混凝土單層廠房結構設計學習教案

1、會計學1混凝土單層廠房混凝土單層廠房(chngfng)結構設計結構設計第一頁，共109頁。結構結構(jigu)的類型和結構的類型和結構(jigu)體系體系 結構組成及荷載結構組成及荷載(hzi)傳遞傳遞結構結構(jigu)布置布置 構件選型與截面尺寸確定構件選型與截面尺寸確定 排架結構內力分析排架結構內力分析 柱的設計柱的設計 柱下獨立基礎設計柱下獨立基礎設計 橫向排架結構內力分析橫向排架結構內力分析柱的設計柱的設計 柱下獨立基礎設計柱下獨立基礎設計 鋼筋混凝土屋架設計要點鋼筋混凝土屋架設計要點 吊車梁設計要點吊車梁設計要點 第1頁/共108頁第二頁，共109頁。2.1 結構的類型(lixng

2、)和體系2.1 2.1 結構類型結構類型(lixng)(lixng)和結構體系和結構體系Types and Systems of the StructuresTypes and Systems of the Structures工業(yè)工業(yè)(gngy)(gngy)廠房由于生產性質、工藝流程、機械設備和產品的廠房由于生產性質、工藝流程、機械設備和產品的不同，按層數分類，可分為：不同，按層數分類，可分為：單層廠房單層廠房多層廠房多層廠房如精密儀表、電子、食品等工業(yè)如精密儀表、電子、食品等工業(yè)如冶金或機械廠的煉鋼、軋鋼、鑄造、鍛壓、金如冶金或機械廠的煉鋼、軋鋼、鑄造、鍛壓、金工、裝配等車間，一般因設有大

3、型機器或設備，工、裝配等車間，一般因設有大型機器或設備，產品較重且輪廓尺寸較大，故宜直接在地面上生產品較重且輪廓尺寸較大，故宜直接在地面上生產而設計成單層廠房產而設計成單層廠房 第2頁/共108頁第三頁，共109頁。第3頁/共108頁第四頁，共109頁。第4頁/共108頁第五頁，共109頁。第5頁/共108頁第六頁，共109頁。第6頁/共108頁第七頁，共109頁。單層廠房單層廠房(chngfng)(chngfng)依據其跨度、高度和吊車起重量等因素進行分依據其跨度、高度和吊車起重量等因素進行分類，可分為：類，可分為：2.1 結構(jigu)的類型和體系混合結構：混合結構： 鋼筋鋼筋(gngj

4、n)混凝土結混凝土結構：構： 對無吊車或吊車噸位不超過對無吊車或吊車噸位不超過5t、跨度在、跨度在15m以內、以內、柱頂標高不超過柱頂標高不超過8m且無特殊工藝要求的小型廠且無特殊工藝要求的小型廠房，可采用混合結構房，可采用混合結構 對有重型吊車、跨度大于對有重型吊車、跨度大于36m或有特殊工藝要求或有特殊工藝要求的大型廠房，可采用全鋼結構或由鋼筋混凝土的大型廠房，可采用全鋼結構或由鋼筋混凝土柱與鋼屋架組成的結構柱與鋼屋架組成的結構 鋼結構鋼結構：除上述情況以外的單層廠房均可采用混凝土結構。除上述情況以外的單層廠房均可采用混凝土結構。而且除特殊情況之外，一般均采用裝配式鋼筋混凝而且除特殊情況之

5、外，一般均采用裝配式鋼筋混凝土結構土結構第7頁/共108頁第八頁，共109頁。2.1 結構的類型(lixng)和體系按承重結構體系按承重結構體系(tx)(tx)可分為：排架結構和剛架結構可分為：排架結構和剛架結構 排架結構排架結構(jigu) 門式剛架結構門式剛架結構第8頁/共108頁第九頁，共109頁。1）屋面板2）天溝(tingu)板3）天窗(tinchung)架4）屋架(wji)5）托架6）吊車梁7）排架柱8）抗風柱9）基礎10）連系梁11）基礎梁12）天窗架垂直支撐13）屋架下弦橫向支撐14）屋架垂直支撐15）柱間支撐2.2 結構組成及荷載傳遞2.2 2.2 結構組成及荷載傳遞結構組成

6、及荷載傳遞Structural Constitution and Load Deliverance第9頁/共108頁第十頁，共109頁。2.2 結構組成及荷載(hzi)傳遞結構結構(jigu)(jigu)組成組成Structural Constitution Structural Constitution 1 屋蓋結構屋蓋結構(jigu) 組成：由排架柱頂以上部分各構件（包括屋面板、天窗架、屋架、托組成：由排架柱頂以上部分各構件（包括屋面板、天窗架、屋架、托架等）架等）作用：圍護、承重、采光和通風作用：圍護、承重、采光和通風適用性：適用性：第10頁/共108頁第十一頁，共109頁。無檁體系無檁

7、體系(tx)(tx)有檁體系有檁體系(tx) (tx) 由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋蓋支撐組成由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋蓋支撐組成，有時，有時(yush)(yush)還包括有天窗架和托架等構件還包括有天窗架和托架等構件由小型屋面板、檁條、屋架及屋蓋支撐所由小型屋面板、檁條、屋架及屋蓋支撐所組成組成 屋蓋結構屋蓋結構2.2 結構組成及荷載傳遞第11頁/共108頁第十二頁，共109頁。2 縱、橫向縱、橫向(hn xin)平面排架平面排架 2.2 結構組成及荷載(hzi)傳遞橫向橫向(hn (hn xin)xin)排架結排架結構構 由橫梁、橫向柱列由橫梁、橫向柱列及其基礎所組成的及其基礎所組成

8、的平面骨架，是廠房平面骨架，是廠房的基本承重結構。的基本承重結構。廠房承受的豎向荷廠房承受的豎向荷載及橫向水平荷載載及橫向水平荷載主要通過橫向平面主要通過橫向平面排架傳至基礎及地排架傳至基礎及地基基橫向平面排架組成及荷載圖橫向平面排架組成及荷載圖第12頁/共108頁第十三頁，共109頁。2.2 結構組成及荷載(hzi)傳遞縱向縱向(zn (zn xin)xin)排架結排架結構構 由連系梁、吊車梁、縱向由連系梁、吊車梁、縱向(zn xin)柱列、柱間支撐和基礎等構件組成的柱列、柱間支撐和基礎等構件組成的縱向縱向(zn xin)平面骨架。作用是保證廠房結構的縱向平面骨架。作用是保證廠房結構的縱向(

9、zn xin)穩(wěn)定穩(wěn)定性和剛度，承受吊車縱向性和剛度，承受吊車縱向(zn xin)水平荷載、縱向水平荷載、縱向(zn xin)水平地水平地震作用、溫度應力以及作用在山墻及天窗架端壁并通過屋蓋結構傳來的縱震作用、溫度應力以及作用在山墻及天窗架端壁并通過屋蓋結構傳來的縱向向(zn xin)風荷載等風荷載等縱向平面排架組成及荷載圖縱向平面排架組成及荷載圖第13頁/共108頁第十四頁，共109頁。3 圍護結構圍護結構 2.2 結構(jigu)組成及荷載傳遞位于廠房的四周，包括縱墻、橫墻（山墻）、抗風柱、連系梁、基礎梁等構位于廠房的四周，包括縱墻、橫墻（山墻）、抗風柱、連系梁、基礎梁等構件。這些構件所承

10、受的荷載，主要是墻體和構件的自重以及件。這些構件所承受的荷載，主要是墻體和構件的自重以及(yj)作用在墻面作用在墻面上的風荷載上的風荷載第14頁/共108頁第十五頁，共109頁。荷載荷載(hzi)(hzi)傳遞傳遞Load Deliverance Load Deliverance 2.2 結構組成(z chn)及荷載傳遞屋面屋面(wmin)荷載荷載屋面板屋面板屋屋 架架柱柱基基 礎礎天窗架天窗架吊車梁吊車梁連系梁連系梁吊車豎向荷載吊車豎向荷載縱縱 墻墻基礎梁基礎梁第15頁/共108頁第十六頁，共109頁。吊車橫向吊車橫向(hn xin)水平荷載水平荷載橫向橫向(hn xin)風荷載風荷載橫向橫

11、向(hn xin)地震作用地震作用吊車梁吊車梁天窗架天窗架屋屋 架架屋面板屋面板縱縱 墻墻柱柱基基 礎礎通過橫通過橫向排架向排架2.2 結構組成及荷載傳遞第16頁/共108頁第十七頁，共109頁。吊車縱向吊車縱向(zn xin)水平荷載水平荷載縱向縱向(zn xin)風荷載風荷載縱向縱向(zn xin)地震作用地震作用吊車梁吊車梁天窗架天窗架屋蓋及屋蓋支撐屋蓋及屋蓋支撐天窗端壁天窗端壁縱縱 墻墻柱柱基基 礎礎通過縱通過縱向排架向排架山墻山墻2.2 結構組成及荷載傳遞第17頁/共108頁第十八頁，共109頁。2.3 結構(jigu)布置2.3 2.3 結構結構(jigu)(jigu)布置布置Ar

12、rangement of the StructuresArrangement of the Structures廠房廠房(chngfng)(chngfng)平面布置平面布置Structural Plane Arrangement of Structural Plane Arrangement of Workshops Workshops 支撐布置支撐布置Arrangement of Bracings 圍護結構布置圍護結構布置Arrangement of Surrounding Structures 第18頁/共108頁第十九頁，共109頁。2.3 結構(jigu)布置廠房廠房(chngfng)

13、(chngfng)平面布置平面布置Structural Plane Arrangement of Structural Plane Arrangement of Workshops Workshops 1 柱網布置柱網布置(bzh) 柱網是豎向承重構件縱向和橫向定位軸線所形成的網格。柱網是豎向承重構件縱向和橫向定位軸線所形成的網格。柱網布置就是確定縱向定位軸線之間（跨度）和橫向定位軸線之柱網布置就是確定縱向定位軸線之間（跨度）和橫向定位軸線之間（柱距）的尺寸。間（柱距）的尺寸。第19頁/共108頁第二十頁，共109頁。廠房廠房(chngfng)(chngfng)跨度跨度18m18m，采用，采用

14、3m3m模數，即模數，即9m9m、12m12m、15m15m、18m18m；跨；跨度度1818米采用米采用6 6米模數，即米模數，即24m24m、30m30m、36m36m。柱距采用柱距采用(ciyng)6m(ciyng)6m，較經濟，較經濟2.3 結構(jigu)布置第20頁/共108頁第二十一頁，共109頁。在廠房端部橫向定位軸線(zhu xin)與山墻內邊緣重合,將山墻內側第一排柱中心內移500mm；伸縮縫兩邊的中心線 向 兩 邊 移 動500mm.2.3 結構(jigu)布置第21頁/共108頁第二十二頁，共109頁。2 變形縫變形縫 2.3 結構(jigu)布置變形縫包括伸縮縫、沉降

15、變形縫包括伸縮縫、沉降(chnjing)縫和防震縫三種?？p和防震縫三種。1）伸縮縫）伸縮縫(temperature gap)結構體系很長時，溫度應力結構體系很長時，溫度應力過大。過大。 通過設置伸縮縫來解決。通過設置伸縮縫來解決。 最大伸縮縫間距：處于室內或土中最大伸縮縫間距：處于室內或土中 100M 處于露天時處于露天時 70M2）沉降）沉降(chnjing)縫（縫（settlement gap）:解決不均勻沉解決不均勻沉降降(chnjing)問題。問題。3）防震縫（）防震縫（Seismic gap）:當建筑物平面、立面復雜，結當建筑物平面、立面復雜，結構高度或剛度相差很大時。構高度或剛度相

16、差很大時。第22頁/共108頁第二十三頁，共109頁。支撐支撐(zh chng)(zh chng)布置布置Arrangement of Bracings Arrangement of Bracings 2.3 結構(jigu)布置單層廠房(chngfng)支撐屋蓋支撐柱間支撐1 屋蓋支撐屋蓋支撐屋蓋支撐包括屋架上、下弦橫向水平支撐、縱向水平支撐、屋蓋支撐包括屋架上、下弦橫向水平支撐、縱向水平支撐、垂直支撐和縱向水平系桿、天窗架支撐。垂直支撐和縱向水平系桿、天窗架支撐。第23頁/共108頁第二十四頁，共109頁。2.3 結構(jigu)布置 上弦橫向上弦橫向(hn xin)水水平支撐平支撐構成：

17、沿廠房跨度方向用交叉角鋼、直腹桿和屋架上弦桿構成構成：沿廠房跨度方向用交叉角鋼、直腹桿和屋架上弦桿構成的水平的水平(shupng)(shupng)桁架。桁架。 作用：作用：保證屋架上弦的側向穩(wěn)定性；增強屋蓋的整體剛度；作保證屋架上弦的側向穩(wěn)定性；增強屋蓋的整體剛度；作為山墻抗風柱的頂端水平支座，承受由山墻傳來的風荷載和其為山墻抗風柱的頂端水平支座，承受由山墻傳來的風荷載和其他縱向水平荷載，并傳至廠房縱向柱列。他縱向水平荷載，并傳至廠房縱向柱列。 布置原則：布置原則：第24頁/共108頁第二十五頁，共109頁。（2）下弦橫向水平）下弦橫向水平(shupng)支撐支撐2.3 結構(jigu)布置構

18、成：沿廠房跨度方向用交叉角鋼、直腹桿和屋架構成：沿廠房跨度方向用交叉角鋼、直腹桿和屋架(wji)(wji)下下弦桿構成的水平桁架弦桿構成的水平桁架 。作用：作用：將山墻風荷載及縱向水平荷載傳至縱向柱列；防止屋架下將山墻風荷載及縱向水平荷載傳至縱向柱列；防止屋架下弦側向振動。弦側向振動。 布置原則：布置原則：第25頁/共108頁第二十六頁，共109頁。（3）縱向水平）縱向水平(shupng)支撐支撐構成：由交叉角鋼、直桿和屋架下弦第一節(jié)間組成的縱向構成：由交叉角鋼、直桿和屋架下弦第一節(jié)間組成的縱向(zn xin)(zn xin)水平桁架水平桁架 。作用：加強屋蓋結構的橫向水平剛度；保證橫向水平荷

19、載作用：加強屋蓋結構的橫向水平剛度；保證橫向水平荷載的縱向的縱向(zn xin)(zn xin)分布，加強廠房的空間工作；保證托分布，加強廠房的空間工作；保證托架上弦的側向穩(wěn)定。架上弦的側向穩(wěn)定。 2.3 結構布置布置原則：布置原則：第26頁/共108頁第二十七頁，共109頁。（4）垂直支撐）垂直支撐(zh chng)和水平系桿和水平系桿2.3 結構(jigu)布置構成：由角鋼桿件與屋架直腹桿組成的垂直構成：由角鋼桿件與屋架直腹桿組成的垂直(chuzh)(chuzh)桁架，形式桁架，形式為十字交叉形或為十字交叉形或W W形。形。作用：作用：保證屋架受荷后在平面外的穩(wěn)定；傳遞縱向水平力。保證屋架

20、受荷后在平面外的穩(wěn)定；傳遞縱向水平力。 布置：應布置：應與下弦橫向水平支撐布置在同一柱間內。與下弦橫向水平支撐布置在同一柱間內。當當廠房跨度小于廠房跨度小于18m18m且無天窗時，一般可不設垂直支撐且無天窗時，一般可不設垂直支撐和水平系桿；和水平系桿；當當廠房跨度廠房跨度18-30m18-30m、屋架間距為、屋架間距為6m6m、采用大型屋面板、采用大型屋面板時，應在每一伸縮縫區(qū)段端部的第一或第二柱間，屋架時，應在每一伸縮縫區(qū)段端部的第一或第二柱間，屋架跨中設置一道垂直支撐；跨中設置一道垂直支撐；當當屋架跨度大于屋架跨度大于30m30m時，應在每一伸縮縫區(qū)段端部的第一時，應在每一伸縮縫區(qū)段端部的

21、第一或第二柱間，屋架跨度或第二柱間，屋架跨度1/31/3左右的節(jié)點處設置兩道垂直支左右的節(jié)點處設置兩道垂直支撐。撐。 1）垂直支撐）垂直支撐第27頁/共108頁第二十八頁，共109頁。2.3 結構(jigu)布置第28頁/共108頁第二十九頁，共109頁。2）水平）水平(shupng)系桿系桿2.3 結構(jigu)布置構成：分為上弦水平構成：分為上弦水平(shupng)(shupng)系桿和下弦水平系桿和下弦水平(shupng)(shupng)系桿系桿 。作用：作用：上弦水平系桿上弦水平系桿是為保證屋架上弦或屋面梁受壓翼緣的側向是為保證屋架上弦或屋面梁受壓翼緣的側向穩(wěn)定；穩(wěn)定；下弦水平系桿下

22、弦水平系桿是為防止在吊車或有其它水平振動時屋架是為防止在吊車或有其它水平振動時屋架下弦側向顫動。下弦側向顫動。 布置：布置：當屋蓋設置垂直支撐時，應未設置垂直支撐的屋架間，當屋蓋設置垂直支撐時，應未設置垂直支撐的屋架間，在相應于垂直支撐平面內的屋架上弦和下弦節(jié)點處，設置通長在相應于垂直支撐平面內的屋架上弦和下弦節(jié)點處，設置通長的水平系桿。的水平系桿。剛性系桿（壓桿）剛性系桿（壓桿）：凡設在屋架端部主要支承節(jié)點處和屋架上：凡設在屋架端部主要支承節(jié)點處和屋架上弦屋脊節(jié)點處的通長水平系桿，均應采用剛性系桿；當屋架橫弦屋脊節(jié)點處的通長水平系桿，均應采用剛性系桿；當屋架橫向水平支撐設在伸縮縫區(qū)段兩端的第

23、二柱間內時，第一柱間內向水平支撐設在伸縮縫區(qū)段兩端的第二柱間內時，第一柱間內的水平系桿均應采用剛性系桿。的水平系桿均應采用剛性系桿。 柔性系桿（拉桿）柔性系桿（拉桿）：其余均可采用柔性系桿。：其余均可采用柔性系桿。 第29頁/共108頁第三十頁，共109頁。（5）天窗）天窗(tinchung)架支撐架支撐2.3 結構(jigu)布置構成：包括天窗架上弦橫向水平支撐構成：包括天窗架上弦橫向水平支撐(zh chng)(zh chng)、天窗架間的垂直、天窗架間的垂直支撐支撐(zh chng)(zh chng)和水平系桿。和水平系桿。作用：作用：保證天窗架上弦的側向穩(wěn)定保證天窗架上弦的側向穩(wěn)定 ；將

24、天窗端壁上的風荷載傳給；將天窗端壁上的風荷載傳給屋架屋架 。 布置：布置：縱向位置（柱間）縱向位置（柱間） ：一般天窗架上弦橫向水平支撐和垂直支一般天窗架上弦橫向水平支撐和垂直支撐均設置在天窗端部第一柱間內。撐均設置在天窗端部第一柱間內。橫向位置（道）橫向位置（道） ：一般垂直支撐設置在天窗兩側。：一般垂直支撐設置在天窗兩側。水平系桿水平系桿 ：在未設置上弦橫向水平支撐的天窗架間設置；在未設置上弦橫向水平支撐的天窗架間設置；應在上弦節(jié)點處設置柔性系桿；對有檁屋蓋體系，檁條可以應在上弦節(jié)點處設置柔性系桿；對有檁屋蓋體系，檁條可以代替柔性系桿。代替柔性系桿。 第30頁/共108頁第三十一頁，共10

25、9頁。2.3 結構(jigu)布置天窗架支撐天窗架支撐(zh chng)布置布置第31頁/共108頁第三十二頁，共109頁。2 柱間支撐柱間支撐(zh chng)布置布置 構成：由交叉鋼桿件構成：由交叉鋼桿件組成，交叉傾角宜取組成，交叉傾角宜取4545，支撐鋼構件的，支撐鋼構件的截面截面(jimin)(jimin)尺寸尺寸需經承載力和穩(wěn)定計需經承載力和穩(wěn)定計算確定算確定 。柱間支撐柱間支撐(zh chng)是縱向平面排架中最主要的抗側力構件。是縱向平面排架中最主要的抗側力構件。作用：作用：提高廠房的縱提高廠房的縱向剛度和穩(wěn)定性；將向剛度和穩(wěn)定性；將吊車縱向水平制動力吊車縱向水平制動力、山墻及天

26、窗端壁的、山墻及天窗端壁的風荷載、縱向水平地風荷載、縱向水平地震作用等傳至基礎。震作用等傳至基礎。柱間支撐作用示意圖柱間支撐作用示意圖2.3 結構布置第32頁/共108頁第三十三頁，共109頁。分類：對于有吊車的廠房，按其位置可分為分類：對于有吊車的廠房，按其位置可分為(fn wi)(fn wi)上上柱柱間支撐和下柱柱間支撐。柱柱間支撐和下柱柱間支撐。 上柱柱間支撐上柱柱間支撐 ：位于：位于(wiy)(wiy)牛腿上部，并在柱頂設置通牛腿上部，并在柱頂設置通長的剛性系桿；承受作用在山墻及天窗壁端的風荷載，并長的剛性系桿；承受作用在山墻及天窗壁端的風荷載，并保證廠房上部的縱向剛度。保證廠房上部的

27、縱向剛度。 下柱柱間支撐下柱柱間支撐 ：位于牛腿下部；承受上部支撐傳來的內力、：位于牛腿下部；承受上部支撐傳來的內力、吊車縱向制動力和縱向水平地震吊車縱向制動力和縱向水平地震(dzhn)(dzhn)作用等，并將其傳至作用等，并將其傳至基礎基礎 。 形式：形式：十字交叉形；當十字交叉形；當柱間要通行或放置設備柱間要通行或放置設備，或柱距較大而不宜采，或柱距較大而不宜采用交叉支撐時，可采用用交叉支撐時，可采用門架式支撐。門架式支撐。 門架式柱間支撐門架式柱間支撐2.3 結構布置第33頁/共108頁第三十四頁，共109頁。布置：當設有布置：當設有A6-A8A6-A8的吊車，或的吊車，或A1-A5A1

28、-A5的吊車起重量的吊車起重量10t10t時或廠時或廠房跨度房跨度 18m 18m，或柱高，或柱高 8m 8m時或廠房每列縱向柱總數時或廠房每列縱向柱總數77根時或設根時或設有有3t3t以上的懸掛以上的懸掛(xungu)(xungu)吊車時或露天吊車棧橋的柱列，應設置吊車時或露天吊車棧橋的柱列，應設置柱間支撐。柱間支撐。上柱柱間支撐設置：一般在伸縮縫區(qū)段兩端與屋蓋上柱柱間支撐設置：一般在伸縮縫區(qū)段兩端與屋蓋橫向水平橫向水平(shupng)(shupng)支撐相對應的柱間以及伸縮縫支撐相對應的柱間以及伸縮縫區(qū)段中央或臨近中央的柱間區(qū)段中央或臨近中央的柱間 。 下柱柱間支撐設置：在伸縮縫區(qū)段中部下

29、柱柱間支撐設置：在伸縮縫區(qū)段中部(zhn b)(zhn b)與上柱柱間支撐相應的位置與上柱柱間支撐相應的位置 。 2.3 結構布置第34頁/共108頁第三十五頁，共109頁。優(yōu)點：縱向水平荷載優(yōu)點：縱向水平荷載作用下傳力路線較短作用下傳力路線較短；廠房兩端的溫度伸；廠房兩端的溫度伸縮變形較??；廠房縱縮變形較小；廠房縱向構件的伸縮受柱間向構件的伸縮受柱間支撐的約束較小，所支撐的約束較小，所引起引起(ynq)的結構溫的結構溫度應力也較小。度應力也較小。 柱間支撐與伸縮柱間支撐與伸縮(shn su)變形的關系變形的關系2.3 結構(jigu)布置第35頁/共108頁第三十六頁，共109頁。 抗風柱一

30、般與基礎抗風柱一般與基礎剛接，與屋架上弦鉸接剛接，與屋架上弦鉸接；當屋架設有下弦橫向；當屋架設有下弦橫向水平水平(shupng)(shupng)支撐時支撐時，也可與下弦鉸接或同，也可與下弦鉸接或同時與上、下弦鉸接。抗時與上、下弦鉸接?？癸L柱與屋架之間一般采風柱與屋架之間一般采用豎向可以移動、水平用豎向可以移動、水平(shupng)(shupng)方向又有較方向又有較大剛度的彈簧板連接；大剛度的彈簧板連接；如廠房沉降量較大時，如廠房沉降量較大時，宜采用槽形孔螺栓連接宜采用槽形孔螺栓連接?？癸L柱抗風柱抗風柱與屋架上、下弦連接抗風柱與屋架上、下弦連接(linji)構造構造2.3 結構(jigu)布置

31、圍護結構布置圍護結構布置Arrangement of Surrounding Structures 第36頁/共108頁第三十七頁，共109頁。圈梁、連系梁、過梁圈梁、連系梁、過梁(u lin)(u lin)和基和基礎梁礎梁 圈梁是設置于墻體內并與柱子連接的現(xiàn)澆鋼筋圈梁是設置于墻體內并與柱子連接的現(xiàn)澆鋼筋(gngjn)(gngjn)混凝土構混凝土構件，其作用是將墻體與排架柱、抗風柱等箍在一起，以增強廠房的件，其作用是將墻體與排架柱、抗風柱等箍在一起，以增強廠房的整體剛度，防止由于地基的不均勻沉降或較大的振動荷載對廠房產整體剛度，防止由于地基的不均勻沉降或較大的振動荷載對廠房產生不利影響。生不利

32、影響。連系梁除承受墻體荷載外，還具有連系縱向柱列、增強廠房的連系梁除承受墻體荷載外，還具有連系縱向柱列、增強廠房的縱向剛度、傳遞縱向剛度、傳遞(chund)(chund)縱向水平荷載的作用?？v向水平荷載的作用。當墻體開有門窗洞口時，需設置鋼筋混凝土過梁，以支承洞口當墻體開有門窗洞口時，需設置鋼筋混凝土過梁，以支承洞口上部墻體的重量。上部墻體的重量。在進行圍護結構布置時，應盡可能地將圈梁、連系梁和過梁結合在進行圍護結構布置時，應盡可能地將圈梁、連系梁和過梁結合起來，起來，使一種梁能兼作兩種或三種梁的作用使一種梁能兼作兩種或三種梁的作用，以簡化構造，節(jié)，以簡化構造，節(jié)約材料，方便施工。約材料，方便

33、施工。在單層廠房中，一般采用在單層廠房中，一般采用基礎梁基礎梁來承托圍護墻體的重量，并來承托圍護墻體的重量，并將其傳至柱基礎頂面，而不另做墻基礎，以使墻體和柱的沉將其傳至柱基礎頂面，而不另做墻基礎，以使墻體和柱的沉降變形一致降變形一致。2.3 結構布置第37頁/共108頁第三十八頁，共109頁。 單層廠房結構的主要構件有屋蓋結構構件、支撐、吊車梁、墻板(qin bn)、連系梁、基礎梁、柱和基礎等。2.4 構件選型與截面尺寸(ch cun)確定2.4 2.4 構件構件(gujin)(gujin)選型與截面尺寸確定選型與截面尺寸確定Selection of Member Types and Est

34、imation of Their Selection of Member Types and Estimation of Their Section DimensionsSection Dimensions第38頁/共108頁第三十九頁，共109頁。適用：保溫或不保溫卷材防水屋面適用：保溫或不保溫卷材防水屋面(wmin)(wmin)，屋面，屋面(wmin)(wmin)坡度不應大于坡度不應大于1/51/5。屋蓋結構屋蓋結構(jigu)(jigu)構件構件Members of Roof Members of Roof Structures Structures 1 1、屋面板、屋面板2.4 構件選

35、型與截面(jimin)尺寸確定無檁體系屋蓋無檁體系屋蓋常采用預應力混凝土大型屋面板常采用預應力混凝土大型屋面板其他形式屋面板：其他形式屋面板：有檁體系屋蓋有檁體系屋蓋常采用預應力常采用預應力混凝土槽瓦、混凝土槽瓦、波形大瓦等小波形大瓦等小型屋面板。型屋面板。第39頁/共108頁第四十頁，共109頁。并與屋架間用預埋鋼板焊接，并與屋蓋支撐一起保證屋蓋結并與屋架間用預埋鋼板焊接，并與屋蓋支撐一起保證屋蓋結構構(jigu)的整體剛度和穩(wěn)定性。的整體剛度和穩(wěn)定性。2 2、檁條、檁條(ln tio)(ln tio)2.4 構件選型與截面尺寸(ch cun)確定檁條擱在屋架或屋面梁上，檁條擱在屋架或屋面梁

36、上，起著支承小型屋面板并將屋面荷載起著支承小型屋面板并將屋面荷載傳給屋架的作用傳給屋架的作用。第40頁/共108頁第四十一頁，共109頁。按型式可分為按型式可分為(fn wi)屋面梁、兩鉸（或三鉸）拱屋架和桁架式屋架三屋面梁、兩鉸（或三鉸）拱屋架和桁架式屋架三大類。大類。屋面屋面(wmin)梁：屋面梁：屋面(wmin)梁的外形有單坡和雙坡兩種。梁的外形有單坡和雙坡兩種。兩鉸（或三鉸）拱屋架兩鉸（或三鉸）拱屋架 ：兩鉸拱的支座：兩鉸拱的支座(zh zu)(zh zu)節(jié)點為鉸接，頂節(jié)節(jié)點為鉸接，頂節(jié)點為剛接；三鉸拱的支座點為剛接；三鉸拱的支座(zh zu)(zh zu)節(jié)點和頂節(jié)點均為鉸接。兩鉸

37、拱的節(jié)點和頂節(jié)點均為鉸接。兩鉸拱的上弦為鋼筋混凝土構件，三鉸拱的上弦可用鋼筋混凝土或預應力混凝上弦為鋼筋混凝土構件，三鉸拱的上弦可用鋼筋混凝土或預應力混凝土構件。土構件。 兩鉸（或三鉸）拱屋架兩鉸（或三鉸）拱屋架 3 3、屋架、屋架2.4 構件選型與截面尺寸確定第41頁/共108頁第四十二頁，共109頁。桁架式屋架桁架式屋架 ：當廠房跨度較大時，采用桁架式屋架較經濟，它在單層廠房中：當廠房跨度較大時，采用桁架式屋架較經濟，它在單層廠房中應用非常普遍。桁架式屋架的矢高和外形應用非常普遍。桁架式屋架的矢高和外形(wi xn)(wi xn)對屋架受力均有較大影對屋架受力均有較大影響，一般取高跨比為響

38、，一般取高跨比為1/61/81/61/8較為合理，其外形較為合理，其外形(wi xn)(wi xn)有三角形、拱形、有三角形、拱形、梯形、折線形等幾種。梯形、折線形等幾種。各種形式屋架各種形式屋架(wji)的內力（的內力（f/L=1/6） 2.4 構件選型與截面(jimin)尺寸確定第42頁/共108頁第四十三頁，共109頁。4 4、天窗、天窗(tinchung)(tinchung)架和托架和托架架天窗架：作用是形成天天窗架：作用是形成天窗以便采光和通風，同窗以便采光和通風，同時承受豎向荷載時承受豎向荷載(hzi)和水平荷載和水平荷載(hzi)，并，并將它們傳給屋架。將它們傳給屋架。托架：一般

39、為托架：一般為12m跨度跨度的預應力混凝土三角形的預應力混凝土三角形或折線形構件，上弦為或折線形構件，上弦為鋼筋混凝土壓桿，下弦鋼筋混凝土壓桿，下弦(xi xin)為預應力混凝為預應力混凝土拉桿。土拉桿。 天窗架的形式天窗架的形式 托架的形式托架的形式2.4 構件選型與截面尺寸確定由鋼筋混凝土或鋼材制作，跨度為由鋼筋混凝土或鋼材制作，跨度為6m6m或或9m9m第43頁/共108頁第四十四頁，共109頁。吊車梁除直接承受吊車起重、運行和制動時產生的各種往復移動吊車梁除直接承受吊車起重、運行和制動時產生的各種往復移動荷載外，它還具有將廠房荷載外，它還具有將廠房(chngfng)的縱向荷載傳遞至縱向

40、柱列的縱向荷載傳遞至縱向柱列、加強廠房、加強廠房(chngfng)縱向剛度等作用?？v向剛度等作用。吊車吊車(dioch)梁的梁的類型類型吊車梁一般根吊車梁一般根據吊車的起重據吊車的起重量、工作級別量、工作級別、臺數、廠房、臺數、廠房的跨度的跨度(kud)和柱距等因素和柱距等因素選用。選用。2.4 構件選型與截面尺寸確定吊車梁吊車梁Grane Griders 第44頁/共108頁第四十五頁，共109頁。柱的形式：主要有排架柱和抗風柱兩類。柱的形式：主要有排架柱和抗風柱兩類。 鋼筋混凝土排架柱一般由上柱、下柱和牛腿組成，其結構型式可概括為鋼筋混凝土排架柱一般由上柱、下柱和牛腿組成，其結構型式可概括

41、為單肢柱和雙肢柱兩類。上柱一般為矩形截面或環(huán)形截面；下柱的截面形式較單肢柱和雙肢柱兩類。上柱一般為矩形截面或環(huán)形截面；下柱的截面形式較多，根據多，根據(gnj)其截面形式可分為矩形截面柱、其截面形式可分為矩形截面柱、I形柱、雙肢柱和管柱等幾類形柱、雙肢柱和管柱等幾類。 柱的形式柱的形式(xngsh)抗風柱一般抗風柱一般(ybn)由上柱由上柱和下柱組成，無牛腿，上和下柱組成，無牛腿，上柱為矩形截面，下柱一般柱為矩形截面，下柱一般(ybn)為為 I形截面。形截面。柱柱Columns 2.4 構件選型與截面尺寸確定1 1、柱的形式、柱的形式第45頁/共108頁第四十六頁，共109頁。 柱的截面尺寸除

42、應滿足承載力的要求外，還應保證柱的截面尺寸除應滿足承載力的要求外，還應保證具有足夠的剛度，以免廠房變形過大，造成吊車輪與軌具有足夠的剛度，以免廠房變形過大，造成吊車輪與軌道過早磨損，影響吊車的正常運行，或導致墻體和屋蓋道過早磨損，影響吊車的正常運行，或導致墻體和屋蓋產生裂縫，影響廠房的正常使用。產生裂縫，影響廠房的正常使用。 柱的截面尺寸除了考慮吊車起重量和柱的類型兩個柱的截面尺寸除了考慮吊車起重量和柱的類型兩個(lin )因素外，還應考慮廠房跨數和高度、柱的型式因素外，還應考慮廠房跨數和高度、柱的型式、圍護結構的材料和構造、施工和吊裝等。、圍護結構的材料和構造、施工和吊裝等。2.4 構件選型

43、與截面尺寸(ch cun)確定 2、柱的截面(jimin)尺寸第46頁/共108頁第四十七頁，共109頁。 單層廠房的柱下基礎單層廠房的柱下基礎(jch)一般采用獨立基礎一般采用獨立基礎(jch)（也稱擴展基礎（也稱擴展基礎(jch)）。按施工方法可分為預制柱下獨立基礎）。按施工方法可分為預制柱下獨立基礎(jch)和現(xiàn)澆柱下獨立基和現(xiàn)澆柱下獨立基礎礎(jch)兩種。對裝配式鋼筋混凝土單層廠房排架結構，常見的獨立基礎兩種。對裝配式鋼筋混凝土單層廠房排架結構，常見的獨立基礎(jch)形式主要有杯形基礎形式主要有杯形基礎(jch)、高杯基礎、高杯基礎(jch)和樁基礎和樁基礎(jch)等。等?；A基

44、礎(jch)的類型的類型基礎基礎(jch)(jch)Foundations Foundations 2.4 構件選型與截面尺寸確定第47頁/共108頁第四十八頁，共109頁?；A(jch)尺寸的初步擬定 基礎底面尺寸是根據(gnj)基底反力和地基承載力由計算確定，基礎高度和外形尺寸可根據(gnj)工程經驗擬定。2.4 構件選型與截面尺寸(ch cun)確定第48頁/共108頁第四十九頁，共109頁。2.5 2.5 排架結構內力排架結構內力(nil)(nil)分析分析Internal Force Analysis of Mill BentsInternal Force Analysis of M

45、ill Bents2.5 排架結構(jigu)內力分析排架計算排架計算(j sun)(j sun)簡圖簡圖Computational Figures of Mill Bents Computational Figures of Mill Bents 1 1、計算單元、計算單元 單層工業(yè)廠房是由縱橫向排架組成的空間結構。為方便，可單層工業(yè)廠房是由縱橫向排架組成的空間結構。為方便，可簡化為縱、橫向平面排架分別進行分析。除進行抗震和溫度應力簡化為縱、橫向平面排架分別進行分析。除進行抗震和溫度應力分析，縱向排架一般不計算。分析，縱向排架一般不計算。 可在結構平面圖上由相鄰柱距的中線截出一個典型的區(qū)段，

46、作為排架的計算單可在結構平面圖上由相鄰柱距的中線截出一個典型的區(qū)段，作為排架的計算單元。元。第49頁/共108頁第五十頁，共109頁。2.5 排架結構內力(nil)分析2 2、基本、基本(jbn)(jbn)假定和計算簡假定和計算簡圖圖I.柱下端柱下端(xi dun)與基礎頂面為剛與基礎頂面為剛接；接；II. 柱頂與排架橫梁（屋架或屋面梁）為鉸接；柱頂與排架橫梁（屋架或屋面梁）為鉸接；III.橫梁（即屋架或屋面梁）為軸向剛度很大的剛性連桿。橫梁（即屋架或屋面梁）為軸向剛度很大的剛性連桿?；炯俣ㄓ嬎愫唸D第50頁/共108頁第五十一頁，共109頁。2.5 排架結構內力(nil)分析排架結構排架結構

47、(jigu)(jigu)上的荷載上的荷載Loads on Mill Bents Loads on Mill Bents 作用作用(zuyng)在橫向排架結構上的荷載有恒載、屋面活荷載、雪荷載、積灰荷載、在橫向排架結構上的荷載有恒載、屋面活荷載、雪荷載、積灰荷載、吊車荷載和風荷載等，除吊車荷載外，其它荷載均取自計算單元范圍內。吊車荷載和風荷載等，除吊車荷載外，其它荷載均取自計算單元范圍內。1 1、恒載、恒載屋蓋自重屋蓋自重G G1 1：屋蓋自重包括屋架或屋面梁、屋面板、天溝板、天窗架、屋面屋蓋自重包括屋架或屋面梁、屋面板、天溝板、天窗架、屋面構造層以及屋蓋支撐等重力荷載。構造層以及屋蓋支撐等重力

48、荷載。懸墻自重懸墻自重G G2 2：當設有連系梁支承圍護墻體時，排架柱承受著計算單元范圍當設有連系梁支承圍護墻體時，排架柱承受著計算單元范圍內連系梁、墻體和窗等重力荷載。內連系梁、墻體和窗等重力荷載。吊車梁和軌道及連接件自重吊車梁和軌道及連接件自重G G3 3 。柱自重柱自重G G4 4（G G5 5）第51頁/共108頁第五十二頁，共109頁。2.5 排架結構(jigu)內力分析 恒載作用恒載作用(zuyng)(zuyng)位置及相應的排架計算簡圖位置及相應的排架計算簡圖第52頁/共108頁第五十三頁，共109頁。2.5 排架結構(jigu)內力分析2 2、屋面、屋面(wmin)(wmin)

49、可變荷可變荷載載 屋面水平屋面水平(shupng)投影面上的屋面均布活荷載標準值，按下投影面上的屋面均布活荷載標準值，按下列情況?。翰簧先说奈菝鏋榱星闆r?。翰簧先说奈菝鏋?.5kN/m2；上人的屋面為；上人的屋面為2.0kN/m2 屋面均布活荷載屋面均布活荷載 屋面雪荷載屋面雪荷載屋面水平投影面上的雪荷載標準值屋面水平投影面上的雪荷載標準值Sk (kN/m2)kr0ss式中式中: 為基本雪壓為基本雪壓 (kN/m2)； 為屋面積雪分布系數。為屋面積雪分布系數。0sr 屋面積灰荷載屋面積灰荷載 屋面均布活荷載不與雪荷載同時考慮，取兩者中的較大值屋面均布活荷載不與雪荷載同時考慮，取兩者中的較大值；

50、當有屋面積灰荷載時，積灰荷載應與雪荷載或不上人的屋；當有屋面積灰荷載時，積灰荷載應與雪荷載或不上人的屋面均布活荷載兩者中的較大值同時考慮。面均布活荷載兩者中的較大值同時考慮。第53頁/共108頁第五十四頁，共109頁。2.5 排架結構內力(nil)分析3 3、風荷載、風荷載(hzi)(hzi)式中式中 基本風壓值（基本風壓值（kN/m2），是以當地比較空曠平坦地面上），是以當地比較空曠平坦地面上離地離地10m高處統(tǒng)計所得的高處統(tǒng)計所得的50年一遇年一遇10分鐘平均最大風速為標準確定的分鐘平均最大風速為標準確定的風壓值；風壓值； 高度高度z處的風振系數；處的風振系數； 風壓高度變化系數；風壓高度

51、變化系數； 風荷載體型系數。風荷載體型系數。 zzs0wks0 zzww垂直于建筑物表面上的風荷載標準值垂直于建筑物表面上的風荷載標準值 （kN/m2）按下式計算）按下式計算 kw第54頁/共108頁第五十五頁，共109頁。2.5 排架結構(jigu)內力分析進行排架結構內力(nil)分析時，通常將作用在廠房上的風荷載作如下簡化： 作用在排架柱頂以下墻面上的水平風荷載近似按均布荷載計算，其風壓高度變化系數(xsh)可根據柱頂標高確定BwBwqBwBwqzskzsk02220111 作用在排架柱頂以上屋蓋上的風荷載仍取為垂直于屋面的均布荷載，但僅考慮其水平分力對排架的作用，且以水平集中荷載的形式

52、作用在排架柱頂。BwhhBlwFzssssnikiw02431211sin第55頁/共108頁第五十六頁，共109頁。2.5 排架結構內力(nil)分析第56頁/共108頁第五十七頁，共109頁。2.5 排架結構(jigu)內力分析4 4、吊車、吊車(dioch)(dioch)荷載荷載最大輪壓Pmax，k:當小車(xioch)在額定最大起重量，并開到大車一側的極限狀態(tài)位置時，小車(xioch)所在一側輪壓出現(xiàn)的最大值。在另一側的輪壓稱為最小輪壓Pmin,k。 吊車豎向荷載gQGFFnppmin,max,第57頁/共108頁第五十八頁，共109頁。2.5 排架結構(jigu)內力分析當兩臺吊車滿

53、起重量并開到如下位置時，柱子將產生最大豎向力。根據影響線的概念(ginin)，P=1，則柱子產生的內力為ipiipiyFDyFDmin,minmax,max第58頁/共108頁第五十九頁，共109頁。2.5 排架結構(jigu)內力分析Dmax,Dmin Dmax,Dmin 單跨排架的兩種荷載單跨排架的兩種荷載(hzi)(hzi)情情況況吊車豎向荷載Dmax,Dmin ，作用點位置與吊車梁和軌道自重G3相同，距下柱截面(jimin)形心的偏心距e33minmin3maxmaxeDMeDM第59頁/共108頁第六十頁，共109頁。2.5 排架結構內力(nil)分析 吊車橫向水平(shupng)荷

54、載 小車吊起起重量以后，在啟動和剎車時產生的慣性力，即為橫向水平制動力。 吊車(dioch)的橫向制動力平均傳給兩側的結構。 在計算吊車(dioch)橫向水平荷載作用下的排架結構內力時，無論是單跨還是多跨最多開率兩臺吊車(dioch)同時剎車。 對于一般四輪橋式吊車(dioch)，每一個輪子作用在軌道上的橫向水平制動力T為：)(41gQTk第60頁/共108頁第六十一頁，共109頁。橫向(hn xin)水平制動力系數，按下列規(guī)定取值12. 0100時，當額定起重量kNQ軟鉤吊車軟鉤吊車(dioch)：10. 0k500160時，取當額定起重量NQ08. 0k750時，當額定起重量NQ硬鉤吊車硬

55、鉤吊車(dioch)：20. 02.5 排架結構內力分析式中式中T Ti為第為第i i個大車輪子個大車輪子的橫向水平制動力。的橫向水平制動力。maxiiTT y第61頁/共108頁第六十二頁，共109頁。2.5 排架結構(jigu)內力分析 吊車縱向水平(shupng)荷載 吊車縱向水平吊車縱向水平(shupng)荷載標準值荷載標準值T0，按作用在一邊軌道上所有，按作用在一邊軌道上所有剎車輪的最大輪壓之和的剎車輪的最大輪壓之和的10%采用，即采用，即式中，式中，n為施加在一邊軌道上所有剎車輪數之和，對于一般的四輪吊車為施加在一邊軌道上所有剎車輪數之和，對于一般的四輪吊車，n=1。 無論單跨或多

56、跨廠房，在計算吊車縱向水平荷載時，無論單跨或多跨廠房，在計算吊車縱向水平荷載時，一側的整個縱向排架上最多只能考慮一側的整個縱向排架上最多只能考慮2臺吊車。臺吊車。10/max,0pnFT 第62頁/共108頁第六十三頁，共109頁。2.5 排架結構(jigu)內力分析等高排架內力等高排架內力(nil)(nil)分析分析Analysis for Internal Forces of Mill Bents with Equal Heights Analysis for Internal Forces of Mill Bents with Equal Heights 1.單階一次超靜定(jn dn)

57、柱在任意荷載作用下的柱頂反力力法求解變截面構件問題，求在變截面處作用一力偶力法求解變截面構件問題，求在變截面處作用一力偶M時，柱頂反力時，柱頂反力R由結構力學方法可得：lEICH03) 11(1330nCMEIHlu21221uHuEIlEIuHlHMR0uRuRluuIInHH,令HMCRM) 11(112332nCM第63頁/共108頁第六十四頁，共109頁。2.5 排架結構(jigu)內力分析2.柱頂水平集中力作用下等高排架內力(nil)分析1VF1iniVnVniiVF1由平衡條件：由平衡條件：iiiV由物理條件：由物理條件：由幾何條件：由幾何條件：ni1可求得：可求得：FViinii

58、ii1/1/1稱為柱稱為柱i i的剪力分配系數。的剪力分配系數。第64頁/共108頁第六十五頁，共109頁。2.5 排架結構內力(nil)分析當排架結構柱頂作用水平集中力F時，各柱的剪力按其抗剪剛度與各柱抗剪剛度總和的比例關系(gun x)進行分配。注：各柱的柱頂剪力Vi僅與F的大小(dxio)有關，而與其作用在排架左側或右側柱頂處位置無關，但F的作用位置對橫梁內力有影響。剪力分配系數必滿足 。 1i第65頁/共108頁第六十六頁，共109頁。2.5 排架結構(jigu)內力分析3.任意荷載(hzi)作用下等高排架內力分析等高排架在任意荷載作用下，為了利用剪力分配法求解，通?？刹捎?ciyng

59、)以下三個步驟來進行這種情況下的排架內力分析。l 對承受任意荷載作用的排架，先在排架柱頂部附加一個不動鉸支座以阻止其側移，則各柱為單階一次超靜定柱，應用柱頂反力系數可求得各柱反力Ri及相應的柱端剪力，柱頂假想的不動鉸支座總反力為 。iRRl 撤除假想的附加不動鉸支座，將支座總反力R反向作用于排架柱頂，應用剪力分配法可求出柱頂水平力R作用下各柱頂剪力 。iRl 將前面的計算結果相疊加，可得到在任意荷載作用下排架柱頂剪力 ，然后可求出各柱的內力。 iiRR第66頁/共108頁第六十七頁，共109頁。 任意荷載作用下等高排架內力(nil)分析2.5 排架結構(jigu)內力分析第67頁/共108頁第

60、六十八頁，共109頁。1.廠房整體空間作用(zuyng)的概念 u 當各榀排架柱頂均受有水平(shupng)集中力R，且廠房兩端無山墻時每一榀排架都相當于一個獨立的平面排架。單層廠房排架考慮整體單層廠房排架考慮整體(zhngt)(zhngt)空間作用的計算空間作用的計算Spatial Work of Mill Bents of One-story Industrial Workshops Spatial Work of Mill Bents of One-story Industrial Workshops 2.5 排架結構內力分析第68頁/共108頁第六十九頁，共109頁。1.廠房整體(zh