單層工業(yè)廠房(第一節(jié))教材

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計第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、機械設(shè)備和產(chǎn)品的不同，按層數(shù)分類，可分為：單層廠房多層廠房層數(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械廠的煉鋼、軋鋼、鑄造、鍛壓、金工、裝配等車間，一般因設(shè)有大型機器或設(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

對無吊車或吊車噸位不超過5t、跨度在15m以內(nèi)、柱頂標高不超過8m且無特殊工藝要求的小型廠房，可采用混合結(jié)構(gòu)對有重型吊車、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: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)——有檁體系無檁體系——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)傳來的縱向風(fēng)荷載等圍護結(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的荷載及天窗上的風(fēng)荷載等，并將它們傳給屋架托架當柱距比屋架間距大時，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)同時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)也是圍護結(jié)構(gòu)的一部分支撐體系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(fēng)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)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)件名稱構(gòu)件作用備注圍護結(jié)構(gòu)外縱墻山墻廠房的圍護構(gòu)件，承受風(fēng)荷載及其自重連系梁連系縱向柱列，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圈梁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過梁承受門窗洞口上部墻體的重量，并將它們傳給門窗兩側(cè)墻體基礎(chǔ)梁承受圍護墻體的重量，并將它們傳給基礎(chǔ)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簡支在柱牛腿上基礎(chǔ)承受柱、基礎(chǔ)梁傳來的全部荷載，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)布置減少廠房溫度應(yīng)力的影響而設(shè)，上部結(jié)構(gòu)斷開，下部結(jié)構(gòu)不斷開。廠房高度、吊車噸位、土質(zhì)相差較大時而設(shè)，上、下部結(jié)構(gòu)都要斷開。為防止地震區(qū)廠房或廠房區(qū)段相鄰太近地震時發(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，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、吊車剎車力等水平荷載。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條件：水平方向可靠連接垂直方向允許有一定的相對位移四、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荷載對廠房產(chǎn)生不利影響。除承受墻體荷載外，還具有連系縱向柱列、增強廠房的縱向剛度、傳遞縱向水平荷載的作用。當墻體開有門窗洞口時，需設(shè)置鋼筋混凝土，以支承洞口上部墻體的重量。在進行圍護結(jié)構(gòu)布置時，應(yīng)盡可能地將圈梁、連系梁和過梁結(jié)合起來，使一種梁能兼作兩種或三種梁的作用，以簡化構(gòu)造，節(jié)約材料，方便施工。在單層廠房中，一般采用來承托圍護墻體的重量，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、吊車梁、墻板、連系梁、基礎(chǔ)梁、柱和基礎(chǔ)等。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。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)點為鉸接，頂節(jié)點為剛接；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。

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)，同時承受屋面板傳來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）吊車梁：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、加強廠房縱向剛度等作用。吊車梁的類型吊車梁一般根據(jù)吊車的起重量、工作級別、臺數(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。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。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。

柱的形式抗風(fēng)柱一般由上柱和下柱組成，無牛腿，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，以免廠房變形過大，造成吊車輪與軌道過早