13.4 排架柱设计

排架计算
第十三章
单层工业 厂房
（二）截面设计（设计阶段截面配筋计算，施工阶段验算）
（1）设计阶段配筋计算要点 框架结构的P-∆效应和柱的P-δ效应分别计算：
M max = ηns Cm M 2 ≥ M2
M1 Cm = 0.7 + 0.3 ≥ 0.7 M2
1 l0 1 (e02 ea ) h c 1300 h0
h
α
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（一）牛腿的破坏形态： 1）纯剪破坏：a/h0＜0.1；（如图a） 2）斜压、斜拉破坏： a/h0=0.1~0.75（如图b、c） 3）弯压破坏： a/h0＞0.75 （图d ） 4 ）局部受压破坏
(a)
(b)
(c)
(d)
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（二）牛腿的设计：
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第四节 单层厂房柱
一、柱的形式
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为便于厂房的定型化，设计时可按柱截面高度选截面，其形式有： h≤600mm →矩形 H=600~800mm →矩形或工字型 H=900~1400mm →工字型 H＞1400mm →双肢柱
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2、牛腿承载力计算
1）计算简图
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2）正截面承载力计算
由计算简图 ∑M=0 得：
Fv a Fh ( z as ) f y As z
近似取Z=0.85h0、且as/Z≈0.2 则得：
Fv a Fh As 1.2 min， 0.6% 0.85 f y h0 fy
二、矩形、工字形截面柱的设计 （一）确定截面尺寸b、h 见P145表12-3
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（二）截面设计（使用阶段截面配筋计算，施工阶段验算）
（1）设计阶段配筋计算要点
内力组合的取舍 ±Mmax及相应的N、V； Nmax及相应的M、V； Nmin及相应的M、V。 柱的计算长度：将上下柱分别计算（P.128表19-2）
As minbh
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本章要点
1 、了解排架柱截面的一般形式、掌握排架柱计算长度的计 算方法； 2、了解排架柱的吊装方法及相应的吊装验算计算简图；
3、掌握牛腿内一般需要配置哪几种钢筋，如何确定？
作业：P.162 19.1
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a—竖向力的作用点至下柱边缘的水平距离，这时应考虑安装偏差20mm；
竖向力的作用点位于下柱截面以内时，取a＝0；
h0—牛腿与下柱交接处的垂直截面有效高度，取h0＝h一as； b—牛腿宽度
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2 l l/
l/
6
F VS (F V ) F nS (F n ) As
>l a
A sh
2
排架结构的P-∆效应和柱的P-δ效应合并计算：
1 l0 2 ηs = 1 + ( ) ζ 1500 (e0 + ea ) h h0
M max ns M 0
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（2）柱吊装阶段的验算
柱吊装验算应满足：承载力要求 裂缝宽度要求 ①一般采用单点绑扎起吊，吊点设在变阶处； ②吊装时柱的混凝土强度一般达70%即可； ③考虑起吊的振动影响，柱的自重荷载应乘以动力系数1.5; ④吊装承载力验算时，结构构件重要性系数可较其使用阶段 安全等级降低一级取用； ⑤当柱中配筋能满足吊装承载力和裂缝宽度要求时，宜采 用平吊，否则考虑翻身吊。
Asb
a c
15 0m m
排架计算
h h
0
h
1
a
s
α
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满足上式要求时，牛腿出现的微裂缝宽≤0.1mm.
为防止牛腿沿加载板内侧发生非根部受拉破坏，牛腿尺寸应满足：
h h1 3 200 mm
c1
45

C1 70mm，一般为 70 ~ 100mm
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l =9550
l =550 l =3900
x=3870
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承载力验算：
0 M max Mu As f y (h0 a's )
As
Mu f y ( h0 a ' s )
裂缝宽度验算：通过控制钢筋应力和直径的办法间接控制裂缝
1、确定截面尺寸 设计时根据经验先假定牛腿高度，再按下式验算：
FVk
Fhk f tk bh0 (1 0.5 ) Fvk 0.5 a h0
Fvk—作用于牛腿顶面按短期荷载效应计算的竖向荷载标准值； Fhk—作用于牛腿顶面按短期荷载效应计算的水平荷载标准值。
— 裂缝控制系数：对支撑吊车梁的牛腿，取 0.65，对其它牛腿，取 0.80；
当a＜0.3h0→取a=0.3h0 Fv、Fh — 分别为牛腿顶部的竖向力和水平拉力设计值。
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3）斜截面承载力 设计时只要牛腿中保证必要的箍筋和弯筋，斜截面承载力即 可得到保证，不必做斜截面承载力计算。箍筋和弯筋详见构造
要求。
3、牛腿配筋构造要求 1）牛腿几何尺寸要求； 2）牛腿内纵筋构造要求；P.136 3）水平箍筋和弯筋的构造要求：
受力性能与普通悬臂梁不同。
← 弹性阶段应力状态 混凝土开裂前牛腿中的应力状态 基本上处于弹性阶段。
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750 400 b/2 c1 b/2 c1
750
750 b/2 c1
300300
100 450 h1
500 450
h
h1
900
C
C
500 500
C
A
B
(a)
(b)
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s
Mk 0.87h0 As
s
Mk---吊装阶段最大弯矩标准值
[s]----不需裂缝宽度验算的钢筋最大允许应力。直径20，ρte为 排架计算 0.3%允许应力为210MPa左右。
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三、牛腿设计
分： 长牛腿--- a > h0 ——按悬臂梁设计 短牛腿--- a ≤ h0 ——为一变截面深梁，