建筑结构设计-单层工业厂房.ppt

第第 3 3 章章 单层厂房结构单层厂房结构 单层排架结构组成 1）屋面板 2）天沟板 3）天窗架 4）屋架 5）托架 6）吊车梁 7）排架柱 8）抗风柱 9）基础 10）连系梁 11）基础梁 12）天窗架垂直支撑 13）屋架下弦横向支撑 14）屋架垂直支撑 15）柱间支撑 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 本章主要内容及重点本章主要内容及重点 概述 结构组成 结构布置 构件选型与截面设计 横向排架结构内力分析 柱的设计 柱下独立基础设计 横向排架结构内力分析 柱的设计 柱下独立基础设计 主要内容：主要内容： 重点：重点： 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.3 3.3 结构布置结构布置 工业设计要求 方案设计阶段 技术设计阶段 施工图阶段 确定柱网布置等平面问题问题 厂房结构的设计步骤 一个建设项设项 目的设计设计 ，一般包括工艺设计艺设计 、建筑设计设计 、结结构设计设计 和设设 备设计备设计 （如水、暖、电电等）等几方面。就单层单层 厂房结结构设计设计 而言，可分为为 方案设计设计 、技术设计术设计 和施工图绘图绘 制等三个阶阶段。 确定结结构形式、标标高等剖面问题问题 选择结选择结 构构件类类型 确定结结构布置 确定结结构计计算简图简图 荷载计载计 算及排架内力分析 结结构构件（柱、基础础等）设计设计 结结构布置图图（屋面、柱、基础础等） 构件布置与配筋图图 节节点大样图样图 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.1 3.1 概概 述述 1 工业厂房的分类 工业厂房由于生产性质、工艺流程、机械设备和产品的不同，按层数分类 ，可分为： 单层厂房 多层厂房 层数混合 的厂房 如精密仪表、电子、食品等工业 如化学工业、热电厂等 如冶金或机械厂的炼钢、轧钢、铸造、锻压、金工、装 配等车间，一般因设有大型机器或设备，产品较重且轮 廓尺寸较大，故宜直接在地面上生产而设计成单层厂房 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.1 3.1 概概 述述 混合结构 钢筋混凝 土结构 2 单层厂房的分类 对无吊车或吊车吨位不超过5t、跨度在15m以内、柱顶标高 不超过8m且无特殊工艺要求的小型厂房，可采用混合结构 对有重型吊车、跨度大于36m或有特殊工艺要求的大型厂房 ，可采用全钢结构或由钢筋混凝土柱与钢屋架组成的结构 （1）按生产规模可分为：大型、中型和小型 ； （2）按主要承重材料可分为： 钢结构 除上述情况以外的单层厂房均可采用混凝土结构。而且除特 殊情况之外，一般均采用装配式钢筋混凝土结构 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.1 3.1 概概 述述 2 单层厂房的分类 排架结构 门式刚架结构 （3）按承重结构体系可分为：排架结构和刚架结构 单层厂房的结构组成和布置单层厂房的结构组成和布置 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.2 3.2 结构组成结构组成 结构组成 单层厂房结构是由一些构件组成的一个复杂的空间受力体系，可将结构 整体分为以下几个子结构体系: 单层厂房结构 1. 屋面板 2. 天沟板 3. 天窗架 4. 屋架 5. 托架 6. 吊车梁 7.排架柱 8. 抗风柱 9. 基 础 10. 连系梁 11. 基础梁 12. 天窗架垂 直支撑 13. 屋架下弦 横向水平支撑 14.屋架端部垂 直支撑 15. 柱间支撑 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.2 3.2 结构组成结构组成 屋盖结构 有檩体系 无檩体系 由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋 盖支撑组成，有时还包括有天窗架 和托架等构件 由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖 支撑所组成 1 系统划分 :围护结构系统、承重结构系统、支撑系统 围护结围护结构系统构系统 纵墙、横墙（山墙）、抗风柱、连系梁、基础梁等构件。 这些构件所承受的荷载，主要是墙体和构件的自重以及作 用在墙面上的风荷载 其它 承重结构系统承重结构系统 横向承重系统 纵向承重系统 支撑系统支撑系统 柱间支撑 屋盖支撑横向水平支撑 纵向水平支撑 垂直支撑 纵向水平系杆 上柱柱间支撑 下柱柱间支撑 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.2 3.2 结构组成结构组成 横向承重 系 统 由屋架、横向柱 列及其基础所组 成的平面骨架， 是厂房的基本承 重结构。厂房承 受的竖向荷载及 横向水平荷载主 要通过横向平面 排架传至基础及 地基 横向平面排架组成及荷载图 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.2 3.2 结构组成结构组成 纵向承重 系 统 由连系梁、吊车梁、纵向柱列、柱间支撑和基础等构件组 成的纵向平面骨架。作用是保证厂房结构的纵向稳定性和 刚度，承受吊车纵向水平荷载、纵向水平地震作用、温度 应力以及作用在山墙及天窗架端壁并通过屋盖结构传来的 纵向风荷载等 纵向平面排架 组成及荷载图 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.2 3.2 结构组成结构组成 单层厂房结构构件及其作用 构件名称构件作用备备注 屋 盖 结结 构 屋面板承受屋面构造层层自重、屋面活荷载载、雪荷载载、积积 灰荷载载以及施工荷载载等，并将它们传给们传给 屋架（屋 面梁），具有覆盖、围护围护 和传递传递 荷载载的作用 支撑在屋架（屋 面梁）或檩檩条 上 天沟板屋面排水并承受屋面积积水及天沟板上的构造层层自 重、施工荷载载等，并将它们传给们传给 屋架 天窗架形成天窗以便于采光和通风风，承受其上屋面板传传 来的荷载载及天窗上的风风荷载载等，并将它们传给们传给 屋 架 托架当柱距比屋架间间距大时时，用以支撑屋架，并将荷 载传给载传给 柱 2 各构件的作用 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.2 3.2 结构组成结构组成 构件名称构件作用备备注 屋 盖 结结 构 屋架或 屋面梁 与柱形成横向排架结结构，承受屋盖上的全部 竖竖向荷载载，并将它们传给们传给 柱 檩檩条 支撑小型屋面板（或瓦材），承受屋面板传传来 的荷载载，并将它们传给们传给 屋架 有檩檩体系屋盖中 采用 其 它 围围 护护 结结 构 外纵纵 墙墙 山墙墙 厂房的围护围护 构件，承受风风荷载载及其自重 连连系 梁 连连系纵纵向柱列，增强厂房的纵纵向刚刚度，并将风风荷载载 传递给纵传递给纵 向柱列，同时还时还 承受其上部墙墙体的重量 圈梁 加强厂房的整体刚刚度，防止由于地基不均匀沉降或 较较大振动动荷载载引起的不利影响 过过梁 承受门门窗洞口上部墙墙体的重量，并将它们传给门们传给门 窗 两侧墙侧墙 体 抗风风 柱 承受山墙传墙传 来的风风荷载载，并将它们传给们传给 屋盖结结构和 基础础 也是围护围护 结结构的一 部分 围护结构系统 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.2 3.2 结构组成结构组成 吊车车梁承受吊车竖车竖 向和横向或纵纵向水平荷载载，并将 它们们分别传给别传给 横向或纵纵向排架 简简支在柱牛腿 上 承 重 体 系 排架柱 承受屋盖结结构、吊车车梁、外墙墙、柱间间支撑等 传传来的竖竖向和水平荷载载，并将它们传给们传给 基础础 同时为时为 横向排 架和纵纵向排架 中的构件 基础础 承受柱、基础础梁传传来的全部荷载载，并将它们们 传给传给 地基 支 撑 体 系 屋盖 支撑 加强屋盖结结构空间刚间刚 度，保证证屋架的稳稳定， 将风风荷载传给载传给 排架结结构 柱间间 支撑 加强厂房的纵纵向刚刚度和稳稳定性，承受并传递传递 纵纵向水平荷载载至排架柱或基础础 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.3 3.3 结构布置结构布置 3 屋盖支撑布置 （1）上弦横向水平支撑 屋盖支撑包括上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、纵向水平支撑 、垂直支撑、纵向水平系杆、天窗架支撑等。 构成：沿厂房跨度方向用交叉角钢钢、直腹杆和屋架上弦杆构成的水平 桁架。 作用：保证证屋架上弦的侧侧向稳稳定性；增强屋盖的整体刚刚度；作为为山墙墙 抗风风柱的顶顶端水平支座，承受由山墙传墙传 来的风风荷载载和其他纵纵向水平荷 载载，并传传至厂房纵纵向柱列。 布置：当屋盖为为有檩檩体系，或无檩檩体系，但屋面板与屋架的连连接质质 量不能保证证,且抗风风柱与屋架上弦连连接，每一伸缩缝缩缝 区段端部第一或 第二柱间间布置；当设设有天窗，且天窗通过过厂房端部的第二柱间间或通 过过伸缩缝缩缝 ，应应在第一或第二柱间间的天窗范围围内设设置，并在天窗范围围 内沿纵纵向设设置13道通长长的受压压系杆，将天窗范围围内各榀屋架与上 弦横向水平支撑连连系起来。当采用无檩檩屋盖，且屋面板与屋架有可靠 焊焊接 可不设设置上弦水平支撑。 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.3 3.3 结构布置结构布置 上弦横向水平支撑布置 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.3 3.3 结构布置结构布置 （2）下弦横向水平支撑 构成：沿厂房跨度方向用交叉角 钢钢、直腹杆和屋架下弦杆构成的 水平桁架 。 作用：将山墙风墙风 荷载载及纵纵向水平 荷载传载传 至纵纵向柱列；防止屋架下 弦侧侧向振动动。 布置：当屋架下弦设设有悬悬挂吊车车 ，或厂房内有较较大振动动，或山墙墙 风风荷载载通过过抗风风柱传传至屋架下 弦，应应在每一伸缩缝缩缝 区段两端的 第一或第二柱间设间设 置，宜与上弦 横向水平支撑设设置在同一柱间间。 下弦横向水平支撑布置 悬挂吊车悬挂吊车 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.3 3.3 结构布置结构布置 （3）纵向水平支撑 构成：由交叉角钢钢、直杆和屋架下弦第一节间组节间组 成的纵纵向水平桁架 。 作用：加强屋盖结结构的横向水平刚刚度；保证证横向水平荷载载的纵纵向分布 ，加强厂房的空间间工作；保证证托架上弦的侧侧向稳稳定。 布置：当设设有软钩桥软钩桥 式吊车车且厂房高度大 (15m)、吊车车起重量 较较大（50T)、设设有 托架时时，应应在屋架下 弦端节间节间 沿厂房纵纵向 通长长或局部设设置一道 ；当已设设有下弦横向 水平支撑时时，为为保证证 厂房空间刚间刚 度，应应尽 可能与横向水平支撑 连连接，以形成封闭闭的 水平支撑系统统。 纵向水平支撑布置 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.3 3.3 结构布置结构布置 （4）垂直支撑 构成：由角钢钢杆件与屋架直腹杆组组成的垂直桁架，形式为为十字交叉形 或W形。 作用：保证证屋架受荷后在平面外的稳稳定；传递纵传递纵 向水平力。 布置：应应与下弦横向水平支撑布置在同一柱间间内。 当厂房跨度小于18m且无天窗时时，一般可不设设垂直 支撑和水平系杆； 当厂房跨度1830m、屋架间间距为为6m、采用大型 屋面板时时，应应在每一伸缩缝缩缝 区段端部的第一或第 二柱间间，屋架跨中设设置一道垂直支撑，并在相应应 的下弦节节点处设处设 置通长长水平系杆； 当当厂房单元大于厂房单元大于66m66m，在设柱间支撑的开间增设一道；，在设柱间支撑的开间增设一道； 当当屋架端部高度大于屋架端部高度大于1.2m1.2m，在屋架两端各布置一道。，在屋架两端各布置一道。 当当屋架跨度大于屋架跨度大于30m30m时时时时，应应应应在每一伸在每一伸缩缝缩缝缩缝缩缝 区段端部的区段端部的 第一或第二柱第一或第二柱间间间间，屋架跨度，屋架跨度1/31/3左右的左右的节节节节点点处设处设处设处设 置两置两 道垂直支撑。道垂直支撑。 当当采用梯形屋架，除按上述要求采用梯形屋架，除按上述要求设设设设置垂直支撑外置垂直支撑外 ，还应还应还应还应 在屋架支撑在屋架支撑处设处设处设处设 置垂直支撑和水平系杆。置垂直支撑和水平系杆。 当当设设设设有有悬悬悬悬挂吊挂吊车时车时车时车时 ，应应应应在在悬悬悬悬挂吊挂吊车车车车所在所在节节节节点点处设处设处设处设 垂直支撑和水平系杆。垂直支撑和水平系杆。 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.3 3.3 结构布置结构布置 垂直支撑和水平系杆布置图 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.3 3.3 结构布置结构布置 （5）水平系杆 构成：分为为上弦水平系杆和下弦水平系杆 。 作用：上弦水平系杆是为为保证证屋架上弦的侧侧向稳稳定； 下弦水平系杆是为为防止在吊车车或有其它水平振动时动时 屋架下弦侧侧向颤动颤动 。 布置：设设置在未设设置横向水平支撑的开间间，应应于垂直支撑平面内的屋 架上弦和下弦节节点处处。 刚刚性系杆（压压杆）：凡设设在屋架端部主要支承节节点处处和屋架上弦 屋脊节节点处处的通长长水平系杆，均应应采用刚刚性系杆；当屋架横向水 平支撑设设在伸缩缝缩缝 区段两端的第二柱间间内时时，第一柱间间内的水平 系杆均应应采用刚刚性系杆。 柔性系杆（拉杆）：其余均可采用柔性系杆。 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.3 3.3 结构布置结构布置 （6）天窗架支撑 构成：包括天窗架上弦横向水平支撑、天窗架间间的垂直支撑和水平系杆。 作用：保证证天窗架上弦的侧侧向稳稳定 ；将天窗端壁上的风风荷载传给载传给 屋架 。 布置： 纵纵向位置 ：一般天窗架上弦横向水平支撑和垂直支撑均设设置在天窗 端部第一柱间间内。 横向位置 ：垂直支撑设设置在天窗两侧侧。 水平系杆 ：在未设设置上弦横向水平支撑的天窗架间设间设 置；应应在上 弦节节点处设处设 置柔性系杆；对对有檩檩屋盖体系，檩檩条可以代替柔性系杆 。 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.3 3.3 结构布置结构布置 天窗架支撑布置 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.3 3.3 结构布置结构布置 4 柱间支撑布置 构成：由交叉钢钢杆件 组组成，交叉倾倾角宜取 45，支撑钢钢构件的截 面尺寸需经经承载载力和 稳稳定计计算确定 。 柱间支撑是纵向平面排架中最主要的抗侧力构件。 作用：提高厂房的纵纵 向刚刚度和稳稳定性；将 吊车纵车纵 向水平制动动力 、山墙墙及天窗端壁的 风风荷载载、纵纵向水平地 震作用等传传至基础础。 柱间支撑作用示意图 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.3 3.3 结构布置结构布置 分类类：对对于有吊车车的厂房，按其位置可分为为上柱柱间间支撑和下 柱柱间间支撑。 上柱柱间间支撑 ：位于牛腿上部，并在柱顶设置通长的刚性系 杆；承受作用在山墙墙及天窗壁端的风风荷载载，并保证证厂房上部 的纵纵向刚刚度。 下柱柱间间支撑 ：位于牛腿下部；承受上部支撑传传来的内力、 吊车纵车纵 向制动动力和纵纵向水平地震作用等，并将其传传至基础础 。 形式：十字交叉形；当柱 间间要通行或放置设备设备 ，或 柱距较较大而不宜采用交叉 支撑时时，可采用门门架式支 撑或人字形支撑。 门架式柱间支撑 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.3 3.3 结构布置结构布置 布置：当设有A6A8的吊车，或A1A5的吊车起重量10t时或 厂房跨度18m，或柱高8m时或厂房每列纵向柱总数7根时或 设有3t以上的悬挂吊车时或露天吊车栈桥的柱列，应设设置柱间间支 撑。 上柱柱间间支撑设设置：一般在伸缩缝区段两端与屋盖横向水平 支撑相对应的柱间以及伸缩缝缩缝 区段中央或临临近中央的柱间间 。 下柱柱间间支撑设设置：在伸缩缝区段中部与上柱柱间支撑相应 的位置 。 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.3 3.3 结构布置结构布置 优优点：纵纵向水平荷载载 作用下传传力路线较线较 短 ；厂房两端的温度伸 缩变缩变 形较较小；厂房纵纵 向构件的伸缩缩受柱间间 支撑的约约束较较小，所 引起的结结构温度应应力 也较较小。 柱间支撑与伸缩变形的关系 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.3 3.3 结构布置结构布置 5 围护结构布置 抗风柱一般与基础刚 接，与屋架上弦铰接；当 屋架设有下弦横向水平支 撑时，也可与下弦铰接或 同时与上、下弦铰接。抗 风柱与屋架之间一般采用 竖向可以移动、水平方向 又有较大刚度的弹簧板连 接；如厂房沉降量较大时 ，宜采用槽形孔螺栓连接 。 （1）抗风柱 抗风柱与屋架上、下弦连接构造 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.3 3.3 结构布置结构布置 （2）圈梁、连连系梁、过过梁和基础础梁 圈梁是设置于墙体内并与柱子连接的现浇钢筋混凝土构件，其作用 是将墙体与排架柱、抗风柱等箍在一起，以增强厂房的整体刚度，防止 由于地基的不均匀沉降或较大的振动荷载对厂房产生不利影响。 连系梁除承受墙体荷载外，还具有连系纵向柱列、增强厂房的纵向 刚度、传递纵向水平荷载的作用。 当墙体开有门窗洞口时，需设置钢筋混凝土过梁，以支承洞口上部 墙体的重量。 在进行围护结构布置时，应尽可能地将圈梁、连系梁和过梁结合起 来，使一种梁能兼作两种或三种梁的作用，以简化构造，节约材料，方 便施工。 在单层厂房中，一般采用基础梁来承托围护墙体的重量，并将其传 至柱基础顶面，而不另做墙基础，以使墙体和柱的沉降变形一致。 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.4 3.4 构件选型与截面尺寸确定构件选型与截面尺寸确定 6 主要构件的选型 单层厂房结构的主要构件有屋盖结构构件、支撑、吊车梁、墙板、连 系梁、基础梁、柱和基础等。 无檩体系屋盖常采用预应力混凝土大型屋面板，它适用于保温 或不保温卷材防水屋面，屋面坡度不应大于1/5。 无檩体系屋盖还可采用预应力F形屋面板，用于自防水非卷材屋 面，以及预应力自防水保温屋面板、钢筋加气混凝土板等。 （1）屋盖结结构构件 有檩体系屋盖常采用预应力混凝土槽瓦、波形大瓦等小型屋面 板。 屋面板: 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.4 3.4 构件选型与截面尺寸确定构件选型与截面尺寸确定 檩条：檩条搁在屋架或屋面梁上，起着支承小型屋面板并将屋面 荷载传给屋架的作用。它与屋架间用预埋钢板焊接，并与屋盖支撑一 起保证屋盖结构的整体刚度和稳定性。 各种形式的屋面板 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.4 3.4 构件选型与截面尺寸确定构件选型与截面尺寸确定 屋面梁和屋架：按型式可分为屋面梁、两铰（或三铰）拱屋架和桁架 式屋架三大类。 屋面梁：屋面梁的外形有单坡和双坡两种。 两铰铰（或三铰铰）拱屋架 ：两铰铰拱的支座节节点为铰为铰 接，顶节顶节 点为刚为刚 接；三铰铰拱的支座节节点和顶节顶节 点均为铰为铰 接。两铰铰拱的上弦为钢为钢 筋 混凝土构件，三铰铰拱的上弦可用钢钢筋混凝土或预应预应 力混凝土构件 。 两铰铰（或三铰铰）拱屋架 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.4 3.4 构件选型与截面尺寸确定构件选型与截面尺寸确定 桁架式屋架 ：当厂房跨度较较大时时，采用桁架式屋架较经济较经济 ，它在 单层单层 厂房中应应用非常普遍。桁架式屋架的矢高和外形对对屋架受力 均有较较大影响，一般取高跨比为为1/61/8较为较为 合理，其外形有三角 形、拱形、梯形、折线线形等几种。 各种形式屋架德内力（f/L=1/6） 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.4 3.4 构件选型与截面尺寸确定构件选型与截面尺寸确定 天窗架和托架 ： 天窗架：天窗架的作 用是形成天窗以便采 光和通风，同时承受 屋面板传来的竖向荷 载和作用在天窗上的 水平荷载，并将它们 传给屋架。 托架：一般为为12m跨 度的预应预应 力混凝土三 角形或折线线形构件， 上弦为钢为钢 筋混凝土 压压杆，下弦为预应为预应 力混凝土拉杆 。 天窗架的形式 托架的形式 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.4 3.4 构件选型与截面尺寸确定构件选型与截面尺寸确定 （2）吊车车梁：吊车车梁除直接承受吊车车起重、运行和制动时产动时产 生 的各种往复移动动荷载载外，它还还具有将厂房的纵纵向荷载传递载传递 至纵纵向柱 列、加强厂房纵纵向刚刚度等作用。 吊车梁的类型 吊车车梁 一般根据吊 车车的起重量 、工作级别级别 、台数、厂房 的跨度和柱距 等因素选选用 。 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.4 3.4 构件选型与截面尺寸确定构件选型与截面尺寸确定 柱 （1）柱的形式：主要有排架柱和抗风风柱两类类。 钢钢筋混凝土排架柱一般由上柱、下柱和牛腿组组成，其结结构型式可概括 为单为单 肢柱和双肢柱两类类。上柱一般为为矩形截面或环环形截面；下柱的截面 形式较较多，根据其截面形式可分为为矩形截面柱、I形柱、双肢柱和管柱等 几类类。 柱的形式 抗风风柱一般由上 柱和下柱组组成， 无牛腿，上柱为为 矩形截面，下柱一 般为为 I形截面。 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.4 3.4 构件选型与截面尺寸确定构件选型与截面尺寸确定 （2）柱的截面尺寸： 柱的截面尺寸除应满应满 足承载载力的要求外，还应还应 保证证具有足够够 的刚刚度，以免厂房变变形过过大，造成吊车轮车轮 与轨轨道过过早磨损损，影响 吊车车的正常运行，或导导致墙墙体和屋盖产产生裂缝缝，影响厂房的正常使 用。 柱的截面尺寸除了考虑虑吊车车起重量和柱的类类型两个因素外，还还 应应考虑虑厂房跨数和高度、柱的型式、围护结围护结 构的材料和构造、施工 和吊装等。 柱 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.4 3.4 构件选型与截面尺寸确定构件选型与截面尺寸确定 基础 单层单层 厂房的柱下基础础一般采用独立基础础（也称扩扩展基础础）。按施工方 法可分为为预预制柱下独立基础础和现浇现浇 柱下独立基础础两种。对对装配式钢钢筋混 凝土单层单层 厂房排架结结构，常见见的独立基础础形式主要有杯形基础础、高杯基 础础和桩桩基础础等。 基础的类型 定位轴线定位轴线 单层厂房定位轴线：确定厂房主要承 重构件位置及其标志尺寸的基准线，同时 也是厂房施工放线和设备定位的依据。其 设计应执行厂房建筑模数协调标准 GBJ6-86的有关规定。 柱网是厂房承重柱的定位轴线在平面上 柱网是厂房承重柱的定位轴线在平面上 排列所形成的网格。柱网尺寸的确定实际上排列所形成的网格。柱网尺寸的确定实际上 就是确定厂房的跨度和柱距（图就是确定厂房的跨度和柱距（图1 1）。）。 跨度是柱子纵向定位轴线间的距离； 跨度是柱子纵向定位轴线间的距离； 柱距是相邻柱子横向定位轴线间的距离。 柱距是相邻柱子横向定位轴线间的距离。 1 柱网尺寸 图图1 1 厂房的跨度在厂房的跨度在1818mm或或1818mm以下时，应采用以下时，应采用 扩大模数扩大模数3030MM数列。在数列。在1818mm以上时，应采用以上时，应采用 扩大模数扩大模数6060MM数列。单层厂房的柱距应采用数列。单层厂房的柱距应采用 扩大模数扩大模数6060MM数列；厂房山墙处抗风柱柱距数列；厂房山墙处抗风柱柱距 宜采用扩大模数宜采用扩大模数1515MM数列。数列。 1M=100mm1M=100mm 厂房横向定位轴线主要用来标定纵厂房横向定位轴线主要用来标定纵 向构件的标志端部，如屋面板、吊车梁向构件的标志端部，如屋面板、吊车梁 、连系梁、基础梁、墙板、纵向支撑等、连系梁、基础梁、墙板、纵向支撑等 。 2.2 定位轴线的定位 2.2.1 2.2.1 横向定位轴线横向定位轴线 除了靠山墙的端部柱及除了靠山墙的端部柱及 横向变形缝两侧的柱以外，横向变形缝两侧的柱以外， 一般中间柱的中心线与横向一般中间柱的中心线与横向 定位轴线相重合，且横向定定位轴线相重合，且横向定 位轴线通过柱基础、屋架中位轴线通过柱基础、屋架中 心线及各纵向连系构件的接心线及各纵向连系构件的接 缝中心（图缝中心（图2 2） 2.2.1.1 中间柱与横向定位轴线的定位 图图2 2 山墙为非承重墙时山墙为非承重墙时 ，墙内缘与横向定位轴，墙内缘与横向定位轴 线相重合，且端部柱的线相重合，且端部柱的 中心线应自定位轴线向中心线应自定位轴线向 内移内移600mm600mm（图（图3 3） 2.2.1.2 山墙处横向定位轴线的定位 图图3 3 山墙为砌体承重时， 山墙为砌体承重时， 墙内缘与横向定位轴线间墙内缘与横向定位轴线间 的距离应按砌体块材类别的距离应按砌体块材类别 分别为半块或半块的倍数分别为半块或半块的倍数 或墙厚的一半，以保证伸或墙厚的一半，以保证伸 入山墙内的屋面板与砌体入山墙内的屋面板与砌体 之间有足够的搭接长度。之间有足够的搭接长度。 ( (图图4)4) 图图4 4 横向伸缩缝、防震缝处的柱应采用 横向伸缩缝、防震缝处的柱应采用 双柱及两条横向定位轴线。（图双柱及两条横向定位轴线。（图5 5） 此定位方法，既保证了双柱间有一 此定位方法，既保证了双柱间有一 定的距离且有各自的基础杯口，以便于定的距离且有各自的基础杯口，以便于 柱的安装，同时又保证了厂房结构不致柱的安装，同时又保证了厂房结构不致 因设有伸缩缝或防震缝而改变屋面板、因设有伸缩缝或防震缝而改变屋面板、 吊车梁等纵向构件的规格，施工简单。吊车梁等纵向构件的规格，施工简单。 2.2.1.3 横向变形缝处柱与横向定位轴线的定位 图图5 5 纵向定位轴线主要用来标定厂房横向纵向定位轴线主要用来标定厂房横向 构件的标志端部，如屋架的标志尺寸以及构件的标志端部，如屋架的标志尺寸以及 大型屋面板的边缘。厂房纵向定位轴线应大型屋面板的边缘。厂房纵向定位轴线应 视其位置不同而具体确定。视其位置不同而具体确定。 2.2.2 纵向定位轴线 在有吊车的厂房中，为使吊车规格与厂房结构 在有吊车的厂房中，为使吊车规格与厂房结构 相协调，确定二者的关系如下（图相协调，确定二者的关系如下（图6 6） 式中式中LL厂房跨度，即纵向定位轴线间的距离；厂房跨度，即纵向定位轴线间的距离； SS吊车跨度，即吊车轨道中心线间的距离；吊车跨度，即吊车轨道中心线间的距离； ee吊车轨道中心线至定位轴线间的距离。吊车轨道中心线至定位轴线间的距离。 2.2.2.1 外墙、边柱与纵向定位轴线的定位 图图6 6 (1)(1)封闭结合封闭结合 指纵向定位轴线与边柱外缘、外墙内 指纵向定位轴线与边柱外缘、外墙内 缘三者相重合的定位方法缘三者相重合的定位方法( (图图7(7(a)a)。这样这样 确定的轴线称为确定的轴线称为“封闭轴线封闭轴线”。 (2)(2)非封闭结合非封闭结合 指纵向定位轴线与柱外缘、墙内缘不 指纵向定位轴线与柱外缘、墙内缘不 相重合，中间出现联系尺寸的定位方法相重合，中间出现联系尺寸的定位方法( ( 图图7(b7(b)。 图图7 7 当纵向定位轴线与柱子外缘间有联系尺寸 当纵向定位轴线与柱子外缘间有联系尺寸 时，屋架标志尺寸端部与柱子外缘、墙身内缘时，屋架标志尺寸端部与柱子外缘、墙身内缘 不能重合，屋面板边缘与墙体之间出现空隙，不能重合，屋面板边缘与墙体之间出现空隙， 因此，屋顶上部空隙需作构造处理。处理方法因此，屋顶上部空隙需作构造处理。处理方法 一般有挑砖、加铺补充小板及结合檐沟构造处一般有挑砖、加铺补充小板及结合檐沟构造处 理理( (图图8)8)三种方法。三种方法。 图图8 8 当厂房采用承重墙结构时，承重外墙的 当厂房采用承重墙结构时，承重外墙的 内缘与纵向定位轴线间的距离宜为半块砌块内缘与纵向定位轴线间的距离宜为半块砌块 的倍数，或使墙体的中心线与纵向定位轴线的倍数，或使墙体的中心线与纵向定位轴线 相重合（图相重合（图9a9a）。若为带壁柱的承重墙，其）。若为带壁柱的承重墙，其 内缘与纵向定位轴线相重合，或与纵向定位内缘与纵向定位轴线相重合，或与纵向定位 轴线相间半块或半块砌块的倍数轴线相间半块或半块砌块的倍数（图（图9b,c)9b,c) 图图9 9 (1)(1)等高多跨中柱与纵向定位轴线的定位等高多跨中柱与纵向定位轴线的定位 无变形缝时的等高跨中柱无变形缝时的等高跨中柱 等高厂房的中柱宜设单柱和一条纵向定等高厂房的中柱宜设单柱和一条纵向定 位轴线，上柱的中心线宜与纵向定位轴线相重位轴线，上柱的中心线宜与纵向定位轴线相重 合（图合（图10a)10a)。 等高厂房的中柱，由于相邻跨内的桥式等高厂房的中柱，由于相邻跨内的桥式 吊车起重量在吊车起重量在3030t t以上，厂房柱距较大或有其以上，厂房柱距较大或有其 他构造要求时需设置插入距。中柱可采用单柱他构造要求时需设置插入距。中柱可采用单柱 ，并设两条纵向定位轴线（图，并设两条纵向定位轴线（图10b)10b)。 2.2.2.2 中柱与纵向定位轴线的定位 图图1010 设纵向变形缝时的等高多跨中柱设纵向变形缝时的等高多跨中柱 当等高多跨厂房设有纵向伸缩当等高多跨厂房设有纵向伸缩 缝时，可采用单柱并设两条纵向定位缝时，可采用单柱并设两条纵向定位 轴线。（图轴线。（图1111）高跨厂房需设置纵向）高跨厂房需设置纵向 防震缝时，应采用双柱及两条纵向定防震缝时，应采用双柱及两条纵向定 位轴线。位轴线。( (图图1212) ) 图图1111 图图1212 （2 2）不等高多跨中柱与纵向定位轴线的定位）不等高多跨中柱与纵向定位轴线的定位 无变形缝时的不等高跨中柱无变形缝时的不等高跨中柱 高跨采用封闭结合，且高跨封墙底面高高跨采用封闭结合，且高跨封墙底面高 于低跨屋面，宜采用一条纵向定位轴线，若封于低跨屋面，宜采用一条纵向定位轴线，若封 墙底面低于低跨屋面，宜采用两条纵向定位轴墙底面低于低跨屋面，宜采用两条纵向定位轴 线。线。( (图图13a,b)13a,b)。 当高跨采用非封闭结合，上柱外缘与纵当高跨采用非封闭结合，上柱外缘与纵 向定位轴线不能重合，应采用两条纵向定位轴向定位轴线不能重合，应采用两条纵向定位轴 线。线。 ( (图图13c,d)13c,d)。 图图1313 有变形缝时的不等高多跨中柱有变形缝时的不等高多跨中柱 等高跨处采用单柱并设纵向伸缩等高跨处采用单柱并设纵向伸缩 缝时，应采用两条纵向定位轴线，并设缝时，应采用两条纵向定位轴线，并设 插入距。图插入距。图1414 当厂房不等高跨处需设置防震缝当厂房不等高跨处需设置防震缝 时，应采用双柱和两条纵向定位轴线的时，应采用双柱和两条纵向定位轴线的 定位方法，柱与纵向定位轴线的定位规定位方法，柱与纵向定位轴线的定位规 定与边柱相同。图定与边柱相同。图1515 图图1414 图图1515 纵横跨交接处一般设有变形缝，使两侧结构纵横跨交接处一般设有变形缝，使两侧结构 各自独立，所以纵横跨分别有各自的柱列和定位各自独立，所以纵横跨分别有各自的柱列和定位 轴线，可按各自的柱列和定位轴线关系，遵循各轴线，可按各自的柱列和定位轴线关系，遵循各 自原则定位。自原则定位。 (1)(1)当山墙比侧墙低，且长度等于或小于侧当山墙比侧墙低，且长度等于或小于侧 墙时，采用双柱单墙处理，墙体属于横跨。墙时，采用双柱单墙处理，墙体属于横跨。 (2)(2)当山墙比侧墙短而高时，应采用双柱双当山墙比侧墙短而高时，应采用双柱双 墙墙( (至少在低跨柱顶及其以上部分用双墙至少在低跨柱顶及其以上部分用双墙) )，并设，并设 置伸缩缝或防震缝。图置伸缩缝或防震缝。图16.16. 2.2.3 纵横跨相交处定位轴线的定位 图图1616 复习思考题 什么是柱网，厂房柱距、跨度有何规定？ 横向定位轴线与那些因素有关？ 中柱、端柱、变形缝处柱与横向定位轴线 的关系？ 什么是封闭结合？什么是非封闭结合？如 何判定？ 边柱与纵向定位轴线的关系 横向排架受力计算横向排架受力计算 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析 1 排架计算简图 （1）计计算单单元：可在结结构平面图图上由相邻邻柱距的中线线截出一个典型 的区段，作为为排架的计计算单单元。 计算单元和计算模型 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析 （2）基本假定和计计算简图简图 ：为为了简简化计计算，对对于钢钢筋混凝土排架结结 构通常作如下假定： 柱下端与基础顶础顶 面为刚为刚 接； 柱顶顶与排架横梁（屋架或屋面梁）为铰为铰 接； 横梁（即屋架或屋面梁）为轴为轴 向刚刚度很大的刚刚性连连杆。 根据上述假定，可得到横向排架的计计算简图简图 。 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析 横向排架的计计算简图简图 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析 2 排架结构上的荷载 作用在横向排架结结构上的荷载载有恒载载、屋面活荷载载、雪荷载载、积积灰荷 载载、吊车车荷载载和风风荷载载等，除吊车车荷载载外，其它荷载载均取自计计算单单元范 围围内。 （1）恒载 ： 屋盖自重G1 ：屋盖自重包括屋架或屋面梁、屋面板、天沟板、天 窗架、屋面构造层层以及屋盖支撑等重力荷载载。 悬墙悬墙 自重G2 ：当设设有连连系梁支承围护墙围护墙 体时时，排架柱承受着计计 算单单元范围围内连连系梁、墙墙体和窗等重力荷载载。 吊车车梁和轨轨道及连连接件自重G3 。 柱自重G4（G5） ： 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析 恒载载作用位置及相应应的排架计计算简图简图 2 排架结构上的荷载 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析 （2）屋面活荷载载 ：包括屋面均布活荷载载、屋面雪荷载载和屋面积积灰荷载载 三部分。其荷载载分项项系数均为为1.4。 屋面均布活荷载载 ：屋面水平投影面上的屋面均布活荷载标载标 准值值，按 下列情况取：不上人的屋面为为0.5kN/m2；上人的屋面为为2.0kN/m2。 屋面雪荷载载 ：屋面水平投影面上的雪荷载标载标 准值值 (kN/m2) 式中: 为为基本雪压压 (kN/m2)； 为为屋面积积雪分布系数。 屋面积积灰荷载载 ：对设计对设计 生产产中有大量排灰的厂房及其临临近建筑时时 ，应应考虑虑屋面积积灰荷载载的影响。 屋面均布活荷载载不与雪荷载载同时时考虑虑，取两者中的较较大值值；当有 屋面积积灰荷载时载时 ，积积灰荷载应载应 与雪荷载载或不上人的屋面均布活荷 载载两者中的较较大值值同时时考虑虑。 注： 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析 吊车竖车竖 向荷载载 ： 和 的标标准值值按下式计计算 式中 、 表示第 台吊车车的最大轮压轮压 和最小轮压轮压 ； 与吊车轮压车轮压 相对应对应 的支座反力影响线线的竖竖向坐标值标值 。 当计计算吊车车梁及其连连接的强度时时，吊车竖车竖 向荷载应载应 乘以动动力系数 。 注： 计计算排架考虑虑多台吊车竖车竖 向荷载时载时 ，对单对单 跨厂房的每个排架， 参与组组合的吊车车台数不宜多于2台；对对多跨厂房的每个排架，不 宜多于4台。 （3）吊车车荷载载 ： 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析 吊车车横向水平荷载载 ： 吊车总车总 的横向水平荷载载可按下式取值值： 式中 吊车车的额额定起重量； 小车车重量； 重力加速度； 横向水平荷载载系数。 对对于一般四轮桥轮桥 式吊车车，大车车每一轮轮子传递给传递给 吊车车梁的横向 水平制动动力 为为： 式中 为第 个大车轮子的横向水平制动力。 考虑多台吊车水平荷载时，对单跨或多跨厂房的每个排架，参 与组合的吊车台数不应多于2台。 注： 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析 吊车纵车纵 向水平荷载载： 吊车纵车纵 向水平荷载标载标 准值值T0，按作用在一边轨边轨 道上所有刹车轮车轮 的最大轮压轮压 之和的10%采用，即 式中，n为为施加在一边轨边轨 道上所有刹车轮车轮 数之和，对对于一般的四轮轮 吊车车，n=1。 无论单论单 跨或多跨厂房，在计计算吊车纵车纵 向水平荷载时载时 ，一侧侧 的整个纵纵向排架上最多只能考虑虑2台吊车车。 注： 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析 式中 基本风压值风压值 （kN/m2），是以当地比较较空旷旷平坦地面上 离 高度z处处的风风振系数； 风压风压 高度变变化系数； 风风荷载载体型系数。 地10m高处统计处统计 所得的50年一遇10分钟钟平均最大风风速为为 标标准确定的风压值风压值 ； （4）风风荷载载 ： 垂直于建筑物表面上的风风荷载标载标 准值值 （kN/m2）按下式计计算： 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析 3 等高排架内力分析 （1）柱顶顶水平集中力作用下等高排架内力分析 ： 在柱顶顶水平集中力作用下，等高排架各柱顶侧顶侧 移相等，沿横 梁与柱的连连接处处将各柱的柱顶顶切开，在各柱顶顶的切口上作用一 对对相应应的剪力 。 柱顶顶水平集中力作用下等高排架的变变形和内力 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析 式中Di第 i 根排架柱的抗侧移刚度（或抗剪刚度），即悬臂 第 i 根排架柱的剪力分配系数，按下式计算： 求得柱顶顶剪力Vi 后，用平衡条件可得排架柱各截面的弯矩 和剪力。 当排架结结构柱顶顶作用水平集中力F时时，各柱的剪力按其抗 剪刚刚度与各柱抗剪刚刚度总总和的比例关系进进行分配。 柱柱顶产生单位侧移所需施加的水平力 注： 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析 剪力分配系数必满满足 。 各柱的柱顶顶剪力Vi仅仅与F 的大小有关，而与其作用在排架左 侧侧或右侧侧柱顶处顶处 位置无关，但F 的作用位置对对横梁内力有影 响。 （2）任意荷载载作用下等高排架内力分析 ：等高排架在任意荷载载作用 下，为为了利用剪力分配法求解，通常可采用以下三个步骤骤来进进行这这种情 况下的排架内力分析。 对对承受任意荷载载作用的排架，先在排架柱顶顶部附加一个不动动 铰铰支座以阻止其侧侧移，则则各柱为为一次超静定柱，应应用柱顶顶反 力系数可求得各柱反力Ri及相应应的柱端剪力，柱顶顶假想的不动动 铰铰支座总总反力为为 。 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析 撤除假想的附加不动铰动铰 支座，将支座总总反力R反向作用于排架 柱顶顶，应应用剪力分配法可求出柱顶顶水平力R作用下各柱顶顶剪力 。 将前面的计计算结结果相叠加，可得到在任意荷载载作用下排架柱 顶顶剪力 ，然后可求出各柱的内力。 任意荷载载作用下等高排架内力分析 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析 4 不等高排架内力分析 不等高排架在任意荷载载作用下，由于高、低跨的柱顶顶位移不相等， 因此，不能用剪力分配法求解，其内力通常用结结构力学中的力法进进行分 析。 式中 ， ， ， 为为基本结结构的柔度系数，可由单单位力弯矩图图图图 乘 得到； 、 为载为载 常数。 两跨不等高排架内力分析 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析 5 考虑厂房整体空间作用的排架内力分析 （1）厂房整体空间间作用的概念 当各榀排架柱顶顶均受有水平集中力R，且厂房两端无山墙时墙时 每一榀排 架都相当于一个独立的平面排架。 当各榀排架柱顶顶均受有水平集中力R，但厂房两端有山墙时墙时 ，山墙则墙则 通过过屋盖等纵纵向联联系构件对对其它各榀排架有不同程度的约约束作用， 使各榀排架柱顶顶水平位移呈曲线线分布，且 。 当仅仅其中一榀排架柱顶顶作用水平集中力R，且厂房两端无山墙时墙时 ，则则 直接受荷排架通过过屋盖等纵纵向联联系构件，受到非直接受荷排架的约约 束，使其柱顶顶的水平位移减小，即 。 当仅仅其中一榀排架柱顶顶作用水平集中力R，但厂房两端有山墙时墙时 ，则则 直接受荷载载排架受到非受荷排架和山墙墙两种约约束，故各榀排架的柱 顶顶水平位移将更小，即 。 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析 厂房空间作用分析 当结结构布置或荷载载分布 不均匀时时，由于屋盖等纵纵向 联联系构件将各榀排架或山墙墙 联联系在一起，故各榀排架或 山墙墙的受力及变变形都不是单单 独的，而是相互制约约。这这种 排架与排架，排架与山墙墙之 间间的相互制约约作用，称为为厂 房的整体空间间作用。 单层单层 厂房整体空间间作用的程度主要取决于屋盖的水平刚刚度、荷载载 类类型、山墙刚墙刚 度和间间距等因素。 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析 （2）吊车车荷载载作用下考虑虑厂房整体空间间作用的排架内力分析 根据试验资试验资 料及理论论分析，给给出了吊车车荷载载作用下单层单单层单 跨的空间间 工作分配系数。 厂房空间工作示意图 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析 厂 房 情 况吊车车起 重量 （t） 厂房长长度（m） 6060 有檩檩 屋盖 两端无山墙墙或一端 有山墙墙 300.900.85 两端有山墙墙300.85 无檩檩 屋盖 两端无山墙墙或一端 有山墙墙 75 厂房跨度（m） 122727122727 0.900.850.850.80 两端有山墙墙750.80 单跨厂房空间作用分配系数 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析 6 内力组合 所谓谓内力组组合，就是将排架柱在各单项单项 荷载载作用下的内力，按照 它们们在使用过过程中同时时出现现的可能性，求出在某些荷载载共同作用下， 柱控制截面可能产产生的最不利内力，作为为柱和基础础配筋计计算的依据。 （1）柱的控制截面 控制截面是指对对截面配筋起控制作用的截面。 当柱高度较较大时时，下柱中间间某截面也可能为为控制截面。 当柱上作用有较较大的集中荷载载（如悬墙悬墙 重量等）时时，可根据 其内力大小还还需将集中荷载载作用处处的截面作为为控制截面。 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构 3.5 3.5 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析 （2）荷载载效应组应组 合 对对于一般排架结结构，荷载载效应组应组 合的设计值设计值 S应应从下列组组合值值中 取最不利值值确定： 由可变变荷载载