混凝土結(jié)構(gòu)單層廠房結(jié)構(gòu)的布置

混凝土結(jié)構(gòu)單層廠房結(jié)構(gòu)的布置第1頁(yè)/共34頁(yè)本章重點(diǎn)熟悉單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的選型與結(jié)構(gòu)布置方法；掌握鋼筋混凝土排架的荷載與內(nèi)力計(jì)算方法、內(nèi)力組合原則及柱的截面設(shè)計(jì)方法；熟悉排架柱的配筋構(gòu)造要求。第2頁(yè)/共34頁(yè)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(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

——————工業(yè)廠房的分類(lèi)

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：第3頁(yè)/共34頁(yè)第4頁(yè)/共34頁(yè)第5頁(yè)/共34頁(yè)混合結(jié)構(gòu)

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)單層廠房的分類(lèi)

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）按生產(chǎn)規(guī)?？煞譃椋捍笮?、中型和小型。

（2）按跨度、高度和吊車(chē)起重量等因素的不同可分為：混合結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。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6頁(yè)/共34頁(yè)單層廠房的特點(diǎn)：一般說(shuō)來(lái)．單層廠房具有以下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：(1)單層廠房結(jié)構(gòu)的跨度大、高度大，承受的荷載大，因而構(gòu)件的內(nèi)力大，截面尺寸大，用料多。(2)單層廠房常承受動(dòng)力荷載(如吊車(chē)荷載、動(dòng)力機(jī)械設(shè)備荷載等)，因此在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)須考慮動(dòng)力荷載的影響。(3)單層廠房是空曠型結(jié)構(gòu)，室內(nèi)幾乎無(wú)隔墻，僅在四周設(shè)置柱和墻。柱是承受屋蓋荷載、墻體荷載、吊車(chē)荷載以及地震作用的主要構(gòu)件。(4)單層廠房的基礎(chǔ)受力大，因此對(duì)工程地質(zhì)勘察需提出較高的要求，并作深入的分析，以確定地基承載力和基礎(chǔ)埋置深度、形式與尺寸。第7頁(yè)/共34頁(yè)單層廠房的分類(lèi)

（3）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)。排架結(jié)構(gòu)圖（單跨與多跨、等高與不等高）第8頁(yè)/共34頁(yè)排架結(jié)構(gòu)由屋架(或屋面梁)、柱和基礎(chǔ)組成,柱與屋架鉸接，而與基礎(chǔ)剛接。鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)是目前單層廠房結(jié)構(gòu)的基本形式，跨度可超過(guò)30m，高度可達(dá)20～30m或更高，吊車(chē)噸位可達(dá)l50t甚至更大。第9頁(yè)/共34頁(yè)剛架結(jié)構(gòu)圖剛架也是由橫梁、柱和基礎(chǔ)組成。與排架不同的是，剛架的柱與橫梁剛接，而與基礎(chǔ)鉸接。目前常用的剛架是裝配式鋼筋混凝土門(mén)式剛架(梁柱合一的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu))。第10頁(yè)/共34頁(yè)2.1.1單層廠房結(jié)構(gòu)的組成

單層廠房結(jié)構(gòu)是由若干構(gòu)件組成的一個(gè)復(fù)雜的空間受力體系。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

單層工業(yè)廠房空間結(jié)構(gòu)圖§2.1單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的組成和布置第11頁(yè)/共34頁(yè)裝配式鋼筋混凝土單層廠房結(jié)構(gòu)是由多種構(gòu)件組成的空間整體。根據(jù)組成構(gòu)件的作用不同，可將單層廠房結(jié)構(gòu)分為承重結(jié)構(gòu)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)兩大類(lèi)。直接承受荷載并將荷載傳遞給其它構(gòu)件的構(gòu)件如屋面板、天窗架、屋架、柱、吊車(chē)梁和基礎(chǔ)是單層廠房的主要承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件.外縱墻、山墻、連系梁、抗風(fēng)柱(有時(shí)還有抗風(fēng)梁或抗風(fēng)桁架)和基礎(chǔ)梁都是圍護(hù)結(jié)構(gòu)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。結(jié)構(gòu)組成:第12頁(yè)/共34頁(yè)2.1.1單層廠房結(jié)構(gòu)的組成

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?！尚⌒臀菝姘?、檁條、屋架及屋蓋支撐所組成。剛度小。1.屋蓋結(jié)構(gòu)

屋蓋結(jié)構(gòu)第13頁(yè)/共34頁(yè)2.縱、橫向平面排架橫向平面排架：包括橫梁(屋架)、橫向柱列及基礎(chǔ)，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1.風(fēng)壓力2.風(fēng)吸力3.屋面荷載4.天窗荷載5.屋架荷載6.吊車(chē)豎向荷載7.吊車(chē)橫向荷載8.牛腿自重9.墻自重10.地基反力第14頁(yè)/共34頁(yè)縱向平面排架：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，承受縱向水平荷載。

縱向平面排架1.山墻傳來(lái)的風(fēng)力2.吊車(chē)縱向制動(dòng)力3.連系梁4.柱間支撐5.吊車(chē)梁6.柱第15頁(yè)/共34頁(yè)3.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。4.支撐系統(tǒng)

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。（1）屋蓋支撐

上弦橫向水平支撐

下弦橫向水平支撐

縱向水平支撐

垂直支撐和水平系桿

天窗架支撐第16頁(yè)/共34頁(yè)①上弦橫向水平支撐構(gòu)成：沿廠房跨度方向用交叉角鋼、直腹桿和屋架上弦桿構(gòu)成的水平桁架。

作用：保證屋架上弦的側(cè)向穩(wěn)定性；增強(qiáng)屋蓋的整體剛度；作為山墻抗風(fēng)柱的頂端水平支座，承受由山墻傳來(lái)的風(fēng)荷載和其它縱向水平荷載，并傳至廠房縱向柱列。布置：當(dāng)屋蓋為有檁體系，或屋蓋為無(wú)檁體系，但屋面板與屋架的連接質(zhì)量不能保證且抗風(fēng)柱與屋架上弦連接，每一伸縮縫區(qū)段端部第一或第二柱間布置；當(dāng)設(shè)有天窗，且天窗通過(guò)廠房端部的第二柱間或通過(guò)伸縮縫，應(yīng)在第一或第二柱間的天窗范圍內(nèi)設(shè)置，并在天窗范圍內(nèi)沿縱向設(shè)置1～3道通長(zhǎng)的受壓系桿，將天窗范圍內(nèi)各榀屋架與上弦橫向水平支撐連系起來(lái)。第17頁(yè)/共34頁(yè)

上弦橫向水平支撐第18頁(yè)/共34頁(yè)下弦橫向水平支撐②下弦橫向水平支撐構(gòu)成：沿廠房跨度方向用交叉角鋼、直腹桿和屋架下弦桿構(gòu)成的水平桁架。作用：將山墻風(fēng)荷載及縱向水平荷載傳至縱向柱列；防止屋架下弦側(cè)向振動(dòng)。布置：當(dāng)屋架下弦設(shè)有懸掛吊車(chē)，或廠房?jī)?nèi)有較大振動(dòng)，或山墻風(fēng)荷載通過(guò)抗風(fēng)柱傳至屋架下弦，應(yīng)在每一伸縮縫區(qū)段兩端的第一或第二柱間設(shè)置，宜與上弦橫向水平支撐設(shè)置在同一柱間。第19頁(yè)/共34頁(yè)③縱向水平支撐構(gòu)成：由交叉角鋼、直桿和屋架下弦第一節(jié)間組成的縱向水平桁架。作用：加強(qiáng)屋蓋結(jié)構(gòu)的橫向水平剛度；保證橫向水平荷載的縱向分布，加強(qiáng)廠房的空間工作；保證托架上弦的側(cè)向穩(wěn)定。布置：當(dāng)設(shè)有軟鉤橋式吊車(chē)且廠房高度大、吊車(chē)起重量較大，應(yīng)在屋架下弦端節(jié)間沿廠房縱向通長(zhǎng)或局部設(shè)置一道；當(dāng)已設(shè)有下弦橫向水平支撐時(shí)，為保證廠房空間剛度，應(yīng)盡可能與橫向水平支撐連接，以形成封閉的水平支撐系統(tǒng)。第20頁(yè)/共34頁(yè)縱向水平支撐布置第21頁(yè)/共34頁(yè)④垂直支撐構(gòu)成：由角鋼桿件與屋架直腹桿組成的垂直桁架，形式為十字交叉形或W形。作用：保證屋架受荷后在平面外的穩(wěn)定；傳遞縱向水平力。布置：應(yīng)與下弦橫向水平支撐布置在同一柱間內(nèi)。當(dāng)廠房跨度小于18m且無(wú)天窗時(shí)，一般可不設(shè)垂直支撐和水平系桿；當(dāng)廠房跨度18～30m、屋架間距為6m、采用大型屋面板時(shí)，應(yīng)在每一伸縮縫區(qū)段端部的第一或第二柱間，屋架跨中設(shè)置一道垂直支撐；當(dāng)屋架跨度大于30m時(shí)，應(yīng)在每一伸縮縫區(qū)段端部的第一或第二柱間，屋架跨度1/3左右的節(jié)點(diǎn)處設(shè)置兩道垂直支撐。

第22頁(yè)/共34頁(yè)垂直支撐及水平系桿第23頁(yè)/共34頁(yè)⑤水平系桿構(gòu)成：分為上弦水平系桿和下弦水平系桿。作用：上弦水平系桿是為保證屋架上弦或屋面梁受壓翼緣的側(cè)向穩(wěn)定；下弦水平系桿是為防止在吊車(chē)或有其它水平振動(dòng)時(shí)屋架下弦側(cè)向顫動(dòng)。布置：當(dāng)屋蓋設(shè)置垂直支撐時(shí)，未設(shè)置垂直支撐的屋架間，在相應(yīng)于垂直支撐平面內(nèi)的屋架上弦和下弦節(jié)點(diǎn)處，設(shè)置通長(zhǎng)的水平系桿。剛性系桿（壓桿）：凡設(shè)在屋架端部主要支承節(jié)點(diǎn)處和屋架上弦屋脊節(jié)點(diǎn)處的通長(zhǎng)水平系桿，均應(yīng)采用剛性系桿；當(dāng)屋架橫向水平支撐設(shè)在伸縮縫區(qū)段兩端的第二柱間內(nèi)時(shí)，第一柱間內(nèi)的水平系桿均應(yīng)采用剛性系桿。柔性系桿（拉桿）：其余均可采用柔性系桿。第24頁(yè)/共34頁(yè)⑥天窗架支撐構(gòu)成：包括天窗架上弦橫向水平支撐、天窗架間的垂直支撐和水平系桿。作用：保證天窗架上弦的側(cè)向穩(wěn)定；將天窗端壁上的風(fēng)荷載傳給屋架。布置：縱向位置（柱間）

：一般天窗架上弦橫向水平支撐和垂直支撐均設(shè)置在天窗端部第一柱間內(nèi)。橫向位置（道）

：一般垂直支撐設(shè)置在天窗兩側(cè)。水平系桿

：在未設(shè)置上弦橫向水平支撐的天窗架間設(shè)置；應(yīng)在上弦節(jié)點(diǎn)處設(shè)置柔性系桿；對(duì)有檁屋蓋體系，檁條可以代替柔性系桿。

第25頁(yè)/共34頁(yè)天窗架支撐布置第26頁(yè)/共34頁(yè)（2）柱間支撐

柱間支撐是縱向平面排架中最主要的抗側(cè)力構(gòu)件，其作用是承受縱向水平荷載和提高縱向剛度。構(gòu)成：由交叉鋼桿件組成，交叉傾角宜取45°，支撐鋼構(gòu)件的截面尺寸需經(jīng)承載力和穩(wěn)定計(jì)算確定。作用：提高廠房的縱向剛度和穩(wěn)定性；將吊車(chē)縱向水平制動(dòng)力、山墻及天窗端壁的風(fēng)荷載、縱向水平地震作用等傳至基礎(chǔ)。形式：十字交叉形；當(dāng)柱間要通行或放置設(shè)備，或柱距較大而不宜采用交叉支撐時(shí)，可采用門(mén)架式支撐。分類(lèi)：對(duì)于有吊車(chē)的廠房，按其位置可分為上柱柱間支撐和下柱柱間支撐。上柱柱間支撐

：位于牛腿上部，并在柱頂設(shè)置通長(zhǎng)的剛性系桿；承受作用在山墻及天窗壁端的風(fēng)荷載，并保證廠房上部的縱向剛度。下柱柱間支撐

：位于牛腿下部；承受上部支撐傳來(lái)的內(nèi)力、吊車(chē)縱向制動(dòng)力和縱向水平地震作用等，并將其傳至基礎(chǔ)。第27頁(yè)/共34頁(yè)柱間支撐布置第28頁(yè)/共34頁(yè)布置：當(dāng)設(shè)有A6～A8的吊車(chē)，或A1～A5的吊車(chē)起重量≥10t時(shí)或廠房跨度≥18m，或柱高≥8m時(shí)或廠房每列縱向柱總數(shù)＜7根時(shí)或設(shè)有3t以上的懸掛吊車(chē)時(shí)或露天吊車(chē)棧橋的柱列，應(yīng)設(shè)置柱間支撐。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