鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)單層廠(chǎng)房

1、9 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)單層廠(chǎng)房鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)單層廠(chǎng)房本章主要介紹單層廠(chǎng)房的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)組成、本章主要介紹單層廠(chǎng)房的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)組成、受力特點(diǎn)、支撐體系以及主要構(gòu)件的類(lèi)型。要求受力特點(diǎn)、支撐體系以及主要構(gòu)件的類(lèi)型。要求了解單層工業(yè)廠(chǎng)房的類(lèi)型及其受力特點(diǎn)，單層工了解單層工業(yè)廠(chǎng)房的類(lèi)型及其受力特點(diǎn)，單層工業(yè)廠(chǎng)房主要構(gòu)件的類(lèi)型及其特點(diǎn)，以及支撐的布業(yè)廠(chǎng)房主要構(gòu)件的類(lèi)型及其特點(diǎn)，以及支撐的布置原則；掌握單層廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)的組成及其作用，支置原則；掌握單層廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)的組成及其作用，支撐體系的種類(lèi)及其作用，以及基本構(gòu)件與柱連接撐體系的種類(lèi)及其作用，以及基本構(gòu)件與柱連接方式。方式。 本章提要本章提要根據(jù)不同使用要求，工業(yè)廠(chǎng)房

2、可設(shè)計(jì)為單層廠(chǎng)房和多層廠(chǎng)房。按承重結(jié)構(gòu)材料的不同，工業(yè)廠(chǎng)房可分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠(chǎng)房、鋼結(jié)構(gòu)廠(chǎng)房、混合結(jié)構(gòu)廠(chǎng)房。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)單層廠(chǎng)房按主要承重結(jié)構(gòu)形式分為排架結(jié)構(gòu)和剛架結(jié)構(gòu)，如圖9.1所示。排架結(jié)構(gòu)由屋架（或屋面梁）、柱、基礎(chǔ)組成，其中柱與基礎(chǔ)剛接，而屋架（或屋面梁）與柱鉸接。 排架結(jié)構(gòu)按所用材料的不同分為鋼屋架與鋼筋混凝土柱組成的排架結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)。剛架結(jié)構(gòu)是指梁或屋架與柱剛性連接的結(jié)構(gòu)。常用的剛架結(jié)構(gòu)有鋼筋混凝土門(mén)式剛架結(jié)構(gòu)和鋼框架結(jié)構(gòu)。 圖9.1鋼筋混凝土單層廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)的基本類(lèi)型 本本 章章 內(nèi)內(nèi) 容容9.1 單層廠(chǎng)房的結(jié)構(gòu)組成及受力特點(diǎn)單層廠(chǎng)房的結(jié)構(gòu)組成及受力特點(diǎn)9.2 單層廠(chǎng)

3、房的支撐體系單層廠(chǎng)房的支撐體系9.3 主要構(gòu)件的類(lèi)型及與柱的連接主要構(gòu)件的類(lèi)型及與柱的連接9.1 單層廠(chǎng)房的結(jié)構(gòu)組成及受力特點(diǎn)單層廠(chǎng)房的結(jié)構(gòu)組成及受力特點(diǎn)鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)單層廠(chǎng)房通常由屋面板、屋架（或屋面梁）、吊車(chē)梁、連系梁、柱和基礎(chǔ)等構(gòu)件組成，如圖9.2所示。其中，橫向柱列、屋架（或屋面梁）、柱基等構(gòu)件組成橫向承重體系，稱(chēng)為橫向排架；縱向柱列、吊車(chē)梁、連系梁、柱間支撐、柱基等構(gòu)件組成縱向承重體系，稱(chēng)為縱向排架。 (1)屋蓋結(jié)構(gòu)屋蓋結(jié)構(gòu)由以下構(gòu)件組成：屋面板、天窗架、屋架（或屋面梁）、托架。屋蓋結(jié)構(gòu)分為有檁體系和無(wú)檁體系兩種。大型屋面板直接支承（焊接）在屋架或屋面梁上稱(chēng)為無(wú)檁體系，而小型屋面

4、板（瓦材）支承在檁條上，檁條又支承在屋架上，稱(chēng)為有檁體系。屋蓋的主要作用是承受屋面荷載、雪荷載、積灰荷載、自重等荷載，并將這些荷載傳給排架柱。(2)橫向排架橫向排架是主要承重結(jié)構(gòu)，主要承受豎向荷載（結(jié)構(gòu)自重、屋面活荷載、豎向吊車(chē)荷載等）和橫向水平力（風(fēng)荷載、吊車(chē)橫向制動(dòng)力、地震作用），如圖9.3。(3)縱向排架縱向排架一方面承受著縱向水平荷載（屋蓋結(jié)構(gòu)傳來(lái)縱向風(fēng)荷載、吊車(chē)縱向制動(dòng)力、縱向水平地震力等），另一方面還起著保證結(jié)構(gòu)縱向剛度和穩(wěn)定的作用，如圖9.4。(4)吊車(chē)梁主要承受吊車(chē)荷載（包括豎向荷載、橫向和縱向水平荷載），并通過(guò)牛腿把它傳給橫向排架或縱向排架，同時(shí)起著連系縱向柱列的作用。(5)

5、支撐包括柱間支撐和屋蓋支撐，其主要作用是加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的空間剛度和穩(wěn)定性，同時(shí)傳遞風(fēng)荷載、吊車(chē)縱向水平荷載。(6)連系梁、基礎(chǔ)梁和抗風(fēng)柱連系梁和基礎(chǔ)梁一方面承受外墻的荷載，另一方面也起著形成縱向排架的作用。設(shè)置在山墻的抗風(fēng)柱主要作用是將山墻上的風(fēng)荷載傳遞給屋蓋和基礎(chǔ)。(7)基礎(chǔ)基礎(chǔ)承受排架以及基礎(chǔ)梁傳來(lái)的荷載，并將這些荷載傳給地基。單層廠(chǎng)房所受的荷載及其傳遞路線(xiàn)如圖9.5。圖9.2鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)單層廠(chǎng)房圖9.3單層廠(chǎng)房橫向平面排架及其荷載示意圖圖9.4縱向平面排架結(jié)構(gòu)示意圖圖9.5單層廠(chǎng)房的荷載傳遞路線(xiàn) 9.2 單層廠(chǎng)房的支撐體系單層廠(chǎng)房的支撐體系在裝配式單層廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)中，支撐不是主要承重構(gòu)件，但

6、卻是聯(lián)系各主要承重構(gòu)件以構(gòu)成整體廠(chǎng)房空間結(jié)構(gòu)的重要組成部分，對(duì)廠(chǎng)房的剛度和穩(wěn)定性起著很重要的作用。 支撐的作用是：使廠(chǎng)房形成空間骨架，保證廠(chǎng)房的空間剛度；保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件的穩(wěn)定；傳遞水平荷載。包括屋架上弦、下弦橫向水平支撐，屋架縱向水平支撐，垂直支撐和水平系桿。(1) 屋架垂直支撐及水平系桿屋架垂直支撐是指兩個(gè)屋架之間沿縱向設(shè)置在豎向平面內(nèi)的支撐，水平系桿是指兩個(gè)屋架之間沿縱向設(shè)置的水平桿，如圖9.6。屋架垂直支撐和水平系桿的作用是保證屋架在安裝和使用階段的側(cè)向穩(wěn)定，增加廠(chǎng)房的整體剛度。9.2.1 屋蓋支撐屋蓋支撐垂直支撐的布置原則為：當(dāng)屋架跨度小于18m，且無(wú)天窗時(shí)，可不設(shè)垂直支撐和水平系桿，有

7、天窗時(shí)，可在屋架節(jié)點(diǎn)處設(shè)置一道水平系桿；當(dāng)屋架跨度大于18m且不超過(guò)30m時(shí)，應(yīng)在屋架跨中設(shè)置一道垂直支撐和水平系桿，垂直支撐布置在廠(chǎng)房端部以及伸縮縫的第一或第二柱間，如果不是三角形屋架而是梯形屋架，在支座處也應(yīng)布置垂直支撐，如圖9.6(a)。當(dāng)屋架跨度大于30m，除按照1830m跨度布置外，還應(yīng)在屋架跨度13左右節(jié)點(diǎn)處設(shè)置兩道垂直支撐和水平系桿，如圖9.6(b)。水平系桿布置原則：當(dāng)采用大型屋面板時(shí)，應(yīng)在未設(shè)置支撐的屋架間相應(yīng)于布置垂直支撐平面的屋架下弦和屋架上弦節(jié)點(diǎn)處設(shè)置通長(zhǎng)的水平系桿。如果為有檁體系，上弦節(jié)點(diǎn)處的水平系桿可用檁條代替，僅在下弦設(shè)置，如圖9.7。(3)屋架下弦橫向水平支撐屋

8、架下弦橫向水平支撐的作用是：將作用在屋架下弦的縱向水平力傳遞給縱向排架柱，保證屋架下弦的側(cè)向穩(wěn)定。當(dāng)屋架下弦設(shè)有懸掛吊車(chē)或山墻抗風(fēng)柱與屋架下弦連接，或吊車(chē)噸位大、振動(dòng)荷載大時(shí)，均應(yīng)設(shè)置屋架下弦橫向水平支撐，如圖9.8。(4)屋架縱向水平支撐屋架縱向水平支撐常設(shè)置在屋架下弦的端部節(jié)間，并與下弦橫向水平支撐組成封閉的支撐體系（圖9.8），以利于增強(qiáng)廠(chǎng)房的整體性。當(dāng)廠(chǎng)房設(shè)有托架或50kn以上的壁行吊車(chē)，或吊車(chē)噸位大、振動(dòng)荷載大時(shí)，均須設(shè)置屋架間的縱向水平支撐。當(dāng)屋蓋結(jié)構(gòu)中設(shè)有托架，且沒(méi)有保證托架上弦穩(wěn)定的特殊結(jié)構(gòu)措施時(shí)，應(yīng)沿托架的一側(cè)設(shè)置下弦縱向水平支撐，如圖9.9。(5)天窗架支撐天窗架支撐的作用

9、是保證天窗架平面外的穩(wěn)定性，以將天窗端壁的水平風(fēng)荷載傳遞給屋架。天窗架支撐應(yīng)盡可能與屋架上弦支撐布置在同一柱間，如圖9.10。 圖9.6垂直支撐和水平系桿的布置 （a）跨度大于18m小于30m； (b) 跨度大于30m圖9.6垂直支撐和水平系桿的布置 （a）跨度大于18m小于30m； (b) 跨度大于30m圖9.6垂直支撐和水平系桿的布置 （a）跨度大于18m小于30m； (b) 跨度大于30m圖9.7上弦橫向水平支撐 (a)有天窗時(shí)；（b）無(wú)天窗時(shí) 圖9.8屋架下弦水平支撐圖9.8屋架下弦水平支撐圖9.9托架的下弦縱向水平支撐圖9.10天窗架支撐圖柱間支撐按位置分為上柱柱間支撐和下柱柱間支撐

10、。前者的作用是抵抗山墻傳來(lái)的風(fēng)荷載；后者的作用是承受上部支撐傳來(lái)的力和吊車(chē)的縱向制動(dòng)力。柱間支撐還起著增強(qiáng)廠(chǎng)房的縱向剛度和穩(wěn)定性的作用。柱間支撐應(yīng)布置在廠(chǎng)房伸縮縫區(qū)段的中部，以減少溫度應(yīng)力，上柱柱間支撐可設(shè)置在廠(chǎng)房?jī)啥说牡谝恢g，以便直接傳遞山墻傳來(lái)的荷載，如圖9.11。9.2.2 柱間支撐柱間支撐非地震區(qū)的單層廠(chǎng)房，當(dāng)屬下列情況之一時(shí)，應(yīng)設(shè)置柱間支撐：(1)設(shè)有懸臂式吊車(chē)，或30kn及以上的懸掛式吊車(chē)；(2)設(shè)有重級(jí)工作制吊車(chē)，或設(shè)有中、輕級(jí)工作制吊車(chē)，其起重量均在100kn及其以上；(3)廠(chǎng)房的跨度在18m及以上，或柱高在8m以上；(4)廠(chǎng)房縱向列柱在7根以上；(5)露天吊車(chē)棧橋的柱列。

11、圖9.11柱間支撐布置9.3 主要構(gòu)件的類(lèi)型及與柱的連接主要構(gòu)件的類(lèi)型及與柱的連接(1)屋面板單層廠(chǎng)房常用的屋面板類(lèi)型和特點(diǎn)見(jiàn)表9.1。其中第13種適用于無(wú)檁體系屋蓋；第4、5種適用于有檁體系屋蓋，需配合表9.2的檁條使用。檁條的作用是支撐小型屋面板并把屋面板上的荷載傳遞到屋架。常見(jiàn)的檁條類(lèi)型見(jiàn)表9.2。 9.3.1 主要構(gòu)件的類(lèi)型主要構(gòu)件的類(lèi)型(2)屋架與屋面梁 屋架和屋面梁是廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)最主要的承重構(gòu)件之一，常用的屋架形式、跨度、特點(diǎn)及適用條件見(jiàn)表9.3。 (3)吊車(chē)梁吊車(chē)梁是廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)中承受吊車(chē)荷載的構(gòu)件，常用的吊車(chē)梁及適用條件見(jiàn)表9.4。(4)柱柱是單層工業(yè)廠(chǎng)房中主要的承重構(gòu)件，其常用截面形

12、式有矩形截面、工字形截面以及雙肢柱截面等，見(jiàn)圖9.12。矩形柱外形簡(jiǎn)單，施工方便，但自重大，浪費(fèi)材料，僅用于一般小型廠(chǎng)房或上柱，截面高度小于500mm；工字形柱受力合理，節(jié)省材料，自重較輕，廣泛用于各類(lèi)中型廠(chǎng)房，截面高度為6001200mm；雙肢柱較工字形柱更節(jié)省材料，適用于重型廠(chǎng)房。 (5)基礎(chǔ)單層廠(chǎng)房常用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)（圖9.13），這種基礎(chǔ)分為階形和錐形兩種形式。由于其與預(yù)制柱的連接部分做成杯口，故也稱(chēng)為杯口基礎(chǔ)。由于地質(zhì)條件的影響，需要基礎(chǔ)深埋，但為了方便施工，要求柱子有統(tǒng)一的長(zhǎng)度，為此，需將杯口升高，形成高杯口基礎(chǔ)。高杯口基礎(chǔ)由杯口、短柱、底板組成。當(dāng)上部荷載較大、地基承載力較低或地質(zhì)

13、條件不好時(shí)，也常采用柱下條形基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)，如圖9.14所示。表9.1屋面板類(lèi)型表 表9.2鋼筋混凝土檁條類(lèi)型 表9.3鋼筋混凝土屋架類(lèi)型 表9.4鋼筋混凝土吊車(chē)梁類(lèi)型 圖9.12柱的截面形式（a）矩形截面柱；(b) 工字形截面柱；(c) 平腹桿雙肢柱；(d) 斜腹桿雙肢柱圖9.13柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的形式（a）階形基礎(chǔ)；（b）錐形基礎(chǔ)；（c）高杯口基礎(chǔ)圖9.14樁基礎(chǔ)(1)屋架與柱的連接屋架與柱的連接方法有焊接和螺栓連接兩種，如圖9.15。焊接法是在屋架（或屋面梁）端部支承部位的預(yù)埋件底部焊上一塊墊板，待屋架（或屋面梁）端部就位矯正后，與柱預(yù)埋鋼板焊接牢固。螺栓連接方式是在柱頂伸出預(yù)埋螺栓，在屋架（或屋面梁）端部支承部位焊上帶有缺口的支承鋼板，就位矯正后，用螺母擰緊。9.3.2 構(gòu)件與柱的連接構(gòu)件與柱的連接(2)吊車(chē)梁與柱的連接吊車(chē)梁與柱的連接，多采用焊接。為承受吊車(chē)橫向水平剎車(chē)力，吊車(chē)梁上翼緣與柱間用鋼板或角鋼焊接；為承受吊車(chē)梁豎向壓力，吊車(chē)梁底部安裝前應(yīng)焊接上一塊墊板（或稱(chēng)支承鋼板）與柱牛腿頂面預(yù)埋鋼板焊牢，如圖9.16所示。吊車(chē)梁的對(duì)頭空隙，吊車(chē)梁與柱之間的空隙均須用c20混凝土填實(shí)。(3)抗風(fēng)柱與屋架的連接抗風(fēng)柱與屋架之間一般采用有一定剛度的彈簧板連接（圖9.17(a)），同時(shí)屋架與抗風(fēng)柱間應(yīng)留有不小于150mm的空隙。若廠(chǎng)房沉降較大時(shí)，則宜采用螺栓連接方式（圖9.17(b)）