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1、第13章 单层厂房结构单层厂房结构13.1 结构特性和体系结构特性和体系13.2 结构布置和主要结构构件结构布置和主要结构构件13.3 排架结构的内力分析排架结构的内力分析13.4 钢筋混凝土柱和基础设计钢筋混凝土柱和基础设计1.结构特性结构特性为什么要设计层单层结构？为什么要设计层单层结构？q机器设备和产品较重，且需一定起重量的起重设备；机器设备和产品较重，且需一定起重量的起重设备；q生产工艺需要较大面积的生产空间；生产工艺需要较大面积的生产空间；q设备需要一定埋深的设备基础；设备需要一定埋深的设备基础；q采光、通风、保温等功能需要；采光、通风、保温等功能需要；单层厂房结构的优点单层厂房结构
2、的优点q设计标准化、构配件生产工厂化、施工机械化；设计标准化、构配件生产工厂化、施工机械化；q设计和施工周期短；设计和施工周期短；q空间大，易布置；空间大，易布置；q质量好，且易控制。质量好，且易控制。2.结构体系结构体系传统结构体系传统结构体系“板架柱板架柱”结构体系（包括天窗架、支撑、结构体系（包括天窗架、支撑、围护结构和基础等）围护结构和基础等）结构体系分类结构体系分类按厂房高度分类：按厂房高度分类：有等高多跨；不等高多跨有等高多跨；不等高多跨按厂房跨数分类：按厂房跨数分类：有单跨；多跨有单跨；多跨按屋盖组成分类：按屋盖组成分类：有有檩体系；无檩体系；露天有有檩体系；无檩体系；露天按屋盖
3、结构的连续性分类：按屋盖结构的连续性分类：有装配简支；装配简支有装配简支；装配简支按屋脊形式分类：按屋脊形式分类：有单屋脊；多屋脊；锯齿形有单屋脊；多屋脊；锯齿形按结构承重方式分类：按结构承重方式分类：有横向承重；纵向承重有横向承重；纵向承重“板架柱板架柱”结构体系组成结构体系组成结构受力性能结构受力性能通常将该空间结构体系简化为横向或纵向平面排架通常将该空间结构体系简化为横向或纵向平面排架计算。其在竖向荷载（主要为重力荷载）和水平荷计算。其在竖向荷载（主要为重力荷载）和水平荷载（风、吊车制动力、水平地震作用载（风、吊车制动力、水平地震作用)作用下具有较作用下具有较好的受力性能。但由于该结构较
4、空旷，其空间刚度好的受力性能。但由于该结构较空旷，其空间刚度较小，整体性差，因此抵御水平荷载作用的能力很较小，整体性差，因此抵御水平荷载作用的能力很弱。设计时通过设置各种支撑提高其空间刚度。弱。设计时通过设置各种支撑提高其空间刚度。结构的传力方式结构的传力方式地基地基基础基础基础梁基础梁柱柱围护结构围护结构吊车梁吊车梁风荷载风荷载屋面屋面非传统结构体系非传统结构体系q门式刚架结构体系门式刚架结构体系qV形折板结构体系形折板结构体系qT形板结构体系形板结构体系q落地拱结构体系落地拱结构体系q壳体结构体系壳体结构体系1.平剖面尺寸和平剖面尺寸和 变形缝变形缝根据生产工艺和建筑平面设计要求确定下列尺
5、寸根据生产工艺和建筑平面设计要求确定下列尺寸跨度跨度跨度为跨度为18m和和18m以下，应采用以下，应采用3m的倍数；的倍数；18m以上，宜以上，宜采用采用6m的倍数。的倍数。柱距柱距柱距应采用柱距应采用6m或或6m的倍数。的倍数。定为轴线定为轴线变形缝（伸缩缝）变形缝（伸缩缝）规范规范规定，装配式钢筋混凝土排架结构变形缝最大间规定，装配式钢筋混凝土排架结构变形缝最大间距宜取距宜取100m，露天取，露天取70m。（见教材图示）。（见教材图示）2.屋盖结构布置和屋盖结构布置和 主要构件主要构件单层厂房的屋盖结构分单层厂房的屋盖结构分无檩体系无檩体系和和有檩体系有檩体系两种。两种。无檩体系无檩体系组
6、成：大型屋面板、天窗架、屋架和屋组成：大型屋面板、天窗架、屋架和屋盖支撑系统。盖支撑系统。有檩体系有檩体系组成：小型屋面板（或瓦材）、檩条、组成：小型屋面板（或瓦材）、檩条、天窗架、屋架和屋盖支撑系统。天窗架、屋架和屋盖支撑系统。有檩体系与无檩体系相比较，其构件多、传力途径有檩体系与无檩体系相比较，其构件多、传力途径长、承载力低、屋盖系统的刚度和整体性差。本章长、承载力低、屋盖系统的刚度和整体性差。本章主要介绍无檩体系。主要介绍无檩体系。屋面板屋面板预应力混凝土大型屋面板，它适用于保温预应力混凝土大型屋面板，它适用于保温或不保温卷材防水屋面，屋面坡度不应大或不保温卷材防水屋面，屋面坡度不应大于
7、于1/5。规格：。规格：，其与屋架，其与屋架1.560.24mmm上弦不少于三点焊接上弦不少于三点焊接(焊缝长度不小于焊缝长度不小于8mm，厚度厚度不小于不小于6mm）。）。檩条檩条檩条是置于屋架的上弦，将小型屋面板所承受檩条是置于屋架的上弦，将小型屋面板所承受的荷载传至屋架的构件，并与屋架焊接，以增的荷载传至屋架的构件，并与屋架焊接，以增加屋面体系的整体刚度。檩条的跨度一般为加屋面体系的整体刚度。檩条的跨度一般为4m或或6m。屋架屋架屋架是屋盖体系的主要承重构件，其主要作屋架是屋盖体系的主要承重构件，其主要作用：用：q保持厂房内部具有与跨度相应的空间；保持厂房内部具有与跨度相应的空间；q作为
8、排架结构内力分析中的水平横梁；作为排架结构内力分析中的水平横梁；q直接承受其平面内由屋面板、檩条、天直接承受其平面内由屋面板、檩条、天窗架传来的荷载及悬挂吊车、管线的吊重；窗架传来的荷载及悬挂吊车、管线的吊重；q与屋架支撑组成水平的和垂直的支撑体与屋架支撑组成水平的和垂直的支撑体系，以保证屋盖体系具有足够的水平和竖系，以保证屋盖体系具有足够的水平和竖向刚度和某些屋架构件的稳定性。向刚度和某些屋架构件的稳定性。屋架型式和受力特点屋架型式和受力特点三角形屋架三角形屋架拱形屋架拱形屋架梯形屋架梯形屋架折线形屋架折线形屋架1824m跨度的钢筋混凝土或预应力混凝土屋架多做成折线跨度的钢筋混凝土或预应力混
9、凝土屋架多做成折线形，形，24m以上跨度的屋架可做成梯形屋架。无论哪种屋架，以上跨度的屋架可做成梯形屋架。无论哪种屋架，其合理的高跨比为其合理的高跨比为1/61/8。18m以下跨度可做成组合屋架。以下跨度可做成组合屋架。天窗架和托架天窗架和托架常用的天窗架跨度为常用的天窗架跨度为6m、9m。天。天窗架宜用钢材制作，也可采用矩窗架宜用钢材制作，也可采用矩形截面的钢筋混凝土天窗架。形截面的钢筋混凝土天窗架。有时由于生产工艺的需要，抽取某个柱子，其该柱有时由于生产工艺的需要，抽取某个柱子，其该柱所支撑的屋架由托架承担。托架将屋面荷载传至支所支撑的屋架由托架承担。托架将屋面荷载传至支撑托架的柱。托架的
10、跨度一般为撑托架的柱。托架的跨度一般为12m。三角形托架三角形托架折线形托架折线形托架3.屋盖支撑体系屋盖支撑体系为什么要设置屋盖支撑为什么要设置屋盖支撑?屋盖支撑系统包括屋盖支撑系统包括:天窗架支撑、屋架上弦支撑、天窗架支撑、屋架上弦支撑、屋架下弦支撑、屋架垂直支撑及水平系杆屋架下弦支撑、屋架垂直支撑及水平系杆。天窗支撑天窗支撑由于一般天窗架跨度由于一般天窗架跨度12m，可仅设天窗可仅设天窗架垂直支撑，设置在架垂直支撑，设置在天窗端部第一天窗端部第一柱距及设有柱间支撑的柱距内的天窗两侧柱距及设有柱间支撑的柱距内的天窗两侧。屋架上弦支撑屋架上弦支撑在每一伸缩缝区段端部第一或第二在每一伸缩缝区段
11、端部第一或第二柱间距内布置在屋架上弦平面内。柱间距内布置在屋架上弦平面内。其作用：其作用：(1）传递山墙风荷载；传递山墙风荷载；(2）其与屋架上弦形其与屋架上弦形成水平桁架。成水平桁架。(有天窗时沿屋脊设置水平系杆）有天窗时沿屋脊设置水平系杆）屋架下弦支撑屋架下弦支撑下弦水平支撑应根据下列要求设置：下弦水平支撑应根据下列要求设置：q当厂房跨度当厂房跨度18m时，应在每一伸缩缝区段端部第时，应在每一伸缩缝区段端部第一或第二柱距布置在屋架下弦平面内；当厂房跨度一或第二柱距布置在屋架下弦平面内；当厂房跨度 18m时且山墙传来的风荷载由屋架上弦支撑传递时，时且山墙传来的风荷载由屋架上弦支撑传递时，可以
12、不设；可以不设；q当厂房有沿纵向运行的悬挂吊车且吊点设在屋架当厂房有沿纵向运行的悬挂吊车且吊点设在屋架下弦时，应在悬挂吊车轨道尽头的柱间设置上述下下弦时，应在悬挂吊车轨道尽头的柱间设置上述下弦水平支撑；弦水平支撑；q当具有下列情况之一时，应设置交叉角钢、直腹当具有下列情况之一时，应设置交叉角钢、直腹杆和屋架下弦第一节点间组成水平桁架，即下弦纵杆和屋架下弦第一节点间组成水平桁架，即下弦纵向水平支撑：向水平支撑：（1）厂房内设有厂房内设有软钩软钩桥式吊车且厂房高大，吊车起重量大桥式吊车且厂房高大，吊车起重量大时（如等高多跨厂房柱高时（如等高多跨厂房柱高15m；无天窗；无天窗 18m，中级工，中级工
13、作制吊车起重量作制吊车起重量 50t 时时）；）；（2）厂房内设有厂房内设有硬钩硬钩桥式吊车桥式吊车（3）厂房内设有厂房内设有悬挂吊车悬挂吊车或设有或设有较大振动较大振动设备时；设备时；（4）厂房内设有厂房内设有托架托架时，这时下弦纵向水平支撑应布置在时，这时下弦纵向水平支撑应布置在托架所在柱间，并向两端各伸一个柱距。托架所在柱间，并向两端各伸一个柱距。q当设置下弦纵向水平支撑时，为保证厂房空间刚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，形成度，必须同时设置相应的下弦横向水平支撑，形成封闭水平支撑体系。封闭水平支撑体系。屋架垂直支撑屋架垂直支撑十字交叉形
14、十字交叉形h=25004000mmW形形h=10003000mmv一般情况下，厂房跨度一般情况下，厂房跨度 183030m m时在屋架跨度时在屋架跨度1/31/3左右布置两道垂直支撑。左右布置两道垂直支撑。v当屋架端布高度当屋架端布高度 1.21.2m m时，还应在屋架两端各布置一道垂直时，还应在屋架两端各布置一道垂直支撑。支撑。v当厂房伸缩缝区段当厂房伸缩缝区段9090m m时，还应在柱间支撑柱距内增设一时，还应在柱间支撑柱距内增设一道垂直支撑。道垂直支撑。v当屋盖设置垂直支撑时，应在未设置垂直支撑的屋架间，当屋盖设置垂直支撑时，应在未设置垂直支撑的屋架间，在相应垂直支撑平面内的屋架在相应垂
15、直支撑平面内的屋架上弦和下弦节点上弦和下弦节点处，设置通长处，设置通长的的水平系杆水平系杆。v凡设在屋架端部柱顶处和屋架上弦屋脊节点处的通长水平凡设在屋架端部柱顶处和屋架上弦屋脊节点处的通长水平系杆，均应采用系杆，均应采用刚性系杆刚性系杆，其余均可采用，其余均可采用柔性系杆柔性系杆（刚性系（刚性系杆可用杆可用 2755、柔性系杆可用柔性系杆可用 2705 角钢制成）。角钢制成）。屋架支撑的组成屋架支撑的组成屋盖支撑一般用角钢制成，其节间应与屋架节间相适应。交屋盖支撑一般用角钢制成，其节间应与屋架节间相适应。交叉杆件的倾角为叉杆件的倾角为300 600。支撑杆件允许长细比见表。支撑杆件允许长细比
16、见表13-1。其。其节点构造查阅有关资料的构造图集。杆件截面按构造确定，节点构造查阅有关资料的构造图集。杆件截面按构造确定，一般取用一般取用245 2 70。支支 撑撑 类类 型型压压 杆杆拉拉 杆杆屋盖支撑屋盖支撑200200400400上柱柱间支撑（中轻级工作制车间）上柱柱间支撑（中轻级工作制车间）150150400400下柱柱间支撑（中轻级工作制车间）下柱柱间支撑（中轻级工作制车间）150150300300表表13-1 支撑杆件允许长细比（支撑杆件允许长细比（）4.梁、柱体系布置梁、柱体系布置 和主要构件和主要构件 单厂结构中梁系由单厂结构中梁系由吊车梁、连系梁、基础梁和圈吊车梁、连系梁、基础梁和圈梁梁组成；柱系由系列柱组成。柱、屋架和基础组成的组成；柱系由系列柱组成。柱、屋架和基础组成的排架结构体系将全部重力荷载及风荷载和纵横向水平排架结构体系将全部重力荷载及风荷载和纵横向水平地震作用传至地基。因此，柱系是单厂结构的最主要地震作用传至地基。因此，柱系是单厂结构的最主要构件。构件。吊车梁吊车梁吊车梁是承受桥式吊车吊车梁是承受桥式吊车垂直轮压垂直轮压和和水平制动力水平制动力的的构件
