建筑结构设计电子课件3.1厂房种类及布置.pdf

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1、第第3 3章章 单层厂房结构单层厂房结构3.1 单层厂房结构种类及布置单层厂房结构种类及布置3.2 厂房主体结构分析厂房主体结构分析3.3 厂房主体构件设计厂房主体构件设计3.4 柱间支撑设计柱间支撑设计3.5 柱下独立基础设计柱下独立基础设计3.6 厂房屋盖设计厂房屋盖设计建筑结构设计建筑结构设计课件课件20102010版版东南大学邱洪兴东南大学邱洪兴13.1.1 单层厂房结构种类按按结结构构材材料料砌体混合结构砌体混合结构(竖向构件用砌体，水平构件用砼、木或轻钢)钢结构钢结构混凝土结构混凝土结构3 3.1 .1 单层厂房结构单层厂房结构种类及种类及布置布置按结构形式按结构形式排架结构（等高

2、、不等高、锯齿形）排架结构（等高、不等高、锯齿形）刚架结构刚架结构钢钢混凝土混合结构混凝土混合结构(竖向构件用混凝土，水平构件用钢)(c) 锯齿形排架(b) 不等高排架(a) 等高排架细石砼2(b) 实腹梁式钢厂房刚架结构类型钢厂房刚架结构类型(a) 屋架式单层厂房3.1种类与布置种类与布置3.1.1结构种类结构种类沥青麻丝(a) 三铰刚架(b) 两铰刚架混凝土厂房刚架结构类型混凝土厂房刚架结构类型拼接节点钢管钢销子33.1.2 混凝土排架结构组成及布置一、组成屋面板屋面板天沟板天沟板抗风柱抗风柱基础梁基础梁连系梁连系梁窗过梁窗过梁围护结构系统围护结构系统包括：屋面板、天沟板、纵横墙、包括：屋

3、面板、天沟板、纵横墙、基础梁、连系梁和抗风柱。基础梁、连系梁和抗风柱。作用：构成房屋空作用：构成房屋空间；承担直接作用其间；承担直接作用其表面的荷载，并传递表面的荷载，并传递给承重结构系统。给承重结构系统。纵墙纵墙屋面结构类屋面结构类型：无檩屋盖型：无檩屋盖体系和有檩屋体系和有檩屋盖体系。盖体系。4单层厂房3.1种类与布置种类与布置3.1.1结构种类3.1.2砼排架砼排架承重结构系统承重结构系统吊车梁吊车梁屋架屋架独立基础独立基础排架柱排架柱包括：屋架（屋面梁）、包括：屋架（屋面梁）、吊车梁、排架柱和基础；吊车梁、排架柱和基础；构成厂房的基本承重骨架；构成厂房的基本承重骨架；由纵、横向的平面排

4、架构由纵、横向的平面排架构成。成。作用：所作用：所有荷载均由有荷载均由承重结构系承重结构系统最终传到统最终传到地基。地基。 5单层厂房3.1种类与布置种类与布置3.1.1结构种类3.1.2砼排架砼排架横向平面排架由屋架（屋面梁）、横向排架柱和基础组成；承受横向平面排架由屋架（屋面梁）、横向排架柱和基础组成；承受所有的竖向荷载和横向水平荷载；所有的竖向荷载和横向水平荷载；纵向平面排架由纵向列柱、吊车梁、连系梁和柱间支撑组成；承纵向平面排架由纵向列柱、吊车梁、连系梁和柱间支撑组成；承受纵向水平荷载。受纵向水平荷载。柱间支撑吊车梁连系梁排架柱 纵向排架6柱间支撑柱间支撑纵向水平系杆纵向水平系杆垂直支

5、撑垂直支撑下弦横向水平支撑下弦横向水平支撑支撑系统支撑系统包括柱间支撑和屋盖支撑两大部分；包括柱间支撑和屋盖支撑两大部分； 柱间支撑作用：保证厂房纵向刚度和稳定，并承担纵向水平荷载柱间支撑作用：保证厂房纵向刚度和稳定，并承担纵向水平荷载 。 屋盖支撑包括：横向、纵向水平支撑、垂直支撑及水平系杆；屋盖支撑包括：横向、纵向水平支撑、垂直支撑及水平系杆；屋盖支撑作屋盖支撑作用：联系各种用：联系各种主要结构构件、主要结构构件、加强屋盖整体加强屋盖整体性和平面外稳性和平面外稳定、减小平面定、减小平面外弦杆的计算外弦杆的计算长度、传递水长度、传递水平荷载等作用平荷载等作用 。7柱网布置柱网布置 承重柱在平

6、面中排列所形成的网格称为柱网，网格的间距称为柱承重柱在平面中排列所形成的网格称为柱网，网格的间距称为柱网尺寸。其中沿纵向的间距称为柱距；沿横向的间距称为跨度网尺寸。其中沿纵向的间距称为柱距；沿横向的间距称为跨度。二、结构布置 (A)(B)(C)Q=20/5tQ=10tQ=20/5t柱距柱距跨度跨度变形缝越跨布置设备8定位轴线定位轴线边柱与纵向定位轴线的关系边柱与纵向定位轴线的关系B3B1B2LkLD为了使吊车的型号规格化，吊车跨度与屋为了使吊车的型号规格化，吊车跨度与屋架跨度之间存在固定关系：架跨度之间存在固定关系：Lk=L-2，L为厂为厂房跨度；房跨度；Lk为吊车跨度，即两边轮子之间的为吊车

7、跨度，即两边轮子之间的距离；距离；为纵向定位轴线至轨道中心线的距离，为纵向定位轴线至轨道中心线的距离，一般为一般为750mm，当吊车额定起重量大于，当吊车额定起重量大于50t时时采用采用1000mm。 为了保证吊车沿厂房纵向行驶过程中与柱为了保证吊车沿厂房纵向行驶过程中与柱不发生碰撞，上柱内缘与吊车架外缘之间的不发生碰撞，上柱内缘与吊车架外缘之间的空隙空隙B2（B2=-B1-B3）应）应80mm（当（当Q50t）或）或100mm（当（当Q75t） 9单层厂房3.1种类与布置种类与布置3.1.1结构种类3.1.2砼排架砼排架B3B1B2LkLD对于柱距为对于柱距为6m、吊车起重、吊车起重Q20t

8、的厂房，的厂房，边柱外缘与纵向定位轴线重合，称为边柱外缘与纵向定位轴线重合，称为封闭结封闭结合合 ；当吊车起重量较大时，由于吊车外轮廓尺当吊车起重量较大时，由于吊车外轮廓尺寸和柱子截面尺寸均有所增大，为了满足空寸和柱子截面尺寸均有所增大，为了满足空隙隙B2的要求，需要将边柱外移一定距离的要求，需要将边柱外移一定距离D（称（称为联系尺寸），称为为联系尺寸），称为非封闭结合非封闭结合。10中柱与纵向定位轴线的关系中柱与纵向定位轴线的关系h/2h/2对等高排架，中柱的上柱中心线与纵向定对等高排架，中柱的上柱中心线与纵向定位轴线重合。位轴线重合。 柱与横向定位轴线的关系柱与横向定位轴线的关系变形缝两边

9、柱的中心线与定位轴线的距离为变形缝两边柱的中心线与定位轴线的距离为600mm 600600ae600端部柱的中心线自横向定位轴线向内移端部柱的中心线自横向定位轴线向内移600mm 其它位置柱的中心线与横向定位轴线重合其它位置柱的中心线与横向定位轴线重合 11变形缝设置变形缝设置当房屋长度或宽度超过附表当房屋长度或宽度超过附表A.1规定的限值时，一般应设置伸缩缝规定的限值时，一般应设置伸缩缝 ；横向伸缩缝一般采用双柱；横向伸缩缝一般采用双柱 ，纵向伸缩缝一般采用单柱，在低跨屋，纵向伸缩缝一般采用单柱，在低跨屋架与支承屋架的牛腿之间设滚动支座，使其能自由伸缩架与支承屋架的牛腿之间设滚动支座，使其能

10、自由伸缩 。由于排架结构对地基不均匀沉降不敏感，单层厂房一般不设沉降由于排架结构对地基不均匀沉降不敏感，单层厂房一般不设沉降缝，只有在下列情况下才考虑设置：缝，只有在下列情况下才考虑设置： 相邻部位高差很大；相邻部位高差很大； 相邻跨吊车起重量悬殊；相邻跨吊车起重量悬殊； 下卧土层有很大变化；下卧土层有很大变化； 各部分施工时间相差很长。各部分施工时间相差很长。抗震设防区，当厂房平、立面布置复杂，结构高度或刚度相差很抗震设防区，当厂房平、立面布置复杂，结构高度或刚度相差很大，以及在厂房侧边贴建生活间、变电所、炉子间等披屋时，应设大，以及在厂房侧边贴建生活间、变电所、炉子间等披屋时，应设置防震缝

11、将相邻两部分分开。置防震缝将相邻两部分分开。 12剖面布置剖面布置HBHC基底标高基底标高0.000牛腿顶标高牛腿顶标高轨顶标志标高轨顶标志标高柱顶标高柱顶标高300的倍数的倍数300的倍数的倍数600的倍数的倍数HA基础底面标高控制基础埋深，根据基础底面标高控制基础埋深，根据持力层深度和基础高度确定。持力层深度和基础高度确定。室内地面标高一般高于室外地面室内地面标高一般高于室外地面100150mm，用，用0.000表示。表示。 牛腿顶面标高和柱顶标高由轨道顶牛腿顶面标高和柱顶标高由轨道顶面的标志标高控制，轨顶标志标高必面的标志标高控制，轨顶标志标高必须满足须满足600mm的倍数；牛腿顶面标高

12、的倍数；牛腿顶面标高=轨顶标高轨顶标高-吊车梁在支承处的高度吊车梁在支承处的高度-轨道及垫层高度，须满足轨道及垫层高度，须满足300mm的倍的倍数数 柱顶标高柱顶标高=轨顶实际标高轨顶实际标高HA+吊车轨顶至桥架顶面的高度吊车轨顶至桥架顶面的高度HB+桥架顶面与屋架下弦的空桥架顶面与屋架下弦的空隙隙HC，空隙，空隙HC220mm。 13柱间支撑柱间支撑支撑布置支撑布置柱间支撑应布置在伸缩缝区段的中央或临近中央。柱间支撑应布置在伸缩缝区段的中央或临近中央。屋盖横向水平支撑屋盖横向水平支撑包括上弦横向水平支撑和下弦横向水平支撑，一般布置在伸缩缝包括上弦横向水平支撑和下弦横向水平支撑，一般布置在伸缩

13、缝区段两端的两榀相邻屋架弦杆之间。当采用大型屋面板且连接可靠区段两端的两榀相邻屋架弦杆之间。当采用大型屋面板且连接可靠时，上弦横向水平支撑可不设。时，上弦横向水平支撑可不设。 屋盖下弦纵向水平支撑屋盖下弦纵向水平支撑一般情况下可不设，仅当厂房有较大起重量的桥式吊车、壁行吊车一般情况下可不设，仅当厂房有较大起重量的桥式吊车、壁行吊车或锻锤等振动设备，以及高度或跨度较大，或者对空间刚度要求较或锻锤等振动设备，以及高度或跨度较大，或者对空间刚度要求较大时才设置；纵向水平支撑设置在下弦的两端节间处，沿厂房全长大时才设置；纵向水平支撑设置在下弦的两端节间处，沿厂房全长布置。布置。 14屋盖垂直支撑屋盖垂

14、直支撑单层厂房3.1种类与布置种类与布置3.1.1结构种类3.1.2砼排架砼排架垂直支撑布置在设有横向水平支撑的同一开间，另外当厂房单元垂直支撑布置在设有横向水平支撑的同一开间，另外当厂房单元大于大于66m时，在设柱间支撑的开间增设一道。时，在设柱间支撑的开间增设一道。纵向水平系杆纵向水平系杆系杆布置在未设置横向水平支撑的开间，对应垂直支撑位置的上、系杆布置在未设置横向水平支撑的开间，对应垂直支撑位置的上、下弦节点。大型屋面板或刚性檩条可替代上弦系杆下弦节点。大型屋面板或刚性檩条可替代上弦系杆 。当屋架端部高度大于当屋架端部高度大于1.2m时，在屋架两端各布置一道；当厂房跨时，在屋架两端各布置

15、一道；当厂房跨度在度在1830m时还应在屋架中间加设一道，当跨度大于时还应在屋架中间加设一道，当跨度大于30m时，在时，在屋架屋架1/3节点处加设二道。节点处加设二道。15单层厂房3.1种类与布置种类与布置3.1.1结构种类3.1.2砼排架砼排架围护结构布置围护结构布置抗风柱抗风柱抗风柱间距根据承受的风荷抗风柱间距根据承受的风荷载大小确定，一般采用载大小确定，一般采用6m和和4.5m ；弹簧板30600600屋架上弦抗 风柱柱顶与屋架的连接必须满柱顶与屋架的连接必须满足两个要求：一是在水平方向足两个要求：一是在水平方向能有效地传递风荷载；二是在能有效地传递风荷载；二是在竖向允许有一定的相对位移

16、，竖向允许有一定的相对位移，以防厂房与抗风柱沉降不均匀以防厂房与抗风柱沉降不均匀时产生不利影响；时产生不利影响； 16单层厂房3.1种类与布置种类与布置3.1.1结构种类3.1.2砼排架砼排架圈梁圈梁当用砌体作为厂房的围护墙时，一般要设置圈梁、过梁及基础梁。当用砌体作为厂房的围护墙时，一般要设置圈梁、过梁及基础梁。 圈梁置于墙体内；因圈梁不承受墙体重量，故排架柱上不需要设圈梁置于墙体内；因圈梁不承受墙体重量，故排架柱上不需要设置支承圈梁的牛腿，仅需设拉结筋与圈梁连接。置支承圈梁的牛腿，仅需设拉结筋与圈梁连接。 过梁设置在门窗洞口上方，承受墙体重量。过梁设置在门窗洞口上方，承受墙体重量。 过梁过

17、梁墙体基础梁直接搁置在柱基础杯口上，与柱一般不连接；与柱的墙体基础梁直接搁置在柱基础杯口上，与柱一般不连接；与柱的相对位置有两种情况：一种突出于柱外；另一种是两柱之间。相对位置有两种情况：一种突出于柱外；另一种是两柱之间。 基础梁基础梁连系梁上部无墙体荷载时，与柱的连接可采用预埋件。连系梁上部无墙体荷载时，与柱的连接可采用预埋件。 连系梁连系梁17单层厂房3.1种类与布置种类与布置3.1.1结构种类3.1.2砼排架砼排架(a)矩形柱(b)工字形柱(c)平腹杆双肢柱(d)斜腹杆双肢柱矩形柱的外形简单，施工矩形柱的外形简单，施工方便，但混凝土用量较多方便，但混凝土用量较多截面高度截面高度h超过超过

18、800mm，宜，宜采用工字形截面；采用工字形截面；截面高度截面高度h超过超过1400mm时时使用双肢柱更为经济；使用双肢柱更为经济；斜腹杆双肢柱承受剪力的斜腹杆双肢柱承受剪力的能力优于平腹杆，但构造相能力优于平腹杆，但构造相对复杂些。对复杂些。三、排架柱选型与截面尺寸估算排架柱选型与截面尺寸估算18单层厂房3.1种类与布置种类与布置3.1.1结构种类3.1.2砼排架3.1.3 轻型门式刚架结构组成及布置3.1.3门式刚架门式刚架一、组成一、组成檩条檩条屋屋面面板板(压压型钢板型钢板)抗抗风风柱柱(墙墙架架柱柱)墙墙架架梁梁墙墙面面板板(压压型型钢板钢板)围护结构系统围护结构系统包括：屋面板、檩

19、条、包括：屋面板、檩条、墙面板、墙架梁、抗墙面板、墙架梁、抗风柱（墙架柱）。风柱（墙架柱）。实腹式檩条形式有实腹式檩条形式有槽钢、角钢和槽钢、角钢和Z型、型、C型冷弯薄壁型钢型冷弯薄壁型钢 。屋面板一般采用压屋面板一般采用压型钢板型钢板 。19单层厂房3.1种类与布置种类与布置3.1.1结构种类3.1.2砼排架3.1 .3门式刚架门式刚架柱柱 间间支撑支撑刚刚性性系系杆杆吊车梁吊车梁刚架梁刚架梁刚架柱刚架柱承重结构系统承重结构系统包括：横梁、立柱、吊车梁和基础包括：横梁、立柱、吊车梁和基础 横梁、立柱和基础构成横横梁、立柱和基础构成横向平面向平面刚架刚架；立柱、吊车梁、连立柱、吊车梁、连系梁和

20、柱间支撑组系梁和柱间支撑组成纵向平面成纵向平面排架排架。 独立基础独立基础20柱柱间间支撑支撑横向水平支撑横向水平支撑直拉条直拉条支撑系统支撑系统当厂房设有当厂房设有5t的桥式吊车时，柱间支撑采用型钢；否则可采用带的桥式吊车时，柱间支撑采用型钢；否则可采用带张紧装置的十字交叉圆钢张紧装置的十字交叉圆钢 。横向水平支撑中圆钢横向水平支撑中圆钢(受受拉拉)和檩条和檩条(受压受压)构成沿厂构成沿厂房跨度方向的柔性水平桁架房跨度方向的柔性水平桁架 拉条为檩条提供侧拉条为檩条提供侧向支撑点向支撑点 在两端由刚性撑杆、在两端由刚性撑杆、斜拉条和檐檩组成稳斜拉条和檐檩组成稳定的檩条支撑体系定的檩条支撑体系 斜拉条斜拉条撑杆撑杆21檩条檩条檩托檩托横梁横梁角隅撑角隅撑单层厂房3.1种类与布置种类与布置3.1.1结构种类3.1.2砼排架3.1 .3门式刚架门式刚架支撑系统支撑系统檩条和横梁之间的角隅撑为横梁下翼缘提供侧向支撑点，起到檩条和横梁之间的角隅撑为横梁下翼缘提供侧向支撑点，起到类似屋架下弦横向水平支撑和下弦系杆的作用。类似屋架下弦横向水平支撑和下弦系杆的作用。 22