第二章--单层厂房3

第2章 单层厂房结构
1. 牛腿的受力特点和破坏形态
(1) 弹性阶段的应力分布，如图2-60 (2) 裂缝出现与开展阶段 当荷载加到 20%-40%的极限荷载时，出现裂缝1； 40%-60%的极限荷载时，出现裂缝2； 80%的极限荷载时，出现裂缝3。
图 2-60
图 2-61
2.5 钢筋混凝土柱设计
第2章 单层厂房结构 (3) 破坏形态 ①弯曲破坏见图a
（2-48）
pk ,max pk ,min fa pk 2 地基承载力应满足： pk ,max 1.2 f a
（2-49） （2-50）
确定偏心受压柱下基础底面尺寸时，应符合上述条件。 由于基础底面积计算实属地基变形验算，故采用荷载效应 标准组合值。
2.5 钢筋混凝土柱设计
e B C1
牛腿的截面尺寸应根据斜裂缝控制条件和构造要求 确定。 ☺牛腿截面宽度b：与排架柱宽度相同 ☺牛腿外边缘高度h1：不应太小，否 则将发生剪切破坏，h1不应小于h/3， 且不应小于200mm。 ☺倾角α：不应太大，不应大于45° （一般取45 °）
α
h1
☺牛腿截面高度h：？。
牛腿截面宽度b 2.5 钢筋混凝土柱设计
当e>L/6时，pk,min<0, 地基一部分为拉应力, 则基础底面的实际压力分布 面积为3aL, 根据平衡关系： l 1 a e 3al pk ,max Fk Gk 2 2
2.5 钢筋混凝土柱设计
第2章 单层厂房结构
当 e l / 6 时，
pk ,max
2( Fk Gk ) 3al
0.2
B
F
a
As
Fv a F 1.2 h （当a<0.3h0时，取0.3h0） 0.85 f y h0 fy
2.5 钢筋混凝土柱设计
配筋构造 纵向受拉钢筋 级别 直径 配筋率
宜采用HRB400级或HRB500级 不应小于12mm 承受竖向力的纵筋配筋率不应小于0.2%，也不 宜大于0.6% 不宜少于4根
弯起钢筋 设置条件
级别 直径 配筋量 位置
当a/h0≥0.3时，宜设置弯起钢筋 宜采用HRB400或HRB500级 不宜小于12mm 截面面积不应少于承受竖向力 的水平纵筋截面面积的1/2， 弯起钢筋与竖向力作用点到牛腿下边缘连线的 交点应位于该连线上部1/6~1/2范围内
第2章 单层厂房结构
2.5 钢筋混凝土柱设计
第2章 单层厂房结构
第五节 钢筋混凝土柱设计
一、矩形、工字形柱的设计 1. 柱的计算长度
《混凝土结构设计规范》根据单层厂房的实际支承及受力特点，结合 工程经验所给出的计算长度l0。 表2-11 刚性屋盖单层厂房排架柱、露天吊车柱和栈桥柱的计算长度
柱的类型 无吊车 厂房柱 有吊车 厂房柱 单 跨
排架方向 1.5H 1.25H 2.0Hu 1.0Hl 2.0Hl
2.5 钢筋混凝土柱设计
第2章 单层厂房结构
承载力计算 计算简图
纵向受拉钢筋 视为水平拉杆
A B
竖向力作用点至牛 腿根部的斜向混凝 土视为斜压杆
配筋计算
M B 0 : f y As z Fv a Fh ( z as )
as
z 0.85h0
f y As
A
z
As
Fv a as F (1 ) h 0.85 f y h0 0.85h0 f y
h0
bt bb
h0
第2章 单层厂房结构
图2-74 阶形基础受冲切截面位置
2.5 钢筋混凝土柱设计
第2章 单层厂房结构
五、受弯承载力计算（底板配筋）
计算模型：四边倒置的悬臂板
2.5 钢筋混凝土柱设计
第2章 单层厂房结构
1）轴心受压基础：划分为四块独立的变截面悬臂板
N
长边方向：
1 M ps (l hc ) 2 (2b bc ) （2-57） 24 M As （2-58） 0.9 f y h0
第2章 单层厂房结构
确定偏心受压基础底面积时，采用以下方法 （试算法）： （1）按轴心受压基础公式计算，计算基础底面积A1；
（2）考虑偏心影响，A=（1.2-1.4）A1； （3）确定最大和最小基底压力； （4）验算是否满足式（2-49）和式（2-50）的要求,修改
b、L直到符合条件为止。
一般情况下，b／L=1.5～2，≤3。
第2章 单层厂房结构
确定截面尺寸
e B C1
牛腿截面高度h由斜裂缝控制要求决定。
FVK
h1
Fhk f tkbh0 (1 0.5 ) Fvk 0.5 a h0
竖向力作 用点至下 柱边缘的 水平距离
α
裂缝控制系数
按荷载标准组合计算的竖向力值、 水平拉力值
此外，牛腿加载板尺寸不能过小，否则将导致加载板处局部承压 能力不足。 Fvk 0.75 f c A 若局部受压验算不满足，可采取加大受压面积、提高混凝土强度等 级、或设置钢筋网片等措施。
第2章 单层厂房结构
三、地基计算（确定基础底面尺寸A） •假定 基础是绝对刚性的（无挠曲）； 基底某点反力与该点的地基沉降成正比（地基反力呈线性 分布，地基土均匀）。 • 1. 轴心受压基础
Fk Gk pk fa A
（2-42）
Fk
Gk G Ad
设d为基础埋置深度，基础和土的 平均重度为 ： G 20 KN m3 独立基础底面尺寸
2.5 钢筋混凝土柱设计
第2章 单层厂房结构
四、抗冲切承载力计算（确定基础高度h）
沿 柱 边 冲 切 沿 变 阶 处 冲 切
h不够时，发生沿柱边或变阶处45o方向截面被拉脱成角锥体。 h应满足：构造要求； 柱与基础交接处或变阶处混凝土的受冲切承载力。
2.5 钢筋混凝土柱设计
第பைடு நூலகம்章 单层厂房结构
图 2-73
2.5 钢筋混凝土柱设计
第2章 单层厂房结构
防止冲切破坏：冲切面外的地基反力所产生的冲切力≤
冲切面处混凝土的抗冲切承载力
计算经验公式：
F 0.7h ft bmh0
M
N
M
N
（2-51）
h0
h 0 A B C F E D
pn
F ps A
bt bb bm 2
450
450
450
450
Fk
h
Vk Gk
Fk Gk
pk， Fk Gk M k max A W min pk，
令 e M k /( Fk Gk )
p （2-44、45） k max
l
p k min
图2-72 偏心受压基础计算简图
pk， Fk Gk 6e max (1 ) lb l min pk，
图2-75 矩形基础底板计算简图 (a)轴心受压 (b)偏心受压
2.5 钢筋混凝土柱设计
第2章 单层厂房结构
六、构造要求
•外形尺寸 底面：轴压为方形；偏压为矩形，长短边比值取1.5～2，≤3 锥基斜坡比：≤1:3 锥基边缘高度：≥200mm；台基每阶高度：300～500mm
• 材料 混凝土：≥C20； 钢筋： d 10 mm，s 200 mm 、 100 mm •当底板边长≥2.5m时，沿此向钢筋长度取0.9L，且交错布置。 •保护层厚度 设100厚C15素混凝土垫层时为40mm；无垫层时为70mm。
A Fk fa Gd
（2-43）
pK
Gk
d
图2-71 轴心受压基础计算简图
对于甲级、乙级和部分丙级 建筑，还需进行变形验算。
2.5 钢筋混凝土柱设计
第2章 单层厂房结构
• 2.偏心受压基础 假定基础底面的压力按线性 分布，基础边缘的最大和最小应力：
M ko
M k M k 0 Vk h
第2章 单层厂房结构
2.5 钢筋混凝土柱设计
第2章 单层厂房结构
第六节
独立基础、 条形基础、 十字交叉基础、 筏板基础、 桩基础等。
柱下独立基础
一、独立基础形式
2.5 钢筋混凝土柱设计
第2章 单层厂房结构
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
1 MⅡ ps (b bc ) 2 (2l hc ) 24 M2 AsⅡ 0.9 f y (h0 d )
短边方向：
（2-59）
ps
h0I
As2
As1
e1
A
I
B
C
e2
* hC
D
I
（2-60）
l
图2-75a 矩形基础底板计算简图
2.5 钢筋混凝土柱设计
bC
II
*
II
b
第2章 单层厂房结构
ps
A
B C
bm —上下边的平均长度 A — 冲切面外地基反力 基底面积（阴影）
h0
h0 bt
bb
h0
h0
F
E
D
h0
h0
图2-74 阶形基础受冲切截面位置
Ps —地基净反力（荷载效应基本组合—设计值；不计G） 轴压： ps N 偏压： ps ps ,max N A M W
A
2.5 钢筋混凝土柱设计
2.5 钢筋混凝土柱设计
第2章 单层厂房结构
2.4.2 柱下扩展基础设计（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）； 构造要求（根据工程经验）。
2.5 钢筋混凝土柱设计
根数 布置
锚固
平行于牛腿顶面，直通至牛腿外边缘，再沿斜 边下弯，不得作为弯起钢筋
一端沿牛腿下边缘下弯，伸入下柱内150mm后 截断；另一端伸入柱内，并有足够的锚固长度
箍 直径 间距 配筋量
筋
应取用6~12mm 100~150mm 上部2h0/3范围内的水平箍筋总截面面积不应小 于承受竖向力的水平纵筋截面面积的1/2
a ＞0.75 h0
②剪切破坏：见图b,c,d 斜压破坏、斜拉破坏、 纯剪破坏
a 0.1 h0
a 0.1 ~ 0.75 h0
③局压破坏：见图e,f ④非根部受拉破坏：见图g
图 2-62
2.5 钢筋混凝土柱设计
第2章 单层厂房结构
2. 牛腿的设计
确定截面尺寸 承载力计算 配筋构造
确定截面尺寸
垂直排架方向
有柱间支撑 1.0H 1.0H 1.25Hu 0.8Hl 1.0Hl 无柱间撑 1.2H 1.2H 1.5Hu 1.0Hl －
2.5 钢筋混凝土柱设计
两跨及多跨 上 柱 下 柱
露天吊车柱和栈桥柱
第2章 单层厂房结构
2 .吊装、运输阶段的承载力和裂缝宽度验算
承载力验算时，应注意： 1、考虑施工振动，柱自重应乘以动 力系数1.5，柱重力荷载分项系数1.35。 2、吊装验算为临时性验算，构件安 全等级可较其使用阶段的安全等级降 低一级。 3、吊装时，混凝土强度一般按设 计强度的70%考虑。即：吊装时， 混凝土强度不得低于设计强度的 70%。
2.5 钢筋混凝土柱设计
第2章 单层厂房结构
•预制柱杯口构造如图2-76。
•柱插入深度 h1、杯底厚度 a1 、杯壁厚度t
75 t
h2 h1 a2
h1 还应满足纵筋锚固、 见规范表要求； 50 吊装时的稳定要求（≥5%柱长）
•杯壁配筋
a1
a1 200
50
柱轴心或小偏心受压且 t / h2 0.65，大偏心受压且 t / h2 0.75 时可不配筋；
3）纵向构造筋：h≥600mm设Φ10～Φ16，相应设复合箍、 或拉结筋；
2.5 钢筋混凝土柱设计
第2章 单层厂房结构
二、牛腿设计
按照竖向力作用点至下柱边缘的距离a（剪跨），分为两类：
a h0 长牛腿 — 悬臂梁 a h0 短牛腿 — 变截面深梁（支承吊车梁）
图2-59
2.5 钢筋混凝土柱设计
MK-- 作用于基础底面的弯 矩标准组合值
（2-46、47）
W-基础底面面积的抵抗矩
bl 2 W 6
2.5 钢筋混凝土柱设计
第2章 单层厂房结构 13.1 组成与布置
13.2 结构分析
13.3 排架柱设计 13.4 基础设计
13.4 .1概述
13.4 .2平板式基础
图 2-72
当e<L/6时，pk,min>0, 地基反力分布图为梯形； 当e=L/6时，pk,min=0, 地基反力分布图为三角形；
2.5 钢筋混凝土柱设计
第2章 单层厂房结构
2.5 钢筋混凝土柱设计
第2章 单层厂房结构
2.5 钢筋混凝土柱设计
第2章 单层厂房结构
排架柱平卧预制
As’
排架柱平卧起吊
As As’
排架柱翻身起吊
As
2.5 钢筋混凝土柱设计
第2章 单层厂房结构
3 .构造要求：（非抗震）
1）混凝土：C20～C30； 2）纵向受力钢筋：d≥12mm； Ⅱ 、Ⅲ级； ρ：全部：ρmax≤5%、ρmin：当砼强度≤C50时， ρmin ≥0.5%， 当砼强度＞C50时， ρmin ≥0.6%； 每边：≥0.2%； 净距：现浇：≥50mm； 预制：≥30mm、≥d纵；