鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)單層廠房

1、第1頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四根據(jù)不同使用要求，工業(yè)廠房可設(shè)計(jì)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。 第2頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四排架結(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)。常用的剛架結(jié)構(gòu)有鋼筋混凝土門式剛架結(jié)構(gòu)和鋼框架

2、結(jié)構(gòu)。 第3頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四圖9.1鋼筋混凝土單層廠房結(jié)構(gòu)的基本類型 第4頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四本 章 內(nèi) 容9.1 單層廠房的結(jié)構(gòu)組成及受力特點(diǎn)9.2 單層廠房的支撐體系9.3 主要構(gòu)件的類型及與柱的連接第5頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四9.1 單層廠房的結(jié)構(gòu)組成及受力特點(diǎn)鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)單層廠房通常由屋面板、屋架（或屋面梁）、吊車梁、連系梁、柱和基礎(chǔ)等構(gòu)件組成，如圖9.2所示。其中，橫向柱列、屋架（或屋面梁）、柱基等構(gòu)件組成橫向承重體系，稱為橫向排架；縱向柱列、吊車梁、連系梁、柱間支

3、撐、柱基等構(gòu)件組成縱向承重體系，稱為縱向排架。 第6頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四(1)屋蓋結(jié)構(gòu)屋蓋結(jié)構(gòu)由以下構(gòu)件組成：屋面板、天窗架、屋架（或屋面梁）、托架。屋蓋結(jié)構(gòu)分為有檁體系和無檁體系兩種。大型屋面板直接支承（焊接）在屋架或屋面梁上稱為無檁體系，而小型屋面板（瓦材）支承在檁條上，檁條又支承在屋架上，稱為有檁體系。屋蓋的主要作用是承受屋面荷載、雪荷載、積灰荷載、自重等荷載，并將這些荷載傳給排架柱。第7頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四(2)橫向排架橫向排架是主要承重結(jié)構(gòu)，主要承受豎向荷載（結(jié)構(gòu)自重、屋面活荷載、豎向吊車荷載等）和橫向水平力

4、（風(fēng)荷載、吊車橫向制動(dòng)力、地震作用），如圖9.3。第8頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四(3)縱向排架縱向排架一方面承受著縱向水平荷載（屋蓋結(jié)構(gòu)傳來縱向風(fēng)荷載、吊車縱向制動(dòng)力、縱向水平地震力等），另一方面還起著保證結(jié)構(gòu)縱向剛度和穩(wěn)定的作用，如圖9.4。(4)吊車梁主要承受吊車荷載（包括豎向荷載、橫向和縱向水平荷載），并通過牛腿把它傳給橫向排架或縱向排架，同時(shí)起著連系縱向柱列的作用。第9頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四(5)支撐包括柱間支撐和屋蓋支撐，其主要作用是加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的空間剛度和穩(wěn)定性，同時(shí)傳遞風(fēng)荷載、吊車縱向水平荷載。(6)連系梁、基礎(chǔ)梁和

5、抗風(fēng)柱連系梁和基礎(chǔ)梁一方面承受外墻的荷載，另一方面也起著形成縱向排架的作用。設(shè)置在山墻的抗風(fēng)柱主要作用是將山墻上的風(fēng)荷載傳遞給屋蓋和基礎(chǔ)。第10頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四(7)基礎(chǔ)基礎(chǔ)承受排架以及基礎(chǔ)梁傳來的荷載，并將這些荷載傳給地基。單層廠房所受的荷載及其傳遞路線如圖9.5。第11頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四圖9.2鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)單層廠房第12頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四圖9.3單層廠房橫向平面排架及其荷載示意圖第13頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四圖9.4縱向平面排架結(jié)

6、構(gòu)示意圖第14頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四圖9.5單層廠房的荷載傳遞路線 第15頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四9.2 單層廠房的支撐體系在裝配式單層廠房結(jié)構(gòu)中，支撐不是主要承重構(gòu)件，但卻是聯(lián)系各主要承重構(gòu)件以構(gòu)成整體廠房空間結(jié)構(gòu)的重要組成部分，對(duì)廠房的剛度和穩(wěn)定性起著很重要的作用。 支撐的作用是：使廠房形成空間骨架，保證廠房的空間剛度；保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件的穩(wěn)定；傳遞水平荷載。第16頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四包括屋架上弦、下弦橫向水平支撐，屋架縱向水平支撐，垂直支撐和水平系桿。(1) 屋架垂直支撐及水平系桿屋架垂

7、直支撐是指兩個(gè)屋架之間沿縱向設(shè)置在豎向平面內(nèi)的支撐，水平系桿是指兩個(gè)屋架之間沿縱向設(shè)置的水平桿，如圖9.6。屋架垂直支撐和水平系桿的作用是保證屋架在安裝和使用階段的側(cè)向穩(wěn)定，增加廠房的整體剛度。9.2.1 屋蓋支撐第17頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四垂直支撐的布置原則為：當(dāng)屋架跨度小于18m，且無天窗時(shí)，可不設(shè)垂直支撐和水平系桿，有天窗時(shí)，可在屋架節(jié)點(diǎn)處設(shè)置一道水平系桿；當(dāng)屋架跨度大于18m且不超過30m時(shí)，應(yīng)在屋架跨中設(shè)置一道垂直支撐和水平系桿，垂直支撐布置在廠房端部以及伸縮縫的第一或第二柱間，如果不是三角形屋架而是梯形屋架，在支座處也應(yīng)布置垂直支撐，如圖9.6(

8、a)。第18頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四當(dāng)屋架跨度大于30m，除按照1830m跨度布置外，還應(yīng)在屋架跨度13左右節(jié)點(diǎn)處設(shè)置兩道垂直支撐和水平系桿，如圖9.6(b)。第19頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四水平系桿布置原則：當(dāng)采用大型屋面板時(shí)，應(yīng)在未設(shè)置支撐的屋架間相應(yīng)于布置垂直支撐平面的屋架下弦和屋架上弦節(jié)點(diǎn)處設(shè)置通長(zhǎng)的水平系桿。如果為有檁體系，上弦節(jié)點(diǎn)處的水平系桿可用檁條代替，僅在下弦設(shè)置，如圖9.7。第20頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四(3)屋架下弦橫向水平支撐屋架下弦橫向水平支撐的作用是：將作用在屋架下弦的

9、縱向水平力傳遞給縱向排架柱，保證屋架下弦的側(cè)向穩(wěn)定。當(dāng)屋架下弦設(shè)有懸掛吊車或山墻抗風(fēng)柱與屋架下弦連接，或吊車噸位大、振動(dòng)荷載大時(shí)，均應(yīng)設(shè)置屋架下弦橫向水平支撐，如圖9.8。第21頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四(4)屋架縱向水平支撐屋架縱向水平支撐常設(shè)置在屋架下弦的端部節(jié)間，并與下弦橫向水平支撐組成封閉的支撐體系（圖9.8），以利于增強(qiáng)廠房的整體性。當(dāng)廠房設(shè)有托架或50kN以上的壁行吊車，或吊車噸位大、振動(dòng)荷載大時(shí)，均須設(shè)置屋架間的縱向水平支撐。當(dāng)屋蓋結(jié)構(gòu)中設(shè)有托架，且沒有保證托架上弦穩(wěn)定的特殊結(jié)構(gòu)措施時(shí)，應(yīng)沿托架的一側(cè)設(shè)置下弦縱向水平支撐，如圖9.9。第22頁(yè)，共5

10、5頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四(5)天窗架支撐天窗架支撐的作用是保證天窗架平面外的穩(wěn)定性，以將天窗端壁的水平風(fēng)荷載傳遞給屋架。天窗架支撐應(yīng)盡可能與屋架上弦支撐布置在同一柱間，如圖9.10。 第23頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四圖9.6垂直支撐和水平系桿的布置 （a）跨度大于18m小于30m； (b) 跨度大于30m第24頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四圖9.6垂直支撐和水平系桿的布置 （a）跨度大于18m小于30m； (b) 跨度大于30m第25頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四圖9.6垂直支撐和

11、水平系桿的布置 （a）跨度大于18m小于30m； (b) 跨度大于30m第26頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四圖9.7上弦橫向水平支撐 (a)有天窗時(shí)；（b）無天窗時(shí) 第27頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四圖9.8屋架下弦水平支撐第28頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四圖9.8屋架下弦水平支撐第29頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四圖9.9托架的下弦縱向水平支撐第30頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四圖9.10天窗架支撐圖第31頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)

12、46分，星期四柱間支撐按位置分為上柱柱間支撐和下柱柱間支撐。前者的作用是抵抗山墻傳來的風(fēng)荷載；后者的作用是承受上部支撐傳來的力和吊車的縱向制動(dòng)力。柱間支撐還起著增強(qiáng)廠房的縱向剛度和穩(wěn)定性的作用。柱間支撐應(yīng)布置在廠房伸縮縫區(qū)段的中部，以減少溫度應(yīng)力，上柱柱間支撐可設(shè)置在廠房?jī)啥说牡谝恢g，以便直接傳遞山墻傳來的荷載，如圖9.11。9.2.2 柱間支撐第32頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四非地震區(qū)的單層廠房，當(dāng)屬下列情況之一時(shí)，應(yīng)設(shè)置柱間支撐：(1)設(shè)有懸臂式吊車，或30kN及以上的懸掛式吊車；(2)設(shè)有重級(jí)工作制吊車，或設(shè)有中、輕級(jí)工作制吊車，其起重量均在100kN及其

13、以上；(3)廠房的跨度在18m及以上，或柱高在8m以上；(4)廠房縱向列柱在7根以上；(5)露天吊車棧橋的柱列。 第33頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四圖9.11柱間支撐布置第34頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四9.3 主要構(gòu)件的類型及與柱的連接(1)屋面板單層廠房常用的屋面板類型和特點(diǎn)見表9.1。其中第13種適用于無檁體系屋蓋；第4、5種適用于有檁體系屋蓋，需配合表9.2的檁條使用。檁條的作用是支撐小型屋面板并把屋面板上的荷載傳遞到屋架。常見的檁條類型見表9.2。 9.3.1 主要構(gòu)件的類型第35頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)

14、46分，星期四(2)屋架與屋面梁 屋架和屋面梁是廠房結(jié)構(gòu)最主要的承重構(gòu)件之一，常用的屋架形式、跨度、特點(diǎn)及適用條件見表9.3。 (3)吊車梁吊車梁是廠房結(jié)構(gòu)中承受吊車荷載的構(gòu)件，常用的吊車梁及適用條件見表9.4。第36頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四(4)柱柱是單層工業(yè)廠房中主要的承重構(gòu)件，其常用截面形式有矩形截面、工字形截面以及雙肢柱截面等，見圖9.12。矩形柱外形簡(jiǎn)單，施工方便，但自重大，浪費(fèi)材料，僅用于一般小型廠房或上柱，截面高度小于500mm；工字形柱受力合理，節(jié)省材料，自重較輕，廣泛用于各類中型廠房，截面高度為6001200mm；雙肢柱較工字形柱更節(jié)省材料，

15、適用于重型廠房。 第37頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四(5)基礎(chǔ)單層廠房常用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)（圖9.13），這種基礎(chǔ)分為階形和錐形兩種形式。由于其與預(yù)制柱的連接部分做成杯口，故也稱為杯口基礎(chǔ)。由于地質(zhì)條件的影響，需要基礎(chǔ)深埋，但為了方便施工，要求柱子有統(tǒng)一的長(zhǎng)度，為此，需將杯口升高，形成高杯口基礎(chǔ)。高杯口基礎(chǔ)由杯口、短柱、底板組成。當(dāng)上部荷載較大、地基承載力較低或地質(zhì)條件不好時(shí)，也常采用柱下條形基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)，如圖9.14所示。第38頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四表9.1屋面板類型表 第39頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星

16、期四第40頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四表9.2鋼筋混凝土檁條類型 第41頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四表9.3鋼筋混凝土屋架類型 第42頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四表9.4鋼筋混凝土吊車梁類型 第43頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四第44頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四圖9.12柱的截面形式（a）矩形截面柱；(b) 工字形截面柱；(c) 平腹桿雙肢柱；(d) 斜腹桿雙肢柱第45頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四圖9.13柱下獨(dú)立基礎(chǔ)

17、的形式（a）階形基礎(chǔ)；（b）錐形基礎(chǔ)；（c）高杯口基礎(chǔ)第46頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四圖9.14樁基礎(chǔ)第47頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四(1)屋架與柱的連接屋架與柱的連接方法有焊接和螺栓連接兩種，如圖9.15。焊接法是在屋架（或屋面梁）端部支承部位的預(yù)埋件底部焊上一塊墊板，待屋架（或屋面梁）端部就位矯正后，與柱預(yù)埋鋼板焊接牢固。螺栓連接方式是在柱頂伸出預(yù)埋螺栓，在屋架（或屋面梁）端部支承部位焊上帶有缺口的支承鋼板，就位矯正后，用螺母擰緊。9.3.2 構(gòu)件與柱的連接第48頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四(2)

18、吊車梁與柱的連接吊車梁與柱的連接，多采用焊接。為承受吊車橫向水平剎車力，吊車梁上翼緣與柱間用鋼板或角鋼焊接；為承受吊車梁豎向壓力，吊車梁底部安裝前應(yīng)焊接上一塊墊板（或稱支承鋼板）與柱牛腿頂面預(yù)埋鋼板焊牢，如圖9.16所示。吊車梁的對(duì)頭空隙，吊車梁與柱之間的空隙均須用C20混凝土填實(shí)。第49頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四(3)抗風(fēng)柱與屋架的連接抗風(fēng)柱與屋架之間一般采用有一定剛度的彈簧板連接（圖9.17(a)），同時(shí)屋架與抗風(fēng)柱間應(yīng)留有不小于150mm的空隙。若廠房沉降較大時(shí)，則宜采用螺栓連接方式（圖9.17(b)）。一般情況下抗風(fēng)柱頂與屋架上弦連接；當(dāng)屋架設(shè)有下弦橫向水平支撐時(shí)，則抗風(fēng)柱可與屋架下弦相連。第50頁(yè)，共55頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)46分，星期四(4)連系梁與柱的連接連系梁是柱與柱之間在縱向的水平連系構(gòu)件。連系梁分為非承重和承重兩種情