建筑結(jié)構(gòu)第七章鋼筋混凝土單層廠房老師課用

建筑結(jié)構(gòu)第七章鋼筋混凝土單層廠房

本章內(nèi)容7.1

單層廠房的結(jié)構(gòu)組成及受力特點7.2單層廠房的結(jié)構(gòu)布置7.2

單層廠房的支撐體系7.3

主要構(gòu)件的類型及與柱的連接一、單層廠房特點根據(jù)不同使用要求，工業(yè)廠房可設(shè)計為單層廠房和多層廠房。與多層廠房相比較，單層廠房特點：（1）從建筑上講，要求構(gòu)成較大的空間。單層廠房是冶金、機(jī)械等車間的主要型式之一。為了滿足在車間中放置尺寸大、較重型的設(shè)備生產(chǎn)重型產(chǎn)品，要求單層廠房適應(yīng)不同類型生產(chǎn)的需要，構(gòu)成較大的空間。

一、單層廠房特點與多層廠房相比較，單層廠房特點：（2）從結(jié)構(gòu)上講，要求單層廠房的結(jié)構(gòu)構(gòu)件要有足夠的承載能力。由于產(chǎn)品較重且外形尺寸較大。因此作用在單層廠房結(jié)構(gòu)上的荷載、廠房的跨度和高度都往往比較大，并且常受到來自吊車、動力機(jī)械設(shè)備的荷載的作用，要求單層廠房的結(jié)構(gòu)構(gòu)件要有足夠的承載能力。

結(jié)構(gòu)上，單層廠房的特點：①跨度大，高度大，構(gòu)件內(nèi)力大，截面尺寸大②結(jié)構(gòu)設(shè)計需要考慮動荷載的影響③柱是承受荷載的主要構(gòu)件④基礎(chǔ)受力大，對地質(zhì)勘察的精度要求較高⑤擴(kuò)、改建更加方便⑥能適應(yīng)各種類型的生產(chǎn)，應(yīng)用范圍廣，如：廠房、劇場、會堂、實驗室等按承重結(jié)構(gòu)材料的不同，工業(yè)廠房可分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房、鋼結(jié)構(gòu)廠房、混合結(jié)構(gòu)廠房。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)單層廠房按主要承重結(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。

二、單層廠房的結(jié)構(gòu)組成剛架結(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)有鋼筋混凝土門式剛架結(jié)構(gòu)、鋼框架結(jié)構(gòu)、輕鋼結(jié)構(gòu)門式剛架。

圖9.1鋼筋筋混混凝凝土土單單層層廠廠房房結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的基基本本類類型型常用用的的剛剛架架是是門門式式剛剛架架三鉸鉸剛剛架架靜定定結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)地基基發(fā)發(fā)生生不不均均勻勻沉沉降降時時，，無附附加加應(yīng)應(yīng)力力結(jié)構(gòu)構(gòu)剛剛度度較較小小常用用的的剛剛架架是是門門式式剛剛架架兩鉸鉸剛剛架架一次次超超靜靜定定結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)結(jié)構(gòu)構(gòu)剛剛度度較較大大門式式剛剛架架7.1.2、單單層層廠廠房房排排架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的組組成成鋼筋筋混混凝凝土土排排架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)單單層層廠廠房房通常常由由屋屋面面板板、、屋屋架架（（或或屋屋面面梁梁））、、吊吊車車梁梁、、連連系系梁梁、、柱柱和和基基礎(chǔ)礎(chǔ)等等構(gòu)構(gòu)件件組組成成。。視屏屏鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)廠廠房房?。。?！其中中，，橫向向柱柱列列、、屋屋架架（（或或屋屋面面梁梁））、、柱柱基基等構(gòu)構(gòu)件件組組成成橫橫向向承承重重體體系系，，稱稱為為橫向向排排架架；縱向向柱柱列列、、吊吊車車梁梁、、連連系系梁梁、、柱柱間間支支撐撐、、柱柱基基等構(gòu)構(gòu)件件組組成成縱縱向向承承重重體體系系，，稱稱為為縱向向排排架架。（書書本本220頁））(1)屋蓋結(jié)結(jié)構(gòu)屋蓋結(jié)結(jié)構(gòu)由以下下構(gòu)件件組成成：屋面板板、天天窗架架、屋屋架（（或屋屋面梁梁）、、托架架。屋蓋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)分為為有檁體體系和無檁體體系兩種。。大型屋屋面板板直接接支承（（焊接接）在屋架架或屋屋面梁梁上稱稱為無檁體體系，而小小型屋屋面板板（瓦瓦材））支承承在檁條上，檁檁條又又支承承在屋屋架上上，稱稱為有檁體體系。屋蓋的的主要要作用用是承受受屋面荷荷載、、雪荷荷載、、積灰灰荷載載、自自重等荷載載，并并將這這些荷荷載傳傳給柱。(2)橫向排排架橫向排排架是主要要承重結(jié)結(jié)構(gòu)，，主要要承受受豎向向荷載載（結(jié)結(jié)構(gòu)自自重、、屋面面活荷荷載、、豎向向吊車車荷載載等）和橫向水水平力力（風(fēng)荷荷載、、吊車車橫向向制動動力、、地震震作用用），，如圖9.3。(3)縱向排排架縱向排排架一一方面面承受受著縱縱向水水平荷荷載（（屋蓋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)傳來來縱向向風(fēng)荷荷載、、吊車車縱向向制動動力、、縱向向水平平地震震力等等），，另一一方面面還起起著保證結(jié)結(jié)構(gòu)縱縱向剛剛度和和穩(wěn)定定的作作用，如圖9.4。(4)吊車梁梁主要承承受吊吊車荷荷載（（包括括豎向向荷載載、橫橫向和和縱向向水平平荷載載），，并通通過牛腿把它傳傳給橫橫向排排架或或縱向向排架架，同同時起起著連系縱縱向柱柱列的作用用。(5)支撐包括柱間支支撐和和屋蓋蓋支撐撐，其主主要作作用是是加強(qiáng)強(qiáng)結(jié)構(gòu)構(gòu)的空空間剛剛度和和穩(wěn)定定性，，同時時傳遞遞風(fēng)荷荷載、、吊車車縱向向水平平荷載載。(6)連系梁梁、基基礎(chǔ)梁梁和抗抗風(fēng)柱柱連系梁梁和基基礎(chǔ)梁梁一方方面承承受外外墻的的荷載載，另另一方方面也也起著著形成成縱向向排架架的作作用。。設(shè)置置在山山墻的的抗風(fēng)風(fēng)柱主主要作作用是是將山山墻上上的風(fēng)風(fēng)荷載載傳遞遞給屋屋蓋和和基礎(chǔ)礎(chǔ)。(7)基礎(chǔ)基礎(chǔ)承承受排排架以以及基基礎(chǔ)梁梁傳來來的荷荷載，，并將將這些些荷載載傳給給地基基。單層廠廠房所所受的的荷載載及其其傳遞遞路線線如圖9.5。圖9.2鋼筋混混凝土土排架架結(jié)構(gòu)構(gòu)單層層廠房房圖9.3單層廠廠房橫橫向平平面排排架及及其荷荷載示示意圖圖圖9.4縱向平平面排排架結(jié)結(jié)構(gòu)示示意圖圖圖9.5單層廠廠房的的荷載載傳遞遞路線線7.2單層廠廠房結(jié)結(jié)構(gòu)布布置廠房結(jié)結(jié)構(gòu)主主要尺寸和和標(biāo)高高符合廠廠房建建筑模模數(shù)規(guī)規(guī)定，，以100mm為基本本單位位，用用“M”表示1、柱網(wǎng)網(wǎng)布置置柱網(wǎng)：：縱、橫橫向定定位軸軸線在在平面面上排排列形形成的的網(wǎng)格格A、柱網(wǎng)網(wǎng)布置置原則則B、定位位軸線線確定定1、柱網(wǎng)網(wǎng)布置置A、柱柱網(wǎng)布布置原原則確定廠廠房跨跨度和和柱距距，原則：：①符合合生產(chǎn)產(chǎn)工藝藝、正正常使使用的的要求求②建筑筑結(jié)構(gòu)構(gòu)經(jīng)濟(jì)合合理③結(jié)構(gòu)構(gòu)形式式和施施工方方法先先進(jìn)、、合理理④符合合廠房房建筑筑模數(shù)數(shù)統(tǒng)一一化基基本原原則《廠房建建筑摸摸數(shù)協(xié)協(xié)調(diào)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ6-86）⑤適應(yīng)應(yīng)生產(chǎn)產(chǎn)發(fā)展展和技技術(shù)革革新的的要求求1、柱網(wǎng)網(wǎng)布置置B、定位位軸線線確定定①定位位軸線線距離離與主主要構(gòu)構(gòu)件標(biāo)志尺尺寸一致，，符合建建筑模模數(shù)柱網(wǎng)模模數(shù)A、跨度：：當(dāng)L≤18m，采用用擴(kuò)大大模數(shù)數(shù)30M數(shù)列當(dāng)L＞18m，采用用擴(kuò)大大模數(shù)數(shù)60M數(shù)列B、柱距：：排架柱柱柱距距采用用60M數(shù)列，，抗風(fēng)柱柱柱距距采采用15M數(shù)列1、柱網(wǎng)網(wǎng)布置置A定位軸軸線②橫向定定位軸軸線：：確定柱距一般通通過柱柱截面面幾何何中心心，有例外外橫向定定位軸軸線山墻內(nèi)內(nèi)第一一排柱柱中心心內(nèi)移移600mm例外：：山墻內(nèi)內(nèi)第一一排柱柱中心心內(nèi)移移600mm，端部橫橫向定定位軸軸線與與山墻墻內(nèi)邊邊緣重重合③縱向定定位軸軸線：：確定跨度一般通通過縱縱墻內(nèi)內(nèi)緣(或排架架柱外外緣)縱向定定位軸軸線2、變形形縫伸縮縫縫、沉沉降縫縫、防防震縫縫，三三縫合合一縱向伸伸縮縫縫采用用縱向向軸線線雙柱柱做法法3、廠房房高度度和跨跨度①廠房房高度度室內(nèi)地地面至至柱頂頂?shù)木嗑嚯x，，采用用3M數(shù)列室內(nèi)地地面至至牛腿腿面高高度，，采用用3M數(shù)列高度在在7.2m以上時時，宜宜采用用7.8m、8.4m、9.0m、9.6m剖面布布置：：A、牛腿頂頂面標(biāo)標(biāo)高=吊車軌軌頂標(biāo)標(biāo)高（（標(biāo)志志標(biāo)高高）-吊車梁梁端部部高度度-吊車軌軌道聯(lián)聯(lián)結(jié)高高度B、柱頂標(biāo)標(biāo)高=軌頂標(biāo)標(biāo)高（（實際際標(biāo)高高）+軌頂至至小車車頂高高度+安全高高度（（220mm）3、廠房房高度度和跨跨度①廠房房高度度三、支支撐布布置支撐體體系：：聯(lián)系系屋架架、柱柱等主主要構(gòu)構(gòu)件使使之構(gòu)構(gòu)成整整體分類：①①屋屋蓋支支撐②②柱間間支撐撐作用：①保證證結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件件的穩(wěn)穩(wěn)定與與正常常工作作②增強(qiáng)強(qiáng)廠房房的整體穩(wěn)穩(wěn)定性性和空空間剛剛度③把有有些水水平荷荷載傳傳遞到到主要要承重重構(gòu)件件④為屋屋架弦弦桿提提供側(cè)側(cè)向支支撐點點，減減少計計算長長度具體布布置方方法、、構(gòu)造造細(xì)節(jié)節(jié)參閱閱有關(guān)關(guān)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)圖集集7.3單層廠廠房的的支撐撐體系系在裝配配式單單層廠廠房結(jié)結(jié)構(gòu)中中，支支撐不不是主主要承承重構(gòu)構(gòu)件，，但卻卻是聯(lián)聯(lián)系各各主要要承重重構(gòu)件件以構(gòu)構(gòu)成整體廠廠房空空間結(jié)結(jié)構(gòu)的重要要組成成部分分，對對廠房房的剛度和和穩(wěn)定定性起著很很重要要的作作用。。支撐的的作用用是：：使廠房房形成成空間間骨架架，保保證廠廠房的的空間間剛度度；保保證結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件的的穩(wěn)定定；傳傳遞水水平荷荷載。。包括屋架上上弦、、下弦弦橫向向水平平支撐撐，屋屋架縱縱向水水平支支撐，，垂直直支撐撐和水水平系系桿。(1)屋架垂垂直支支撐及及水平平系桿桿屋架垂垂直支支撐是指兩兩個屋屋架之之間沿沿縱向向設(shè)置置在豎豎向平平面內(nèi)內(nèi)的支支撐，，水平平系桿桿是指指兩個個屋架架之間間沿縱縱向設(shè)設(shè)置的的水平平桿，，如圖9.6。屋架垂垂直支支撐和和水平平系桿桿的作作用是是保證屋屋架在在安裝裝和使使用階階段的的側(cè)向向穩(wěn)定定，增增加廠廠房的的整體體剛度度。7.3.1屋蓋支撐垂直支撐的的布置原則則為：①當(dāng)屋架跨度度小于18m，且無天窗窗時，可不設(shè)垂直直支撐和水水平系桿，有天窗時時，可在屋屋架節(jié)點處處設(shè)置一道道水平系桿桿；當(dāng)屋架跨度度大于18m且不超過30m時，應(yīng)在屋屋架跨中設(shè)設(shè)置一道垂直支支撐和水平平系桿，垂直支撐撐布置在廠廠房端部以以及伸縮縫縫的第一或或第二柱間間，如果不不是三角形形屋架而是是梯形屋架架，在支座座處也應(yīng)布布置垂直支支撐，如圖9.6(a)。②當(dāng)屋架跨度度大于30m，除按照18～30m跨度布置外外，還應(yīng)在在屋架跨度度1／3左右節(jié)點處處設(shè)置兩道垂直支支撐和水平平系桿，如圖9.6(b)。水平系桿布布置原則：：當(dāng)采用大型型屋面板時時，應(yīng)在未未設(shè)置支撐撐的屋架間間相應(yīng)于布布置垂直支支撐平面的的屋架下弦弦和屋架上上弦節(jié)點處處設(shè)置通長的水平平系桿。如果為有有檁體系，，上弦節(jié)點點處的水平平系桿可用用檁條代替替，僅在下下弦設(shè)置，，如圖9.7。(3)屋架下弦橫橫向水平支支撐屋架下弦橫橫向水平支支撐的作用是：：將作用在屋屋架下弦的的縱向水平平力傳遞給給縱向排架架柱，保證證屋架下弦弦的側(cè)向穩(wěn)穩(wěn)定。當(dāng)屋架下弦弦設(shè)有懸掛掛吊車或山山墻抗風(fēng)柱柱與屋架下下弦連接，，或吊車噸噸位大、振振動荷載大大時，均應(yīng)應(yīng)設(shè)置屋架架下弦橫向向水平支撐撐，如圖9.8。(4)屋架縱向水水平支撐屋架縱向水水平支撐常常設(shè)置在屋屋架下弦的的端部節(jié)間間，并與下下弦橫向水水平支撐組組成封閉的的支撐體系系（圖9.8），以利于于增強(qiáng)廠房房的整體性性。當(dāng)廠房房設(shè)有托架架或50kN以上的壁行行吊車，或或吊車噸位位大、振動動荷載大時時，均須設(shè)設(shè)置屋架間間的縱向水水平支撐。。當(dāng)屋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)中設(shè)有托托架，且沒沒有保證托托架上弦穩(wěn)穩(wěn)定的特殊殊結(jié)構(gòu)措施施時，應(yīng)沿沿托架的一一側(cè)設(shè)置下下弦縱向水水平支撐，，如圖9.9。(5)天窗架支撐撐天窗架支撐撐的作用是保證天窗架架平面外的的穩(wěn)定性，，以將天窗窗端壁的水水平風(fēng)荷載載傳遞給屋屋架。天窗架支撐撐應(yīng)盡可能能與屋架上上弦支撐布布置在同一一柱間，如圖9.10。圖9.6垂直支撐和和水平系桿桿的布置（a）跨度大于于18m小于30m；(b)跨度大于30m圖9.7上弦橫向水水平支撐(a)有天窗時；；（b）無天窗時時圖9.8屋架下弦水水平支撐圖9.8屋架下弦水水平支撐圖9.9托架的下弦弦縱向水平平支撐柱間支撐按按位置分為為上柱柱間支支撐和下柱柱間支支撐。前者的作用用是抵抗山墻傳傳來的風(fēng)荷荷載；后者的作用用是承受上部支支撐傳來的的力和吊車車的縱向制制動力。柱柱間支撐還還起著增強(qiáng)強(qiáng)廠房的縱縱向剛度和和穩(wěn)定性的的作用。柱間支撐應(yīng)應(yīng)布置在廠廠房伸縮縫縫區(qū)段的中中部，以減減少溫度應(yīng)應(yīng)力，上柱柱柱間支撐撐可設(shè)置在在廠房兩端端的第一柱柱間，以便便直接傳遞遞山墻傳來來的荷載，，如圖9.11。7.3.2柱間支撐非地震區(qū)的的單層廠房房，當(dāng)屬下下列情況之之一時，應(yīng)設(shè)置柱間間支撐：(1)設(shè)有懸臂式式吊車，或或30kN及以上的懸懸掛式吊車車；(2)設(shè)有重級工工作制吊車車，或設(shè)有有中、輕級級工作制吊吊車，其起起重量均在在100kN及其以上；；(3)廠房的跨度度在18m及以上，或或柱高在8m以上；(4)廠房縱向列列柱在7根以上；(5)露天吊車棧棧橋的柱列列。圖9.11柱間支撐布布置7.4主要構(gòu)件的的類型及與與柱的連接接(1)屋面板單層廠房常常用的屋面面板類型和和特點見表9.1。其中第1～3種適用于無無檁體系屋屋蓋；第4、5種適用于有有檁體系屋屋蓋，需配合表9.2的檁條使用用。檁條的作用用是支撐小型屋屋面板并把把屋面板上上的荷載傳傳遞到屋架架。常見的的檁條類型型見表9.2。7.4.1主要構(gòu)件的的類型(2)屋架與屋面面梁屋架和屋面面梁是廠房房結(jié)構(gòu)最主主要的承重重構(gòu)件之一一，常用的的屋架形式式、跨度、、特點及適適用條件見表9.3。(3)吊車梁吊車梁是廠廠房結(jié)構(gòu)中中承受吊車車荷載的構(gòu)構(gòu)件，常用用的吊車梁梁及適用條條件見表9.4。(4)柱柱是單層工工業(yè)廠房中中主要的承承重構(gòu)件，，其常用截截面形式有有矩形截面面、工字形形截面以及及雙肢柱截截面等，見圖9.12。矩形柱外外形簡單，，施工方便便，但自重重大，浪費費材料，僅僅用于一般般小型廠房房或上柱，，截面高度度小于500mm；工字形柱柱受力合理理，節(jié)省材材料，自重重較輕，廣廣泛用于各各類中型廠廠房，截面面高度為600～1200mm；雙肢柱較較工字形柱柱更節(jié)省材材料，適用用于重型廠廠房。(5)基礎(chǔ)單層廠房常常用柱下獨獨立基礎(chǔ)（（圖9.13），這種基礎(chǔ)礎(chǔ)分為階形和和錐形兩種形形式。由于其其與預(yù)制柱的的連接部分做做成杯口，故故也稱為杯口口基礎(chǔ)。由于于地質(zhì)條件的的影響，需要要基礎(chǔ)深埋，，但為了方便便施工，要求求柱子有統(tǒng)一一的長度，為為此，需將杯杯口升高，形形成高杯口基基礎(chǔ)。高杯口口基礎(chǔ)由杯口口、短柱、底底板組成。當(dāng)上部荷載較較大、地基承承載力較低或或地質(zhì)條件不不好時，也常常采用柱下條條形基礎(chǔ)或樁樁基礎(chǔ)，如圖9.14所示。表9.1屋面板類型表表表9.2鋼筋混凝土檁檁條類型表9.3鋼筋混凝土屋屋架類型表9.4鋼筋混凝土吊吊車梁類型圖9.12柱的截面形式式（a）矩形截面柱柱；(b)工字形截面柱柱；(c)平腹桿雙肢柱柱；(d)斜腹桿雙肢柱柱圖9.13柱下獨立基礎(chǔ)礎(chǔ)的形式（a）階形基礎(chǔ)；；（b）錐形基礎(chǔ)；；（c）高杯口基礎(chǔ)礎(chǔ)圖9.14樁基礎(chǔ)(