單層廠房常見問題解答

1、第12章單層廠房常見問題解答1 單層廠房的特點如何？答：承載能力方面的特點：作用在單層廠房結構上的荷載、 廠房的跨度和高度都往往比較大， 并且常受到來自吊車、 動力機械設備的荷載的作用， 要求單層廠房的結構構件要有足夠的承 載能力。設計方式方面的特點：為了便于定型設計，單層廠房常采用構配件標準化、系列化、通用化、生產(chǎn)工廠化和便于機械化施工的建造方式。本章主要講述常用的裝配式鋼筋混凝土排架結構的單層廠房。2 單層廠房的結構體系及其組成如何？ 答：單層廠房的結構體系及其組成：(1) 屋蓋和墻體維護結構體系屋面板、屋架或屋面梁、托架、天窗架屬于屋蓋結構體系。屋蓋結構分無檁屋蓋和有 檁屋蓋兩種，無檁屋

2、蓋由大型屋面板、屋面梁或屋架(包括屋蓋支撐)組成，有檁屋蓋由小 型屋面板、檁條、屋架(包括屋蓋支撐)組成。當設有天窗架、托架時，主要起圍護和承重(承重屋架結構自重、屋面活荷載、雪荷載和其它荷載)，以及采光和通風的作用。(2) 橫向排架結構體系屋面梁或屋架、橫向柱列和基礎等組成橫向平面排架結構，它是單層廠房的基本承重 結構。(3) 縱向排架結構體系縱向平面排架結構體系是由縱向柱列和基礎、連系梁、吊車梁和柱間支撐等組成的。它的作用是保證廠房結構的縱向穩(wěn)定和承受縱向水平荷載的作用。3單層廠房的結構型式上可分為哪兩大類？其組成、特點和適用如何？答：單層廠房的結構型式上可分為排架結構和剛架結構二大類。(

3、1) 排架結構型式是指鋼筋混凝土排架由屋面梁(或屋架)、柱和基礎組合，排架柱上部與屋架鉸接，排架柱下部與基礎剛接的結構型式。排架結構是目前單層廠房的基本結構形式。其跨度可超過30m,高度達2030m或更高,吊車噸位可達150噸以上。根據(jù)生產(chǎn)工藝和使用要求，排架結構可設計成如圖12-2所示的單跨結構和多跨結構。多跨結構可以采用如圖12-3所示的等高、不等高和鋸齒形等多種形式。排架結構具有構造簡單、施工方便的特點。圖12-2排架類型圖12-3鋸齒形廠房（2）剛架結構型式的特點是梁柱合一，剛接成一個構件，柱下部與基礎鉸接，頂節(jié)點 可為鉸接或剛接。目前常用的剛架結構是裝配式門式剛架。頂節(jié)點為鉸接時，稱

4、為三鉸門式剛架（圖12-4a），頂節(jié)點為剛接時稱為二鉸門式剛架（圖12-4b ）。門式剛架可以做成單跨或多跨結構，其頂部一般為人字形，也可做成弧形。岡慄結構具有構件種類少，制作較簡單，結構輕巧，室內(nèi)有較大空間的優(yōu)點，但由于 橫梁在荷載作用下會產(chǎn)生水平推力，產(chǎn)生跨變，在梁柱節(jié)點處易產(chǎn)生早期裂縫。所以門式剛架一般適用于吊車起重量不超過10噸，跨度不超過16-34m的金工，機修，裝配等車間或倉庫。4 單層廠房的傳力途徑如何？答：為了說明作用在廠房上的荷載是如何傳遞到地基的，結合上述的體系，將荷載分 為豎向荷載和水平荷載，其荷載的傳遞路線如圖12-6所示。水由荷載的傳遞路線可以看出，作用在廠房結構上的

5、大部分荷載（屋蓋上的豎向荷載， 吊車上的豎向荷載和橫向水平荷載， 橫向風荷載或橫向地震作用， 部分墻體和墻梁的自重以 及柱上的設備等荷載）都是通過橫向排架傳給基礎、再傳到地基中去。 所以， 一般單層廠房 中，橫向排架是主要承重結構，屋架、吊車梁、柱和基礎是主要承重構件。5什么稱為單層廠房的柱網(wǎng)？什么是單層廠房的柱網(wǎng)布置？縱向定位軸線與橫向定位軸線 如何表示？ 答：承重柱和承重墻在平面上構成的網(wǎng)格稱為柱網(wǎng)。柱網(wǎng)布置就是確定柱子的跨度 （即縱向定位軸線之間的距離） 和柱距 （即橫向定位軸線 之間的距離） 。縱向定位軸線，一般以CA、（B、表示；橫向定位軸線，一般以O、O、 表示。6柱網(wǎng)布置的一般原

6、則是什么？ 答：柱網(wǎng)布置的一般原則是：符合生產(chǎn)和使用要求；建筑平面和結構方案經(jīng)濟合理；在廠房 結構形式和施工方法上先進和合理；符合廠房建筑模數(shù)協(xié)調標準（GBJ6- 86）的規(guī)定；適應生產(chǎn)發(fā)展和技術革新的要求。7按照模數(shù)化的要求，廠房的跨度、柱距尺寸的取值有何要求？答：按照模數(shù)化的要求，廠房的跨度在18m以下，一般取 3m的倍數(shù)；在18m以上，取6m的倍數(shù)，當工藝布置和技術經(jīng)濟有明顯優(yōu)越性時，也可采用21m 27m或33m的跨度。廠房的柱距，一般取6m的倍數(shù)。8通常所說的單層廠房的變形縫哪三種？單層廠房的變形縫是如何設置的？ 答：通常所說的單層廠房的變形縫包括伸縮縫、沉降縫和防震縫三種。伸縮縫從

7、基礎頂面開始，將兩個溫度區(qū)段的上部結構完全分開，留出一定寬度的縫隙， 當溫度變化時，結構可自由的變形，防止房屋開裂。沉降縫是將兩側廠房結構（包括基礎）全部分開。沉降縫也可兼作伸縮縫。 防震縫是為了減輕廠房震害而設置的。 當廠房平、 立面布置復雜， 結構高度或剛度相差 很大， 以及廠房側變建變電所、 生活間等坡屋時， 應設置防震縫將相鄰兩部分完全分開。地 震區(qū)的廠房的伸縮縫和沉降縫均應符合防震縫的要求。9什么是廠房支撐體系？單層廠房的支撐體系包括哪兩部分？ 答：廠房支撐體系是連系屋架、 柱等構件，使其構成廠房空間整體，保證整體剛性和結構幾 何穩(wěn)定性的重要組成部分。單層廠房的支撐體系包括屋蓋支撐和

8、柱間支撐兩部分。10廠房屋蓋支撐包括哪些部分？ 答：廠房屋蓋支撐包括上、下弦橫向水平支撐，縱向水平支撐，垂直支撐和縱向水平系桿。11什么是橫向水平支撐？橫向水平支撐布置的位置及作用如何？什么情況下應布置橫向水 平支撐？答：橫向水平支撐是由交叉角鋼和屋架上弦或下弦組成的水平桁架。橫向水平支撐布置在溫度區(qū)段的兩端及廠房端部的第一或第二柱間，其作用是加強屋 蓋的整體剛性，保證屋架的側向穩(wěn)定，將山墻抗風柱所承受的縱向水平力傳至兩側柱列上。凡屋面為有檁體系或屋面雖為無檁體系，但屋面板與屋架連接點的焊接質量不能保證， 且山墻抗風柱與屋架上弦連接時應設置上弦橫向水平支撐。 當天窗通到廠房端部的第二柱間 或通

9、過伸縮縫時， 應在第一或第二柱間的天窗范圍內(nèi)設置上弦橫向水平支撐并在天窗范圍內(nèi) 沿縱向設置一到三道通長的受壓系桿，12什么是縱向水平支撐？縱向水平支撐的設置應根據(jù)哪些因素確定？在什么情況下必須設 置縱向水平支撐？縱向水平支撐布置在什么位置？ 答：縱向水平支撐是由鋼桿件和屋架下弦第一節(jié)間組成的水平桁架， 作用是加強屋蓋結構在 橫向水平面內(nèi)的剛度，使橫向水平荷載沿縱向分布?？v向水平支撐的設置應根據(jù)廠房跨度、 跨數(shù)和高度、 屋架承重結構方案、 吊車噸位及工 作等因素確定。當局部柱間設有托架時， 則必須在設有托架的柱間和兩端相鄰的一個柱間設置下弦縱向 水平支撐。縱向水平支撐布置在下弦平面端節(jié)點中。13

10、什么是垂直支撐？垂直支撐有哪些形式？垂直支撐的作用如何？答：垂直支撐是由鋼桿件與屋架的垂直腹桿或天窗架的立柱組成的垂直桁架。垂直支撐有十字交叉形， W形，斜叉形等。垂直支撐通常與橫向水平支撐配合使用，保 證屋架及天窗架在荷載作用下的平面外穩(wěn)定， 將屋架上弦平面內(nèi)的水平荷載傳遞到屋架下弦 平面內(nèi)。14單層廠房屬在什么情況下應設置柱間支撐答：當單層廠房屬下列情況之一時，應設置柱間支撐。（ 1）廠房內(nèi)設有重級工作制吊車或中、輕級工作制吊車，起重量在10t 以上時；（2）廠房跨度在18m及18m以上或柱高在 8m或8m以上時；（ 3）縱向柱的總數(shù)每排在 7 根以下時；（ 4）設有 3t 及 3t 以上

11、懸掛吊車時；（ 5）露天吊車的柱列。15抗風柱的作用如何？答：單層廠房的山墻因受風面積較大，一般需設置抗風柱將山墻分為幾個區(qū)格，使墻 面所受到的風荷的一部分 （靠近縱向柱列區(qū)格） 直接傳給縱向柱列， 另一部分則經(jīng)抗風柱下 端傳給基礎，上端通過屋蓋系統(tǒng)傳給縱向柱列。16圈梁、連系梁、過梁和基礎梁分別有那些作用？答：當用磚墻作為維護墻體時，一般要設置圈梁、連系梁、過梁和基礎梁。圈梁的作用是將墻體和柱、 抗風柱等箍在一起， 增加廠房的整體剛性， 防止由于地基發(fā) 生過大的不均勻沉降或較大振動荷載引起的不利影響。連系梁的作用是支承墻體重量， 連系縱向柱列， 增強廠房縱向剛度， 傳遞縱向水平荷載。 過梁的

12、作用是承托門窗洞口上部的墻體重量。基礎梁的作用是承受墻體重量，并把圍護墻體重量傳給柱基，不另做墻體基礎。17鋼筋混凝土單層廠房結構的構件主要包括哪些？哪些構件一般都可以根據(jù)具體工程， 工業(yè)廠房結構構件標準圖集中選用標準、定型的構件。答：鋼筋混凝土單層廠房結構的構件主要包括有屋面板、天窗架、支撐、吊車梁、墻 板、連系梁、基礎梁、柱、基礎等。為了加速建設步伐，提高設計標準化水平，縮短工期， 這些構件除柱和基礎外， 一般都可以根據(jù)具體工程， 從工業(yè)廠房結構構件標準圖集中選用標 準、定型的構件。18單層廠房的屋蓋結構分哪兩種？無檁體系和有檁體系分別由哪些構件組成，其特點和作用如何？答：單層廠房的屋蓋結

13、構分無檁體系和有檁體系兩種。 無檁體系由大型屋面板、天窗架、屋架和屋蓋支撐組成，這種體系有較好的整體性和 剛度，并且構件種類和數(shù)量較少，施工速度快，適用于大中型單層廠房。有檁體系由小型屋面板、檁條、屋架和屋蓋支撐組成，這種體系具有構件尺寸小，重 量輕， 便于運輸和安裝的特點， 但是由于構件種類多，承載力較低，屋蓋的剛度和整體性較 差，一般用于非保溫的小型車間和山區(qū)建筑中。19鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房結構的計算分析過程是如何進行簡化的？ 答：鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房結構是一個空間結構， 它的計算分析過程是求解一個空間結構 的過程；但為了計算的簡單，通常都將整個結構按縱、橫向平面排架分別進行結構計算。

14、也 就是說， 近似的認為各個橫向平面排架之間和各個縱向平面排架之間都是互不影響， 獨立工 作的，從而把問題簡化。由于縱向排架柱子往往較多， 縱向剛度較好， 因此在承受吊車縱向制動力和山墻傳來的 縱向風荷作用時， 每根柱子引起的內(nèi)力值較小， 故縱向排架一般可以不必計算， 只需進行縱 向排架在地震力作用下的內(nèi)力分析和驗算。 橫向排架承受廠房的主要荷載作用， 而且柱子較 少，剛度亦較差，因此廠房結構設計時，必須進行橫向排架內(nèi)力分析和計算。20排架內(nèi)力分析的目的是什么？其主要內(nèi)容包括哪些？ 答：排架內(nèi)力分析的目的主要是為了求得在各種荷載作用下起控制作用的構件截面的最 不利內(nèi)力， 以此作為設計柱子和基礎

15、的依據(jù)。 主要內(nèi)容為： 計算單元的選取、 荷載計算、 柱控制截面的內(nèi)力分析和內(nèi)力組合。必要時，還應驗算排架的水平位移值。21一般鋼筋混凝土排架通常作哪些假定？ 答：一般鋼筋混凝土排架通常作如下假定：（1）柱的下端與基礎固結：將鋼筋混凝土預制柱插入基礎杯口一定的深度，并用高強 等級的細石混凝土和基礎緊密地澆成一體，因此可作為固端考慮。（2）柱的上端與屋架（或者屋面梁）鉸接：屋架（或者屋面梁）與柱頂連接處，用螺 栓連接或用預埋件焊接，這種連接對抵御轉動的能力很弱，因此可作為鉸接考慮。（3）排架橫梁為無限軸向剛性的剛桿，橫梁兩端處的柱的水平位移相等：排架橫梁為 鋼筋混凝土屋架或屋面梁時， 由于這類構

16、件的下弦剛度較大， 在受力后長度變化很小， 可以 略去不計，因此可認為橫梁是剛性連桿。 但當橫梁采用下弦剛度較小的組合式屋架或三絞拱、 二絞拱等屋架時，由于變形較大，則應考慮橫梁軸向變形對排架內(nèi)力的影響。22根據(jù)結構上作用的荷載在時間和空間上的變異，排架上的荷載在設計上可分為哪三類？答：根據(jù)結構上作用的荷載在時間和空間上的變異，在設計上可分為三類。（ 1）永久荷載（恒荷載） ：在結構使用期間，其值不隨時間變化，或其量值隨時間的變 異與平均值相比可以忽略不計者；也包括具有某個限值的單調變異的荷載，例如結構自重、 土壓力等。（2）可變荷載（活荷載）：在結構使用期間，其量值隨時間的變異既不是單調的，

17、與平均值相比又不可忽略的荷載。例如樓面活荷載、屋面活荷載、雪荷載、積灰荷載、吊車荷載、 風荷載等。（3）偶然荷載：在設計所考慮的使用期間下不一定出現(xiàn)的荷載，但它一旦出現(xiàn)，其量 值很大且持續(xù)時間很短。例如爆炸力、撞擊力、龍卷風、地震作用等。23. 作用在排架上的荷載標準值（以下簡稱荷載）主要有哪些？答：作用在排架上的荷載標準值（以下簡稱荷載）主要有：（1） 廠房結構的恒荷載。一般包括屋蓋自重G,上柱自重G2,下柱自重G,吊車梁及軌道等零件自重G4以及有時支承在柱牛腿上的維護結構等重量G5;（2） 活荷載一般包括：屋面活荷載Q;吊車荷載，包括吊車垂直輪壓和水平制動力。Dnax、Tmax；均布風荷載

18、和集中于柱頂標高處的集中風載，如q、Fw等。24. 等高排架在任意荷載作用下采用剪力分配法計算時哪三個步驟？ 答：等高排架在任意荷載作用下采用剪力分配法計算時可以分為三個步驟:圖 12-37（1） 在直接受荷柱的頂端加一不動鉸支座以阻止水平側移，求其支座反力R?，F(xiàn)以吊車橫 向水平制動力Tmax為例，見圖12-37。（2） 撇除附加的鉸支座，且加反向作用力R于排架柱頂，見圖12-37，以恢復到原來的實際情況。（3）把圖12-37兩種情況求得的排架各柱內(nèi)力疊加起來，即為排架的實際內(nèi)力。25什么是排架的荷載組合和內(nèi)力組合？答：排架結構除承受永久荷載作用外，還承受可變荷載的作用（一種或是多種），對于排

19、架柱的某一截面而言，并不一定是在所有可變荷載同時作用時產(chǎn)生的內(nèi)力才是最不利的。因此在排架柱內(nèi)力分析時，是先將排架內(nèi)力分析中各種荷載單獨作用時各柱的內(nèi)力的結果求出 來，經(jīng)過組合，求出起控制作用的截面的最不利內(nèi)力，以此作為柱及基礎配筋計算的依據(jù)。26 單層廠房內(nèi)力組合時的控制截面是哪里？答：單層廠房內(nèi)內(nèi)力組合時的控制截面應為上柱的底部截面、牛腿的頂部面和下柱的底部截面。27.對不考慮抗震計算的單層工業(yè)廠房排架，常見的荷載組合有哪幾種? 答：對不考慮抗震計算的單層工業(yè)廠房排架，常見的荷載組合有以下幾種： ( 1) 恒荷載 +0.9 ( 屋面活荷載 +吊車荷載 + 風荷載 ) ； (2) 恒荷載 +0

20、.9 (屋面活荷載 + 風荷載) ;(3) 恒荷載 +0.9 (吊車荷載 + 風荷載)；( 4) 恒荷載 +0.9 ( 屋面活荷載 + 吊車荷載 ) ；( 5) 恒荷載 + 吊車荷載；( 6) 恒荷載 + 風荷載 28對于排架柱通?？紤]哪四種內(nèi)力組合答：對于排架柱通?？紤]以下四種內(nèi)力組合：(1) +Mmax及相應的 N、V;(2) -Mmax及相應的N、V;(3) Nmax及相應的 M V;( 4) Nmin 及相應的 M、 V。29進行單層廠房結構的內(nèi)力組合時，還應注意哪幾點問題？答：進行單層廠房結構的內(nèi)力組合時，還應注意以下幾點問題：( 1 ) 永久荷載在任何一種內(nèi)力組合下都存在。(2)

21、吊車豎向荷載 Dmax 可分別作用在一跨的左柱或右柱，對于這兩種情況，每次只 能選擇其中一種情況參加內(nèi)力組合。對于單跨廠房，參與組合的吊車不宜多于 兩臺。(3) 在考慮吊車橫向水平荷載時，該跨必然相應作用有該吊車的豎向荷載;但在考 慮該吊車豎向荷載時，該跨不一定相應作用有該吊車的橫向水平荷載。( 4) 在考慮吊車橫向水平荷載時，對單跨或多跨廠房，參與組合的吊車不應多于兩 臺。對于多跨廠房，可能有兩種情況：即任意一跨內(nèi)有兩臺吊車或任意兩跨內(nèi) 各有一臺吊車。對這兩種情況均應考慮不同方向制動的兩種情況，但只能選其 中一種情況參與組合。(5) 風荷載的作用方向有向左和向右兩種，只能考慮其中一種參與組合

22、。(6) 在沒有吊車的廠房中，第( 2)種及第( 6)種荷載組合往往起決定性作用。對 有吊車的廠房，當不考慮吊車荷載時，柱的計算長度按無吊車廠房采用。30影響廠房空間作用的主要因素有哪些？ 答：一般來說影響廠房空間作用有下列主要因素。( 1 )屋蓋的剛度：屋蓋剛度越大，則空間作用越顯著，所以無檁體系屋蓋比有檁體系 屋蓋空間作用大。另外，廠房跨度越大，空間作用也越大。( 2)廠房兩端山墻：有無山墻對廠房空間作用影響很大，有山墻時廠房的空間作用比 無山墻的情況大好幾倍。( 3)廠房長度：對有山墻廠房，廠房長度越長，山墻的作用相對減弱;對無山墻廠房 或一端有山墻的廠房則相反，廠房長度越長，空間作用越

23、大。( 4)排架本身的剛度：排架本身的剛度越大，直接受力排架承擔的荷載越多，傳給其 它排架的荷載越小，空間作用越小。31在什么情況下，排架計算不考慮空間作用？答：在下列情況下，排架計算不考慮空間作用(即取卩=1)：(1) 當廠房一端有山墻或兩端均無山墻，且廠房長度小于36m時；( 2)天窗跨度大于廠房跨度的二分之一，或者天窗布置使廠房屋蓋沿縱向不連續(xù)時；(3) 廠房柱距大于12m時(包括一般柱距小于 12m但有個別柱距不等且最大柱距超過12m的情況；( 4)當屋架下弦為柔性拉桿時。32吊車豎向荷載和橫向水平荷載作用下， 考慮單跨廠房空間作用的排架內(nèi)力計算， 可按什 么步驟進行？答：吊車豎向荷載

24、和橫向水平荷載作用下， 考慮單跨廠房空間作用的排架內(nèi)力計算， 可 按下列步驟進行：( 1 )排架柱頂附加不動鉸支座，求出支座反力R；(2) 將柱頂反力R乘以廠房空間作用分配系數(shù)，并將它沿反方向施加于撤除附加鉸 支座的排架柱頂；(3) 將以上兩種情況求得的排架各柱內(nèi)力疊加起來，即為所求各柱內(nèi)力。33鋼筋混凝土柱的設計內(nèi)容包括哪些？答：鋼筋混凝土柱的設計內(nèi)容包括：( 1)選擇柱的形式在結構設計的方案階段，根據(jù)廠房規(guī)模和荷載的大小，考慮到地 區(qū)材料、施工等方面的具體條件，通過技術經(jīng)濟分析比較，選擇柱的形式。( 2)確定柱的外形根據(jù)廠房的結構形式、工藝和建筑要求確定。( 3)柱的截面配筋計算在排架內(nèi)力分析(包括抗震驗算和內(nèi)力組合)的基礎上，計 算保證承載力所需要的柱截面配筋，并驗算柱在吊裝運算階段的承載力和裂縫寬度。( 4)牛腿設計支承吊車梁和墻梁的柱牛腿的設計。( 5)進行連接構造設計指柱與屋架、吊車梁、柱