單層廠房的結(jié)構(gòu)組成及布置.ppt

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)單層工業(yè)廠房簡介,學習目標 了解單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的組成及結(jié)構(gòu)布置的特點。 了解牛腿構(gòu)造要求,根據(jù)不同使用要求，工業(yè)廠房可設(shè)計為單層廠房和多層廠房。按承重結(jié)構(gòu)材料的不同，工業(yè)廠房可分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房、鋼結(jié)構(gòu)廠房、混合結(jié)構(gòu)廠房。 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)單層廠房按主要承重結(jié)構(gòu)形式分為排架結(jié)構(gòu)和剛架結(jié)構(gòu)，如圖9.1所示。 排架結(jié)構(gòu)由屋架（或屋面梁）、柱、基礎(chǔ)組成，其中柱與基礎(chǔ)剛接，而屋架（或屋面梁）與柱鉸接。 排架結(jié)構(gòu)按所用材料的不同分為鋼屋架與鋼筋混凝土柱組成的排架結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)。,剛架結(jié)構(gòu)是指梁或屋架與柱剛性連接的結(jié)構(gòu)，柱與基礎(chǔ)通常為鉸接。常用的剛架結(jié)構(gòu)有鋼筋混凝土門式剛架結(jié)構(gòu)。,單層廠房的結(jié)構(gòu)組成及布置,一、單層廠房的結(jié)構(gòu)組成 單層廠房結(jié)構(gòu)是由一些構(gòu)件組成的一個復雜的空間受力體系，可將結(jié)構(gòu)整體分為以下幾個子結(jié)構(gòu)體系： 屋蓋系統(tǒng) 梁柱系統(tǒng) 基礎(chǔ) 支撐系統(tǒng) 維護系統(tǒng),屋蓋系統(tǒng) 屋蓋系統(tǒng)由排架柱頂以上部分構(gòu)件，包括屋面板、天溝板、屋架(或屋面大梁)組成。有時還設(shè)有天窗架和托架等。 屋面板：承受屋面構(gòu)造層自重、屋面活荷載、雪荷載、積灰荷載以及施工荷載等，并將它們傳給屋架（屋面梁），具有覆蓋、圍護和傳遞荷載的作用。,1）屋面板,屋蓋結(jié)構(gòu),屋架或屋面梁：與柱形成橫向排架結(jié)構(gòu)，承受屋蓋上的全部豎向荷載，承受其自重和板傳來的活載，并將其傳給排架柱。,2）屋架,天溝板：屋面排水并承受屋面積水及天溝板上的構(gòu)造層自重、施工荷載等，并將它們傳給屋架。 屋面排水分有組織排水和無組織排水，有組織排水一般是把雨水集到天溝內(nèi)再由雨水管排下，集聚雨水的溝就被稱為天溝。,3）天溝板,天窗架：形成天窗以便于采光和通風，承受其上屋面板傳來的荷載及天窗上的風荷載等，并將它們傳給屋架。,4）天窗架,托架：當柱間距大于屋架間距時用以支承屋架，并將屋架荷載傳給柱子。,5）托架,梁柱系統(tǒng) 梁柱系統(tǒng)由排架柱，抗風柱，吊車梁，基礎(chǔ)梁，連系梁，等構(gòu)成。 排架柱：承受屋蓋結(jié)構(gòu)、吊車梁、外墻、柱間支撐等傳來的豎向和水平荷載，并將它們傳給基礎(chǔ)。,6）排架柱,7）抗風柱,抗風柱：承受山墻傳來的風荷載，并將它們傳給屋蓋結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)。,抗風柱一般與基礎(chǔ)剛接，與屋架上弦鉸接；當屋架設(shè)有下弦橫向水平支撐時，也可與下弦鉸接或同時與上、下弦鉸接,抗風柱與屋架上、下弦連接構(gòu)造,連系梁：連系縱向柱列，增強廠房的縱向剛度，并將風荷載傳遞給縱向柱列，同時還承受其上部墻體的重量。,8）連系梁,基礎(chǔ)梁：承受圍護墻體的重量，并將其傳給基礎(chǔ)。,9）基礎(chǔ)梁,吊車梁：承受吊車豎向和橫向或縱向水平荷載，并將它們分別傳給橫向或縱向排架。,10）吊車梁, 基礎(chǔ) 承受柱、基礎(chǔ)梁傳來的荷載，并將其傳給地基。 基礎(chǔ)包括柱下獨立基礎(chǔ)和設(shè)備基礎(chǔ)。柱下獨立基礎(chǔ)承受柱和基礎(chǔ)梁傳來的荷載。設(shè)備基礎(chǔ)承受設(shè)備傳來的荷載。,11）基礎(chǔ), 支撐系統(tǒng) 支撐系統(tǒng)包括屋蓋支撐和柱間支撐。屋蓋支撐又分上弦橫向水平支撐，下弦橫向水平支撐，縱向水平支撐，垂直支撐及系桿。 屋蓋支撐加強屋蓋結(jié)構(gòu)空間剛度，保證屋架的穩(wěn)定，將風荷載傳給排架結(jié)構(gòu)。 柱間支撐加強廠房的縱向剛度和穩(wěn)定性，承受并傳遞縱向水平荷載至排架柱或基礎(chǔ)。,11）天窗架垂直支撐,12）屋架下弦橫向支撐,13）屋架垂直支撐,14）柱間支撐,豎向荷載傳遞, 橫向水平荷載傳遞, 縱向水平荷載傳遞,單層廠房中的橫向排架是主要承重結(jié)構(gòu)，而屋架、吊車梁、排架柱和基礎(chǔ)是主要承重構(gòu)件。,二、單層廠房的結(jié)構(gòu)布置,1、 單層廠房柱網(wǎng)布置 廠房承重柱(或承重墻)的定位軸線，在平面上排列形成的網(wǎng)格，稱為柱網(wǎng)。縱向定位軸線之間的距離稱為跨度，橫向定位軸線之間的距離稱為柱距。柱網(wǎng)布置就是確定跨度和柱距尺寸。也是確定屋面板， 屋架，吊車梁等構(gòu)件跨 度的依據(jù)。,廠房建筑統(tǒng)一化基本規(guī)則規(guī)定： 廠房跨度L應滿足： 當L18m 時，以3 m為模數(shù)，即9m、12m、15m、18 m。 當L18 m時，以6 m為模數(shù)，即24m、30m、36m。 廠房柱距一般為6 m， 當有特殊要求時， 可局部抽柱， 形成12 m柱距。,2、變形縫的設(shè)置 廠房的變形縫包括：伸縮縫、沉降縫、防震縫。 伸縮縫 由于材料的熱脹冷縮性質(zhì)，致使廠房隨溫度變化而產(chǎn)生變形，且廠房平面尺寸越大，積累變形越大，從而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)應力也越大，有可能導致結(jié)構(gòu)開裂或破壞。,為避免這種不利影響，可將廠房劃分開，用減小長度的方法來減小溫度引起的變形及應力。在相鄰段之間留有一定寬度的縫隙，供膨脹變形用，這個縫即稱為伸縮縫。,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定：對于裝配式鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)，在室內(nèi)或土中伸縮縫的最大間距為100 m，露天時，縫的最大間距為70 m。, 沉降縫,沉降縫：單層廠房結(jié)構(gòu)對地基不均勻沉降有較好的適應能力，故在一般的單層廠房中可不設(shè)沉降縫。當廠房相鄰兩部分高度相差大于10m，或吊車起重量相差懸殊，地基承載力或下臥層土質(zhì)有較大差別等，應考慮設(shè)置沉降縫。,沉降縫可兼起伸縮縫的作用, 防震縫,防震縫：位于地震區(qū)的單層廠房，如因生產(chǎn)工藝或使用要求而使其平、立面布置復雜或結(jié)構(gòu)相鄰兩部分的剛度和高度相差較大時，應設(shè)置防震縫將相鄰兩部分分開，防震縫的兩側(cè)應布置墻或者柱。,圖9.12 柱的截面形式,（a）矩形截面柱；(b) 工字形截面柱；(c) 雙肢柱；,排架結(jié)構(gòu)的構(gòu)件選型,適用條件,圖9.13 柱下獨立基礎(chǔ)的形式,（a）階形基礎(chǔ)；（b）錐形基礎(chǔ)；（c）高杯口基礎(chǔ),圖9.14 樁基礎(chǔ),柱下條形基礎(chǔ),3、 支撐的布置及作用,單層廠房支撐分屋蓋支撐和柱間支撐兩類。 屋蓋支撐包括：上弦橫向水平支撐、下弦橫向水平支撐、縱向水平支撐、垂直支撐、縱向水平系桿、天窗架支撐等。,上弦橫向水平支撐 構(gòu)成：沿廠房跨度方向用交叉角鋼、直腹桿和屋架上弦桿構(gòu)成的水平桁架。 作用：保證屋架上弦的側(cè)向穩(wěn)定性；增強屋蓋的整體剛度；作為山墻抗風柱的頂端水平支座，承受由山墻傳來的風荷載和其他縱向水平荷載，并傳至廠房縱向柱列。,上弦橫向水平支撐布置,布置：當屋蓋為有檁體系，或屋蓋為無檁體系，但屋面板與屋架的連接質(zhì)量不能保證且抗風柱與屋架上弦連接，每一伸縮縫區(qū)段端部第一或第二柱間布置； 當設(shè)有天窗，且天窗通過廠房端部的第二柱間或通過伸縮縫，應在第一或第二柱間的天窗范圍內(nèi)設(shè)置，并在天窗范圍內(nèi)沿縱向設(shè)置13道通長的受壓系桿，將天窗范圍內(nèi)各榀屋架與上弦橫向水平支撐連系起來。,下弦橫向水平支撐,構(gòu)成：沿廠房跨度方向用交叉角鋼、直腹桿和屋架下弦桿構(gòu)成的水平桁架 。,作用：將山墻風荷載及縱向水平荷載傳至縱向柱列；防止屋架下弦側(cè)向振動。,下弦橫向水平支撐布置,下弦橫向水平支撐,布置：當屋架下弦設(shè)有懸掛吊車，或廠房內(nèi)有較大振動，或山墻風荷載通過抗風柱傳至屋架下弦，應在每一伸縮縫區(qū)段兩端的第一或第二柱間設(shè)置，宜與上弦橫向水平支撐設(shè)置在同一柱間，以形成空間行架體系。,下弦橫向水平支撐布置,縱向水平支撐,構(gòu)成：由交叉角鋼、直桿和屋架下弦第一節(jié)間組成的縱向水平桁架 。,作用：加強屋蓋結(jié)構(gòu)的橫向水平剛度；保證橫向水平荷載的縱向分布，加強廠房的空間工作；保證托架上弦的側(cè)向穩(wěn)定。,縱向水平支撐布置,縱向水平支撐,布置：當設(shè)有軟鉤橋式吊車且廠房高度大、吊車起重量較大，應在屋架下弦端節(jié)間沿廠房縱向通長或局部設(shè)置一道。 當已設(shè)有下弦橫向水平支撐時，為保證廠房空間剛度，應盡可能與橫向水平支撐連接，以形成封閉的水平支撐系統(tǒng)。,縱向水平支撐布置,垂直支撐 構(gòu)成：由角鋼桿件與屋架直腹桿組成的垂直桁架，形式為十字交叉形或W形。 作用：保證屋架受荷后在平面外的穩(wěn)定；傳遞縱向水平力。,d、垂直支撐,布置： 應與下弦橫向水平支撐布置在同一柱間內(nèi)。 當廠房跨度小于18m且無天窗時，一般可不設(shè)垂直支撐和水平系桿； 當廠房跨度1830m、屋架間距為6m、采用大型屋面板時，應在每一伸縮縫區(qū)段端部的第一或第二柱間，屋架跨中設(shè)置一道垂直支撐； 當屋架跨度大于30m時，應在每一伸縮縫區(qū)段端部的第一或第二柱間，屋架跨度1/3左右的節(jié)點處設(shè)置兩道垂直支撐。,垂直支撐和水平系桿布置圖,e、水平系桿 構(gòu)成：分為上弦水平系桿和下弦水平系桿 。 作用：上弦水平系桿是為保證屋架上弦或屋面梁受壓翼緣的側(cè)向穩(wěn)定；下弦水平系桿是為防止在吊車或有其它水平振動時屋架下弦側(cè)向顫動。 布置：當屋蓋設(shè)置垂直支撐時，未設(shè)置垂直支撐的屋架間，在相應于垂直支撐平面內(nèi)的屋架上弦和下弦節(jié)點處，設(shè)置通長的水平系桿。,e、水平系桿 剛性系桿（壓桿）：凡設(shè)在屋架端部主要支承節(jié)點處和屋架上弦屋脊節(jié)點處的通長水平系桿，均應采用剛性系桿；當屋架橫向水平支撐設(shè)在伸縮縫區(qū)段兩端的第二柱間內(nèi)時，第一柱間內(nèi)的水平系桿均應采用剛性系桿。 柔性系桿（拉桿）：其余均可采用柔性系桿。,垂直支撐和水平系桿布置圖,柱間支撐布置,構(gòu)成：由交叉鋼桿件組成，交叉傾角宜取45，支撐鋼構(gòu)件的截面尺寸需經(jīng)承載力和穩(wěn)定計算確定 。,柱間支撐是縱向平面排架中最主要的抗側(cè)力構(gòu)件。,作用：提高廠房的縱向剛度和穩(wěn)定性；將吊車縱向水平制動力、山墻及天窗端壁的風荷載、縱向水平地震作用等傳至基礎(chǔ)。,柱間支撐作用示意圖,分類：對于有吊車的廠房，按其位置可分為上柱柱間支撐和下柱柱間支撐。,上柱柱間支撐 ：位于牛腿上部，并在柱頂設(shè)置通長的剛性系桿；承受作用在山墻及天窗壁端的風荷載，并保證廠房上部的縱向剛度。,下柱柱間支撐 ：位于牛腿下部；承受上部支撐傳來的內(nèi)力、吊車縱向制動力和縱向水平地震作用等，并將其傳至基礎(chǔ) 。,形式：十字交叉形；當柱間要通行或放置設(shè)備，或柱距較大而不宜采用交叉支撐時，可采用門架式支撐。,門架式柱間支撐,布置：當設(shè)有A6A8的吊車，或A1A5的吊車起重量10t時或廠房跨度18m，