排架柱上柱与下柱分析
排架计算专题知识讲座
12.2 排架计算
单厂实为空间构造，为以便，简化为平面构造。近似以为互不 影响，独立工作。 横向平面排架—跨度方向。由柱、屋架和基础构成。主要计算。 纵向平面排架—柱距方向。由柱列、基础、连系梁、吊车梁和 柱间支撑构成。因柱多，抗侧刚度大，每柱承受旳水平力不大， 常不计算,按经验和构造。纵向柱列较少时算。 12.2.1、计算简图 1 计算单元—相邻柱距旳中心线截出旳一种经典区段。(下页） 2 简化假定及简图
第12章 单层厂房
吊车梁顶面
Tmax
Tmax
Tmax
吊车梁顶面 Tmax
TmaxTmax
TmaxTmax
TmaxTmax
TmaxTmax
12.2 排架计算
第12章 单层厂房
③多台吊车组合 排架计算中考虑多台吊车竖向荷载时，对一层吊车旳单跨厂房
旳每个排架，参加组合旳吊车台数不宜多于两台；对一层吊车 旳多跨厂房旳每个排架，不宜多于四台；
中级—机械加工车间、装配车间等。
重级、特重级—冶炼车间、参加连续生产旳吊车等。
荷载规范GB50009按吊车在使用期内要求旳总工作循环次数提 成8个工作级别，相应关系如下：
吊车旳工作制与工作级别旳相应关系
工作制
轻级
中级
重级
特重级
工作级别
A1～A3
A4，A5
A6，A7
A8
12.2 排架计算
第12章 单层厂房 12.2 排架计算
屋面均布活载、雪载、屋面积灰荷载旳荷载分项系数取 γQ=1.4
12.2 排架计算
第12章 单层厂房
⑶吊车荷载
吊车有悬挂吊车、手动吊车、电动葫芦、桥式吊车。仅桥式 吊车旳水平荷载需列入排架计算，这里专门考虑桥式吊车。
排架结构柱顶位移控制要求-概述说明以及解释
排架结构柱顶位移控制要求-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分内容：概述部分旨在介绍撰写的长文的背景和目的。
在这篇长文中，我们将探讨排架结构柱顶位移控制的要求问题。
排架结构作为一种常见的建筑结构形式，具有一定的振动和位移特性，而柱顶位移是其中一个重要的指标。
柱顶位移的控制对于保证排架结构的稳定性、安全性和舒适性至关重要。
在本文的引言部分，我们首先将概述排架结构和柱顶位移的基本概念，包括排架结构的定义、组成要素和特点，以及柱顶位移的定义、计算方法和影响因素等。
然后，我们将重点介绍排架结构柱顶位移控制的要求。
柱顶位移控制是排架结构设计和施工中一个关键的技术要求，决定了建筑的稳定性和舒适性。
在正文部分，我们将详细阐述排架结构和柱顶位移的相关知识。
首先，我们将介绍排架结构的基本原理和设计方法，包括排架结构的工作原理和结构特点，以及排架结构设计的一般步骤和相关规范。
接着，我们将详细讨论柱顶位移的定义、计算方法和影响因素，以及柱顶位移与结构性能的关系。
在控制要求部分，我们将分析排架结构柱顶位移的控制方法和要求。
我们将探讨如何通过合理的结构设计、材料选择和施工工艺等方面来控制柱顶位移，以满足建筑结构的稳定性要求和使用功能的需求。
此外，我们还将介绍一些现有的控制技术和方法，并提出一些建议和注意事项。
最后，在结论部分，我们将总结撰写的文章内容，强调柱顶位移控制的重要性，并展望未来柱顶位移控制技术的发展方向。
通过本文的研究，我们希望能为排架结构柱顶位移控制提供一些有益的思路和参考，为建筑工程的设计和施工提供指导。
1.2 文章结构本文按照以下结构进行论述：引言部分主要概述了本文的研究背景和目的，介绍了排架结构柱顶位移控制的重要性。
接下来的正文部分分为三个主要章节：排架结构、柱顶位移和控制要求。
2.1 排架结构在这一章节中，我们将详细介绍排架结构的定义、构成和特点。
排架结构是一种常用于建筑工程中的结构形式，具有独特的优势。
单层厂房排架结构
单层厂房排架结构钢筋混凝土单层厂房结构形式常常采用排架结构。
排架结构由屋架或屋面梁、柱和基础组成。
通常，排架柱与屋架或屋面梁为铰接，而与其下基础为刚结。
2.1 概述单层厂房具有形成高大的使用空间，容易满足生产工艺流程要求，内部交通运输组织方便，有利于较重生产设备和产品放置，可实现厂房建筑构配件生产工业化以及现场施工机械化等特点。
因此，单层厂房在冶金、机械制造、电机制造、化工以及纺织等工业建筑中得到广泛的应用。
钢筋混凝土单层厂房的常用结构形式有排架结构和刚架结构。
2.1.1 排架结构排架结构由屋架或屋面梁、柱和基础组成。
通常，排架柱与屋架或屋面梁为铰接，而与其下基础为刚结。
按照厂房的生产工艺和使用要求不同，排架结构可设计为单跨或多跨、等高或不等高等多种形式。
在单层厂房设计中，对于跨度较大以及对相邻厂房有较大干扰的车间，应采用单跨厂房；对于跨度较小且生产工艺和使用要求相同或相近的一些车间，可组合成一个多跨厂房。
多跨厂房有利于提高厂房结构的横向刚度，减少柱的截面尺寸，节省材料，提高土地利用率，减少公共设施及工程管道等。
但多跨厂房需设置天窗等解决通风和采光问题。
单层多跨厂房一般应设计成等高厂房，以使结构受力明确，设计和计算简单；构件种类规格少，施工方便。
但当生产工艺要求的相邻跨高差较大时，则应设计成不等高厂房。
单层厂房中的排架结构，根据其所用材料不同，分为钢筋混凝土—砖排架、钢筋混凝土排架和钢—钢筋混凝土排架。
钢筋混凝土—砖排架由钢筋混凝土屋架或屋面梁、烧结普通砖柱和基础组成。
其承载能力和抗震性能均较低，故一般用于跨度不大于15 m。
柱顶标高不大于6.6 m、无吊车或吊车起重量小于5 t的中小型工业厂房。
钢筋混凝土排架由钢筋混凝土的屋架或屋面梁、柱及基础组成。
由于其具有较高的承载能力和较好的抗震性能，因此，可用于跨度不大于36 m、檐高不大于20 m、吊车起重量不超过200 t 的大型工业厂房。
钢—钢筋混凝土排架由钢屋架、钢筋混凝土柱和基础组成。
排架结构内力计算(完整)分解
Tmax
Tmax
RA+R
B
=
A
A
+
+
B RA RB
=
B μ(RA+RB)
B
A
B
RA=C5Tmax Tmax
A
+
RB=C5Tmax Tmax
B
2.5.6 内力组合
1、柱的控制截面
对柱配筋和基础设计起控制作 用的截面
2.5.6 内力组合
2、荷载效应组合
由可变荷载效应控制：
S 1.2SGk Q1SQ1k
0
0
0
0
0
(kN)
V— ———————
(kN)
排架 A 柱Ⅱ—Ⅱ截面内力
荷载 类型
恒载 （1）
屋面活 荷载
（2）
DMAX
(3a)
DMIN
(3b)
M -32.1 -7.50 160.6 3.29
(kNm)
TMAX TMAX
左向右 右向左
(4a) (4b)
17.7 -17.7
左风 (5a)
42.7
右风 (5b)
排架 A 柱Ⅰ—Ⅰ截面内力
荷载 类型
恒载 （1）
屋面活 荷载
（2）
DMAX
(3a)
DMIN
(3b)
M 27.28 5.91 -51.7 -45.6
(kNm)
TMAX TMAX
左向右 右向左
(4a) (4b)
17.7 -17.7
左风 (5a)
42.71
右风 (5b)
-48.4
N 317.9 53.63 0
2.5.7 排架计算中的几个问题
2.3排架柱设计1
对于（1）、（2）两项组合，当弯矩取 最大正值或最大负值时，相应的轴力就 唯一确定了。
7
As1 As2
弯矩、轴力与配筋的关系图
8
三、内力组合注意事项
•1）每一项组合必须包括恒荷载产生的内力； •2）在吊车竖向荷载， Dmax或Dmin可能作用在 同一跨厂房的左柱上，也可能作用在右柱上， 两者只能选择一种（取不利内力）参加组合。 •3）吊车横向水平荷载，Tmax作用在同一 跨内的两个柱子上，向左或向右，只能选 择一种参加组合。
不少于2根，
弯起钢筋
as
d 12
下柱
42
牛腿设计例题1
厂房牛腿如图，柱截面宽度b=400mm， as=40mm。作用在牛腿的荷载：吊车梁及轨 道自重G=60.36kN，吊车最大轮压产生的压 力设计值Dmax=743.05kN，水平荷载设计值 Fh=25.83kN。混凝土强度等级C30，HRB335 级钢筋根据裂缝控制要求，对牛腿截面高度 进行验算。
26
27
28
不满足承载力或裂缝宽度限值要 求时处理办法：
优先调整或增设吊点以减小弯矩或采 用临时加固措施； 增大混凝土强度等级或增加纵筋数量。
29
吊装验算例题
当预制混凝土柱达到一定强度后，采用翻身 吊装。吊装时上柱控制弯矩标准值Mk＝ 44.10kN.m，其截面配筋见图。钢筋合力点 至截面近边的距离as=40m。根据吊装验算上 柱受拉应力σs的数值。
组合目的 序 号 1 +Mmax及相应的N 组合方式 恒+风 M(KN.m) 96.53 N(kN) 380.91
2 3
4
-Mmax及相应的N 恒+0.9（吊+风） Nmax及相应的 │ Mmax │
混凝土结构设计课件-单层厂房排架柱设计
3.6 柱 的 设 计
第三章 单层厂房结构
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 斜压破坏 剪切破坏
牛腿的破坏形态
3.6 柱 的 设 计
弯压破坏 （a图） 当1＞a /h0＞0.75时，且纵向钢筋配筋率较低时， 随着荷载增加斜裂缝②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。 斜压破坏 （b、c图） 当a /h0=0.1~0.75时，随着荷载增加，斜裂缝②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。 剪切破坏 （d、e图） 当a /h0＜0.1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。
(3 )水平箍筋的直径宜为 6～ 12 mm ,间距宜为 100～ 150 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 12．29b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 6 2 (l , 图 12．29b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。
2. 牛腿截面尺寸的确定 牛腿的宽度与柱同宽； 牛腿的高度先假设，按下式验算确定截面高度；
FVK = β (1 - 0.5 f bh Fhk ) tk 0 FVK 0.5 + a h0
Fvk , Fhk
β
排架柱设计
l0 －－排架柱的计算长度，按表3.14采用； h 、 h0 －－分别为所考虑弯曲方向柱的截面高度与截面有效高度；
A －－柱的截面面积，对工形截面取 A＝bh 2(bf b)hf 。
排架柱 设计
10
混凝土结构设计 concrete structure design
3.4.3柱裂缝宽度验算 裂缝宽度验算属于正常使用极限状态的验算，应在无地震作用时柱内力组合表中选取最不利
最外边的一排钢筋参与工作。
当采用一点起吊时， 吊点一般设置在牛腿根 部变截面处，在柱的自 重作用下为受弯构件， 其计算简图和弯矩图， 见右图。
一般取上柱柱底、牛 腿根部和下柱跨中三个 控制截面进行验算。
排架柱 设计
12
混凝土结构设计 concrete structure design
①验算内容：承载 力和裂缝宽度；
1.5H
1.0H
无吊车厂房柱
两跨及多跨
1.25H
1.0H
1.2H 1.2H
有吊车厂房柱
上柱 下柱
2.0Hu 1.0Hl
1.25Hu 0.8Hl
1.5Hu 1.0Hl
露天吊车柱和栈桥柱
2.0Hl
1.0Hl
－
注：①表中H为从基础顶面算起的柱子全高；Hl为从基础顶面至装配式吊车梁底面或现浇式吊车梁顶面的柱
【例3.6】某钢筋混凝土预制柱，见图3.52，结构安全等级为二级，采用翻身吊，吊点设在 牛腿下部，起吊时，混凝土达到设计强度C30的70%。上柱、牛腿和下柱的自重分别为15.60kN
、 7.0kN 和 42.43kN ； 纵 筋 采 用 HRB400 级 （ f y f y 360N / mm2 ）； 上 柱 截 面 尺 寸 b h 400mm 400mm ， 配 筋 为 As As 763 mm 2 (3C 18) ； 下 柱 为 工 形 截 面 bf h b hf 400mm 800mm 120 mm 150 mm ，配筋为 As As 1272 mm 2 (5C 18) ； as as 40mm ，要求进行吊装承载力验算。
排架结构很常见,但怎么设计才不出错
排架结构很常见，但怎么设计才不出错排架结构是相对简单的大跨度结构，一般为单层建筑物。
排架结构最为常见的建筑物是单层工业厂房，但是在许多民用建筑中，如影剧院、菜市场、仓库等也可以采用排架结构。
排架结构属于平面超静定结构，但与框架相比，超静定次数较少，手工计算较为容易。
排架计算一般采用剪力新埃分配法，是力学中加速度法的一种。
结构组成排架结构有三个主要部分组成：已经形成跨度的屋面结构、竖向支撑结构、基础结构。
屋面结构由于排架结构跨度较大，屋面结构多采用悬臂体系，钢结构或钢筋混凝土结构，以减轻屋面结构的重量。
较小跨度的排架结构则多采用钢筋混凝土屋面梁。
由于连接平面排架之间纵向构件的标准长度为6米，因此排架的柱距也多为6米。
屋檐之间搭设屋面板。
为了保证屋面整体的整体刚度，屋面板多数采行重型结构——大型预应力铸铁屋面板——无檩体系。
有时也采用轻型屋面结构中，以檩条连接屋架，在檩条之上放置小型屋面板超大型或轻型板——有檩体系。
保障同时为了维护屋面体系的刚度，屋架之间还要设置各种支撑，通常包括上、下弦水平支撑、垂直支撑及纵向水平系杆。
屋盖上、下弦水平支撑人字形是指布置在屋架（屋面梁）上、下弦平面内以及天窗架上弦平面内直角的水平支撑。
支撑节间的界定应与屋架节间相适应。
水平支撑一般采用接合十字交叉的模式。
交叉杆件的方位角一般为30°～60°。
屋盖垂直支撑支撑点是指有布置在屋架（屋面梁）间或天窗架（包括挡风板立柱）间的支撑。
系杆分刚性（压杆）和柔性（拉杆）两种。
系杆设置在屋架上、下弦及天窗上弦平面内。
屋架上弦支撑的指排架每个伸缩缝区段下端是横向水平支撑，它的作用是：在屋架上弦平面内构成刚性框，增强屋盖的整体刚度，保证屋架上弦或屋面梁上翼缘平面外的稳定，同时将抗风柱传来的风荷载传递到（纵向）排架柱顶。
当采用钢筋混凝土屋面梁屋面的有檐下屋盖体系时，应在梁的上翼缘内设置横向水平支撑，并应布置在端部第一柱距内共以及伸缩缝区段两端的第一或第二个柱距内。
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The end Thank you!
在水各平种荷荷载载作用下， 排架柱的上柱与下柱配筋布置
的分析
排架柱的形式
为什么排架柱的上柱与下柱截面尺寸不一致？
1.单层厂房常常需要设置吊车
2.下柱与地面刚接，较大截面不易使基础
发生冲切破坏
3.上柱与屋架铰接，较小截面，使得上柱
更偏向于轴心受压
排架柱截面特性
Ⅰ-Ⅰ：
Ⅰ-Ⅰ
h1
Ⅱ-Ⅱ：
Ⅱ-Ⅱ
h2
2h1 h2
b b
Iu
1 12
3
Il
1 12
bh23
n
Iu
b1
3
1
Il b2 8
W q
T
水平荷载： 风荷载q,W 吊车横向水平荷载T 地震荷载
F1 D F4
F2
F3
竖向荷载： 屋面荷载F1 上柱自重F2 下柱自重F3 吊车梁自重F4 吊车竖向荷载D
Ⅰ-Ⅰ
M
Ⅱ-Ⅱ
M=(FI+F2)·e0
偏心距之比：
e1 e2
M上N下 M下N上
m2
3
4
5
n
2
1
1.5
2
2.5
3
0.67
1 e1/e12.33 1.67
4
0.5 0.75 1 1.25
5
0.4 0.6 0.8
1
N x
fcb
Ne fcbx(h0 x )
As As`
2
fy`(h0 as`)
x1 N1 1 x2 N 2 m AS1 M 1 1 AS 2 M 2 n
上柱弯矩=M 下柱弯矩=M-(F1+F2)·e0+M吊车荷载
M < M 上柱弯矩
下柱弯矩
排架柱受力特点
1.偏心受压构件 2.纵向钢筋取决于
轴向压力N 弯矩M
假设 m N上柱=N下柱，
n M = M 上柱弯矩
下柱弯矩
取m=2，3, 4, 5； n=2, 3, 4, 5；
刚架柱按对称配筋大偏心受压构件计算，