排架柱设计
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。
《排架柱设计》课件
3
应力计算
通过应力分析，评估排架柱在承受荷载时的受力情况，确保结构的安全性。
排架柱的变形和挠度计算
排架柱在承受荷载后会发生一定的变形和挠度。通过结构力学计算，预测和控制排架柱的变形和挠度， 以确保建筑物的稳定性和舒适性。
排架柱的稳定性分析
排架柱的稳定性是指在受到外力作用时，能够保持稳定的能力。通过结构分 析和计算，评估排架柱的稳定性，确保建筑物的结构安全。
《排架柱设计》PPT课件
排架柱是在建筑结构中起支撑作用的重要组成部分。本课件将介绍排架柱的 设计原理、应力分析和稳定性分析等内容，帮助您了解和掌握排架柱设计的 关键要筑物荷载的结构元素。它能够提供稳定和可 靠的支持，确保建筑物的结构安全。
排架柱的作用不仅限于承重，还可以规划和组织空间，为建筑物提供适当的 通风和采光条件。
排架柱设计的重要性
1 结构稳定性
合理设计的排架柱可以保证建筑物的结构稳定性，防止发生倒塌和垮塌等安全事故。
2 空间规划
通过合理布置排架柱，可以优化建筑内部空间的利用和功能布局。
3 节约成本
合理设计的排架柱可以减少材料的使用量，降低建筑成本，提高施工效率。
排架柱的结构和材料选择
钢排架柱
钢排架柱具有高强度、耐腐蚀 和抗震性能，适用于大型建筑 和重要设施。
混凝土排架柱
混凝土排架柱具有较好的耐火 性和耐久性，适用于一般建筑 结构。
木排架柱
木排架柱具有轻质、施工方便 和环保的特点，适用于轻型建 筑。
排架柱设计的应力分析
1
荷载分析
根据建筑物的设计荷载，计算排架柱承受的力和压力分布。
2
截面设计
根据力学原理，确定排架柱的截面形状和尺寸，使其能够承受设计荷载。
某排架柱钢梁厂房建筑、结构施工图
排架柱上柱与下柱分析课件
上柱在水平荷载作用下可能产生剪切失稳，需要 考虑剪切稳定性的要求。
弯曲稳定性
上柱在水平荷载作用下可能产生弯曲失稳，需要 考虑弯曲稳定性的要求。
03
下柱分析
下柱的受力特点
承受压力
下柱主要承受轴向压力，即由上部结构传来的荷载。
承受弯矩
在弯矩作用下，下柱同时承受弯矩产生的拉应力和压应力。
稳定性要求
上柱承受由上部结构传递下来的 荷载，包括竖向荷载和水平荷载。
水平荷载
水平荷载通过梁、楼板等水平构 件传递到上柱，上柱通过节点连
接将水平荷载传递到下柱。
下部支撑
上柱的下部通过节点连接支撑在 下部结构上，下部结构对上柱提
供支撑反力。
上柱的稳定性分析
轴压稳定性
上柱的稳定性受到轴向压力的影响，需要满足轴 压稳定性的要求。
总结词 受力分析、优化设计方案
详细描述 该桥梁为钢筋混凝土结构形式，排架柱是其主要承重构件。 通过对排架柱上柱与下柱进行受力分析，发现了设计方案 中存在的问题，并进行了优化设计。
总结 在桥梁排架柱设计中，要进行受力分析，确保设计方案合 理，提高结构安全性。
工程实例三
总结词
优化结构、提高抗震性能
详细描述
可以通过计算临界荷 载、屈曲模态和屈曲 因子等方法进行稳定 性分析。
排架柱下柱的稳定性 分析主要考虑轴向压 力和弯矩作用下的稳 定性。
04
排架柱的优化设计
优化目标与原则
结构安全
01
优化设计应确保排架柱的结构安全，满足承载力和稳定性的要求。
性能提升
02
通过优化设计，提高排架柱的各项性能指标，如刚度、延性和
排架柱上柱与下柱分析课件
浅谈实腹钢梁混凝土柱排架结构的设计
建筑设计与装饰Construction & Decoration18 建筑与装饰2019年8月下 浅谈实腹钢梁混凝土柱排架结构的设计赵鹏 长沙雨花经开开发建设有限公司 湖南 长沙 410000摘 要 实腹钢梁混凝土柱排架结构形式上类似门式刚架，但结构形式为排架结构，但又和常见的排架结构有区别，本文以某实际工程为例，浅谈实腹钢梁混凝土柱排架结构的设计要点及注意事项，供类似工程参考。
关键词 实腹钢梁；混凝土柱；排架；节点设计1 概述单层工业厂房常见的结构形式为轻型门式刚架、混凝土排架结构、混凝土框架结构、钢框架结构等，其中近些年以来，随着我国钢产量的日益发展以及门式刚架自身具备的施工方便、自重轻、综合经济效益高等优点，在中小吨位吊车范围内，门式刚架结构逐渐成为单层工业厂房中的主流，传统的混凝土排架结构一般只应用于某些高温或腐蚀性车间的厂房中，如酸洗、电镀车间一般仍采用混凝土排架结构。
近年来，随着新版《建筑设计防火规范》（GB 50016-2014）的颁布实施[1]，给传统轻型门式刚架结构的防火设计带来了挑战，传统的钢柱钢梁均采取的薄层防火涂料方法不再满足防火规范的要求，按照新的防火规范要求，钢柱需要采用外包混凝土或防火板等防火措施，工艺和建筑专业期望结构专业能结合轻型门式刚架和混凝土排架结构的优点，采用混凝土柱加实腹钢梁这一组合结构形式。
本文将以某航空厂房为例，简要介绍该结构的设计要点及注意事项。
2 工程概况某航空发动机修理厂房位于湖南省株洲市，建筑物占地面积6538.89m 2，总建筑面积8513.04m 2，建筑高度为12.71m ，本工程耐火等级为二级，建筑物火灾危险性为丁类。
本工程主厂房为单层厂房，跨度24m+12m+18m ×2，柱距为7.5m ，柱顶标高9.0m 。
厂房内 ~ 轴线区间每跨设一台3吨(跨度16.5m)电动单梁起重机， ~ 轴(24m 跨和12m 跨)厂房柱预留牛腿(考虑每跨设一台3吨电动单梁起重机，跨度分别为22m 和11m)。
单层厂房测试题
《单层厂房》12、无论是圆管还是矩形管，其截面材料都分布在远离中性铀的位置，而且是剪心和形心重合的封闭截面，其（）和抗扭的力学性能明显优于角钢。
抗弯13、采用轻型围护结构时，单层厂房可以取大柱距15m、18m和（）较适宜。
24m14、柱的截面尺寸必须具有足够的截面承载力和截面刚度，对于偏心矩较大的偏心受压构件，应验算（）。
裂缝宽度15、吊车对排架的作用有（）荷载、横向水平荷载和纵向水平荷载。
竖向16、当屋架跨度大于30m时，应在屋架跨度的（）左右节点处设置两道垂直支撑和水平系杆。
1/317、作用在单层厂房结构上所有荷载按其作用方向可分为（）、横向水平荷载、纵向水平荷载三种。
竖向荷载；18、装配式单层厂房的主要承重结构是屋架或屋面梁、柱和（）。
基础19、厂房内无吊车或吊车吨位小于5吨、跨度在（）米以内、高度在8米以内、无特殊工艺要求的小型厂房，通常选用混合结构。
1520、T形或十字形截面的杆件由（）组成的，为了保证两个角钢共同工作，两角钢间需有足够的连系。
双角钢21、桁架结构的拉杆则常用等边角钢来做。
双角钢属于单轴对称截面，绕对称轴y屈曲时伴随有扭转，应取考虑扭转效应的（）换算长细比22、重钢厂房屋架的高度则由经济条件、（）(屋架的挠度取值L／500)，运输界限(铁路运输界限高度为3．85m)及屋面坡度等因素来决定。
刚度条件23、重钢厂房下层柱间支撑一般宜布置在温度区段的（），以减少纵向温度应力的影响。
当湿度区段长度大于150m或抗震设防烈度为8度Ⅲ、Ⅲ类场地和9度时，应当增设一道下层柱间支撑，且两道下层柱间支撑的距离不应超过72m。
中部24、作用于厂房山墙上的风荷载、吊车的纵向（）、纵向地震作用等均要求厂房具有足够的纵向刚度。
水平荷载25、重钢厂房结构形式的选取不仅要考虑吊车的（），而且还要考虑吊车的工作级别及吊钩类型。
起重量26、一般情况下，在跨度不小于30m、高度不小于14m、吊车额定起重量不小于（）t时，柱距取12m较为经济；5027、典型重钢单层单跨厂房的屋顶既可采用（）结构体系，亦可采用钢屋架—檩条—轻型屋面板结构体系，或横梁—檩条—轻型屋面板结构体系。
单层单跨厂房排架结构设计
单层单跨厂房排架结构设计 一设计内容和条件 某厂装配车间，该车间为单跨厂房，柱距距为6米,厂房纵向长度为96米,跨度为27米，15/3t 中级工作制吊车二台，牛腿面标高9.00米，柱顶标高为13米。
设计条件1屋面活荷载：2/5.0M KN q =,不考虑积灰荷载，雪荷载2/25.0M KN q = 2基本风压: 20/40.0M KN W = 3屋面做法三毡四油：2/35.0M KN20mm 水泥砂浆找平层2/4.0M KN 合计21/75.0M KN g g k ==∑屋面活荷载：2/5.0M KN q =屋面板采用G410标准图集6.15.1⨯m 预应力混泥土屋面板（卷材防水） 允许外荷载:2/5.2M KN（板自重：22/40.1M KN g k = 灌缝重：23/1.0M KN g k =）大型屋面板(包括填缝2/50.1M KN屋架:屋架自重24/133M KN g k = 则KN g g g G k k k k k 75.2485.0g 2)(43211=⨯+⨯⨯++=厂房跨度柱距 4采用370mm 厚烧结粘土空心砖(重度2/8M KN ）吊车梁以上设高侧窗,洞口尺寸为8.12.4⨯m,吊车梁以下设低侧窗，洞口尺寸42.4⨯⨯高宽m ，圈梁设在柱顶处。
5排架柱:混泥土C30 钢筋：纵向受力钢筋HRB400级 箍筋：HPB235级 柱下独立基础：混泥土：C20，钢筋：HRB335级 6吊车：Q15/3t 桥式吊车 中级工作制吊车梁：先张法预应力混泥土吊车梁，自重根/5.47KN 轨道及联结重量M KN /5.1 桥跨：m L k 5.25= 桥宽:m B 6400= 轮距:mm K 5250=小车重：KN g 74= 最大轮压：KN P 195max = 最小轮压：KN P 60min =7柱高：柱顶H=13m 檐口=15.1m 屋顶=17。
35m 二荷载及内力计算 1柱截面尺寸的确定Q 在15～20t 之间:m H m k 1210<<，由于是单跨结构,结构形式对称，因此A 、B 柱截面尺寸相同。
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 │
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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
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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。
结构设计 规范》采用近似 弯矩增大系数法 来计算 P－ 二阶效应 ，即令弯矩增大 系数
s
M M0
M 0＋P M0
1
P M0
，则
M sM0
(3-20a)
s
1
h0
1500( M0
N
ea )
(
l0 h
)2
c
(3-20b）
c
0.5 fc A N
(3-20c)
排架柱 设计
ei e0 ea
9
(3-20d)
排架柱 设计
300mm，见图3.50（c），其余没有柱间支撑连接的柱，其侧面可设置纵向构 造钢筋。
6
混凝土结构设计 concrete structure design
柱中箍筋
• 应做成封闭式，见图3.50（d），箍筋直径不应小于d/4(d为纵向钢筋的 最大直径)，且不应小于6mm；
• 箍筋间距不应大于400mm及构件截面的短边尺寸，且不应大于15d(d为 纵向钢筋的最小直径)；
式中 a 为竖向集中力作用线至下柱边缘的距离； h0 为牛腿截面的有效高度
牛腿 设计
18
牛腿的受力特点
（1）荷载计算：考虑各段柱自重所产生的均布线荷载设计值为
上柱：
g1
G g1k
1.51.315.60kN 3.9m
7.8kN / m
牛腿：
g2
G g2k
1.51.3
7.0kN 0.7m
19.5kN / m
下柱：
g3
G g3k
1.51.3
42.43kN 9.05m
9.14kN / m
（2）内力计算
排架柱 设计
8
பைடு நூலகம்
混凝土结构设计 concrete structure design
3.4.2柱的配筋设计
在荷载作用下，柱对各截面产生的弯矩 M 0 称为第一阶弯矩，对应为一阶效应；竖向荷
载 P 与柱在水平荷载作用下各截面产生的水平位移 i 的乘积，称为第二阶弯矩，对应为
P 二阶效应。于是，考虑 P－ 二阶效应后，柱底的总弯矩为 M＝M 0 P 。《混凝土
当采用翻身吊时，见图3.51（a)，截面的受力方向与使用阶段一致，可按矩形或工形截面 进行受弯承载力验算，一般均可满足要求。当平吊时，见图3.51（b)，截面的受力方向是柱 的平面外方向，截面有效高度大大减小，腹板作用甚微，可以忽略。故可将工形截面的柱在
平吊时简化为宽 2h f 、高 b f 的矩形截面梁进行验算，此时受力钢筋 As 与 As 只考虑两翼缘
设计
4
混凝土结构设计 concrete structure design
4构造要求 • 混凝土强度等级不
应低于C25， • 纵向钢筋一般采用
HRB400级或 HRB500级钢， • 箍筋一般采用 HPB300级或 HRB400级
排架柱 设计
5
混凝土结构设计 concrete structure design
混凝土结构设计 concrete structure design
式中 c －－截面曲率修正系数，当 c＞1.0 时，取 c 1.0 ；
ei －－初始偏心距； M 0 －－一阶弹性分析柱端弯矩设计值； e0 －－轴向压力对截面重心的偏心距， e0＝M 0 / N ； ea －－附加偏心距，其值应取20mm和偏心方向截面最大尺寸的1/30两者中的较大值
子下部高度；Hu为从装配式吊车梁底面或从现浇式吊车梁顶面算起的柱子上部高度；②表中有吊车房屋排
架柱的计算长度，当计算中不考虑吊车荷载时，可按无吊车房屋柱的计算长度采用，但上柱的计算长度仍
可按有吊车房屋采用；③表中有吊车房屋排架柱的上柱在排架方向的计算长度，仅适用于Hu/Hl不小于0.3
的情况；当Hu/Hl小于0.3时，计算长度宜采用2.5 Hu。 排架柱
排架柱 设计
7
混凝土结构设计 concrete structure design
• 柱中箍筋加密位置：应在柱顶、吊车梁、牛腿、柱底等区段进行加密。 • 加密区长度：
①对柱顶区段，取柱顶以下500mm且不小于柱顶截面高度； ②对吊车梁区段，取上柱根部至吊车梁顶面以上300mm； ③对牛腿区段，取牛腿全高； ④对柱底区段，取基础顶面至室内地坪以上500mm；对柱间支撑与柱连 接点和柱位移受约束的部位，取节点上、下各300mm。 • 加密区箍筋最小直径： ①对一般柱顶、柱底区段不应小于6mm； ②对角柱柱顶、吊车梁区段、牛腿区段、有支撑的柱底与柱顶区段、柱 变位受约束的部分不应小于8mm。 ③加密区箍筋最大间距取100mm。
②荷载：荷载为柱的自重
×动力系数1.5，柱自重分项 系数取1.3
③安全等级：降一级，乘系数0.9。
如果不满足，应优先采用调整或增设吊点以减小弯矩的方法或采取临时 加固措施来解决；当变截面处配筋不足时，可在该局部区段加配短钢筋
排架柱 设计
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混凝土结构设计 concrete structure design
2
2
下柱跨中最大弯矩：
由
MB
1 2
g3l32
RAl3
M2
推出： RA
1 2
g3l3
M2 l3
1 9.14kN / m 9.05m 85.4kN m
2
9.05m
31.9 kN
AB段：
M
(x)
RA
x
1 2
g3x2
令 dM (x) 0 ，则下柱段的最大弯矩发生在 x RA 31.9kN 3.49m 处
故满足吊装时的受弯承载力要求。
排架柱 设计
17
混凝土结构设计 concrete structure design
3.4.5 牛腿设计
牛腿作用：以支承屋架、吊车梁或连系梁
等构件，并将这此构件承受的荷载传给柱子
牛腿分类：
a h0 为长牛腿，按悬臂梁进行设计
当 a ≤ h0 为短牛腿
实质为变截面深梁，受力 性能与普通悬臂梁不同， 是本节讨论的重点
0M1 0.9 59.3 kN m＝53.4kN m
下柱：由于 M 3 M 2 ，故取 M为此2 为何公下采式柱的用？验算弯矩
Mu fyAs(h0 as ) 360N / mm2 1272mm2 (760mm 40mm) 329.7kN m
0M 2 0.985.4kN m＝76.9 kN m
宜用矩形柱 宜用工字形柱 宜用双肢柱
排架柱 设计
2
混凝土结构设计 concrete structure design
2.柱的截面尺寸 当吊车额定起重量Q≤20t时，上柱常采用矩形截面；下柱常 采用矩形或工形截面。 • 当下柱采用工形截面时，牛腿下部离工形截面200mm范
围内以及柱底至室内地坪以上500mm范围内均应采用矩 形截面。 • 工形截面柱的翼缘厚度不宜小于120mm，腹板厚度不宜 小于100mm。
排架柱 设计
3
3.柱的计算长度
在对柱进行受压承载力计算时，涉及到柱的计算长度l0 。对于刚性屋盖单层厂房排架柱
、露天吊车柱和栈桥柱，其计算长度 l0 可按表3.14采用。
表3.14 刚性屋盖的单层厂房排架柱、露天吊车柱和栈桥柱的计算长度l0
柱的类型
排架方向
l0 垂直排架方向
有柱间支撑
无柱间支撑
单跨
解：吊装时，构件的安全等级可比使用阶段的安全等级降低一级，故此例题验算吊装时，结
构安全等级可取三级 0 0.9 ，动力系数 1.5 ，柱自重分项系数 G 1.3 。
排架柱 设计
图3.52 例3.6柱吊装验算时的计算简图