钢筋混凝土结构单层厂房

1、WUTP本章提要本章主要介绍单层厂房的类型、结构组成、受力特点、支撑体系以及主要构件的类型。要求了解 单层工业厂房的类型及其受力特点，单层工业厂房 主要构件的类型及其特点，以及支撑的布置原则； 掌握单层厂房结构的组成及其作用，支撑体系的种 类及其作用，以及基本构件与柱连接方式。根据不同使用要求，工业厂房可设计为单层厂 房和多层厂房。按承重结构材料的不同，工业厂房 可分为钢筋混凝土结构厂房、钢结构厂房、混合结 构厂房。钢筋混凝土结构单层厂房按主要承重结构形式 分为排架结构和刚架结构，如图9.1所示。排架结构由屋架（或屋面梁）、柱、基础组成, 其中柱与基础刚接，而屋架（或屋面梁）与柱較接。排架结构

2、按所用材料的不同分为钢屋架与钢筋 混凝土柱组成的排架结构、钢筋混凝土排架结构。刚架结构是指梁或屋架与柱刚性连接的结构。 常用的刚架结构有钢筋混凝土门式刚架结构和钢框 架结构。WUTPWUTP(a)图91WUTP本章内容9.1单层厂房的结构组成及受力特点92单层厂房的支撑体系9.3主要构件的类型及与柱的连接WUTP萍 91单层厂房的结构组成及受力特点 倉钢筋混凝土排架结构单层厂房通常由屋面板、* 屋架（或屋面梁）、吊车梁、连系梁、柱和基础等 构件组成，如图9.2所示。其中，横向柱列、屋架（或屋面梁）、柱基等 构件组成横向承重体系，称为横向排架；纵向柱列、吊车梁、连系梁、柱间支撑、柱基 等构件组成

3、纵向承重体系，称为纵向排架。WUTP（1）屋盖结构屋盖结构由以下构件组成：屋面板、天窗架、 屋架（或屋面梁）、托架。屋盖结构分为有標体系 和无標体系两种。大型屋面板直接支承（焊接）在屋架或屋面梁 上称为无標体系，而小型屋面板（瓦材）支承在標 条上，檳条又支承在屋架上，称为有檳体系。屋盖 的主要作用是承受屋面荷载、雪荷载、积灰荷载、 自重等荷载，并将这些荷载传给排架柱。（2）横向排架横向排架是主要承重结构，主要承受竖向荷载 （结构自重、屋面活荷载、竖向吊车荷载等） 和横向水平力（风荷载、吊车横向制动力、地震作 用）,如图9.3。WUTP纵向排架纵向排架一方面承受着纵向水平荷载（屋盖结 构传来纵向

4、风荷载、吊车纵向制动力、纵向水平地 震力等），另一方面还起着保证结构纵向刚度和稳 定的作用，如图9.4。（4）吊车梁主要承受吊车荷载（包括竖向荷载、横向和纵 向水平荷载），并通过牛腿把它传给横向排架或纵 向排架，同时起着连系纵向柱列的作用。WUTP支撑包括柱间支撑和屋盖支撑，其主要作用是加强 结构的空间刚度和稳定性，同时传递风荷载、吊车 纵向水平荷载。(6)连系梁、基础梁和抗风柱连系梁和基础梁一方面承受外墙的荷载，另一 方面也起着形成纵向排架的作用。设置在山墙的抗 风柱主要作用是将山墙上的风荷载传递给屋盖和基 础。WUTP基础基础承受排架以及基础梁传来的荷载，并将这 些荷载传给地基。单层厂房所

5、受的荷载及其传递路线如图9.5。WUTP图92钢筋混凝土排架结构单层厂房N返回WUTP屋面板荷载雪荷载窗荷载吊车荷载柱自重S8壁板重WZ/ /Z/XW /、吊车横向制动力墙梁牛腿冈基础及自重-Rnrn地基反力基础梁N返回WUTPN返回WUTP图9.3单层厂房横向平面排架及其荷载示意图图9.4纵向平面排架结构示意图N返回图9.5单层厂房的荷载传递路线N返回萍92单层厂房的支撑体系WUTP在装配式单层厂房结构中，支撑不是主要承重构件，但却是联系各主要承重构件以构成整体厂房空间结构的重要组成部分，对厂房的刚度和稳定性 起着很重要的作用。支撑的作用是：使厂房形成空间骨架，保证厂 房的空间刚度；保证结构

6、构件的稳定；传递水平荷 载。WUTP甲9.2.1屋盖支撑包括屋架上弦、下弦横向水平支撑，屋架纵向 水平支撑，垂直支撑和水平系杆。(1)屋架垂直支撑及水平系杆屋架垂直支撑是指两个屋架之间沿纵向设置在 竖向平面内的支撑，水平系杆是指两个屋架之间沿 纵向设置的水平杆，如图9.6。屋架垂直支撑和水平系杆的作用是保证屋架在 安装和使用阶段的侧向稳定，增加厂房的整体刚度。垂直支撑的布置原则为：当屋架跨度小于18m,且无天窗时，可不设垂 直支撑和水平系杆，有天窗时，可在屋架节点处设 置一道水平系杆；当屋架跨度大于18m且不超过30m 时，应在屋架跨中设置一道垂直支撑和水平系杆， 垂直支撑布置在厂房端部以及伸

7、缩缝的第一或第二 柱间，如果不是三角形屋架而是梯形屋架，在支座 处也应布置垂直支撑，如图9.6(a)。WUTP当屋架跨度大于30m,除按照1830m跨度布 置外，还应在屋架跨度1 / 3左右节点处设置两道垂 直支撑和水平系杆，如图9.6(b)。WUTP水平系杆布置原则：当采用大型屋面板时，应 在未设置支撑的屋架间相应于布置垂直支撑平面的 屋架下弦和屋架上弦节点处设置通长的水平系杆。 如果为有檳体系，上弦节点处的水平系杆可用檳条 代替，仅在下弦设置，如图9.7。WUTP(3)屋架下弦横向水平支撑屋架下弦横向水平支撑的作用是：将作用在屋 架下弦的纵向水平力传递给纵向排架柱，保证屋架 下弦的侧向稳定

8、。当屋架下弦设有悬挂吊车或山墙抗风柱与屋架 下弦连接，或吊车吨位大、振动荷载大时，均应设 置屋架下弦横向水平支撑，如图9.8。WUTP(4)屋架纵向水平支撑屋架纵向水平支撑常设置在屋架下弦的端部节 间，并与下弦横向水平支撑组成封闭的支撑体系 (图9.8),以利于增强厂房的整体性。当厂房设有 托架或50kN以上的壁行吊车，或吊车吨位大、振动 荷载大时，均须设置屋架间的纵向水平支撑。当屋盖结构中设有托架，且没有保证托架上弦 稳定的特殊结构措施时，应沿托架的一侧设置下弦 纵向水平支撑，如图9.9。WUTP(5)天窗架支撑天窗架支撑的作用是保证天窗架平面外的稳定 性，以将天窗端壁的水平风荷载传递给屋架

9、。天窗架支撑应尽可能与屋架上弦支撑布置在同 一柱间，如图9.1()。WUTP(a)跨度大于18m小于30m；(b)跨度大于30mWUTP受拉系杆受压系杆垂直支撑XAA(&)(a)跨度大于18m小于30m；(b)跨度大于30mWUTP(a)跨度大于18m小于30m；(b)跨度大于30mWUTP图9.6垂直支撑和水平系杆的布置受拉系杆受压系杆垂直支撑XAA(&)图9.6垂直支撑和水平系杆的布置受拉系杆受压系杆垂直支撑XAA(&)图9.6垂直支撑和水平系杆的布置(a)跨度大于18m小于30m；(b)跨度大于30m匕弦横向水平支撑WUTP图97上弦横向水平支撑(a)有天窗时；(

10、b)无天窗时N返回WUTPI5KKK卜弦纵向水平支撑,6000 ,6000,6000,6000,6000,6000,6000Z,6000,6000,6000图9.8屋架下弦水平支撑N返回WUTPI5KKK卜弦纵向水平支撑,6000 ,6000,6000,6000,6000,6000,6000Z,6000,6000,6000图9.8屋架下弦水平支撑N返回WUTPy返回WUTP图9.10天窗架支撑图WUTP甲9.2.2柱间支撑柱间支撑按位置分为上柱柱间支撑和下柱柱间 支撑。前者的作用是抵抗山墙传来的风荷载；后者 的作用是承受上部支撑传来的力和吊车的纵向制动 力。柱间支撑还起着增强厂房的纵向刚度和稳

11、定性 的作用。柱间支撑应布置在厂房伸缩缝区段的中部，以 减少温度应力，上柱柱间支撑可设置在厂房两端的 第一柱间，以便直接传递山墙传来的荷载，如图9.11。WUTP非地震区的单层厂房，当属下列情况之一时, 应设置柱间支撑：(1) 设有悬臂式吊车，或30kN及以上的悬挂式吊 车；(2) 设有重级工作制吊车，或设有中、轻级工作 制吊车，其起重量均在lOOkN及其以上；(3) 厂房的跨度在18m及以上，或柱高在8m以上;(4) r房纵向列柱在7根以上;(5) 露天吊车栈桥的柱列。X><XII1图911柱间支撑布置WUTP萍 93主要构件的类型及与柱的连接9.3.1主要构件的类型(1) 屋面

12、板单层厂房常用的屋面板类型和特点见表9.1。其 中第13种适用于无標体系屋盖；第4、5种适用于有標体系屋盖，需呢合表9.2的稹条使用。標条的作用是支撑小型屋面板并把屋面板上的 荷载传递到屋架。常见的標条类型见表9.2。(2)屋架与屋面梁屋架和屋面梁是厂房结构最主要的承重构件之一, 常用的屋架形式、跨度、特点及适用条件见表9.3。(3)吊车梁吊车梁是厂房结构中承受吊车荷载的构件，常 用的吊车梁及适用条件见表9.4。IIWUTP1柱柱是单层工业厂房中主要的承重构件，其常用 截面形式有矩形截面、工字形截面以及双肢柱截面 等，见图9.12。矩形柱外形简单，施工方便，但自重 大，浪费材料，仅用于一般小型

13、厂房或上柱，截面 高度小于500mm；工字形柱受力合理，节省材料， 自重较轻，广泛用于各类中型厂房，截面高度为 6001200mm；双肢柱较工字形柱更节省材料，适 用于重型厂房。WUTP(5)基础单层厂房常用柱下独立基础(图9.13),这种基 础分为阶形和锥形两种形式。由于其与预制柱的连 接部分做成杯口，故也称为杯口基础。由于地质条 件的影响，需要基础深埋，但为了方便施工，要求 柱子有统一的长度，为此，需将杯口升高，形成高 杯口基础。高杯口基础由杯口、短柱、底板组成。当上部荷载较大、地基承载力较低或地质条件 不好时，也常采用柱下条形基础或桩基础，如图9.14 所示。WUTP表91屋面板类型表序

14、号构件名称形式特点及适用条件1预应力混 凝土屋面 板(1) 屋面有卷材防水和非卷材防水两种；(2) 屋面水平刚度好；(3) 适用于中、重型和振动较大、对屋面要求较髙 的厂房；(4) 屋面坡度：卷材防水最大1/5,非卷材防水1/42预应力混 凝土 F型 屋面板(1屋面自防水，板沿纵向互相搭接，横缝及脊缝 加盖瓦和脊瓦；(2)屋面材料省，屋面水平刚度、防水效果较预应力 混凝土屋面板差，如构造和施工不当，易飘雨、飘雪；(3适用于中、轻型非保温厂房，不适用于对屋面 刚度及防水要求高的厂房；(4)屋面坡度1/4特点及适用条件F序号构件名称形式3预应力混 凝土单肋 板4钢丝网水 泥波形瓦5石棉水泥 瓦6钢

15、筋混凝土挂瓦板O特点及适用条件(1) 屋面自防水，板沿纵向互相搭接，横缝及脊缝 加盖瓦和脊瓦；(2屋面材料省，但屋面刚度差；(3适用于中、轻型非保温厂房，不适用于对屋而 刚度及防水要求高的厂房；(4)屋面坡度1/31/4(1) 在纵横向互相搭接，加脊瓦；(2屋面材料省，施工方便，刚度较差，运输、安装 不当易损坏；(3适用于轻型厂房，不适用于有腐蚀性气体、有 较大振动、对屋面刚度及隔热要求高的厂房；(4屋面坡度1/31/5(1) 质量轻，耐火及防腐蚀性好，砸工方便，刚度 差，易损坏；(2) 适用于轻型厂房、仓库；(3) 屋面坡度1/2.51/5(1) 挂瓦板密排，上铺粘土瓦，有平整的平顶;(2)

16、 适用于粘土瓦的轻型厂房和仓库；(3) 屋面坡度1/21/2. 5特点及适用条件y返回序号构件名称预应力混艇土 单坡展面梁预应力混凝土 双坡屋面梁特点及适用条件(1自重较大！(2适用于跨度较大、有较大振动 荷载或有腐蚀性介质的厂房；(3屋面坡度1/8-1/12WUTP钢筋混凝土隣 铉拱屋架(1上弦为钢筋混凝土构件下弦 为角钢顶节点刚按自贡较轻构 造简爪，应防止下弦受压；(2) 适用于跨度不大的中型厂房$(3) ®面坡度：卷材防水1/5非卷 材防水1/4表93钢筋混凝土屋架类型钢筋混凝土三 佼拱屋架钢筋混眾土下7 掠式五角形屋 架钢筋混凝土三 角形尽架钢筋混褪土折9 线形屋架(卷材防水

17、屋面)预应力混凝土 折线形屋架(卷 材防水廉面预应力混凝土11 折线形1S架(非 卷材防水屋面预应力混凝土拱形屋架91215T$18121518及节点饺接其他问上上弦为先张法预应力混琏土构 件，下弦为角钢及他同上is2415I302118I36(1) 上弦及受压虺杆为钢筋混蜒 土构件，下弦及受拉腹杆为角钢自 重较轻，刚度较差；(2) 适用于中、轻型厂房；(3) 屋面坡度1/4P5构造简单自束较轻.肚对T 房净空有影响；(2) 适用于仓库和中、轻型厂房；(3) 屋面坡度1/7.51/10(1) 自重絞大烬架上设吞顶羅 挂瓦板；(2) 适用于酹度不大的中、轻瑕厂房；(3) 屋面坡度1/21/3(1

18、外形较合现，屋面坡度合适；(2)适用于卷材防水屋面的中型 厂房；(3屋面坡度1/5-1/15715乔形较合理，屋面坡度合适， 自更较轻；(2适用于卷材防水屋面的中、朿 型厂房；(3厦面坡度1/51/15(1)外形较伶理泾而玻貳F适? 自舷较轻；(2适用于非卷材防水民面的中 型厂房：(3屋面坡度1/4(1) 外形合理，自査豆叵厘巫帝 部屋面坡度太陡；(2) 适用于卷材防水屋面的中、鉅 型厂房J(3) 屋面坡度1/31/30N返回表9.4钢筋混凝土吊车梁类型WUTP200-300表9.4钢筋混凝土吊车梁类型WUTP序号构件名称适用条件厚腹5950u200300000T009跨度：6m 吊车吨位（k

19、N）：30750（轻级制）30300（中级制）50200（重级制）钢筋混凝土等 截面吊车梁薄腹5950 n 120-180SCSJT 009跨度：6m吊车吨位（kN）：30500（轻级制）30300（中级制）50200（重级制）5950厚腹00M1008跨度：6m 吊车吨位（kN）：50200（重级制）200-300WUTP2预应力混凝土 等截面吊车梁WUTP100180打595000龙008跨度：6m 吊车吨位（kN）；50750（中级制）50500（重级制）WUTPWUTP预应力混凝土折线形 吊车梁595011500卢9501150Q跨度：6m吊车吨位：1001200kNWUTPWUTP轻

20、型桁架式吊车梁71 1/跨度M6m吊车吨位:<50kNr返回SSSSSEWUTPN返回WUTP0(d)一 lnlDKJDi;51 口N返回WUTPN返回WUTP图912柱的截面形式(a)矩形截面柱；(b)工字形截面柱；(c)平腹杆双肢柱;(d)斜腹杆双肢柱(a)(c)图9.13柱下独立基础的形式(a)阶形基础；(b)锥形基础；(c)高杯口基础N返回图9.14桩基础WUTPWUTP甲932构件与柱的连接（1）屋架与柱的连接屋架与柱的连接方法有焊接和螺栓连接两种， 如图9.15。焊接法是在屋架（或屋面梁）端部支承部位的 预埋件底部焊上一块垫板，待屋架（或屋面梁）端 部就位矫正后，与柱预埋钢板焊接牢固。螺栓连接方式是在柱顶伸出预埋螺栓，在屋架