單層工業(yè)廠房(第一節(jié))教材

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第3章單層廠房排架結(jié)構(gòu)第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置3.1.1

概述

工業(yè)廠房由于生產(chǎn)性質(zhì)、工藝流程、機(jī)械設(shè)備和產(chǎn)品的不同，按層數(shù)分類(lèi)，可分為：?jiǎn)螌訌S房多層廠房層數(shù)混合的廠房如精密儀表、電子、食品等工業(yè)如化學(xué)工業(yè)、熱電廠等如冶金或機(jī)械廠的煉鋼、軋鋼、鑄造、鍛壓、金工、裝配等車(chē)間，一般因設(shè)有大型機(jī)器或設(shè)備，產(chǎn)品較重且輪廓尺寸較大，故宜直接在地面上生產(chǎn)而設(shè)計(jì)成單層廠房——————§3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置混合結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

3.1.2單層廠房的結(jié)構(gòu)型式

對(duì)無(wú)吊車(chē)或吊車(chē)噸位不超過(guò)5t、跨度在15m以?xún)?nèi)、柱頂標(biāo)高不超過(guò)8m且無(wú)特殊工藝要求的小型廠房，可采用混合結(jié)構(gòu)對(duì)有重型吊車(chē)、跨度大于36m或有特殊工藝要求的大型廠房，可采用全鋼結(jié)構(gòu)或由鋼筋混凝土柱與鋼屋架組成的結(jié)構(gòu)————

（1）按主要承重材料可分為：

鋼結(jié)構(gòu)

——除上述情況以外的單層廠房均可采用混凝土結(jié)構(gòu)。而且除特殊情況之外，一般均采用裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置排架結(jié)構(gòu)

門(mén)式剛架結(jié)構(gòu)

（2）按承重結(jié)構(gòu)體系可分為：排架結(jié)構(gòu)和剛架結(jié)構(gòu)

第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置3.1.3排架結(jié)構(gòu)的組成

單層廠房結(jié)構(gòu)是由一些構(gòu)件組成的一個(gè)復(fù)雜的空間受力體系，可將結(jié)構(gòu)整體分為以下幾個(gè)子結(jié)構(gòu)體系:單層廠房結(jié)構(gòu)1.屋面板2.天溝板3.天窗架4.屋架5.托架6.吊車(chē)梁7.排架柱8.抗風(fēng)柱9.基礎(chǔ)10.連系梁11.基礎(chǔ)梁12.天窗架垂直支撐13.屋架下弦橫向水平支撐14.屋架端部垂直支撐15.柱間支撐第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置屋蓋結(jié)構(gòu)——有檁體系無(wú)檁體系——由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋蓋支撐組成，有時(shí)還包括有天窗架和托架等構(gòu)件(剛度大)

——由小型屋面板、檁條、屋架及屋蓋支撐所組成(剛度小)

屋蓋結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)組成

第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置——橫向排架結(jié)構(gòu)

由橫梁、橫向柱列及其基礎(chǔ)所組成的平面骨架，是廠房的基本承重結(jié)構(gòu)。廠房承受的豎向荷載及橫向水平荷載主要通過(guò)橫向平面排架傳至基礎(chǔ)及地基橫向平面排架組成及荷載圖第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置——縱向排架結(jié)構(gòu)

由連系梁、吊車(chē)梁、縱向柱列、柱間支撐和基礎(chǔ)等構(gòu)件組成的縱向平面骨架。作用是保證廠房結(jié)構(gòu)的縱向穩(wěn)定性和剛度，承受吊車(chē)縱向水平荷載、縱向水平地震作用、溫度應(yīng)力以及作用在山墻及天窗架端壁并通過(guò)屋蓋結(jié)構(gòu)傳來(lái)的縱向風(fēng)荷載等圍護(hù)結(jié)構(gòu)——位于廠房的四周，包括縱墻、橫墻（山墻）、抗風(fēng)柱、連系梁、基礎(chǔ)梁等構(gòu)件。這些構(gòu)件所承受的荷載，主要是墻體和構(gòu)件的自重以及作用在墻面上的風(fēng)荷載縱向平面排架組成及荷載圖第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置單層廠房結(jié)構(gòu)中，縱向平面排架和橫向平面排架間主要通過(guò)屋蓋結(jié)構(gòu)和支撐體系相連接而形成空間結(jié)構(gòu)，各構(gòu)件及其作用為單層廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其作用構(gòu)件名稱(chēng)構(gòu)件作用備注屋蓋結(jié)構(gòu)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(hù)和傳遞荷載的作用支撐在屋架（屋面梁）或檁條上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，并將它們傳給屋架天窗架形成天窗以便于采光和通風(fēng)，承受其上屋面板傳來(lái)的荷載及天窗上的風(fēng)荷載等，并將它們傳給屋架托架當(dāng)柱距比屋架間距大時(shí)，用以支撐屋架，并將荷載傳給柱第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置構(gòu)件名稱(chēng)構(gòu)件作用備注屋蓋結(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，并將它們傳給柱檁條支撐小型屋面板（或瓦材），承受屋面板傳來(lái)的荷載，并將它們傳給屋架有檁體系屋蓋中采用柱排架柱承受屋蓋結(jié)構(gòu)、吊車(chē)梁、外墻、柱間支撐等傳來(lái)的豎向和水平荷載，并將它們傳給基礎(chǔ)同時(shí)為橫向排架和縱向排架中的構(gòu)件抗風(fēng)柱承受山墻傳來(lái)的風(fēng)荷載，并將它們傳給屋蓋結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)也是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的一部分支撐體系屋蓋支撐加強(qiáng)屋蓋結(jié)構(gòu)空間剛度，保證屋架的穩(wěn)定，將風(fēng)荷載傳給排架結(jié)構(gòu)柱間支撐加強(qiáng)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)第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置構(gòu)件名稱(chēng)構(gòu)件作用備注圍護(hù)結(jié)構(gòu)外縱墻山墻廠房的圍護(hù)構(gòu)件，承受風(fēng)荷載及其自重連系梁連系縱向柱列，增強(qiáng)廠房的縱向剛度，并將風(fēng)荷載傳遞給縱向柱列，同時(shí)還承受其上部墻體的重量圈梁加強(qiáng)廠房的整體剛度，防止由于地基不均勻沉降或較大振動(dòng)荷載引起的不利影響過(guò)梁承受門(mén)窗洞口上部墻體的重量，并將它們傳給門(mén)窗兩側(cè)墻體基礎(chǔ)梁承受?chē)o(hù)墻體的重量，并將它們傳給基礎(chǔ)吊車(chē)梁承受吊車(chē)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簡(jiǎn)支在柱牛腿上基礎(chǔ)承受柱、基礎(chǔ)梁傳來(lái)的全部荷載，并將它們傳給地基第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置二、荷載傳遞

豎向荷載傳遞圖橫向排架是主要的承重結(jié)構(gòu)，承受了全部的豎向荷載。屋架、排架柱和基礎(chǔ)是主要的承重構(gòu)件。第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置橫向水平荷載傳遞圖第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置縱向水平荷載傳遞圖第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置3.1.4結(jié)構(gòu)布置

一、柱網(wǎng)布置

排架柱的縱橫定位軸線相交而成的網(wǎng)格，稱(chēng)為柱網(wǎng)。其作用：

供施工放線，確定柱的位置屋面板、屋架、吊車(chē)梁等預(yù)制構(gòu)件的選型第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置減少?gòu)S房溫度應(yīng)力的影響而設(shè)，上部結(jié)構(gòu)斷開(kāi)，下部結(jié)構(gòu)不斷開(kāi)。廠房高度、吊車(chē)噸位、土質(zhì)相差較大時(shí)而設(shè)，上、下部結(jié)構(gòu)都要斷開(kāi)。為防止地震區(qū)廠房或廠房區(qū)段相鄰太近地震時(shí)發(fā)生碰撞而設(shè)，可與伸縮縫、沉降縫合并，但寬度要滿足抗震縫要求。二、變形縫布置

伸縮縫：沉降縫：抗震縫：第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置三、支撐體系的布置

㈠屋蓋支撐

上弦橫向水平支撐

下弦橫向水平支撐

下弦縱向水平支撐

垂直支撐和水平系桿（上弦水平系桿和下弦水平系桿）

天窗架支撐單層廠房支撐包括屋蓋支撐和柱間支撐兩類(lèi)，應(yīng)了解各支撐的作用和設(shè)置條件及設(shè)置位置。第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置上弦橫向水平支撐第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置下弦橫向及縱向水平支撐第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置垂直支撐及水平系桿第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置天窗架支撐第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置㈡柱間支撐柱間支撐上柱柱間支撐設(shè)置：一般在伸縮縫區(qū)段兩端與屋蓋橫向水平支撐相對(duì)應(yīng)的柱間以及伸縮縫區(qū)段中央或臨近中央的柱間

。

下柱柱間支撐設(shè)置：在伸縮縫區(qū)段中部與上柱柱間支撐相應(yīng)的位置

。

第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置支撐體系的作用：

加強(qiáng)廠房結(jié)構(gòu)的空間剛度，使廠房結(jié)構(gòu)形成整體；保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件在安裝和作用階段的穩(wěn)定和安全；傳遞風(fēng)荷載、吊車(chē)剎車(chē)力等水平荷載。第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置抗風(fēng)柱與屋架相連必須滿足兩個(gè)條件：水平方向可靠連接垂直方向允許有一定的相對(duì)位移四、抗風(fēng)柱

抗風(fēng)柱設(shè)置于單層廠房的端墻（山墻），一般與基礎(chǔ)剛接，與屋架上弦鉸接，也可與下弦鉸接或同時(shí)與上、下弦鉸接。

第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置抗風(fēng)柱及其連接第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置五、圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置

是設(shè)置于墻體內(nèi)并與柱子連接的現(xiàn)澆鋼筋混凝土構(gòu)件，其作用是將墻體與排架柱、抗風(fēng)柱等箍在一起，以增強(qiáng)廠房的整體剛度，防止由于地基的不均勻沉降或較大的振動(dòng)荷載對(duì)廠房產(chǎn)生不利影響。除承受墻體荷載外，還具有連系縱向柱列、增強(qiáng)廠房的縱向剛度、傳遞縱向水平荷載的作用。當(dāng)墻體開(kāi)有門(mén)窗洞口時(shí)，需設(shè)置鋼筋混凝土，以支承洞口上部墻體的重量。在進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)布置時(shí)，應(yīng)盡可能地將圈梁、連系梁和過(guò)梁結(jié)合起來(lái)，使一種梁能兼作兩種或三種梁的作用，以簡(jiǎn)化構(gòu)造，節(jié)約材料，方便施工。在單層廠房中，一般采用來(lái)承托圍護(hù)墻體的重量，并將其傳至柱基礎(chǔ)頂面，而不另做墻基礎(chǔ)，以使墻體和柱的沉降變形一致。圈梁連系梁過(guò)梁基礎(chǔ)梁第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)3.1.5主要承重構(gòu)件及選型單層廠房結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件有屋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)件、支撐、吊車(chē)梁、墻板、連系梁、基礎(chǔ)梁、柱和基礎(chǔ)等。無(wú)檁體系屋蓋常采用預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板，它適用于保溫或不保溫卷材防水屋面，屋面坡度不應(yīng)大于1/5。無(wú)檁體系屋蓋還可采用預(yù)應(yīng)力F形屋面板，用于自防水非卷材屋面，以及預(yù)應(yīng)力自防水保溫屋面板、鋼筋加氣混凝土板等。（1）屋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)件

有檁體系屋蓋常采用預(yù)應(yīng)力混凝土槽瓦、波形大瓦等小型屋面板。屋面板:3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)

檁條：檁條擱在屋架或屋面梁上，起著支承小型屋面板并將屋面荷載傳給屋架的作用。它與屋架間用預(yù)埋鋼板焊接，并與屋蓋支撐一起保證屋蓋結(jié)構(gòu)的整體剛度和穩(wěn)定性。各種形式的屋面板3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)

屋面梁和屋架：按型式可分為屋面梁、兩鉸（或三鉸）拱屋架和桁架式屋架三大類(lèi)。屋面梁：屋面梁的外形有單坡和雙坡兩種。兩鉸（或三鉸）拱屋架：兩鉸拱的支座節(jié)點(diǎn)為鉸接，頂節(jié)點(diǎn)為剛接；三鉸拱的支座節(jié)點(diǎn)和頂節(jié)點(diǎn)均為鉸接。兩鉸拱的上弦為鋼筋混凝土構(gòu)件，三鉸拱的上弦可用鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。

兩鉸（或三鉸）拱屋架

3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)桁架式屋架：當(dāng)廠房跨度較大時(shí)，采用桁架式屋架較經(jīng)濟(jì)，它在單層廠房中應(yīng)用非常普遍。桁架式屋架的矢高和外形對(duì)屋架受力均有較大影響，一般取高跨比為1/6~1/8較為合理，其外形有三角形、拱形、梯形、折線形等幾種。各種形式屋架的內(nèi)力（f/L=1/6）

3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)

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風(fēng)，同時(shí)承受屋面板傳來(lái)的豎向荷載和作用在天窗上的水平荷載，并將它們傳給屋架。托架：一般為12m跨度的預(yù)應(yīng)力混凝土三角形或折線形構(gòu)件，上弦為鋼筋混凝土壓桿，下弦為預(yù)應(yīng)力混凝土拉桿。

天窗架的形式

托架的形式3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)（2）吊車(chē)梁：吊車(chē)梁除直接承受吊車(chē)起重、運(yùn)行和制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的各種往復(fù)移動(dòng)荷載外，它還具有將廠房的縱向荷載傳遞至縱向柱列、加強(qiáng)廠房縱向剛度等作用。吊車(chē)梁的類(lèi)型吊車(chē)梁一般根據(jù)吊車(chē)的起重量、工作級(jí)別、臺(tái)數(shù)、廠房的跨度和柱距等因素選用。3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)1、柱的形式：主要有排架柱和抗風(fēng)柱兩類(lèi)。鋼筋混凝土排架柱一般由上柱、下柱和牛腿組成，其結(jié)構(gòu)型式可概括為單肢柱和雙肢柱兩類(lèi)。上柱一般為矩形截面或環(huán)形截面；下柱的截面形式較多，根據(jù)其截面形式可分為矩形截面柱、I形柱、雙肢柱和管柱等幾類(lèi)。

柱的形式抗風(fēng)柱一般由上柱和下柱組成，無(wú)牛腿，上柱為矩形截面，下柱一般為I形截面。（3）柱3.1排架結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)布置第三章單層廠房排架結(jié)構(gòu)

2、柱的截面尺寸：柱的截面尺寸除應(yīng)滿足承載力的要求外，還應(yīng)保證具有足夠的剛度，以免廠房變形過(guò)大，造成吊車(chē)輪與軌道過(guò)早