第十一章排架結(jié)構(gòu)

1、概述概述 排架結(jié)構(gòu)的類型及組成排架結(jié)構(gòu)的類型及組成 排架結(jié)構(gòu)的荷載排架結(jié)構(gòu)的荷載 主要構(gòu)件的選型主要構(gòu)件的選型 第十一章第十一章 排架結(jié)構(gòu)排架結(jié)構(gòu)排架結(jié)構(gòu)的工程實例排架結(jié)構(gòu)的工程實例在建筑結(jié)構(gòu)選型中，以梁和柱組成、節(jié)點采用鉸連接的平面體系，稱為排架。排架結(jié)構(gòu)是單層工業(yè)廠房最常見的一種結(jié)構(gòu)形式，適用于需要有較高凈空、較大跨度和較重起重設(shè)備的廠房。廠房的排架柱是一種既承受豎向荷載，又承受水平荷載的主要受力構(gòu)件。單層工業(yè)廠房主要由屋架（或屋面梁）、排架柱和基礎(chǔ)組成，柱與屋架鉸接，與基礎(chǔ)剛接。排架結(jié)構(gòu)的特點排架結(jié)構(gòu)的特點排架結(jié)構(gòu)的類型排架結(jié)構(gòu)的類型 排架結(jié)構(gòu)組成排架結(jié)構(gòu)組成 單層廠房結(jié)構(gòu)是由一些構(gòu)件組

2、成的一個復(fù)雜的空間受力體系，可將結(jié)構(gòu)單層廠房結(jié)構(gòu)是由一些構(gòu)件組成的一個復(fù)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)體系整體分為以下幾個子結(jié)構(gòu)體系:單層廠房結(jié)構(gòu)單層廠房結(jié)構(gòu)1. 屋面板屋面板2. 天溝板天溝板 3. 天窗架天窗架 4. 屋架屋架 5. 托架托架 6. 吊車梁吊車梁 7.排架柱排架柱 8. 抗風(fēng)柱抗風(fēng)柱 9. 基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 10. 連系梁連系梁 11. 基礎(chǔ)梁基礎(chǔ)梁12. 天窗架垂天窗架垂直支撐直支撐 13. 屋架下弦屋架下弦橫向水平支撐橫向水平支撐14.屋架端部屋架端部垂直支撐垂直支撐 15. 柱間支撐柱間支撐屋蓋結(jié)構(gòu)屋蓋結(jié)構(gòu) 有檁體系有檁體系 無檁體系無檁體系 由大型屋面板

3、、屋架或屋面梁及屋由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋蓋支撐組成，有時還包括有天窗架蓋支撐組成，有時還包括有天窗架和托架等構(gòu)件和托架等構(gòu)件 由小型屋面板、檁條、屋架及屋蓋由小型屋面板、檁條、屋架及屋蓋支撐所組成支撐所組成 屋蓋結(jié)構(gòu)屋蓋結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成 橫向排架橫向排架 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 由橫梁、橫向柱由橫梁、橫向柱列及其基礎(chǔ)所組列及其基礎(chǔ)所組成的平面骨架，成的平面骨架，是廠房的基本承是廠房的基本承重結(jié)構(gòu)。廠房承重結(jié)構(gòu)。廠房承受的豎向荷載及受的豎向荷載及橫向水平荷載主橫向水平荷載主要通過橫向平面要通過橫向平面排架傳至基礎(chǔ)及排架傳至基礎(chǔ)及地基地基橫向平面排架組成及荷載圖橫向平面排架組成及荷載圖 結(jié)構(gòu)組成

4、結(jié)構(gòu)組成 縱向排架縱向排架 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 由連系梁、吊車梁、縱向柱列、柱間支撐和基礎(chǔ)等構(gòu)件組由連系梁、吊車梁、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。成的縱向平面骨架。作用作用是保證廠房結(jié)構(gòu)的縱向穩(wěn)定性和是保證廠房結(jié)構(gòu)的縱向穩(wěn)定性和剛度，承受吊車縱向水平荷載、縱向水平地震作用、溫度剛度，承受吊車縱向水平荷載、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屋蓋結(jié)構(gòu)傳來的應(yīng)力以及作用在山墻及天窗架端壁并通過屋蓋結(jié)構(gòu)傳來的縱向風(fēng)荷載等縱向風(fēng)荷載等圍護結(jié)構(gòu)圍護結(jié)構(gòu) 位于廠房的四周，包括縱墻、橫墻（山墻）、抗風(fēng)柱、連位于廠房的四周，包括縱墻、橫墻（山墻）、抗風(fēng)柱、連系梁、基礎(chǔ)梁等構(gòu)件

5、。這些構(gòu)件所承受的荷載，主要是墻系梁、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)荷載縱向平面排架縱向平面排架組成及荷載圖組成及荷載圖 結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成 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屋蓋結(jié)構(gòu)和單層廠房結(jié)構(gòu)中，縱向平面排架和橫向平面排架間主要通過屋蓋結(jié)構(gòu)和支撐體系相連接而形成空間結(jié)構(gòu)，支撐體系相連接而形成空間結(jié)構(gòu)，各構(gòu)件及其作用各構(gòu)件及其作用為為單層廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其作用單層廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其作用 構(gòu)件名稱構(gòu)件名稱構(gòu)件作用構(gòu)件作用備注備注屋屋蓋蓋結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)屋面板屋面板承受屋面構(gòu)造層自重、屋面活荷載、雪荷載、

6、積承受屋面構(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面梁），具有覆蓋、圍護和傳遞荷載的作用支撐在屋架（屋支撐在屋架（屋面梁）或檁條上面梁）或檁條上天溝板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，并將它們傳給屋架重、施工荷載等，并將它們傳給屋架天窗架天窗架形成天窗以便于采光和通風(fēng)，承受其上屋面板傳形成天窗以便于采光和通風(fēng)，承受其上屋面板傳來的荷載及天窗上的風(fēng)荷載等，并將它們傳給屋來的荷載及天窗上的風(fēng)荷載等，并將它們傳給屋

7、架架托架托架當(dāng)柱距比屋架間距大時，用以支撐屋架，并將荷當(dāng)柱距比屋架間距大時，用以支撐屋架，并將荷載傳給柱載傳給柱 結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成 構(gòu)件名稱構(gòu)件名稱構(gòu)件作用構(gòu)件作用備注備注屋屋蓋蓋結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)屋架或屋架或屋面梁屋面梁與柱形成橫向排架結(jié)構(gòu)，承受屋蓋上的全部豎與柱形成橫向排架結(jié)構(gòu)，承受屋蓋上的全部豎向荷載，并將它們傳給柱向荷載，并將它們傳給柱檁條檁條支撐小型屋面板（或瓦材），承受屋面板傳來支撐小型屋面板（或瓦材），承受屋面板傳來的荷載，并將它們傳給屋架的荷載，并將它們傳給屋架有檁體系屋蓋有檁體系屋蓋中采用中采用柱柱排架柱排架柱承受屋蓋結(jié)構(gòu)、吊車梁、外墻、柱間支撐等傳承受屋蓋結(jié)構(gòu)、吊車梁、外墻、柱間支撐

8、等傳來的豎向和水平荷載，并將它們傳給基礎(chǔ)來的豎向和水平荷載，并將它們傳給基礎(chǔ)同時為橫向排同時為橫向排架和縱向排架架和縱向排架中的構(gòu)件中的構(gòu)件抗風(fēng)柱抗風(fēng)柱承受山墻傳來的風(fēng)荷載，并將它們傳給屋蓋結(jié)承受山墻傳來的風(fēng)荷載，并將它們傳給屋蓋結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)構(gòu)和基礎(chǔ)也是圍護結(jié)構(gòu)也是圍護結(jié)構(gòu)的一部分的一部分支支撐撐體體系系屋蓋屋蓋支撐支撐加強屋蓋結(jié)構(gòu)空間剛度，保證屋架的穩(wěn)定，將加強屋蓋結(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)風(fēng)荷載傳給排架結(jié)構(gòu)柱間柱間支撐支撐加強廠房的縱向剛度和穩(wěn)定性，承受并傳遞縱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)向水平荷載至排架柱或基礎(chǔ) 結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成

9、構(gòu)件名稱構(gòu)件名稱構(gòu)件作用構(gòu)件作用備注備注圍圍護護結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)外縱墻外縱墻山墻山墻廠房的圍護構(gòu)件，承受風(fēng)荷載及其自重廠房的圍護構(gòu)件，承受風(fēng)荷載及其自重連系梁連系梁連系縱向柱列，增強廠房的縱向剛度，并將風(fēng)荷載連系縱向柱列，增強廠房的縱向剛度，并將風(fēng)荷載傳遞給縱向柱列，同時還承受其上部墻體的重量傳遞給縱向柱列，同時還承受其上部墻體的重量圈梁圈梁加強廠房的整體剛度，防止由于地基不均勻沉降或加強廠房的整體剛度，防止由于地基不均勻沉降或較大振動荷載引起的不利影響較大振動荷載引起的不利影響過梁過梁承受門窗洞口上部墻體的重量，并將它們傳給門窗承受門窗洞口上部墻體的重量，并將它們傳給門窗兩側(cè)墻體兩側(cè)墻體基礎(chǔ)梁基礎(chǔ)梁

10、承受圍護墻體的重量，并將它們傳給基礎(chǔ)承受圍護墻體的重量，并將它們傳給基礎(chǔ)吊車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別傳給橫向或縱向排架簡支在柱簡支在柱牛腿上牛腿上基礎(chǔ)基礎(chǔ)承受柱、基礎(chǔ)梁傳來的全部荷載，并將它們傳給地承受柱、基礎(chǔ)梁傳來的全部荷載，并將它們傳給地基基 結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成 排架結(jié)構(gòu)的荷載排架結(jié)構(gòu)的荷載恒荷載吊車荷載風(fēng)荷載雪荷載屋面均布活荷載、屋面積灰荷載地震作用 主要構(gòu)件的選型主要構(gòu)件的選型 選型原則 經(jīng)濟合理 工藝和建設(shè)要求 荷載對負(fù)荷的限制條件 施工條件每平方米建筑面積總用量（kg/m2）每種構(gòu)件用量占材

11、料總用量的百分比（%）屋面板屋架吊車梁柱基礎(chǔ)鋼材18202530203020321825812混凝土0.130.183040812101515202535項目屋蓋柱、梁基礎(chǔ)墻地面門窗其他百分比（%）3050102051010184751135表2.3 廠房各部分造價占土建總造價的百分比表2.2 中型廠房各種構(gòu)件材料用量表 主要構(gòu)件的選型主要構(gòu)件的選型 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、吊車梁、墻板、連單層廠房結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件有屋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)件、支撐、吊車梁、墻板、連系梁、基礎(chǔ)梁、柱和基礎(chǔ)等。系梁、基礎(chǔ)梁、柱和基礎(chǔ)等。無檁體系屋蓋無檁體系屋蓋常采用預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板，它適用于保溫常采用預(yù)

12、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)大于或不保溫卷材防水屋面，屋面坡度不應(yīng)大于1/5。無檁體系屋蓋還可采用預(yù)應(yīng)力無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。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)件屋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)件 有檁體系屋蓋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常采用預(yù)應(yīng)力混凝土槽瓦、波形大瓦等小型屋面板。板。屋面板屋面板: 檁條檁條：檁條擱在屋架或屋面梁上，起著支承小型屋面板并將屋面檁條擱在屋架或屋面梁上，起著支承小型屋面板并

13、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。起保證屋蓋結(jié)構(gòu)的整體剛度和穩(wěn)定性。各種形式的屋面板各種形式的屋面板 主要構(gòu)件的選型主要構(gòu)件的選型 屋面梁和屋架屋面梁和屋架：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。式屋架三大類。屋面梁屋面梁：屋面梁的外形有單坡和雙坡兩種。屋面梁的外形有單坡和雙坡兩種。兩鉸（或三鉸）拱屋架兩鉸（或三鉸）拱屋架 ：兩鉸拱的支座節(jié)點為鉸接，頂節(jié)點為剛：兩鉸拱的支座節(jié)點為鉸接，頂節(jié)點為剛接；三鉸

14、拱的支座節(jié)點和頂節(jié)點均為鉸接。兩鉸拱的上弦為鋼筋混接；三鉸拱的支座節(jié)點和頂節(jié)點均為鉸接。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）拱屋架兩鉸（或三鉸）拱屋架 主要構(gòu)件的選型主要構(gòu)件的選型桁架式屋架桁架式屋架 ：當(dāng)廠房跨度較大時，采用桁架式屋架較經(jīng)濟，它在：當(dāng)廠房跨度較大時，采用桁架式屋架較經(jīng)濟，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屋架受力單層廠房中應(yīng)用非常普遍。桁架式屋架的矢高和外形對屋架受力均有較大影響，一般取高跨比為均有較大影響，一般取高跨比為1/61/8較為合理，其外形

15、有三角較為合理，其外形有三角形、拱形、梯形、折線形等幾種。形、拱形、梯形、折線形等幾種。各種形式屋架德內(nèi)力（各種形式屋架德內(nèi)力（f/L=1/6） 主要構(gòu)件的選型主要構(gòu)件的選型 天窗架和托架天窗架和托架 ：天窗架天窗架：天窗架的作天窗架的作用是形成天窗以便采用是形成天窗以便采光和通風(fēng)，同時承受光和通風(fēng)，同時承受屋面板傳來的豎向荷屋面板傳來的豎向荷載和作用在天窗上的載和作用在天窗上的水平荷載，并將它們水平荷載，并將它們傳給屋架。傳給屋架。托架托架：一般為：一般為12m跨跨度的預(yù)應(yīng)力混凝土三度的預(yù)應(yīng)力混凝土三角形或折線形構(gòu)件，角形或折線形構(gòu)件，上弦為鋼筋混凝土壓上弦為鋼筋混凝土壓桿，下弦為預(yù)應(yīng)力混桿

16、，下弦為預(yù)應(yīng)力混凝土拉桿凝土拉桿 。 天窗架的形式天窗架的形式 托架的托架的形式形式 主要構(gòu)件的選型主要構(gòu)件的選型 （2）吊車梁：吊車梁：吊車梁除直接承受吊車起重、運行和制動時產(chǎn)生的吊車梁除直接承受吊車起重、運行和制動時產(chǎn)生的各種往復(fù)移動荷載外，它還具有將廠房的縱向荷載傳遞至縱向柱列、各種往復(fù)移動荷載外，它還具有將廠房的縱向荷載傳遞至縱向柱列、加強廠房縱向剛度等作用。加強廠房縱向剛度等作用。吊車梁的類型吊車梁的類型 吊車梁一吊車梁一般根據(jù)吊車的般根據(jù)吊車的起重量、工作起重量、工作級別、臺數(shù)、級別、臺數(shù)、廠房的跨度和廠房的跨度和柱距等因素選柱距等因素選用。用。 主要構(gòu)件的選型主要構(gòu)件的選型 柱柱

17、 （1）柱的形式：柱的形式：主要有排架柱和抗風(fēng)柱兩類。主要有排架柱和抗風(fēng)柱兩類。 鋼筋混凝土鋼筋混凝土排架柱排架柱一般由上柱、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。上柱一般為矩形截面或環(huán)形截面；下柱的截面形為單肢柱和雙肢柱兩類。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、式較多，根據(jù)其截面形式可分為矩形截面柱、I形柱、雙肢柱和管柱等幾形柱、雙肢柱和管柱等幾類。類。 柱的形式柱的形式抗風(fēng)柱抗風(fēng)柱一般由上柱一般由上柱和下柱組成，無牛和下柱組成，無牛腿，上柱為矩形截腿，上柱為矩形截面，下柱一般為面，下柱

18、一般為 I形截面。形截面。 （2）柱的截面尺寸：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，以免廠房變形過大，造成吊車輪與軌道過早磨損，影響吊車剛度，以免廠房變形過大，造成吊車輪與軌道過早磨損，影響吊車的正常運行，或?qū)е聣w和屋蓋產(chǎn)生裂縫，影響廠房的正常使用。的正常運行，或?qū)е聣w和屋蓋產(chǎn)生裂縫，影響廠房的正常使用。 柱的截面尺寸除了考慮柱的截面尺寸除了考慮吊車起重量吊車起重量和和柱的類型柱的類型兩個因素外，還兩個因素外，還應(yīng)考慮應(yīng)考慮廠房跨數(shù)廠房跨數(shù)和和高度高度、柱的型式柱的型式、圍護結(jié)構(gòu)的材料和構(gòu)造圍護結(jié)構(gòu)的材料和構(gòu)造、施工施工和吊裝和吊裝等。等。 柱柱 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 單層廠房的柱下基礎(chǔ)一般采用獨立基礎(chǔ)（也稱擴展基礎(chǔ)）。按施工方法單層廠房的柱下基礎(chǔ)一般采用獨立基礎(chǔ)（也稱擴展基礎(chǔ)）。按施工方法可分