单层工业厂房结构课件.ppt

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1、2单层工业厂房结构单层工业厂房结构本章主要介绍：单层厂房的组成、传力途径本章主要介绍：单层厂房的组成、传力途径及设计内容；单层厂房的结构布置；排架的内力及设计内容；单层厂房的结构布置；排架的内力计算；单层厂房柱设计；单层厂房结构主要构件计算；单层厂房柱设计；单层厂房结构主要构件的选型；各构件间的连接。重点是单层厂房的组的选型；各构件间的连接。重点是单层厂房的组成、受力特点、支撑的布置、构件选型、排架内成、受力特点、支撑的布置、构件选型、排架内力计算、构件间的连接。力计算、构件间的连接。 本章提要本章提要本本 章章 内内 容容2.1 概述概述2.2 单层工业厂房排架结构的组成、单层工业厂房排架结

2、构的组成、传力途径及设计内容传力途径及设计内容2.3 单层工业厂房的结构布置单层工业厂房的结构布置2.4 单层厂房结构主要构件的选型单层厂房结构主要构件的选型2.5 单层厂房排架内力计算单层厂房排架内力计算2.6 单层厂房柱的设计单层厂房柱的设计2.7 单层工业厂房结构主要构件间的单层工业厂房结构主要构件间的连接构造连接构造2.1 概述概述 2.1.1 单层厂房的结构类型 2.1.1.1 按材料分 单层厂房的结构按其承重结构的材料来分，有混合结构、钢筋混凝土结构和钢结构等类型。 混合结构的主要承重结构为墙或带壁柱墙，屋架可用钢筋混凝土结构、钢木结构或轻钢结构。 中型以上厂房大多选用钢筋混凝土结

3、构。 单层厂房的结构按其施工方法来分，有单层厂房的结构按其施工方法来分，有装配式装配式和和现浇式现浇式两种。两种。目前除特殊情况外，均采用装配式钢筋混凝土目前除特殊情况外，均采用装配式钢筋混凝土结构。结构。 2.1.1.2 按施工方法分按施工方法分1.排架结构排架结构 装配式单层厂房的主要承重结构是屋架或屋面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。当屋架与柱顶为铰接，柱与基础顶梁、柱和基础。当屋架与柱顶为铰接，柱与基础顶面为刚接时，这样组成的结构叫面为刚接时，这样组成的结构叫排架排架。随着生产工艺及使用要求的不同，排架结构可随着生产工艺及使用要求的不同，排架结构可设计成等高或不等

4、高、单跨或多跨的各种形式（设计成等高或不等高、单跨或多跨的各种形式（如如图图2.1所示所示）。）。 2.1.1.3 按承重结构的形式分按承重结构的形式分2.刚架结构刚架结构 钢筋混凝土门式刚架钢筋混凝土门式刚架。钢筋混凝土门式刚架的。钢筋混凝土门式刚架的基本特点是柱和屋架（横梁）合并为同一个构件，基本特点是柱和屋架（横梁）合并为同一个构件，柱与基础的连接为铰接或刚接。柱与基础的连接为铰接或刚接。 门式刚架种类很多，目前在单层厂房中用得较门式刚架种类很多，目前在单层厂房中用得较多的是两铰和三铰两种形式。同样，门式刚架也可多的是两铰和三铰两种形式。同样，门式刚架也可用于多跨厂房。用于多跨厂房。如图

5、如图2.2所示所示。图2.1钢筋混凝土排架结构 图2.2钢筋混凝土门式刚架 2.2 单层工业厂房排架结构的组成单层工业厂房排架结构的组成、传力途径及设计内容、传力途径及设计内容单层工业厂房排架结构通常由横向平面排架和纵向平面排架及支撑系统连成一个整体的空间结构体系，由下列构件组成，如图2.4所示。 2.2.1 单层工业厂房排架结构的组成单层工业厂房排架结构的组成图2.4装配式钢筋混凝土单层厂房结构 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）屋架下弦横向支撑14）屋架垂直支撑15）柱间支撑2 2、单层排架

6、结构组成、单层排架结构组成屋盖结构分屋盖结构分无檩无檩和和有檩有檩两种体系，两种体系，无檩体系无檩体系由由大型屋面板、屋面梁或屋架以及屋盖支撑所组成，大型屋面板、屋面梁或屋架以及屋盖支撑所组成，如图如图2.5所示所示。有檩体系有檩体系由小型屋面板、檩条、屋架（包括屋由小型屋面板、檩条、屋架（包括屋盖支撑）组成，盖支撑）组成，如图如图2.6所示所示。屋盖结构有时还有天窗架、托架，其屋盖结构有时还有天窗架、托架，其作用主要作用主要是围护和承重（承受屋盖结构自重、屋面活荷载、是围护和承重（承受屋盖结构自重、屋面活荷载、雪荷载和其它荷载），以及采光和通风。雪荷载和其它荷载），以及采光和通风。 墙体围护

7、结构墙体围护结构包括外墙、抗风柱、墙梁、基础包括外墙、抗风柱、墙梁、基础梁等，其作用主要是围护和承重。梁等，其作用主要是围护和承重。 2.2.1.1 屋盖和墙体围护结构体系屋盖和墙体围护结构体系图2.5无檩体系 图2.6有檩体系 横向平面排架横向平面排架是由是由屋面梁或屋架、横向柱列和屋面梁或屋架、横向柱列和基础基础等组成，它是厂房基本承重结构。等组成，它是厂房基本承重结构。厂房横向排架承受竖向荷载（如结构自重、屋厂房横向排架承受竖向荷载（如结构自重、屋面活荷载和吊车竖向荷载等）及横向水平荷载（如面活荷载和吊车竖向荷载等）及横向水平荷载（如风荷载、吊车横向制动力和地震作用等）。风荷载、吊车横向

8、制动力和地震作用等）。如图如图2.7所示所示。 2.2.1.2 横向排架结构体系横向排架结构体系图2.7单层厂房的荷载 纵向排架结构体系纵向排架结构体系是由是由纵向柱列和基础、连系纵向柱列和基础、连系梁和柱间支撑梁和柱间支撑等组成。等组成。其作用是保证厂房结构的纵向稳定和承重，厂其作用是保证厂房结构的纵向稳定和承重，厂房纵向排架主要承受纵向水平荷载，如纵向风荷载、房纵向排架主要承受纵向水平荷载，如纵向风荷载、吊车纵向制动力、纵向地震作用和温度应力等。吊车纵向制动力、纵向地震作用和温度应力等。如如图图2.8所示所示。 2.2.1.3 纵向排架结构体系纵向排架结构体系图2.8厂房的纵向排架 1风力

9、；2吊车纵向制动力；3连系梁；4柱间支撑；5吊车梁；6柱 2.2.2 荷载的传递荷载的传递永久荷载永久荷载是长期作用在厂房结构上的不变荷载是长期作用在厂房结构上的不变荷载（恒荷载），如各种结构构件、围护结构以及设备（恒荷载），如各种结构构件、围护结构以及设备的自重等。的自重等。 2.2.2.1 永久荷载永久荷载可变荷载是作用在厂房结构上的活荷载，主要可变荷载是作用在厂房结构上的活荷载，主要有：有：（1） 雪荷载雪荷载，以基本雪压所算得的在厂房各屋，以基本雪压所算得的在厂房各屋面上的积雪重量。面上的积雪重量。（2） 风荷载风荷载，以基本风压所算得的在厂房各部，以基本风压所算得的在厂房各部分表面上

10、的风压（吸）力。分表面上的风压（吸）力。（3） 吊车荷载吊车荷载，吊车起吊重物在厂房内运行时，吊车起吊重物在厂房内运行时的移动集中荷载包括吊车竖向荷载和吊车水平荷载的移动集中荷载包括吊车竖向荷载和吊车水平荷载（4） 积灰荷载积灰荷载，大量排灰的厂房及其邻近建筑，大量排灰的厂房及其邻近建筑，应考虑积灰荷载。应考虑积灰荷载。（5） 施工荷载施工荷载，厂房在施工或检修时的荷载。，厂房在施工或检修时的荷载。 2.2.2.2 可变荷载可变荷载作用在单层厂房结构上所有荷载按其作用方向作用在单层厂房结构上所有荷载按其作用方向可分为可分为竖向荷载、横向水平荷载以及纵向水平荷载竖向荷载、横向水平荷载以及纵向水平

11、荷载三种。三种。 荷载的传递，特别是水平荷载的传递，实际上荷载的传递，特别是水平荷载的传递，实际上很复杂的，而不是简单的直接传递，为了清楚起见，很复杂的，而不是简单的直接传递，为了清楚起见，再把上面分析的荷载传递路线综合成图表来表达，再把上面分析的荷载传递路线综合成图表来表达，如图如图2.9所示所示。在一般的单层厂房中，横向排架是主要承重结在一般的单层厂房中，横向排架是主要承重结构，而屋架、吊车梁、柱和基础是厂房中的主要承构，而屋架、吊车梁、柱和基础是厂房中的主要承重构件。重构件。 2.2.2.3 偶然荷载偶然荷载图2.9 荷载传递路线图 单层工业厂房结构设计是根据建筑设计资料，单层工业厂房结

12、构设计是根据建筑设计资料，以及坚固适用、技术先进、经济合理的原则进行结以及坚固适用、技术先进、经济合理的原则进行结构设计。构设计。单层厂房结构设计的主要内容：单层厂房结构设计的主要内容：（1） 确定结构方案，进行结构布置；确定结构方案，进行结构布置；（2） 确定主要承重构件；确定主要承重构件；（3） 进行排架内力分析与组合；进行排架内力分析与组合；（4） 排架柱设计；排架柱设计；（5） 确定主要构件之间的连接构造。确定主要构件之间的连接构造。 2.2.3 单层工业厂房结构设计的内容单层工业厂房结构设计的内容2.3 单层工业厂房的结构布置单层工业厂房的结构布置单层厂房承重柱的纵向和横向定位轴线在

13、平面上形成的有规律的网格称为柱网。柱子纵向定位轴线间的距离称为跨度，横向定位轴线的距离称为柱距。确定柱网尺寸时，首先要满足生产工艺要求，尤其是工艺设备的布置；其次是根据建筑材料、结构形式、施工技术水平、经济效果，以及提高建筑工业化程度和建筑处理、扩大生产、技术改造等方面因素来确定；此外，还应满足模数制的要求。 2.3.1 柱网的布置柱网的布置（1） 跨度跨度单层厂房的跨度在单层厂房的跨度在18m以下时，应采用以下时，应采用30M数列数列（1M=100mm)，即，即9m、12m、15m、18m；在；在18m以以上时，应采用扩大模数上时，应采用扩大模数60M数列，即数列，即24m、30m、36m等

14、。等。如图如图2.10所示所示。（2） 柱距柱距单层厂房的柱距应采用扩大模数单层厂房的柱距应采用扩大模数60M数列，数列，见图见图2.10。单层厂房山墙处的抗风柱柱距宜采用扩大模数单层厂房山墙处的抗风柱柱距宜采用扩大模数15M数列。数列。图2.10 跨度和柱距示意图 （1）伸缩缝 为减少厂房结构的温度应力，可设置伸缩缝，将厂房结构分成若干温度区段。 伸缩缝的一般做法是从基础顶面开始将相邻温度区段的上部结构完全分开，在伸缩缝两侧设置并列的双排柱、双榀屋架，而基础可做成将双排柱连在一起的双杯口基础。 2.3.2 变形缝的设置变形缝的设置（2）沉降缝沉降缝 由于单层厂房结构主要是由简支构件装配而成，

15、由于单层厂房结构主要是由简支构件装配而成，因地基发生不均匀沉降在构件中产生的附加内力不因地基发生不均匀沉降在构件中产生的附加内力不大，所以在单层厂房结构中，除主厂房结构与生活大，所以在单层厂房结构中，除主厂房结构与生活间等附属建筑物相连接处外，很少采用沉降缝。间等附属建筑物相连接处外，很少采用沉降缝。 当厂房高差大于当厂房高差大于10m，地基承载力或下卧土层有地基承载力或下卧土层有巨大差异及施工间隔相差很久时应考虑设置沉降缝。巨大差异及施工间隔相差很久时应考虑设置沉降缝。沉降缝应将建筑物从基础到屋顶全部分开，以沉降缝应将建筑物从基础到屋顶全部分开，以使缝两边发生不同沉降时不至于相互影响。使缝两

16、边发生不同沉降时不至于相互影响。 （3）防震缝防震缝 防震缝是为减轻震害而采取的措施之一。当厂防震缝是为减轻震害而采取的措施之一。当厂房平面、立面复杂，结构高度或刚度相差很大，以房平面、立面复杂，结构高度或刚度相差很大，以及在厂房侧边布置附房，如生活间、变电所、炉子及在厂房侧边布置附房，如生活间、变电所、炉子间等时，设置抗震缝将相邻部分分开，防震缝的宽间等时，设置抗震缝将相邻部分分开，防震缝的宽度在厂房纵横跨交接处可采用度在厂房纵横跨交接处可采用100150mm，其它情，其它情况可采用况可采用5090mm。 支撑的作用，从支撑的作用，从图图2.11所举的有檩屋盖体系厂房所举的有檩屋盖体系厂房支

17、撑布置中可以看出：如果不设支撑时，山墙上的支撑布置中可以看出：如果不设支撑时，山墙上的风力风力W将从将从A点传至点传至B点，这样不仅厂房整体刚度点，这样不仅厂房整体刚度差，稳定性也难于保证。如设了支撑，山墙上的风差，稳定性也难于保证。如设了支撑，山墙上的风力力W则从则从A点传至点传至123456,再传至柱间支再传至柱间支撑，最后传至基础。撑，最后传至基础。支撑的主要作用是：支撑的主要作用是：(1) 保证厂房结构的纵向及横向水平刚度；保证厂房结构的纵向及横向水平刚度；(2) 在施工和使用阶段，保证结构构件的稳定性；在施工和使用阶段，保证结构构件的稳定性；(3) 将某些将某些水平荷载水平荷载传给主

18、要承重结构或基础。传给主要承重结构或基础。 2.3.3 支撑的布置支撑的布置图2.11 有檩屋盖体系厂房支撑作用示意图 屋盖支撑屋盖支撑包括上弦横向水平支撑、下弦横向水包括上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、垂直支撑及系杆等。平支撑、下弦纵向水平支撑、垂直支撑及系杆等。1.横向水平支撑横向水平支撑横向水平支撑横向水平支撑（见图见图2.12）是由是由交叉角钢交叉角钢和屋架和屋架上弦或下弦组成的上弦或下弦组成的水平桁架水平桁架。其作用是，加强屋盖。其作用是，加强屋盖结构在纵向水平面内的刚度，将山墙抗风柱所承受结构在纵向水平面内的刚度，将山墙抗风柱所承受的纵向水平力传到两侧柱列上去

19、，布置在温度区段的纵向水平力传到两侧柱列上去，布置在温度区段的两端。设置在屋架上弦平面内的称为的两端。设置在屋架上弦平面内的称为上弦横向水上弦横向水平支撑平支撑；设置在屋架下弦平面内的称为；设置在屋架下弦平面内的称为下弦横向水下弦横向水平支撑平支撑。2.3.3.1 屋盖支撑屋盖支撑2.纵向水平支撑纵向水平支撑（这里）（这里）纵向水平支撑纵向水平支撑（见图见图2.13）一般是由交叉角钢等一般是由交叉角钢等钢杆件和屋架下弦第一节间组成的水平桁架。其作钢杆件和屋架下弦第一节间组成的水平桁架。其作用是加强屋盖结构在横向水平面内的刚性。用是加强屋盖结构在横向水平面内的刚性。3.垂直支撑及水平系杆垂直支撑

20、及水平系杆 垂直支撑一般是由垂直支撑一般是由角钢杆件角钢杆件与与屋架的直腹杆屋架的直腹杆或或天窗架的立柱天窗架的立柱组成的组成的垂直桁架垂直桁架。屋架垂直支撑根据。屋架垂直支撑根据屋架高度不同做成十字交叉形或屋架高度不同做成十字交叉形或W形天窗架，垂直形天窗架，垂直支撑一般做成斜叉形。支撑一般做成斜叉形。垂直支撑的作用是保证屋架及天窗架在承受荷垂直支撑的作用是保证屋架及天窗架在承受荷载后的平面外稳定；载后的平面外稳定；并将屋架上弦平面内的水平荷并将屋架上弦平面内的水平荷载传递到屋架下弦平面内载传递到屋架下弦平面内，所以垂直支撑与横向水，所以垂直支撑与横向水平支撑配合作用。平支撑配合作用。4.天

21、窗架支撑天窗架支撑天窗架支撑天窗架支撑包括包括天窗上弦水平支撑天窗上弦水平支撑和和天窗架间天窗架间垂直支撑垂直支撑。天窗架支撑的作用是增强整体刚度，保证其系天窗架支撑的作用是增强整体刚度，保证其系统的空间稳定性，并把端壁上的水平风荷载传给屋统的空间稳定性，并把端壁上的水平风荷载传给屋架。架。天窗架支撑一般均设置在天窗架的两端，天窗架支撑一般均设置在天窗架的两端，如图如图2.15所示所示。 图2.12 横向水平支撑布置图 图2.13 纵向水平支撑布置 图2.14 斜撑式垂直支撑 图2.15 天窗架上弦横向 柱间支撑一般采用交叉钢斜杆组成。交叉倾角柱间支撑一般采用交叉钢斜杆组成。交叉倾角在在355

22、5之间，以之间，以45为宜，钢杆件的截面尺寸为宜，钢杆件的截面尺寸需经强度和稳定计算确定（需经强度和稳定计算确定（如图如图2.16(a)所示所示）。当）。当柱间因交通、设备布置或柱距较大而不能采用交叉柱间因交通、设备布置或柱距较大而不能采用交叉斜杆式支撑时，可以做成门架式支撑，斜杆式支撑时，可以做成门架式支撑，如图如图2.16(b)所示所示。 柱间支撑的作用柱间支撑的作用是是保证厂房的纵向刚度保证厂房的纵向刚度和和稳定稳定性，吊车纵向制动力性，吊车纵向制动力和和山墙纵向风荷载山墙纵向风荷载及及纵向地震纵向地震力力经屋盖系统传递到两纵向柱列上去。经屋盖系统传递到两纵向柱列上去。 2.3.3.2

23、柱间支撑柱间支撑柱间支撑布置：柱间支撑布置：一般一般上柱柱间支撑上柱柱间支撑设置在温度设置在温度区段两侧与屋盖横向水平支撑相对应的柱间，以及区段两侧与屋盖横向水平支撑相对应的柱间，以及温度区段中央温度区段中央或临近中央的柱间，或临近中央的柱间，下柱柱间支撑下柱柱间支撑设设置在温度区段中部与上柱柱间支撑相应的位置。置在温度区段中部与上柱柱间支撑相应的位置。 柱间支撑的布置原则：柱间支撑的布置原则：凡属下列情况之一的一凡属下列情况之一的一般厂房需设置柱间支撑。般厂房需设置柱间支撑。（1） 设有重级工作制吊车或中轻级工作制吊车设有重级工作制吊车或中轻级工作制吊车起重量起重量10t时；时；（2） 厂房

24、跨度厂房跨度18m或柱高或柱高8m时；时；（3） 纵向柱的总数每排纵向柱的总数每排7根；根；（4） 设有3t及3t以上悬挂吊车时；（5） 露天吊车柱列。图2.16 柱间支撑 当用砖砌体作为厂房围护墙时，一般要设置圈当用砖砌体作为厂房围护墙时，一般要设置圈梁、连系梁、过梁和基础梁。梁、连系梁、过梁和基础梁。圈梁的作用是圈梁的作用是将墙体同厂房柱箍在一起，以加将墙体同厂房柱箍在一起，以加强厂房的整体刚度，防止由于地基不均匀沉降、较强厂房的整体刚度，防止由于地基不均匀沉降、较大振动荷载或地震对厂房引起的不利影响。圈梁设大振动荷载或地震对厂房引起的不利影响。圈梁设在墙内，并与柱用钢筋拉接。圈梁不承受墙

25、体重量，在墙内，并与柱用钢筋拉接。圈梁不承受墙体重量，故柱上不设置支承圈梁的牛腿。故柱上不设置支承圈梁的牛腿。圈梁的布置与墙体高度、厂房的刚度要求及地圈梁的布置与墙体高度、厂房的刚度要求及地基情况有关。基情况有关。 2.3.4 圈梁、连续梁、过梁和基础梁的布置圈梁、连续梁、过梁和基础梁的布置圈梁应连续设置在墙体的同一水平面上，并尽圈梁应连续设置在墙体的同一水平面上，并尽可能沿整个建筑物形成封闭状。可能沿整个建筑物形成封闭状。如图如图2.17。 圈梁的截面宽度宜与墙厚相同。圈梁的截面宽度宜与墙厚相同。 连系梁的作用是连系梁的作用是连系纵向柱列，以增强厂房的连系纵向柱列，以增强厂房的纵向刚度，并将

26、风荷载传给纵向柱列。此外，连系纵向刚度，并将风荷载传给纵向柱列。此外，连系梁还承受其上面墙体的重量。连梁通常是预制的，梁还承受其上面墙体的重量。连梁通常是预制的，两端搁置在柱牛腿上，用螺栓或电焊与牛腿连接。两端搁置在柱牛腿上，用螺栓或电焊与牛腿连接。 过梁的作用是过梁的作用是承托门窗洞口上部墙体的重量。承托门窗洞口上部墙体的重量。 在一般厂房中，通常用基础梁来承受围护墙体在一般厂房中，通常用基础梁来承受围护墙体的重量，的重量，如图如图2.18。 图2.17 圈梁的搭接长度 图2.18 基础梁的搁置 2.4 单层厂房结构主要构件的选型单层厂房结构主要构件的选型 选用构件时的主要依据。选用构件时的

27、主要依据。一般可根据两种一般可根据两种方法选用：方法选用：（1） 根据荷载或对负荷的限制条件根据荷载或对负荷的限制条件（2） 根据允许的最大内力（弯矩和剪力）根据允许的最大内力（弯矩和剪力）（1） 无檩体系屋面构件无檩体系屋面构件无檩体系采用大型屋面板，适用于大中型单层厂无檩体系采用大型屋面板，适用于大中型单层厂房。各种无檩体系屋盖的类型、特点、尺寸、允许均房。各种无檩体系屋盖的类型、特点、尺寸、允许均布荷载及适用条件布荷载及适用条件见表见表2.1。（2） 屋面板屋面板有檩体系屋面板类型、尺寸、特点及适用条件有檩体系屋面板类型、尺寸、特点及适用条件见见表表2.2。（3） 檩条檩条檩条与屋架上弦

28、的连接一般采用焊接。钢筋混凝檩条与屋架上弦的连接一般采用焊接。钢筋混凝土檩条类型、跨度等土檩条类型、跨度等见表见表2.3。2.4.1 屋面构件选型屋面构件选型表表2.1 屋面板类型表屋面板类型表 表表2.2 有檩体系屋面板有檩体系屋面板 表表2.3 钢筋混凝土檩条类型表钢筋混凝土檩条类型表 屋架或屋面梁屋架或屋面梁直接承受屋面荷载直接承受屋面荷载；有些厂房的屋；有些厂房的屋架（或屋面梁）还承受架（或屋面梁）还承受悬挂吊车悬挂吊车、管道管道或或其它工艺设其它工艺设备及天窗架备及天窗架等荷载，并和屋盖支撑系统一起，保证屋等荷载，并和屋盖支撑系统一起，保证屋盖水平和垂直方向的刚度和稳定性。盖水平和垂

29、直方向的刚度和稳定性。目前常用的钢筋混凝土屋架的形式及其适用条件目前常用的钢筋混凝土屋架的形式及其适用条件见表见表2.4。2.4.2 屋架选型屋架选型表表2.4 钢筋混凝土屋架类型表钢筋混凝土屋架类型表 吊车梁是吊车梁是有吊车厂房的重要承重构件，它直接承有吊车厂房的重要承重构件，它直接承受吊车起重、运行、制动时产生的受吊车起重、运行、制动时产生的各种往复移动荷载各种往复移动荷载。为此吊车梁除了要满足一般梁的为此吊车梁除了要满足一般梁的强度、抗裂度、刚度强度、抗裂度、刚度等要求外，还要满足等要求外，还要满足疲劳强度疲劳强度的要求。同时，吊车梁的要求。同时，吊车梁还传递厂房纵向荷载（如山墙上的风荷

30、载）。还传递厂房纵向荷载（如山墙上的风荷载）。吊车梁的选用一般按吊车的吊车梁的选用一般按吊车的起重能力、跨度和吊起重能力、跨度和吊车工作制车工作制的不同，可采用不同形式。常用钢筋混凝土的不同，可采用不同形式。常用钢筋混凝土吊车梁吊车梁见表见表2.5。 2.4.3 吊车梁选型吊车梁选型表表2.5 常用钢筋混凝土吊车梁常用钢筋混凝土吊车梁 柱主要承受屋盖和吊车梁等竖向荷载、风荷载及柱主要承受屋盖和吊车梁等竖向荷载、风荷载及吊车产生的纵向和横向水平荷载，有时还承受墙体、吊车产生的纵向和横向水平荷载，有时还承受墙体、管道设备等荷载。所以，管道设备等荷载。所以，柱应具有足够的抗压和抗弯柱应具有足够的抗压

31、和抗弯能力能力。 目前柱子标准图集给出了一些柱子的标准设计，目前柱子标准图集给出了一些柱子的标准设计，但大多数情况还需要设计者自行设计。常用柱的类型但大多数情况还需要设计者自行设计。常用柱的类型见图见图2.19。 常用柱距常用柱距6m的柱截面尺寸参见表的柱截面尺寸参见表3.1、3.2（p89）。）。 2.4.4 常用柱选型常用柱选型图2.19 柱的类型 (a) 矩形柱；(b) 工字形柱；(c) 预制空腹板工字形柱；(d) 单肢管柱；(e) 双肢柱；(f) 平腹杆双肢柱；(g） 斜腹杆双肢柱；(h) 双肢管柱 柱截面尺寸参考表（柱距柱截面尺寸参考表（柱距6m) 2.5 单层厂房排架内力计算单层厂

32、房排架内力计算单层厂房结构实际上是一空间结构体系，为了计算方便，一般分别按纵、横两个方向作为平面排架来分析，即假定各个横向平面排架（或纵向平面排架）均单独工作。计算单元：单层厂房是一个复杂的空间结构，实际计算时，可根据厂房的构造和荷载特点进行简化并确定计算简图，如图2.20所示。由相邻柱距的中部截取一个典型区段，称为计算单元，如图2.20所示。 2.5.1 计算假定和计算简图计算假定和计算简图为简化计算，根据构造特点，对确定排架的计算为简化计算，根据构造特点，对确定排架的计算简图时，简图时，有以下计算假定有以下计算假定:（1） 屋架或屋面大梁与柱顶连接处，仅用预埋屋架或屋面大梁与柱顶连接处，仅

33、用预埋钢板焊牢，它抵抗转动的能力很小，计算中只考虑传钢板焊牢，它抵抗转动的能力很小，计算中只考虑传递垂直力和水平剪力，按递垂直力和水平剪力，按铰接结点铰接结点考虑。考虑。（2） 排架柱与基础的连接做法是：预制柱插入排架柱与基础的连接做法是：预制柱插入基础杯口一定深度，柱和基础间用高强度等级细石混基础杯口一定深度，柱和基础间用高强度等级细石混凝土浇筑密实。因此排架柱与基础连接处按凝土浇筑密实。因此排架柱与基础连接处按固定端固定端位位于基础顶面。于基础顶面。 （3） 铰接排架的横梁（屋架）的刚度很大，受铰接排架的横梁（屋架）的刚度很大，受力后的轴向变形可忽略不计。排架受力后横梁两端两力后的轴向变形

34、可忽略不计。排架受力后横梁两端两个柱子的柱顶水平位移相等。个柱子的柱顶水平位移相等。（4） 排架柱的高度由固定端算至柱顶铰接处，排架柱的高度由固定端算至柱顶铰接处，排架柱的计算轴线为柱的几何中心线。当柱为变截面排架柱的计算轴线为柱的几何中心线。当柱为变截面时，排架柱的轴线为一折线，时，排架柱的轴线为一折线，如图如图2.20(a)、(b)所示所示。（5） 排架的跨度以厂房的纵向定位轴线为准，排架的跨度以厂房的纵向定位轴线为准，计算简图计算简图如图如图2.20(c)所示所示。图2.20 排架计算简图 （1） 屋面恒荷载屋面恒荷载屋面恒荷载标准值用屋面恒荷载标准值用G1k表示，设计值用表示，设计值用

35、G1表示，表示，它包括各种构造层屋面板、天沟板、它包括各种构造层屋面板、天沟板、 屋架、天窗、天屋架、天窗、天窗架、屋架支撑、托架等自重。一般来说，窗架、屋架支撑、托架等自重。一般来说，G1对上柱对上柱截面的几何中心有一个偏心距截面的几何中心有一个偏心距e1，G1对下柱截面的几对下柱截面的几何中心又增加了附加偏心距何中心又增加了附加偏心距e2，如图如图2.22所示所示。 2.5.2 排架荷载计算排架荷载计算2.5.2.1 恒荷载恒荷载作用在排架上的荷载分为恒荷载和活荷载两类，作用在排架上的荷载分为恒荷载和活荷载两类，如图如图2.21所示所示。 （2） 上柱自重上柱自重上柱自重标准值用上柱自重标

36、准值用G2k表示，设计值用表示，设计值用G2表示，表示，它沿上柱中心线作用。它沿上柱中心线作用。（3） 吊车梁及轨道等零件自重标准值用吊车梁及轨道等零件自重标准值用G4k表示，设表示，设计值用计值用G4表示，它沿吊车梁中心线作用于牛腿顶面，表示，它沿吊车梁中心线作用于牛腿顶面，一般吊车梁中心线到柱外边缘（边柱）或柱中心线一般吊车梁中心线到柱外边缘（边柱）或柱中心线（中柱）的距离为（中柱）的距离为750mm。（4） 下柱自重下柱自重下柱自重标准值用下柱自重标准值用G3k表示，设计值用表示，设计值用G3表示，表示，它沿下柱中心线作用。它沿下柱中心线作用。（5） 支承在柱牛腿上的围护结构等自重支承在

37、柱牛腿上的围护结构等自重支承在柱牛腿上的围护结构等自重标准值用支承在柱牛腿上的围护结构等自重标准值用G5k表示，设计值用表示，设计值用G5表示，它沿承重梁中心线作用在柱表示，它沿承重梁中心线作用在柱牛腿顶面。牛腿顶面。（6） 墙体荷载墙体荷载当墙直接砌筑在基础梁上或大型墙板直接搁置在当墙直接砌筑在基础梁上或大型墙板直接搁置在基础上时，它们对排架柱无竖向作用力，它们对排架基础上时，它们对排架柱无竖向作用力，它们对排架的作用是传递墙面上的水平风荷载给排架柱。的作用是传递墙面上的水平风荷载给排架柱。图2.21 排架上的荷载 图2.22 排架在屋面恒荷载作用下的计算简图和柱的内力图 屋面活荷载标准值用

38、屋面活荷载标准值用Q1k表示，设计值用表示，设计值用Q1表示，表示，作用点和计算简图与屋盖恒荷载相同。作用点和计算简图与屋盖恒荷载相同。屋面活荷载屋面活荷载包括包括屋面均布活荷载、雪荷载和积屋面均布活荷载、雪荷载和积灰荷载灰荷载三种。均按屋面的水平投影面积计算。三种。均按屋面的水平投影面积计算。（1） 屋面均布活荷载屋面均布活荷载屋面均布活荷载按屋面均布活荷载按荷载规范荷载规范采用。当施工采用。当施工荷载较大时，则按实际情况采用。荷载较大时，则按实际情况采用。2.5.2.2 屋面活荷载屋面活荷载（2） 雪荷载雪荷载雪荷载雪荷载是积雪重量，为积雪深度和平均积雪密是积雪重量，为积雪深度和平均积雪密

39、度的乘积。屋面雪荷载标准值度的乘积。屋面雪荷载标准值Sk计算式为：计算式为：Sk=rS0 雪荷载标准值；雪荷载标准值； 屋面积雪分布系数；屋面积雪分布系数； 基本雪压。基本雪压。（3） 积灰荷载积灰荷载对生产中有大量排灰的厂房及其邻近建筑物应对生产中有大量排灰的厂房及其邻近建筑物应考虑积灰荷载，可由考虑积灰荷载，可由荷载规范荷载规范查得。查得。kSr0S注意： 屋面均布活荷载不应与雪荷载同时考虑，只考虑两者中的较大值。 当有积灰荷载时，积灰荷载应与雪荷载或屋面均布活荷载两者中的较大值同时考虑。吊车按生产工艺要求和吊车本身构造特点有多吊车按生产工艺要求和吊车本身构造特点有多种不同的型号和规格。种

40、不同的型号和规格。 桥式吊车为厂房中常用的一种吊车形式，桥式桥式吊车为厂房中常用的一种吊车形式，桥式吊车由大车（桥架）和小车组成，吊车由大车（桥架）和小车组成，如图如图2.23所示所示。 吊车对排架的作用吊车对排架的作用有竖向荷载、横向水平荷载有竖向荷载、横向水平荷载和纵向水平荷载，现分别叙述如下：和纵向水平荷载，现分别叙述如下： （1） 吊车竖向荷载吊车竖向荷载吊车竖向荷载吊车竖向荷载是一种通过轮压传给排架柱的移是一种通过轮压传给排架柱的移动荷载，由吊车额定起重量、大车自重、小车自重动荷载，由吊车额定起重量、大车自重、小车自重三部分组成。三部分组成。如图如图2.23所示所示。 2.5.2.3

41、 吊车荷载吊车荷载对于四轮吊车的最小轮压标准值对于四轮吊车的最小轮压标准值Pmin,k可按下式可按下式计算：计算：Pk,min=1/2 (Gk+gk+Qk) - Pk,max每榀排架上作用的吊车竖向荷载指的是几台吊每榀排架上作用的吊车竖向荷载指的是几台吊车组合后通过吊车梁传给柱的可能的最大反力。车组合后通过吊车梁传给柱的可能的最大反力。由于吊车荷载是移动荷载，每榀排架上作用的由于吊车荷载是移动荷载，每榀排架上作用的吊车竖向荷载组合值需用吊车竖向荷载组合值需用影响线原理求出影响线原理求出。作用在。作用在排架上的吊车竖向荷载的组合值与排架上的吊车竖向荷载的组合值与吊车的台数吊车的台数及吊及吊车沿厂

42、房纵向运行车沿厂房纵向运行所处位置所处位置有关。有关。 当两台吊车挨紧并行，且其中当两台吊车挨紧并行，且其中一台起重量较大一台起重量较大的吊车轮子正好运行至计算排架上的吊车轮子正好运行至计算排架上，而两台吊车的，而两台吊车的其余轮子分布在相邻两柱距之间时，吊车竖向荷载其余轮子分布在相邻两柱距之间时，吊车竖向荷载组合值可达最大组合值可达最大，其标准值，其标准值D k , max、D k , min, 按下列按下列公式计算：公式计算： D k,max= y i P ik,max= (y1+y2)P 1k , max+(y3+y4)P2k , maxD k,min= y i P ik,min= (y

43、1+y2)P1k , min +(y3+y4)P2k , min 当小车吊在额定最大起重量Q开到大车某一极限位置时，在这一侧的每个大车轮压为吊车的最大轮压标准值，在另一侧的为最小轮压标准值。min.max.,ikikPPiy各大车轮子下影响线纵标的总和；各大车轮子下影响线纵标的总和； 多台吊车的荷载折减系数，按表多台吊车的荷载折减系数，按表3.33.3查得。查得。 桥式吊车按其利用等级（按使用期内要求的总工作循环次数分级）和荷载状态（吊车达到其额定值的频繁程度）分成个工作级别级级。轻级；中级；重级；超重级。吊车竖向荷载吊车竖向荷载 Dk,max和和Dk,min沿吊车梁的中心线沿吊车梁的中心线作

44、用在牛腿顶面。它们是相对于下柱截面具有偏心作用在牛腿顶面。它们是相对于下柱截面具有偏心距距e4的偏心压力。的偏心压力。 Dk,max和和Dk,min应换算成作用于下柱应换算成作用于下柱顶面的轴力和力矩，顶面的轴力和力矩，如图如图2.25(a)所示所示。 4min.min.4max.max. eDMeDMkkkk 4e吊车梁支座钢垫板的中心线至下柱轴线的距离。吊车梁支座钢垫板的中心线至下柱轴线的距离。（2） 吊车横向水平荷载吊车横向水平荷载T吊车横向水平荷载吊车横向水平荷载是指载有重物的小车在左右是指载有重物的小车在左右行驶中突然刹车时，由于吊车行驶中突然刹车时，由于吊车Gk和小车和小车gk的惯

45、性力的惯性力而在厂房排架柱上所产生的横向水平制动力。而在厂房排架柱上所产生的横向水平制动力。横向制动力应等分作用在排架的两侧柱子上，横向制动力应等分作用在排架的两侧柱子上，它的方向有左右两种可能性，它的方向有左右两种可能性，如图如图2.25(b)所示所示。 吊车横向水平制动力本应按两侧柱子的刚度大吊车横向水平制动力本应按两侧柱子的刚度大小分配，但为简化计算，小分配，但为简化计算，荷载规范荷载规范允许近似地允许近似地平均分配给两侧排架柱，平均分配给两侧排架柱，如图如图2.26所示所示。 对于各类四轮桥式吊车，当其小车满载运行中对于各类四轮桥式吊车，当其小车满载运行中突然刹车时，在大车每一轮子上所

46、产生的横向水平突然刹车时，在大车每一轮子上所产生的横向水平制动力的标准值为：制动力的标准值为：Tk=1/4(Qk+gk) 每个大车轮传给吊车轨道的横向水平制动力每个大车轮传给吊车轨道的横向水平制动力T确确定后，即可按计算吊车竖向荷载定后，即可按计算吊车竖向荷载Dk,max和和Dk,min 的方的方法计算法计算Tk,max ：nikkikikTyyTyyTyT1243121max,（3） 吊车纵向水平荷载吊车纵向水平荷载T0吊车纵向水平荷载吊车纵向水平荷载T0是指吊车沿厂房纵向运行是指吊车沿厂房纵向运行中突然刹车时，由吊车自重和吊重物的惯性力在厂中突然刹车时，由吊车自重和吊重物的惯性力在厂房纵向

47、排架柱上所产生的水平制动力，它是通过每房纵向排架柱上所产生的水平制动力，它是通过每侧的制动轮传至两侧吊车轨道，然后再由吊车梁传侧的制动轮传至两侧吊车轨道，然后再由吊车梁传给纵向柱列或柱间支撑，给纵向柱列或柱间支撑，如图如图2.27所示所示。 每台吊车纵向水平制动力的标准值为：每台吊车纵向水平制动力的标准值为：T0,k=n/10Pk,max 【例【例2-1】有单跨单层厂房，跨度为有单跨单层厂房，跨度为24m，柱距为，柱距为6m，设计时考虑两，设计时考虑两台台A5级工作制级工作制20/5t（主钩、副钩）桥式软钩吊车，求作用于排架柱主钩、副钩）桥式软钩吊车，求作用于排架柱上的上的Dmax、Dmin、

48、Tmax。【解解】（1） 查附表查附表17得：得：吊车桥距吊车桥距lK=22.5m时，时，吊车最大宽度吊车最大宽度B=5600mm；大车轮距大车轮距K=4400mm；小车重小车重gk=77.2kN;吊车最大轮压吊车最大轮压 P kmax=202kN；吊车最小轮压吊车最小轮压P kmin =60kN。（2） 确定吊车的最不利位置及柱支座反力影响线，确定吊车的最不利位置及柱支座反力影响线，如图如图2.28所所示示。 （3） 计算计算 Dkmax、Dkmin、Tkmax图2.23桥式吊车荷载 图2.25 吊车荷载 图2.26 吊车横向水平制动力 图2.27 吊车纵向水平荷载 图2.28 吊车梁反力影

49、响线 垂直于建筑物表面上的风荷载标准值应按下式垂直于建筑物表面上的风荷载标准值应按下式计算：计算： 基本风压值，按荷载规范中基本风压值，按荷载规范中“全国基本全国基本风压分布图风压分布图”查取，但不得小于查取，但不得小于0.30.3kN/m2kN/m2； z z高度处的风振系数，对单层厂房。高度处的风振系数，对单层厂房。 风荷载体型系数，附表风荷载体型系数，附表1818。 风压高度变化系数，应按地面粗糙度由附风压高度变化系数，应按地面粗糙度由附表表1919确定确定。2.5.2.4 风荷载风荷载1zzsz0wwzszk0w 排架计算时作用在不同位置处风荷载的计算原则：（1） 作用在排架柱顶以下墙

50、面上的风荷载按均布考虑，迎风面为q1，背风面为q2，其风压高度变化系数可按柱顶标高取值。（2） 作用于作用于柱顶以上柱顶以上屋盖部分的风荷载仍取为屋盖部分的风荷载仍取为均布荷载，但对排架的作用则按作用在柱顶的集中均布荷载，但对排架的作用则按作用在柱顶的集中风荷载风荷载FW考虑，其考虑，其风压高度变化系数风压高度变化系数取值如下：有取值如下：有矩形天窗时，按天窗檐口取值；无矩形天窗时，按矩形天窗时，按天窗檐口取值；无矩形天窗时，按厂房檐口标高取值。厂房檐口标高取值。（3） 作用在排架上的风荷载作用在排架上的风荷载如图如图2.30所示所示，其，其设计值分别按下式计算：设计值分别按下式计算：q1=Q