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1、第10章 钢筋混凝土单层工业厂房,本 章 摘 要,本章着重介绍钢筋混凝土单层工业厂房的结构布置及其各构件的结构设计等。重点了解单层工业厂房的结构组成及受力特点；了解单层工业厂房主要构件的常见类型；掌握钢筋混凝土排架柱的设计方法及构造要求。,10.1 单层工业厂房的结构组成及受力特点,一、单层工业厂房结构的结构形式,单层工业厂房是各类厂房中最普遍、也是最基本的一种形式。钢筋混凝土结构的单层工业厂房是较普遍采用的一种厂房。钢筋混凝土单层工业厂房的结构形式，有排架结构和刚架结构两种。其中，排架结构是目前单层工业厂房结构的基本形式，其应用比较普遍。如图10-1所示。,图10-1 单层工业厂房结构的排架
2、结构和刚架结构,单层工业厂房通常由屋盖结构、吊车梁、排架柱、支撑、基础及围护结构等结构构件组成。如图10-2所示。,二、单层工业厂房结构的主要构件,图10-2 单层工业厂房结构组成,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屋架下弦横向水平支撑；14屋架端部垂直支撑；15柱间支撑,1、屋盖结构 屋盖结构的主要作用是维护、承重、采光和通风等。屋盖结构由屋面板、屋架或屋面梁（包括屋盖支撑）组成，有时还设有天窗架、托架等。屋盖结构分有檩屋盖体系和无檩屋盖体系两种，将大型屋面板直接支撑在屋架或屋面梁上的称为无檩屋
3、盖体系；将小型屋面板或瓦材支撑在檩条上，再将檩条支撑在屋架上的称为有檩屋盖体系。,2、吊车梁 吊车梁主要承受吊车传来的荷载，并将这些荷载传给排架柱。吊车梁一般为装配式，简支在排架柱的牛腿上。,3、排架柱 排架柱是排架结构工业厂房中最主要的受力构件，承受由屋架、吊车梁、外墙、支撑等传来的荷载，并将它们传给基础。,4、支撑 支撑包括屋盖支撑和柱间支撑，其主要作用是增加工业厂房结构的空间刚度和整体性，保证结构构件的稳定和安全，把风荷载、吊车水平荷载等传递到主要承重构件上。,5、基础 基础承受排架柱和基础梁传来的荷载并将它们传至地基。,6、维护结构 围护结构由外墙、连系梁、抗风柱及基础梁等构件组成。外
4、墙一般起围护作用，连系梁和基础梁在工业厂房中起纵向联系作用，提高工业厂房的纵向稳定性和刚度。抗风柱设置在工业厂房两端的山墙内，其作用是将墙面风荷载传给屋盖和基础。,三、单层工业厂房结构的受力特点,1、横向平面排架 横向平面排架由横梁（屋面梁或屋架）、横向柱列和基础组成，是工业厂房的基本承重结构。工业厂房结构承受的竖向荷载及横向水平荷载主要由横向平面排架承担并传给地基，如图10-3所示。,图10-3 单层工业厂房横向平面排架及荷载示意图,2、纵向平面排架 纵向平面排架由纵向柱列、连系梁、吊车梁、柱间支撑和基础组成，其作用是保证工业厂房的纵向稳定性和刚度，承受作用在山墙、通过屋盖结构传来的纵向风荷
5、载、吊车纵向水平荷载等，并将其传给地基，如图10-4所示。此外，纵向平面排架还承受纵向水平地震作用及温度应力等。,图10-4 单层工业厂房纵向平面排架及其荷载示意图,10.2 单层工业厂房的结构布置,一、柱网布置,柱网布置的一般原则是：符合生产和使用要求；建筑平面和结构方案经济合理；在工业厂房结构形式和施工方法上具有先进性和合理性；符合厂房建筑模数协调标准的有关规定要求；适应生产发展和技术革新的要求。,工业厂房跨度在18 m及以下时，应采用扩大模数30 M数列；在18 m以上时，采用扩大模数60 M数列；工业厂房柱距应采用扩大模数60 M数列（图10-5）。当工艺布置和技术经济有明显的优越性时
6、，工业厂房柱距也可采用扩大模数30 M数列或其他数值。,图10-5 工业厂房的跨度和柱距示意图,目前，工业厂房，特别是高度较低的工业厂房，大多采用6 m柱距，因为从经济指标、材料消耗、施工条件等方面综合来比较衡量，6 m柱距优于12 m柱距。但从现代工业发展趋势来看，扩大柱距可以增加车间的有效面积，提高设备布置的灵活性，加快施工进度。在大、小车间相结合时，6 m柱距和12 m柱距可以配合使用。,二、变形缝的设置,变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝。,1、伸缩缝 混凝土结构设计规范（GB 500102002）规定：装配式单层工业厂房排架结构伸缩缝的最大间距，在室内或土中时为100 m；露天时为70
7、 m。超过上述规定或对工业厂房有特殊要求时，应进行温度应力验算。伸缩缝应从基础顶面开始，将两个温度区段的上部结构完全分开，并留出一定宽度的缝隙，使得温度变化时上部结构可自由伸缩，从而减少温度应力，不致引起房屋开裂。,2、沉降缝目的：为避免工业厂房因地基不均匀沉降而引起开裂和破坏，在适当 部位需用沉降缝将工业厂房垂直方向划分成若干刚度较一致的单元，使相邻单元可以自由沉降，而不影响整体结构。沉降缝一般在下列情况下设置：工业厂房相邻两部分高差很大；地基承载力或下卧层有巨大差别；两跨间吊车起重量相差悬殊；工业厂房各部分施工时间先后相差较长；地基土的压缩程度不同等。沉降缝应将建筑物从基础到屋顶全部分开，
8、以确保在缝两边发生不同沉降时不致损坏整个建筑物。沉降缝可兼为伸缩缝，而伸缩缝不能代替沉降缝。,3、防震缝 在地震区建造工业厂房，应考虑地震的影响。当工业厂房构造复杂、结构高度或刚度相差很大，以及在工业厂房侧边贴建建筑物和构筑物时，应设置防震缝将相邻两部分分开。地震区的伸缩缝和沉降缝均应符合防震缝的要求。防震缝的构造要求及做法参见建筑抗震设计规范(GB 500112001)。,三、支撑的设置,工业厂房支撑包括屋盖支撑和柱间支撑两类。,1、屋盖支撑 屋盖支撑包括屋架（屋面梁）上、下弦水平支撑，垂直支撑及系杆。屋架（屋面梁）上、下弦水平支撑是指布置在屋架（屋面梁）上、下弦平面内以及天窗架上弦平面内的
9、水平支撑。垂直支撑是指布置在屋架（屋面梁）间和天窗架间的支撑。系杆分为刚性（压杆）和柔性（拉杆）两种，设置在屋架（屋面梁）上、下弦及天窗上弦平面内。,（1）屋架（屋面梁）上弦横向水平支撑,作用：在屋架（屋面梁）上弦平面内构成刚性框，增强屋盖的整体刚度，并可将山墙风荷载传至纵向柱列，同时为屋架（屋面梁）上弦提供不动的侧向支点，保证屋架（屋面梁）上弦上翼缘平面外的稳定。当采用钢筋混凝土屋面梁的有檩屋盖体系时，应在梁的上翼缘平面内设置横向水平支撑，并应布置在端部第一个柱距内以及伸缩缝区段两端的第一或第二个柱距内（图10-6）。,图10-6屋架（屋面梁）上弦横向水平支撑,当采用大型屋面板且与屋架（屋面
10、梁）有可靠连接，能保证屋盖平面的稳定并能传递山墙风荷载时，则认为大型屋面板能起上弦横向水平支撑的作用，可不设置上弦横向水平支撑。对于采用钢筋混凝土拱形及梯形屋架（屋面梁）的屋盖系统，应在每一个伸缩缝区段端部的第一或第二个柱距内布置上弦横向水平支撑。,（2）屋架（屋面梁）下弦纵、横向水平支撑,作用：承受垂直支撑传来的荷载，并将山墙风荷载传递至两旁柱列。当工业厂房跨度L18 m时，下弦横向水平支撑应布置在每一伸缩缝区段端部的第一个柱距内；当L18 m且山墙风荷载由屋架（屋面梁）上弦水平支撑传递时，可不设置屋架（屋面梁）下弦横向水平支撑。如图10-7示。,图10-7 屋架（屋面梁）下弦纵向和横向水平
11、支撑,（3）垂直支撑和水平系杆,作用：保证屋架(屋面梁)在安装和使用阶段的侧向稳定，增加工业厂房的整体刚度。,当屋架的跨度l18 m，且无天窗时，可不设垂直支撑和水平系杆；当l18 m时，应在第一或第二个柱间设垂直支撑并在下弦设置通长水平系杆；当为梯形屋架（屋面梁）时，因其端部高度较大，故应增设端部垂直支撑和水平系杆。当为屋面大梁时，一般可不设垂直支撑和水平系杆，但应对梁在支座处进行抗倾覆验算。,（4）天窗架支撑,作用：将由天窗架组成的平面结构连接成空间受力体系，增加天窗系统的空间刚度，并将天窗壁板传来的风荷载传递给屋盖系统。,天窗架支撑包括天窗横向水平支撑和天窗端垂直支撑，它们尽可能和屋架（
12、屋面梁）上弦横向水平支撑设于同一柱间内。,2、柱间支撑,作用：保证工业厂房的纵向刚度和稳定性，传递纵向水平力到两侧纵向柱列。,柱间支撑在下述情况之一时设置：设有悬臂吊车或有3 t及3 t以上悬挂吊车；设有重级工作制吊车或中级、轻级工作制吊车；厂房跨度在18 m及以上或柱高在8 m及以上；纵向柱列总数每排在7根以下；露天吊车的柱列。柱间支撑由上、下两组组成，一组设置在上柱区段（吊车梁上部），一组设置在下柱区段。柱间支撑应布置在伸缩缝区段的中央或临近中央的柱间（上部柱间支撑在工业厂房两端的第一个柱距内也应同时设置），有利于在温度变化或混凝土收缩时，工业厂房可以自由变形而不致产生较大的温度和收缩应力
13、。,柱间支撑一般采用十字交叉形式（交叉倾角为3555）的钢结构（图10-8）。当工业厂房设有中级或轻级工作制吊车时，柱间支撑也可采用钢筋混凝土结构。,图10-8 柱间支撑,四、抗风柱的设置,当工业厂房跨度和高度均不大（跨度不大于12 m，柱顶标高不超过8 m）时可以在山墙中设砖壁柱作为抗风柱；当跨度和高度均较大时，一般设置钢筋混凝土抗风柱，柱外侧再贴砌山墙，柱与山墙之间要用钢筋拉结（图10-9(a)）。抗风柱一般下端与基础刚接，上端与屋架铰接。抗风柱与屋架的连接要满足两个要求：一是在水平方向必须与屋架有可靠的连接，以保证有效地传递风荷载；二是在竖向脱开，且二者之间允许一定的相对位移，以防工业厂
14、房与抗风柱沉降不均匀产生不利影响。因而抗风柱与屋架一般采用竖向可以移动、水平方向又有较大刚度的弹簧板连接（图10-9(b)）；若不均匀沉降可能较大时，宜采用螺栓连接（图10-9(c)）。抗风柱的上柱宜用矩形截面，其截面尺寸bh不宜小于350 mm350 mm；下柱宜采用工字形或矩形截面，当柱较高时也可用双肢柱。,图10-9山墙抗风柱构造,五、圈梁、连系梁、过梁与基础梁的布置,当用砖砌体作为工业厂房围护墙时，一般要设置圈梁、连系梁、过梁和基础梁。圈梁的作用是增加房屋的整体刚度，防止由于地基的不均匀沉降或较大振动荷载等对房屋引起的不利影响。圈梁设在墙内，并与墙体用钢筋拉结。,圈梁的布置与墙体高度、
15、对工业厂房的刚度要求及地基情况有 关。一般单层工业厂房可参照下列原则布置：（1）对无桥式吊车的工业厂房，当砖墙厚h240 mm，檐口标高为58 m时，应在檐口附近布置一道圈梁；当檐口标高大于8 m时，宜适当增设圈梁。（2）对无桥式吊车的工业厂房，当砌块或石砌墙体厚h240 mm,檐口标高为45 m时，应设置圈梁一道；当檐口标高大于5 m时，宜适当增设。,（3）对有桥式吊车或较大振动设备的单层工业厂房，除在檐口或窗顶标高处设置圈梁外，尚宜在吊车梁标高处或其他适当位置增设。（4）圈梁宜连续地设在同一水平面上，并尽可能形成封闭状；当圈梁被门、窗洞口截断时，应在洞口上部增设相同截面的附加圈梁。附加圈梁
16、与原圈梁的搭接长度不应小于其中到中垂直间距的2倍，且不得小于1 m。（5）圈梁的其他构造要求参见砌体结构设计规范。,连系梁的作用是连系纵向柱列，以增强工业厂房的纵向刚度，并将风荷载传给纵向柱列，此外，连系梁还承受其上部墙体的质量。连系梁通常是预制的，两端搁置在牛腿上，用螺栓或电焊与牛腿连接。过梁的作用是承托门窗洞口上部墙体质量。,六、单层工业厂房主要构件的选型,1、屋盖结构构件,屋盖结构构件起围护和承重双重作用，主要由屋面板（或瓦和檩条）、屋架或屋面梁组成。厂房中的屋面板，主要有大型屋面板和小型屋面板。大型屋面板适用于无檩体系屋盖，小型屋面板、瓦材适用于有檩体系屋盖。屋面梁常做成预应力混凝土梁
17、，屋架常做成拱式和桁架式两种。,2、吊车梁,吊车梁是有吊车厂房的重要构件，它承受吊车荷载（竖向和纵向、横向水平制动力）、吊车轨道及吊车梁自重，并将它们传给柱。吊车梁的选用，一般可参见标准图集并按吊车的起重能力、跨度和吊车工作制的不同，选用适当的形式。,3、排架柱,单层工业厂房常用柱的形式有实腹矩形柱、工字形柱、双肢柱等，如图10-10所示。实腹矩形柱的外形简单，施工方便，但混凝土用量多，经济指标较差；工字形柱的材料利用比较合适，目前在单层工业厂房中应用广泛，但混凝土用量比双肢柱多，施工吊装也较困难；双肢柱混凝土用量少，自重较轻，柱高大时优势尤为显著，但整体刚度较差，钢筋构造复杂。,图10-10
18、 单层工业厂房排架柱的形式,4、基础和基础梁,单层工业厂房柱常用的基础形式是柱下单独基础，这种基础有阶梯形（图10-11(a)）和杯形（图10-11(b)）两种，由于它们与预制柱的连接部分做成杯口形式，故统称为杯形基础。当柱下基础与设备基础或地坑冲突，以及地质条件差等原因需要深埋时，为了不使预制柱过长，也可做成高杯口基础（图10-11(c)）。,图10-11 柱下单独基础的类型,当工业厂房采用钢筋混凝土柱承重时，常用基础梁来承受围护墙的质量，并将其传给柱基，而不另做墙基础。基础梁位于墙底部，两端支撑在柱基础杯口上；当柱基础埋置较深时，则通过混凝土垫块支撑在杯口上（图10-12）。基础梁有全国标
19、准通用图集，可供设计时选用。,图10-12基础梁的布置,10.3 单层工业厂房排架的内力分析与组合,单层工业厂房排架结构是由横向排架和纵向排架组成的空间结构。本节主要讲述等高排架的内力分析。,一、计算单元和计算见图,1、计算单元,从任意两个相邻的柱距中线截取一个典型区段，该区段称为计算单元（图10-13(a)）。除吊车等移动荷载外，斜线阴影部分就是排架的负荷范围，或称荷载从属面积。,图10-13 排架计算单元与计算简图,2、计算单元,计算单元确定以后，为了简化排架的分析计算，常根据实际构造假定：,(1)柱上端与屋架（屋面梁）铰接，柱下端固结于基础顶面。(2)屋架（屋面梁）为没有轴向变形的刚性连
20、杆。根据假定可得到单跨排架的计算简图，如图10-13(b)所示。在计算简图中，柱的轴线分别取上、下柱截面的形心线。牛腿顶面以上为上柱，其高度为H1，可由柱顶标高减去牛腿顶面标高求得；柱的总高H2可由柱顶标高减去基础顶面标高求得；进而可求出下柱高度为H2-H1。,二、排架载荷计算,1、屋盖自重P1,屋盖自重包括各构造层、屋面板、天沟板、屋架、天窗架以及屋盖支撑等自重，其值可按屋面构件标准图集和建筑结构荷载规范（GB 500092001）等进行计算。,作用在横向排架柱上的荷载有各构件自重、屋面活载、风荷载、吊车荷载等，如图10-14所示。,这些荷载总和P1通过屋架的支点作用于柱顶，P1作用点位于距
21、柱外边缘150 mm处（图10-15）。因而P1对上、下柱截面的几何中心分别有偏心距e1和e2，e1=-150,e2=-150（h1、h2分别为上、下柱截面在弯矩作用平面方向的尺寸）。,图10-14排架上的荷载 图10-15屋架自重P1作用点,2、上柱自重P2、下柱自重 P3、吊车梁及轨道自重P4,上柱自重P2沿上柱中心线作用，按上柱截面尺寸和柱高计算；下柱自重P3沿下柱中心线作用，按下柱截面尺寸和柱高计算；吊车梁及轨道自重P4按标准图采用，作用线与吊车梁轨道中心线相重合。一般吊车梁中心线到边柱外缘或中柱中心线距离为750 mm。,3、屋面活载Q1,屋面活载包括屋面均布活载、雪荷载和积灰荷载三
22、种，均按建筑结构荷载规范（GB 500092001）的有关规定选用。屋面均布活载不与雪荷载同时考虑，积灰荷载只应与雪荷载或屋面均布活载同时考虑，并选其较大者。屋面活载Q1与P1一样，以集中力形式通过屋架支点作用于柱顶。,4、风荷载,垂直于工业厂房各部分表面的风荷载标准值应按建筑结构荷载规范（GB 500092001）的相关规定计算。为简化计算，可以假定作用在柱顶以下墙面上的风荷载为均布荷载，迎风面为q1，背风面为q2，其风压高度变化系数按柱顶标高取值；柱顶以上的风荷载按作用于柱顶的水平集中力W计算，这时风压高度变化系数为：无天窗时，按工业厂房檐口标高取值；有天窗时，按天窗檐口标高取值（图10-
23、16）。,图10-16 排架上风荷载作用图,5、吊车荷载,工业厂房中一般采用桥式吊车，桥式吊车由大车（桥架）和小车组成。大车在吊车梁的轨道上沿工业厂房纵向行驶，小车在大车的导轨上沿工业厂房横向运行。吊车对横向排架的作用有吊车竖向荷载和吊车横向水平荷载，如图10-17所示。,图10-17 桥式吊车受力示意图,（1）吊车竖向荷载Dmax(或Dmin)吊车竖向荷载指的是吊车（大车和小车）自重与所吊物体经吊车梁传给柱的竖向压力。当吊起质量达到额定最大值且小车同时驶到大车一侧的极限位置时，则作用在该柱列吊车梁轨道上的压力为最大轮压Pmax，另一侧轨道上的轮压为最小轮压Pmin，Pmax和Pmin同时发生
24、。Pmax和Pmin设计值的计算公式为,式中：Pmaxk和Pmink分别为最大轮压和最小轮压标准值；Q为可变荷载的分项系数。Pmax和Pmin确定后，即可根据吊车梁的支座反力影响线及吊车车轮的最不利位置(图10-18)，计算出由吊车梁传给柱的最大吊车竖向荷载Dmax和最小吊车竖向荷载Dmin。即,式中yi各大车车轮下影响线纵坐标之和；,多台吊车的荷载折减系数，当为2台吊车时，轻级、中级工作制吊车取0.9，重级工作制吊车取0.95；当为4台吊车时，轻级、中级工作制吊车取0.8，重级工作制吊车取0.85。,（2）吊车水平荷载 一般四轮吊车满载运行时，大车每一个车轮上产生的横向水平制动力的标准值计算
25、公式为,式中Q吊车额定起重量标准值，kN；g小车自重标准值,kN；横向制动力系数，对软钩吊车,当Q10 t时,取=0.12；当Q=(1550)t时，取=0.10；当Q75 t时，取=0.08；对硬钩吊车，取=0.20。,吊车在排架上产生最大横向水平荷载标准值Tmaxk时的吊车位置与产生Dmax、Dmin时相同。因此，排架柱所受的最大横向水平荷载标准值和设计值的计算公式为,建筑结构荷载规范规定：在计算吊车横向水平荷载时，一个排架上最多能考虑2台吊车。,三、排架内力计算,单层工业厂房的横向排架有两种基本形式，即等高排架和不等高排架。等高排架计算常采用剪力分配法计算内力，不等高排架采用力法计算内力。
26、内力的具体计算，本教材由于篇幅有限略去，设计时可参阅相关资料。,四、荷载组合和内力组合,控制截面是指对柱的配筋计算起控制作用的截面。通常取上柱柱顶截面、牛腿顶面截面和下柱柱底截面作为排架柱的控制截面。,1、控制截面的确定,2、荷载组合,荷载组合是指分析各种荷载同时出现的可能性，以便把各控制截面所对应的内力相组合。实践证明，对于一般的排架结构，荷载组合方式主要有：(1)恒载+0.9(屋面活载+吊车荷载+风荷载)；(2)恒载+0.9(吊车荷载+风荷载)；(3)恒载+0.9(屋面活载+风荷载)；(4)恒载+风荷载；(5)恒载+吊车荷载。,3、内力组合,内力组合是指在荷载组合的基础上，组合出控制截面的
27、最不利内力。一般情况下，排架柱均为偏心受压构件，因此应进行下述四种内力组合。其中，组合(1)(2)及组合(4)是为了防止大偏心受压破坏，组合(3)是为了防止小偏心受压破坏。(1)+Mmax及其相应的N和V；(2)-Mmax及其相应的N和V；(3)Nmax及其相应的M和V；(4)Nmin其相应的M和V。,10.4 排架柱的设计,一、确定柱截面形式和尺寸,单层工业厂房排架柱的设计内容包括确定柱截面形式和尺寸；根据各控制截面的最不利内力进行截面配筋计算；吊装运输阶段的验算；牛腿设计等。,单层工业厂房排架柱的上柱通常采用矩形截面，下柱可采用矩形、工字形或双肢柱。柱截面尺寸除应保证具有足够的承载力外，还
28、应具有一定的刚度,以免造成厂房变形过大，影响厂房的正常使用。柱截面尺寸可按表10-1、表10-2确定。工字形柱的翼缘厚度不宜小于100 mm，腹板厚度不宜小于80 mm。,表10-1 6 m柱距单层工业厂房矩形、工字形截面柱截面尺寸限制,注：Hl下柱高度（算至基础顶面）。H柱全高。Hb山墙抗风柱从基础顶面至柱平面外（柱宽方向）支撑点的高度。,表10-2 工业厂房柱截面形式和尺寸参考（中级工作制）,注：表中的截面形式采用下列符号：矩形截面bh（宽度高度）；I工字形截面bhhi（hi为翼缘高度）；双双肢柱bhhz（hz为肢杆高度）。,二、截面配筋计算,排架柱配筋常采用对称配筋，可根据排架计算求得的
29、控制截面的最不利内力M、N和V，按偏心受压构件进行截面配筋计算。,三、吊装运输阶段的验算,预制柱的混凝土强度达到设计值的70%时，即可以进行吊装。当柱中配筋能满足平吊时的承载力和裂缝宽度要求时，宜采用平吊，以简化施工。但是当平吊带来柱中配筋大幅度增加时，为节约钢筋用量，应考虑翻身吊。吊装验算时的计算简图应根据吊装方法确定，如采用一点起吊，吊点位置应设在牛腿下边缘处。当吊点刚离开地面时，柱底端搁在地上，柱相当于带悬臂的外伸梁，其计算简图如图10-19所示。吊装验算时作用于柱上的荷载为其自重，将自重乘以动力系数1.5以考虑起吊时的动力作用。当采用翻身吊时，截面受力方向与使用阶段一致，一般不需验算。
30、,图10-19 柱吊装时的计算简图,为简化计算，运输吊装阶段裂缝宽度可按用控制钢筋应力和直径的方法间接控制，即应满足,式中 Ms吊装、运输阶段的最大弯矩标准值；ss不需验算裂缝宽度的钢筋最大允许应力。,四、牛腿设计,本节主要讨论短牛腿（简称牛腿）的设计计算。,1、牛腿截面尺寸的确定,牛腿各部分截面尺寸如图10-20所示。牛腿的截面宽度同柱宽。牛腿的截面高度通常以斜截面的抗裂度为控制条件，设计时一般可先根据经验预先假定牛腿高度，然后进行验算，即,式中Fvk作用于牛腿顶部按荷载效应标准组合计算的竖向力；Fhk作用于牛腿顶部按荷载效应标准组合计算的水平拉力；ftk混凝土轴心抗拉强度设计值；裂缝控制系
31、数，对支撑吊车梁的牛腿，取0.65；对其他牛腿，取0.80；a竖向力作用点至下柱边缘的水平距离，此时应考虑安装偏差20 mm；当考虑安装偏差20 mm后的竖向力作用点仍位于下柱截面以内时，取a=0；b牛腿宽度；h0牛腿与下柱交接处的垂直截面有效高度，取h0=h1-as+ctan（为牛腿底面的倾斜角，当45时，取=45，c为下柱边缘到牛腿边缘的水平长度)。,图 10-20牛腿截面尺寸,牛腿外边缘高度h1不应小于h/3，且不应小于200 mm。牛腿底面倾斜角不应大于45，一般取45。在牛腿顶面的受压面上，由竖向力Fvk所引起的局部压应力不应超过0.75fc。,2、牛腿的配筋计算与构造,纵向受力钢筋
32、截面面积As的计算公式为,式中Fv作用在牛腿顶部的竖向力设计值；Fh作用在牛腿顶部的水平拉力设计值；a竖向力Fv作用点至下柱边缘的水平距离，当a0.3h0时，取a=0.3 h0。,牛腿的纵向受力钢筋除应满足式（10-10）要求外，还应满足下列构造要求：纵向受力钢筋宜采用HRB335级或HRB400级钢筋。全部纵向受力钢筋及弯起钢筋宜沿牛腿外边缘向下伸入柱内150 mm后截断（图10-21）。承受竖向力所需的纵向受力钢筋的配筋率，按牛腿有效截面计算不应小于0.2%及0.45ft/fy，也不宜大于0.6%。纵向受力钢筋数量不宜少于4根，直径不应小于12 mm。纵向受力钢筋不得下弯兼作弯起钢筋。规范
33、规定，牛腿应设置水平箍筋，水平箍筋直径宜为612 mm，间距宜为100150 mm，且在上部2h0/3范围内的水平箍筋总截面面积不宜小于承受竖向力的受拉钢筋截面面积的1/2。,规范还规定，当牛腿的剪跨比a/h00.3时，宜设置弯起钢筋。弯起钢筋宜采用HRB335级或HRB400级钢筋，并宜使其与集中荷载作用点到牛腿斜边下端线连线的交点位于牛腿上部1/61/2范围内（图10-22），其截面面积不宜小于承受竖向力的受拉钢筋截面面积的1/2，根数不宜少于2根，直径不宜小于12 mm。弯起钢筋在牛腿内的锚固要求同纵向受力钢筋。,图10-21牛腿纵筋配置 图10-22水平箍筋与弯起钢筋的配置,本 章 小
34、 结 1.钢筋混凝土单层工业厂房有排架结构和刚架结构两种形式，排架结构应用比较普遍。单层排架结构工业厂房的主要组成构件有屋盖结构、吊车梁、排架柱、围护结构、支撑和基础。2.单层工业厂房排架结构是由横向排架和纵向排架组成的空间结构，在实际工程中通常简化成平面排架进行计算。横向排架由于柱少，且承受厂房的大部分荷载，故必须进行内力计算；纵向排架一般不需计算，满足构造要求即可。3.单层工业厂房的结构布置包括柱网布置、变形缝布置、支撑布置以及抗风柱、过梁、圈梁、连系梁等的布置。屋盖结构、吊车梁、基础梁等可按有关标准图集选用。,4.单层工业厂房的支撑有屋盖支撑和柱间支撑两大类，支撑虽然不是工业厂房的主要承
35、重构件，但对保证其整体性，防止构件的局部失稳，传递局部的水平荷载等都起着重要作用。5.单层工业厂房结构上的荷载有恒载和活载两大类，其中恒载有：屋盖自重P1、柱自重（上柱自重P2、下柱自重P3）、吊车梁及轨道自重P4、连系梁及墙体自重。活载有：屋面活载、风荷载和吊车荷载。6.排架柱的计算包括确定柱截面形式和尺寸、截面配筋计算、吊装运输阶段的验算和牛腿设计。7.牛腿设计首先要确定牛腿的截面尺寸，然后进行牛腿的配筋计算，并要满足有关构造要求。,复习思考题,10-1 单层工业厂房由哪些主要构件组成？各起什么作用？10-2 单层工业厂房的受力特点是什么？10-3 什么是柱网？如何布置柱网？10-4 单层工业厂房中如何布置变形缝 10-5 单层工业厂房中有哪些支撑？它们各起什么作用？10-6 单层工业厂房排架结构的计算简图有哪些基本假定？10-7 作用在排架上的荷载有哪些？如何计算？10-8 排架柱常用的截面形式有哪些？如何选择？10-9 牛腿中纵向受力钢筋、弯起钢筋和水平箍筋的构造要求有哪些？,
