混凝土单层厂房结构设计.ppt

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1、2单层厂房结构设计第第2 2章章 单层厂房结构设计单层厂房结构设计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 主要内容：主要内容：主要内容：主要内容：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 难点：难点：难点：难点：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

2、 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、食品等工业如如冶冶金金或或机机械械厂厂的的炼炼钢钢、轧轧钢钢、铸铸造造、锻锻压压、金金工工、装装配配等等车车间间，一一般般因因设设有有大大型型机机器器或或设设备备，产产品品较较重重且且轮轮廓廓尺尺寸寸较较大大，故故宜宜直直接接在地面上生产而设计成单层厂房在地面上生产

3、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：对对无无吊吊车车或或吊吊车车吨吨位位不不超超过过5t、跨跨度度在在15m以以内内、柱柱顶顶标标高高不不超超过过8m且且无无特特殊殊工工艺艺要要求求的的小型厂房，可采用混合结构小型厂房，可采用混合结构 对对有有重重型型吊吊车车、跨跨度度大大于于36m或或有有特特殊殊工工艺艺要要求求的的大大型型厂厂房

4、房，可可采采用用全全钢钢结结构构或或由由钢钢筋筋混凝土柱与钢屋架组成的结构混凝土柱与钢屋架组成的结构 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

5、）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 屋盖结屋盖结构构 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

6、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 由由横横梁梁、横横向向柱柱列列及及其其基基础础所所组组成成的的平平面面骨骨架架，是是厂厂房房的的基基本本承承重重结结构构。厂厂房房承承受受的的竖竖向向荷荷载载及及横横向向水水平平

7、荷荷载载主主要要通通过过横横向向平平面面排排架架传传至至基基础础及及地地基基横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 由由连连系系梁梁、吊吊车车梁梁、纵纵向向柱柱列列、柱柱间间支支撑撑和和基基础础等等构构件件组组成成的的纵纵向向平平面面骨骨架架。作作用用是是保保证证厂厂房房结结构构的的纵纵向向稳稳定定性性和和刚刚度度，承承受受吊吊车车纵纵向向水水平平荷荷载载、纵纵向向水水平平地地震震作作用用、温温度度应应力力以以及及作作用用在在山山墙墙及及天天窗窗架架端端壁壁并并通通过过屋屋盖盖结结构传来的纵向风荷载等构传来的纵向风荷

8、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

9、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 础础通通过过横横向向排排架架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 础础通通过过纵纵向向排排架架山墙山墙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

10、the Structures2.3.1 2.3.1 厂房平面布置厂房平面布置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

11、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米采米采用用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

12、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

13、降问题。3 3）防震缝（）防震缝（Seismic gapSeismic 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

14、：构成：沿厂房跨度方向用交叉角钢、直腹杆和屋架上弦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。作作用用：保保证证屋屋架架上上弦弦的的侧侧向向稳稳定定性性；增增强强屋屋盖盖的的整整体体刚刚度度；作作为为山山墙墙抗抗风风柱柱的的顶顶端端水水平平支支座座，承承受受由由山山墙墙传传来来的的风风荷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

15、弦杆构成的水平桁架成的水平桁架 。作用：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

16、置原则：2单层厂房结构设计（4）垂直支撑和水平系杆）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；当当厂厂房房跨跨度度18-30m18-30m、屋屋架架间间距

17、距为为6m6m、采采用用大大型型屋屋面面板板时时，应应在在每每一一伸伸缩缩缝缝区区段段端端部部的的第第一一或或第第二二柱柱间间，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

18、水平系杆上弦水平系杆是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，

19、均应采用刚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

20、风荷载；将天窗端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。水水平平系系杆杆 ：在在未未设设置置上上弦弦横横向向水水平平支支撑撑的的天天窗窗架架间间设设置置；应应在在上上弦弦节节点点处处设设置置柔柔性性系系杆杆；对对有有檩檩屋屋盖盖体体系系，檩檩条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

21、单层厂房结构设计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。作作用用：提提高高厂厂房房的的纵纵向向刚刚度度和和稳稳定定性性；将将吊吊车车纵纵向向水水平平制制动动力力、山山墙墙及及天天窗窗端端壁壁的的风风荷荷载载、纵纵向向水水平平地地震震作作用用等等传至基础。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：对于

22、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；当柱间要通

23、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间支撑设置：一

24、般在伸缩缝区段两端与屋盖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横向水平支撑相对应的柱间以及伸缩缝区段中央或以及伸缩缝区段中央或临近中央的柱间临近中央的柱间 。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间在伸缩缝区段中部与上柱柱间支撑相应的位置支撑相应的位置 。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。较小。柱间支撑与伸

25、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 抗抗风风柱柱一一般般与与基基础础刚刚接接，与与屋屋架架上上弦弦铰铰接接；当当屋屋架架设设有有下下弦弦横横向向水水平平支支撑撑时时，也也可可与与下下弦弦铰铰接接或或同同时时与与上上、下下弦弦铰铰接接。抗抗风风柱柱与与屋屋架架之之间间一一般般采采用用竖竖向向可可以以移移动动、水水平平方方向向又又有有较较大大刚刚度度的的弹弹簧簧板板连连接接；如如厂厂房房沉沉降降量量较较大大时时，宜宜采采用用槽槽形形孔孔螺螺栓栓连连接。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2.3 结构布置2.3.3 2.3.3

26、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 圈圈梁梁是是设设置置于于墙墙体体内内并并与与柱柱子子连连接接的的现现浇浇钢钢筋筋混混凝凝土土构构件件，其其作作用用是是将将墙墙体体与与排排架架柱柱、抗抗风风柱柱等等箍箍在在一一起起，以以增增强强厂厂房房的的整整体体刚刚度度，防防止止由由于于地地基基的的不不均均匀匀沉沉降降或或较较大大的的振振动动荷荷载载对厂房产生不利影响。对厂房产生不利影响。连连系系梁梁除除承承受受墙墙体体荷荷载载外外，还还具具有有连连系系纵纵向向柱柱列列、

27、增增强强厂厂房的纵向刚度、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。当当墙墙体体开开有有门门窗窗洞洞口口时时，需需设设置置钢钢筋筋混混凝凝土土过过梁梁，以以支支承承洞口上部墙体的重量。洞口上部墙体的重量。在在进进行行围围护护结结构构布布置置时时，应应尽尽可可能能地地将将圈圈梁梁、连连系系梁梁和和过过梁梁结结合合起起来来，使使一一种种梁梁能能兼兼作作两两种种或或三三种种梁梁的的作作用用，以以简简化化构造，节约材料，方便施工。构造，节约材料，方便施工。在在单单层层厂厂房房中中，一一般般采采用用基基础础梁梁来来承承托托围围护护墙墙体体的的重重量量，并并将将其其传传至至柱柱基基础础

28、顶顶面面，而而不不另另做做墙墙基基础础，以以使使墙墙体体和和柱柱的的沉降变形一致沉降变形一致。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，屋面坡度不应大适用：保温或不保温卷材防水屋面，屋面坡度不应大于于1/51/5。2.4.1 2.4.1

29、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：有有檩檩体体系系屋屋盖盖常常采采用用预预应应力力混混凝凝土土槽槽瓦瓦、波波形形大大瓦瓦等等小小型屋面板。型屋面板。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

30、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

31、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。两两铰铰（或三（或三铰铰）拱屋架）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均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，一般取高跨比为有较大影响，一般取高跨比为1/61/81/61/8较为合理，其外形有三角形、较为合理，其外形有三角形、拱形、梯形、折线形等几种。拱形、梯形、折线形等几种。各种形式屋架的内力（各

32、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

33、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

34、的形式：柱的形式：主要有排架柱和抗主要有排架柱和抗风风柱两柱两类类。钢钢筋筋混混凝凝土土排排架架柱柱一一般般由由上上柱柱、下下柱柱和和牛牛腿腿组组成成，其其结结构构型型式式可可概概括括为为单单肢肢柱柱和和双双肢肢柱柱两两类类。上上柱柱一一般般为为矩矩形形截截面面或或环环形形截截面面；下下柱柱的的截截面面形形式式较较多，根据其截面形式可分多，根据其截面形式可分为为矩形截面柱、矩形截面柱、I形柱、双肢柱和管柱等几形柱、双肢柱和管柱等几类类。柱的形式柱的形式抗抗风风柱柱一一般般由由上上柱柱和和下下柱柱组组成成，无无牛牛腿腿，上上柱柱为为矩矩形形截截面面，下下柱柱一一般般为为 I形截面。形截面。2.4

35、.32.4.3 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 柱的截面尺寸除柱的截面尺寸除应满应满足承足承载载力的要求外，力的要求外，还应还应保保证证具有足具有足够够的的刚刚度，以免厂房度，以免厂房变变形形过过大，造成吊大，造成吊车轮车轮与与轨轨道道过过早磨早磨损损，影响吊，影响吊车车的正常运行，或的正常运行，或导导致致墙墙体和屋盖体和屋盖产产生裂生裂缝缝，影响厂房的正常使用。，影响厂房的正常使用。柱柱的的截截面面尺尺寸寸除除了了考考虑虑吊吊车车起起重重量量和和柱柱的的类类型型两两个个因因素素外外，还还应应考考虑虑厂厂房房跨跨数数和和高高度度、

36、柱柱的的型型式式、围围护护结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 单单层层厂厂房房的的柱柱下下基基础础一一般般采采用用独独立立基基础础（也也称称扩扩展展基基础础）。按按施施工工方方法法可可分分为为预预制制柱柱下下独独立立基基础础和和现现浇浇柱柱下下独独立立基基础础两两种种。对对装装配配式式钢钢筋筋混混凝凝土土单单层层厂厂房房排排架架结结构构，常常见见的的独独立立基基础础形形式式主主要要有有杯杯形形基基础础、高高杯杯基基础础和和桩桩基基础础等。等。基础的类型基础的类型2.4.42.4.4

37、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2.52.5 排架结构内力分析排架结构内力分析Internal Force Analysis of Mill Bents2.5 排架结构内力分析2.5.12.5.1 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

38、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2.5 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.柱下端与基柱下端与基础顶础顶面面为刚为刚接；接；II.柱柱顶顶与排架横梁（屋架或屋面梁）与排架横梁（屋架或屋面梁）为铰为铰接；接

39、；III.横梁（即屋架或屋面梁）横梁（即屋架或屋面梁）为轴为轴向向刚刚度很大的度很大的刚刚性性连连杆。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2.5.22.5.2 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

40、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 G4 4（G G5 5）2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析 恒恒载载作用位置及相作用位置及相应应的的排架排架计计算算简图简图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

41、荷载 屋面水平投影面上的屋面均布活荷屋面水平投影面上的屋面均布活荷载标载标准准值值，按下列情，按下列情况取：不上人的屋面况取：不上人的屋面为为0.5kN/m2；上人的屋面；上人的屋面为为2.0kN/m2 屋面均布活荷屋面均布活荷载载 屋面雪荷屋面雪荷载载屋面水平投影面上的雪荷屋面水平投影面上的雪荷载标载标准准值值Sk(kN/m2)式中式中:为为基本雪基本雪压压(kN/m2)；为为屋面屋面积积雪分布系数。雪分布系数。屋面屋面积积灰荷灰荷载载 屋屋面面均均布布活活荷荷载载不不与与雪雪荷荷载载同同时时考考虑虑，取取两两者者中中的的较较大大值值；当当有有屋屋面面积积灰灰荷荷载载时时，积积灰灰荷荷载载应

42、应与与雪雪荷荷载载或或不不上上人人的的屋屋面面均布活荷均布活荷载载两者中的两者中的较较大大值值同同时时考考虑虑。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 基本基本风压值风压值（kN/m2），是以当地比），是以当地比较较空空旷旷平坦地面上离平坦地面上离地地10m高高处统计处统计所得的所得的50年一遇年一遇10分分钟钟平均最大平均最大风风速速为标为标准确定的准确定的风风压值压值；高度高度z处处的的风风振系数；振系数；风压风压高度高度变变化系数；化系数；风风荷荷载载体型系数。体型系数。垂直于建筑物表面上的垂直于建筑物表面上的风风荷荷载标载标准准值值 （kN/m2）按下

43、式）按下式计计算算 2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 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。2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

44、,k。吊车竖向荷载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2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析D Dmaxmax,D,Dmin min 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e32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

45、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，每一个轮子作用在轨道上的横向水平制动力T为：2单层厂房结构设计横向水平制动力系数，按下列规定取值软钩吊车：软钩吊车：硬钩吊车：硬钩吊车：2.5 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。2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 吊吊车纵车纵向水平荷向水平荷载标载标准准值值T0，按作用在一，按作用在一边轨边轨道上所道上所有刹有刹车轮车轮的最大的最大轮压轮压之和的之和的10%采用，即采用，即式式中中，n为为施施加加在在一一边边轨轨道道上上所所有有刹刹车车轮轮

46、数数之之和和，对对于于一般的四一般的四轮轮吊吊车车，n=1。无无论单论单跨或多跨厂房，在跨或多跨厂房，在计计算吊算吊车纵车纵向水平荷向水平荷载时载时，一一侧侧的整个的整个纵纵向排架上最多只能考向排架上最多只能考虑虑2台吊台吊车车。2单层厂房结构设计2.5 排架结构内力分析2.5.32.5.3 等高等高排架内力分析排架内力分析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

47、力时，柱顶反力R由结构力学方法可得：MR2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由平衡条件：由平衡条件：由物理条件：由物理条件：由几何条件：由几何条件：可求得：可求得：称为柱称为柱i i的剪力分配系数。的剪力分配系数。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 。2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

48、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 。l 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 。l 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。2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

49、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。2.5.52.5.5 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 。2.5.52.5.5 单层厂房排架考虑整

50、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，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 。2.5.52.5.5 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 Works