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1、第七章 单层厂房钢屋盖结构组成：屋面板、檩条、屋架、托架、钢屋盖结构组成：屋面板、檩条、屋架、托架、天窗架、支撑等构件。天窗架、支撑等构件。1-1-屋架；屋架；2-2-托架；托架；3-3-上弦横向支撑；上弦横向支撑；4-4-制动桁架；制动桁架；5-5-横向平面框架；横向平面框架；6-6-吊车梁；吊车梁；7-7-竖向支撑；竖向支撑；8-8-檩条；檩条；9 9、10-10-柱间支撑；柱间支撑；11-11-框架柱；框架柱；12-12-墙架梁；墙架梁；13-13-山墙墙架柱山墙墙架柱2.1 2.1 钢结构厂房的组成钢结构厂房的组成 厂房结构的组成：厂房结构的组成：屋盖体系：屋盖体系：屋面板、檩条、天窗
2、架、屋架屋面板、檩条、天窗架、屋架、托架、上弦水平支撑、下弦水平支撑、垂、托架、上弦水平支撑、下弦水平支撑、垂直支撑。直支撑。框架体系：框架体系：横向和纵向框架柱、柱间支撑横向和纵向框架柱、柱间支撑。吊车梁体系：吊车梁体系：吊车梁、制动梁或制动桁架吊车梁、制动梁或制动桁架、辅助桁架。、辅助桁架。墙架体系、墙架体系、抗风柱、墙梁、墙面板或维护抗风柱、墙梁、墙面板或维护墙墙 1.1.横向框架横向框架 横向平面框架横向平面框架：主要承受厂房结构的主要承受厂房结构的全部竖向荷载全部竖向荷载、横向水平荷载横向水平荷载：全部建筑物重量（屋盖、墙、结构自重等）、屋全部建筑物重量（屋盖、墙、结构自重等）、屋面
3、雪荷载和其他活荷载、吊车竖向荷载和横向水平面雪荷载和其他活荷载、吊车竖向荷载和横向水平制动力、横向风荷载、横向地震作用等，制动力、横向风荷载、横向地震作用等，2.2.屋盖结构屋盖结构 由檩条、天窗架、屋架、托架和屋盖支撑所构成，承由檩条、天窗架、屋架、托架和屋盖支撑所构成，承受屋面荷载。受屋面荷载。各部分所起的作用：各部分所起的作用：包括包括屋盖支撑屋盖支撑和和柱间支撑柱间支撑，其作用是将单独，其作用是将单独的平面框架连成空间体系，从而保证了结构的平面框架连成空间体系，从而保证了结构的刚度和稳定，同时也承受的刚度和稳定，同时也承受纵向纵向风力和吊车风力和吊车的的纵向纵向制动力。制动力。3.支撑
4、体系支撑体系 吊车竖向和水平荷载由吊车梁承受。吊车梁两吊车竖向和水平荷载由吊车梁承受。吊车梁两端支撑于柱的变截面平台或牛腿上。在吊车梁端支撑于柱的变截面平台或牛腿上。在吊车梁上翼缘平面内，通常沿水平方向设置制动梁或上翼缘平面内，通常沿水平方向设置制动梁或制动桁架，以便有效地将吊车的横向水平制动制动桁架，以便有效地将吊车的横向水平制动力传递到相邻的柱上。力传递到相邻的柱上。4.吊车梁和制动梁（制动桁架）吊车梁和制动梁（制动桁架）制动梁是为了增加吊车梁的侧向刚度，并与吊车制动梁是为了增加吊车梁的侧向刚度，并与吊车梁一起承受由吊车传来的横向刹车力和冲击力而梁一起承受由吊车传来的横向刹车力和冲击力而在
5、吊车梁的旁边增设的梁，它与吊车梁采用焊接在吊车梁的旁边增设的梁，它与吊车梁采用焊接或者螺栓连接。或者螺栓连接。分为分为制动梁和制动桁架、制动板制动梁和制动桁架、制动板等形式。等形式。因此，制动梁的作用：因此，制动梁的作用：1、承担吊车的水平荷载及其它因素产生的水平推、承担吊车的水平荷载及其它因素产生的水平推力；力；2、保证吊车梁的侧向稳定性；、保证吊车梁的侧向稳定性；3、增加吊车梁的侧向刚度；、增加吊车梁的侧向刚度；4、制动板还可以作为检修平台和人行通道。、制动板还可以作为检修平台和人行通道。5.墙架墙架 墙架一般由墙架一般由墙架梁墙架梁和和墙架柱墙架柱（也称抗风（也称抗风柱）等组成，用以柱）
6、等组成，用以承受墙重和墙面风荷载承受墙重和墙面风荷载。当墙为自承重砖墙时只承受墙面风荷载，而当墙为自承重砖墙时只承受墙面风荷载，而全部墙重则传到底部搁置在相邻柱基础的钢全部墙重则传到底部搁置在相邻柱基础的钢筋混凝土基础梁上或专设的墙基础上。筋混凝土基础梁上或专设的墙基础上。厂房钢结构的钢材用量指标和各类构件厂房钢结构的钢材用量指标和各类构件所占比重大致如表所占比重大致如表2.12.1。表表2.1 单层厂房钢结构的钢材用量指标单层厂房钢结构的钢材用量指标 车间类型车间类型轻轻 型型中中 型型重重 型型吊车起重量吊车起重量（t t）051020305075100125175200350吊车轨顶标吊
7、车轨顶标高（高（m m）6108161016102010201626单位面积单位面积钢材用量钢材用量(Kg/m(Kg/m2 2)35355050505080807070120120909020020017170 030030030300 0400400各各类类构构件件所所占占钢钢材材用用量量比比 重重屋盖及屋盖及其支撑其支撑60%60%20%20%吊车梁吊车梁10%10%40%40%柱柱15%15%35%35%墙架及墙架及柱间支柱间支撑撑5%5%15%15%为了改善厂房结构设计的为了改善厂房结构设计的，应该对整个，应该对整个厂房建筑和结构进行合理规划厂房建筑和结构进行合理规划。：满足工艺和使用
8、要求满足工艺和使用要求 适应今后可能生产过程的变动和发展。适应今后可能生产过程的变动和发展。：确定车间的平面和高度方向的主要尺寸和控制标高确定车间的平面和高度方向的主要尺寸和控制标高 布置柱网，确定变形缝的位置和做法布置柱网，确定变形缝的位置和做法 选择主要承重结构（横向平面框架、纵向平面框架、屋盖选择主要承重结构（横向平面框架、纵向平面框架、屋盖结构、吊车梁结构等）体系、布置和形式等。结构、吊车梁结构等）体系、布置和形式等。模数化：模数化：是使结构布置的主要符合相应的模数是使结构布置的主要符合相应的模数尺寸；尺寸；定型化定型化：是同类构件和结构及其连接构造尽量是同类构件和结构及其连接构造尽量
9、采用相同的典型形式；采用相同的典型形式；：考虑考虑设计标准化设计标准化、生产工厂化生产工厂化、施工机械化施工机械化的要求，以提高建筑工业化的水平。的要求，以提高建筑工业化的水平。实现方法：实现方法：目前，我国已有梯形钢屋架、钢天窗架、钢托目前，我国已有梯形钢屋架、钢天窗架、钢托架、钢吊车梁（包括制动梁或桁架）等构件和架、钢吊车梁（包括制动梁或桁架）等构件和相应支撑体系和连接构造的标准设计图集相应支撑体系和连接构造的标准设计图集。统一化：统一化：进一步使构件和连接的某些主要尺进一步使构件和连接的某些主要尺寸也统一起来。这样，可以在厂房中更多地利寸也统一起来。这样，可以在厂房中更多地利用标准构配件
10、，甚至对同类型厂房做出广泛适用标准构配件，甚至对同类型厂房做出广泛适用的标准设计。用的标准设计。2.2 2.2 单层厂房结构的布置单层厂房结构的布置 2.2.1 2.2.1 柱网布置柱网布置 厂房柱的纵向和横向定位轴线，在平面上构成规厂房柱的纵向和横向定位轴线，在平面上构成规则的网格，称为则的网格，称为柱网柱网。柱网应根据工艺、结构和经。柱网应根据工艺、结构和经济等要求布置。济等要求布置。工艺要求：工艺要求：厂房的横向柱距（即跨度）和纵厂房的横向柱距（即跨度）和纵向柱距应满足生产工艺、使用和发展的要求；柱的向柱距应满足生产工艺、使用和发展的要求；柱的位置应和厂房的地上设备、起重和运输通道、地下
11、位置应和厂房的地上设备、起重和运输通道、地下设备和设备基础、地下管道的地坑等协调。设备和设备基础、地下管道的地坑等协调。通常情况下，通常情况下，纵向柱距的模数采用纵向柱距的模数采用6m6m；跨度的；跨度的模数采用模数采用3m3m（24m24m时）或采用时）或采用6m(246m(24时，确实需时，确实需要时仍可按要时仍可按3m)3m)。经济要求：经济要求：纵向柱距常对钢材用量和造价有较大纵向柱距常对钢材用量和造价有较大的影响。的影响。如增加如增加柱距，柱和基础的材料用量减少，柱距，柱和基础的材料用量减少，而屋盖结构、吊车梁和墙架的材料用量增加，并往而屋盖结构、吊车梁和墙架的材料用量增加，并往往需
12、要增设托架和墙架柱。往需要增设托架和墙架柱。结构要求：结构要求：柱网布置应尽量简单，避免在同一柱网布置应尽量简单，避免在同一区段内设置纵横跨，尽量采用所有柱列的纵向柱距区段内设置纵横跨，尽量采用所有柱列的纵向柱距均为相等并符合模数的布置方式均为相等并符合模数的布置方式。过去我国厂房，尤其是用大型屋面板的厂房，纵过去我国厂房，尤其是用大型屋面板的厂房，纵向柱距大多采用向柱距大多采用6m6m，少数大跨度厂房也采用，少数大跨度厂房也采用9 912m12m的。的。对于某些跨度不大而生产布置需要更灵活的厂房、对于某些跨度不大而生产布置需要更灵活的厂房、高度较大而吊车相对较轻的厂房，也常对全部柱或高度较大
13、而吊车相对较轻的厂房，也常对全部柱或某些列内柱采用某些列内柱采用12m12m柱距，但屋架间距仍为柱距，但屋架间距仍为6m6m，中，中间屋架由托架支承（图间屋架由托架支承（图2.12.1）。）。近年来，随着近年来，随着压型钢板压型钢板等轻型屋面板的采用，等轻型屋面板的采用，屋盖结构重量大大减轻，相应的经济柱距显著增大，屋盖结构重量大大减轻，相应的经济柱距显著增大，一些大型厂房已采用一些大型厂房已采用121224m24m柱距柱距，收到较好的经，收到较好的经济效果。济效果。厂房端部为山墙厂房端部为山墙时，为了支承墙重和墙面风荷载，时，为了支承墙重和墙面风荷载，通常应每隔一定间距（常用通常应每隔一定间
14、距（常用6m6m）设置抗风柱设置抗风柱。为使抗风柱和横向框架横梁（屋架）的位置略为错为使抗风柱和横向框架横梁（屋架）的位置略为错开和抗风柱顶部连接的方便，开和抗风柱顶部连接的方便，常把该处横向框架（常把该处横向框架（柱和屋架）自定位轴线内移柱和屋架）自定位轴线内移500mm500mm。在此在此500mm500mm 范围内，檩条、屋面板、吊车梁、墙架范围内，檩条、屋面板、吊车梁、墙架梁等纵向构件从相邻开间伸臂挑出，挑出长度略小梁等纵向构件从相邻开间伸臂挑出，挑出长度略小于于500mm500mm，以便构成必要的变形缝隙。，以便构成必要的变形缝隙。图图2.2 2.2 变形缝的布置变形缝的布置2.2.
15、2 变形缝变形缝如果厂房的长度或宽度，在温度变化时，纵如果厂房的长度或宽度，在温度变化时，纵向或横向框架的上部结构将发生较大的伸缩向或横向框架的上部结构将发生较大的伸缩变形，而基础以下仍固定于原来位置。这种变形，而基础以下仍固定于原来位置。这种变形将使柱、墙等构件内部产生很大的内力变形将使柱、墙等构件内部产生很大的内力，严重的可使其断裂或破坏。因此，需要，严重的可使其断裂或破坏。因此，需要用用伸缩缝伸缩缝将厂房结构分成几个温度区段将厂房结构分成几个温度区段（图（图2.22.2），以减少每个区段的伸缩量。），以减少每个区段的伸缩量。根据使用经验和理论分析，钢结构规范规定根据使用经验和理论分析，钢
16、结构规范规定当温度区段长度不超过表当温度区段长度不超过表2.22.2的数值时，可的数值时，可不计算温度应力。不计算温度应力。1.1.伸缩缝伸缩缝表表2.2 钢结构房屋温度区段长度限值（钢结构房屋温度区段长度限值（m）结构性质结构性质纵向温度区段纵向温度区段（垂直于屋架或构（垂直于屋架或构架跨度方向）架跨度方向）横向温度区段横向温度区段（沿屋架或构架跨度（沿屋架或构架跨度方向）方向）柱顶为柱顶为 刚接刚接柱顶为柱顶为铰接铰接采暖房屋和非采暖采暖房屋和非采暖地区的房屋地区的房屋200200120120150150热车间和采暖地区热车间和采暖地区的非采暖房屋的非采暖房屋180180100125125露天结构露天结构120120 从基础顶面或地面开始，将相邻区段上部结从基础顶面或地面开始，将相邻区段上部结构的构件完全分开构的构件完全分开（基础可不分开）。上部结（基础可不分开）。上部结构采用双柱做法。构采用双柱做法。根据气温差和结构的具体情况，缝宽净距根据气温差和结构的具体情况，缝宽净距取取 。这种做法是在横向伸缩缝处这种做法是在横向伸缩缝处，设置，设置横向平面框架横向平面框架；在纵向伸缩缝处，
