单层厂房结构.ppt

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1、单层厂房结构 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.1 3.1 概概 述述1 工业厂房的分类 工业厂房由于生产性质、工艺流程、机械设备和产品的不同，按层数分类，可分为：单层厂房多层厂房层数混合的厂房如精密仪表、电子、食品等工业如化学工业、热电厂等如冶金或机械厂的炼钢、轧钢、铸造、锻压、金工、装配等车间，一般因设有大型机器或设备，产品较重且轮廓尺寸较大，故宜直接在地面上生产而设计成单层厂房 第三章第三章 单层厂房结

2、构单层厂房结构 3.1 3.1 概概 述述混合结构 钢筋混凝土结构 2 单层厂房的分类 对无吊车或吊车吨位不超过5t、跨度在15m以内、柱顶标高不超过8m且无特殊工艺要求的小型厂房，可采用混合结构 对有重型吊车、跨度大于36m或有特殊工艺要求的大型厂房，可采用全钢结构或由钢筋混凝土柱与钢屋架组成的结构 （1）按生产规模可分为：大型、中型和小型；（2）按主要承重材料可分为：钢结构 除上述情况以外的单层厂房均可采用混凝土结构。而且除特殊情况之外，一般均采用装配式钢筋混凝土结构第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.1 3.1 概概 述述2 单层厂房的分类 排架结构 门式刚架结构 （3）按承重结

3、构体系可分为：排架结构和刚架结构 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构3.2 3.2 结构组成结构组成1 结构组成 单层厂房结构是由一些构件组成的一个复杂的空间受力体系，可将结构整体分为以下几个子结构体系: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.屋架下弦横向水平支撑14.屋架端部垂直支撑 15.柱间支撑第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构3.2 3.2 结构组成结构组成屋盖结构 有檩体系 无檩体系 由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋盖支撑组成，有时还包括有天窗架和托架

4、等构件 由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖支撑所组成 屋盖结构1 结构组成 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.2 3.2 结构组成结构组成横向排架 结 构 由横梁、横向柱列及其基础所组成的平面骨架，是厂房的基本承重结构。厂房承受的竖向荷载及横向水平荷载主要通过横向平面排架传至基础及地基横向平面排架组成及荷载图1 结构组成 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.2 3.2 结构组成结构组成纵向排架 结 构 由连系梁、吊车梁、纵向柱列、柱间支撑和基础等构件组成的纵向平面骨架。作用是保证厂房结构的纵向稳定性和刚度，承受吊车纵向水平荷载、纵向水平地震作用、温度应力以及作用在山墙及天窗架端壁

5、并通过屋盖结构传来的纵向风荷载等围护结构 位于厂房的四周，包括纵墙、横墙（山墙）、抗风柱、连系梁、基础梁等构件。这些构件所承受的荷载，主要是墙体和构件的自重以及作用在墙面上的风荷载纵向平面排架组成及荷载图1 结构组成 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构3.2 3.2 结构组成结构组成 单层厂房结构中，纵向平面排架和横向平面排架间主要通过屋盖结构和支撑体系相连接而形成空间结构，各构件及其作用为单层厂房结构构件及其作用 构件名称构件名称构件作用构件作用备备注注屋屋盖盖结结构构屋面板屋面板承受屋面构造承受屋面构造层层自重、屋面活荷自重、屋面活荷载载、雪荷、雪荷载载、积积灰荷灰荷载载以及施工荷以及

6、施工荷载载等，并将它等，并将它们传给们传给屋架（屋屋架（屋面梁），具有覆盖、面梁），具有覆盖、围护围护和和传递传递荷荷载载的作用的作用支撑在屋架（屋支撑在屋架（屋面梁）或面梁）或檩檩条上条上天沟板天沟板屋面排水并承受屋面屋面排水并承受屋面积积水及天沟板上的构造水及天沟板上的构造层层自自重、施工荷重、施工荷载载等，并将它等，并将它们传给们传给屋架屋架天窗架天窗架形成天窗以便于采光和通形成天窗以便于采光和通风风，承受其上屋面板，承受其上屋面板传传来的荷来的荷载载及天窗上的及天窗上的风风荷荷载载等，并将它等，并将它们传给们传给屋屋架架托架托架当柱距比屋架当柱距比屋架间间距大距大时时，用以支撑屋架，并

7、将荷，用以支撑屋架，并将荷载传给载传给柱柱1 结构组成 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构3.2 3.2 结构组成结构组成构件名称构件名称构件作用构件作用备备注注屋屋盖盖结结构构屋架或屋架或屋面梁屋面梁与柱形成横向排架与柱形成横向排架结结构，承受屋盖上的全部构，承受屋盖上的全部竖竖向荷向荷载载，并将它，并将它们传给们传给柱柱檩檩条条支撑小型屋面板（或瓦材），承受屋面板支撑小型屋面板（或瓦材），承受屋面板传传来来的荷的荷载载，并将它，并将它们传给们传给屋架屋架有有檩檩体系屋盖体系屋盖中采用中采用柱柱排架柱排架柱承受屋盖承受屋盖结结构、吊构、吊车车梁、外梁、外墙墙、柱、柱间间支撑等支撑等传传来

8、的来的竖竖向和水平荷向和水平荷载载，并将它，并将它们传给们传给基基础础同同时为时为横向排横向排架和架和纵纵向排架向排架中的构件中的构件抗抗风风柱柱承受山承受山墙传墙传来的来的风风荷荷载载，并将它，并将它们传给们传给屋盖屋盖结结构和基构和基础础也是也是围护结围护结构构的一部分的一部分支支撑撑体体系系屋盖屋盖支撑支撑加加强强屋盖屋盖结结构空构空间刚间刚度，保度，保证证屋架的屋架的稳稳定，将定，将风风荷荷载传给载传给排架排架结结构构柱柱间间支撑支撑加加强强厂房的厂房的纵纵向向刚刚度和度和稳稳定性，承受并定性，承受并传递纵传递纵向水平荷向水平荷载载至排架柱或基至排架柱或基础础1 结构组成 第三章第三章

9、 单层厂房结构单层厂房结构3.2 3.2 结构组成结构组成构件名称构件名称构件作用构件作用备备注注围围护护结结构构外外纵墙纵墙山山墙墙厂房的厂房的围护围护构件，承受构件，承受风风荷荷载载及其自重及其自重连连系梁系梁连连系系纵纵向柱列，增向柱列，增强强厂房的厂房的纵纵向向刚刚度，并将度，并将风风荷荷载载传递给纵传递给纵向柱列，同向柱列，同时还时还承受其上部承受其上部墙墙体的重量体的重量圈梁圈梁加加强强厂房的整体厂房的整体刚刚度，防止由于地基不均匀沉降或度，防止由于地基不均匀沉降或较较大振大振动动荷荷载载引起的不利影响引起的不利影响过过梁梁承受承受门门窗洞口上部窗洞口上部墙墙体的重量，并将它体的重

10、量，并将它们传给门们传给门窗窗两两侧墙侧墙体体基基础础梁梁承受承受围护墙围护墙体的重量，并将它体的重量，并将它们传给们传给基基础础吊吊车车梁梁承受吊承受吊车竖车竖向和横向或向和横向或纵纵向水平荷向水平荷载载，并将它，并将它们们分分别传给别传给横向或横向或纵纵向排架向排架简简支在柱支在柱牛腿上牛腿上基基础础承受柱、基承受柱、基础础梁梁传传来的全部荷来的全部荷载载，并将它，并将它们传给们传给地地基基1 结构组成 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构3.3 3.3 结构布置结构布置工业设计要求 方案设计阶段技术设计阶段施工图阶段 确定柱网布置等平面问题 1 厂房结构的设计步骤 一个建设项目的设计，

11、一般包括工艺设计、建筑设计、结构设计和设备设计（如水、暖、电等）等几方面。就单层厂房结构设计而言，可分为方案设计、技术设计和施工图绘制等三个阶段。确定结构形式、标高等剖面问题 选择结构构件类型 确定结构布置 确定结构计算简图 荷载计算及排架内力分析 结构构件（柱、基础等）设计 结构布置图（屋面、柱、基础等）构件布置与配筋图 节点大样图 13一、柱网布置一、柱网布置柱网是竖向承重构件纵横向柱网是竖向承重构件纵横向定位轴线所形成的网格。定位轴线所形成的网格。柱距应采用柱距应采用6 6米或米或6 6米的倍数；米的倍数；跨度在跨度在1818米以下采用米以下采用3 3米的倍米的倍数，在数，在1818米以

12、上采用米以上采用6 6米的倍米的倍数。数。3.3.3 3.3.3 单层排架结构布置单层排架结构布置单厂设计3.3 组成与布置组成与布置3.3.1结构种类3.3.2结构组成3.3.3结构布置结构布置14二、定位轴线二、定位轴线墙、边柱与纵向定位轴线的关系：墙、边柱与纵向定位轴线的关系：D柱距柱距6 6米、无吊车或米、无吊车或边柱外缘和墙内缘与轴线重合，称封闭边柱外缘和墙内缘与轴线重合，称封闭结合。结合。柱距柱距6 6米、米、边柱外缘和墙内缘与轴线之间加联系尺寸边柱外缘和墙内缘与轴线之间加联系尺寸D=125D=125，称非封闭结合。，称非封闭结合。柱距柱距1212米、或米、或联系尺寸联系尺寸D=2

13、50D=250、500500。单厂设计3.3 组成与布置组成与布置3.3.1结构种类3.3.2结构组成3.3.3结构布置结构布置15中柱与纵向定位轴线的关系：中柱与纵向定位轴线的关系：等高跨等高跨上柱中心线与纵向轴线重合上柱中心线与纵向轴线重合h/2h/2单柱单柱高低跨高低跨双柱双柱高跨高跨高跨高跨A=DA=D高跨高跨A=B+CA=B+C高跨高跨A=B+C+DA=B+C+D单厂设计3.3 组成与布置组成与布置3.3.1结构种类3.3.2结构组成3.3.3结构布置结构布置16墙、柱与横向定位轴线的关系：墙、柱与横向定位轴线的关系：柱柱伸缩缝和端部处伸缩缝和端部处一般部位处柱中心线与轴线重合一般部

14、位处柱中心线与轴线重合600600600墙墙非承重墙：墙内缘与轴线重合非承重墙：墙内缘与轴线重合承重墙：承重墙：墙内缘与轴线墙内缘与轴线的距离为半砖的距离为半砖或半砖的倍数。或半砖的倍数。单厂设计3.3 组成与布置组成与布置3.3.1结构种类3.3.2结构组成3.3.3结构布置结构布置17三、变形缝设置三、变形缝设置伸缩缝伸缩缝横向伸缩缝一般采用双柱；纵向伸缩缝一般采用单柱。横向伸缩缝一般采用双柱；纵向伸缩缝一般采用单柱。沉降缝沉降缝一般不设。下列情况之一设：一般不设。下列情况之一设：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

15、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。抗震缝抗震缝当厂房平、立面布置复杂或结构高度、刚度相差很大时设置。当厂房平、立面布置复杂或结构高度、刚度相差很大时设置。单厂设计3.3 组成与布置组成与布置3.3.1结构种类3.3.2结构组成3.3.3结构布置结构布置18四、厂房的剖面布置四、厂房的剖面布置高度高度自室内地面至柱顶的高度应为自室内地面至柱顶的高度应为300300的倍数；的倍数；自室内地面至牛腿的高度应为自室内地面至牛腿的高度应为300300的倍数；的倍数；自室内地面至吊车轨道的标志高度应为自室内地面至吊车轨道的标志高度应为600600的倍数。的倍数。净空要求净空要求屋架

16、下弦与吊车架外轮廓线的距离屋架下弦与吊车架外轮廓线的距离 ；吊车架外缘与上柱内缘的间距吊车架外缘与上柱内缘的间距 轨道中心线与纵向轴线的距离轨道中心线与纵向轴线的距离单厂设计3.3 组成与布置组成与布置3.3.1结构种类3.3.2结构组成3.3.3结构布置结构布置净空第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构3.3 3.3 结构布置结构布置 五 屋盖支撑布置（1）上弦横向水平支撑 屋盖支撑包括上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、纵向水平支撑、垂直支撑、纵向水平系杆、天窗架支撑等。构成：沿厂房跨度方向用交叉角钢、直腹杆和屋架上弦杆构成的水平 桁架。作用：保证屋架上弦的侧向稳定性；增强屋盖的整体刚度；

17、作为山墙抗风柱的顶端水平支座，承受由山墙传来的风荷载和其他纵向水平荷载，并传至厂房纵向柱列。布置：当屋盖为有檩体系，或屋盖为无檩体系，但屋面板与屋架的连接质量不能保证且抗风柱与屋架上弦连接，每一伸缩缝区段端部第一或第二柱间布置；当设有天窗，且天窗通过厂房端部的第二柱间或通过伸缩缝，应在第一或第二柱间的天窗范围内设置，并在天窗范围内沿纵向设置13道通长的受压系杆，将天窗范围内各榀屋架与上弦横向水平支撑连系起来。第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构3.3 3.3 结构布置结构布置 上弦横向水平支撑布置屋盖支撑布置第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.3 3.3 结构布置结构布置（2）下弦横

18、向水平支撑构成：沿厂房跨度方向用交叉角钢、直腹杆和屋架下弦杆构成的水平桁架。作用：将山墙风荷载及纵向水平荷载传至纵向柱列；防止屋架下弦侧向振动。布置：当屋架下弦设有悬挂吊车，或厂房内有较大振动，或山墙风荷载通过抗风柱传至屋架下弦，应在每一伸缩缝区段两端的第一或第二柱间设置，宜与上弦横向水平支撑设置在同一柱间。下弦横向水平支撑布置 屋盖支撑布置第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.3 3.3 结构布置结构布置（3）纵向水平支撑构成：由交叉角钢、直杆和屋架下弦第一节间组成的纵向水平桁架。作用：加强屋盖结构的横向水平刚度；保证横向水平荷载的纵向分布，加强厂房的空间工作；保证托架上弦的侧向稳定。

19、布置：当设有软钩桥式吊车且厂房高度大、吊车起重量较大，应在屋架下弦端节间沿厂房纵向通长或局部设置一道；当已设有下弦横向水平支撑时，为保证厂房空间刚度，应尽可能与横向水平支撑连接，以形成封闭的水平支撑系统。纵向水平支撑布置 屋盖支撑布置第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.3 3.3 结构布置结构布置（4）垂直支撑构成：由角钢杆件与屋架直腹杆组成的垂直桁架，形式为十字交叉形或W形。作用：保证屋架受荷后在平面外的稳定；传递纵向水平力。布置：应与下弦横向水平支撑布置在同一柱间内。当厂房跨度小于18m且无天窗时，一般可不设垂直支撑和水平系杆；当厂房跨度1830m、屋架间距为6m、采用大型屋面板时

20、，应在每一伸缩缝区段端部的第一或第二柱间，屋架跨中设置一道垂直支撑；当屋架跨度大于30m时，应在每一伸缩缝区段端部的第一或第二柱间，屋架跨度1/3左右的节点处设置两道垂直支撑。屋盖支撑布置第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.3 3.3 结构布置结构布置 垂直支撑和水平系杆布置图 屋盖支撑布置第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.3 3.3 结构布置结构布置（5）水平系杆构成：分为上弦水平系杆和下弦水平系杆。作用：上弦水平系杆是为保证屋架上弦或屋面梁受压翼缘的侧向稳定；下弦水平系杆是为防止在吊车或有其它水平振动时屋架下弦侧向颤动。布置：当屋盖设置垂直支撑时，未设置垂直支撑的屋架间，

21、在相应于垂直支撑平面内的屋架上弦和下弦节点处，设置通长的水平系杆。刚性系杆（压杆）：凡设在屋架端部主要支承节点处和屋架上弦屋脊节点处的通长水平系杆，均应采用刚性系杆；当屋架横向水平支撑设在伸缩缝区段两端的第二柱间内时，第一柱间内的水平系杆均应采用刚性系杆。柔性系杆（拉杆）：其余均可采用柔性系杆。屋盖支撑布置第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.3 3.3 结构布置结构布置（6）天窗架支撑构成：包括天窗架上弦横向水平支撑、天窗架间的垂直支撑和水平系杆。作用：保证天窗架上弦的侧向稳定；将天窗端壁上的风荷载传给屋架。布置：纵向位置（柱间）：一般天窗架上弦横向水平支撑和垂直支撑均设置在天窗端部第

22、一柱间内。横向位置（道）：一般垂直支撑设置在天窗两侧。水平系杆：在未设置上弦横向水平支撑的天窗架间设置；应在上弦节点处设置柔性系杆；对有檩屋盖体系，檩条可以代替柔性系杆。屋盖支撑布置第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.3 3.3 结构布置结构布置天窗架支撑布置 屋盖支撑布置第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.3 3.3 结构布置结构布置六 柱间支撑布置 构成：由交叉钢杆件组成，交叉倾角宜取45，支撑钢构件的截面尺寸需经承载力和稳定计算确定。柱间支撑是纵向平面排架中最主要的抗侧力构件。作用：提高厂房的纵向刚度和稳定性；将吊车纵向水平制动力、山墙及天窗端壁的风荷载、纵向水平地震作用

23、等传至基础。柱间支撑作用示意图第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.3 3.3 结构布置结构布置分类：对于有吊车的厂房，按其位置可分为上柱柱间支撑和下柱柱间支撑。上柱柱间支撑：位于牛腿上部，并在柱顶设置通长的刚性系杆；承受作用在山墙及天窗壁端的风荷载，并保证厂房上部的纵向刚度。下柱柱间支撑：位于牛腿下部；承受上部支撑传来的内力、吊车纵向制动力和纵向水平地震作用等，并将其传至基础。形式：十字交叉形；当柱间要通行或放置设备，或柱距较大而不宜采用交叉支撑时，可采用门架式支撑。门架式柱间支撑柱间支撑布置 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.3 3.3 结构布置结构布置布置：当设有A6A8

24、的吊车，或A1A5的吊车起重量10t时或厂房跨度18m，或柱高8m时或厂房每列纵向柱总数7根时或设有3t以上的悬挂吊车时或露天吊车栈桥的柱列，应设置柱间支撑。上柱柱间支撑设置：一般在伸缩缝区段两端与屋盖横向水平支撑相对应的柱间以及伸缩缝区段中央或临近中央的柱间。下柱柱间支撑设置：在伸缩缝区段中部与上柱柱间支撑相应的位置。柱间支撑布置 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.3 3.3 结构布置结构布置优点：纵向水平荷载作用下传力路线较短；厂房两端的温度伸缩变形较小；厂房纵向构件的伸缩受柱间支撑的约束较小，所引起的结构温度应力也较小。柱间支撑与伸缩变形的关系 柱间支撑布置 第三章第三章 单层

25、厂房结构单层厂房结构 3.3 3.3 结构布置结构布置七 围护结构布置 抗风柱一般与基础刚接，与屋架上弦铰接；当屋架设有下弦横向水平支撑时，也可与下弦铰接或同时与上、下弦铰接。抗风柱与屋架之间一般采用竖向可以移动、水平方向又有较大刚度的弹簧板连接；如厂房沉降量较大时，宜采用槽形孔螺栓连接。（1）抗风柱抗风柱与屋架上、下弦连接构造第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.3 3.3 结构布置结构布置（2）圈梁、连系梁、过梁和基础梁 圈梁是设置于墙体内并与柱子连接的现浇钢筋混凝土构件，其作用是将墙体与排架柱、抗风柱等箍在一起，以增强厂房的整体刚度，防止由于地基的不均匀沉降或较大的振动荷载对厂房产

26、生不利影响。连系梁除承受墙体荷载外，还具有连系纵向柱列、增强厂房的纵向刚度、传递纵向水平荷载的作用。当墙体开有门窗洞口时，需设置钢筋混凝土过梁，以支承洞口上部墙体的重量。在进行围护结构布置时，应尽可能地将圈梁、连系梁和过梁结合起来，使一种梁能兼作两种或三种梁的作用，以简化构造，节约材料，方便施工。在单层厂房中，一般采用基础梁来承托围护墙体的重量，并将其传至柱基础顶面，而不另做墙基础，以使墙体和柱的沉降变形一致。围护结构布置第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.4 3.4 构件选型与截面尺寸确定构件选型与截面尺寸确定1 主要构件的选型 单层厂房结构的主要构件有屋盖结构构件、支撑、吊车梁、墙

27、板、连系梁、基础梁、柱和基础等。无檩体系屋盖常采用预应力混凝土大型屋面板，它适用于保温或不保温卷材防水屋面，屋面坡度不应大于1/5。无檩体系屋盖还可采用预应力F形屋面板，用于自防水非卷材屋面，以及预应力自防水保温屋面板、钢筋加气混凝土板等。（1）屋盖结构构件 有檩体系屋盖常采用预应力混凝土槽瓦、波形大瓦等小型屋面板。屋面板:第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.4 3.4 构件选型与截面尺寸确定构件选型与截面尺寸确定 檩条：檩条搁在屋架或屋面梁上，起着支承小型屋面板并将屋面荷载传给屋架的作用。它与屋架间用预埋钢板焊接，并与屋盖支撑一起保证屋盖结构的整体刚度和稳定性。各种形式的屋面板1 主

28、要构件的选型第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.4 3.4 构件选型与截面尺寸确定构件选型与截面尺寸确定 屋面梁和屋架：按型式可分为屋面梁、两铰（或三铰）拱屋架和桁架式屋架三大类。屋面梁：屋面梁的外形有单坡和双坡两种。两铰（或三铰）拱屋架：两铰拱的支座节点为铰接，顶节点为刚接；三铰拱的支座节点和顶节点均为铰接。两铰拱的上弦为钢筋混凝土构件，三铰拱的上弦可用钢筋混凝土或预应力混凝土构件。两铰（或三铰）拱屋架 1 主要构件的选型第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.4 3.4 构件选型与截面尺寸确定构件选型与截面尺寸确定桁架式屋架：当厂房跨度较大时，采用桁架式屋架较经济，它在单层厂房

29、中应用非常普遍。桁架式屋架的矢高和外形对屋架受力均有较大影响，一般取高跨比为1/61/8较为合理，其外形有三角形、拱形、梯形、折线形等几种。各种形式屋架的内力（f/L=1/6）1 主要构件的选型第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.4 3.4 构件选型与截面尺寸确定构件选型与截面尺寸确定 天窗架和托架：天窗架：天窗架的作用是形成天窗以便采光和通风，同时承受屋面板传来的竖向荷载和作用在天窗上的水平荷载，并将它们传给屋架。托架：一般为12m跨度的预应力混凝土三角形或折线形构件，上弦为钢筋混凝土压杆，下弦为预应力混凝土拉杆。天窗架的形式 托架的形式1 主要构件的选型第三章第三章 单层厂房结构单

30、层厂房结构3.4 3.4 构件选型与截面尺寸确定构件选型与截面尺寸确定 （2）吊车梁：吊车梁除直接承受吊车起重、运行和制动时产生的各种往复移动荷载外，它还具有将厂房的纵向荷载传递至纵向柱列、加强厂房纵向刚度等作用。吊车梁的类型 吊车梁一般根据吊车的起重量、工作级别、台数、厂房的跨度和柱距等因素选用。1 主要构件的选型第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.4 3.4 构件选型与截面尺寸确定构件选型与截面尺寸确定2 柱 （1）柱的形式：主要有排架柱和抗风柱两类。钢筋混凝土排架柱一般由上柱、下柱和牛腿组成，其结构型式可概括为单肢柱和双肢柱两类。上柱一般为矩形截面或环形截面；下柱的截面形式较多，

31、根据其截面形式可分为矩形截面柱、I形柱、双肢柱和管柱等几类。柱的形式抗风柱一般由上柱和下柱组成，无牛腿，上柱为矩形截面，下柱一般为 I形截面。第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.4 3.4 构件选型与截面尺寸确定构件选型与截面尺寸确定 （2）柱的截面尺寸：柱的截面尺寸除应满足承载力的要求外，还应保证具有足够的刚度，以免厂房变形过大，造成吊车轮与轨道过早磨损，影响吊车的正常运行，或导致墙体和屋盖产生裂缝，影响厂房的正常使用。柱的截面尺寸除了考虑吊车起重量和柱的类型两个因素外，还应考虑厂房跨数和高度、柱的型式、围护结构的材料和构造、施工和吊装等。2 柱第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构

32、 3.4 3.4 构件选型与截面尺寸确定构件选型与截面尺寸确定3 基础 单层厂房的柱下基础一般采用独立基础（也称扩展基础）。按施工方法可分为预制柱下独立基础和现浇柱下独立基础两种。对装配式钢筋混凝土单层厂房排架结构，常见的独立基础形式主要有杯形基础、高杯基础和桩基础等。基础的类型第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析1 排架计算见图 （1）计算单元：可在结构平面图上由相邻柱距的中线截出一个典型的区段，作为排架的计算单元。计算单元和计算模型第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析 （

33、2）基本假定和计算简图：为了简化计算，对于钢筋混凝土排架结构通常作如下假定：柱下端与基础顶面为刚接；柱顶与排架横梁（屋架或屋面梁）为铰接；横梁（即屋架或屋面梁）为轴向刚度很大的刚性连杆。根据上述假定，可得到横向排架的计算简图。1 排架计算见图第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析横向排架的计算简图1 排架计算见图第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析2 排架结构上的荷载 作用在横向排架结构上的荷载有恒载、屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载、吊车荷载和风荷载等，除吊车荷载外，其它荷载均取

34、自计算单元范围内。（1）恒载：屋盖自重G1 ：屋盖自重包括屋架或屋面梁、屋面板、天沟板、天窗架、屋面构造层以及屋盖支撑等重力荷载。悬墙自重G2：当设有连系梁支承围护墙体时，排架柱承受着计算单元范围内连系梁、墙体和窗等重力荷载。吊车梁和轨道及连接件自重G3。柱自重G4（G5）：第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析 恒载作用位置及相应的排架计算简图2 排架结构上的荷载 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析 （2）屋面活荷载 ：包括屋面均布活荷载、屋面雪荷载和屋面积灰荷载三部分。其

35、荷载分项系数均为1.4。屋面均布活荷载：屋面水平投影面上的屋面均布活荷载标准值，按下列情况取：不上人的屋面为0.5kN/m2；上人的屋面为2.0kN/m2。屋面雪荷载：屋面水平投影面上的雪荷载标准值 (kN/m2)式中:为基本雪压(kN/m2)；为屋面积雪分布系数。屋面积灰荷载：对设计生产中有大量排灰的厂房及其临近建筑时，应考虑屋面积灰荷载的影响。屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，取两者中的较大值；当有屋面积灰荷载时，积灰荷载应与雪荷载或不上人的屋面均布活荷载两者中的较大值同时考虑。注：2 排架结构上的荷载 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结

36、构内力分析吊车竖向荷载：和 的标准值按下式计算式中 、表示第 台吊车的最大轮压和最小轮压；与吊车轮压相对应的支座反力影响线的竖向坐标值。当计算吊车梁及其连接的强度时，吊车竖向荷载应乘以动力系数。注：计算排架考虑多台吊车竖向荷载时，对单跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不宜多于2台；对多跨厂房的每个排架，不宜多于4台。（3）吊车荷载：2 排架结构上的荷载 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析吊车横向水平荷载：吊车总的横向水平荷载可按下式取值：式中 吊车的额定起重量；小车重量；重力加速度；横向水平荷载系数。对于一般四轮桥式吊车，大车每一

37、轮子传递给吊车梁的横向水平制动力 为：式中 为第 个大车轮子的横向水平制动力。考虑多台吊车水平荷载时，对单跨或多跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不应多于2台。注：2 排架结构上的荷载 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析吊车纵向水平荷载：吊车纵向水平荷载标准值T0，按作用在一边轨道上所有刹车轮的最大轮压之和的10%采用，即式中，n为施加在一边轨道上所有刹车轮数之和，对于一般的四轮吊车，n=1。无论单跨或多跨厂房，在计算吊车纵向水平荷载时，一侧的整个纵向排架上最多只能考虑2台吊车。注：2 排架结构上的荷载 第三章第三章 单层厂房结构

38、单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析式中 基本风压值（kN/m2），是以当地比较空旷平坦地面上离 高度z处的风振系数；风压高度变化系数；风荷载体型系数。地10m高处统计所得的50年一遇10分钟平均最大风速为标准确定的风压值；（4）风荷载：垂直于建筑物表面上的风荷载标准值 （kN/m2）按下式计算：2 排架结构上的荷载 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析3 等高排架内力分析 （1）柱顶水平集中力作用下等高排架内力分析：在柱顶水平集中力作用下，等高排架各柱顶侧移相等，沿横梁与柱的连接处将各柱的柱顶切开，

39、在各柱顶的切口上作用一对相应的剪力 。柱顶水平集中力作用下等高排架的变形和内力第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析式中 第 i 根排架柱的抗侧移刚度（或抗剪刚度），即悬臂 第 i 根排架柱的剪力分配系数，按下式计算：求得柱顶剪力Vi 后，用平衡条件可得排架柱各截面的弯矩和剪力。当排架结构柱顶作用水平集中力F时，各柱的剪力按其抗剪刚度与各柱抗剪刚度总和的比例关系进行分配。柱柱顶产生单位侧移所需施加的水平力注：3 等高排架内力分析 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析剪力分配系数

40、必满足 。各柱的柱顶剪力Vi仅与F 的大小有关，而与其作用在排架左侧或右侧柱顶处位置无关，但F 的作用位置对横梁内力有影响。（2）任意荷载作用下等高排架内力分析：等高排架在任意荷载作用下，为了利用剪力分配法求解，通常可采用以下三个步骤来进行这种情况下的排架内力分析。对承受任意荷载作用的排架，先在排架柱顶部附加一个不动铰支座以阻止其侧移，则各柱为单阶一次超静定柱，应用柱顶反力系数可求得各柱反力Ri及相应的柱端剪力，柱顶假想的不动铰支座总反力为 。3 等高排架内力分析 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析撤除假想的附加不动铰支座，将支座总

41、反力R反向作用于排架柱顶，应用剪力分配法可求出柱顶水平力R作用下各柱顶剪力 。将前面的计算结果相叠加，可得到在任意荷载作用下排架柱顶剪力 ，然后可求出各柱的内力。任意荷载作用下等高排架内力分析3 等高排架内力分析 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析4 不等高排架内力分析 不等高排架在任意荷载作用下，由于高、低跨的柱顶位移不相等，因此，不能用剪力分配法求解，其内力通常用结构力学中的力法进行分析。式中 ，为基本结构的柔度系数，可由单位力弯矩图图乘得到；、为载常数。两跨不等高排架内力分析第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.

42、5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析5 考虑厂房整体空间作用的排架内力分析 （1）厂房整体空间作用的概念 当各榀排架柱顶均受有水平集中力R，且厂房两端无山墙时每一榀排架都相当于一个独立的平面排架。当各榀排架柱顶均受有水平集中力R，但厂房两端有山墙时，山墙则通过屋盖等纵向联系构件对其它各榀排架有不同程度的约束作用，使各榀排架柱顶水平位移呈曲线分布，且 。当仅其中一榀排架柱顶作用水平集中力R，且厂房两端无山墙时，则直接受荷排架通过屋盖等纵向联系构件，受到非直接受荷排架的约束，使其柱顶的水平位移减小，即 。当仅其中一榀排架柱顶作用水平集中力R，但厂房两端有山墙时，则直接受荷载排架受到非受荷排

43、架和山墙两种约束，故各榀排架的柱顶水平位移将更小，即 。第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析 厂房空间作用分析 当结构布置或荷载分布不均匀时，由于屋盖等纵向联系构件将各榀排架或山墙联系在一起，故各榀排架或山墙的受力及变形都不是单独的，而是相互制约。这种排架与排架，排架与山墙之间的相互制约作用，称为厂房的整体空间作用。单层厂房整体空间作用的程度主要取决于屋盖的水平刚度、荷载类型、山墙刚度和间距等因素。5 考虑厂房整体空间作用的排架内力分析 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析

44、（2）吊车荷载作用下考虑厂房整体空间作用的排架内力分析 根据试验资料及理论分析，给出了吊车荷载作用下单层单跨的空间工作分配系数。厂房空间工作示意图5 考虑厂房整体空间作用的排架内力分析 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析厂厂 房房 情情 况况吊车起吊车起重量重量（t）厂房长度（厂房长度（m）6060有檩有檩屋盖屋盖两端无山墙或一端两端无山墙或一端有山墙有山墙300.900.85两端有山墙两端有山墙300.85无檩无檩屋盖屋盖两端无山墙或一端两端无山墙或一端有山墙有山墙75 厂房跨度（厂房跨度（m）1227271227270.900.

45、850.850.80两端有山墙两端有山墙750.80单跨厂房空间作用分配系数5 考虑厂房整体空间作用的排架内力分析 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析6 内力组合 所谓内力组合，就是将排架柱在各单项荷载作用下的内力，按照它们在使用过程中同时出现的可能性，求出在某些荷载共同作用下，柱控制截面可能产生的最不利内力，作为柱和基础配筋计算的依据。（1）柱的控制截面 控制截面是指对截面配筋起控制作用的截面。当柱高度较大时，下柱中间某截面也可能为控制截面。当柱上作用有较大的集中荷载（如悬墙重量等）时，可根据其内力大小还需将集中荷载作用处的截面作

46、为控制截面。第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析 （2）荷载效应组合 对于一般排架结构，荷载效应组合的设计值S应从下列组合值中取最不利值确定：由可变荷载效应控制的组合 由永久荷载效应控制的组合6 内力组合第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析 （3）不利内力组合 通常选择以下四种内力组合作为截面最不利内力组合：+Mmax及相应的N，V；Mmax及相应的N，V；Nmax及相应的M，V；Nmin及相应的M，V。6 内力组合第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向

47、排架结构内力分析横向排架结构内力分析 （4）内力组合注意事项 每次内力组合时，都必须考虑恒荷载产生的内力。每次内力组合时，只能以一种内力为目标来决定可变荷载的取舍，并求得与其相应的其余两种内力。在吊车竖向荷载中，同一柱的同一侧牛腿上有Dmax或Dmin作用，两者只能选择一种参加组合。吊车横向水平荷载Tmax同时作用在同一跨内的两个柱子上，向左或向右，组合时只能选取其中一个方向。6 内力组合第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构3.6 3.6 柱柱 的的 设设 计计 1 截面设计（1）截面配筋计算 在对柱进行受压承载力计算或验算时，柱的偏心距增大系数 或稳定系数 与柱的计算长度有 关。混凝土结构

48、设计规范根据单层厂房的实际支承及受力特点，结合工程经验所给出的计算长度 。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1.5H1.0H1.2H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2.0Hl1.0Hl第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.6 3.6 柱柱 的的 设设 计计（2）构造要求 柱的混凝土强度等

49、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(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，其中距不宜大于300mm。1 截面设计第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.6 3.6 柱柱 的的 设设 计计2 牛腿设计 在厂房结构钢筋混凝土柱中，常在其支承屋架、托架、吊车梁和连系梁等构件的部位，设置从柱侧面伸出的短悬臂，称为牛腿。牛腿按承受的竖

50、向力作用点至牛腿根部柱边缘水平距离的不同分为两类：时为长牛腿，按悬臂梁进行设计；时为短牛腿，是一个变截面短悬臂深梁。第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.6 3.6 柱柱 的的 设设 计计（1）牛腿的受力特点及破坏形态 试验研究表明，从加载至破坏，牛腿大体经历弹性、裂缝出现与开展和最后破坏三个阶段。弹性阶段：通过 环氧树脂牛腿模型的光弹试验，得到了主应力迹线。牛腿的应力状态2 牛腿设计 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.6 3.6 柱柱 的的 设设 计计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