建筑结构（第2版）教学课件作者曹孝柏9

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1、第九章 单层厂房排架结构,第一节 单层厂房的组成和布置 第二节 排架结构荷载及内力计算 第三节 单层厂房柱的设计,返回,第一节 单层厂房的组成和布置,钢筋混凝土单层厂房的承重结构主要由屋架（或屋面梁）、柱和基础组成，按主要承重结构形式分为排架结构和刚架结构两种。排架结构是柱与屋架（或屋面梁）为铰接，而与基础为刚接所组成的结构 （图-），具有传力明确、构造简单、施工方便的特点，适用于预制装配，是目前常用的单层厂房的结构形式。刚架结构的特点是柱与屋架（或屋面梁）刚接成一个构件，而与基础通常为铰接。刚架结构有三铰门式刚架（顶节点为铰接）和两铰门式刚架（顶节点为刚接）两种形式，如图-所示。,下一页,返

2、回,第一节 单层厂房的组成和布置,一、单层厂房的结构组成与传力途径 结构组成 单层厂房排架结构通常由下列结构构件组成并相互连接成整体，如图-所示。 （）屋盖结构。混凝土屋盖结构由屋面板（包括天沟板）、屋架或屋面梁（包括屋盖支撑）组成，有时还设有天窗架和托架等。混凝土屋盖结构分无檩和有檩两种屋盖体系，将大型屋面板直接支撑在屋架或屋面梁上的称为无檩屋盖体系；将小型屋面板或瓦材支撑在檩条上，并将檩条支撑在屋架上的称为有檩屋盖体系。在屋盖结构中，屋面板起围护作用并承受作用在板上的荷载，再将这些荷载传至屋架或屋面梁；屋架或屋面梁是屋面承重构件，承受屋盖结构自重和屋面板传来的活荷载，并将这些荷载传至排架柱

3、。天窗架支撑在屋架或屋面梁上，也是一种屋面承重构件。,上一页,下一页,返回,第一节 单层厂房的组成和布置,（）横向平面排架。横向平面排架由横梁（屋架或屋面梁）、横向柱列和基础组成，是厂房的基本承重结构。厂房结构承受的竖向荷载、横向水平荷载以及横向水平地震作用都是由横向平面排架承担并传至地基的。 （）纵向平面排架。纵向平面排架由纵向柱列、连系梁、起重机梁、柱间支撑和基础等组成，其作用是保证厂房的纵向稳定性和刚性，并承受作用在山墙、天窗端壁以及通过屋盖结构传来的纵向风荷载、起重机纵向水平荷载等，并将其传至地基，如图-所示。另外，它还承受纵向水平地震作用、温度应力等。 （）起重机梁。起重机梁一般为装

4、配式的，简支在柱的牛腿上，主要承受起重机竖向荷载、横向或纵向水平荷载，并将它们分别传至横向或纵向平面排架。起重机梁是直接承受起重机动力荷载的构件。,上一页,下一页,返回,第一节 单层厂房的组成和布置,（）支撑。单层厂房的支撑包括屋盖支撑和柱间支撑两种，其作用是加强厂房结构的空间刚度，保证结构构件在安装和使用阶段的稳定和安全，同时起着把风荷载、起重机水平荷载或水平地震作用等传递到相应承重构件的作用。 （）基础。基础承受柱和基础梁传来的荷载并将它们传至地基。 （）围护结构。围护结构包括纵墙、横墙（山墙）及由连系梁、抗风柱（有时还有抗风梁或抗风桁架）和基础梁等组成的墙架。这些构件所承受的荷载，主要是

5、墙体和构件的自重以及作用在墙面上的风荷载等。,上一页,下一页,返回,第一节 单层厂房的组成和布置, 传力途径 单层厂房结构所承受的荷载分为竖向荷载和水平荷载两大类。竖向荷载包括屋面上的恒荷载、活荷载、各承重结构构件及围护结构等非承重构件自重、起重机自重及起重机竖向活荷载等。水平荷载包括横向及纵向风载、起重机横向水平荷载和纵向水平荷载以及水平地震作用等。 单层厂房结构的传力路线如图-所示。 由图-可以看出，单层厂房结构所承受的各种荷载，大部分都传递给排架柱，再由排架柱传至基础及地基。因此，排架柱是受力最复杂、最重要的受力构件。在有起重机的厂房中，起重机梁也是非常重要的承重构件，设计时应予以重视。

6、,上一页,下一页,返回,第一节 单层厂房的组成和布置,二、单层厂房的结构布置 柱网布置 单层厂房承重柱的纵向和横向定位轴线在平面上形成的网格称为柱网。柱网布置就是确定柱子纵向定位轴线之间的尺寸（跨度）和横向定位轴线之间的尺寸（柱距）。柱网布置既是确定柱的位置，也是确定屋面板、屋架和起重机梁等构件尺寸（跨度）的依据，柱网布置 恰当与否，将直接影响厂房结构的经济合理性和先进性。 柱网布置的一般原则是：符合生产工艺和正常使用的要求；建筑和结构方案经济合理；在施工方法上具有先进性和合理性；符合厂房建筑统一化、标准化的基本原则；适应生产发展和技术进步的要求。,上一页,下一页,返回,第一节 单层厂房的组成

7、和布置, 定位轴线 （）纵向定位轴线。一般用编号 表示。对于无起重机或起重机起重量不大于的厂房，边柱外边缘、纵墙内缘、纵向定位轴线三者相重合，形成封闭结合，如图-（）所示。纵向定位轴线之间的距离，即跨度犔与起重机轨距犔 之间一般有如下关系： 式中 L起重机轨距，即起重机轨道中心线间的距离，可由起重机规格查得； e起重机轨道中心线至纵向定位轴线间的距离，一般取；,上一页,下一页,返回,第一节 单层厂房的组成和布置,B起重机轨道中心线至起重机桥架外边缘的距离，可由起重机规格查得； B起重机桥架外边缘至上柱内边缘的净空宽度，当起重机起重量不大于时，取B；当起重机起重量大于时，取B； B边柱的上柱截面

8、高度或中柱边缘至其纵向定位轴线的距离 对边柱，当按计算e 时，取e，如图-（）所示；对中柱，当为多跨等高厂房时，按计算e，也取e，纵向定位轴线与上柱中心线重合，如图-（）所示。,上一页,下一页,返回,第一节 单层厂房的组成和布置,（）横向定位轴线。一般通过柱截面的几何中心，用编号、表示。在厂房纵向尽端处，横向定位轴线位于山墙内边缘，并把端柱中心线内移，同样在伸缩两侧的柱中心线也须向两边各移，使伸缩缝中心线与横向定位轴线重合，如图-所示。 变形缝 变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝三种。 （）伸缩缝。随着气温的变化，房屋结构会出现热胀冷缩现象，这种温度变化将在结构中产生温度应力，引起结构变形，严重

9、时会使墙面、屋面和构件等拉裂。因此，当房屋的长度或宽度过大时，为减小房屋结构中的温度应力，应设置伸缩缝。当建筑物的长度超过规定限值，又未采取可靠的构造措施或施工措施时，其伸缩缝间距不宜超过规范规定的限值。钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距可按表-确定。,上一页,下一页,返回,第一节 单层厂房的组成和布置,对下列情况，表-中的伸缩缝最大间距宜适当减小：柱高（从基础顶面算起）低于的排架结构；屋面无保温、隔热措施的排架结构；位于气候干燥地区、夏季炎热且暴雨频繁地区的结构或经常处于高温作用下的结构；采用滑模类工艺施工的各类墙体结构；混凝土材料收缩较大，施工期外露时间较长的结构。 如有充分依据对下列情况，表

10、-中的伸缩缝最大间距可适当增大：采取减小混凝土收缩或温度变化的措施；采用专门的预加应力或增配构造钢筋的措施；采用低收缩混凝土材料，采取跳仓浇筑、后浇带、控制缝等施工方法，并加强施工养护。当伸缩缝间距增大较多时，尚应考虑温度变化和混凝土收缩对结构的影响。当设置伸缩缝时，框架、排架结构的双柱基础可不断开。,上一页,下一页,返回,第一节 单层厂房的组成和布置,沿厂房的横向伸缩缝应从基础顶面开始，将相邻两个温度区段的上部结构构件完全分开，并留出一定宽度的缝隙，使上部结构在温度变化时，沿纵向可自由变形。伸缩缝处应采用双排柱、双屋架（屋面梁），伸缩缝处双柱基础可不分开，做成连在一起的双杯口基础。 （）沉降

11、缝。在建筑物的荷载和高度存在较大差异处，地基土的压缩性有显著差异处，结构类型和结构体系有明显不同处，基础类型或基础处理不一致处，厂房各部分的施工时间先后相差较长时，应设置沉降缝。 沉降缝应从屋顶至基础完全分开，以使缝两侧结构发生不同沉降时互不影响，从而保证房屋的安全和使用功能。沉降缝的最小宽度不得小于，沉降缝可兼作伸缩缝。,上一页,下一页,返回,第一节 单层厂房的组成和布置,（）防震缝。防震缝是为了减轻地震灾害而采取的措施之一，当相邻跨厂房高度相差悬殊、厂房结构类型和刚度有明显不同时，应设置防震缝。防震缝将房屋划分为简单规则的形状，使每一部分成为独立的抗震单元，使其在地震作用下互不影响。 防震

12、缝两侧的上部结构应完全分开，且防震缝的最小宽度应满足规范的要求，以防止地震时缝两侧的独立单元发生碰撞。防震缝的具体设置应符合建筑抗震设计规范（）的要求。地震区中的伸缩缝和沉降缝的宽度，均应符合防震缝的要求。 支撑 支撑的主要作用是加强厂房结构的空间刚度，保证结构构件在安装和使用阶段的稳定和安全，有效传递纵向水平荷载（风荷载、起重机纵向水平荷载及地震作用等）；同时还起把风荷载、起重机水平荷载和水平地震作用等传递到相应承重构件的作用。,上一页,下一页,返回,第一节 单层厂房的组成和布置,单层厂房的支撑体系包括屋盖支撑和柱间支撑。 （）屋盖支撑。屋盖支撑系统包括上、下弦横向水平支撑，下弦纵向水平支撑

13、，垂直支撑，天窗架支撑以及纵向水平系杆。 ）上弦横向水平支撑。屋盖上弦横向水平支撑系指布置在屋架上弦（或屋面梁上翼缘）平面内的水平支撑，是由交叉角钢和屋架上弦杆组成的水平桁架，布置在厂房端部及温度区段两端的第一或第二柱间，如图-所示。其作用是增强屋盖的整体刚度，保证屋架上弦或屋面梁上翼缘的侧向稳定，将山墙抗风柱传来的风荷载传至两侧柱列上。,上一页,下一页,返回,第一节 单层厂房的组成和布置,对跨度较大且无天窗的无檩体系屋盖，若采用大型屋面板且与屋架有可靠连接（有三点焊牢且屋面板纵肋间的空隙用或细石混凝土灌实），则可认为屋面板能起到上弦横向水平支撑的作用，而不需设置上弦横向水平支撑。 ）下弦水平

14、支撑。屋盖下弦水平支撑系指布置在屋架下弦平面内的水平支撑，包括下弦横向水平支撑和下弦纵向水平支撑。 设置下弦横向水平支撑的目的是作为屋盖垂直支撑的支点，将屋架下弦受到的纵向水平荷载传至纵向排架柱列，防止下弦杆产生振动。当厂房跨度犔 时，宜设于厂房端部及伸缩缝处第一柱间，如图-所示。 屋盖下弦纵向水平支撑是由交叉角钢等钢杆件和屋架下弦第一节间组成的水平桁架。,上一页,下一页,返回,第一节 单层厂房的组成和布置,其作用是加强屋盖结构在横向水平面内的刚度，保证横向水平荷载的纵向分布，增强各排架间的空间作用。当屋盖设有托架时，还可以保证托架上翼缘的侧向稳定，并将托架区域内的横向水平荷载有效地传到相邻柱

15、上。 当设置下弦纵向水平支撑时，为保证厂房空间刚度，必须同时设置相应的下弦横向水平支撑，形成封闭的水平支撑系统，如图-所示 ）垂直支撑及水平系杆。垂直支撑是指在相邻两榀屋架之间由角钢与屋架的直腹杆组成的垂直桁架，如图-所示。垂直支撑和水平系杆的作用是保证屋架在安装和使用阶段的侧向稳定；防止在起重机工作时屋架下弦的侧向颤动，上弦水平系杆则可保证屋架上弦或屋面梁受压翼缘的侧向稳定。,上一页,下一页,返回,第一节 单层厂房的组成和布置,）天窗架支撑。天窗架支撑包括设置在天窗两端第一柱间的上弦横向水平支撑和沿天窗架两侧边设置的垂直支撑。其作用是保证天窗架上弦的侧向稳定；将天窗端壁上的风荷载传递给屋架。 天窗架支撑应设置在天窗架两端的第一柱距内，尽可能与屋架上弦横向水平支撑布置在同一柱间。 （）柱间支撑。柱间支撑一般包括上部、中部及下部柱间支撑，如图-所示。柱间支撑通常宜采用十字交叉形支撑；它具有构造简单、传力直接和刚度较大等特点。交叉杆件的倾角一般在之间。在特殊情况下，因生产工艺的要求及结构空间的限制，可以采用其他形式的支撑。当lh时可采用人字形支撑；lh时可采用八字形支撑；当柱距为 且h 较小时，采用斜柱式支撑比较合理。,上一页,下一页,返回,第一节 单层厂房的组成和布置,天窗架支撑应设置在天窗架两端的第一柱距内，尽可能与屋架上弦横向水平支撑布置在同