单层厂房的简介认识

1、第12章 单层厂房12.1单层厂房的结构形式、结构布置12。1 单层厂房的结构形式跨度可超过30米，高度30米以内或更高。吨位可达成150t或更大。图12-1排架类型图12-2锯齿形厂房图12-3刚架型式12.1.2单层厂房的结构组成与传力路线11.结构组成12-5纵向平面排架2.传力路线传力路线单层厂房承受竖向、水平荷载，传递给排架，由柱传给基础。12.1.3单层厂房的结构布置1.柱网与定位轴线（1）柱网 纵向定位轴线的距离称跨跨度度；横向定位轴线的距离称柱距柱距。100mm用M表示。当跨度18米及以下，30M数列，大于18m采用60M数列。跨度：9m、15m、18m、24m、30m、36m

2、等。柱距：9m、12m、18m等图12-7跨度和柱距示意图（2）纵向定位轴线）纵向定位轴线 纵向定位轴线与边柱外边缘、纵墙内缘三者重合形成闭合。跨度L与吊车轨距Lk之间有如下关系：L之间有如下关系：L=Lk+2e e=B1+B2+B3 (12-1) Lk吊车跨度,吊车轨道中心线间距离. e为吊车轨道中心线至纵向定位轴线间的距离,一般取750mm; B1为吊车轨道中心线至吊车架外边缘的距离； B2为吊车架外边缘至上柱内边缘的净空宽度； B3为边柱的上柱截面高度或中柱边缘至其纵向定位轴线的距离。 纵向定位轴线一般用编号 、 、 表示。ABC (3)横向定位轴线横向定位轴线横向定位轴线一般通过柱截面

3、的几何中心,用编号 、 、表示。在厂房纵向尽端处，横向定位轴线位移山墙内缘600mm为端柱中心线，伸缩缝中心线与横向定位轴线重合。1232。222222.2.变形缝变形缝 变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝。 如果厂房长度和跨度过大，气温变化，温度变形将使结构内部产生很大应力，严重的可使墙面、屋面和构件拉裂影响使用。 厂房相邻部分高差很大，两跨吊车吨位悬殊，地基承载力或下卧层土质差别大，分期施工时差长等设沉降缝。 为减轻震害而设防震缝，在地震区，厂房平、立面复杂、结构高度、刚度相差大，设防震缝将相邻两部分分开。(变形缝的宽度见建筑学教材和查阅有关资料）3.3.单层厂房的支撑单层厂房的支撑 支撑的

4、作用：保证结构构件的稳定与正常工作；增强厂房的整体稳定性和空间的刚度。把纵向风荷载，吊车荷载地震传给主要承重构件，它不是承重构件，但是整体的重要组成部分。 屋盖支撑包括：上、下弦水平支撑、垂直支撑及水平系杆。 柱间支撑包括：上部、中部、下部柱间支撑，柱间支撑一般采用钢结构，对中级或轻级工作制亦可采用钢筋混凝土结构。柱间支撑应设置伸缩缝区段中央或临近柱间支撑应设置伸缩缝区段中央或临近中央中央(上部柱间支撑在第一柱距内同时设置上部柱间支撑在第一柱距内同时设置).4.采用构造和施工措施可以减少温度和收缩应力，增大温度区段长度。（1）在顶层、底层、山墙温度变化大提高配筋，顶层改用刚度小的结构形式，局部

5、设置温度缝等。（2）在区段30-40m预留施工后浇带。抗风柱上柱宜采用矩形，截面不宜小350mm300m，柱宜采用工字形或矩形截面，柱高也可采用双肢柱。（2）圈梁、连系梁、过梁和基础梁）圈梁、连系梁、过梁和基础梁 当砌体作围护结构时，一般设圈梁、或连系梁及基础梁。 圈梁圈梁是增强房屋整体刚度，防止地基不均匀沉降或较大振动对厂房不利影响，宜设在同一水平面上，形成封闭圈。纵向筋不小于410，250mm。当兼作过梁，过梁部分按计算确定。 连梁连梁除连系纵向柱列传递风载，还承受上部墙体重力，两端支承在柱牛腿上。 过梁过梁是承托门、窗洞口上的墙体重力。 基础梁基础梁用来承托围护墙，不另做基础。基础梁底部

6、离地基土表预留100mm孔隙，直接搁置基础杯口上或杯口垫块上。4.抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁的功能和布置原则抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁的功能和布置原则（1）抗风柱（抗风柱（山墙壁柱） 使墙面受到的风荷载，一部分传至纵向柱列，一部分通过抗风柱传给基础。基础梁基础梁用来承托围护墙，不另做基础。基础梁底部离地基土表预留100mm孔隙，直接搁置基础杯口上或杯口垫块上。圈梁圈梁是增强房屋整体刚度，防止地基不均匀沉降或较大振动对厂房不利影响，宜设在同一水平面上，形成封闭圈。纵向筋不小于410，250mm。当兼作过梁，过梁部分按计算确定。12.2 排架计算12.2.1计算简图（排架的计算单元

7、）假定：1.柱下端固接基础,上端与屋架铰接。2.屋架无轴向变形。12.2.2荷载计算荷载计算恒载：屋盖F1、上柱F2、下柱F3、吊车梁及轨道自重F4、牛腿上围护结构F5活载：屋面活载F6吊车荷载Tmax、Dmax和Dmin，风载q1、q2，集中风载W等屋架屋屋架压力F1对上柱偏心距e1,则M1=F1e1,，对下柱轴线偏心距M1=F1e0.。其他竖向偏心压力可同理可换算。下述排架各项荷 载的计算:1.恒荷载恒荷载 其数值可按材料重力密度和结构尺寸计算。荷载分项系数2.屋面均布活载屋面均布活载 按水平投影面计算。查荷载规范，不上人屋面，标淮值为0.5kNm23.雪荷载雪荷载 构筑物及顶面的雪压，称

8、雪荷载。按水平投影面标准值： 2 . 1G2 . 1G2 . 1G0ssrksk4。4.屋面积灰荷载屋面积灰荷载 生产中有大量排灰的厂房及其邻近建筑物要考虑积灰荷载,仍按水平投影面荷载,查荷载规范。排架计算中，屋面活载与雪载不同时组合，取大值。屋面积灰载应与雪载和屋面活载两者中大值组合。屋面活、雪、积灰属可变荷载，分项系数5.吊车荷载吊车荷载 本节所讲的专指桥式吊车，其对排架作用有竖向和水平荷载两种。（1）作用在排架上吊车竖向荷载设计值（位置在牛腿上） 小车吊起额定重量在大车某极限位置产生吊车最大标准轮压与最小标准轮压两者同时发生。4.1Q（2）作用在排架上的吊车横向水平荷载设计值maxT吊车

9、水平荷载有横向与纵向之分。四轮吊车，只有一边轨道1个车轮刹车。纵向刹车设计值max01 . 0 PT )(4141, 3, 2,kkkikGGTT)(, 3, 2kkikGGTiKkikkyGGyTT)(41, 3, 2,maxkkPTDTmax,maxmax(12-6) (12-7) (12-8) (12-9)简支吊车梁支座反力影响线Pmin=ikkyPDmax,max,Dmin,k=kkkiPPDyPmax,min,max,minMmax=Dmaxe4Mmin=Dmine4kkkkPGGGmax,3212(12-3)(12-4)(12-5)6.风荷载。作用在建筑物或构筑物表面上的风压,称为

10、风荷载（1）计算承重结构垂直表面的风荷标准值按下式计算： wk=zszw0 (12-10)(2)当计算围护结构时分外、内表面查荷载规范。 建筑物处于近地风，风速随高度与地面粗糙度有关，地面粗糙度可分A、B、C、D四类。风压高度变化系数见表12-2. 排架计算时，柱顶以下墙面按均载，风压高度系数按柱顶标高取值。 柱顶至屋脊的风载，仍取均布的，对排架的作用以水平集中力Wk,风压高度系数有天窗，按天窗檐口取值，无天窗按厂房檐口取值。Wk=W1k+W2kW2k=F2-F1=(s2-s1)zh2B12.2.3 用剪力分配法计算等高排架用剪力分配法计算等高排架12.2.3用剪力分配法计算等高排架 柱顶水平

11、位移相等的排架，称为等高排架。柱顶水平位移不等的称不等高排架，采用“力法”计算。这里介绍计算等高排架的简便方法剪力分配法。 由结构力学知，单位水平力作用单阶悬臂柱顶时，柱顶水平位移： u= 1+3 = (12-12) 式中 = ，n= ，C0= C0由附录9的附图9-1查得。lcIEH33) 11(nlCIECH03HHuluII)11(133n2。任意荷载下作用下时的剪力分配计算过程分三步：计算过程分三步：1）先在排架柱顶加不动铰支座阻止水平位移，求出不动铰水平反力R。2）撤消附加不动铰支座，在此排架柱顶加上反向作用力R.3)将上述两个状态叠加，以恢复原状，即叠加上述两步骤中求出内力即实际内

12、力。规定规定，柱顶剪力、柱顶水平集中力、柱顶不动铰支座反力，凡自左向右取正号，反之取负号。12.2.4内力组合内力组合1。控制截面构件某一区段中对截面配筋起控制作用的那些截面。如左图示。2。不同种类内力组合各种荷载单独作用下某控制截面上的内力后，要解决两个问题：第一个第一个是对同一个控制截面，这三种内力如何搭配，其载面的承载力才是最不利。（1）+Mmax及相应的N和V； （2 ）-Mmax及相应的N和V；（3）Nmax及相应M和V；（4）Nmin及相应的 M和V；3.同一种内力的组合第二个第二个问题是同一种内力的不同荷载的组合。4.内力组合注意事项内力组合注意事项 内力组合通常列表进行,为了简

13、单,表中”内力组合”为”不同种类的内力组合”;而称”同一种内力组合”为”荷载组合“。1）每次荷载组合必须包括恒载。2）以一种内力为目标来决定荷载的取舍。如以得到+Mmax为目标，然后得到与它对应的N、V值。3）取Nmax或Nmin为组合目标，应使相应的M绝对值尽可能的大，水平荷载的弯矩值也组合进去。4）左、右风，每次组合只能取一种。5）吊车荷载：在组合吊车竖向与水平荷载时，“有T必有D”，在两项或以上活载组合，“有D也要有T”。在“恒+任一活”的内力组合中，只能在D与TMAX取一种。6）柱底水平剪力对基础底将产生弯矩，在组合截面-时，要把相应剪力值求出来。5.对内力组合值的评判 图示为对称配筋

14、矩形截面偏压构件截面Nu-Mu相关曲线. 由图可见:a.N相差不多时，相差不多时，M大的不利；大的不利；b.M相差不多，大偏心，相差不多，大偏心，N小的不利；小的不利；小偏心，小偏心，N大的不利。大的不利。 通过上述判别后，尚有二组及以上不利内力时，通过截面计最后确定其配筋。12。2。5 单层厂房排架考虑整体空间作用的基本概念单层厂房排架考虑整体空间作用的基本概念空间作用与有无山墙、屋盖有檩体系与无檩体系有关。空间影响大大降低排架的位移。12.3.3 牛牛 腿腿用柱侧伸出的牛腿来支承屋架用柱侧伸出的牛腿来支承屋架托梁和托梁和吊车梁等构件吊车梁等构件,牛腿虽小却是一个重要牛腿虽小却是一个重要构件

15、构件.牛腿分短牛腿与长牛腿之分牛腿分短牛腿与长牛腿之分.见左图见左图.长牛腿与悬臂梁相似长牛腿与悬臂梁相似,短牛腿是一个变短牛腿是一个变截面的深梁截面的深梁.在牛腿试验研究基础上,阐明设计方法。弹性阶段的应力分布弹性阶段的应力分布用环氧树脂牛腿模型进行光弹试验得到主应力迹线。实线为主拉应力迹线与牛腿上边缘平行，虚线为主压应力迹线来竖曲线。裂缝的出现与开展裂缝的出现与开展在竖向力作用下，加载到破坏荷在竖向力作用下，加载到破坏荷20%40%时出现柱时出现柱边竖向裂缝，很小。加载到破坏荷边竖向裂缝，很小。加载到破坏荷40%60%时出现时出现裂缝，裂缝， 加载到破坏荷加载到破坏荷80%时出现裂缝时出现

16、裂缝 ,预示着牛预示着牛腿破坏。腿破坏。12破坏形态破坏形态有三种主要破坏形态有三种主要破坏形态:与与a/h0比值有关。比值有关。1）弯曲破坏）弯曲破坏2）剪切破坏）剪切破坏 3）局部受压破坏。见图。）局部受压破坏。见图。2. 牛腿设计牛腿设计内容：确定牛腿的截面尺寸、承内容：确定牛腿的截面尺寸、承载力计算、配筋构造。载力计算、配筋构造。(1)确定截面尺寸确定截面尺寸牛腿与柱同宽，关键确定高度。其高度，以使用阶段不出现或仅出现细微裂缝为准，由公式(12-20)确定。规范规定，在竖向力Fvk下,牛腿支承面上局部受压满足：Fvk/A0.75fc (12-21)纵向受拉钢筋的计算和构造（2）承载力计

17、承载力计算和配筋构造算和配筋构造见左图中计算简图、公式、构造图例。水平箍筋和弯筋的构造要求水平箍筋和弯筋的构造要求 公式（12-20）的斜裂缝条件比斜截面受剪承载力条件严，在满足公式（12-20）后，不进行斜截面抗剪计算。 要满足下图示要求。12-4 柱下独立基础柱下独立基础12.4.1 柱下独立基础的型式柱下独立基础的型式常用型式是扩展基础，有阶梯形和锥形两类。预制柱下基础以称杯形基常用型式是扩展基础，有阶梯形和锥形两类。预制柱下基础以称杯形基础。见下图。又称大放脚。础。见下图。又称大放脚。12.4.2柱下扩展基础的设计柱下扩展基础的设计内容：确定基底尺寸、确定基础高度和变阶高度（冲切计算）、底板配筋。内容：确定基底尺寸、确定基础高度和变阶高度（冲切计算）、底板配筋。1.确定基础底面尺寸基底尺寸由地基承载力和变形条件确定，扩展基础底面不大，假定是绝对