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1、第第12章章 单层厂房排架结构单层厂房排架结构 单层厂房具有形成高大的使用空间，容易满足生产工艺流程单层厂房具有形成高大的使用空间，容易满足生产工艺流程要求，内部交通运输组织方便，有利于较重生产设备和产品放要求，内部交通运输组织方便，有利于较重生产设备和产品放置，可实现厂房建筑构配件生产工业化以及现场施工机械化等特置，可实现厂房建筑构配件生产工业化以及现场施工机械化等特点。因此，单层厂房在冶金、机械制造、电机制造、化工以及纺点。因此，单层厂房在冶金、机械制造、电机制造、化工以及纺织等工业建筑中得到广泛的应用。织等工业建筑中得到广泛的应用。 钢筋混凝土单层厂房的常用结构形式有钢筋混凝土单层厂房的
2、常用结构形式有排架结构排架结构和和刚架结构刚架结构。排架刚架 单层装配式钢筋混凝土排架结构单层装配式钢筋混凝土排架结构厂房通常由各种不同结构构件连接而成的，可分为屋盖结构、横向平面排架、纵向平面排架和围屋盖结构、横向平面排架、纵向平面排架和围护结构护结构四大部分。 12.2 排架结构的组成与布置排架结构的组成与布置1. 1. 屋盖结构屋盖结构 屋盖结构分为屋盖结构分为无檩体系无檩体系和和有檩体系有檩体系。 一一、排架结构的组成排架结构的组成1. 1. 屋盖结构屋盖结构 屋盖结构分为屋盖结构分为无檩体系无檩体系和和有檩体系有檩体系。 无檩体系无檩体系由由大型屋面板、屋架或屋面梁、屋盖支撑组成大型
3、屋面板、屋架或屋面梁、屋盖支撑组成。 有檩体系有檩体系由由小型屋面板、檩条、屋架或屋面梁、屋盖支撑组成小型屋面板、檩条、屋架或屋面梁、屋盖支撑组成。 有檩体系，因其刚度小整体性差，故仅适用于中小型厂房。有檩体系，因其刚度小整体性差，故仅适用于中小型厂房。 设置天窗架及天窗架支撑。设置天窗架及天窗架支撑。 设置托架。设置托架。 一一、排架结构的组成排架结构的组成1. 1. 屋盖结构屋盖结构1) 1) 屋面板屋面板 屋面板支承在檩条或屋架屋面板支承在檩条或屋架( (屋面梁屋面梁) )或天窗架上，直接承受施加在其上或天窗架上，直接承受施加在其上的的屋面活荷载、积灰荷载、雪荷载及风荷载屋面活荷载、积灰
4、荷载、雪荷载及风荷载等，并把它们传给其下的支承等，并把它们传给其下的支承构件。构件。2) 2) 天窗架天窗架 天窗架支承在屋架上，承受其上屋面板及天窗传来的荷载，并把它们天窗架支承在屋架上，承受其上屋面板及天窗传来的荷载，并把它们传给屋架。传给屋架。3) 3) 檩条檩条 檩条支承在屋架檩条支承在屋架( (屋面梁屋面梁) )上，承受屋面板传来的荷载，并将上，承受屋面板传来的荷载，并将其传给屋架。檩条同时起着增强屋盖总体刚度的作用。其传给屋架。檩条同时起着增强屋盖总体刚度的作用。4) 4) 屋架和屋面梁屋架和屋面梁 屋架或屋面梁一般直接支承在排架柱上，承受大型屋面板或屋架或屋面梁一般直接支承在排架
5、柱上，承受大型屋面板或檩条、天窗架及悬挂吊车等传来的全部屋盖荷载，并将其传至排檩条、天窗架及悬挂吊车等传来的全部屋盖荷载，并将其传至排架柱顶。架柱顶。5) 5) 托架托架 托架支承在相邻柱上，承受其上屋架传来的荷载，并传给支托架支承在相邻柱上，承受其上屋架传来的荷载，并传给支承柱。承柱。屋盖结构除起承力作用外，还起着围护作用。屋盖结构除起承力作用外，还起着围护作用。2.2.横向平面排架横向平面排架 横向平面排架由横向平面内一系列排架横向平面排架由横向平面内一系列排架柱柱( (简称横向柱列简称横向柱列) )、屋架或屋面梁屋架或屋面梁( (统称横梁统称横梁) )和和基础基础组成。组成。 作用作用：
6、厂房结构受到的竖向荷载厂房结构受到的竖向荷载( (结构自重、屋盖可变荷载、结构自重、屋盖可变荷载、吊车竖向荷载等吊车竖向荷载等) )和横向水平荷载和横向水平荷载( (横向风荷载、吊车横向水平荷横向风荷载、吊车横向水平荷载等载等) )主要由横向平面排架承受，并通过它传给基础及地基。主要由横向平面排架承受，并通过它传给基础及地基。 横向平面排架是厂房的基本承力结构，必须进行设计计算，横向平面排架是厂房的基本承力结构，必须进行设计计算，以确保其可靠性。以确保其可靠性。 纵向平面排架纵向平面排架由由纵向柱列、连系梁、吊车梁、柱间支撑及基纵向柱列、连系梁、吊车梁、柱间支撑及基础础等组成。等组成。3. 纵
7、向平面排架纵向平面排架作用：作用：保证厂房结构的纵向刚度和稳定性，承受厂房结构受到保证厂房结构的纵向刚度和稳定性，承受厂房结构受到的纵向水平荷载的纵向水平荷载( (山墙传来的纵向风荷载、吊车纵向水平荷载山墙传来的纵向风荷载、吊车纵向水平荷载等等) )，并把其传给基础。，并把其传给基础。 通常，纵向平面排架承担的荷载较小，纵向柱子又较多，通常，纵向平面排架承担的荷载较小，纵向柱子又较多，再加上柱间支撑的加强，因而再加上柱间支撑的加强，因而纵向平面排架的刚度较大，而内纵向平面排架的刚度较大，而内力较小，一般可不进行计算，仅力较小，一般可不进行计算，仅采用构造措施采用构造措施即可。即可。3. 纵向平
8、面排架纵向平面排架 但当纵向柱子小于但当纵向柱子小于7 7根或需要考虑地震作用时，就要进行纵根或需要考虑地震作用时，就要进行纵向平面排架的计算。向平面排架的计算。 4. 4. 围护结构围护结构 围护结构由围护结构由纵墙、横墙纵墙、横墙( (山墙山墙) )、圈梁、基础梁、抗风柱、圈梁、基础梁、抗风柱等组成。等组成。 主要承受自重或墙重以及作用在墙面上的风荷载主要承受自重或墙重以及作用在墙面上的风荷载。 抗风柱承受厂房端横墙抗风柱承受厂房端横墙( (山墙山墙) )传来的风荷载，并将其传传来的风荷载，并将其传给屋盖结构和基础。给屋盖结构和基础。 单层厂房的排架结构就是由单层厂房的排架结构就是由屋盖结
9、构、横向平面排屋盖结构、横向平面排架、纵向平面排架、围护结构四部分构成的整体空间架、纵向平面排架、围护结构四部分构成的整体空间受力结构受力结构，是由以上四部分构成的整体空间受力结构。，是由以上四部分构成的整体空间受力结构。 结构设计的主要工作结构设计的主要工作 在单层厂房结构设计中，屋面板、屋架或屋面梁、吊车梁、在单层厂房结构设计中，屋面板、屋架或屋面梁、吊车梁、连系梁、柱及基础等组成构件都有相应的标准图或通用图供设计连系梁、柱及基础等组成构件都有相应的标准图或通用图供设计时选用。但柱和基础往往需要根据工程的实际情况进行设计计时选用。但柱和基础往往需要根据工程的实际情况进行设计计算。因此，厂房
10、结构选型之后，算。因此，厂房结构选型之后，结构设计的主要工作结构设计的主要工作是：是：(1) (1) 进行结构布置。进行结构布置。(2) (2) 选用标准构件。选用标准构件。(3) (3) 分析排架内力。分析排架内力。(4) (4) 计算柱和基础配筋。计算柱和基础配筋。(5) (5) 绘制结构构件布置图。绘制结构构件布置图。(6) (6) 绘制柱和基础施工图。绘制柱和基础施工图。 在厂房的结构平面布置中，需根据生产工艺和使用要求，确在厂房的结构平面布置中，需根据生产工艺和使用要求，确定厂房承重定厂房承重柱的纵向定位轴线柱的纵向定位轴线( (跨度跨度) )和横向定位轴线和横向定位轴线( (柱距柱
11、距) )。 通常把柱通常把柱的定位轴线在平面上形成的网格称为柱网的定位轴线在平面上形成的网格称为柱网。 二、排架结构的布置二、排架结构的布置1. 柱网布置柱网布置1. 柱网布置柱网布置 柱网布置既是确定柱的位置，也是确定屋面板、屋架或屋面柱网布置既是确定柱的位置，也是确定屋面板、屋架或屋面梁和吊车梁等构件的跨度，同时涉及到其他结构构件的布置。柱梁和吊车梁等构件的跨度，同时涉及到其他结构构件的布置。柱网布置直接关系到厂房的经济合理性和先进性，因此是厂房结构网布置直接关系到厂房的经济合理性和先进性，因此是厂房结构设计的重要工作。设计的重要工作。 为了便于厂房结构设计、构件生产和施工建造，柱网尺寸应
12、为了便于厂房结构设计、构件生产和施工建造，柱网尺寸应符合符合厂房建筑统一化基本规则厂房建筑统一化基本规则。1. 柱网布置柱网布置 当当厂房跨度不大于厂房跨度不大于18 m18 m时，厂房柱跨应采用时，厂房柱跨应采用3 m3 m的倍数；的倍数；当厂房跨度大于当厂房跨度大于18 m18 m时，厂房柱跨应采用时，厂房柱跨应采用6 m6 m的倍数的倍数。 从技术和经济角度分析比较，确有明显的优越性时，也可采用从技术和经济角度分析比较，确有明显的优越性时，也可采用21m21m、27 m27 m或或33 m33 m的跨度和的跨度和9 m9 m或其他柱跨。或其他柱跨。 柱距一般采用柱距一般采用6 m6 m3
13、21BBBe lciIECH03eLLk21) 1) 伸缩缝伸缩缝 为了减少温度变化对厂房的不利影响，需要沿厂房的为了减少温度变化对厂房的不利影响，需要沿厂房的横向或横向或纵向设置伸缩缝纵向设置伸缩缝，将厂房结构分成若干个温度区段。，将厂房结构分成若干个温度区段。2. 变形缝的设置变形缝的设置变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝。变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝。 温度区段的划分应尽可能简单规整，并应使温度区段的划分应尽可能简单规整，并应使伸缩缝的数伸缩缝的数量最少量最少。 温度区段的长度温度区段的长度( (伸缩缝之间的距离伸缩缝之间的距离) )与结构类型及其所与结构类型及其所处的环境条件有关。处
14、的环境条件有关。 混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范规定，规定，装配式钢筋混凝土排架结装配式钢筋混凝土排架结构的伸缩缝最大间距，在室内或土中时为构的伸缩缝最大间距，在室内或土中时为100 m100 m；在露天时；在露天时为为70 m70 m。 对于下列情况，伸缩缝的最大间距宜适当减小：对于下列情况，伸缩缝的最大间距宜适当减小： (1) (1) 从基础顶面算起柱高低于从基础顶面算起柱高低于8 m8 m。(2) (2) 屋面无保温隔热措施；屋面无保温隔热措施；(3) (3) 经常处于高温作用或位于气温干燥地区、夏季炎热且暴经常处于高温作用或位于气温干燥地区、夏季炎热且暴雨频繁的地区。雨频繁的地区
15、。 厂房的厂房的横向伸缩缝横向伸缩缝应从基础顶面开始，将相邻两个温度区段应从基础顶面开始，将相邻两个温度区段的上部结构构件全部分开的上部结构构件全部分开；伸缩缝处采用双柱、双屋架；伸缩缝处采用双柱、双屋架( (屋面屋面梁梁) )，纵墙和各构件间留出一定宽度的缝隙，以使上部结构在温，纵墙和各构件间留出一定宽度的缝隙，以使上部结构在温度度变化时，沿纵向可自由地变形，不致引起厂房开裂。变化时，沿纵向可自由地变形，不致引起厂房开裂。 对厂房的对厂房的纵向伸缩缝纵向伸缩缝，一般做法是将伸缩缝一侧的屋架或屋一般做法是将伸缩缝一侧的屋架或屋面梁用滚轴式支座与柱相连。面梁用滚轴式支座与柱相连。 如果如果单层厂
16、房相邻两部分高度差很大单层厂房相邻两部分高度差很大(10 m(10 m以上以上) )、两跨间吊、两跨间吊车起重量相差较大、地基承载力或土的压缩性有较大的差异、厂车起重量相差较大、地基承载力或土的压缩性有较大的差异、厂房各部分的施工时间先后相差较长时，可考虑设置沉降缝房各部分的施工时间先后相差较长时，可考虑设置沉降缝2) 沉降缝沉降缝 沉降缝应将厂房从屋顶至基础完全分开，沉降缝应将厂房从屋顶至基础完全分开，以使缝两侧结构发以使缝两侧结构发生不同沉降时不致影响厂房的使用功能。生不同沉降时不致影响厂房的使用功能。 沉降缝可兼起伸缩缝的作用。沉降缝可兼起伸缩缝的作用。 地震区的单层厂房为减轻震害，应考
17、虑设置防震缝。地震区的单层厂房为减轻震害，应考虑设置防震缝。当厂当厂房的建筑平面、立面复杂或结构相邻部分的刚度、高度相差较房的建筑平面、立面复杂或结构相邻部分的刚度、高度相差较大时，需采用防震缝将其分开。大时，需采用防震缝将其分开。3) 防震缝防震缝 防震缝防震缝从基础顶面开始沿厂房全高设置，其宽度需符合一从基础顶面开始沿厂房全高设置，其宽度需符合一定的要求定的要求，以避免地震时相邻部分互相碰撞，导致厂房破坏。以避免地震时相邻部分互相碰撞，导致厂房破坏。 厂房高度是指屋面梁底面或屋架下弦底面的标高及吊车轨厂房高度是指屋面梁底面或屋架下弦底面的标高及吊车轨顶标高顶标高。这两个标高是厂房结构设计中
18、重要的参数，应根据生。这两个标高是厂房结构设计中重要的参数，应根据生产工艺和使用要求确定，同时要符合建筑模数的规定产工艺和使用要求确定，同时要符合建筑模数的规定。3. 厂房高度的确定厂房高度的确定 对对无吊车的单层厂房，屋面梁底标高无吊车的单层厂房，屋面梁底标高H H根据生产设备高度和根据生产设备高度和生产使用、检修所需的高度确定生产使用、检修所需的高度确定。 对对设有吊车的单层厂房，屋面梁底标高设有吊车的单层厂房，屋面梁底标高H H由生产设备高度和由生产设备高度和吊车起吊运行所需的高度确定。吊车起吊运行所需的高度确定。可按下列公式计算，并取两者中可按下列公式计算，并取两者中的较大值，即的较大
19、值，即1234567Hhhhhhhh128567Hhhhhhh 对对无吊车的单层厂房，屋面梁底标高无吊车的单层厂房，屋面梁底标高H H根据生产设备高度和根据生产设备高度和生产使用、检修所需的高度确定生产使用、检修所需的高度确定。 对对设有吊车的单层厂房，屋面梁底标高设有吊车的单层厂房，屋面梁底标高H H由生产设备高度和由生产设备高度和吊车起吊运行所需的高度确定。吊车起吊运行所需的高度确定。可按下列公式计算，并取两者中可按下列公式计算，并取两者中的较大值，即的较大值，即 (2-1) 或或h h1 1为最高设备的高度；为最高设备的高度； h h2 2为超越设备的安全高度，一般应不小于为超越设备的安
20、全高度，一般应不小于500 mm500 mm； h h3 3为最高吊物高度；为最高吊物高度； h h4 4为吊索最小高度；为吊索最小高度；h h5 5 、h h6 6分别分别为吊车底、顶至吊车轨顶高度，可根据吊车规格查得；为吊车底、顶至吊车轨顶高度，可根据吊车规格查得； h h7 7为吊车为吊车行驶安全高度，一般不小于行驶安全高度，一般不小于220 mm220 mm； h h8 8为操纵室底至吊车底高为操纵室底至吊车底高度，由吊车规格查得。度，由吊车规格查得。1234567Hhhhhhhh128567Hhhhhhh(2-2) 吊车轨顶标高由屋面梁底标高或屋架下弦底标高减去吊车顶吊车轨顶标高由屋
21、面梁底标高或屋架下弦底标高减去吊车顶至吊车轨顶高度和吊车行驶安全高度得到。至吊车轨顶高度和吊车行驶安全高度得到。 柱的牛腿顶面标高为吊车轨顶标高减去吊车轨道连接高度和柱的牛腿顶面标高为吊车轨顶标高减去吊车轨道连接高度和吊车梁端高度。吊车梁端高度。 确定厂房高度时，考虑建筑模数的要求，屋面梁底标高应为确定厂房高度时，考虑建筑模数的要求，屋面梁底标高应为300 mm300 mm的倍数；柱的牛腿顶面标高应为的倍数；柱的牛腿顶面标高应为300 mm300 mm的倍数；吊车轨顶的倍数；吊车轨顶标高应为标高应为600 mm600 mm的倍数。为满足以上要求，允许吊车轨顶实际设的倍数。为满足以上要求，允许吊
22、车轨顶实际设计标高与工艺要求的标志高度相差计标高与工艺要求的标志高度相差200 mm200 mm。 单层装配式钢筋混凝土排架结构厂房中的单层装配式钢筋混凝土排架结构厂房中的屋面板、屋架或屋屋面板、屋架或屋面梁、吊车梁面梁、吊车梁等构件，应等构件，应根据厂房的柱网尺寸、高度、吊车起重根据厂房的柱网尺寸、高度、吊车起重量和承受的荷载等实际情况，并考虑当地材料供应和施工条件，量和承受的荷载等实际情况，并考虑当地材料供应和施工条件，经过技术和经济的比较，按标准图集中的要求合理地选用经过技术和经济的比较，按标准图集中的要求合理地选用。12.3 排架结构的构件选型排架结构的构件选型屋盖构件屋盖构件1. 1
23、. 屋面板屋面板 单层厂房无檩体系屋盖的常用屋面板类型、特点及使用范围单层厂房无檩体系屋盖的常用屋面板类型、特点及使用范围见表见表2-12-1。2. 2. 天窗架天窗架 天窗架有钢和钢筋混凝土两种，其跨度为天窗架有钢和钢筋混凝土两种，其跨度为6 m6 m或或9 m9 m。单层厂。单层厂房中常用钢筋混凝土三铰刚架式天窗架由两个三角形刚架在顶节房中常用钢筋混凝土三铰刚架式天窗架由两个三角形刚架在顶节点处及底部与屋架焊接而成。点处及底部与屋架焊接而成。3. 3. 屋面梁和屋架屋面梁和屋架 常用屋面梁和屋架的形式、跨度、特点及适用范围见表常用屋面梁和屋架的形式、跨度、特点及适用范围见表2-22-2。单
24、层厂房中常用预应力混凝土三角形托架和折线形托架。单层厂房中常用预应力混凝土三角形托架和折线形托架。4. 4. 托架托架5、支撑布置 保证结构稳定性、增强厂房的空间刚度、传递水平荷载(风荷载、吊车荷载)、施工、安装的稳定。 支撑的种类（作用、布置位置等） 屋架上弦横向水平支撑 上下弦水平支撑 屋架下弦横向水平支撑 屋架下弦纵向水平支撑 厂 屋盖支撑 纵向水平系杆 天窗架上弦水平支撑 房 支 垂直支撑（屋架、天窗架） 撑 柱间支撑（ZC） 1. 1. 吊车梁吊车梁 吊车梁支承在柱牛腿上，承受吊车传来的竖向荷载和横向或吊车梁支承在柱牛腿上，承受吊车传来的竖向荷载和横向或纵向水平荷载，并把它们传给牛腿
25、和横向或纵向平面排架。纵向水平荷载，并把它们传给牛腿和横向或纵向平面排架。 吊车梁同时还有连系纵向柱列，增强厂房纵向刚度的作用。吊车梁同时还有连系纵向柱列，增强厂房纵向刚度的作用。 吊车梁及柱吊车梁及柱 设计时可根据吊车的工作级别、跨度、起重量和台数从相应设计时可根据吊车的工作级别、跨度、起重量和台数从相应的标准图中选用，并在结构布置图中标明其编号。的标准图中选用，并在结构布置图中标明其编号。2. 2. 柱柱 柱是单层厂房重要的承重构件。按照受力不同分为排架柱和柱是单层厂房重要的承重构件。按照受力不同分为排架柱和抗风柱。抗风柱。1) 1) 排架柱排架柱 排架柱的常用形式有矩形截面柱、工字形截面
26、柱和双肢柱等排架柱的常用形式有矩形截面柱、工字形截面柱和双肢柱等. .当排架柱的截面高度当排架柱的截面高度h h500 mm500 mm时，采用矩形截面柱；时，采用矩形截面柱；当当h h=600 mm=600 mm800 mm800 mm时，采用矩形或工字形截面柱；时，采用矩形或工字形截面柱；当当h h=900 mm=900 mm1200 mm1200 mm时，采用工字形截面柱；时，采用工字形截面柱；当当h h=1300 mm=1300 mm1500 mm1500 mm时，采用工字形截面柱或双肢柱；时，采用工字形截面柱或双肢柱；当当h h1600 mm1600 mm时，采用双肢柱。时，采用双肢
27、柱。 排架柱的截面尺寸不仅要满足截面承载力要求，还要具有足排架柱的截面尺寸不仅要满足截面承载力要求，还要具有足够的刚度，以保证厂房在正常使用过程中不出现过大的变形。够的刚度，以保证厂房在正常使用过程中不出现过大的变形。注：(1) H1为基础顶至吊车梁底的高度。 (2) H 为基础顶至柱顶总高度。 (3) Q为吊车起重量。注： (1) 矩表示矩形截面b h。 (2) 表示工字形截面b h hf (hf为翼缘厚度)。 (3) 双表示双肢柱b h hz(hz为肢杆厚度)。2) 抗风柱 墙面受到的风荷载，一部分直接传给纵向柱列，另一部分则通过抗风柱与屋架上弦或下弦的连接传给纵向柱列和抗风柱下基础。 抗
28、风柱与屋架既要可靠的连接，以保证把风荷载有效地传给抗风柱与屋架既要可靠的连接，以保证把风荷载有效地传给屋架直至纵向柱列；又要允许两者之间具有一定竖向位移的可能屋架直至纵向柱列；又要允许两者之间具有一定竖向位移的可能性，以防厂房与抗风柱沉降不均匀时产生不利的影响。性，以防厂房与抗风柱沉降不均匀时产生不利的影响。 钢筋混凝土抗风柱的上柱宜采用不小于350 mm350 mm的矩形截面；下柱可采用矩形截面或工字形截面，其截面宽度b350 mm，截面高度h600 mm，且hHe/25(He为抗风柱基础顶至与屋架连接处的高度)。 圈梁为非承重的现浇钢筋混凝土构件，在墙体的同一水平面上连续设置，构成封闭状，
29、并和柱中伸出的预埋拉筋连接。三、圈梁 圈梁的作用是将厂房的墙体和柱等箍束在一起，增强厂房结圈梁的作用是将厂房的墙体和柱等箍束在一起，增强厂房结构的整体刚度，防止因地基不均匀沉降或较大振动作用等对厂房构的整体刚度，防止因地基不均匀沉降或较大振动作用等对厂房产生的不利影响。产生的不利影响。 2 . 1G圈梁的设置与墙体高度、设备有无振动及地基情况等有关。圈梁的设置与墙体高度、设备有无振动及地基情况等有关。一般情况下，单层厂房可按下列原则设置圈梁： 无吊车的砖砌围护墙厂房，当檐口标高为5 m8 m时，应在檐口标高处设置圈梁一道；当檐口标高大于8 m时，应增加设置数量。(2) 无吊车的砌块围护墙厂房，
30、当檐口标高为4 m5 m时，应在檐口标高处设置圈梁一道；当檐口标高大于5 m时，应增加设置数量。(1)(3) 设有吊车或较大振动设备的单层厂房，除在檐口或窗顶标高处设置圈梁外，尚应增加设置数量。四、连系梁四、连系梁 连系梁一般为预制钢筋混凝土构件，两端支承在柱牛腿上，用预埋件或螺栓与牛腿连接。 连系梁的作用是承受其上墙体及窗重，并传给排架柱；同时起连系纵向柱列增强厂房纵向刚度的作用。五、基础梁五、基础梁 在单层厂房中，一般用基础梁来支承围护墙，并将围护墙在单层厂房中，一般用基础梁来支承围护墙，并将围护墙的重力传给基础。的重力传给基础。 单层厂房的柱下基础一般采用单独基础单层厂房的柱下基础一般采
31、用单独基础。按外形不同，分为按外形不同，分为阶形基础和锥形基础阶形基础和锥形基础。基础基础 对单层厂房排架结构进行内力分析和内力组合，是为了获得排架柱在各种荷载作用下，控制截面的最不利内力，作为设计柱的依据；同时，柱底截面的最不利内力，也是设计基础的依据。主要内容包括：确定计算简图、荷载计算、内力分析和内力组合。12.4 排架结构的内力分析与内力组合排架结构的内力分析与内力组合1. 1. 计算单元计算单元 在计算时，可通过两相邻柱距的中线取出有代表性的一段，在计算时，可通过两相邻柱距的中线取出有代表性的一段，如图中的阴影部分，作为计算单元。如图中的阴影部分，作为计算单元。 由于吊车的大车可沿厂
32、房的纵向移动，因此，通过吊车梁传由于吊车的大车可沿厂房的纵向移动，因此，通过吊车梁传给给排架柱的吊车荷载不能按计算单元考虑。排架柱的吊车荷载不能按计算单元考虑。计算简图计算简图H2. 2. 基本假定基本假定基本假定：基本假定：排架柱下端固接于基础顶面。排架柱下端固接于基础顶面。(2)(2)排架柱上端与横梁排架柱上端与横梁( (屋架或屋面梁的统称屋架或屋面梁的统称) )铰接。铰接。(1)(1)(3)(3)横梁为轴向变形可忽略不计的刚性连杆。横梁为轴向变形可忽略不计的刚性连杆。H3. 3. 计算简图计算简图 根据上述基本假定，可得横向排架的计算简图。根据上述基本假定，可得横向排架的计算简图。 在计
33、算简图中，排架柱的轴线分别取上、下柱的截面中心线；在计算简图中，排架柱的轴线分别取上、下柱的截面中心线；上柱高上柱高H Hu u为牛腿顶面至柱顶的高度；下柱高为牛腿顶面至柱顶的高度；下柱高H H1 1为基础顶面至牛为基础顶面至牛腿顶面的高度；柱总高腿顶面的高度；柱总高H H为为H H1 1与与H HU U之和；上、下柱的截面抗弯刚之和；上、下柱的截面抗弯刚度度EIEIu u、 EIEI1 1可按所选用的混凝土强度等级和预先设定的截面形可按所选用的混凝土强度等级和预先设定的截面形状与尺寸确定。状与尺寸确定。 恒荷载和活荷载两类。恒荷载和活荷载两类。 二、荷载计算二、荷载计算 恒荷载一般包括屋盖自
34、重恒荷载一般包括屋盖自重G G1 1、上柱自重、上柱自重G G2 2、下柱自重下柱自重G G3 3、吊车梁与轨道联结件等自重、吊车梁与轨道联结件等自重G G4 4以及以及由支承在柱牛腿上的连系梁传来的围护结构等自由支承在柱牛腿上的连系梁传来的围护结构等自重。重。 活荷载一般包括屋面活荷载活荷载一般包括屋面活荷载Q Q1 1、吊车竖向荷、吊车竖向荷载载D Dmaxmax、吊车横向水平荷载、吊车横向水平荷载T Tmaxmax、横向的均布风荷、横向的均布风荷载载q q及作用于排架柱顶的集中风荷载及作用于排架柱顶的集中风荷载F Fw w等。等。1. 1. 恒荷载恒荷载1) 1) 屋盖自重屋盖自重G G
35、1 1 屋盖自重为计算单元范围内的屋面构造层、屋面板、天窗屋盖自重为计算单元范围内的屋面构造层、屋面板、天窗架、屋架或屋面梁、屋盖支撑等自重。架、屋架或屋面梁、屋盖支撑等自重。 屋盖自重为计算单元范围内的屋面构造层、屋面板、天窗屋盖自重为计算单元范围内的屋面构造层、屋面板、天窗架、屋架或屋面梁、屋盖支撑等自重。屋盖自重以集中力架、屋架或屋面梁、屋盖支撑等自重。屋盖自重以集中力G G1 1的形的形式作用于柱顶。当采用屋架时，式作用于柱顶。当采用屋架时，G G1 1的作用线通过屋架上、下弦中的作用线通过屋架上、下弦中心线的交点，一般距厂房纵向定位轴线心线的交点，一般距厂房纵向定位轴线150 mm1
36、50 mm。当采用屋面梁。当采用屋面梁时，时，G G1 1的作用线通过梁端支承垫板的中心线。的作用线通过梁端支承垫板的中心线。2) 2) 柱自重柱自重G G2 2和和G G3 3 上、下柱的自重上、下柱的自重G G2 2、G G3 3( (下柱包括牛腿下柱包括牛腿) )分别按各自的截面尺分别按各自的截面尺寸和高度计算。寸和高度计算。G G2 2作用于上柱底部截面中心线处，在牛腿顶面作用于上柱底部截面中心线处，在牛腿顶面处，对下柱截面中心线有力矩处，对下柱截面中心线有力矩M M2 2= = G G2 2 e e2 2。G G3 3作用于下柱底部，且作用于下柱底部，且与下柱截面中心线重合。与下柱截
37、面中心线重合。3) 3) 吊车梁与轨道联结等自重吊车梁与轨道联结等自重G G4 4 吊车梁与轨道联结等自重吊车梁与轨道联结等自重G G4 4可根据所选用的构配件，由相应可根据所选用的构配件，由相应的标准图集中查得，轨道联结也可按的标准图集中查得，轨道联结也可按1 kN/m 1 kN/m 2 kN/m2 kN/m计算。计算。G G4 4沿吊车梁的中线作用于牛腿顶面，对下柱截面中心线有偏心距沿吊车梁的中线作用于牛腿顶面，对下柱截面中心线有偏心距 e e4 4，在牛腿顶面处有力矩，在牛腿顶面处有力矩M M3 3= = G G4 4e e4 4。 当考虑当考虑G G1 1、G G2 2、G G3 3、
38、G G4 4共同作用时，需要按排架计算内力的简共同作用时，需要按排架计算内力的简图，图， 。 2123MMMM2. 2. 屋面活荷载屋面活荷载 屋面活荷载包括屋面活荷载包括屋面积灰荷载、雪荷载及屋面均布活荷载屋面积灰荷载、雪荷载及屋面均布活荷载。屋面活荷载屋面活荷载Q Q1 1的计算范围、作用形式及位置同屋盖自重的计算范围、作用形式及位置同屋盖自重G G1 1。kr0SSr0S1) 1) 屋面积灰荷载屋面积灰荷载 当设计的厂房在生产过程中有大量的排灰或与灰源排放临近当设计的厂房在生产过程中有大量的排灰或与灰源排放临近时，应考虑屋面积灰荷载。积灰荷载按时，应考虑屋面积灰荷载。积灰荷载按荷载规范荷
39、载规范的规定取的规定取值。值。2) 2) 雪荷载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S Sk k按下式计算：按下式计算：式中：式中： 屋面积雪分布系数，由屋面积雪分布系数，由荷载规范荷载规范查得。查得。 基本雪压基本雪压(kNm(kNm2 2) )，按，按荷载规范荷载规范给出的给出的5050年一年一遇的雪压采用。遇的雪压采用。3) 3) 屋面均布活荷载屋面均布活荷载 屋面水平投影面上的屋面均布活荷载按屋面水平投影面上的屋面均布活荷载按荷载规范荷载规范的规定的规定采用。当该屋面为不上人的屋面时，屋面均布活荷载标准值取采用。当该屋面为不上人的屋面时，屋面均布活荷载标准
40、值取0.5kNm0.5kNm2 2；如施工或维修荷载较大时，应按实际情况采用。；如施工或维修荷载较大时，应按实际情况采用。 屋面均布活荷载不应与雪荷载同时组合，仅取两者中的较大屋面均布活荷载不应与雪荷载同时组合，仅取两者中的较大值。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值。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。大值同时考虑。 单层工业厂房中的吊车，按主要承重结构的形式分为单层工业厂房中的吊车，按主要承重结构的形式分为单单梁式吊车和桥式吊车梁式吊车和桥式吊车；按吊钩的种类分为；按吊钩的种类分为软钩吊车和硬钩吊软钩吊车和硬钩吊车车；按动力来源又分为；按动力
41、来源又分为手动吊车和电动吊车手动吊车和电动吊车。在实际工程中。在实际工程中应根据使用要求确定，目前多采用应根据使用要求确定，目前多采用电动吊车电动吊车。 3. 吊车荷载吊车荷载 考虑吊车在工作中的繁重程度，考虑吊车在工作中的繁重程度，按吊车在使用期内要求按吊车在使用期内要求的总工作循环次数和吊车荷载达到其额定值的频繁程度，将的总工作循环次数和吊车荷载达到其额定值的频繁程度，将吊车划分为吊车划分为A A1 1A A8 8共共8 8个工作级别个工作级别。 吊车的工作级别与过去采用的吊车工作制的对应关系为：吊车的工作级别与过去采用的吊车工作制的对应关系为：A A1 1A A3 3相应于轻级工作制，例
42、如用于检修设备的吊车；相应于轻级工作制，例如用于检修设备的吊车；A A4 4，A A5 5相应于中级工作制；相应于中级工作制；A A6 6，A A7 7相应于重级工作，例如轧钢厂房相应于重级工作，例如轧钢厂房中的吊车；中的吊车；A A8 8相应于超重级工作制相应于超重级工作制。 桥式吊车由大车和小车组成，大车在吊车梁的轨道上沿着厂桥式吊车由大车和小车组成，大车在吊车梁的轨道上沿着厂房纵向运行，小车在大车的轨道上沿着厂房横向行驶，小车上设房纵向运行，小车在大车的轨道上沿着厂房横向行驶，小车上设有滑轮和吊索用来起吊物件。有滑轮和吊索用来起吊物件。 桥式吊车作用在排架上的吊车荷载有吊车竖向荷载桥式吊
43、车作用在排架上的吊车荷载有吊车竖向荷载D Dmaxmax与与D Dminmin、吊车横向水平荷载、吊车横向水平荷载T Tmaxmax及吊车纵向水平荷载及吊车纵向水平荷载T Te e。1) 1) 吊车竖向荷载吊车竖向荷载D Dmaxmax与与D Dminmin 当小车吊有额定最大起重量当小车吊有额定最大起重量 Q Q的物件，行驶至大车一端的极的物件，行驶至大车一端的极限位置时，则该端大车的每个轮压达到最大轮压标准值限位置时，则该端大车的每个轮压达到最大轮压标准值P Pmaxmax，而，而另一端大车的各个轮压即为最小轮压标准值另一端大车的各个轮压即为最小轮压标准值P Pminmin。P Pmaxm
44、ax和和P Pminmin可据可据所选用的吊车型号、规格由产品样本中查得。对常用的四轮吊所选用的吊车型号、规格由产品样本中查得。对常用的四轮吊车，车，P Pminmin也可按下式计算：也可按下式计算：式中：式中：G G 吊车的大车重。吊车的大车重。 g g 吊车的小车重。吊车的小车重。 Q Q 吊车的额定最大起重量。吊车的额定最大起重量。minmax2GgQPP 由由P Pmaxmax与与P Pminmin同时在两侧排架柱上产生的吊车最大竖向荷同时在两侧排架柱上产生的吊车最大竖向荷载标准值载标准值D Dmaxmax和最小竖向荷载标准值和最小竖向荷载标准值D Dminmin，可根据吊车的最不，可
45、根据吊车的最不利布置和吊车梁的支座反力影响线计算确定。利布置和吊车梁的支座反力影响线计算确定。 如果单跨厂房中设有相同的两台吊车，则如果单跨厂房中设有相同的两台吊车，则D Dmaxmax和和D Dminmin可按下可按下式计算：式计算： (2-5)式中：式中：y yii吊车最不利布置时，各轮子下影响线竖向坐标值吊车最不利布置时，各轮子下影响线竖向坐标值之和，可根据吊车的宽度之和，可根据吊车的宽度B B 和轮距和轮距K K 确定。确定。 maxmaxminminminmaxmaxDPPyPDyPDii 当厂房内设有多台吊车时，当厂房内设有多台吊车时，荷载规范荷载规范规定：多台吊车的规定：多台吊车
46、的竖向荷载，对一层吊车的单跨厂房的每个排架，参与组合的吊车竖向荷载，对一层吊车的单跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不宜多于两台；对一层吊车的多跨厂房的每个排架，不宜多台数不宜多于两台；对一层吊车的多跨厂房的每个排架，不宜多于于4 4台台( (每跨不多于两台每跨不多于两台) )。 吊车竖向荷载吊车竖向荷载D Dmaxmax、D Dminmin沿吊车梁的中心线作用在牛腿顶面，沿吊车梁的中心线作用在牛腿顶面，对下柱截面中心线的偏心距为对下柱截面中心线的偏心距为e e4 4，相应的力矩，相应的力矩M MDmaxDmax、M MDminDmin为为 M MDmaxDmax= =D Dmaxmax e
47、 e4 4 M MDminDmin= =D Dminmin e e4 4 (2-6) (2-6) 2) 2) 吊车横向水平荷载吊车横向水平荷载T Tmaxmax 在排架计算中，由此惯性力引起的荷载称为在排架计算中，由此惯性力引起的荷载称为吊车横向水平荷载吊车横向水平荷载。 吊车横向水平荷载对排架柱的作用位置在吊车梁的顶面，且同吊车横向水平荷载对排架柱的作用位置在吊车梁的顶面，且同时作用于吊车两侧的排架柱上，方向相同。时作用于吊车两侧的排架柱上，方向相同。 吊车的横向水平荷载标准值按吊车的横向水平荷载标准值按荷载规范荷载规范规定，可取横行规定，可取横行小车重量小车重量g g与额定最大起重量与额定
48、最大起重量Q Q之和的百分数，并允许近似地平均之和的百分数，并允许近似地平均分配给大车的各轮。对常用的四轮吊车，每个大车轮引起的横向分配给大车的各轮。对常用的四轮吊车，每个大车轮引起的横向水平荷载标准值为：水平荷载标准值为： (2-7)(2-7) 式中：式中： 横向制动力系数，对软钩吊车，当横向制动力系数，对软钩吊车，当 Q Q10 t10 t时，时，=12%=12%；当；当Q Q =16 t =16 t50 t50 t时，时，=10%=10%；当；当Q Q75 t75 t时，时， =8%=8%；对；对硬钩吊车，硬钩吊车，=20%=20%。 吊车对排架柱产生的最大横向水平荷载标准值吊车对排架柱
49、产生的最大横向水平荷载标准值T Tmaxmax，可利用，可利用计算吊车竖向荷载计算吊车竖向荷载D Dmaxmax方法求得。即：方法求得。即： (2-8)(2-8) ()4gQTmaxiTTy 当计算吊车横向水平荷载引起的排架结构内力时，当计算吊车横向水平荷载引起的排架结构内力时，荷载规荷载规范范规定：对单跨或多跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数规定：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两台。不应多于两台。 考虑小车往返运行，在两个方向都有可能启动或制动，故排考虑小车往返运行，在两个方向都有可能启动或制动，故排架结构受到的吊车横向水平荷载方向也随着改变。架结构受到的吊车横向水
50、平荷载方向也随着改变。3) 3) 吊车纵向水平荷载吊车纵向水平荷载T Te e 吊车纵向水平荷载是吊车沿厂房纵向运行时，由大车制动引吊车纵向水平荷载是吊车沿厂房纵向运行时，由大车制动引起的惯性力产生的，它通过大车的制动轮与轨道间的摩擦，经吊起的惯性力产生的，它通过大车的制动轮与轨道间的摩擦，经吊车梁传到纵向柱列或柱间支撑。车梁传到纵向柱列或柱间支撑。 吊车纵向荷载主要与大车制动轮的轮压及轨与轨道间的滑动吊车纵向荷载主要与大车制动轮的轮压及轨与轨道间的滑动摩擦系数有关，其作用点位于刹车轮与轨道的接触点，方向与轨摩擦系数有关，其作用点位于刹车轮与轨道的接触点，方向与轨道方向一致。道方向一致。荷载规