单层厂房排架柱设计

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1、12.4 单层工业厂房排架柱的设计单层工业厂房排架柱的设计12.4.1柱的形式及其截面尺寸柱的形式及其截面尺寸 柱的设计包括:柱的形式及其截面尺寸的确定、柱的截面设计、牛腿设计、预埋件设计及绘制结构施工图。教材214页表12.6、表12.712.4.2柱的截面设计柱的截面设计柱的截面设计步骤为:确定柱的计算长度(l0)柱的配筋计算柱的吊装验算。1柱的计算长度 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柱的类型排排 架架 方方 向向垂直排架方向垂直排架方向有柱间支撑有柱间支撑无柱间撑无柱间撑无吊车无吊车厂房柱厂房柱单单 跨跨1

2、.5H1.0H1.2H两跨及多跨两跨及多跨1.25H1.0H1.2H有吊车有吊车厂房柱厂房柱上上 柱柱2.0Hu1.25Hu1.5Hu下下 柱柱1.0Hl0.8Hl1.0Hl露天吊车柱和栈桥柱露天吊车柱和栈桥柱2.0Hl1.0Hl2柱的配筋 由于柱的内力有 M,V和 N,因此应按偏心受压构件分别对上柱和下柱进行配筋计算。配筋计算时,应分别选取上、下柱控制截面的最不利内力。3.构造要求 柱的混凝土强度等级不宜低于C20，纵向受力钢筋直径d不宜小于12mm，全部纵向钢筋的配筋率不宜超过5%。柱内纵向钢筋的净距不应小于50mm；对水平浇筑的预制柱，其上部纵向钢筋的最小净间距不应小于30mm和1.5d

3、(为钢筋的最大直径)，下部纵向钢筋的最小净间距不应小于25mm和d。偏心受压柱中垂直于弯矩作用平面的纵向受力钢筋以及轴心受压柱中各边的纵向受力钢筋，其间距不宜大于300mm。4 柱的吊装验算 柱在其自重作用下为受弯构件，其计算简图和弯矩图如图所示，一般取上柱柱底、牛腿根部和下柱跨中三个控制截面。柱的吊装方式及计算简图柱的吊装方式及计算简图v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 中三个控制截面。v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1.2；应考虑动力系 数1.5；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

4、同，截 面尺寸和可利用钢筋的数量不同。v吊装时通过限制钢筋应力来限制裂缝宽度。柱的吊装阶段的验算包括承载力验算和裂缝宽度验算两部分内容。(1)承载力验算 根据规范规定,吊装阶段承载力验算时,结构的重要性系数可降低一级使用。承载力验算应采用图 1228中弯矩设计值 M或 M分别按双筋截面受弯构件进行验算。(2)裂缝宽度验算裂缝宽度一般采用第 9章介绍的最大裂缝宽度公式来验算。12.4.3.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 弹性阶段：通过 环氧树脂牛腿模型的光弹试验，得到了主应力迹

5、线。牛腿的应力状态牛腿的应力状态0/0.5a h裂缝出现与开展阶段：试验表明，当荷载达到极限荷载的20%40%时，由于上柱根部与牛腿交界处的主拉应力集中现象，在该处首先出现自上而下的竖向裂缝（裂缝），裂缝细小且开展较慢，对牛腿的受力性能影响不大；当荷载达到极限荷载的40%60%时，在加载垫板内侧附近出现一条斜裂缝（裂缝），其方向大体与主压应力轨迹线平行。破坏阶段破坏阶段：随a/h0值的不同，牛腿主要有以下几种破坏形态：弯压破坏弯压破坏 剪切破坏剪切破坏 牛腿的破坏形态牛腿的破坏形态斜压破坏斜压破坏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

6、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，斜裂缝外侧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，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，随着荷载增加斜裂缝向受压区延伸，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。（a图）（b、c图）（d、e图）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；v牛腿的高度先假设，按下式验算确定截面高度；裂缝控制系数。对支承吊车梁的牛腿，取0.65，其他牛腿取0.80；分别为作用于牛腿顶部按荷载标准组合计算

7、的竖向力和水平拉力；hkvk,FF竖向力的作用点至下柱边缘的水平距离，考虑安装偏差20mm。当安装偏差后的竖向力作用点仍位于柱截面以内时，a=0 。a00VKhkVK0.5)FF0.5-(1Fhabhftk3.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 yfFhfaFAhyvs.218500 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。规范规定:当 a 0.3 h0时,取 a=0.3 h0。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 牛腿配筋构造牛腿配筋构造 4.牛

8、腿的局部受压承载力验算牛腿的局部受压承载力验算 cf0.75AFVK式式中 A局部受压面积,A=ab,其中,a,b分别为垫板的长和宽。5.牛腿的构造规定牛腿的构造规定 (1)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下柱内 150 mm后截断,如图 1229a所示。对于纵向受力钢筋及弯起钢筋伸入上柱的锚固长度,当采用直线锚固不能满足受拉钢筋锚固长度 la的规定时,可沿柱向下作 90弯折。其弯折前水平投影长度不应小于 04 la,弯折后垂直投影长度不应小于 15 d。其构造如图 1230a所示。(2)承受竖向力所需的纵向受力钢筋的配

9、筋率,按牛腿有效截面计算不应小于 0.2%及0.45 f t/f y,也不宜大于 0.6%,钢筋数量不宜少于 4根,直径不宜小于 12 mm。(3)水平箍筋的直径宜为 6 12 mm,间距宜为 100150 mm,且在上部 2 h0/3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,如图 1229b所示。(4)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点连线的交点位于牛腿上部 l/6 l/2之间的范围内(l为该连线的长度),如图 1229b所示。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,并不得采用纵向受力钢筋兼作弯起钢筋。