單層廠房的結(jié)構(gòu)組成及布置

關(guān)于單層廠房的結(jié)構(gòu)組成及布置第1頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三根據(jù)不同使用要求，工業(yè)廠房可設(shè)計(jì)為單層廠房和多層廠房。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。

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)。

第2頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三

剛架結(jié)構(gòu)是指梁或屋架與柱剛性連接的結(jié)構(gòu)，柱與基礎(chǔ)通常為鉸接。常用的剛架結(jié)構(gòu)有鋼筋混凝土門式剛架結(jié)構(gòu)。第3頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三單層廠房的結(jié)構(gòu)組成及布置一、單層廠房的結(jié)構(gòu)組成單層廠房結(jié)構(gòu)是由一些構(gòu)件組成的一個(gè)復(fù)雜的空間受力體系，可將結(jié)構(gòu)整體分為以下幾個(gè)子結(jié)構(gòu)體系：屋蓋系統(tǒng)梁柱系統(tǒng)基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)維護(hù)系統(tǒng)第4頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三①屋蓋系統(tǒng)屋蓋系統(tǒng)由排架柱頂以上部分構(gòu)件，包括屋面板、天溝板、屋架(或屋面大梁)組成。有時(shí)還設(shè)有天窗架和托架等。屋面板：承受屋面構(gòu)造層自重、屋面活荷載、雪荷載、積灰荷載以及施工荷載等，并將它們傳給屋架（屋面梁），具有覆蓋、圍護(hù)和傳遞荷載的作用。1）屋面板第5頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三屋蓋結(jié)構(gòu)

無檁體系

由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋蓋支撐組成，有時(shí)還包括有天窗架和托架等構(gòu)件

——有檁體系

——由小型屋面板、檁條、屋架及屋蓋支撐所組成第6頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三屋架或屋面梁：與柱形成橫向排架結(jié)構(gòu)，承受屋蓋上的全部豎向荷載，承受其自重和板傳來的活載，并將其傳給排架柱。2）屋架第7頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三天溝板：屋面排水并承受屋面積水及天溝板上的構(gòu)造層自重、施工荷載等，并將它們傳給屋架。屋面排水分有組織排水和無組織排水，有組織排水一般是把雨水集到天溝內(nèi)再由雨水管排下，集聚雨水的溝就被稱為天溝。

3）天溝板第8頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三天窗架：形成天窗以便于采光和通風(fēng)，承受其上屋面板傳來的荷載及天窗上的風(fēng)荷載等，并將它們傳給屋架。4）天窗架第9頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三托架：當(dāng)柱間距大于屋架間距時(shí)用以支承屋架，并將屋架荷載傳給柱子。5）托架第10頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三②梁柱系統(tǒng)梁柱系統(tǒng)由排架柱，抗風(fēng)柱，吊車梁，基礎(chǔ)梁，連系梁，等構(gòu)成。排架柱：承受屋蓋結(jié)構(gòu)、吊車梁、外墻、柱間支撐等傳來的豎向和水平荷載，并將它們傳給基礎(chǔ)。6）排架柱第11頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三7）抗風(fēng)柱抗風(fēng)柱：承受山墻傳來的風(fēng)荷載，并將它們傳給屋蓋結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)。第12頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三抗風(fēng)柱一般與基礎(chǔ)剛接，與屋架上弦鉸接；當(dāng)屋架設(shè)有下弦橫向水平支撐時(shí)，也可與下弦鉸接或同時(shí)與上、下弦鉸接抗風(fēng)柱與屋架上、下弦連接構(gòu)造第13頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三連系梁：連系縱向柱列，增強(qiáng)廠房的縱向剛度，并將風(fēng)荷載傳遞給縱向柱列，同時(shí)還承受其上部墻體的重量。8）連系梁第14頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三基礎(chǔ)梁：承受圍護(hù)墻體的重量，并將其傳給基礎(chǔ)。9）基礎(chǔ)梁第15頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三吊車梁：承受吊車豎向和橫向或縱向水平荷載，并將它們分別傳給橫向或縱向排架。10）吊車梁第16頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三第17頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三橫向排架結(jié)構(gòu)

由橫梁、橫向柱列及其基礎(chǔ)所組成的平面骨架，是廠房的基本承重結(jié)構(gòu)。廠房承受的豎向荷載及橫向水平荷載(水平風(fēng)力，地震水平作用力)主要通過橫向平面排架傳至基礎(chǔ)及地基。第18頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三縱向排架結(jié)構(gòu)

由連系梁、吊車梁、縱向柱列、柱間支撐和基礎(chǔ)等構(gòu)件組成的縱向平面骨架。作用是保證廠房結(jié)構(gòu)的縱向穩(wěn)定性和剛度，承受吊車縱向水平荷載、縱向水平地震作用、溫度應(yīng)力以及作用在山墻及天窗架端壁并通過屋蓋結(jié)構(gòu)傳來的縱向風(fēng)荷載等。第19頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三③基礎(chǔ)承受柱、基礎(chǔ)梁傳來的荷載，并將其傳給地基?；A(chǔ)包括柱下獨(dú)立基礎(chǔ)和設(shè)備基礎(chǔ)。柱下獨(dú)立基礎(chǔ)承受柱和基礎(chǔ)梁傳來的荷載。設(shè)備基礎(chǔ)承受設(shè)備傳來的荷載。11）基礎(chǔ)第20頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三④支撐系統(tǒng)支撐系統(tǒng)包括屋蓋支撐和柱間支撐。屋蓋支撐又分上弦橫向水平支撐，下弦橫向水平支撐，縱向水平支撐，垂直支撐及系桿。屋蓋支撐加強(qiáng)屋蓋結(jié)構(gòu)空間剛度，保證屋架的穩(wěn)定，將風(fēng)荷載傳給排架結(jié)構(gòu)。柱間支撐加強(qiáng)廠房的縱向剛度和穩(wěn)定性，承受并傳遞縱向水平荷載至排架柱或基礎(chǔ)。第21頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三11）天窗架垂直支撐12）屋架下弦橫向支撐13）屋架垂直支撐14）柱間支撐第22頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三第23頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三圍護(hù)結(jié)構(gòu)

——位于廠房的四周，包括縱墻、橫墻（山墻）、抗風(fēng)柱、連系梁、基礎(chǔ)梁等構(gòu)件。這些構(gòu)件所承受的荷載，主要是墻體和構(gòu)件的自重以及作用在墻面上的風(fēng)荷載。第24頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三豎向荷載傳遞第25頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三②橫向水平荷載傳遞第26頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三③縱向水平荷載傳遞

單層廠房中的橫向排架是主要承重結(jié)構(gòu)，而屋架、吊車梁、排架柱和基礎(chǔ)是主要承重構(gòu)件。第27頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三二、單層廠房的結(jié)構(gòu)布置1、單層廠房柱網(wǎng)布置

廠房承重柱(或承重墻)的定位軸線，在平面上排列形成的網(wǎng)格，稱為柱網(wǎng)?？v向定位軸線之間的距離稱為跨度，橫向定位軸線之間的距離稱為柱距。柱網(wǎng)布置就是確定跨度和柱距尺寸。也是確定屋面板，屋架，吊車梁等構(gòu)件跨度的依據(jù)。第28頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三《廠房建筑統(tǒng)一化基本規(guī)則》規(guī)定：廠房跨度L應(yīng)滿足：當(dāng)L≤18m時(shí)，以3m為模數(shù)，即9m、12m、15m、18m。當(dāng)L＞18m時(shí)，以6m為模數(shù)，即24m、30m、36m。廠房柱距一般為6m，當(dāng)有特殊要求時(shí)，可局部抽柱，形成12

m柱距。

第29頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三2、變形縫的設(shè)置廠房的變形縫包括：伸縮縫、沉降縫、防震縫。伸縮縫由于材料的熱脹冷縮性質(zhì)，致使廠房隨溫度變化而產(chǎn)生變形，且廠房平面尺寸越大，積累變形越大，從而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)應(yīng)力也越大，有可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂或破壞。第30頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三為避免這種不利影響，可將廠房劃分開，用減小長(zhǎng)度的方法來減小溫度引起的變形及應(yīng)力。在相鄰段之間留有一定寬度的縫隙，供膨脹變形用，這個(gè)縫即稱為伸縮縫。

《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：對(duì)于裝配式鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)，在室內(nèi)或土中伸縮縫的最大間距為100m，露天時(shí)，縫的最大間距為70m。第31頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三②沉降縫沉降縫：?jiǎn)螌訌S房結(jié)構(gòu)對(duì)地基不均勻沉降有較好的適應(yīng)能力，故在一般的單層廠房中可不設(shè)沉降縫。當(dāng)廠房相鄰兩部分高度相差大于10m，或吊車起重量相差懸殊，地基承載力或下臥層土質(zhì)有較大差別等，應(yīng)考慮設(shè)置沉降縫。沉降縫可兼起伸縮縫的作用第32頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三③防震縫防震縫：位于地震區(qū)的單層廠房，如因生產(chǎn)工藝或使用要求而使其平、立面布置復(fù)雜或結(jié)構(gòu)相鄰兩部分的剛度和高度相差較大時(shí)，應(yīng)設(shè)置防震縫將相鄰兩部分分開，防震縫的兩側(cè)應(yīng)布置墻或者柱。第33頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三圖9.12柱的截面形式（a）矩形截面柱；(b)工字形截面柱；(c)雙肢柱；排架結(jié)構(gòu)的構(gòu)件選型適用條件第34頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三圖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)第35頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三圖9.14樁基礎(chǔ)柱下條形基礎(chǔ)第36頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三第37頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三第38頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三

3、支撐的布置及作用單層廠房支撐分屋蓋支撐和柱間支撐兩類。屋蓋支撐包括：上弦橫向水平支撐、下弦橫向水平支撐、縱向水平支撐、垂直支撐、縱向水平系桿、天窗架支撐等。第39頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三上弦橫向水平支撐構(gòu)成：沿廠房跨度方向用交叉角鋼、直腹桿和屋架上弦桿構(gòu)成的水平桁架。作用：保證屋架上弦的側(cè)向穩(wěn)定性；增強(qiáng)屋蓋的整體剛度；作為山墻抗風(fēng)柱的頂端水平支座，承受由山墻傳來的風(fēng)荷載和其他縱向水平荷載，并傳至廠房縱向柱列。第40頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三

上弦橫向水平支撐布置第41頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三布置：當(dāng)屋蓋為有檁體系，或屋蓋為無檁體系，但屋面板與屋架的連接質(zhì)量不能保證且抗風(fēng)柱與屋架上弦連接，每一伸縮縫區(qū)段端部第一或第二柱間布置；當(dāng)設(shè)有天窗，且天窗通過廠房端部的第二柱間或通過伸縮縫，應(yīng)在第一或第二柱間的天窗范圍內(nèi)設(shè)置，并在天窗范圍內(nèi)沿縱向設(shè)置1～3道通長(zhǎng)的受壓系桿，將天窗范圍內(nèi)各榀屋架與上弦橫向水平支撐連系起來。第42頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三下弦橫向水平支撐構(gòu)成：沿廠房跨度方向用交叉角鋼、直腹桿和屋架下弦桿構(gòu)成的水平桁架。作用：將山墻風(fēng)荷載及縱向水平荷載傳至縱向柱列；防止屋架下弦側(cè)向振動(dòng)。

下弦橫向水平支撐布置第43頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三下弦橫向水平支撐布置：當(dāng)屋架下弦設(shè)有懸掛吊車，或廠房?jī)?nèi)有較大振動(dòng)，或山墻風(fēng)荷載通過抗風(fēng)柱傳至屋架下弦，應(yīng)在每一伸縮縫區(qū)段兩端的第一或第二柱間設(shè)置，宜與上弦橫向水平支撐設(shè)置在同一柱間，以形成空間行架體系。下弦橫向水平支撐布置第44頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三縱向水平支撐構(gòu)成：由交叉角鋼、直桿和屋架下弦第一節(jié)間組成的縱向水平桁架。作用：加強(qiáng)屋蓋結(jié)構(gòu)的橫向水平剛度；保證橫向水平荷載的縱向分布，加強(qiáng)廠房的空間工作；保證托架上弦的側(cè)向穩(wěn)定。

縱向水平支撐布置第45頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三縱向水平支撐布置：當(dāng)設(shè)有軟鉤橋式吊車且廠房高度大、吊車起重量較大，應(yīng)在屋架下弦端節(jié)間沿廠房縱向通長(zhǎng)或局部設(shè)置一道。當(dāng)已設(shè)有下弦橫向水平支撐時(shí)，為保證廠房空間剛度，應(yīng)盡可能與橫向水平支撐連接，以形成封閉的水平支撐系統(tǒng)?？v向水平支撐布置第46頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三垂直支撐構(gòu)成：由角鋼桿件與屋架直腹桿組成的垂直桁架，形式為十字交叉形或W形。作用：保證屋架受荷后在平面外的穩(wěn)定；傳遞縱向水平力。第47頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三d、垂直支撐布置：應(yīng)與下弦橫向水平支撐布置在同一柱間內(nèi)。當(dāng)廠房跨度小于18m且無天窗時(shí)，一般可不設(shè)垂直支撐和水平系桿；當(dāng)廠房跨度18～30m、屋架間距為6m、采用大型屋面板時(shí)，應(yīng)在每一伸縮縫區(qū)段端部的第一或第二柱間，屋架跨中設(shè)置一道垂直支撐；當(dāng)屋架跨度大于30m時(shí)，應(yīng)在每一伸縮縫區(qū)段端部的第一或第二柱間，屋架跨度1/3左右的節(jié)點(diǎn)處設(shè)置兩道垂直支撐。第48頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三

垂直支撐和水平系桿布置圖第49頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三e、水平系桿構(gòu)成：分為上弦水平系桿和下弦水平系桿。作用：上弦水平系桿是為保證屋架上弦或屋面梁受壓翼緣的側(cè)向穩(wěn)定；下弦水平系桿是為防止在吊車或有其它水平振動(dòng)時(shí)屋架下弦側(cè)向顫動(dòng)。布置：當(dāng)屋蓋設(shè)置垂直支撐時(shí)，未設(shè)置垂直支撐的屋架間，在相應(yīng)于垂直支撐平面內(nèi)的屋架上弦和下弦節(jié)點(diǎn)處，設(shè)置通長(zhǎng)的水平系桿。第50頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三e、水平系桿剛性系桿（壓桿）：凡設(shè)在屋架端部主要支承節(jié)點(diǎn)處和屋架上弦屋脊節(jié)點(diǎn)處的通長(zhǎng)水平系桿，均應(yīng)采用剛性系桿；當(dāng)屋架橫向水平支撐設(shè)在伸縮縫區(qū)段兩端的第二柱間內(nèi)時(shí)，第一柱間內(nèi)的水平系桿均應(yīng)采用剛性系桿。柔性系桿（拉桿）：其余均可采用柔性系桿。

第51頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三

垂直支撐和水平系桿布置圖第52頁(yè)，講稿共58頁(yè)，2023年5月2日，星期三柱間支撐布置構(gòu)成：由交叉鋼桿件組成，交叉傾角宜取45°，支撐鋼構(gòu)件的截面尺寸需經(jīng)承載力和穩(wěn)定計(jì)算確定

。柱間支撐是縱向平面排架中最主要的抗側(cè)力構(gòu)件。作用：提高廠房的縱向剛度和穩(wěn)定性；將吊車縱向水平制動(dòng)力、山墻及天窗端壁的風(fēng)荷載、縱向水平地震作用等傳至基礎(chǔ)。柱間支撐作用示意圖第53頁(yè)，講稿共58頁(yè)，20