴心受压基础偏心受压基础偏心受压基础基础按施工方法分为：基础按施工方法分为：现浇柱

38、下基础现浇柱下基础预制柱下杯形基础预制柱下杯形基础第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章1.1.基础的作用和设计要求基础的作用和设计要求作用：将上部结构的荷载通过基础安全均匀地扩作用：将上部结构的荷载通过基础安全均匀地扩散到地基土中。散到地基土中。2.7.1 概述概述v 应有足够大的基础外形尺寸应有足够大的基础外形尺寸(与荷载重和与荷载重和地基承载力有关地基承载力有关)；v 应有足够的基底配筋应有足够的基底配筋(受弯计算受弯计算)。v 应有足够的基础高度应有足够的基础高度(冲韧验算冲韧验算)；要求：要求：第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主

39、页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.2.基础的构造要求基础的构造要求 基础构造要求基础构造要求 v锥形基础边缘高度一般取锥形基础边缘高度一般取a2200mm,且且a2 a1和和a2hc/4 ，一般取一般取tan=3.04.0。第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章阶形基础分阶：阶形基础分阶：三阶：三阶：h 1000mm二阶：二阶：h = 500 1000mm一阶：一阶：h 500mm每阶高度一般取：每阶高度一般取：300 500 mm 矩形和工字形截面柱 hc 1000(1. 01.2) hc hc0.9hc且且8000.8hc

40、且且1000柱的插入深度柱的插入深度h1第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.7.2 柱下单独基础设计柱下单独基础设计1. 1. 基底外形尺寸的确定：基底外形尺寸的确定：v轴心受压柱下基础轴心受压柱下基础上部结构传来的荷载效上部结构传来的荷载效 应为：应为：Nk，地基土的承载力特征值地基土的承载力特征值 为：为：基础埋深为基础埋深为d，基础自重和基基础自重和基 底以上土重度的平均值为底以上土重度的平均值为 ，可近似取，可近似取 。第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2-242-23基础底面

41、积的确定条件是：基础底面积的确定条件是：v偏心受压柱下基础偏心受压柱下基础上部结构传来的荷载：上部结构传来的荷载：Nk、 Mk、Vk，地基土的承载力特征值：地基土的承载力特征值：第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2-25 偏心受压基础偏心受压基础 基底的线性分布基底的线性分布的应力的应力 应满应满足以下条件：足以下条件：第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章式中，式中，A基底面积基底面积 A=ab；W基底截面的抵抗矩，矩形截面：基底截面的抵抗矩，矩形截面：e 所有外力对基底面积形心轴的偏心距

42、，所有外力对基底面积形心轴的偏心距，可由可由材料力学公式求解：材料力学公式求解：2-26第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章当当 ea/6 时，用下式计算时，用下式计算pmax:式中式中 k合力作用点至基础底面最大受压边缘的距离，即：合力作用点至基础底面最大受压边缘的距离，即：2-27v偏心受压基础采用试算法，其步骤如下：偏心受压基础采用试算法，其步骤如下：先按轴心受压基础公式估算基底面积，求得先按轴心受压基础公式估算基底面积，求得A1;考虑偏心的影响，将基底面积考虑偏心的影响，将基底面积A1增大增大1.21.4倍，倍，即即:第2章混凝土结构

43、设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章按公式计算基底边缘最大和最小应力。按公式计算基底边缘最大和最小应力。带入偏压基础基底应力条件式验算是否满足要求，带入偏压基础基底应力条件式验算是否满足要求， 不满足时对基底面积进行调整，直到满足为止。不满足时对基底面积进行调整，直到满足为止。2.2.基础高度的确定基础高度的确定 基础高度是由构造条件及基础抗冲切条件确定的。基础高度是由构造条件及基础抗冲切条件确定的。 基础高度首先应满足柱插入杯口深度和杯口基基础高度首先应满足柱插入杯口深度和杯口基 础底面最小厚度的要求。础底面最小厚度的要求。当基础高度不够时，柱传给基础的荷

44、载会使当基础高度不够时，柱传给基础的荷载会使 基础发生大致成基础发生大致成45方向的冲切锥体破坏。方向的冲切锥体破坏。第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章 冲切验算简图冲切验算简图2-282-29式中，式中， bm冲切破坏冲切破坏 锥体截面上边长锥体截面上边长 bt和下边长和下边长bb的的 平均值：平均值：第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章 bt冲冲切破坏锥体斜截面的上边长，当计算柱与基础切破坏锥体斜截面的上边长，当计算柱与基础 交接处的冲切承载力时取柱宽；当计算基础变阶交接处的冲切承载力

45、时取柱宽；当计算基础变阶 处的冲切承载力时，取上阶宽；处的冲切承载力时，取上阶宽；bb冲切破坏锥体斜截面的下边长，当计算柱与基础冲切破坏锥体斜截面的下边长，当计算柱与基础 交接处的冲切承载力时取柱宽加两倍该处的基础交接处的冲切承载力时取柱宽加两倍该处的基础 有效高度；当计算基础变阶处的冲切承载力时，有效高度；当计算基础变阶处的冲切承载力时， 取上阶宽加两倍该处的基础有效高度；取上阶宽加两倍该处的基础有效高度； h0基础冲切破坏锥体的有效高度：柱与基础交接处基础冲切破坏锥体的有效高度：柱与基础交接处 为为 ；变阶处为；变阶处为 ； ft混凝土抗拉强度设计值；混凝土抗拉强度设计值；第2章混凝土结构

46、设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章 A考虑冲切荷载时取用的面积：考虑冲切荷载时取用的面积：当当 时，时，当当时，时， pn在荷载设计值作用下基础底面单位面积上地的在荷载设计值作用下基础底面单位面积上地的 净反力设计值，当为轴心受压基础时即为基底净反力设计值，当为轴心受压基础时即为基底 均布净反力设计值；当为偏心受压基础时，即均布净反力设计值；当为偏心受压基础时，即 为最大压应力净反力。为最大压应力净反力。截面高度影响系数，当截面高度影响系数，当h2000mm时，取时，取 ，其间按线性内插法，其间按线性内插法 取用。取用。第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主

47、主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章3.3.基础板底配筋的确定基础板底配筋的确定 基础底板在地基础底板在地基净反力作用下，基净反力作用下，在两个方向都会产在两个方向都会产生弯曲，其受力如生弯曲，其受力如同支承于柱的反向同支承于柱的反向悬臂结构。因此，悬臂结构。因此，需在板底两个方向需在板底两个方向都配有钢筋来抵抗都配有钢筋来抵抗正截面受弯破坏。正截面受弯破坏。 板底配筋计算简图板底配筋计算简图第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章长边方向长边方向-截面的计算截面的计算 2-30由弯矩可确定在截面的受力钢筋由弯矩可确定在截面的受力

48、钢筋2-31短边方向短边方向-截面的计算截面的计算 2-32相应在短边方向所需的钢筋为：相应在短边方向所需的钢筋为：2-33第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.8屋架设计要点屋架设计要点屋架设计要点屋架设计要点2.8.1 屋架的高度和杆件截面尺寸屋架的高度和杆件截面尺寸v屋架高度与跨度之比一般取屋架高度与跨度之比一般取1/101/6；v上、下弦截面宽度一般取上、下弦截面宽度一般取200 240 mm；v上、下弦截面高度一般取上、下弦截面高度一般取180 140 mm；v上弦节间长度一般采用上弦节间长度一般采用3 m，下弦节间长度为下弦节间

49、长度为4.5 6.0 m ；v腹杆长细比不应大于腹杆长细比不应大于40(拉杆）或拉杆）或35（压杆）（压杆）。第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.8.2 荷载及荷载组合荷载及荷载组合v设计屋架时应考虑三种荷载组合：设计屋架时应考虑三种荷载组合：全跨恒载全跨恒载+全跨活载全跨活载全跨恒载全跨恒载+半跨活载半跨活载屋架自重恒载屋架自重恒载+半跨屋面板重半跨屋面板重+半跨屋面安装荷载半跨屋面安装荷载 屋架荷载组合图屋架荷载组合图第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.8.3 计算简图和内力计算

50、计算简图和内力计算1. 按具有不动铰支座的连续梁计算上弦杆的弯矩；按具有不动铰支座的连续梁计算上弦杆的弯矩； 2. 按铰支桁架计算各杆件的轴力。按铰支桁架计算各杆件的轴力。 屋架计算简图屋架计算简图第2章混凝土结构设计混凝土结构设计主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.8.4 杆件杆件截面设计和配筋构造要求截面设计和配筋构造要求v 混凝土一般采用混凝土一般采用C30C50；预应力钢筋采用钢铰预应力钢筋采用钢铰线、螺旋肋钢丝，普通钢筋用线、螺旋肋钢丝，普通钢筋用HRB335、HRB400级。级。v 屋架上弦杆为小偏心受压构件；下弦杆一般为轴屋架上弦杆为小偏心受压构件；下弦杆一