【精品】02单层厂房排架结构精品ppt课件.ppt

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1、02单层厂房排架结构 2.4 2.4 2.4 2.4 排架结构的内力分析与内力组合排架结构的内力分析与内力组合排架结构的内力分析与内力组合排架结构的内力分析与内力组合 2.4.1 2.4.1 2.4.1 2.4.1 计算简图计算简图计算简图计算简图 2.4.2 2.4.2 2.4.2 2.4.2 荷载计算荷载计算荷载计算荷载计算 2.4.3 2.4.3 2.4.3 2.4.3 内力分析内力分析内力分析内力分析 2.4.4 2.4.4 2.4.4 2.4.4 内力组合内力组合内力组合内力组合 2.5 2.5 2.5 2.5 排架柱的设计排架柱的设计排架柱的设计排架柱的设计 2.5.1 2.5.1

2、 2.5.1 2.5.1 柱的计算长度柱的计算长度柱的计算长度柱的计算长度 2.5.2 2.5.2 2.5.2 2.5.2 柱的吊装验算柱的吊装验算柱的吊装验算柱的吊装验算 2.5.3 2.5.3 2.5.3 2.5.3 牛腿设计牛腿设计牛腿设计牛腿设计 2.5.4 2.5.4 2.5.4 2.5.4 预埋件设计预埋件设计预埋件设计预埋件设计 2.6 2.6 柱下单独基础设计柱下单独基础设计 2.6.1 2.6.1 轴心受压基础轴心受压基础 2.6.2 2.6.2 偏心受压基础偏心受压基础 2.6.3 2.6.3 基础的构造要求基础的构造要求 2.7 2.7 厂房的支撑系统及构造简述厂房的支撑

3、系统及构造简述 2.7.1 2.7.1 屋盖支撑屋盖支撑 2.7.2 2.7.2 柱间支撑柱间支撑 2.8 2.8 钢筋混凝土屋架设计与构造钢筋混凝土屋架设计与构造 2.8.1 2.8.1 钢筋混凝土屋架设计要点钢筋混凝土屋架设计要点 2.8.2 2.8.2 节点构造节点构造 2.8.3 2.8.3 屋架翻身扶直与吊装的验算屋架翻身扶直与吊装的验算 2.9 2.9 排架设计中的常见问题及分析排架设计中的常见问题及分析 2.9.1 2.9.1 纵向柱距不等的排架内力分析纵向柱距不等的排架内力分析 2.9.2 2.9.2 吊车梁反力差引起的纵向力矩吊车梁反力差引起的纵向力矩M My y 2.10

4、2.10 轻型钢结构屋盖单层厂房设计轻型钢结构屋盖单层厂房设计 2.10.1 2.10.1 轻型钢结构屋架的形式轻型钢结构屋架的形式 2.10.2 2.10.2 轻型钢结构屋架的设计计算特点轻型钢结构屋架的设计计算特点 2.11 2.11 思思 考考 题题 2.12 2.12 习习 题题 2.1 2.1 概概 述述 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置，可实现厂房

5、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构形式有排架结构(如图如图2.12.1所示所示)和刚架结构和刚架结构(如图如图2.22.2所示所示)。2.1.1 2.1.1 排架结构排架结构 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。按照厂房的生产工屋架或屋面梁为

6、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，如图高等多种形式，如图2.1(a)2.1(a)、图、图2.1(b)2.1(b)和图和图2.1(c)2.1(c)所示。所示。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。多跨厂房有求相同或相近的一些车间，可组合成一个多

7、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，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。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，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。求的相邻跨高差较大时，则应设计成不等高厂房

8、。钢筋混凝土门式刚架的顶节点做成铰接时，称为三铰门式刚架，如图2.2(a)所示；当其顶节点做成刚结时，称为两铰门式刚架(如图2.2(b)和图2.2(c)所示)。刚架结构的优点是梁柱整体结合，构件种类少，制作简单，跨度和高度较小时比钢筋混凝土排架结构节省材料。但其缺点是梁柱转折处因弯矩较大而容易产生裂缝；同时，刚架柱在横梁的推力作用下，将产生相对位移，使厂房的跨度发生变化。因此，刚架结构在有较大起重量的吊车厂房中的应用受到了一定的限制。目前，刚架结构一般仅适用于无吊车或吊车起重量不大于10 t、跨度不大于18 m的中小型厂房或仓库等建筑。本章主要介绍单层装配式钢筋混凝土排架结构厂房。2.2 排架

9、结构的组成与布置 单层装配式钢筋混凝土排架结构厂房通常由如图2.3所示的各种不同结构构件连接而成的，可分为屋盖结构、横向平面排架、纵向平面排架和围护结构四大部分。2.2.1 2.2.1 排架结构的组成排架结构的组成1.1.屋盖结构屋盖结构 屋盖结构分为无檩体系和有檩体系。无檩体系由大型屋面屋盖结构分为无檩体系和有檩体系。无檩体系由大型屋面板、屋架或屋面梁、屋盖支撑组成。有檩体系由小型屋面板、檩板、屋架或屋面梁、屋盖支撑组成。有檩体系由小型屋面板、檩条、屋架或屋面梁、屋盖支撑组成。有檩体系，因其刚度小整体条、屋架或屋面梁、屋盖支撑组成。有檩体系，因其刚度小整体性差，故仅适用于中小型厂房。为满足厂

10、房内通风和采光需要，性差，故仅适用于中小型厂房。为满足厂房内通风和采光需要，屋盖结构中有时还需设置天窗架屋盖结构中有时还需设置天窗架(其上也有屋面板其上也有屋面板)及天窗架支及天窗架支撑。当生产工艺或使用上要求抽柱时，则需在抽柱的屋架下设置撑。当生产工艺或使用上要求抽柱时，则需在抽柱的屋架下设置托架。托架。1)1)屋面板屋面板 屋面板支承在檩条或屋架屋面板支承在檩条或屋架(屋面梁屋面梁)或天窗架上，直接承受施加或天窗架上，直接承受施加在其上的屋面活荷载、积灰荷载、雪荷载及风荷载等，并把它们在其上的屋面活荷载、积灰荷载、雪荷载及风荷载等，并把它们传给其下的支承构件。传给其下的支承构件。2)2)天

11、窗架天窗架 天窗架支承在屋架上，承受其上屋面板及天窗传来的荷载，天窗架支承在屋架上，承受其上屋面板及天窗传来的荷载，并把它们传给屋架。并把它们传给屋架。3)3)檩条檩条 檩条支承在屋架檩条支承在屋架(屋面梁屋面梁)上，承受屋面板传来的荷载，并将上，承受屋面板传来的荷载，并将其传给屋架。檩条同时起着增强屋盖总体刚度的作用。其传给屋架。檩条同时起着增强屋盖总体刚度的作用。4)4)屋架和屋面梁屋架和屋面梁 屋架或屋面梁一般直接支承在排架柱上，承受大型屋面板或屋架或屋面梁一般直接支承在排架柱上，承受大型屋面板或檩条、天窗架及悬挂吊车等传来的全部屋盖荷载，并将其传至排檩条、天窗架及悬挂吊车等传来的全部屋

12、盖荷载，并将其传至排架柱顶。架柱顶。5)5)托架托架 托架支承在相邻柱上，承受其上屋架传来的荷载，并传给支托架支承在相邻柱上，承受其上屋架传来的荷载，并传给支承柱。承柱。屋盖结构除起承力作用外，还起着围护作用。屋盖结构除起承力作用外，还起着围护作用。2.2.横向平面排架横向平面排架 横向平面排架由横向平面内一系列排架柱横向平面排架由横向平面内一系列排架柱(简称横向柱列简称横向柱列)、屋架或屋面梁屋架或屋面梁(统称横梁统称横梁)和基础组成和基础组成(如图如图2.42.4所示所示)。厂房结构。厂房结构受到的竖向荷载受到的竖向荷载(结构自重、屋盖可变荷载、吊车竖向荷载等结构自重、屋盖可变荷载、吊车竖

13、向荷载等)和和横向水平荷载横向水平荷载(横向风荷载、吊车横向水平荷载等横向风荷载、吊车横向水平荷载等)主要由横向平主要由横向平面排架承受，并通过它传给基础及地基。面排架承受，并通过它传给基础及地基。横向平面排架是厂房的基本承力结构，必须进行设计计横向平面排架是厂房的基本承力结构，必须进行设计计算，以确保其可靠性。算，以确保其可靠性。3.3.纵向平面排架纵向平面排架 纵向平面排架由纵向柱列、连系梁、吊车梁、柱间支撑及基纵向平面排架由纵向柱列、连系梁、吊车梁、柱间支撑及基础等组成础等组成(如图如图2.52.5所示所示)。其作用是保证厂房结构的纵向刚度和。其作用是保证厂房结构的纵向刚度和稳定性，承受

14、厂房结构受到的纵向水平荷载稳定性，承受厂房结构受到的纵向水平荷载(山墙传来的纵向风山墙传来的纵向风荷载、吊车纵向水平荷载等荷载、吊车纵向水平荷载等)，并把其传给基础。，并把其传给基础。通常，纵向平面排架承担的荷载较小，纵向柱子又较多，再通常，纵向平面排架承担的荷载较小，纵向柱子又较多，再加上柱间支撑的加强，因而纵向平面排架的刚度较大，而内力较加上柱间支撑的加强，因而纵向平面排架的刚度较大，而内力较小，一般可不进行计算，仅采用构造措施即可。但当纵向柱子小小，一般可不进行计算，仅采用构造措施即可。但当纵向柱子小于于7 7根或需要考虑地震作用时，就要进行纵向平面排架的计算。根或需要考虑地震作用时，就

15、要进行纵向平面排架的计算。4.4.围护结构围护结构 围护结构由纵墙、横墙围护结构由纵墙、横墙(山墙山墙)、圈梁、基础梁、抗风柱、圈梁、基础梁、抗风柱等组成。这些构件主要承受自重或墙重以及作用在墙面上的等组成。这些构件主要承受自重或墙重以及作用在墙面上的风荷载。风荷载。纵墙和横墙一般为自承重砌体墙，大型厂房也可采用预纵墙和横墙一般为自承重砌体墙，大型厂房也可采用预制墙板。厂房结构受到的风荷载主要由墙体传给柱子。制墙板。厂房结构受到的风荷载主要由墙体传给柱子。抗风柱承受厂房端横墙抗风柱承受厂房端横墙(山墙山墙)传来的风荷载，并将其传传来的风荷载，并将其传给屋盖结构和基础。给屋盖结构和基础。单层厂房

16、的排架结构就是由屋盖结构、横向平面排架、单层厂房的排架结构就是由屋盖结构、横向平面排架、纵向平面排架、围护结构四部分构成的整体空间受力结构，纵向平面排架、围护结构四部分构成的整体空间受力结构，是由以上四部分构成的整体空间受力结构。是由以上四部分构成的整体空间受力结构。5.5.结构设计的主要工作结构设计的主要工作 在单层厂房结构设计中，屋面板、屋架或屋面梁、吊车梁、在单层厂房结构设计中，屋面板、屋架或屋面梁、吊车梁、连系梁、柱及基础等组成构件都有相应的标准图或通用图供设计连系梁、柱及基础等组成构件都有相应的标准图或通用图供设计时选用。但柱和基础往往需要根据工程的实际情况进行设计计时选用。但柱和基

17、础往往需要根据工程的实际情况进行设计计算。因此，厂房结构选型之后，结构设计的主要工作是：算。因此，厂房结构选型之后，结构设计的主要工作是：(1)(1)进行结构布置。进行结构布置。(2)(2)选用标准构件。选用标准构件。(3)(3)分析排架内力。分析排架内力。(4)(4)计算柱和基础配筋。计算柱和基础配筋。(5)(5)绘制结构构件布置图。绘制结构构件布置图。(6)(6)绘制柱和基础施工图。绘制柱和基础施工图。2.2.2 2.2.2 排架结构的布置排架结构的布置1.1.柱网布置柱网布置 在厂房的结构平面布置中，需根据生产工艺和使用要求，确在厂房的结构平面布置中，需根据生产工艺和使用要求，确定厂房承

18、重柱的纵向定位轴线定厂房承重柱的纵向定位轴线(跨度跨度)和横向定位轴线和横向定位轴线(柱距柱距)。通。通常把柱的定位轴线在平面上形成的网格称为柱网。柱网布置既是常把柱的定位轴线在平面上形成的网格称为柱网。柱网布置既是确定柱的位置，也是确定屋面板、屋架或屋面梁和吊车梁等构件确定柱的位置，也是确定屋面板、屋架或屋面梁和吊车梁等构件的跨度，同时涉及到其他结构构件的布置。柱网布置直接关系到的跨度，同时涉及到其他结构构件的布置。柱网布置直接关系到厂房的经济合理性和先进性，因此是厂房结构设计的重要工作。厂房的经济合理性和先进性，因此是厂房结构设计的重要工作。为了便于厂房结构设计、构件生产和施工建造，柱网尺

19、寸应为了便于厂房结构设计、构件生产和施工建造，柱网尺寸应符合厂房建筑统一化基本规则。当厂房跨度不大于符合厂房建筑统一化基本规则。当厂房跨度不大于18 m18 m时，厂房时，厂房柱距应采用柱距应采用3 m3 m的倍数；当厂房跨度大于的倍数；当厂房跨度大于18 m18 m时，厂房柱距应采时，厂房柱距应采用用6 m6 m的倍数。厂房柱距一般采用的倍数。厂房柱距一般采用6 m6 m或或6 m6 m的倍数时的倍数时(如图如图2.62.6所所示示)。从技术和经济角度分析比较，确有明显的优越性时，也可。从技术和经济角度分析比较，确有明显的优越性时，也可采用采用21 m21 m、27 m27 m或或33 m3

20、3 m的跨度和的跨度和9 m9 m或其他柱距。或其他柱距。2.2.变形缝的设置变形缝的设置 变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝。变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝。1)1)伸缩缝伸缩缝 如果厂房的长度或宽度过大，当气温变化时，厂房结构地上如果厂房的长度或宽度过大，当气温变化时，厂房结构地上部分热胀冷缩大，而地下部分受温度变化影响小，基本上不产生部分热胀冷缩大，而地下部分受温度变化影响小，基本上不产生温度变形。这样，厂房上部结构的伸缩受到限制，结构内部产生温度变形。这样，厂房上部结构的伸缩受到限制，结构内部产生温度应力。当温度应力较大时，可使屋面、墙体等开裂，影响厂温度应力。当温度应力较大时，可使屋

21、面、墙体等开裂，影响厂房的正常使用。为了减少温度变化对厂房的不利影响，需要沿厂房的正常使用。为了减少温度变化对厂房的不利影响，需要沿厂房的横向或纵向设置伸缩缝，将厂房结构分成若干个温度区段。房的横向或纵向设置伸缩缝，将厂房结构分成若干个温度区段。温度区段的划分应尽可能简单规整，并应使伸缩缝的数量最少。温度区段的划分应尽可能简单规整，并应使伸缩缝的数量最少。温度区段的长度温度区段的长度(伸缩缝之间的距离伸缩缝之间的距离)与结构类型及其所处的环境与结构类型及其所处的环境条件有关。混凝土结构设计规范规定，装配式钢筋混凝土排条件有关。混凝土结构设计规范规定，装配式钢筋混凝土排架结构的伸缩缝最大间距，在

22、室内或土中时为架结构的伸缩缝最大间距，在室内或土中时为100 m100 m；在露天时；在露天时为为70 m70 m。对于下列情况，伸缩缝的最大间距宜适当减小：。对于下列情况，伸缩缝的最大间距宜适当减小：(1)(1)从基础顶面算起柱高低于从基础顶面算起柱高低于8 m8 m。(2)(2)屋面无保温隔热措施；屋面无保温隔热措施；(3)(3)经常处于高温作用或位于气温干燥地区、夏季炎热且暴雨频经常处于高温作用或位于气温干燥地区、夏季炎热且暴雨频繁的地区。繁的地区。厂房的横向伸缩缝应从基础顶面开始，将相邻两个温度区段厂房的横向伸缩缝应从基础顶面开始，将相邻两个温度区段的上部结构构件全部分开；伸缩缝处采用

23、双柱、双屋架的上部结构构件全部分开；伸缩缝处采用双柱、双屋架(屋面屋面梁梁)，纵墙和各构件间留出一定宽度的缝隙，纵墙和各构件间留出一定宽度的缝隙(如图如图2.7(a)2.7(a)所示所示)，以使上部结构在温度变化时，沿纵向可自由地变形，不致引起厂以使上部结构在温度变化时，沿纵向可自由地变形，不致引起厂房开裂。对厂房的纵向伸缩缝，一般做法是将伸缩缝一侧的屋架房开裂。对厂房的纵向伸缩缝，一般做法是将伸缩缝一侧的屋架或屋面梁用滚轴式支座与柱相连或屋面梁用滚轴式支座与柱相连(如图如图2.7(b)2.7(b)所示所示)。2)2)沉降缝沉降缝 如果单层厂房相邻两部分高度差很大如果单层厂房相邻两部分高度差很

24、大(10 m(10 m以上以上)、两跨间吊、两跨间吊车起重量相差较大、地基承载力或土的压缩性有较大的差异、厂车起重量相差较大、地基承载力或土的压缩性有较大的差异、厂房各部分的施工时间先后相差较长时，可考虑设置沉降缝。沉降房各部分的施工时间先后相差较长时，可考虑设置沉降缝。沉降缝应将厂房从屋顶至基础完全分开，以使缝两侧结构发生不同沉缝应将厂房从屋顶至基础完全分开，以使缝两侧结构发生不同沉降时不致影响厂房的使用功能。沉降缝可兼起伸缩缝的作用。降时不致影响厂房的使用功能。沉降缝可兼起伸缩缝的作用。3)3)防震缝防震缝 地震区的单层厂房为减轻震害，应考虑设置防震缝。当厂房地震区的单层厂房为减轻震害，应

25、考虑设置防震缝。当厂房的建筑平面、立面复杂或结构相邻部分的刚度、高度相差较大的建筑平面、立面复杂或结构相邻部分的刚度、高度相差较大时，需采用防震缝将其分开。防震缝从基础顶面开始沿厂房全高时，需采用防震缝将其分开。防震缝从基础顶面开始沿厂房全高设置，其宽度需符合一定的要求，以避免地震时相邻部分互相碰设置，其宽度需符合一定的要求，以避免地震时相邻部分互相碰撞，导致厂房破坏。地震区厂房中设置的伸缩缝或沉降缝均应符撞，导致厂房破坏。地震区厂房中设置的伸缩缝或沉降缝均应符合防震缝的要求。合防震缝的要求。3.3.厂房高度的确定厂房高度的确定 厂房高度是指屋面梁底面或屋架下弦底面的标高及吊车轨顶厂房高度是指

26、屋面梁底面或屋架下弦底面的标高及吊车轨顶标高标高(如图如图2.82.8所示所示)。这两个标高是厂房结构设计中重要的参。这两个标高是厂房结构设计中重要的参数，应根据生产工艺和使用要求确定，同时要符合建筑模数的规数，应根据生产工艺和使用要求确定，同时要符合建筑模数的规定定。对无吊车的单层厂房，屋面梁底标高对无吊车的单层厂房，屋面梁底标高H H根据生产设备高度和根据生产设备高度和生产使用、检修所需的高度确定。生产使用、检修所需的高度确定。对设有吊车的单层厂房，屋面梁底标高对设有吊车的单层厂房，屋面梁底标高H H由生产设备高度和由生产设备高度和吊车起吊运行所需的高度确定。可按下列公式计算，并取两者中吊

27、车起吊运行所需的高度确定。可按下列公式计算，并取两者中的较大值，即的较大值，即 (2-1)或或 这里，这里，h h1 1为最高设备的高度；为最高设备的高度；h h2 2为超越设备的安全高度，一为超越设备的安全高度，一般应不小于般应不小于500 mm500 mm；h h3 3为最高吊物高度；为最高吊物高度；h h4 4为吊索最小高为吊索最小高度；、度；、h h5 5、h h6 6分别为吊车底、顶至吊车轨顶高度，可根据吊车分别为吊车底、顶至吊车轨顶高度，可根据吊车规格查得；规格查得；h h7 7为吊车行驶安全高度，一般不小于为吊车行驶安全高度，一般不小于220 mm220 mm；h h8 8为为操

28、纵室底至吊车底高度，由吊车规格查得。操纵室底至吊车底高度，由吊车规格查得。(2-2)吊车轨顶标高由屋面梁底标高或屋架下弦底标高减去和得吊车轨顶标高由屋面梁底标高或屋架下弦底标高减去和得到。柱的牛腿顶面标高为吊车轨顶标高减去吊车轨道连接高度和到。柱的牛腿顶面标高为吊车轨顶标高减去吊车轨道连接高度和吊车梁端高度。吊车梁端高度。确定厂房高度时，考虑建筑模数的要求，屋面梁底标高应为确定厂房高度时，考虑建筑模数的要求，屋面梁底标高应为300 mm300 mm的倍数；柱的牛腿顶面标高应为的倍数；柱的牛腿顶面标高应为300 mm300 mm的倍数；吊车轨顶的倍数；吊车轨顶标高应为标高应为600 mm600

29、mm的倍数。为满足以上要求，允许吊车轨顶实际设的倍数。为满足以上要求，允许吊车轨顶实际设计标高与工艺要求的标志高度相差计标高与工艺要求的标志高度相差200 mm200 mm。2.3 排架结构的构件选型 单层装配式钢筋混凝土排架结构厂房中的屋面板、屋架或屋单层装配式钢筋混凝土排架结构厂房中的屋面板、屋架或屋面梁、吊车梁等构件，应根据厂房的柱网尺寸、高度、吊车起重面梁、吊车梁等构件，应根据厂房的柱网尺寸、高度、吊车起重量和承受的荷载等实际情况，并考虑当地材料供应和施工条件，量和承受的荷载等实际情况，并考虑当地材料供应和施工条件，经过技术和经济的比较，按标准图集中的要求合理地选用。经过技术和经济的比

30、较，按标准图集中的要求合理地选用。2.3.1 2.3.1 屋盖构件屋盖构件1.1.屋面板屋面板 单层厂房无檩体系屋盖的常用屋面板类型、特点及使用范围单层厂房无檩体系屋盖的常用屋面板类型、特点及使用范围见表见表2-12-1。2.2.天窗架天窗架 天窗架有钢和钢筋混凝土两种，其跨度为天窗架有钢和钢筋混凝土两种，其跨度为6 m6 m或或9 m9 m。单层厂。单层厂房中常用钢筋混凝土三铰刚架式天窗架房中常用钢筋混凝土三铰刚架式天窗架(如图如图2.92.9所示所示)由两个三由两个三角形刚架在顶节点处及底部与屋架焊接而成。角形刚架在顶节点处及底部与屋架焊接而成。3.3.屋面梁和屋架屋面梁和屋架 常用屋面梁

31、和屋架的形式、跨度、特点及适用范围见表常用屋面梁和屋架的形式、跨度、特点及适用范围见表2-2-2 2。4.4.托架托架 单层厂房中常用预应力混凝土三角形托架和折线形托架单层厂房中常用预应力混凝土三角形托架和折线形托架(如图如图2.102.10所示所示)。2.3.2 2.3.2 吊车梁及柱吊车梁及柱1.1.吊车梁吊车梁 吊车梁支承在柱牛腿上，承受吊车传来的竖向荷载和横向或吊车梁支承在柱牛腿上，承受吊车传来的竖向荷载和横向或纵向水平荷载，并把它们传给牛腿和横向或纵向平面排架。吊车纵向水平荷载，并把它们传给牛腿和横向或纵向平面排架。吊车梁同时还有连系纵向柱列，增强厂房纵向刚度的作用。常用吊车梁同时还

32、有连系纵向柱列，增强厂房纵向刚度的作用。常用吊车梁的类型见表梁的类型见表2-32-3。设计时可根据吊车的工作级别、跨度、起重。设计时可根据吊车的工作级别、跨度、起重量和台数从相应的标准图中选用，并在结构布置图中标明其编号。量和台数从相应的标准图中选用，并在结构布置图中标明其编号。2.2.柱柱 柱是单层厂房重要的承重构件。按照受力不同分为排架柱和柱是单层厂房重要的承重构件。按照受力不同分为排架柱和抗风柱。抗风柱。1)1)排架柱排架柱 排架柱的常用形式有矩形截面柱、工字形截面柱和双肢柱等排架柱的常用形式有矩形截面柱、工字形截面柱和双肢柱等(如图如图2.112.11所示所示)。一般，当排架柱的截面高

33、度。一般，当排架柱的截面高度h h500 mm500 mm时，采时，采用矩形截面柱；当用矩形截面柱；当h h=600 mm=600 mm800 mm800 mm时，采用矩形或工字形截面时，采用矩形或工字形截面柱；当柱；当h h=900 mm=900 mm1200 mm1200 mm时，采用工字形截面柱；当时，采用工字形截面柱；当h h=1300=1300 mmmm1500 mm1500 mm时，采用工字形截面柱或双肢柱；当时，采用工字形截面柱或双肢柱；当h h1600 mm1600 mm时，采用双肢柱。时，采用双肢柱。排架柱的截面尺寸不仅要满足截面承载力要求，还要具有足够的刚度，以保证厂房在正

34、常使用过程中不出现过大的变形。根据已建成厂房的实际经验和实测资料，表2-4列出可不进行刚度验算的柱的最小截面尺寸，表2-5列出柱的常用的截面尺寸，在确定排架柱的截面尺寸时，可作为参考。注：(1)为基础顶至吊车梁底的高度。(2)为基础顶至柱顶总高度。(3)Q为吊车起重量。注：(1)矩表示矩形截面b h。(2)表示工字形截面b h hf(hf为翼缘厚度)。(3)双表示双肢柱b h hz(hz为肢杆厚度)。2)抗风柱 当单层厂房的端横墙(山墙)受风面积较大时，就需设置抗风柱将山墙分为若干个区格。这样墙面受到的风荷载，一部分直接传给纵向柱列，另一部分则通过抗风柱与屋架上弦或下弦的连接传给纵向柱列和抗风

35、柱下基础。当厂房的跨度为9 m12 m，抗风柱高度在8 m以下时，可采用与山墙同时砌筑的砖壁柱作为抗风柱。当厂房的跨度和高度较大时，应在山墙内侧设置钢筋混凝土抗风柱(如图2.12(a)所示)，并用钢筋与山墙拉接。抗风柱与屋架既要可靠的连接，以保证把风荷载有效地传给屋架直至纵向柱列；又要允许两者之间具有一定竖向位移的可能性，以防厂房与抗风柱沉降不均匀时产生不利的影响。在实际工程中，抗风柱与屋架常采用横向有较大刚度，而竖向又可位移的钢制弹簧板连接(如图2.12(b)所示)。抗风柱在风荷载作用下的计算简图如图2.12(c)所示。钢筋混凝土抗风柱的上柱宜采用不小于350 mm350 mm的矩形截面；下

36、柱可采用矩形截面或工字形截面，其截面宽度b350 mm，截面高度h600 mm，且hHe/25(He为抗风柱基础顶至与屋架连接处的高度)。1.圈梁 圈梁为非承重的现浇钢筋混凝土构件，在墙体的同一水平面上连续设置，构成封闭状，并和柱中伸出的预埋拉筋连接。圈梁的作用是将厂房的墙体和柱等箍束在一起，增强厂房结构的整体刚度，防止因地基不均匀沉降或较大振动作用等对厂房产生的不利影响。圈梁的设置与墙体高度、设备有无振动及地基情况等有关。一般情况下，单层厂房可按下列原则设置圈梁：(1)无吊车的砖砌围护墙厂房，当檐口标高为5 m8 m时，应在(2)檐口标高处设置圈梁一道；当檐口标高大于8 m时，应增加设置数(

37、3)量。(2)无吊车的砌块围护墙厂房，当檐口标高为4 m5 m时，应在檐口标高处设置圈梁一道；当檐口标高大于5 m时，应增加设置数量。(3)设有吊车或较大振动设备的单层厂房，除在檐口或窗顶标高处设置圈梁外，尚应增加设置数量。圈梁的截面宽度宜与墙厚相同，当墙厚大于240 mm时，其宽度不宜小于2/3墙厚。圈梁的截面高度不应小于120 mm。圈梁中的纵向钢筋不应少于410，绑扎接头的搭接长度按受拉钢筋考虑，箍筋间距不应大于300 mm。圈梁兼作过梁时，过梁部分的钢筋按计算另行增配。2.连系梁 连系梁一般为预制钢筋混凝土构件，两端支承在柱牛腿上，用预埋件或螺栓与牛腿连接。连系梁的作用是承受其上墙体及

38、窗重，并传给排架柱；同时起连系纵向柱列增强厂房纵向刚度的作用。3.基础梁 在单层厂房中，一般用基础梁来支承围护墙，并将围护墙的重力传给基础。基础梁通常为预制钢筋混凝土简支梁，两端直接支承在基础顶部(如图2.13(a)所示)；如果基础埋深较大，可将基础梁支承在基础顶部的混凝土垫块上(如图2.13(b)所示)。施工时，基础梁支承处应坐浆。基础梁的顶面一般位于室内地坪以下50 mm处；基础梁的底面以下应预留 100 mm的空隙，以保证基础梁可随基础一起沉降。当基础梁上围护墙较高(如：15 m以上)，墙体不能满足承载力要求，或基础梁不能承担其上墙重时，可设置连系梁。当厂房的围护墙不高，柱基础埋深较小，

39、且地基较好时，可不设置基础梁，采用墙下条形基础。2.3.4 基础 单层厂房的柱下基础一般采用单独基础。这种基础按外形不同，分为阶形基础和锥形基础，如图2.14所示。为了便于预制柱的插入，并保证柱与基础的整体性，这种基础与预制柱的连接部分常做成杯口状，故统称杯形基础。杯形基础构造简单，施工方便，适用于地基土质较均匀，基础持力层距地面较浅，地基承载力较大，柱传来的荷载不大的一般厂房。当柱下基础与设备基础的布置发生冲突，或局部地质条件较差，需将柱下基础深埋时，为了不改变预制柱的长度，可采用高杯形基础(如图2.15所示)。当柱传来的荷载较大，或地基承载力较小，采用单独的杯形基础所需底面积较大，导致相邻

40、基础非常接近时，可采用柱下条形基础(如图2.16所示)。当地基土质很不均匀，可能发生影响厂房正常使用的不均匀沉降时，也宜采用条形基础。如果柱传来的荷载很大，而基础的持力层又很深，则应考虑采用桩基础(如图2.17所示)。2.4 排架结构的内力分析与内力组合 对单层厂房排架结构进行内力分析和内力组合，是为了获得排架柱在各种荷载作用下，控制截面的最不利内力，作为设计柱的依据；同时，柱底截面的最不利内力，也是设计基础的依据。主要内容包括：确定计算简图、荷载计算、内力分析和内力组合。2.4.1 计算简图1.计算单元 单层厂房结构受到的荷载主要由横向平面排架(简称横向排架)承担。横向排架沿厂房纵向一般为等

41、间距排列(如图2.18(a)所示)；作用于厂房横向的荷载除吊车荷载外。其他荷载(如结构自重、雪荷载、风荷载等)沿纵向又是均匀分布的。因此，厂房中部各横向排架所承担的荷载和受力情况均相同，在计算时，可通过两相邻柱距的中线取出有代表性的一段，如图2.18(a)中的阴影部分，作为计算单元。作用于计算单元范围内的荷载，则完全由该单元的横向排架承担。由于吊车的大车可沿厂房的纵向移动，因此，通过吊车梁传给排架柱的吊车荷载不能按计算单元考虑。2.2.基本假定基本假定 根据单层厂房结构的实际工程构造，为了简化计算，确定计根据单层厂房结构的实际工程构造，为了简化计算，确定计算简图时，作如下基本算简图时，作如下基

42、本 假定：假定：(1)(1)排架柱下端固接于基础顶面。由于预制的排架柱插入基础杯排架柱下端固接于基础顶面。由于预制的排架柱插入基础杯(2)(2)口有足够的深度，并采用较高一等级的细石混凝土和基础浇捣口有足够的深度，并采用较高一等级的细石混凝土和基础浇捣连连(3)(3)成整体，而地基的变形又受到设计控制，基础可能发生的转动成整体，而地基的变形又受到设计控制，基础可能发生的转动一一(4)(4)般很小，故可假定排架柱的下端固接于基础顶面。般很小，故可假定排架柱的下端固接于基础顶面。(2)(2)排架柱上端与横梁排架柱上端与横梁(屋架或屋面梁的统称屋架或屋面梁的统称)铰接。横梁通常为铰接。横梁通常为预制

43、构件，在柱顶通过预埋钢板焊接连接或用螺栓连接在一起。预制构件，在柱顶通过预埋钢板焊接连接或用螺栓连接在一起。这种连接方式，可传递水平力和竖向力，而不能可靠地传递弯这种连接方式，可传递水平力和竖向力，而不能可靠地传递弯矩，因此假定排架柱上端与横梁为铰接较符合实际情况矩，因此假定排架柱上端与横梁为铰接较符合实际情况 (3)(3)横梁为轴向变形可忽略不计的刚性连杆。钢筋混凝土或预应横梁为轴向变形可忽略不计的刚性连杆。钢筋混凝土或预应力混凝土屋架在荷载作用下，其轴向变形很小，可忽略不计，视力混凝土屋架在荷载作用下，其轴向变形很小，可忽略不计，视为刚性连杆。根据这一假定，排架受力后，横梁两端柱的水平位为

44、刚性连杆。根据这一假定，排架受力后，横梁两端柱的水平位移相等。但需注意，若横梁为下弦刚度较小的组合式屋架或两铰移相等。但需注意，若横梁为下弦刚度较小的组合式屋架或两铰拱、三铰拱屋架，则应考虑横梁轴向变形对排架柱内力的影响。拱、三铰拱屋架，则应考虑横梁轴向变形对排架柱内力的影响。3.3.计算简图计算简图 根据上述基本假定，可得横向排架的计算简图，如图根据上述基本假定，可得横向排架的计算简图，如图2.18(b)2.18(b)所示。所示。在计算简图中，排架柱的轴线分别取上、下柱的截面中心在计算简图中，排架柱的轴线分别取上、下柱的截面中心线；上柱高线；上柱高H H1 1(或或H Hu u)为牛腿顶面至

45、柱顶的高度；下柱高为牛腿顶面至柱顶的高度；下柱高H H1 1为基础为基础顶面至牛腿顶面的高度；柱总高顶面至牛腿顶面的高度；柱总高H H2 2(或或H)H)为为H H1 1与与H H1 1之和；上、下柱之和；上、下柱的截面抗弯刚度的截面抗弯刚度EIEI1 1(或或EIEIu u)、EIEI2 2(或或EIEI1 1)可按所选用的混凝土强可按所选用的混凝土强度等级和预先设定的截面形状与尺寸确定。度等级和预先设定的截面形状与尺寸确定。2.4.2 2.4.2 荷载计算荷载计算 作用于厂房横向排架上的荷载有恒荷载和活荷载两类。恒荷作用于厂房横向排架上的荷载有恒荷载和活荷载两类。恒荷载一般包括屋盖自重载一

46、般包括屋盖自重G G1 1、上柱自重、上柱自重G G2 2、下柱自重、下柱自重G G3 3、吊车梁与轨、吊车梁与轨道联结件等自重道联结件等自重G G4 4以及由支承在柱牛腿上的连系梁传来的围护结以及由支承在柱牛腿上的连系梁传来的围护结构等自重。活荷载一般包括屋面活荷载构等自重。活荷载一般包括屋面活荷载Q Q1 1、吊车竖向荷载、吊车竖向荷载D Dmaxmax、吊、吊车横向水平荷载车横向水平荷载T Tmaxmax、横向的均布风荷载、横向的均布风荷载q q及作用于排架柱顶的集及作用于排架柱顶的集中风荷载中风荷载F Fw w等等(如图如图2.192.19所示所示)。1.1.恒荷载恒荷载1)1)屋盖自

47、重屋盖自重G G1 1 屋盖自重为计算单元范围内的屋面构造层、屋面板、天窗屋盖自重为计算单元范围内的屋面构造层、屋面板、天窗架、屋架或屋面梁、屋盖支撑等自重。屋盖自重以集中力架、屋架或屋面梁、屋盖支撑等自重。屋盖自重以集中力G G1 1的形的形式作用于柱顶。当采用屋架时，式作用于柱顶。当采用屋架时，G G1 1的作用线通过屋架上、下弦中的作用线通过屋架上、下弦中心线的交点，一般距厂房纵向定位轴线心线的交点，一般距厂房纵向定位轴线150 mm(150 mm(如图如图2.20(a)2.20(a)所所示示)。当采用屋面梁时，。当采用屋面梁时，G G1 1的作用线通过梁端支承垫板的中心线。的作用线通过

48、梁端支承垫板的中心线。G G1 1对上柱截面中心线一般有偏心距对上柱截面中心线一般有偏心距e e1 1，对下柱截面中心线又增加，对下柱截面中心线又增加一偏心距为一偏心距为 e e2 2(e e2 2为上下柱截面中心线的间距为上下柱截面中心线的间距)。故。故G G1 1对柱顶截面对柱顶截面有力矩有力矩M M1 1=G G1 1 e e1 1，对下柱变截面处有一个附加力矩，对下柱变截面处有一个附加力矩M M1 1=G G1 1 e e2 2，如图如图2.20(b)2.20(b)所示。所示。2)2)柱自重柱自重G G2 2和和G G3 3 上、下柱的自重上、下柱的自重G G2 2、G G3 3(下柱

49、包括牛腿下柱包括牛腿)分别按各自的截面尺分别按各自的截面尺寸和高度计算。寸和高度计算。G G2 2作用于上柱底部截面中心线处，在牛腿顶面作用于上柱底部截面中心线处，在牛腿顶面处，对下柱截面中心线有力矩处，对下柱截面中心线有力矩M M2 2=G G2 2 e e2 2。G G3 3作用于下柱底部，且作用于下柱底部，且与下柱截面中心线重合，如图与下柱截面中心线重合，如图2.21(a)2.21(a)和图和图2.21(b)2.21(b)所示。所示。3)3)吊车梁与轨道联结等自重吊车梁与轨道联结等自重G G4 4 吊车梁与轨道联结等自重吊车梁与轨道联结等自重G G4 4可根据所选用的构配件，由相应可根据

50、所选用的构配件，由相应的标准图集中查得，轨道联结也可按的标准图集中查得，轨道联结也可按1 kN/m2 kN/m1 kN/m2 kN/m计算。计算。G G4 4沿沿吊车梁的中线作用于牛腿顶面，对下柱截面中心线有偏心距吊车梁的中线作用于牛腿顶面，对下柱截面中心线有偏心距 e e4 4，在牛腿顶面处有力矩在牛腿顶面处有力矩M M3 3=G G4 4e e4 4，如图，如图2.21(a)2.21(a)和和2.21(c)2.21(c)所示。所示。当考虑当考虑G G1 1、G G2 2、G G3 3、G G4 4共同作用时，需要按排架计算内力的简共同作用时，需要按排架计算内力的简图如图图如图2.222.2