混凝土单层厂房结构设计

1、2单层厂房结构设计2单层厂房结构设计结构的类型和结构体系结构的类型和结构体系 结构组成及荷载传递结构组成及荷载传递结构布置结构布置 构件选型与截面尺寸确定构件选型与截面尺寸确定 排架结构内力分析排架结构内力分析 柱的设计柱的设计 柱下独立基础设计柱下独立基础设计 横向排架结构内力分析横向排架结构内力分析柱的设计柱的设计 柱下独立基础设计柱下独立基础设计 钢筋混凝土屋架设计要点钢筋混凝土屋架设计要点 吊车梁设计要点吊车梁设计要点 2单层厂房结构设计2.1 结构的类型和体系2.1 2.1 结构类型和结构体系结构类型和结构体系Types and Systems of the Structures工业

2、厂房由于生产性质、工艺流程、机械设备和产品的不同，按工业厂房由于生产性质、工艺流程、机械设备和产品的不同，按层数层数分类，可分为：分类，可分为：单层厂房单层厂房多层厂房多层厂房如精密仪表、电子、食品等工业如精密仪表、电子、食品等工业如冶金或机械厂的炼钢、轧钢、铸造、锻压、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在地面上生产而设计成单层厂房 2单层厂房结构设计2单层厂房结构设计2单层厂房结构设计2单层厂房结构设计2单层

3、厂房结构设计单层厂房依据其单层厂房依据其跨度、高度和吊车起重量等因素跨度、高度和吊车起重量等因素进行分类，可分进行分类，可分为：为：2.1 结构的类型和体系混合结构：混合结构： 钢筋混凝钢筋混凝土结构土结构： 对无吊车或吊车吨位不超过对无吊车或吊车吨位不超过5t、跨度在、跨度在15m以内、柱顶标高不超过以内、柱顶标高不超过8m且无特殊工艺要求且无特殊工艺要求的小型厂房，可采用混合结构的小型厂房，可采用混合结构 对有重型吊车、跨度大于对有重型吊车、跨度大于36m或有特殊工艺或有特殊工艺要求的大型厂房，可采用全钢结构或由钢筋要求的大型厂房，可采用全钢结构或由钢筋混凝土柱与钢屋架组成的结构混凝土柱与

4、钢屋架组成的结构 钢结构钢结构：除上述情况以外的单层厂房均可采用混凝土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配式钢筋混凝土结构2单层厂房结构设计2.1 结构的类型和体系按按承重结构承重结构体系可分为：体系可分为：排架结构排架结构和和刚架结构刚架结构 排架结构排架结构 门式刚架结构门式刚架结构2单层厂房结构设计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2.2 结构组

5、成及荷载传递2.2 2.2 结构组成及荷载传递结构组成及荷载传递Structural Constitution and Load Deliverance2单层厂房结构设计2.2 结构组成及荷载传递2.2.1 2.2.1 结构组成结构组成Structural Constitution 1 屋盖结构屋盖结构 组成：由排架柱顶以上部分各构件（包括屋面板、天窗架、屋组成：由排架柱顶以上部分各构件（包括屋面板、天窗架、屋架、托架等）架、托架等）作用：围护、承重、采光和通风作用：围护、承重、采光和通风适用性：适用性：2单层厂房结构设计无檩体系无檩体系有檩体系有檩体系 由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋盖支撑由

6、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、屋架及屋盖支撑所由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖支撑所组成组成 屋盖结构屋盖结构2.2 结构组成及荷载传递2单层厂房结构设计2 纵、横向平面排架纵、横向平面排架 2.2 结构组成及荷载传递横向排架结构横向排架结构 由横梁、横向柱列由横梁、横向柱列及其基础所组成的及其基础所组成的平面骨架，是厂房平面骨架，是厂房的基本承重结构。的基本承重结构。厂房承受的竖向荷厂房承受的竖向荷载及横向水平荷载载及横向水平荷载主要通过横向平面主要通过横向平面排架传至基础及地排架传至基础及地基基横

7、向平面排架组成及荷载图横向平面排架组成及荷载图2单层厂房结构设计2.2 结构组成及荷载传递纵向排架结构纵向排架结构 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。架。作用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、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构传来的纵向风荷载等纵向平面排架组成及荷载图纵向平面排架组成及荷载图2单层厂房结

8、构设计3 围护结构围护结构 2.2 结构组成及荷载传递位于厂房的四周，包括纵墙、横墙（山墙）、抗风柱、连系梁、基础位于厂房的四周，包括纵墙、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用在墙面上的风荷载2单层厂房结构设计2.2.2 2.2.2 荷载传递荷载传递Load Deliverance 2.2 结构组成及荷载传递屋面荷载屋面荷载屋面板屋面板屋屋 架架柱柱基基 础础天窗架天窗架吊车梁吊车梁连系梁连系梁吊车竖向荷载吊车竖向荷载纵纵 墙墙基础梁基础梁2单层厂房结构设计

9、吊车横向水平荷载吊车横向水平荷载横向风荷载横向风荷载横向地震作用横向地震作用吊车梁吊车梁天窗架天窗架屋屋 架架屋面板屋面板纵纵 墙墙柱柱基基 础础通过横通过横向排架向排架2.2 结构组成及荷载传递2单层厂房结构设计吊车纵向水平荷载吊车纵向水平荷载纵向风荷载纵向风荷载纵向地震作用纵向地震作用吊车梁吊车梁天窗架天窗架屋盖及屋盖支撑屋盖及屋盖支撑天窗端壁天窗端壁纵纵 墙墙柱柱基基 础础通过纵通过纵向排架向排架山墙山墙2.2 结构组成及荷载传递2单层厂房结构设计2.3 结构布置2.3 2.3 结构布置结构布置Arrangement of the Structures2.3.1 2.3.1 厂房平面布置

10、厂房平面布置Structural Plane Arrangement of Workshops 2.3.2 2.3.2 支撑布置支撑布置Arrangement of Bracings 2.3.3 2.3.3 围护结构布置围护结构布置Arrangement of Surrounding Structures 2单层厂房结构设计2.3 结构布置2.3.1 2.3.1 厂房平面布置厂房平面布置Structural Plane Arrangement of Workshops 1 柱网布置柱网布置 柱网是竖向承重构件纵向和横向定位轴线所形成的网格。柱网是竖向承重构件纵向和横向定位轴线所形成的网格。柱网

11、布置就是确定纵向定位轴线之间（跨度）和横向定位柱网布置就是确定纵向定位轴线之间（跨度）和横向定位轴线之间（柱距）的尺寸。轴线之间（柱距）的尺寸。2单层厂房结构设计厂房跨度厂房跨度18m18m，采用，采用3m3m模数，即模数，即9m9m、12m12m、15m15m、18m18m；跨度；跨度1818米米采用采用6 6米模数，即米模数，即24m24m、30m30m、36m36m。柱距采用柱距采用6m6m，较经济，较经济2.3 结构布置2单层厂房结构设计在厂房端部横向定位轴线与山墙内边缘重合,将山墙内侧第一排柱中心内移500mm；伸缩缝两边的中心线向两边移动500mm.2.3 结构布置2单层厂房结构设

12、计2 变形缝变形缝 2.3 结构布置变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝三种。变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝三种。1 1）伸缩缝）伸缩缝(temperature gap)(temperature gap)结构体系很长时，温度应结构体系很长时，温度应力过大。力过大。 通过设置伸缩缝来解决。通过设置伸缩缝来解决。 最大伸缩缝间距：处于室内或土中最大伸缩缝间距：处于室内或土中 100M100M 处于露天时处于露天时 70M70M2 2）沉降缝（）沉降缝（settlement gapsettlement gap）: :解决不均匀沉降问题。解决不均匀沉降问题。3 3）防震缝（）防震缝（Seismic ga

13、pSeismic gap）: :当建筑物平面、立面复杂，当建筑物平面、立面复杂，结构高度或刚度相差很大时。结构高度或刚度相差很大时。2单层厂房结构设计2.3.2 2.3.2 支撑布置支撑布置Arrangement of Bracings 2.3 结构布置单层厂房支撑屋盖支撑柱间支撑1 屋盖支撑屋盖支撑屋盖支撑包括屋架上、下弦横向水平支撑、纵向水平支屋盖支撑包括屋架上、下弦横向水平支撑、纵向水平支撑、垂直支撑和纵向水平系杆、天窗架支撑。撑、垂直支撑和纵向水平系杆、天窗架支撑。2单层厂房结构设计2.3 结构布置 上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑构成：构成：沿厂房跨度方向用交叉角钢、直腹杆和屋架上弦

14、杆沿厂房跨度方向用交叉角钢、直腹杆和屋架上弦杆构成的水平桁架。构成的水平桁架。 作用：作用：保证屋架上弦的侧向稳定性；增强屋盖的整体刚度；保证屋架上弦的侧向稳定性；增强屋盖的整体刚度；作为山墙抗风柱的顶端水平支座，承受由山墙传来的风荷作为山墙抗风柱的顶端水平支座，承受由山墙传来的风荷载和其他纵向水平荷载，并传至厂房纵向柱列。载和其他纵向水平荷载，并传至厂房纵向柱列。 布置原则：布置原则：2单层厂房结构设计（2）下弦横向水平支撑）下弦横向水平支撑2.3 结构布置构成：构成：沿厂房跨度方向用交叉角钢、直腹杆和屋架下弦杆构沿厂房跨度方向用交叉角钢、直腹杆和屋架下弦杆构成的水平桁架成的水平桁架 。作用

15、：作用：将山墙风荷载及纵向水平荷载传至纵向柱列；防止将山墙风荷载及纵向水平荷载传至纵向柱列；防止屋架下弦侧向振动。屋架下弦侧向振动。 布置原则：布置原则：2单层厂房结构设计（3）纵向水平支撑）纵向水平支撑构成：构成：由交叉角钢、直杆和屋架下弦第一节间组成的纵向由交叉角钢、直杆和屋架下弦第一节间组成的纵向水平桁架水平桁架 。作用：作用：加强屋盖结构的横向水平刚度；保证横向水平荷载加强屋盖结构的横向水平刚度；保证横向水平荷载的纵向分布，加强厂房的空间工作；保证托架上弦的侧向的纵向分布，加强厂房的空间工作；保证托架上弦的侧向稳定。稳定。 2.3 结构布置布置原则：布置原则：2单层厂房结构设计（4）垂

16、直支撑和水平系杆）垂直支撑和水平系杆2.3 结构布置构成：构成：由角钢杆件与屋架直腹杆组成的垂直桁架，形式为由角钢杆件与屋架直腹杆组成的垂直桁架，形式为十字交叉形或十字交叉形或W W形。形。作用：作用：保证屋架受荷后在平面外的稳定；传递纵向水平力。保证屋架受荷后在平面外的稳定；传递纵向水平力。 布置：应布置：应与下弦横向水平支撑布置在同一柱间内。与下弦横向水平支撑布置在同一柱间内。当当厂房跨度小于厂房跨度小于18m18m且无天窗时，一般可不设垂直支且无天窗时，一般可不设垂直支撑和水平系杆；撑和水平系杆；当当厂房跨度厂房跨度18-30m18-30m、屋架间距为、屋架间距为6m6m、采用大型屋面、

17、采用大型屋面板时，应在每一伸缩缝区段端部的第一或第二柱间，板时，应在每一伸缩缝区段端部的第一或第二柱间，屋架跨中设置一道垂直支撑；屋架跨中设置一道垂直支撑；当当屋架跨度大于屋架跨度大于30m30m时，应在每一伸缩缝区段端部的时，应在每一伸缩缝区段端部的第一或第二柱间，屋架跨度第一或第二柱间，屋架跨度1/31/3左右的节点处设置两左右的节点处设置两道垂直支撑。道垂直支撑。 1）垂直支撑）垂直支撑2单层厂房结构设计2.3 结构布置2单层厂房结构设计2）水平系杆）水平系杆2.3 结构布置构成：构成：分为上弦水平系杆和下弦水平系杆分为上弦水平系杆和下弦水平系杆 。作用：作用：上弦水平系杆上弦水平系杆是

18、为保证屋架上弦或屋面梁受压翼缘的是为保证屋架上弦或屋面梁受压翼缘的侧向稳定；侧向稳定；下弦水平系杆下弦水平系杆是为防止在吊车或有其它水平振动是为防止在吊车或有其它水平振动时屋架下弦侧向颤动。时屋架下弦侧向颤动。 布置：布置：当屋盖设置垂直支撑时，应未设置垂直支撑的屋架当屋盖设置垂直支撑时，应未设置垂直支撑的屋架间，在相应于垂直支撑平面内的屋架上弦和下弦节点处，间，在相应于垂直支撑平面内的屋架上弦和下弦节点处，设置通长的水平系杆。设置通长的水平系杆。刚性系杆（压杆）刚性系杆（压杆）：凡设在屋架端部主要支承节点处：凡设在屋架端部主要支承节点处和屋架上弦屋脊节点处的通长水平系杆，均应采用刚和屋架上弦

19、屋脊节点处的通长水平系杆，均应采用刚性系杆；当屋架横向水平支撑设在伸缩缝区段两端的性系杆；当屋架横向水平支撑设在伸缩缝区段两端的第二柱间内时，第一柱间内的水平系杆均应采用刚性第二柱间内时，第一柱间内的水平系杆均应采用刚性系杆。系杆。 柔性系杆（拉杆）柔性系杆（拉杆）：其余均可采用柔性系杆。：其余均可采用柔性系杆。 2单层厂房结构设计（5）天窗架支撑）天窗架支撑2.3 结构布置构成：构成：包括天窗架上弦横向水平支撑、天窗架间的垂直支撑和包括天窗架上弦横向水平支撑、天窗架间的垂直支撑和水平系杆。水平系杆。作用：作用：保证天窗架上弦的侧向稳定保证天窗架上弦的侧向稳定 ；将天窗端壁上的风荷载；将天窗端

20、壁上的风荷载传给屋架传给屋架 。 布置：布置：纵向位置（柱间）纵向位置（柱间） ：一般天窗架上弦横向水平支撑和垂一般天窗架上弦横向水平支撑和垂直支撑均设置在天窗端部第一柱间内。直支撑均设置在天窗端部第一柱间内。横向位置（道）横向位置（道） ：一般垂直支撑设置在天窗两侧。：一般垂直支撑设置在天窗两侧。水平系杆水平系杆 ：在未设置上弦横向水平支撑的天窗架间设置；在未设置上弦横向水平支撑的天窗架间设置；应在上弦节点处设置柔性系杆；对有檩屋盖体系，檩条应在上弦节点处设置柔性系杆；对有檩屋盖体系，檩条可以代替柔性系杆。可以代替柔性系杆。 2单层厂房结构设计2.3 结构布置天窗架支撑布置天窗架支撑布置2单

21、层厂房结构设计2 柱间支撑布置柱间支撑布置 构成构成：由交叉钢杆由交叉钢杆件组成，交叉倾角件组成，交叉倾角宜取宜取4545，支撑钢，支撑钢构件的截面尺寸需构件的截面尺寸需经承载力和稳定计经承载力和稳定计算确定算确定 。柱间支撑柱间支撑是是纵向平面排架中最主要的抗侧力构件纵向平面排架中最主要的抗侧力构件。作用：作用：提高厂房的提高厂房的纵向刚度和稳定性；纵向刚度和稳定性；将吊车纵向水平制将吊车纵向水平制动力、山墙及天窗动力、山墙及天窗端壁的风荷载、纵端壁的风荷载、纵向水平地震作用等向水平地震作用等传至基础。传至基础。柱间支撑作用示意图柱间支撑作用示意图2.3 结构布置2单层厂房结构设计分类：分类

22、：对于有吊车的厂房，按其位置可分为对于有吊车的厂房，按其位置可分为上柱柱间支撑上柱柱间支撑和和下柱柱间支撑下柱柱间支撑。 上柱上柱柱间支撑柱间支撑 ：位于牛腿上部，并在柱顶设置通长的位于牛腿上部，并在柱顶设置通长的刚性系杆；刚性系杆；承受作用在山墙及天窗壁端的风荷载，并保承受作用在山墙及天窗壁端的风荷载，并保证厂房上部的纵向刚度。证厂房上部的纵向刚度。 下柱下柱柱间支撑柱间支撑 ：位于牛腿下部；位于牛腿下部；承受上部支撑传来的承受上部支撑传来的内力、吊车纵向制动力和纵向水平地震作用等，并将内力、吊车纵向制动力和纵向水平地震作用等，并将其传至基础其传至基础 。 形式：形式：十字交叉形；十字交叉形

23、；当柱间要通行或放置当柱间要通行或放置设备，或柱距较大而设备，或柱距较大而不宜采用交叉支撑时，不宜采用交叉支撑时，可采用门架式支撑。可采用门架式支撑。 门架式柱间支撑门架式柱间支撑2.3 结构布置2单层厂房结构设计布置布置：当当设有设有A6-A8A6-A8的吊车，或的吊车，或A1-A5A1-A5的吊车起重量的吊车起重量10t10t时时或厂房跨度或厂房跨度 18m18m，或柱高，或柱高 8m8m时或厂房每列纵向柱总数时或厂房每列纵向柱总数77根根时或设有时或设有3t3t以上的悬挂吊车时或露天吊车栈桥的柱列，应以上的悬挂吊车时或露天吊车栈桥的柱列，应设设置柱间支撑置柱间支撑。上柱上柱柱间支撑设置柱

24、间支撑设置：一般在伸缩缝区段两端与屋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盖横向水平支撑相对应的柱间以及伸缩缝区段中以及伸缩缝区段中央或临近中央的柱间央或临近中央的柱间 。 下柱下柱柱间支撑设置柱间支撑设置：在伸缩缝区段中部与上柱柱在伸缩缝区段中部与上柱柱间支撑相应的位置间支撑相应的位置 。 2.3 结构布置2单层厂房结构设计优点优点：纵向水平荷载纵向水平荷载作用下传力路线较短；作用下传力路线较短；厂房两端的温度伸缩厂房两端的温度伸缩变形较小；厂房纵向变形较小；厂房纵向构件的伸缩受柱间支构件的伸缩受柱间支撑的约束较小，所引撑的约束较小，所引起的结构温度应力也起的结构温度应力也较小。

25、较小。 柱间支撑与伸缩变形的关系柱间支撑与伸缩变形的关系2.3 结构布置2单层厂房结构设计 抗风柱一般与基抗风柱一般与基础刚接，与屋架上弦础刚接，与屋架上弦铰接；当屋架设有下铰接；当屋架设有下弦横向水平支撑时，弦横向水平支撑时，也可与下弦铰接或同也可与下弦铰接或同时与上、下弦铰接。时与上、下弦铰接。抗风柱与屋架之间一抗风柱与屋架之间一般采用竖向可以移动、般采用竖向可以移动、水平方向又有较大刚水平方向又有较大刚度的弹簧板连接；如度的弹簧板连接；如厂房沉降量较大时，厂房沉降量较大时，宜采用槽形孔螺栓连宜采用槽形孔螺栓连接。接。抗风柱抗风柱抗风柱与屋架上、下弦连接构造抗风柱与屋架上、下弦连接构造2.

26、3 结构布置2.3.3 2.3.3 围护结构布置围护结构布置Arrangement of Surrounding Structures 2单层厂房结构设计圈梁、连系梁、过梁和基础梁圈梁、连系梁、过梁和基础梁 圈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，是设置于墙体内并与柱子连接的现浇钢筋混凝土构件，其其作用作用是将墙体与排架柱、抗风柱等箍在一起，以增强厂是将墙体与排架柱、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。荷载对厂房产生不利影响。连系梁连系梁除承受墙体荷载外，还具有连系

27、纵向柱列、增强厂除承受墙体荷载外，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。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，需设置钢筋混凝土当墙体开有门窗洞口时，需设置钢筋混凝土过梁过梁，以支承，以支承洞口上部墙体的重量。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，梁结合起来，使一种梁能兼作两种或三种梁的作用使一种梁能兼作两种或三种梁的作用，以简，以简化构造，节约材料，方便施工。化构造，节约材料，方便施工。在单层厂房中，一般采用在单层厂房中，一般采用基础梁基础梁来承托围护墙

28、体的重量，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的沉降变形一致。2.3 结构布置2单层厂房结构设计 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、柱柱和基础基础等。2.4 构件选型与截面尺寸确定2.4 2.4 构件选型与截面尺寸确定构件选型与截面尺寸确定Selection of Member Types and Estimation of Their Section Dimensions2单层厂房结构设计适用：保温或不保温卷材防水屋面，屋面坡度不应适用：保温或不保温卷材

29、防水屋面，屋面坡度不应大于大于1/51/5。2.4.1 2.4.1 屋盖结构构件屋盖结构构件Members of Roof Structures 1 1、屋面板、屋面板2.4 构件选型与截面尺寸确定无檩体系屋盖无檩体系屋盖常采用预应力混凝土大型屋面板常采用预应力混凝土大型屋面板其他形式屋面板：其他形式屋面板：有 檩 体 系 屋有 檩 体 系 屋盖盖 常 采 用 预常 采 用 预应 力 混 凝 土应 力 混 凝 土槽 瓦 、 波 形槽 瓦 、 波 形大 瓦 等 小 型大 瓦 等 小 型屋面板。屋面板。2单层厂房结构设计并与屋架间用并与屋架间用预埋钢板焊接预埋钢板焊接，并与屋盖支撑一起，并与屋盖支

30、撑一起保证屋盖保证屋盖结构的整体刚度和稳定性结构的整体刚度和稳定性。2 2、檩条、檩条2.4 构件选型与截面尺寸确定檩条搁在屋架或屋面梁上，檩条搁在屋架或屋面梁上，起着支承小型屋面板并将屋面起着支承小型屋面板并将屋面荷载传给屋架的作用荷载传给屋架的作用。2单层厂房结构设计按型式可分为按型式可分为屋面梁屋面梁、两铰（或三铰）拱屋架两铰（或三铰）拱屋架和和桁架式屋架桁架式屋架三三大类。大类。屋面梁屋面梁：屋面梁的外形有单坡和双坡两种。：屋面梁的外形有单坡和双坡两种。两铰（或三铰）拱屋架两铰（或三铰）拱屋架 ：两铰拱的支座节点为铰接，顶节点为刚：两铰拱的支座节点为铰接，顶节点为刚接；三铰拱的支座节点

31、和顶节点均为铰接。两铰拱的上弦为钢筋混接；三铰拱的支座节点和顶节点均为铰接。两铰拱的上弦为钢筋混凝土构件，三铰拱的上弦可用钢筋混凝土或预应力混凝土构件。凝土构件，三铰拱的上弦可用钢筋混凝土或预应力混凝土构件。 两铰（或三铰）拱屋架两铰（或三铰）拱屋架 3 3、屋架、屋架2.4 构件选型与截面尺寸确定2单层厂房结构设计桁架式屋架桁架式屋架 ：当厂房跨度较大时，采用桁架式屋架较经济，它在：当厂房跨度较大时，采用桁架式屋架较经济，它在单层厂房中应用非常普遍。桁架式屋架的矢高和外形对屋架受力单层厂房中应用非常普遍。桁架式屋架的矢高和外形对屋架受力均有较大影响，一般取高跨比为均有较大影响，一般取高跨比为

32、1/61/81/61/8较为合理，其外形有三角较为合理，其外形有三角形、拱形、梯形、折线形等几种。形、拱形、梯形、折线形等几种。各种形式屋架的内力（各种形式屋架的内力（f/L=1/6） 2.4 构件选型与截面尺寸确定2单层厂房结构设计4 4、天窗架和托架、天窗架和托架天窗架天窗架：作用是形成天：作用是形成天窗以便采光和通风，同窗以便采光和通风，同时承受竖向荷载和水平时承受竖向荷载和水平荷载，并将它们传给屋荷载，并将它们传给屋架。架。托架：托架：一般为一般为12m12m跨跨度的预应力混凝土度的预应力混凝土三角形或折线形构三角形或折线形构件，上弦为钢筋混件，上弦为钢筋混凝土压杆，下弦为凝土压杆，下

33、弦为预应力混凝土拉杆。预应力混凝土拉杆。 天窗架的形式天窗架的形式 托架的形式托架的形式2.4 构件选型与截面尺寸确定由钢筋混凝土或钢材制作，跨度为由钢筋混凝土或钢材制作，跨度为6m6m或或9m9m2单层厂房结构设计吊车梁除吊车梁除直接承受吊车起重、运行和制动时产生的各种往复直接承受吊车起重、运行和制动时产生的各种往复移动荷载移动荷载外，它还具有外，它还具有将厂房的纵向荷载传递至纵向柱列、将厂房的纵向荷载传递至纵向柱列、加强厂房纵向刚度等加强厂房纵向刚度等作用。作用。吊车梁的类型吊车梁的类型吊车梁一般根吊车梁一般根据吊车的起重据吊车的起重量、工作级别、量、工作级别、台数、厂房的台数、厂房的跨度

34、和柱距等跨度和柱距等因素选用。因素选用。2.4 构件选型与截面尺寸确定2.4.2 2.4.2 吊车梁吊车梁Grane Griders 2单层厂房结构设计柱的形式：柱的形式：主要有排架柱和抗风柱两类。主要有排架柱和抗风柱两类。 钢筋混凝土钢筋混凝土排架柱排架柱一般由上柱、下柱和牛腿组成，其结构型式可概括一般由上柱、下柱和牛腿组成，其结构型式可概括为单肢柱和双肢柱两类。上柱一般为矩形截面或环形截面；下柱的截面形为单肢柱和双肢柱两类。上柱一般为矩形截面或环形截面；下柱的截面形式较多，根据其截面形式可分为矩形截面柱、式较多，根据其截面形式可分为矩形截面柱、I形柱、双肢柱和管柱等几形柱、双肢柱和管柱等几

35、类。类。 柱的形式柱的形式抗风柱抗风柱一般由上柱和下一般由上柱和下柱组成，无牛腿，上柱柱组成，无牛腿，上柱为矩形截面，下柱一般为矩形截面，下柱一般为为 I形截面。形截面。2.4.3 2.4.3 柱柱Columns 2.4 构件选型与截面尺寸确定1 1、柱的形式、柱的形式2单层厂房结构设计 柱的截面尺寸除应满足承载力的要求外，还应保证柱的截面尺寸除应满足承载力的要求外，还应保证具有足够的刚度，以免厂房变形过大，造成吊车轮与轨具有足够的刚度，以免厂房变形过大，造成吊车轮与轨道过早磨损，影响吊车的正常运行，或导致墙体和屋盖道过早磨损，影响吊车的正常运行，或导致墙体和屋盖产生裂缝，影响厂房的正常使用。

36、产生裂缝，影响厂房的正常使用。 柱的截面尺寸除了考虑柱的截面尺寸除了考虑吊车起重量吊车起重量和和柱的类型柱的类型两个两个因素外，还应考虑因素外，还应考虑厂房跨数厂房跨数和和高度高度、柱的型式柱的型式、围护结围护结构的材料和构造构的材料和构造、施工和吊装施工和吊装等。等。2.4 构件选型与截面尺寸确定 2 2、柱的截面尺寸、柱的截面尺寸2单层厂房结构设计 单层厂房的柱下基础一般采用独立基础（也称扩展基础）。按施工方法单层厂房的柱下基础一般采用独立基础（也称扩展基础）。按施工方法可分为可分为预制柱下独立基础预制柱下独立基础和和现浇柱下独立基础现浇柱下独立基础两种。对装配式钢筋混凝土两种。对装配式钢

37、筋混凝土单层厂房排架结构，常见的独立基础形式主要有单层厂房排架结构，常见的独立基础形式主要有杯形基础杯形基础、高杯基础高杯基础和和桩桩基础基础等。等。基础的类型基础的类型2.4.4 2.4.4 基础基础Foundations 2.4 构件选型与截面尺寸确定2单层厂房结构设计基础尺寸的初步拟定 基础底面尺寸是根据基底反力和地基承载力根据基底反力和地基承载力由计算确定，基础高度和外形尺寸基础高度和外形尺寸可根据工程经验拟定。2.4 构件选型与截面尺寸确定2单层厂房结构设计2.5 2.5 排架结构内力分析排架结构内力分析Internal Force Analysis of Mill Bents2.5

38、 排架结构内力分析2.5.1 2.5.1 排架计算简图排架计算简图Computational Figures of Mill Bents 1 1、计算单元、计算单元 单层工业厂房是由纵横向排架组成的空间结构。为方便，单层工业厂房是由纵横向排架组成的空间结构。为方便，可简化为纵、横向平面排架分别进行分析。除进行抗震和温度可简化为纵、横向平面排架分别进行分析。除进行抗震和温度应力分析，纵向排架一般不计算。应力分析，纵向排架一般不计算。 可在结构平面图上由相邻柱距的中线截出一个典型的区段，作为排架的可在结构平面图上由相邻柱距的中线截出一个典型的区段，作为排架的计算单元。计算单元。2单层厂房结构设计2

39、.5 排架结构内力分析2 2、基本假定和计算简图、基本假定和计算简图I.柱下端与基础顶面为刚接；柱下端与基础顶面为刚接；II. 柱顶与排架横梁（屋架或屋面梁）为铰接；柱顶与排架横梁（屋架或屋面梁）为铰接；III.横梁（即屋架或屋面梁）为轴向刚度很大的刚性连杆。横梁（即屋架或屋面梁）为轴向刚度很大的刚性连杆。基本假定计算简图2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析2.5.2 2.5.2 排架结构上的荷载排架结构上的荷载Loads on Mill Bents 作用在横向排架结构上的荷载有作用在横向排架结构上的荷载有恒载恒载、屋面活荷载屋面活荷载、雪荷载雪荷载、积灰荷载积灰荷载、吊车荷载吊车荷载和

40、和风荷载风荷载等，除吊车荷载外，其它荷载均取自计算单元范围内。等，除吊车荷载外，其它荷载均取自计算单元范围内。1 1、恒载、恒载屋盖自重屋盖自重G G1 1：屋盖自重包括屋架或屋面梁、屋面板、天沟板、天窗屋盖自重包括屋架或屋面梁、屋面板、天沟板、天窗架、屋面构造层以及屋盖支撑等重力荷载。架、屋面构造层以及屋盖支撑等重力荷载。悬墙自重悬墙自重G G2 2：当设有连系梁支承围护墙体时，排架柱承受着计算当设有连系梁支承围护墙体时，排架柱承受着计算单元范围内连系梁、墙体和窗等重力荷载。单元范围内连系梁、墙体和窗等重力荷载。吊车梁和轨道及连接件自重吊车梁和轨道及连接件自重G G3 3 。柱自重柱自重G

41、G4 4（G G5 5）2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析 恒载作用位置及相应的恒载作用位置及相应的排架计算简图排架计算简图2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析2 2、屋面可变荷载、屋面可变荷载 屋面水平投影面上的屋面均布活荷载标准值，按下列情屋面水平投影面上的屋面均布活荷载标准值，按下列情况取：不上人的屋面为况取：不上人的屋面为0.5kN/m2；上人的屋面为；上人的屋面为2.0kN/m2 屋面均布活荷载屋面均布活荷载 屋面雪荷载屋面雪荷载屋面水平投影面上的雪荷载标准值屋面水平投影面上的雪荷载标准值Sk (kN/m2)kr 0ss式中式中: 为基本雪压为基本雪压 (kN/m2)；

42、 为屋面积雪分布系数。为屋面积雪分布系数。0sr 屋面积灰荷载屋面积灰荷载 屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，取两者中的较大值；屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，取两者中的较大值；当有屋面积灰荷载时，积灰荷载应与雪荷载或不上人的屋面当有屋面积灰荷载时，积灰荷载应与雪荷载或不上人的屋面均布活荷载两者中的较大值同时考虑。均布活荷载两者中的较大值同时考虑。2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析3 3、风荷载、风荷载式中式中 基本风压值（基本风压值（kN/m2），是以当地比较空旷平坦地面上），是以当地比较空旷平坦地面上离地离地10m高处统计所得的高处统计所得的50年一遇年一遇10分钟平均最大风速为

43、标准确定的分钟平均最大风速为标准确定的风压值；风压值； 高度高度z处的风振系数；处的风振系数； 风压高度变化系数；风压高度变化系数； 风荷载体型系数。风荷载体型系数。 zzs0wks0 zzww垂直于建筑物表面上的风荷载标准值垂直于建筑物表面上的风荷载标准值 （kN/m2）按下式计算）按下式计算 kw2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析进行排架结构内力分析时，通常将作用在厂房上的风荷载作如下简化： 作用在排架柱顶以下墙面上的水平风荷载近似按均布荷载计算，其风压高度变化系数可根据柱顶标高确定BwBwqBwBwqzskzsk02220111 作用在排架柱顶以上屋盖上的风荷载仍取为垂直于屋面的

44、均布荷载，但仅考虑其水平分力对排架的作用，且以水平集中荷载的形式作用在排架柱顶。BwhhBlwFzssssnikiw02431211sin2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析4 4、吊车荷载、吊车荷载最大轮压Pmax，k:当小车在额定最大起重量，并开到大车一侧的极限状态位置时，小车所在一侧轮压出现的最大值。在另一侧的轮压称为最小轮压Pmin,k。 吊车竖向荷载gQGFFnppmin,max,2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析当两台吊车满起重量并开到如下位置时，柱子将产生最大竖向力。根据影响线的概念，P=1，则柱子产生的内力为ipiipiy

45、FDyFDmin,minmax,max2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析D Dmaxmax,D,Dminmin 单跨排架的两种荷载情况单跨排架的两种荷载情况吊车竖向荷载Dmax,Dmin ，作用点位置与吊车梁和轨道自重G3相同，距下柱截面形心的偏心距e33minmin3maxmaxeDMeDM2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析 吊车横向水平荷载 小车吊起起重量以后，在启动和刹车时产生的惯性力，即为横向水平制动力。 吊车的横向制动力平均传给两侧的结构。 在计算吊车横向水平荷载作用下的排架结构内力时，无论是单跨还是多跨最多开率两台吊车同时刹车。 对于一般四轮桥式吊车，每一个轮子作用

46、在轨道上的横向水平制动力T为：)(41gQTk2单层厂房结构设计横向水平制动力系数，按下列规定取值12. 0100时，当额定起重量kNQ软钩吊车：软钩吊车：10. 0k500160时，取当额定起重量NQ08. 0k750时，当额定起重量NQ硬钩吊车：硬钩吊车：20. 02.5 排架结构内力分析式中式中T Ti为第为第i i个大车轮个大车轮子的横向水平制动力。子的横向水平制动力。maxiiTT y2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析 吊车纵向水平荷载 吊车纵向水平荷载标准值吊车纵向水平荷载标准值T0，按作用在一边轨道上所，按作用在一边轨道上所有刹车轮的最大轮压之和的有刹车轮的最大轮压之和的

47、10%采用，即采用，即式中，式中，n为施加在一边轨道上所有刹车轮数之和，对于为施加在一边轨道上所有刹车轮数之和，对于一般的四轮吊车，一般的四轮吊车，n=1。 无论单跨或多跨厂房，在计算吊车纵向水平荷载时，无论单跨或多跨厂房，在计算吊车纵向水平荷载时，一侧的整个纵向排架上最多只能考虑一侧的整个纵向排架上最多只能考虑2台吊车。台吊车。10/max,0pnFT 2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析2.5.3 2.5.3 等高排架内力分析等高排架内力分析Analysis for Internal Forces of Mill Bents with Equal Heights 1.单阶一次超静定柱

48、在任意荷载作用下的柱顶反力力法求解变截面构件问题，求在变截面处作用一力偶力法求解变截面构件问题，求在变截面处作用一力偶M时，柱顶反力时，柱顶反力R由结构力学方法可得：lEICH03) 11(1330nCMEIHlu21221uHuEIlEIuHlHMR0uRuRluuIInHH,令HMCRM) 11(112332nCM2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析2.柱顶水平集中力作用下等高排架内力分析1VF1iniVnVniiVF1由平衡条件：由平衡条件：iiiV由物理条件：由物理条件：由几何条件：由几何条件：ni1可求得：可求得：FViiniiii1/1/1称为柱称为柱i i的剪力分配系数。的

49、剪力分配系数。2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析当排架结构柱顶作用水平集中力F时，各柱的剪力按其抗剪刚度与各柱抗剪刚度总和的比例关系进行分配。注：各柱的柱顶剪力Vi仅与F的大小有关，而与其作用在排架左侧或右侧柱顶处位置无关，但F的作用位置对横梁内力有影响。剪力分配系数必满足 。 1i2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析3.任意荷载作用下等高排架内力分析等高排架在任意荷载作用下，为了利用剪力分配法求解，通常可采用以下三个步骤来进行这种情况下的排架内力分析。l 对承受任意荷载作用的排架，先在排架柱顶部附加一个不动铰支座以阻止其侧移，则各柱为单阶一次超静定柱，应用柱顶反力系数可求得各柱

50、反力Ri及相应的柱端剪力，柱顶假想的不动铰支座总反力为 。iRRl 撤除假想的附加不动铰支座，将支座总反力R反向作用于排架柱顶，应用剪力分配法可求出柱顶水平力R作用下各柱顶剪力 。iRl 将前面的计算结果相叠加，可得到在任意荷载作用下排架柱顶剪力 ，然后可求出各柱的内力。 iiRR2单层厂房结构设计 任意荷载作用下等高排架内力分析2.5 排架结构内力分析2单层厂房结构设计1.厂房整体空间作用的概念 u 当各榀排架柱顶均受有水平集中力R，且厂房两端无山墙时每一榀排架都相当于一个独立的平面排架。2.5.5 2.5.5 单层厂房排架考虑整体空间作用的计算单层厂房排架考虑整体空间作用的计算Spatia

51、l Work of Mill Bents of One-story Industrial Workshops 2.5 排架结构内力分析2单层厂房结构设计1.厂房整体空间作用的概念 u 当各榀排架柱顶均受有水平集中力R，但厂房两端有山墙时，山墙则通过屋盖等纵向联系构件对其它各榀排架有不同程度的约束作用，使各榀排架柱顶水平位移呈曲线分布，且 。 ba2.5.5 2.5.5 单层厂房排架考虑整体空间作用的计算单层厂房排架考虑整体空间作用的计算Spatial Work of Mill Bents of One-story Industrial Workshops 2.5 排架结构内力分析2单层厂房结构

52、设计1.厂房整体空间作用的概念 u 当仅其中一榀排架柱顶作用水平集中力R，且厂房两端无山墙时，则直接受荷排架通过屋盖等纵向联系构件，受到非直接受荷排架的约束，使其柱顶的水平位移减小，即 。 ca2.5.5 2.5.5 单层厂房排架考虑整体空间作用的计算单层厂房排架考虑整体空间作用的计算Spatial Work of Mill Bents of One-story Industrial Workshops 2.5 排架结构内力分析2单层厂房结构设计1.厂房整体空间作用的概念 u 当仅其中一榀排架柱顶作用水平集中力R，但厂房两端有山墙时，则直接受荷载排架受到非受荷排架和山墙两种约束，故各榀排架的柱

53、顶水平位移将更小，即 。 dc2.5.5 2.5.5 单层厂房排架考虑整体空间作用的计算单层厂房排架考虑整体空间作用的计算Spatial Work of Mill Bents of One-story Industrial Workshops 2.5 排架结构内力分析2单层厂房结构设计 厂房空间作用分析厂房空间作用分析 当结构布置或荷载分布当结构布置或荷载分布不均匀时，由于屋盖等纵向不均匀时，由于屋盖等纵向联系构件将各榀排架或山墙联系构件将各榀排架或山墙联系在一起，故各榀排架或联系在一起，故各榀排架或山墙的受力及变形都不是单山墙的受力及变形都不是单独的，而是相互制约。这种独的，而是相互制约。这

54、种排架与排架，排架与山墙之排架与排架，排架与山墙之间的相互制约作用，称为间的相互制约作用，称为厂厂房的整体空间作用房的整体空间作用。 单层厂房单层厂房整体空间作用的程度整体空间作用的程度主要取决于主要取决于屋盖的水平刚度屋盖的水平刚度、荷载荷载类型类型、山墙刚度和间距山墙刚度和间距等因素。等因素。2.5 排架结构内力分析2单层厂房结构设计2.吊车荷载作用下考虑厂房整体空间作用的排架内力分析 根据试验资料及理论分析，给出了吊车荷载作用下单层单根据试验资料及理论分析，给出了吊车荷载作用下单层单跨的空间工作分配系数。跨的空间工作分配系数。厂房空间工作示意图厂房空间工作示意图2.5 排架结构内力分析2

55、单层厂房结构设计厂厂 房房 情情 况况吊车起吊车起重量重量（t）厂房长度（厂房长度（m）6060有檩屋有檩屋盖盖两端无山墙或一端有两端无山墙或一端有山墙山墙300.900.85两端有山墙两端有山墙300.85无檩屋无檩屋盖盖两端无山墙或一端有两端无山墙或一端有山墙山墙75 厂房跨度（厂房跨度（m）1227271227270.900.850.850.80两端有山墙两端有山墙750.80单跨厂房空间作用分配系数单跨厂房空间作用分配系数2.5 排架结构内力分析2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析3.考虑厂房整体空间按作用时排架内力计算步骤先假定排架柱顶无侧移，求出在吊车水平荷载Tmax作用下的

56、柱顶反力R，以及相应的柱顶剪力；将柱顶反力R乘以空间作用分配系数，并将它反方向施加于可侧移的平面排架上，求出各柱顶剪力AR， BR将上述两项计算求得的柱顶剪力叠加，即为考虑空间作用的柱顶剪力；根据柱顶剪力及柱上实际承受的荷载，可求出各柱的内力2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析考虑厂房整体空间作用时，柱顶剪力为：考虑厂房整体空间作用时，柱顶剪力为：RRViii不考虑厂房整体空间作用时，柱顶剪力为：不考虑厂房整体空间作用时，柱顶剪力为：RRViii力减小上柱内力增大，下柱内空间作用时，。因此，考虑厂房整体故由于iiVV , 0 . 12单层厂房结构设计2.5.6 2.5.6 内力组合内力组

57、合Combination of Internal Forces 2.5 排架结构内力分析 所谓所谓内力组合内力组合，就是将排架柱在各单项荷载作用下的内力，按照它，就是将排架柱在各单项荷载作用下的内力，按照它们在使用过程中同时出现的可能性，求出在某些荷载共同作用下，柱控们在使用过程中同时出现的可能性，求出在某些荷载共同作用下，柱控制截面可能产生的最不利内力，作为柱和基础配筋计算的依据。制截面可能产生的最不利内力，作为柱和基础配筋计算的依据。1.柱的控制截面 控制截面控制截面是指是指对截面配筋起控制作用的截面。对截面配筋起控制作用的截面。IIIIIIIIIIII2.内力组合原则 由可变荷载效应控制

58、的组合由可变荷载效应控制的组合111.2GkQQ kSSS11.20.9nGkQiQikiSSS由永久荷载效应控制的组合由永久荷载效应控制的组合11.35 nGkQiciQikiSSS2单层厂房结构设计3.内力组合项目 通常选择以下四种内力组合作为截面最不利内力组合：通常选择以下四种内力组合作为截面最不利内力组合： +Mmax及相应的及相应的N，V； Mmax及相应的及相应的N，V； Nmax及相应的及相应的M，V； Nmin及相应的及相应的M，V。2.5 排架结构内力分析2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析4.内力组合注意项目 在任何情况下，都必须考虑恒荷载产生的内力。在任何情况下，都

59、必须考虑恒荷载产生的内力。 每次内力组合时，只能以一种内力为目标来决定可变荷载的取舍，每次内力组合时，只能以一种内力为目标来决定可变荷载的取舍，并求得与其相应的其余两种内力。并求得与其相应的其余两种内力。 在吊车竖向荷载中，同一柱的同一侧牛腿上有在吊车竖向荷载中，同一柱的同一侧牛腿上有Dmax或或Dmin作用，作用，两者只能选择一种参加组合。两者只能选择一种参加组合。 吊车横向水平荷载吊车横向水平荷载Tmax同时作用在同一跨内的两个柱子上，向左同时作用在同一跨内的两个柱子上，向左或向右，组合时只能选取其中一个方向。或向右，组合时只能选取其中一个方向。 风荷载有向左、向右吹两种情况，只能选择一种

60、参加组合。风荷载有向左、向右吹两种情况，只能选择一种参加组合。 由于多台吊车同时满载的可能性较小，所以当多台吊车参与组合由于多台吊车同时满载的可能性较小，所以当多台吊车参与组合时，其内力应乘以相应的荷载折减系数。时，其内力应乘以相应的荷载折减系数。 2单层厂房结构设计2.6 2.6 柱的设计柱的设计Design of Columns2.6 柱的设计2.6.1 2.6.1 截面设计截面设计Design of Section 1.截面配筋计算 各控制截面的不利内力组合（M,N,V）是柱配筋计算的依据。一般情况下，矩形、工字形截面实腹柱可按构造要求配置箍筋，不必进行受剪承载力计算。采用对称配筋偏心受