第三章单层厂房结构学习教案

1、会计学1第三章单层厂房第三章单层厂房(chngfng)结构结构第一页，共105页。概述(i sh) 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 第1页/共104页第二页，共105页。混合结构 钢筋(gngjn)混凝土结构 1 单层厂房(chngfng)的结构类型和体系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） 结构类型结构类型： 钢结构 除上述情况以外的单层厂房均可采用混

2、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2页/共104页第三页，共105页。 排架结构(jigu) 门式刚架结构（2）结构体系：排架结构和刚架结构排架结构：由屋架、柱和基础组成，柱与屋架铰接，与基础刚接。排架结构传力明确，构造简单，有利于实现设计标准化，构配件生产工厂化，是目前单层厂房(chngfng)结构的基本结构形式。刚架结构：门式钢架的柱和横梁刚接成一个构件，而柱与基础通常为铰接。（根据顶节点的连接形式分为两铰门架、三铰门架）第3页/共104页第四页，共105页。刚架：跨度、高度较小时(xiosh)，经济性优于排架门式刚架结构适用于：屋盖较轻的无吊车或吊车吨位不超过

3、100kN，跨度不超 18m，檐口高度不超过10m的中小型单厂。结构结构(jigu)体系：排架和刚架体系：排架和刚架第4页/共104页第五页，共105页。1 结构(jigu)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5页/共104页第六页，共105页。屋盖结构(jigu) 有檩体系 无檩体系

4、 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 屋盖结构1 结构组成 第6页/共104页第七页，共105页。横向(hn xin)排架 结 构 由横梁、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1 结构组成 第7页/共104页第八页，共105页。纵向(zn xin)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

5、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围护结构 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用在墙面上的风荷载纵向平面排架组成及荷载图1 结构组成 第8页/共104页第九页，共105页。 单层厂房结构中，纵向平面排架和横向平面排架间主要通过(tnggu)屋盖结构和支撑体系相连接而形成空间结构，各构件及其作用为单层厂房结构构件及其作用 构件名称构件名称构件作用构件作用备注备注屋屋盖盖结结构构屋面板屋面板承受屋面构造层自重、屋面活荷载、雪荷载、积承受屋面构造层自重、屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载以及

6、施工荷载等，并将它们传给屋架（屋灰荷载以及施工荷载等，并将它们传给屋架（屋面梁），具有覆盖、围护和传递荷载的作用面梁），具有覆盖、围护和传递荷载的作用支撑在屋架（屋支撑在屋架（屋面梁）或檩条上面梁）或檩条上天沟板天沟板屋面排水并承受屋面积水及天沟板上的构造层自屋面排水并承受屋面积水及天沟板上的构造层自重、施工荷载等，并将它们传给屋架重、施工荷载等，并将它们传给屋架天窗架天窗架形成天窗以便于采光和通风，承受其上屋面板传形成天窗以便于采光和通风，承受其上屋面板传来的荷载及天窗上的风荷载等，并将它们传给屋来的荷载及天窗上的风荷载等，并将它们传给屋架架托架托架当柱距比屋架间距大时，用以支撑屋架，并将荷

7、当柱距比屋架间距大时，用以支撑屋架，并将荷载传给柱载传给柱1 结构组成 第9页/共104页第十页，共105页。构件名称构件名称构件作用构件作用备注备注屋屋盖盖结结构构屋架或屋架或屋面梁屋面梁与柱形成横向排架结构，承受屋盖上的全部竖与柱形成横向排架结构，承受屋盖上的全部竖向荷载，并将它们传给柱向荷载，并将它们传给柱檩条檩条支撑小型屋面板（或瓦材），承受屋面板传来支撑小型屋面板（或瓦材），承受屋面板传来的荷载，并将它们传给屋架的荷载，并将它们传给屋架有檩体系屋盖有檩体系屋盖中采用中采用柱柱排架柱排架柱承受屋盖结构、吊车梁、外墙、柱间支撑等传承受屋盖结构、吊车梁、外墙、柱间支撑等传来的竖向和水平荷载

8、，并将它们传给基础来的竖向和水平荷载，并将它们传给基础同时为横向排同时为横向排架和纵向排架架和纵向排架中的构件中的构件抗风柱抗风柱承受山墙传来的风荷载，并将它们传给屋盖结承受山墙传来的风荷载，并将它们传给屋盖结构和基础构和基础也是围护结构也是围护结构的一部分的一部分支支撑撑体体系系屋盖屋盖支撑支撑加强屋盖结构空间刚度，保证屋架的稳定，将加强屋盖结构空间刚度，保证屋架的稳定，将风荷载传给排架结构风荷载传给排架结构柱间柱间支撑支撑加强厂房的纵向刚度和稳定性，承受并传递纵加强厂房的纵向刚度和稳定性，承受并传递纵向水平荷载至排架柱或基础向水平荷载至排架柱或基础1 结构(jigu)组成 第10页/共10

9、4页第十一页，共105页。构件名称构件名称构件作用构件作用备注备注围围护护结结构构外纵墙外纵墙山墙山墙厂房的围护构件，承受风荷载及其自重厂房的围护构件，承受风荷载及其自重连系梁连系梁连系纵向柱列，增强厂房的纵向刚度，并将风荷载连系纵向柱列，增强厂房的纵向刚度，并将风荷载传递给纵向柱列，同时还承受其上部墙体的重量传递给纵向柱列，同时还承受其上部墙体的重量圈梁圈梁加强厂房的整体刚度，防止由于地基不均匀沉降或加强厂房的整体刚度，防止由于地基不均匀沉降或较大振动荷载引起的不利影响较大振动荷载引起的不利影响过梁过梁承受门窗洞口上部墙体的重量，并将它们传给门窗承受门窗洞口上部墙体的重量，并将它们传给门窗两

10、侧墙体两侧墙体基础梁基础梁承受围护墙体的重量，并将它们传给基础承受围护墙体的重量，并将它们传给基础吊车梁吊车梁承受吊车竖向和横向或纵向水平荷载，并将它们分承受吊车竖向和横向或纵向水平荷载，并将它们分别传给横向或纵向排架别传给横向或纵向排架简支在柱简支在柱牛腿上牛腿上基础基础承受柱、基础梁传来的全部荷载，并将它们传给地承受柱、基础梁传来的全部荷载，并将它们传给地基基1 结构(jigu)组成 第11页/共104页第十二页，共105页。工业(gngy)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 1 厂房结构的设计步骤 一个建设项目的设计，一般包括工艺设计、建筑设计、结构设计

11、和设备设计（如水、暖、电等）等几方面。就单层厂房结构设计而言，可分为方案设计、技术设计和施工图绘制等三个阶段。确定结构形式、标高等剖面问题 选择结构构件类型 确定结构布置 确定结构计算简图 荷载计算及排架内力分析 结构构件（柱、基础等）设计 结构布置图（屋面、柱、基础等） 构件布置与配筋图 节点大样图 第12页/共104页第十三页，共105页。14一、柱网布置一、柱网布置(bzh)柱网是竖向承重构件纵横向定位轴线柱网是竖向承重构件纵横向定位轴线(zhu xin)(zhu xin)所形成的网格。所形成的网格。柱距应采用柱距应采用(ciyng)6(ciyng)6米或米或6 6米的倍数；米的倍数；跨

12、度在跨度在1818米以下采用米以下采用3 3米的倍数，在米的倍数，在1818米以上采用米以上采用6 6米的倍数。米的倍数。3.3.3 3.3.3 单层排架结构布置单层排架结构布置单厂设计3.3 组成与布置组成与布置3.3 .1结构种类3.3 .2结构组成3.3 .3结构布置结构布置第13页/共104页第十四页，共105页。15二、定位二、定位(dngwi)轴线轴线墙、边柱与纵向定位轴线墙、边柱与纵向定位轴线(zhu xin)的关系：的关系：D柱距柱距6 6米、无吊车米、无吊车(dioch)(dioch)或或边柱外缘和墙内缘与轴线重合，称封闭结合。边柱外缘和墙内缘与轴线重合，称封闭结合。t20Q

13、柱距柱距6 6米、米、边柱外缘和墙内缘与轴线之间加联系尺寸边柱外缘和墙内缘与轴线之间加联系尺寸D=150D=150，称非封闭结合。，称非封闭结合。2050Qt柱距柱距1212米、或米、或联系尺寸联系尺寸D=250D=250、500500。tQ50单厂设计3.3 组成与布置组成与布置3.3 .1结构种类3.3 .2结构组成3.3 .3结构布置结构布置第14页/共104页第十五页，共105页。16中柱与纵向定位中柱与纵向定位(dngwi)轴线的关系：轴线的关系：等高跨等高跨上柱中心线与纵向上柱中心线与纵向(zn xin)(zn xin)轴线重合轴线重合h/2h/2单柱单柱高低跨高低跨双柱双柱tQ2

14、0高跨高跨tQ32高跨高跨A=DA=DtQ20高跨高跨A=B+CA=B+CtQ32高跨高跨A=B+C+DA=B+C+D单厂设计3.3 组成与布置组成与布置3.3 .1结构种类3.3 .2结构组成3.3 .3结构布置结构布置第15页/共104页第十六页，共105页。17墙、柱与横向墙、柱与横向(hn xin)定位轴线的关系：定位轴线的关系：柱柱伸缩缝和端部处伸缩缝和端部处一般一般(ybn)(ybn)部位处柱中心线与轴线重合部位处柱中心线与轴线重合600600600墙墙非承重墙：墙内缘与轴线非承重墙：墙内缘与轴线(zhu xin)(zhu xin)重合重合承重墙：承重墙：墙内缘与轴线的距离为半砖或

15、半砖的倍数。墙内缘与轴线的距离为半砖或半砖的倍数。单厂设计3.3 组成与布置组成与布置3.3 .1结构种类3.3 .2结构组成3.3 .3结构布置结构布置第16页/共104页第十七页，共105页。18三、变形缝设置三、变形缝设置(shzh)伸缩缝伸缩缝横向伸缩缝一般采用横向伸缩缝一般采用(ciyng)(ciyng)双柱；纵向伸缩缝一般采用双柱；纵向伸缩缝一般采用(ciyng)(ciyng)单柱。单柱。沉降缝沉降缝一般一般(ybn)(ybn)不设。下列情况之一设：不设。下列情况之一设：相邻部位高差很大；相邻部位高差很大；相邻跨吊车起重量悬殊；相邻跨吊车起重量悬殊；下卧土层有很大变化；下卧土层有很

16、大变化；各部分施工时间相差很长。各部分施工时间相差很长。抗震缝抗震缝当厂房平、立面布置复杂或结构高度、刚度相差很大时设置。当厂房平、立面布置复杂或结构高度、刚度相差很大时设置。单厂设计3.3 组成与布置组成与布置3.3 .1结构种类3.3 .2结构组成3.3 .3结构布置结构布置第17页/共104页第十八页，共105页。19四、厂房四、厂房(chngfng)的剖面布置的剖面布置高度高度(god)自室内自室内(sh ni)(sh ni)地面至柱顶的高度应为地面至柱顶的高度应为300300的倍数；的倍数；自室内地面至牛腿的高度应为自室内地面至牛腿的高度应为300300的倍数；的倍数；自室内地面至吊

17、车轨道的标志高度应为自室内地面至吊车轨道的标志高度应为600600的倍数。的倍数。净空要求净空要求屋架下弦与吊车架外轮廓线的距离屋架下弦与吊车架外轮廓线的距离 ；吊车架外缘与上柱内缘的间距吊车架外缘与上柱内缘的间距 mmHC220)75(100)50(802tQmmtQmmB、轨道中心线与纵向轴线的距离轨道中心线与纵向轴线的距离mm750单厂设计3.3 组成与布置组成与布置3.3 .1结构种类3.3 .2结构组成3.3 .3结构布置结构布置净空第18页/共104页第十九页，共105页。 五 屋盖支撑(zh chng)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

18、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、直腹杆和屋架上弦杆构成的水平 桁架。 作用：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载和其他纵向水平荷载，并传至厂房纵向柱列。 布置：当屋盖为有檩体系，或屋盖为无檩体系，但屋面板与屋架的连接质量不能保证且抗风柱与屋架上弦连接，每一伸缩缝区段端部第一或第二柱间布置；当设有天窗，且天窗通过厂房端部的第二柱间或通过伸缩缝，应在第一或第二柱间的天窗范围内设置，并在天窗范围内沿纵向设置13道通长的受压系杆，将天窗范围内各榀屋架与上弦横向水平支撑连系起来。 第19页/共

19、104页第二十页，共105页。 上弦(shngxin)横向水平支撑布置屋盖支撑布置第20页/共104页第二十一页，共105页。（2）下弦(xi xin)横向水平支撑构成：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 。作用：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。 布置：当屋架下弦设有悬挂吊车，或厂房内有较大振动，或山墙风荷载通过抗风柱传至屋架下弦，应在每一伸缩缝区段两端的第一或第二柱间设置，宜与上弦横向水平支撑设置在同一柱间。下弦横向水平支撑布置 屋盖支撑布置第21页/共104页第二十二页，共105页。（3）纵向(zn xin)水平支撑构成：由交叉角钢、直

20、杆和屋架下弦第一节间组成的纵向水平桁架 。作用：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稳定。 布置：当设有软钩桥式吊车且厂房高度大、吊车起重量较大，应在屋架下弦端节间沿厂房纵向通长或局部设置一道；当已设有下弦横向水平支撑时，为保证厂房空间刚度，应尽可能与横向水平支撑连接，以形成封闭的水平支撑系统。纵向水平支撑布置 屋盖支撑布置第22页/共104页第二十三页，共105页。（4）垂直(chuzh)支撑构成：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W形。作用：保证屋架受荷后在平面外的稳定；传递纵向水平力。 布置：应与下弦横向水平

21、支撑布置在同一柱间内。当厂房跨度小于18m且无天窗时，一般可不设垂直支撑和水平系杆；当厂房跨度1830m、屋架间距为6m、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，屋架跨中设置一道垂直支撑；当屋架跨度大于30m时，应在每一伸缩缝区段端部的第一或第二柱间，屋架跨度1/3左右的节点处设置两道垂直支撑。 屋盖支撑布置第23页/共104页第二十四页，共105页。 垂直(chuzh)支撑和水平系杆布置图 屋盖支撑布置第24页/共104页第二十五页，共105页。（5）水平(shupng)系杆构成：分为上弦水平系杆和下弦水平系杆 。作用：上弦水平系杆是为保证屋架上弦或屋面梁受压翼缘的侧向稳定

22、；下弦水平系杆是为防止在吊车或有其它水平振动时屋架下弦侧向颤动。 布置：当屋盖设置垂直支撑时，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，设置通长的水平系杆。刚性系杆（压杆）：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系杆。 柔性系杆（拉杆）：其余均可采用柔性系杆。 屋盖支撑布置第25页/共104页第二十六页，共105页。（6）天窗(tinchung)架支撑构成：包括天窗架上弦横向水平支撑、天窗架间的垂直支撑和水平系杆。作用：保证天窗架上弦的侧向

23、稳定 ；将天窗端壁上的风荷载传给屋架 。 布置：纵向位置（柱间） ：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。横向位置（道） ：一般垂直支撑设置在天窗两侧。水平系杆 ：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，檩条可以代替柔性系杆。 屋盖支撑布置第26页/共104页第二十七页，共105页。天窗架支撑(zh chng)布置 屋盖支撑布置第27页/共104页第二十八页，共105页。六 柱间支撑(zh chng)布置 构成：由交叉钢杆件组成，交叉倾角宜取45，支撑钢构件的截面尺寸需经承载力和稳定计算确定 。 柱间支撑是纵向平面排架中最主

24、要的抗侧力构件。作用：提高厂房的纵向刚度和稳定性；将吊车纵向水平制动力、山墙及天窗端壁的风荷载、纵向水平地震作用等传至基础。柱间支撑作用示意图第28页/共104页第二十九页，共105页。分类：对于有吊车的厂房，按其位置可分为(fn wi)上柱柱间支撑和下柱柱间支撑。 上柱柱间支撑 ：位于牛腿上部，并在柱顶设置通长的刚性系杆；承受作用在山墙及天窗壁端的风荷载，并保证厂房上部的纵向刚度。 下柱柱间支撑 ：位于牛腿下部；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，并将其传至基础 。 形式：十字交叉形；当柱间要通行或放置设备，或柱距较大而不宜采用交叉支撑时，可采用门架式支撑。 门架式柱

25、间支撑柱间支撑布置 第29页/共104页第三十页，共105页。布置:（1）当设有A6A8的吊车，或A1A5的吊车起重量10t时（2）厂房跨度18m，或柱高8m时（3）厂房每列纵向柱总数7根时（4）设有3t以上的悬挂吊车时（5）露天吊车栈桥的柱列，应设置(shzh)柱间支撑。上柱柱间支撑设置：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区段中央或临近中央的柱间 。 下柱柱间支撑设置：在伸缩缝区段中部与上柱柱间支撑相应的位置 。 柱间支撑布置 第30页/共104页第三十一页，共105页。优点：纵向(zn xin)水平荷载作用下传力路线较短；厂房两端的温度伸缩变形较小；厂房纵向(zn

26、 xin)构件的伸缩受柱间支撑的约束较小，所引起的结构温度应力也较小。 柱间支撑与伸缩变形的关系 柱间支撑布置 避免如图(b)(c)布置第31页/共104页第三十二页，共105页。七 围护结构布置(bzh) 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32页/共104页第三十三页，共105页。（2）圈梁、连系梁、过梁(u lin)和基础梁 圈梁是设置于墙体内并与柱子连接的现浇钢筋混

27、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。 围护结构布置第33页/共104页第三十四页，共105页

28、。1 主要(zhyo)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34页/共104页第三十五页，共105页。 檩条：檩条搁在屋架或屋面梁上，起着支承(zh chn)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

29、盖结构的整体刚度和稳定性。各种形式的屋面板1 主要构件的选型第35页/共104页第三十六页，共105页。 屋面(wmin)梁和屋架：按型式可分为屋面(wmin)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（或三铰）拱屋架 ：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。 两铰（或三铰）拱屋架 1 主要构件的选型第36页/共104页第三十七页，共105页。38一、屋架一、屋架(wji)(wji)种类种类混凝土屋架混凝土屋架(wji)钢筋混凝土三角形屋架钢

30、筋混凝土三角形屋架钢筋混凝土折线形屋架钢筋混凝土折线形屋架预应力混凝土折线形屋架预应力混凝土折线形屋架预应力混凝土梯形屋架预应力混凝土梯形屋架预应力混凝土直腹杆屋架预应力混凝土直腹杆屋架钢屋架钢屋架(wji)组合屋架组合屋架三角形钢屋架三角形钢屋架梯形钢屋架梯形钢屋架矩形钢屋架矩形钢屋架曲拱钢屋架曲拱钢屋架单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析2.3 排架柱设计2.5 .1概述2.4 基础设计2.5 屋面构件屋面构件2.5 .2屋架设计屋架设计一、种类一、种类第37页/共104页第三十八页，共105页。桁架式屋架 ：当厂房跨度较大时，采用(ciyng)桁架式屋架较经济，它在单层厂房中应用非

31、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1/61/10较为合理，其外形有三角形、拱形、梯形、折线形等几种。各种形式屋架(wji)的内力（f/L=1/6） 第38页/共104页第三十九页，共105页。40二、屋架二、屋架(wji)(wji)形式与杆件尺寸要求形式与杆件尺寸要求高跨比高跨比1/101/61/101/6，外形，外形(wi xn)(wi xn)应接近简支梁的弯矩图。应接近简支梁的弯矩图。混凝土屋架混凝土屋架节间长度：上弦节间长度：上弦3 3米、米、4.54.5米、米、6 6米；下弦米；下弦4.54.5米、米、6 6米；米；杆件尺寸：杆件尺寸：上弦不小于上弦不

32、小于200200180180；下弦不小于；下弦不小于200 200 140140；腹杆不小于；腹杆不小于100 100 100100；长细比不大于；长细比不大于4040（拉）、（拉）、3535（压）（压）钢屋架钢屋架节间长度：上弦节间长度：上弦1.51.5米或米或3 3米，有檩体系米，有檩体系0.80.83m3m；下弦；下弦3 3米；米；长细比：受压长细比：受压150150；受拉；受拉350350（250250）单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析2.3 排架柱设计2.5 .1概述2.4 基础设计2.5 屋面构件屋面构件2.5 .2屋架设计屋架设计一、种类(zhngli)二、形状与尺寸二

33、、形状与尺寸第39页/共104页第四十页，共105页。41三、屋架三、屋架(wji)(wji)内力分析内力分析1.1.计算模型计算模型按多跨折线连续梁计算上弦弯矩（主弯矩）；按多跨折线连续梁计算上弦弯矩（主弯矩）；按铰接按铰接桁架计算杆件轴力。桁架计算杆件轴力。1R2R3R1R2R11RP 22RP 22RP 11RP 33RP 2.2.荷载荷载自重（建筑层、屋面板、自重（建筑层、屋面板、 屋架、支撑）屋架、支撑）活载（屋面活载、雪载、活载（屋面活载、雪载、 积灰载）积灰载）施工荷载施工荷载2/5 . 0mkN单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析2.3 排架柱设计2.5 .1概述2.4

34、基础设计2.5 屋面构件屋面构件2.5 .2屋架设计屋架设计一、种类(zhngli)二、形状(xngzhun)与尺寸三、内力分析三、内力分析第40页/共104页第四十一页，共105页。423.3.荷载荷载(hzi)(hzi)组合组合恒载恒载+ +全跨全跨 屋面屋面(wmin)(wmin)活载（雪载）活载（雪载）+ +积灰载积灰载 ；恒载恒载+ +半跨半跨 屋面屋面(wmin)(wmin)活载（雪载）活载（雪载）+ +积灰载积灰载 ；屋架与支撑自重屋架与支撑自重+ +半跨半跨 屋面板自重屋面板自重+ +施工荷载施工荷载 。4.4.内力内力上弦：弯矩和轴向压力；上弦：弯矩和轴向压力；腹杆和下弦：轴

35、力。腹杆和下弦：轴力。单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析2.3 排架柱设计2.5 .1概述2.4 基础设计2.5 屋面构件屋面构件2.5 .2屋架设计屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析三、内力分析第41页/共104页第四十二页，共105页。435. 5. 计算计算(j sun)(j sun)模型的误差及措施模型的误差及措施铰接铰接(jioji)（对腹杆的影响不大）（对腹杆的影响不大）实际上，由于腹杆的变形，使上弦节点实际上，由于腹杆的变形，使上弦节点(ji din)产生位移，从而使在上弦杆中引起附加弯矩，称为次弯矩。产生位移，从而使在上弦杆中引起附加弯矩，称为次弯矩。上弦节点为

36、不动铰支座上弦节点为不动铰支座措施：将上弦杆和端部斜杆的截面（钢结构）或配筋量（混凝土结构）适当增加。措施：将上弦杆和端部斜杆的截面（钢结构）或配筋量（混凝土结构）适当增加。单厂设计2.1 组成与布置2.2 结构分析2.3 排架柱设计2.5 .1概述2.4 基础设计2.5 屋面构件屋面构件2.5 .2屋架设计屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析三、内力分析第42页/共104页第四十三页，共105页。 天窗(tinchung)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12m跨度的预应力混凝土

37、三角形或折线形构件，上弦为钢筋混凝土压杆，下弦为预应力混凝土拉杆 。 天窗架的形式 托架的形式1 主要构件的选型第43页/共104页第四十四页，共105页。45概述概述(i sh)(i sh)吊车梁设计吊车梁设计(shj)(shj)要要点点吊车梁直接吊车梁直接(zhji)承受吊车荷载，并构成纵向排架，加强厂房纵向刚度，传递纵向荷载。是单层工业厂房的重要构件。承受吊车荷载，并构成纵向排架，加强厂房纵向刚度，传递纵向荷载。是单层工业厂房的重要构件。吊车梁按材料可分为：吊车梁按材料可分为：混凝土吊车梁混凝土吊车梁钢吊车梁钢吊车梁组合吊车梁组合吊车梁变截面吊车梁变截面吊车梁等截面吊车梁等截面吊车梁鱼腹

38、式鱼腹式折线式折线式实腹式实腹式下撑式下撑式桁桁架式架式第44页/共104页第四十五页，共105页。下撑式吊车梁实腹式吊车梁桁架式吊车梁钢材钢材(c)(d)(a)(b)第45页/共104页第四十六页，共105页。47吊车吊车(dioch)(dioch)梁受力特点梁受力特点承受两组移动的集中承受两组移动的集中(jzhng)荷载（荷载（ 和和 ）；）；maxPmaxT吊车吊车(dioch)荷载是重复荷载，需进行疲劳验算；荷载是重复荷载，需进行疲劳验算；吊车荷载具有动力特性；吊车荷载具有动力特性；对吊车竖向荷载应乘以动力系数对吊车竖向荷载应乘以动力系数，轻、中级软钩，轻、中级软钩1.05，重级，重级

39、1.1，硬钩，硬钩1.3。吊车荷载是偏心荷载，将对吊车梁（无制动梁时）产生扭矩。吊车荷载是偏心荷载，将对吊车梁（无制动梁时）产生扭矩。为了承担横向水平力，对于钢吊车梁一般需设置制动梁或制动为了承担横向水平力，对于钢吊车梁一般需设置制动梁或制动桁桁架架单厂设计2.2 结构分析2.3 排架柱设计2.6.1概述2.4 基础设计2.5 屋架构件2.6 吊车梁吊车梁2.6.2受力特点受力特点第46页/共104页第四十七页，共105页。481e弯曲中心Tm axP2eayah每个轮子每个轮子(ln zi)产生的扭矩：产生的扭矩：静力计算考虑静力计算考虑(kol)两台吊车两台吊车7 . 0)(21maxeT

40、ePmT疲劳验算疲劳验算(yn sun)考虑一台吊车，且不考虑横向水平荷载考虑一台吊车，且不考虑横向水平荷载1max,8 . 0ePmkfT按影响线可求出吊车梁的按影响线可求出吊车梁的TMfTM单厂设计2.2 结构分析2.3 排架柱设计2.6.1概述2.4 基础设计2.5 屋架构件2.6 吊车梁吊车梁2.6.2受力特点受力特点第47页/共104页第四十八页，共105页。49混凝土吊车梁（等截面）设计混凝土吊车梁（等截面）设计(shj)(shj)要点要点 一、计算一、计算(j sun)内容内容静力计算静力计算(j sun)弯、剪、扭承载力弯、剪、扭承载力裂缝宽度和挠度裂缝宽度和挠度疲劳验算疲劳验

41、算正截面（验算正截面受压区混凝土边缘的应力和受拉钢筋的应力）正截面（验算正截面受压区混凝土边缘的应力和受拉钢筋的应力）斜截面（验算中和轴处混凝土的主拉应力及箍筋和弯起钢筋的应力）斜截面（验算中和轴处混凝土的主拉应力及箍筋和弯起钢筋的应力）施工阶段验算（对预应力混凝土吊车梁而言）施工阶段验算（对预应力混凝土吊车梁而言）单厂设计2.2 结构分析2.3 排架柱设计2.6.1概述2.4 基础设计2.5 屋架构件2.6 吊车梁吊车梁2.6.2受力特点2.6.3砼吊车梁砼吊车梁第48页/共104页第四十九页，共105页。2 柱 （1）柱的形式：主要有排架柱和抗风柱两类。 钢筋混凝土排架柱一般由上柱、下柱和

42、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；下柱的截面形式较多，根据(gnj)其截面形式可分为矩形截面柱、I形柱、双肢柱和管柱等几类。 柱的形式抗风柱一般由上柱和下柱组成，无牛腿，上柱为矩形截面，下柱一般为 I形截面。第49页/共104页第五十页，共105页。 （2）柱的截面尺寸： 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。 柱的截面尺寸除了考虑吊车起重量和柱的类型两个因素外，还应考虑厂房跨数和高度、柱的型式、围护结构的材料(cili

43、o)和构造、施工和吊装等。2 柱第50页/共104页第五十一页，共105页。3 基础(jch) 单层厂房的柱下基础一般采用独立基础（也称扩展基础）。按施工方法可分为预制柱下独立基础和现浇柱下独立基础两种。对装配式钢筋混凝土单层厂房排架结构，常见的独立基础形式主要有杯形基础、高杯基础和桩基础等。基础的类型第51页/共104页第五十二页，共105页。1 排架计算(j sun)见图 （1）计算单元：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。 计算单元和计算模型第52页/共104页第五十三页，共105页。 （2）基本假定和计算简图 ：为了(wi le)简化计算，对于钢筋混

44、凝土排架结构通常作如下假定：柱下端与基础顶面为刚接；柱顶与排架横梁（屋架或屋面梁）为铰接；横梁（即屋架或屋面梁）为轴向刚度很大的刚性连杆。 根据上述假定，可得到横向排架的计算简图。1 排架计算见图第53页/共104页第五十四页，共105页。横向(hn xin)排架的计算简图1 排架计算见图第54页/共104页第五十五页，共105页。2 排架结构(jigu)上的荷载 作用在横向排架结构上的荷载有恒载、屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载、吊车荷载和风荷载等，除吊车荷载外，其它荷载均取自计算单元范围内。 （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、屋面构造层以及屋盖支撑

45、等重力荷载。悬墙自重G2 ：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。吊车梁和轨道及连接件自重G3 。柱自重G4（G5） ：第55页/共104页第五十六页，共105页。 恒载作用位置及相应(xingyng)的排架计算简图2 排架结构上的荷载 第56页/共104页第五十七页，共105页。 （2）屋面活荷载 ：包括(boku)屋面均布活荷载、屋面雪荷载和屋面积灰荷载三部分。其荷载分项系数均为1.4。屋面均布活荷载 ：屋面水平投影面上的屋面均布活荷载标准值，按下列情况取：不上人的屋面为0.5kN/m2；上人的屋面为2.0kN/m2。屋面雪荷载 ：屋面水平投影面

46、上的雪荷载标准值 (kN/m2) 式中: 为基本雪压 (kN/m2)； 为屋面积雪分布系数。kskr 0ss0sr屋面积灰荷载 ：对设计生产中有大量排灰的厂房及其临近建筑时，应考虑屋面积灰荷载的影响。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均布活荷载两者中的较大值同时考虑。注：2 排架结构上的荷载 第57页/共104页第五十八页，共105页。吊车(dioch)竖向荷载 ： 和 的标准值按下式计算式中 、 表示第 台吊车(dioch)的最大轮压和最小轮压； 与吊车(dioch)轮压相对应的支座反力影响线的竖向坐标值。 maxmaxi

47、iDPyminminiiDPymaxiPminiP 当计算吊车梁及其连接的强度时，吊车竖向荷载应乘以动力系数。注：maxDminDiyi计算排架考虑多台吊车竖向荷载时，对单跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不宜多于2台；对多跨厂房的每个排架，不宜多于4台。 （3）吊车荷载 ：2 排架结构上的荷载 第58页/共104页第五十九页，共105页。吊车横向(hn xin)水平荷载 ：吊车总的横向(hn xin)水平荷载可按下式取值：式中 吊车的额定起重量； 小车重量； 重力加速度； 横向(hn xin)水平荷载系数。1()TQQ gQ1Qg 对于一般四轮桥式吊车，大车每一轮子传递给吊车梁的横向水平制

48、动力 为： 式中 为第 个大车轮子的横向水平制动力。11()4TQQ gmaxiiTT yiTiT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：2 排架结构上的荷载 第59页/共104页第六十页，共105页。吊车纵向水平荷载： 吊车纵向水平荷载标准值T0，按作用在一边轨道上所有刹车轮的最大轮压之和的10%采用，即式中，n为施加在一边轨道上所有刹车轮数之和，对于(duy)一般的四轮吊车，n=1。0max10TnPkw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2台吊车。注：2 排架结构上的荷载 第60页/共104页第六十

49、一页，共105页。式中 基本风压值（kN/m2），是以当地(dngd)比较空旷平坦地面上离 高度z处的风振系数； 风压高度变化系数； 风荷载体型系数。 zzs0w地10m高处统计所得的50年一遇10分钟平均最大风速为标准确定的风压值； （4）风荷载 ： 垂直于建筑物表面上的风荷载标准值 （kN/m2）按下式计算： ks0 zzwwkw2 排架结构上的荷载 第61页/共104页第六十二页，共105页。3 等高排架内力(nil)分析 （1）柱顶水平集中力作用下等高排架内力分析 ： 在柱顶水平集中力作用下，等高排架各柱顶侧移相等，沿横梁与柱的连接处将各柱的柱顶切开，在各柱顶的切口上作用一对相应的剪力

50、 。iV111iiiniiVFF柱顶水平集中力作用下等高排架的变形和内力第62页/共104页第六十三页，共105页。111iinii1ii式中 第 i 根排架柱的抗侧移刚度(n d)（或抗剪刚度(n d)），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。柱柱顶产生单位侧移所需施加的水平力注：3 等高排架内力分析 第63页/共104页第六十四页，共105页。剪力分配系数(xsh)必满足 。 1i各柱的柱顶剪力Vi仅与F 的大小有关，而

51、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。 （2）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。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 。iRR3 等高排架内力分析 第64页/共104页第六十五页，共105页。撤除假想的附加不动铰支座，将支座总反力R反向作用(zuyng)于排架柱顶，应用剪力分配法可求出柱顶水平力R作用(zuyng)下

52、各柱顶剪力 。iR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。 iiRR 任意荷载作用下等高排架内力分析3 等高排架内力分析 第65页/共104页第六十六页，共105页。4 不等高排架内力(nil)分析 不等高排架在任意荷载作用下，由于高、低跨的柱顶位移不相等，因此，不能用剪力分配法求解，其内力通常用结构力学中的力法进行分析。 式中 ， ， ， 为基本结构的柔度系数，可由单位力弯矩图图乘得到； 、 为载常数。11 1122121 1222200PPxxxx111221221P2P两跨不等高排架内力分析第66页/共104页第六十七页，共105页。5 考虑厂

53、房(chngfng)整体空间作用的排架内力分析 （1）厂房整体空间作用的概念 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。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 。 ba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 。 ca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

54、排架的柱顶水平位移将更小，即 。 dc第67页/共104页第六十八页，共105页。 厂房(chngfng)空间作用分析 当结构布置或荷载分布不均匀时，由于屋盖等纵向联系构件将各榀排架或山墙联系在一起，故各榀排架或山墙的受力及变形都不是单独的，而是相互制约。这种排架与排架，排架与山墙之间的相互制约作用，称为厂房的整体空间作用。 单层厂房整体空间作用的程度主要取决于屋盖的水平刚度、荷载类型、山墙刚度和间距等因素。5 考虑厂房整体空间作用的排架内力分析 第68页/共104页第六十九页，共105页。 （2）吊车荷载作用下考虑厂房整体空间作用的排架内力(nil)分析 根据试验资料及理论分析，给出了吊车荷

55、载作用下单层单跨的空间工作分配系数。厂房空间工作示意图5 考虑厂房整体空间作用的排架内力分析 第69页/共104页第七十页，共105页。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有檩有檩屋盖屋盖两端无山墙或一端两端无山墙或一端有山墙有山墙300.900.85两端有山墙两端有山墙300.85无檩无檩屋盖屋盖两端无山墙或一端两端无山墙或一端有山墙有山墙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(kngjin)作用分配系数5 考虑厂房整体空间作用的排架内力分析 第70页/共1

56、04页第七十一页，共105页。6 内力(nil)组合 所谓内力组合，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。 （1）柱的控制截面 控制截面是指对截面配筋起控制作用的截面。当柱高度较大时，下柱中间某截面也可能为控制截面。当柱上作用有较大的集中荷载（如悬墙重量等）时，可根据其内力大小还需将集中荷载作用处的截面作为控制截面。第71页/共104页第七十二页，共105页。 （2）荷载(hzi)效应组合 对于一般排架结构，荷载效应组合的设计值S应从下列组合值中取最不利值确定：由可变荷载

57、效应控制的组合 111.2GkQQ kSSS11.20.9nGkQiQikiSSS由永久荷载效应控制的组合11.35 nGkQiciQikiSSS6 内力组合第72页/共104页第七十三页，共105页。 （3）不利内力(nil)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N，V； Mmax及相应的N，V； Nmax及相应的M，V； Nmin及相应的M，V。6 内力组合第73页/共104页第七十四页，共105页。 （4）内力(nil)组合注意事项 每次内力组合时，都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，并求得与其相应的

58、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Dmax或Dmin作用，两者只能选择一种参加组合。吊车横向水平荷载Tmax同时作用在同一跨内的两个柱子上，向左或向右，组合时只能选取其中一个方向。 6 内力组合第74页/共104页第七十五页，共105页。1 截面(jimin)设计（1）截面配筋计算 在对柱进行受压承载力计算或验算时，柱的偏心距增大系数 或稳定(wndng)系数 与柱的计算长度有 关。混凝土结构设计规范根据单层厂房的实际支承及受力特点，结合工程经验所给出的计算长度 。0l0l 刚性屋盖单层厂房排架柱、露天吊车柱和栈桥柱的计算长度柱的类型柱的类型排排 架架 方方 向向垂直排架方

59、向垂直排架方向有柱间支撑有柱间支撑无柱间撑无柱间撑无吊车无吊车厂房柱厂房柱单单 跨跨1.5H1.0H1.2H两跨及多跨两跨及多跨1.25H1.0H1.2H有吊车有吊车厂房柱厂房柱上上 柱柱2.0Hu1.25Hu1.5Hu下下 柱柱1.0Hl0.8Hl1.0Hl露天吊车柱和栈桥柱露天吊车柱和栈桥柱2.0Hl1.0Hl第75页/共104页第七十六页，共105页。（2）构造要求 柱的混凝土强度等级不宜低于C20，纵向受力钢筋直径d不宜小于12mm，全部纵向钢筋的配筋率不宜超过5% 。 柱内纵向钢筋的净距不应小于50mm；对水平浇筑的预制柱，其上部纵向钢筋的最小净间距不应小于30mm和1.5d(为钢筋

60、的最大直径)，下部纵向钢筋的最小净间距不应小于25mm和d。 偏心受压柱中垂直于弯矩作用(zuyng)平面的纵向受力钢筋以及轴心受压柱中各边的纵向受力钢筋，其中距不宜大于300mm。1 截面(jimin)设计第76页/共104页第七十七页，共105页。2 牛腿设计(shj) 在厂房结构钢筋(gngjn)混凝土柱中，常在其支承屋架、托架、吊车梁和连系梁等构件的部位，设置从柱侧面伸出的短悬臂，称为牛腿。 牛腿按承受的竖向力作用点至牛腿根部柱边缘水平距离的不同分为两类： 时为长牛腿，按悬臂梁进行设计； 时为短牛腿 ，是一个变截面短悬臂深梁。0ah0ah第77页/共104页第七十八页，共105页。（1