單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教材

第2章單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1本章重點(diǎn)：熟悉單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的選型與結(jié)構(gòu)布置方法；掌握鋼筋混凝土排架的結(jié)構(gòu)分析方法（計(jì)算簡(jiǎn)圖、荷載與內(nèi)力計(jì)算方法）、內(nèi)力組合原則及柱的截面設(shè)計(jì)方法；熟悉排架柱、牛腿、柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的配筋構(gòu)造要求。2結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)體系單廠的結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型與支撐布置鉸接排架的內(nèi)力分析與組合單廠排架柱設(shè)計(jì)牛腿設(shè)計(jì)柱下單獨(dú)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)3單層廠房的特點(diǎn)：?jiǎn)螐S結(jié)構(gòu)的跨度大、高度大、荷載大、內(nèi)力大、截面尺寸大常承受動(dòng)力荷載隔墻少，柱是承受屋蓋荷載、墻體荷載、吊車荷載以及地震荷載的主要構(gòu)件4按承重結(jié)構(gòu)的材料分砌體混合結(jié)構(gòu)（無(wú)吊車或Q<50kN，l<15m，柱頂標(biāo)高不超過(guò)8m）；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)（重型吊車Q>1500kN，l>36m）按外形分：?jiǎn)慰缗c多跨、等高與不等高、單層與多層；按結(jié)構(gòu)體系分：排架、剛架2.1結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)體系5排架結(jié)構(gòu)：由屋面梁或屋架、柱和基礎(chǔ)組成。排架的柱與屋架鉸接而與基礎(chǔ)剛接。根據(jù)材料不同可分為：鋼-鋼筋混凝土排架、鋼筋混凝土-磚排架、鋼筋混凝土排架。6剛架結(jié)構(gòu)：柱與屋架（梁）剛接而與基礎(chǔ)常為鉸接。有折線形門(mén)式剛架、拱形門(mén)式剛架；三鉸式、兩鉸式。簡(jiǎn)單輕巧，但剛度較差，適用于無(wú)吊車或吊車噸位不大于100kN、跨度不超過(guò)18m的輕型廠房。72.2結(jié)構(gòu)組成及荷載傳遞1.屋面板2.天溝板3.天窗架4.屋架5.托架6.吊車梁7.排架柱8.抗風(fēng)柱9.基礎(chǔ)10.連系梁11.基礎(chǔ)梁12.天窗架垂直支撐13.屋架下弦橫向水平支撐14.屋架端部垂直支撐15.柱間支撐8單層排架結(jié)構(gòu)組成1）屋面板2）天溝板3）天窗架4）屋架5）托架6）吊車梁7）排架柱8）抗風(fēng)柱9）基礎(chǔ)10）連系梁11）基礎(chǔ)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9101112結(jié)構(gòu)組成成屋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)橫向平面面排架縱向平面面排架圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)承重結(jié)構(gòu)構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)131、屋蓋蓋結(jié)構(gòu)有檁、無(wú)無(wú)檁體系系。多用無(wú)檁檁體系。組成：屋面板板、檁條條、屋面面梁或屋屋架、天天窗架、、支撐、、托架作用：承重、、圍護(hù)，，與支撐撐體系將將縱橫向向平面排排架連接接成整體體并傳遞遞荷載荷載：屋面活活荷載、、雪荷載載、自重重等142、橫向向平面排排架由橫梁、、橫向柱柱列及其其基礎(chǔ)所所組成的的平面骨骨架，是廠房的的基本承承重結(jié)構(gòu)構(gòu)。廠房承承受的豎豎向荷載載（自重、、屋面活活荷載、、雪荷載載和吊車車豎向荷荷載等））及橫向向水平荷荷載（風(fēng)風(fēng)、地震震、水平平制動(dòng)））主要通通過(guò)橫向向平面排排架傳至至基礎(chǔ)及及地基。。15橫向平面面排架上上豎向荷載載的傳力途途徑吊車豎向向荷載屋面荷載天窗架屋面板屋架吊車梁柱連系梁縱墻自重基礎(chǔ)基礎(chǔ)梁地基16橫向平面面排架上上橫向水平平荷載的傳力途途徑天窗架屋架吊車橫向水平荷載吊車梁柱縱墻基礎(chǔ)地基橫向風(fēng)荷載屋面板橫向水平地震作用17屋架柱基礎(chǔ)縱墻天窗架吊車橫向向水平荷荷載橫向風(fēng)荷荷載橫向地震震作用屋面板吊車梁橫向水平平荷載傳傳遞路線線通過(guò)橫向排架183、縱向向平面排排架由連系梁梁、吊車車梁、縱縱向柱列列、柱間間支撐和和基礎(chǔ)等等構(gòu)件組組成的縱縱向平面面骨架。。作用是保證廠廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)的縱向向穩(wěn)定性性和剛度度，承受吊吊車縱向向水平荷荷載、縱縱向水平平地震作作用、以以及作用用在山墻墻傳來(lái)的的縱向風(fēng)風(fēng)荷載等等?？v向向柱列柱柱子數(shù)量量較多，，并有吊吊車梁，，連系梁梁，柱間間支撐等等，故桿桿件內(nèi)力力不大，，不考慮慮地震作作用時(shí)，，一般可不不進(jìn)行縱縱向平面面排架計(jì)計(jì)算。19屋蓋及屋屋蓋支撐撐柱基礎(chǔ)抗風(fēng)柱天窗架吊車縱向向水平荷荷載縱向風(fēng)荷荷載縱向地震震作用天窗端壁壁吊車梁縱向水平平荷載傳傳遞路線線通過(guò)縱向排架山墻204、圍護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)組成：縱墻、、山墻、、橫墻、、墻梁、、抗風(fēng)柱柱、連系系梁、基基礎(chǔ)梁等等。作用：圍護(hù)和和承重。。主要承承受墻體體和構(gòu)件件的自重重以及作作用在墻墻面的風(fēng)風(fēng)載。21廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)步驟一個(gè)建設(shè)設(shè)項(xiàng)目的的設(shè)計(jì)，，一般包包括工藝藝設(shè)計(jì)、、建筑設(shè)設(shè)計(jì)、結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)和設(shè)備備設(shè)計(jì)（（如水、、暖、電電等）等等幾方面面。就單層廠廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)而而言，可可分為方方案設(shè)計(jì)計(jì)、技術(shù)術(shù)設(shè)計(jì)和和施工圖圖繪制等等三個(gè)階階段。方案設(shè)計(jì)階段確定柱網(wǎng)布置等平面問(wèn)題

——確定結(jié)構(gòu)形式、標(biāo)高等剖面問(wèn)題進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型、初估尺寸技術(shù)設(shè)計(jì)階段——確定結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖荷載計(jì)算及排架內(nèi)力分析結(jié)構(gòu)構(gòu)件（柱、基礎(chǔ)等）設(shè)計(jì)施工圖階段——結(jié)構(gòu)布置圖（屋面、柱、基礎(chǔ)等）構(gòu)件布置與配筋圖節(jié)點(diǎn)大樣圖222.3結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)布置2.3.1廠廠房平面面布置2.3.2支支撐布置置2.3.3圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)布置232.3.1廠廠房房平面布布置1、柱網(wǎng)網(wǎng)布置2、變形形縫241、柱網(wǎng)網(wǎng)布置橫向定位位軸線——定柱柱距、屋屋面板跨跨、吊車車梁跨。。即吊車車梁、連連系梁、、基礎(chǔ)梁梁、屋面面板及外外墻板等等一系列列縱向構(gòu)構(gòu)件的標(biāo)標(biāo)志長(zhǎng)度度（實(shí)際際尺寸+構(gòu)造尺尺寸）。?？v向定位位軸線——定跨跨度，即即屋架的的標(biāo)志長(zhǎng)長(zhǎng)度。為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化、生生產(chǎn)工業(yè)業(yè)化、施施工機(jī)械械化，通常有有：柱距一般用6m或6m的倍倍數(shù)（局局部抽柱柱）。個(gè)個(gè)別采用用9m柱柱距。跨度在18m以下的的，采用用3m的的倍數(shù)；；18m以上的的采用6m的倍倍數(shù)。必必要時(shí)采采用21m，27m，，33m。2526橫向定位位軸線與柱的關(guān)關(guān)系在廠房端端部與山山墻內(nèi)邊邊緣重合合，須將將山墻內(nèi)側(cè)第一一排柱中中心內(nèi)移移600mm；；伸縮縫縫兩邊的的柱中心心線向兩兩邊移動(dòng)動(dòng)600mm。目的是使使端屋架架和山墻墻抗風(fēng)柱柱的位置置不發(fā)生生沖突。。27縱向定位位軸線與邊柱的的關(guān)系柱距6m，無(wú)吊吊車或Q<20t時(shí)，，用封閉軸線線。柱距6m、20t<Q<32t時(shí)，，采用非封閉軸軸線，D=125mm；；柱距12m或Q>50t時(shí)，，采用非封閉軸軸線，D=250、500mm。28縱向定位位軸線與中柱的的關(guān)系29等高跨：：上柱中中心線與與縱向軸軸線重合合高低跨：：?jiǎn)沃ǜ吒呖鏠<20t，軸線線在高跨跨柱邊；；若Q>32T，兩條條軸線，，高跨柱柱邊向高高跨縱軸軸線外移移插入距距A=D)雙柱（Q<20t，，軸線分分別在高高低跨柱柱外側(cè)邊邊，中間間相隔伸伸縮縫C和封墻墻厚度B；若高高跨Q>32T時(shí)，高高跨柱邊邊還應(yīng)向向高跨軸軸線外移移D，中中間相隔隔伸縮縫縫C和封封墻厚度度B以以及D。。30吊車軌道道中心至至縱向定定位軸線線的距離離為750mm。吊車上緣緣與屋架架下弦凈凈空要求求不小于于220mm。。312、變形形縫的布布置伸縮縫為減小溫溫度應(yīng)力力，從基基頂開(kāi)始始將結(jié)構(gòu)構(gòu)分為若若干區(qū)段段。橫向向伸縮縫縫采用雙柱式、縱向伸伸縮縫采采用滾軸式。最大間距距為70m(露露天),100m(室室內(nèi)或土土中）沉降縫防止不均均勻沉降降，從基基底到屋屋頂全部部斷開(kāi)。。一般不不設(shè)。防震縫從基頂分分開(kāi)，縫縫寬為100~150mm32332.3.2支支撐布布置屋蓋支撐撐：包括上弦弦橫向水水平支撐撐、下弦弦橫向水水平支撐撐、縱向向水平支支撐、垂垂直支撐撐、縱向向水平系系桿、天天窗架支支撐等。。柱間支撐撐：是縱向平面面排架中中最主要要的抗側(cè)側(cè)力構(gòu)件件。34支撐的作作用：351、屋蓋蓋支撐屋架之間間的垂直直支撐和和水平系系桿：保證屋架架側(cè)向穩(wěn)穩(wěn)定。在在第一或或二柱間間設(shè)垂直直支撐。。上、下弦弦橫向水水平支撐撐：保證上上下弦的的側(cè)向穩(wěn)穩(wěn)定，并并可靠傳傳遞縱向向水平力力至縱向向排架。。伸縮縫縫區(qū)間兩兩端的第第一二柱柱間。圖下弦縱向向水平支支撐：設(shè)在下下弦端部部節(jié)間，，與橫向向水平支支撐形成成封閉體體系，并并將橫向向水平力力分散給給橫向排排架。圖36上弦橫向向水平支支撐作用：保證屋架架上弦的的側(cè)向穩(wěn)穩(wěn)定性；；增強(qiáng)屋屋蓋的整整體剛度度；承受受由山墻墻通過(guò)抗抗風(fēng)柱傳傳來(lái)的風(fēng)風(fēng)荷載和和其他縱縱向水平平荷載，，并傳至至廠房縱縱向柱列列。位置：設(shè)在伸縮縮縫區(qū)間間兩端的的第一二二柱間。若大型型屋面板板與屋架架連接質(zhì)質(zhì)量能保保證，可可不設(shè)。。37位置：在伸縮縫區(qū)區(qū)段兩端端的第一一二柱間間設(shè)置。。當(dāng)屋架下下弦設(shè)有有懸掛吊吊車，或或廠房?jī)?nèi)內(nèi)有較大大振動(dòng)，，或山墻墻風(fēng)荷載載通過(guò)抗抗風(fēng)柱傳傳至屋架架下弦，，應(yīng)設(shè)。。下弦橫向向水平支支撐作用：防止屋架架下弦側(cè)側(cè)向振動(dòng)動(dòng)；將山山墻風(fēng)荷荷載及縱縱向水平平荷載傳傳至縱向向柱列。。38下弦縱向向水平支支撐作用：加強(qiáng)屋蓋蓋結(jié)構(gòu)的的橫向水水平剛度度；保證證橫向水水平荷載載的縱向向分布，，加強(qiáng)排排架間的的協(xié)同工工作能力力；保證證托架上上弦的側(cè)側(cè)向穩(wěn)定定。位置：在屋架下弦端節(jié)節(jié)間沿廠房縱縱向通長(zhǎng)長(zhǎng)或局部部設(shè)置一一道；當(dāng)當(dāng)已設(shè)有有下弦橫橫向水平平支撐時(shí)時(shí)，為保保證廠房房空間剛剛度，應(yīng)盡可能能與橫向向水平支支撐連接接，以形形成封閉閉的水平平支撐系系統(tǒng)。39垂直支撐撐作用：保證屋架架受荷后后在平面面外的穩(wěn)穩(wěn)定，防防止側(cè)向向顫動(dòng)；；傳遞縱縱向水平平力。位置：應(yīng)與下弦弦橫向水水平支撐撐布置在在同一柱柱間內(nèi)（伸縮縫縫區(qū)段兩兩端）。。垂直支撐撐和水平平系桿布布置圖40水平系桿桿作用：上弦水平平系桿是為保證證屋架上上弦或屋屋面梁受受壓翼緣緣的側(cè)向向穩(wěn)定，，減小壓壓桿的計(jì)計(jì)算長(zhǎng)度度；下弦水平平系桿是為防止止在吊車車或有其其它水平平振動(dòng)時(shí)時(shí)屋架下下弦側(cè)向向顫動(dòng)。。位置：在未設(shè)置垂垂直支撐撐的屋架架間，在相應(yīng)應(yīng)于垂直直支撐平平面內(nèi)的的屋架上上弦和下下弦節(jié)點(diǎn)點(diǎn)處，設(shè)設(shè)置通長(zhǎng)長(zhǎng)的水平平系桿。。412、柱間間支撐作用：保證廠房房縱向排排架的剛剛度和穩(wěn)穩(wěn)定。將將縱向水水平荷載載傳給基礎(chǔ)礎(chǔ)。位置：上部支撐撐通常設(shè)在在伸縮縫縫區(qū)段兩兩端及中中央或附附近；下部支撐撐通常在伸伸縮縫區(qū)區(qū)段中部部和上柱柱支撐相相對(duì)應(yīng)的的位置。。42柱間支撐撐在以下情情況設(shè)置置：（1）廠廠房?jī)?nèi)設(shè)設(shè)置重級(jí)級(jí)工作制制吊車，，或中、、輕級(jí)工工作制吊吊車起重重量在10噸以以上；（2）廠廠房跨度度在18米及18米以以上，或或柱高在在8米以以上；（3）縱縱向柱的的總數(shù)每每排在7根以下下；（4））設(shè)有有3噸噸及3噸以以上吊吊車；；（5））露天天吊車車的柱柱列。。43支撐常見(jiàn)形式443、天天窗架架支撐撐作用：保證天天窗架架上弦弦的側(cè)側(cè)向穩(wěn)穩(wěn)定；；將將天窗窗端壁壁上的的風(fēng)荷荷載傳傳給屋屋架。。45462.3.3圍圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)布布置1、抗抗風(fēng)柱柱的布布置2、圈圈梁、、連系系梁、、過(guò)梁梁和基基礎(chǔ)梁梁的布布置471、抗抗風(fēng)柱柱的布布置抗風(fēng)柱柱其外外邊緣緣與廠廠房橫橫向封封閉軸軸線重重合，，離屋屋架中中心線線600mm。為了了避免免抗風(fēng)風(fēng)柱與與端屋屋架相相碰，，應(yīng)將將抗風(fēng)風(fēng)柱的的上部部截面面高度度適當(dāng)當(dāng)減小小，形形成變變截面面柱。。作用：：將山墻墻分成成幾個(gè)個(gè)區(qū)段段，使使風(fēng)荷荷載一一部分分直接接傳給給縱向向柱列列，另另一部部分經(jīng)經(jīng)抗風(fēng)風(fēng)柱上上端通通過(guò)屋屋蓋傳傳給縱縱向柱柱列，，下端端傳給給基礎(chǔ)礎(chǔ)。設(shè)置方方式：：與基礎(chǔ)礎(chǔ)剛接接，與與屋架架下弦弦或同同時(shí)與與上下下弦鉸鉸接，，與屋架架間可可有相相對(duì)豎豎向移移動(dòng)但但水平平方向向應(yīng)可可靠連連接。常采采用彈彈簧板板或長(zhǎng)長(zhǎng)圓孔孔螺栓栓。4849抗風(fēng)柱柱的布布置502、圈圈梁、、連系系梁、、過(guò)梁梁和基基礎(chǔ)梁梁的布布置磚砌體體作圍圍護(hù)墻墻時(shí)，，要設(shè)設(shè)圈梁梁、連連系梁梁、過(guò)過(guò)梁和和基礎(chǔ)礎(chǔ)梁。?？山Y(jié)結(jié)合在在一起起。圈梁的作用用是將將墻體體與廠廠房柱柱箍在在一起起，加加強(qiáng)剛剛度，，防止止不均均勻沉沉降。。連系梁梁的作用用是連連系縱縱向柱柱列，，以增增強(qiáng)縱縱向剛剛度，，還承承受其其上的的墻體體的重重力。。過(guò)梁承擔(dān)門(mén)門(mén)窗洞洞口上上部墻墻體的的重力力?；A(chǔ)梁梁承受圍圍護(hù)墻墻體的的重力力?？煽刹涣砹碜鰤A(chǔ)礎(chǔ)。51基礎(chǔ)梁梁的布布置522.4構(gòu)構(gòu)件件選型型與截截面尺尺寸確確定2.4.1屋屋蓋結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件2.4.2吊吊車梁梁2.4.3柱柱2.4.4基基礎(chǔ)主要承承重構(gòu)構(gòu)件有屋面面板、、屋架架、吊吊車梁梁、柱柱、基基礎(chǔ)。。屋面面板、、屋架架、吊吊車梁梁及大大部分分構(gòu)件件均有有標(biāo)準(zhǔn)圖圖集。柱和基基礎(chǔ)一一般需需計(jì)算算確定定。532.4.1屋蓋結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件1、屋屋面板板：無(wú)檁體體系:常用用預(yù)應(yīng)應(yīng)力砼砼大型型屋面面板（（1.5*6，，3*9)。有檁體體系：：檁條、、小型型屋面面板（（槽瓦瓦、波波形大大瓦等等）5455562、屋屋面梁梁和屋屋架屋面梁梁有預(yù)應(yīng)應(yīng)力混混凝土土單坡坡或雙雙坡薄薄腹工工形梁梁及空空腹梁梁。屋架有拱式式和桁桁架式式。57拱形與與折線線形屋屋架的的桿件件內(nèi)力力較均均勻，，腹桿桿內(nèi)力力很小小，但但拱形形端部部坡度度大，，不利利于卷卷材防防水屋屋面的的施工工，而而折線形形屋架彌彌補(bǔ)了了這一一缺點(diǎn)點(diǎn)，應(yīng)用廣廣泛。5859603.天天窗窗架和和托架架天窗架架61托架622.4.2