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1、2012-6-9 1 1 第 3章 单层厂房结构 3.1 单层厂房结构种类及布置 3.2 厂房主体结构分析 3.3 厂房主体构件设计 3.4 柱间支撑设计 3.5 柱下独立基础设计 3.6 厂房屋盖设计 2 3.1.1 单层厂房结构种类 按结构材料 砌体混合结构 (竖向构件用砌体，水平构件用砼、木或轻钢 ) 钢结构 混凝土结构 3.1 单层厂房结构 种类及 布置 按结构形式 排架结构（等高、不等高、锯齿形） 刚架结构 钢 混凝土混合结构 (竖向构件用混凝土，水平构件用钢 ) (c) 锯齿形排架 (b) 不等高排架 (a) 等高排架 细石砼 3 (b) 实腹梁式 钢厂房刚架结构类型 (a) 屋架
2、式 单层厂房 3.1种类与布置 3.1.1结构种类 沥青麻丝 (a) 三铰刚架 (b) 两铰刚架 混凝土厂房刚架结构类型 拼接节点 钢管 钢销子 4 单层厂房 3.1种类与布置 3.1.1结构种类 3.1.2砼排架 3.1.2 混凝土排架结构组成及布置 一、组成 屋面板 天沟板 抗风柱 基础梁 连系梁 窗过梁 围护结构系统 包括：屋面板、天沟板、纵横墙、基础梁、连系梁和抗风柱。 作用：构成房屋空间；承担直接作用其表面的荷载，并传递给承重结构系统。 纵墙 屋面结构类型：无檩屋盖体系和有檩屋盖体系。 5 单层厂房 3.1种类与布置 3.1.1结构种类 3.1.2砼排架 承重结构系统 吊车梁 屋架
3、独立基础 排架柱 包括：屋架（屋面梁）、吊车梁、排架柱和基础，构成厂房的基本承重骨架；由纵、横向的平面排架构成。 作用：所有荷载均由承重结构系统最终传到地基。 6 横向平面排架由屋架（屋面梁）、横向排架柱和基础组成；承受所有的竖向荷载和横向水平荷载； 2012-6-9 2 7 单层厂房 3.1种类与布置 3.1.1结构种类 3.1.2砼排架 纵向平面排架由纵向列柱、吊车梁、连系梁和柱间支撑组成；承受纵向水平荷载。 柱间支撑 吊车梁 连系梁 排架柱 纵向排架 8 柱间支撑 纵向水平系杆 垂直支撑 下弦横向水平支撑 支撑系统 包括柱间支撑和屋盖支撑两大部分； 柱间支撑作用：保证厂房结构的纵向刚度和
4、稳定，并承担纵向水平荷载 。 屋盖支撑包括：横向水平支撑、纵向水平支撑、垂直支撑及水平系杆； 屋盖支撑作用：联系各种主要结构构件、加强屋盖整体性和平面外稳定、减小平面外弦杆的计算长度、传递水平荷载等作用 。 9 1）屋面板 2）天沟板 3）天窗架 4）屋架 5）托架 6）吊车梁 7）排架柱 8）抗风柱 9）基础 10）连系梁 11）基础梁 12）天窗架垂直支撑 13）屋架下弦横向支撑 14）屋架垂直支撑 15）柱间支撑 10 柱网布置 承重柱在平面中排列所形成的网格称为柱网，网格的间距称为柱网尺寸。其中沿纵向的间距称为柱距；沿横向的间距称为跨度 。 单层厂房 3.1种类与布置 3.1.1结构种
5、类 3.1.2砼排架 二、结构布置 (A) (B) (C) Q=20/5tQ=10t Q=20/5t柱距 柱距 跨度跨度变形缝 越跨布置设备 11 定位轴线 边柱与纵向定位轴线的关系 单层厂房 3.1种类与布置 3.1.1结构种类 3.1.2砼排架 B3 B1 B2 Lk L D 为了使吊车的型号规格化，吊车跨度与屋架跨度之间存在固定关系： Lk=L-2， L为厂房跨度； Lk为吊车跨度，即两边轮子之间的距离； 为纵向定位轴线至轨道中心线的距离，一般为 750mm，当吊车额定起重量大于 50t时采用 1000mm。 为了保证吊车沿厂房纵向行驶过程中与柱不发生碰撞，上柱内缘与吊车架外缘之间的空隙
6、 B2（ B2=-B1-B3）应大于等于 80mm（当Q50t）或 100mm（当 Q75t） 12 单层厂房 3.1种类与布置 3.1.1结构种类 3.1.2砼排架 B3 B1 B2 Lk L D 对于柱距为 6m、吊车起重小于或等于 20t的厂房，边柱外缘与纵向定位轴线重合，称为封闭结合 ； 当吊车起重量较大时，由于吊车外轮廓尺寸和柱子截面尺寸均有所增大，为了满足空隙 B2的要求，需要将边柱外移一定距离 D（称为联系尺寸），称为非封闭结合。 2012-6-9 3 13 中柱与纵向定位轴线的关系 单层厂房 3.1种类与布置 3.1.1结构种类 3.1.2砼排架 h/2 h/2 对等高排架，中
7、柱的上柱中心线与纵向定位轴线重合。 柱与横向定位轴线的关系 变形缝两边柱的中心线与定位轴线的距离为 600mm 600 600 ae 600 端部柱的中心线自横向定位轴线向内移 600mm 其它位置柱的中心线与横向定位轴线重合 14 变形缝设置 单层厂房 3.1种类与布置 3.1.1结构种类 3.1.2砼排架 当房屋长度或宽度超过附表 A.1规定的限值时，一般应设置伸缩缝 ；横向伸缩缝一般采用双柱 ，纵向伸缩缝一般采用单柱，在低跨屋架与支承屋架的牛腿之间设滚动支座，使其能自由伸缩 。 由于排架结构对地基不均匀沉降 不敏感 ，单层厂房一般不设沉降缝，只有在下列情况下才考虑设置： 相邻部位高差很大
8、； 相邻跨吊车起重量悬殊； 下卧土层有很大变化； 各部分施工时间相差很长。 抗震设防区，当厂房平、立面布置复杂，结构高度或刚度相差很大，以及在厂房侧边贴建生活间、变电所、炉子间等披屋时，应设置防震缝将相邻两部分分开。 15 剖面布置 H B H C 基底标高 0.000 牛腿顶标高 轨顶标志标高 柱顶标高 300的倍数300的倍数600的倍数HA 基础底面标高控制基础埋深，根据持力层深度和基础高度确定。 室内地面标高一般高于室外地面100150mm，用 0.000表示。 牛腿顶面标高和柱顶标高由轨道顶面的标志标高控制，轨顶标志标高必须满足 600mm的倍数；牛腿顶面标高=轨顶标高 -吊车梁在支
9、承处的高度 -轨道及垫层高度，必须满足 300mm的倍数 柱顶标高 =轨顶实际标高HA+吊车轨顶至桥架顶面的高度 HB+桥架顶面与屋架下弦的空隙 HC，空隙 HC不应小于 220mm。 16 柱间支撑 支撑布置 单层厂房 3.1种类与布置 3.1.1结构种类 3.1.2砼排架 柱间支撑应布置在伸缩缝区段的中央或临近中央。 屋盖横向水平支撑 包括上弦横向水平支撑和下弦横向水平支撑，一般布置在伸缩缝区段两端的两榀相邻屋架弦杆之间。当采用大型屋面板且连接可靠时，上弦横向水平支撑可不设。 屋盖下弦纵向水平支撑 一般情况下可不设，仅当厂房有较大起重量的桥式吊车、壁行吊车或锻锤等振动设备，以及高度或跨度较
10、大，或者对空间刚度要求较大时才设置；纵向水平支撑设置在下弦的两端节间处，沿厂房全长布置。 17 屋盖垂直支撑 单层厂房 3.1种类与布置 3.1.1结构种类 3.1.2砼排架 垂直支撑布置在设有横向水平支撑的同一开间，另外当厂房单元大于 66m时，在设柱间支撑的开间增设一道。 纵向水平系杆 系杆布置在未设置横向水平支撑的开间，对应垂直支撑位置的上、下弦节点。大型屋面板或刚性檩条可替代上弦系杆 。 当屋架端部高度大于 1.2m时，在屋架两端各布置一道；当厂房跨度在 1830m时还应在屋架中间加设一道，当跨度大于 30m时，在屋架 1/3节点处加设二道。 围护结构布置 （自学） 18 单层厂房 3
11、.1种类与布置 3.1.1结构种类 3.1.2砼排架 围护结构布置 抗风柱 抗风柱间距根据承受的风荷载大小确定，一般采用 6m和4.5m ； 弹簧板 30 600 600 屋架上弦 抗风柱 柱顶与屋架的连接必须满足两个要求：一是在水平方向能有效地传递风荷载；二是在竖向允许有一定的相对位移，以防厂房与抗风柱沉降不均匀时产生不利影响； 2012-6-9 4 19 单层厂房 3.1种类与布置 3.1.1结构种类 3.1.2砼排架 圈梁 当用砌体作为厂房的围护墙时，一般要设置圈梁、过梁及基础梁。 圈梁置于墙体内；因圈梁不承受墙体重量，故排架柱上不需要设置支承圈梁的牛腿，仅需设拉结筋与圈梁连接。 过梁设
12、置在门窗洞口上方，承受墙体重量。 过梁 墙体基础梁直接搁置在柱基础杯口上，与柱一般不连接；与柱的相对位置有两种情况：一种突出于柱外；另一种是两柱之间。 基础梁 连系梁上部无墙体荷载时，与柱的连接可采用预埋件。 连系梁 20 单层厂房 3.1种类与布置 3.1.1结构种类 3.1.2砼排架 (a)矩形柱 (b)工字形柱 (c)平腹杆双肢柱 (d)斜腹杆双肢柱 矩形柱的外形简单，施工方便，但混凝土用量较多 截面高度 h超过 800mm，宜采用工字形截面； 截面高度 h超过 1400mm时使用双肢柱更为经济； 斜腹杆双肢柱承受剪力的能力优于平腹杆，但构造相对复杂些。 三、 排架柱选型与截面尺寸估算
13、21 单层厂房 3.1种类与布置 3.1.1结构种类 3.1.2砼排架 3.1.3 轻型门式刚架结构组成及布置 3.1.3门式刚架 一、组成 檩条 屋面板 (压型钢板 ) 抗风柱(墙架柱 ) 墙架梁 墙面板 (压型钢板 ) 围护结构系统 包括：屋面板、檩条、墙面板、墙架梁、抗风柱（墙架柱）。 实腹式檩条形式有槽钢、角钢和 Z型、C型冷弯薄壁型钢 。 屋面板一般采用压型钢板 。 22 单层厂房 3.1种类与布置 3.1.1结构种类 3.1.2砼排架 3.1 .3门式刚架 柱间支撑 刚性系杆 吊车梁 刚架梁 刚架柱 承重结构系统 包括：横梁、立柱、吊车梁和基础 横梁、立柱和基础构成横向平面刚架；
14、立柱、吊车梁、连系梁和柱间支撑组成纵向平面排架。 23 单层厂房 3.1种类与布置 3.1.1结构种类 3.1.2砼排架 3.1 .3门式刚架 柱间支撑 横向水平支撑 直拉条 支撑系统 当厂房设有 5t的桥式吊车时，柱间支撑采用型钢；否则可采用带张紧装置的十字交叉圆钢 。 横向水平支撑中圆钢 (受拉 )和檩条 (受压 )构成沿厂房跨度方向的柔性水平桁架 拉条为檩条提供侧向支撑点 在两端由刚性撑杆、斜拉条和檐檩组成稳定的檩条支撑体系 斜拉条 撑杆 24 檩条 檩托 横梁 角隅撑 单层厂房 3.1种类与布置 3.1.1结构种类 3.1.2砼排架 3.1 .3门式刚架 支撑系统 檩条和横梁之间的角隅
15、撑为横梁下翼缘提供侧向支撑点，起到类似屋架下弦横向水平支撑和下弦系杆的作用。 2012-6-9 5 25 26 一、 分析模型 1. 计算单元 从整体结构中选取有代表性的一部分 （ 代表整体结构的受力性能 ） 作为计算的对象，该部分称为计算单元。 单层工业厂房是空间结构。为方便，可简化为平面结构进行分析。 由于纵向水平荷载比横向水平荷载小得多，除非要考虑地震作用和温度应力，厂房的纵向一般可以不分析。 3.2.1排架 结构 2.计算简图 柱子下端固接于基础顶面，横梁与柱铰接； 横梁为没有轴向变形的刚杆。 3.2厂房主体 结构分析 uEIA B lEIuEIlEIuHHA B 计算单元1 2 3 4 5 27 B=s (A) (B) s s s s (a)各列柱距相等 B=2s (C) (A)
