单层工业厂房结构.ppt

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2单层工业厂房结构单层工业厂房结构本章主要介绍：

单层厂房的组成、传力途径及设计内容；单层厂房的结构布置；排架的内力计算；单层厂房柱设计；单层厂房结构主要构件的选型；各构件间的连接。

重点是单层厂房的组成、受力特点、支撑的布置、构件选型、排架内力计算、构件间的连接。

本章提要本章提要本本章章内内容容2.1概述概述2.2单层工业厂房排架结构的组成、传单层工业厂房排架结构的组成、传力途径及设计内容力途径及设计内容2.3单层工业厂房的结构布置单层工业厂房的结构布置2.4单层厂房结构主要构件的选型单层厂房结构主要构件的选型2.5单层厂房排架内力计算单层厂房排架内力计算2.6单层厂房柱的设计单层厂房柱的设计2.7单层工业厂房结构主要构件间的连单层工业厂房结构主要构件间的连接构造接构造2.1概述概述2.1.1单层厂房的结构类型单层厂房的结构类型2.1.1.1按材料分按材料分单层厂房的结构按其承重结构的材料来分，有单层厂房的结构按其承重结构的材料来分，有混混合结构合结构、钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构和和钢结构钢结构等类型。

等类型。

混合结构的主要承重结构为墙或带壁柱墙，屋架混合结构的主要承重结构为墙或带壁柱墙，屋架可用钢筋混凝土结构、钢木结构或轻钢结构。

可用钢筋混凝土结构、钢木结构或轻钢结构。

中型以上厂房大多选用钢筋混凝土结构。

中型以上厂房大多选用钢筋混凝土结构。

单单层层厂厂房房的的结结构构按按其其施施工工方方法法来来分分，有有装装配配式式和和现浇式现浇式两种。

两种。

目目前前除除特特殊殊情情况况外外，均均采采用用装装配配式式钢钢筋筋混混凝凝土土结构。

结构。

2.1.1.2按施工方法分按施工方法分1.排架结构排架结构装配式单层厂房的主要承重结构是屋架或屋面装配式单层厂房的主要承重结构是屋架或屋面梁、柱和基础。

当屋架与柱顶为铰接，柱与基础顶梁、柱和基础。

当屋架与柱顶为铰接，柱与基础顶面为刚接时，这样组成的结构叫面为刚接时，这样组成的结构叫排架排架。

随着生产工艺及使用要求的不同，排架结构可随着生产工艺及使用要求的不同，排架结构可设计成等高或不等高、单跨或多跨的各种形式（设计成等高或不等高、单跨或多跨的各种形式（如如图图2.1所示所示）。

）。

2.1.1.3按承重结构的形式分按承重结构的形式分2.刚架结构刚架结构钢筋混凝土门式刚架钢筋混凝土门式刚架。

钢筋混凝土门式刚架的。

钢筋混凝土门式刚架的基本特点是柱和屋架（横梁）合并为同一个构件，基本特点是柱和屋架（横梁）合并为同一个构件，柱与基础的连接为铰接或刚接。

柱与基础的连接为铰接或刚接。

门式刚架种类很多，目前在单层厂房中用得较门式刚架种类很多，目前在单层厂房中用得较多的是两铰和三铰两种形式。

同样，门式刚架也可多的是两铰和三铰两种形式。

同样，门式刚架也可用于多跨厂房。

用于多跨厂房。

如图如图2.2所示所示。

图2.1钢筋混凝土排架结构图2.2钢筋混凝土门式刚架2.2单层工业厂房排架结构的组成、传单层工业厂房排架结构的组成、传力途径及设计内容力途径及设计内容单层工业厂房排架结构通常由横向平面排架和单层工业厂房排架结构通常由横向平面排架和纵向平面排架及支撑系统连成一个整体的空间结构纵向平面排架及支撑系统连成一个整体的空间结构体系，由下列构件组成，体系，由下列构件组成，如图如图2.4所示所示。

2.2.1单层工业厂房排架结构的组成单层工业厂房排架结构的组成图2.4装配式钢筋混凝土单层厂房结构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22、单层排架结构组成、单层排架结构组成屋盖结构分屋盖结构分无檩无檩和和有檩有檩两种体系，两种体系，无檩体系无檩体系由由大型屋面板、屋面梁或屋架以及屋盖支撑所组成，大型屋面板、屋面梁或屋架以及屋盖支撑所组成，如图如图2.5所示所示。

有檩体系有檩体系由小型屋面板、檩条、屋架（包括屋由小型屋面板、檩条、屋架（包括屋盖支撑）组成，盖支撑）组成，如图如图2.6所示所示。

屋盖结构有时还有天窗架、托架，其屋盖结构有时还有天窗架、托架，其作用主要作用主要是围护和承重（承受屋盖结构自重、屋面活荷载、是围护和承重（承受屋盖结构自重、屋面活荷载、雪荷载和其它荷载），以及采光和通风。

雪荷载和其它荷载），以及采光和通风。

墙体围护结构墙体围护结构包括外墙、抗风柱、墙梁、基础包括外墙、抗风柱、墙梁、基础梁等，其作用主要是围护和承重。

梁等，其作用主要是围护和承重。

2.2.1.1屋盖和墙体围护结构体系屋盖和墙体围护结构体系图2.5无檩体系图2.6有檩体系横向平面排架横向平面排架是由是由屋面梁或屋架、横向柱列和屋面梁或屋架、横向柱列和基础基础等组成，它是厂房基本承重结构。

等组成，它是厂房基本承重结构。

厂房横向排架承受竖向荷载（如结构自重、屋厂房横向排架承受竖向荷载（如结构自重、屋面活荷载和吊车竖向荷载等）及横向水平荷载（如面活荷载和吊车竖向荷载等）及横向水平荷载（如风荷载、吊车横向制动力和地震作用等）。

风荷载、吊车横向制动力和地震作用等）。

如图如图2.7所示所示。

2.2.1.2横向排架结构体系横向排架结构体系图2.7单层厂房的荷载纵向排架结构体系纵向排架结构体系是由是由纵向柱列和基础、连系纵向柱列和基础、连系梁和柱间支撑梁和柱间支撑等组成。

等组成。

其作用是保证厂房结构的纵向稳定和承重，厂其作用是保证厂房结构的纵向稳定和承重，厂房纵向排架主要承受纵向水平荷载，如纵向风荷载、房纵向排架主要承受纵向水平荷载，如纵向风荷载、吊车纵向制动力、纵向地震作用和温度应力等。

吊车纵向制动力、纵向地震作用和温度应力等。

如如图图2.8所示所示。

2.2.1.3纵向排架结构体系纵向排架结构体系图2.8厂房的纵向排架1风力；2吊车纵向制动力；3连系梁；4柱间支撑；5吊车梁；6柱2.2.2荷载的传递荷载的传递永久荷载永久荷载是长期作用在厂房结构上的不变荷载是长期作用在厂房结构上的不变荷载（恒荷载），如各种结构构件、围护结构以及设备（恒荷载），如各种结构构件、围护结构以及设备的自重等。

的自重等。

2.2.2.1永久荷载永久荷载可变荷载是作用在厂房结构上的活荷载，主要可变荷载是作用在厂房结构上的活荷载，主要有：

有：

（1）雪荷载雪荷载，以基本雪压所算得的在厂房各屋，以基本雪压所算得的在厂房各屋面上的积雪重量。

面上的积雪重量。

（2）风荷载风荷载，以基本风压所算得的在厂房各部，以基本风压所算得的在厂房各部分表面上的风压（吸）力。

分表面上的风压（吸）力。

（3）吊车荷载吊车荷载，吊车起吊重物在厂房内运行时，吊车起吊重物在厂房内运行时的移动集中荷载包括吊车竖向荷载和吊车水平荷载的移动集中荷载包括吊车竖向荷载和吊车水平荷载（4）积灰荷载积灰荷载，大量排灰的厂房及其邻近建筑，大量排灰的厂房及其邻近建筑，应考虑积灰荷载。

应考虑积灰荷载。

（5）施工荷载施工荷载，厂房在施工或检修时的荷载。

，厂房在施工或检修时的荷载。

2.2.2.2可变荷载可变荷载作用在单层厂房结构上所有荷载按其作用方向作用在单层厂房结构上所有荷载按其作用方向可分为可分为竖向荷载、横向水平荷载以及纵向水平荷载竖向荷载、横向水平荷载以及纵向水平荷载三种。

三种。

荷载的传递，特别是水平荷载的传递，实际上荷载的传递，特别是水平荷载的传递，实际上很复杂的，而不是简单的直接传递，为了清楚起见，很复杂的，而不是简单的直接传递，为了清楚起见，再把上面分析的荷载传递路线综合成图表来表达，再把上面分析的荷载传递路线综合成图表来表达，如图如图2.9所示所示。

在一般的单层厂房中，横向排架是主要承重结在一般的单层厂房中，横向排架是主要承重结构，而屋架、吊车梁、柱和基础是厂房中的主要承构，而屋架、吊车梁、柱和基础是厂房中的主要承重构件。

重构件。

2.2.2.3偶然荷载偶然荷载图2.9荷载传递路线图单层工业厂房结构设计是根据建筑设计资料，单层工业厂房结构设计是根据建筑设计资料，以及坚固适用、技术先进、经济合理的原则进行结以及坚固适用、技术先进、经济合理的原则进行结构设计。

构设计。

单层厂房结构设计的主要内容：

单层厂房结构设计的主要内容：

（1）确定结构方案，进行结构布置；确定结构方案，进行结构布置；

（2）确定主要承重构件；确定主要承重构件；（3）进行排架内力分析与组合；进行排架内力分析与组合；（4）排架柱设计；排架柱设计；（5）确定主要构件之间的连接构造。

确定主要构件之间的连接构造。

2.2.3单层工业厂房结构设计的内容单层工业厂房结构设计的内容2.3单层工业厂房的结构布置单层工业厂房的结构布置单层厂房承重柱的纵向和横向定位轴线在平面上单层厂房承重柱的纵向和横向定位轴线在平面上形成的有规律的网格称为形成的有规律的网格称为柱网柱网。

柱子。

柱子纵向定位轴线纵向定位轴线间间的距离称为的距离称为跨度跨度，横向定位轴线横向定位轴线的距离称为的距离称为柱距柱距。

确定柱网尺寸时，首先要满足生产工艺要求，尤确定柱网尺寸时，首先要满足生产工艺要求，尤其是工艺设备的布置；其次是根据建筑材料、结构形其是工艺设备的布置；其次是根据建筑材料、结构形式、施工技术水平、经济效果，以及提高建筑工业化式、施工技术水平、经济效果，以及提高建筑工业化程度和建筑处理、扩大生产、技术改造等方面因素来程度和建筑处理、扩大生产、技术改造等方面因素来确定；此外，还应满足模数制的要求。

确定；此外，还应满足模数制的要求。

2.3.1柱网的布置柱网的布置

（1）跨度跨度单层厂房的跨度在单层厂房的跨度在18m以下时，应采用以下时，应采用30M数列数列（1M=100mm），即，即9m、12m、15m、18m；在；在18m以以上时，应采用扩大模数上时，应采用扩大模数60M数列，即数列，即24m、30m、36m等。

等。

如图如图2.10所示所示。

（2）柱距柱距单层厂房的柱距应采用扩大模数单层厂房的柱距应采用扩大模数60M数列，数列，见图见图2.10。

单层厂房山墙处的抗风柱柱距宜采用扩大模数单层厂房山墙处的抗风柱柱距宜采用扩大模数15M数列。

数列。

图2.10跨度和柱距示意图

（1）伸缩缝伸缩缝为减少厂房结构的温度应力，可设置伸缩缝，为减少厂房结构的温度应力，可设置伸缩缝，将厂房结构分成若干温度区段。

将厂房结构分成若干温度区段。

伸缩缝的一般做法是从基础顶面开始将相邻温伸缩缝的一般做法是从基础顶面开始将相邻温度区段的上部结构完全分开，在伸缩缝两侧设置并度区段的上部结构完全分开，在伸缩缝两侧设置并列的双排柱、双榀屋架，而基础可做成将双排柱连列的双排柱、双榀屋架，而基础可做成将双排柱连在一起的双杯口基础。

在一起的双杯口基础。

2.3.2变形缝的设置变形缝的设置

（2）沉降缝沉降缝由于单层厂房结构主要是由简支构件装配而成，由于单层厂房结构主要是由简支构件装配而成，因地基发生不均匀沉降在构件中产生的附加内力不因地基发生不均匀沉降在构件中产生的附加内力不大，所以在单层厂房结构中，除主厂房结构与生活大，所以在单层厂房结构中，除主厂房结构与生活间等附属建筑物相连接处外，很少采用沉降缝。

间等附属建筑物相连接处外，很少采用沉降缝。

当厂房高差大于当厂房高差大于10m，地基承载力或下卧土层有地基承载力或下卧土层有巨大差异及施工间隔相差很久时应考虑设置沉降缝。

巨大差异及施工间隔相差很久时应考虑设置沉降缝。

沉降缝应将建筑物从基础到屋顶全部分开，以沉降缝应将建筑物从基础到屋顶全部分开，以使缝两边发生不同沉降时不至于相互影响。

使缝两边发生不同沉降时不至于相互影响。

（3）防震缝防震缝防震缝是为减轻震害而采取的措施之一。

当厂防震缝是为减轻震害而采取的措施之一。

当厂房平面、立面复杂，结构高度或刚度相差很大，以房平面、立面复杂，结构高度或刚度相差很大，以及在厂房侧边布置附房，如生活间、变电所、炉子及在厂房侧边布置附房，如生活间、变电所、炉子间等时，设置抗震缝将相邻部分分开，防震缝的宽间等时，设置抗震缝将相邻部分分开，防震缝的宽度在厂房