混凝土单层厂房结构.pptx

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1、 本章重点本章重点 1.熟悉单层工业厂房结构选型熟悉单层工业厂房结构选型与结构布置方法；与结构布置方法；2.掌握钢筋混凝土排架的荷载掌握钢筋混凝土排架的荷载与内力计算方法、内力组合原则以与内力计算方法、内力组合原则以及柱的截面设计方法；及柱的截面设计方法；3.熟悉排架柱的配筋构造要求。熟悉排架柱的配筋构造要求。第1页/共45页第2页/共45页第3页/共45页第4页/共45页第5页/共45页第6页/共45页第7页/共45页第8页/共45页第9页/共45页第10页/共45页第11页/共45页第12页/共45页第13页/共45页第14页/共45页第15页/共45页 3.1 单层厂房概述单层厂房概述

2、单层厂房是满足工业生产过程中各种需要的单层厂房是满足工业生产过程中各种需要的建建 筑空间，该空间的承重骨架就是单层厂房结筑空间，该空间的承重骨架就是单层厂房结构。构。单层厂房的特点单层厂房的特点 1.优点优点 （1）生产工艺流程和车间内部运输容易组织；）生产工艺流程和车间内部运输容易组织；灵活性大，能满足不同工艺要求；灵活性大，能满足不同工艺要求；（2）可充分利用地基的承载能力，布置大型）可充分利用地基的承载能力，布置大型设备基础，并可较自由的布置地坑，地沟等构筑设备基础，并可较自由的布置地坑，地沟等构筑物；物；（3）可利用屋盖设置天然采光和自然通风设）可利用屋盖设置天然采光和自然通风设施；施

3、；第16页/共45页 （4）为适应生产发展和需要，扩建和改建比）为适应生产发展和需要，扩建和改建比较方便；较方便；（5）装配式单层厂房，构件形式已经标准化、）装配式单层厂房，构件形式已经标准化、系列化、通用化，便于定型设计和机械化施工，系列化、通用化，便于定型设计和机械化施工，缩短工期。缩短工期。2.缺点缺点 占地较多。用地紧张的大、中城市不利，设占地较多。用地紧张的大、中城市不利，设计应注意。计应注意。适应性广泛：冶金、矿山、机械制造、适应性广泛：冶金、矿山、机械制造、机修、纺织、交通运输和建材工业部门的机修、纺织、交通运输和建材工业部门的许多车间及大型实验室均适宜采用单层厂许多车间及大型实

4、验室均适宜采用单层厂房。房。第17页/共45页 单层厂房的结构型式单层厂房的结构型式 1.按生产规模分类按生产规模分类 （1）大型厂房：）大型厂房：吊车吨位吊车吨位250T,L36M.(2)中型厂房：中型厂房：除开（除开（1）（）（3）外为中型厂房。）外为中型厂房。（3）小型厂房：）小型厂房：无吊车吊车吨位无吊车吊车吨位5T以以下下，L15M,H柱顶柱顶 8M,无特殊工艺要求的厂房。无特殊工艺要求的厂房。2.按结构材料分类按结构材料分类 （1）混合结构厂房：）混合结构厂房：1中的（中的（3），砖柱、钢筋），砖柱、钢筋混凝土屋架、木屋架或轻钢屋架的厂房。混凝土屋架、木屋架或轻钢屋架的厂房。（2）

5、混凝土结构厂房：）混凝土结构厂房：其他大部分可采用混凝其他大部分可采用混凝 土结构，宜优先采用装配式或预应力混凝土结构土结构，宜优先采用装配式或预应力混凝土结构第18页/共45页 （3）钢结构厂房：）钢结构厂房：1中的（中的（1），一般采用钢），一般采用钢屋架，钢筋混凝土柱或全钢结构。屋架，钢筋混凝土柱或全钢结构。3.按结构型式分类按结构型式分类 (1)排架结构排架结构 排架结构由屋架（屋面梁）、柱和基粗组成，柱排架结构由屋架（屋面梁）、柱和基粗组成，柱与屋架铰接，与基础刚接。与屋架铰接，与基础刚接。（a)单跨等高排架单跨等高排架 (b)双跨等高排架双跨等高排架 （c)多跨不等高排架多跨不等高

6、排架第19页/共45页 锯齿型厂房锯齿型厂房 锯齿型厂房多用于单向采光的纺织厂，可避锯齿型厂房多用于单向采光的纺织厂，可避免阳光直射车间内，又可利用自然光。免阳光直射车间内，又可利用自然光。（2）门式刚架结构）门式刚架结构 门式刚架的柱和横梁刚接成一个构件，而柱与基门式刚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可分为三础通常为铰接。根据顶节点的连接形式可分为三铰门式刚架和两铰门式刚架。铰门式刚架和两铰门式刚架。第20页/共45页 刚架的优点：刚架的优点：梁柱合一，构件种类少，制作梁柱合一，构件种类少，制作较简单，结构轻巧。当跨度和高度较小时，较排较简单，结构轻巧。

7、当跨度和高度较小时，较排架结构经济。架结构经济。刚架的缺点：刚架的缺点：刚度较差，承载后会产生跨变，刚度较差，承载后会产生跨变，梁柱转角处易产生早期裂缝，施工吊装就位麻烦，梁柱转角处易产生早期裂缝，施工吊装就位麻烦，应用受限。应用受限。第21页/共45页 排架结构设计步骤排架结构设计步骤 单层厂房单层厂房设计设计分为分为三阶段三阶段进行进行 1.方案设计：方案设计：柱网布置，结构形式及标高柱网布置，结构形式及标高 确定，结构构件类型确定，确定，结构构件类型确定，结构布置；结构布置；2.技术设计：技术设计：结构构件选择，荷载计算和结构构件选择，荷载计算和 内力分析内力分析，构件设计；，构件设计；

8、3.施工图设计：施工图设计：结构布置图，构件施工结构布置图，构件施工 图，节点大洋图。图，节点大洋图。第22页/共45页 3.2 单层厂房结构的组成与布置单层厂房结构的组成与布置 结构组成结构组成 排架结构单层厂房主要由屋盖系统、梁柱系排架结构单层厂房主要由屋盖系统、梁柱系统、基础、支撑系统、维护系统组成。统、基础、支撑系统、维护系统组成。第23页/共45页 1.屋盖系统屋盖系统 屋面系统由屋面板、天沟板、屋架（或屋面大屋面系统由屋面板、天沟板、屋架（或屋面大 梁）梁）组成。有时还设有天窗架和托架等。组成。有时还设有天窗架和托架等。屋盖结构可分为无檩和有檩屋盖体系：屋盖结构可分为无檩和有檩屋盖

9、体系：(1)凡大型屋面板直接支承在屋架或屋面凡大型屋面板直接支承在屋架或屋面 梁上的称为无檩屋盖体系；梁上的称为无檩屋盖体系；（2）凡将小型屋面板或瓦材支承在檩条上，再将）凡将小型屋面板或瓦材支承在檩条上，再将檩条支承于屋架上的称为有檩屋盖体系。檩条支承于屋架上的称为有檩屋盖体系。屋盖结构中：屋盖结构中：屋面板屋面板起围护作用并承受其起围护作用并承受其上作用之荷载（含自重，活载），并将荷载传上作用之荷载（含自重，活载），并将荷载传给屋架或屋面梁。给屋架或屋面梁。屋架或屋面梁屋架或屋面梁是承重结构，是承重结构，承受其自重和板传来的活载，并将其传给排架承受其自重和板传来的活载，并将其传给排架柱。柱

10、。天窗架天窗架也是一种屋面承重结构，用于设置也是一种屋面承重结构，用于设置采光、通风的天窗架。采光、通风的天窗架。第24页/共45页 2.梁柱系统梁柱系统 梁柱系统由梁柱系统由排架柱，抗风柱，吊车梁，排架柱，抗风柱，吊车梁，基础梁，联系梁，过梁，圈梁构成。基础梁，联系梁，过梁，圈梁构成。（1）横向平面排架）横向平面排架 屋架和横向柱列及基础组成，是厂房的屋架和横向柱列及基础组成，是厂房的基本承重结构。基本承重结构。承受竖向荷载，承受竖向荷载，横向水平荷载横向水平荷载 （水平风力，地（水平风力，地 震水平分力）作震水平分力）作 用。用。第25页/共45页（2）纵向平面排架）纵向平面排架 由纵向柱

11、列，联系梁，吊车梁，柱间支由纵向柱列，联系梁，吊车梁，柱间支撑和基础等组成。撑和基础等组成。主要作用是主要作用是保证厂房的保证厂房的纵向稳定性和刚度。纵向稳定性和刚度。承受山墙，天窗端壁承受山墙，天窗端壁及屋盖结构传来的纵向风载，吊车水平荷及屋盖结构传来的纵向风载，吊车水平荷载，纵向水平地震力，并将其传给地基载，纵向水平地震力，并将其传给地基。第26页/共45页 吊车梁：吊车梁：简支在柱的牛腿上，主承简支在柱的牛腿上，主承 受吊车的竖向，横向或纵向作用，并将受吊车的竖向，横向或纵向作用，并将其传至横向或纵向排架。其传至横向或纵向排架。3.基础基础 基础包括柱下独立基础和设备基础。基础包括柱下独

12、立基础和设备基础。柱下独立基础承受柱和基础梁传来的荷柱下独立基础承受柱和基础梁传来的荷载。设备基础承受设备传来的荷载。载。设备基础承受设备传来的荷载。第27页/共45页 4.支撑系统支撑系统 支撑系统包括支撑系统包括屋盖支撑屋盖支撑和和柱间支撑柱间支撑。盖。盖支撑又分支撑又分上弦横向水平支撑，上弦横向水平支撑，下弦横向水平下弦横向水平支撑，支撑，纵向水平支撑，纵向水平支撑，垂直支撑及系杆。垂直支撑及系杆。支撑的主要作用是加强结构空间刚度，支撑的主要作用是加强结构空间刚度，保证结构构件安装和使用阶段的稳定和安全。保证结构构件安装和使用阶段的稳定和安全。5.围护系统围护系统 由纵墙，横墙（山墙），

13、联系梁，抗风由纵墙，横墙（山墙），联系梁，抗风柱和基础梁等组成（墙架）。柱和基础梁等组成（墙架）。第28页/共45页 荷载和传力路径荷载和传力路径 1.作用荷载作用荷载 （1）竖向荷载：）竖向荷载：构件和设备自重，吊车吊构件和设备自重，吊车吊物时的荷载，雪荷物时的荷载，雪荷 载，积灰荷载，载，积灰荷载，检修荷载。检修荷载。（2）水平荷载：）水平荷载：风荷载（风压，风荷载（风压，风吸），吊车水风吸），吊车水 平制动力，水平平制动力，水平 地震力。地震力。第29页/共45页2.传力路径传力路径 单层厂房结构所承受的各种荷载，基本上单层厂房结构所承受的各种荷载，基本上都是传给排架柱，再由排架柱传给基

14、础和地基，都是传给排架柱，再由排架柱传给基础和地基，柱和基础是厂房的主要承重构件。有吊车的厂柱和基础是厂房的主要承重构件。有吊车的厂房中，吊房中，吊 车梁也是主要车梁也是主要 承重构件，设承重构件，设 计时应重视。计时应重视。荷载传递路线荷载传递路线 如图。如图。第30页/共45页厂房结构布置厂房结构布置 1.柱网布置柱网布置 厂房承重柱（或承重墙）的定位轴线，在平面厂房承重柱（或承重墙）的定位轴线，在平面上排列形成的网格，称为柱网。纵向定位轴线上排列形成的网格，称为柱网。纵向定位轴线之间的距离称为跨度，横向定位轴线之间的距之间的距离称为跨度，横向定位轴线之间的距离称为柱距。柱网布置就是确定跨

15、度和柱距尺离称为柱距。柱网布置就是确定跨度和柱距尺寸。也是确寸。也是确 定屋面板，定屋面板，屋架，吊车屋架，吊车 梁等构件跨梁等构件跨 度的依据。度的依据。第31页/共45页纵向轴线：沿跨度方向排列的轴线纵向轴线：沿跨度方向排列的轴线横向轴线：沿柱距方向排列的轴线横向轴线：沿柱距方向排列的轴线 （1）边柱，墙与纵向定位轴线的关系：边柱外缘和）边柱，墙与纵向定位轴线的关系：边柱外缘和墙的内缘应与纵向定位轴线重合，此种称为封闭结合；墙的内缘应与纵向定位轴线重合，此种称为封闭结合；边柱外缘与纵向定位轴线之间存在一定的距离边柱外缘与纵向定位轴线之间存在一定的距离D（150mm,250mm,500mm)

16、,墙内缘与柱外缘重合，墙内缘与柱外缘重合，此种称为非封闭结合。此种称为非封闭结合。第32页/共45页（2）中柱与纵向定位轴线的关系）中柱与纵向定位轴线的关系 等高排架的上柱中心线应与纵向定位轴线等高排架的上柱中心线应与纵向定位轴线重合。高低跨的厂房可参考有关设计手册重合。高低跨的厂房可参考有关设计手册（3)柱墙与横向定位轴线的关系柱墙与横向定位轴线的关系 几种情况：几种情况：第33页/共45页 1）除伸缩缝处的柱和端柱外，柱的中心除伸缩缝处的柱和端柱外，柱的中心线应与横向定位轴线重合；线应与横向定位轴线重合；2）在伸缩缝处）在伸缩缝处（一般设双柱），伸缩缝的中心线应与横向定（一般设双柱），伸缩

17、缝的中心线应与横向定位轴线重合，而伸缩缝处的柱的中心线与横向位轴线重合，而伸缩缝处的柱的中心线与横向定位轴线的距离应为定位轴线的距离应为600mm；3）厂房端部，）厂房端部，山墙为非承重墙时，墙内边缘应与横向定位轴山墙为非承重墙时，墙内边缘应与横向定位轴线重合，端部柱的中心线应距横向定位轴线线重合，端部柱的中心线应距横向定位轴线600mm；4）当山墙为承重墙时，墙内缘与横）当山墙为承重墙时，墙内缘与横向定位轴线的距离应为半砖或半砖的倍数。向定位轴线的距离应为半砖或半砖的倍数。第34页/共45页 2.变形缝变形缝 伸缩缝，沉降缝，防震缝统称变形缝。伸缩缝，沉降缝，防震缝统称变形缝。伸缩缝和防震缝

18、的基础可不断开，但沉降缝的伸缩缝和防震缝的基础可不断开，但沉降缝的基础必须断开。地震区的伸缩缝和沉降缝均应基础必须断开。地震区的伸缩缝和沉降缝均应符合防震缝要求符合防震缝要求。第35页/共45页 3.厂房高度厂房高度 确定厂房高度的原则：确定厂房高度的原则：在满足生产工艺的前提下，尽可能降低在满足生产工艺的前提下，尽可能降低厂房高度，以便减小柱的内力，减小维护结厂房高度，以便减小柱的内力，减小维护结构面积，降低造价；同时考虑减少构件种类，构面积，降低造价；同时考虑减少构件种类，减少连接构造。减少连接构造。总之，应结合工程特点，全总之，应结合工程特点，全面分析确定。面分析确定。厂房高度一般由屋架

19、下弦底面的标高厂房高度一般由屋架下弦底面的标高H1和吊车轨顶标高和吊车轨顶标高H2表示。无吊车厂房表示。无吊车厂房H1由设由设备高度和生产需要的使用高度确定。厂房高备高度和生产需要的使用高度确定。厂房高度可按公式（度可按公式（31），（），（32）计算。）计算。第36页/共45页支撑的作用和布置支撑的作用和布置 主要作用：保证结构构件的稳定与正常工主要作用：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刚度。把纵作，增强厂房的整体稳定性和空间刚度。把纵向风荷载，吊车水平荷载和水平地震作用等传向风荷载，吊车水平荷载和水平地震作用等传递到主要承重构件，保证在施工安装阶段结构递到主要承重构

20、件，保证在施工安装阶段结构构件的稳定。构件的稳定。工程实践表明：工程实践表明：支撑布置不当，不仅会影支撑布置不当，不仅会影响厂房正常使用，甚至会引起工程事故。响厂房正常使用，甚至会引起工程事故。1.屋盖支撑屋盖支撑 通常包括上弦水平支撑，下弦水平支撑，通常包括上弦水平支撑，下弦水平支撑，垂直支撑和纵向水平系杆。在每一个温度区段垂直支撑和纵向水平系杆。在每一个温度区段（伸缩缝区段）内，由上下弦水平支撑分别在（伸缩缝区段）内，由上下弦水平支撑分别在温度区段的两端构成横向的上下水平刚性框，温度区段的两端构成横向的上下水平刚性框，第37页/共45页 再用垂直支撑和水平系杆把两端的水平刚性框联再用垂直支

21、撑和水平系杆把两端的水平刚性框联接起来。接起来。（1）屋盖上）屋盖上 弦横向水平弦横向水平 支撑支撑（2）屋盖下弦横）屋盖下弦横 向水平支撑，下向水平支撑，下 弦纵向水平支撑弦纵向水平支撑第38页/共45页（3）屋架垂直支撑和水平系杆）屋架垂直支撑和水平系杆 垂直支撑指布置在屋架（屋面梁）或天窗架垂直支撑指布置在屋架（屋面梁）或天窗架间的支撑。可提高屋架整体稳定性和空间刚间的支撑。可提高屋架整体稳定性和空间刚度及屋架安装时结构的安全性。度及屋架安装时结构的安全性。第39页/共45页垂直支撑可将屋架上弦平面内的水平荷载传递垂直支撑可将屋架上弦平面内的水平荷载传递到下弦平面内。故垂直支撑应与屋架下

22、弦横向到下弦平面内。故垂直支撑应与屋架下弦横向支撑布置在同一柱间内。支撑布置在同一柱间内。屋盖支撑的一般形式：屋盖支撑的一般形式：第40页/共45页系杆系杆布置在屋架上，下弦及天窗上弦平面内。布置在屋架上，下弦及天窗上弦平面内。既能受拉又能受压的称刚性系杆，只能受拉的既能受拉又能受压的称刚性系杆，只能受拉的称柔性系杆。称柔性系杆。2.柱间支撑柱间支撑 作用是保证厂房作用是保证厂房结构的纵向稳定和刚结构的纵向稳定和刚度，并将水平荷载传度，并将水平荷载传至基础。常采用至基础。常采用十字十字交叉形支撑，构造简交叉形支撑，构造简单，传力直接，刚度单，传力直接，刚度大。大。交叉角交叉角3540度度第41页/共45页下列情况之一，应设柱间支撑下列情况之一，应设柱间支撑 厂房内设有眩臂吊车或厂房内设有眩臂吊车或3t以上悬挂吊车；以上悬挂吊车；设有工作级别为设有工作级别为A6,A7的吊车，或起重量的吊车，或起重量10tA1-A5的吊车；的吊车；L18M,H8M；纵向柱列之柱总数在纵向柱列之柱总数在7根以下；根以下；露天吊车栈桥的柱列。露天吊车栈桥的柱列。第42页/共45页围护结构的布置（抗风柱围护结构的布置（抗风柱 圈梁圈梁 连连系梁系梁 过梁过梁 基础梁）基础梁）第43页/共45页基础和基础梁基础和基础梁第44页/共45页感谢您的观看。感谢您的观看。第45页/共45页