单层厂房结构设计1

1、单层厂房结构单层厂房结构1本章教学要求本章教学要求1 1了解单层厂房的结构布置了解单层厂房的结构布置, ,荷载的传递路线。荷载的传递路线。2 2掌握等高排架的荷载计算、内力分析及内力组合方法。掌握等高排架的荷载计算、内力分析及内力组合方法。3 3掌握矩形及掌握矩形及T T形截面排架柱、柱下单独基础、牛腿的形截面排架柱、柱下单独基础、牛腿的设计方法及构造要求。设计方法及构造要求。4 4了解厂房空间工作性能，各主要承重构件的合理造型、了解厂房空间工作性能，各主要承重构件的合理造型、受力特点和设计要点。受力特点和设计要点。5 5 能够完整的设计单层厂房。能够完整的设计单层厂房。 单层厂房结构单层厂房

2、结构21.1 结构类型和结构体系结构类型和结构体系 单层厂房依据其跨度、高度和吊车起重量等因素的不同单层厂房依据其跨度、高度和吊车起重量等因素的不同可采用可采用混合结构混合结构、钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构和和钢结构钢结构。单层厂房结构单层厂房结构3钢结构单层厂房钢结构单层厂房单层厂房结构单层厂房结构4v 从结构型式上分为刚架和排架。1、排架：柱与屋架铰接，与基础刚接。结构传力明确，构造简单，施工方便。等高排架等高排架不等高排架不等高排架单层厂房结构单层厂房结构52 2、刚架：柱与屋架（横梁）刚接，与基础铰接。、刚架：柱与屋架（横梁）刚接，与基础铰接。优点：梁柱合一，结构轻巧。优点：梁柱合一，

3、结构轻巧。缺点：刚度差，易产生跨变，施工麻烦。缺点：刚度差，易产生跨变，施工麻烦。应用：吊车吨位应用：吊车吨位10t10t以下，跨度以下，跨度18m18m以下，檐口高度以下，檐口高度10m10m以下。以下。单层厂房结构单层厂房结构6单层厂房结构单层厂房结构7单层厂房结构单层厂房结构8装配式多层厂房（有梁式悬挂吊车）装配式多层厂房（有梁式悬挂吊车）单层厂房结构单层厂房结构91.2 结构组成及荷载传递结构组成及荷载传递1.2.1 1.2.1 结构组成结构组成 屋盖结构、横向平面排架、纵向平面排架、吊车梁、屋盖结构、横向平面排架、纵向平面排架、吊车梁、支撑、基础、围护系统。要求了解各部分的组成和作用

4、。支撑、基础、围护系统。要求了解各部分的组成和作用。 单层厂房结构单层厂房结构10v 无檩体系：由屋面板、天沟板、天窗架、屋架、托架、及屋无檩体系：由屋面板、天沟板、天窗架、屋架、托架、及屋盖支撑组成。盖支撑组成。1. 1. 屋盖结构屋盖结构 屋盖结构可分有檩和无檩体系两种。屋盖结构可分有檩和无檩体系两种。单层厂房结构单层厂房结构11v 有檩体系：由小型屋面板、檩条及屋盖支撑组成。有檩体系：由小型屋面板、檩条及屋盖支撑组成。单层厂房结构单层厂房结构122. 纵、横向平面排架纵、横向平面排架 横向平面排架：包括横梁（屋架）、柱及基础横向平面排架：包括横梁（屋架）、柱及基础 横向平面排架横向平面排

5、架单层厂房结构单层厂房结构13 纵向平面排架：包括纵向柱列、基础、连系梁、吊车梁、纵向平面排架：包括纵向柱列、基础、连系梁、吊车梁、柱间支撑柱间支撑单层厂房结构单层厂房结构14围护结构：围护结构：纵墙、山墙、墙梁、抗风柱、基础梁。纵墙、山墙、墙梁、抗风柱、基础梁。承受的荷载：承受的荷载：墙体和构件的自重以及作用在墙面上的风荷载等。墙体和构件的自重以及作用在墙面上的风荷载等。单层厂房结构单层厂房结构151.2.2 荷载传递荷载传递横向排架是主要的横向排架是主要的承重结构，屋架、承重结构，屋架、排架柱和基础是主排架柱和基础是主要的承重构件。要的承重构件。清楚有哪些荷载，荷载怎样传递。清楚有哪些荷载

6、，荷载怎样传递。吊车竖向吊车竖向荷载荷载屋面荷载屋面荷载吊车梁吊车梁屋面板屋面板檩檩 条条墙体荷载墙体荷载竖向荷载竖向荷载排排 架架 柱柱屋架或屋面梁屋架或屋面梁吊车横向吊车横向水平荷载水平荷载吊车梁吊车梁吊车纵向吊车纵向水平荷载水平荷载柱间支撑柱间支撑纵墙风荷纵墙风荷载载纵墙墙梁纵墙墙梁山墙山墙风荷风荷载载山山墙墙墙墙 梁梁抗风柱抗风柱水水平平 荷荷载载屋盖结构屋盖结构柱间支撑柱间支撑基基 础础地地 基基墙墙 梁梁墙墙 梁梁墙墙 梁梁单层厂房结构单层厂房结构16单层厂房结构单层厂房结构172.3 结构布置 v 柱网布置 v 变形缝 v 单厂支撑 v 抗风柱 v 圈梁、连系梁、过梁、基础梁 v

7、 基础 单层厂房结构单层厂房结构18厂房承重柱厂房承重柱( (或承重墙或承重墙) )的定位轴线，在平面上排列所形成的网格，称为的定位轴线，在平面上排列所形成的网格，称为柱网。柱网。 1、柱网布置 柱网与定位轴线示意图柱网与定位轴线示意图18m ，30M数列数列 30M数列数列60M数列数列18m ， 60M数列数列60M数列数列60M数列数列60M数列数列60M数列数列60M数列数列60M数列数列60M数列数列60M数列数列60M数列数列15M数列数列15M数列数列15M数列数列15M数列数列15M数列数列单层厂房结构单层厂房结构192. 变形缝变形缝 伸缩缝：减少厂房温度应力影响，上部结构断

8、开。伸缩缝：减少厂房温度应力影响，上部结构断开。伸缩缝的最大间距：排架结构：伸缩缝的最大间距：排架结构：100m（室内或者土（室内或者土中），中），70m（露天）。缝宽不小于（露天）。缝宽不小于50mm。 单层厂房结构单层厂房结构20 沉降缝：沉降缝：厂房高度相差大于厂房高度相差大于10m10m、吊车吨位、土质相差较、吊车吨位、土质相差较大时而设，上、下部结构都要断开。大时而设，上、下部结构都要断开。防震缝：防震缝：平立面结构布置不规则，结构高度和刚度相差较平立面结构布置不规则，结构高度和刚度相差较大，需设防震缝。大，需设防震缝。 缝宽：高度不超过缝宽：高度不超过15m15m可采用可采用70m

9、m70mm；超过；超过15m15m时，时，7 7度下度下每增高每增高5m5m，加宽，加宽20mm20mm。地震区：沉降缝、伸缩缝的设置必须符合抗震缝地震区：沉降缝、伸缩缝的设置必须符合抗震缝的要求。的要求。 单层厂房结构单层厂房结构212.3.2 支撑布置支撑布置 单层厂房支撑包括屋盖支撑和柱间支撑两类，单层厂房支撑包括屋盖支撑和柱间支撑两类，应应了解各了解各支撑的作用和设置条件及设置位置。支撑的作用和设置条件及设置位置。单层厂房结构单层厂房结构221. 屋盖支撑屋盖支撑 其作用：其作用：加强屋盖结构纵向水平面内的刚性，保证屋架上弦杆在平加强屋盖结构纵向水平面内的刚性，保证屋架上弦杆在平面外的

10、稳定。还可将山墙抗风柱所承受的纵向水平力传到纵向柱列上去。面外的稳定。还可将山墙抗风柱所承受的纵向水平力传到纵向柱列上去。 （1）上弦横向水平支撑）上弦横向水平支撑单层厂房结构单层厂房结构23屋架上弦横向水平支撑屋架上弦横向水平支撑1上弦横向支撑；上弦横向支撑；2屋架上弦；屋架上弦；3刚性系杆刚性系杆上弦横向水平支撑设置原则：上弦横向水平支撑设置原则：（1 1）有檩体系或虽为有檩体系或虽为无檩体系屋盖，当屋无檩体系屋盖，当屋面板与屋架连接点的焊接质量不能保证，面板与屋架连接点的焊接质量不能保证，且山墙抗风柱与屋架上弦连接时；且山墙抗风柱与屋架上弦连接时；（2 2）厂房设有天窗，当天窗遇到厂房端

11、部）厂房设有天窗，当天窗遇到厂房端部的第一或第二柱间或通过伸缩缝时，应在的第一或第二柱间或通过伸缩缝时，应在第一或第二柱间的天窗范围内设置上弦水第一或第二柱间的天窗范围内设置上弦水平支撑，并在天窗范围内沿纵向设置一至平支撑，并在天窗范围内沿纵向设置一至三道受压的纵向水平系杆；三道受压的纵向水平系杆；（3 3）在钢屋架屋盖系统中，上弦横向水平）在钢屋架屋盖系统中，上弦横向水平支撑的间距以不超过支撑的间距以不超过60m60m为宜。为宜。单层厂房结构单层厂房结构24（2 2）下弦横向水平支撑）下弦横向水平支撑 作用：作用：将山墙抗风柱将山墙抗风柱所承受的纵向水平力所承受的纵向水平力传到纵向柱列上去，

12、传到纵向柱列上去，防止屋架下弦的侧向防止屋架下弦的侧向振动。振动。单层厂房结构单层厂房结构25下弦横向与纵向水平支撑下弦横向与纵向水平支撑1下弦横向水平支撑；下弦横向水平支撑；2屋架下弦；屋架下弦；3垂直支撑；垂直支撑；4水平系杆；水平系杆；5下弦下弦纵向水平支撑；纵向水平支撑；6托架托架213第 一第 一柱间柱间伸缩缝区段伸缩缝区段伸缩缝区段伸缩缝区段21445121256第 一第 一柱间柱间第 一第 一柱间柱间单层厂房结构单层厂房结构26具有以下情况之一时，应设下弦横向水平支撑：具有以下情况之一时，应设下弦横向水平支撑： 1 1）当抗风柱与屋架下弦连接，纵向水平力通过屋架下弦传递时；）当抗

13、风柱与屋架下弦连接，纵向水平力通过屋架下弦传递时； 2 2）厂房内有较大的振动源，如设有硬构桥式吊车或）厂房内有较大的振动源，如设有硬构桥式吊车或5t5t级以上的锻级以上的锻锤时；锤时； 3 3）有纵向运行的悬挂吊车（或电葫芦），且吊点设置在屋架下弦）有纵向运行的悬挂吊车（或电葫芦），且吊点设置在屋架下弦时，这时可在悬挂吊车的轨道尽端柱间设置下弦横向水平支撑；时，这时可在悬挂吊车的轨道尽端柱间设置下弦横向水平支撑； 4 4）钢结构屋盖在一般情况下都应设置下弦横向水平支撑；只是当）钢结构屋盖在一般情况下都应设置下弦横向水平支撑；只是当厂房跨度较小（如小于或等于厂房跨度较小（如小于或等于18m18

14、m），且没有悬挂吊车，厂房无较大振），且没有悬挂吊车，厂房无较大振动源时，可以不设。动源时，可以不设。单层厂房结构单层厂房结构27（3）纵向水平支撑纵向水平支撑 作用作用： 加强屋盖结构在加强屋盖结构在横向水平面内的刚性。在横向水平面内的刚性。在屋盖设有托架时，还可以屋盖设有托架时，还可以保证托架上弦的侧向稳定，保证托架上弦的侧向稳定，并将托架区域内的横向水并将托架区域内的横向水平风荷载有效地传到相邻平风荷载有效地传到相邻柱子上去。柱子上去。单层厂房结构单层厂房结构28213第 一柱间伸缩缝区段伸缩缝区段21445121256第 一柱间第 一柱间下弦横向与纵向水平下弦横向与纵向水平支撑支撑1下

15、弦横向水平支下弦横向水平支撑；撑；2屋架下弦；屋架下弦；3垂直支撑；垂直支撑；4水水平系杆；平系杆；5下弦纵下弦纵向水平支撑；向水平支撑；6托托架架单层厂房结构单层厂房结构29 当具有以下情况之一时，应设置纵向水平支撑：当具有以下情况之一时，应设置纵向水平支撑： 1 1）厂房内设有托架时：该支撑布置在托架所在的柱间，并向两端各）厂房内设有托架时：该支撑布置在托架所在的柱间，并向两端各延伸一个柱间；延伸一个柱间； 2 2）厂房内设有软钩桥式吊车，但厂房高大，吊车吨位较重时（如单）厂房内设有软钩桥式吊车，但厂房高大，吊车吨位较重时（如单跨厂房柱高跨厂房柱高1518m1518m以上，中级工作制吊车以

16、上，中级工作制吊车30t30t以上时）。这时，等高多跨以上时）。这时，等高多跨厂房一般可沿边列柱的屋架下弦端部各布置一道通长的纵向支撑；跨度较厂房一般可沿边列柱的屋架下弦端部各布置一道通长的纵向支撑；跨度较小的单跨厂房可沿下弦中部布置一道通长的纵向支撑；小的单跨厂房可沿下弦中部布置一道通长的纵向支撑； 3 3）厂房内设有硬钩桥式吊车或）厂房内设有硬钩桥式吊车或5t5t级以上的锻锤时。这时可沿边柱列设级以上的锻锤时。这时可沿边柱列设置纵向水平支撑。当吊车吨位大或对厂房刚度有特殊要求时，可沿中间柱置纵向水平支撑。当吊车吨位大或对厂房刚度有特殊要求时，可沿中间柱列适当增设纵向水平支撑；列适当增设纵向

17、水平支撑； 4 4）当厂房已设有下弦横向水平支撑时，则纵向水平支撑应尽可能与）当厂房已设有下弦横向水平支撑时，则纵向水平支撑应尽可能与横向水平支撑连接，以形成封闭的水平支撑系统。横向水平支撑连接，以形成封闭的水平支撑系统。单层厂房结构单层厂房结构303006006000600060006000h屋盖上、下弦水平支撑形式屋盖上、下弦水平支撑形式单层厂房结构单层厂房结构31（4）垂直支撑和水平系杆）垂直支撑和水平系杆 垂直支撑：由角钢与屋架直腹杆组成垂直支撑：由角钢与屋架直腹杆组成 屋盖垂直支撑型式屋盖垂直支撑型式12屋架垂直支撑屋架垂直支撑1支座垂直支撑；支座垂直支撑；2跨中垂直支撑跨中垂直支撑

18、1300060006000600030006000（a）（b）（c）（d）30003000垂直支撑作用：垂直支撑作用：使屋面传来的纵向水平力能可靠地传到柱顶。使屋面传来的纵向水平力能可靠地传到柱顶。保证屋架平面外稳定。保证屋架平面外稳定。 单层厂房结构单层厂房结构32单层厂房结构单层厂房结构33屋架垂直支撑和水平系杆布置屋架垂直支撑和水平系杆布置1屋架；屋架；2端部垂直支撑；端部垂直支撑；3跨中垂直支撑；跨中垂直支撑；4刚性系杆；刚性系杆；5柔性系杆；柔性系杆；6系杆系杆伸缩缝区段伸缩缝区段224伸缩缝区段伸缩缝区段1116321133322345566226662单层厂房结构单层厂房结构34

19、（1 1）当屋架端部高度（外包尺寸）大于）当屋架端部高度（外包尺寸）大于1.2m1.2m时，时，应在屋架两端各设一应在屋架两端各设一道垂直支撑；道垂直支撑；（2 2）屋架跨中的垂直支撑屋架跨中的垂直支撑设置：设置：厂房跨度L（m）L=121818L2424L3030L36不设端部垂直支撑设端部垂直支撑不设端部垂直支撑设端部垂直支撑屋架跨中垂直支撑设置要求不设一道两道一道三道两道注：布置两道时，宜在跨度三分之一附近或天窗架侧柱处设置；布置注：布置两道时，宜在跨度三分之一附近或天窗架侧柱处设置；布置三道时，宜在跨度四分之一附近和跨度中间处设置。三道时，宜在跨度四分之一附近和跨度中间处设置。垂直支撑

20、设置原则：垂直支撑设置原则：单层厂房结构单层厂房结构35系杆的作用是充当屋架上下弦的侧向支承点。系杆的作用是充当屋架上下弦的侧向支承点。系杆一般通长设置，一端连系杆一般通长设置，一端连接于垂直支撑或上下弦横向水平支撑的节点上。系杆分为柔性系杆、刚性接于垂直支撑或上下弦横向水平支撑的节点上。系杆分为柔性系杆、刚性系杆。系杆。伸缩缝区段224伸缩缝区段1116321133322345566226662单层厂房结构单层厂房结构36 系杆可按下列规定设置： （1）在屋架上弦平面内，大型屋面板时：在屋脊及屋架两端设置系杆能保证屋架上弦有较好的平面外刚度。有天窗时，在屋脊节点处设置系杆； （2）在屋架下弦

21、平面内，一般应在跨中或跨中附近设置柔性系杆，此外，还要在两端设置刚性系杆； （3）当设置屋架跨度中部的垂直支撑时，沿每一垂直支撑的垂直平面内设置通长的上下弦系杆，屋脊和上弦结点处需设置上弦受压系杆，下弦节点处可设置下弦受拉系杆；当设置屋架端部垂直支撑时，一般在该支撑沿垂直面内设置通长的刚性系杆；单层厂房结构单层厂房结构37 （4）当设置下弦横向或纵向水平支撑时，均应设置相应的下弦受压系杆； （5）天窗侧柱处应设置柔性系杆； （6）当屋架横向水平支撑设置在端部第二柱间时，第一柱间所有系杆均应该是刚性系杆。单层厂房结构单层厂房结构38屋架垂直支撑和水平系杆布置1屋架；2端部垂直支撑；3跨中垂直支撑

22、；4刚性系杆；5柔性系杆；6系杆伸缩缝区段224伸缩缝区段1116321133322345566226662单层厂房结构单层厂房结构39（5） 天窗架支撑天窗架支撑天窗架支撑有天窗上弦水平天窗架支撑有天窗上弦水平支撑和天窗架间的垂直支撑两种支撑和天窗架间的垂直支撑两种（如图）。（如图）。作用：作用：保证天窗架上弦侧向保证天窗架上弦侧向稳定和天窗架整体稳定。稳定和天窗架整体稳定。天窗支撑布置1天窗上弦水平支撑；2天窗端部垂直支撑；3屋架；4刚性系杆；5柔性系杆11221245533天窗架上弦水平支撑布置：天窗架上弦水平支撑布置：当屋盖为有檩体系或虽为无檩体当屋盖为有檩体系或虽为无檩体系但大型屋面

23、板与屋架的连接不系但大型屋面板与屋架的连接不能起整体作用，应将上弦水平支能起整体作用，应将上弦水平支撑布置在天窗端部的第一柱距内。撑布置在天窗端部的第一柱距内。单层厂房结构单层厂房结构40v 天窗架的垂直支撑布置：天窗垂直支撑1天窗上弦水平支撑；2天窗端部垂直支撑；3挡风板立柱垂直支撑；4连系杆12312l246000600060006000(a)(b)AA A A 天窗架的垂直支撑天窗架的垂直支撑一般在两侧柱处设置，当天窗宽度大于一般在两侧柱处设置，当天窗宽度大于12m12m时，还时，还应在中央设置一道，应在中央设置一道，沿房屋的纵向，屋架的垂直支撑与上、下弦横向水沿房屋的纵向，屋架的垂直支

24、撑与上、下弦横向水平支撑宜布置在同一柱间。平支撑宜布置在同一柱间。单层厂房结构单层厂房结构412. 柱间支撑柱间支撑 柱间支撑交叉形钢杆件（型钢或钢管）组成柱间支撑交叉形钢杆件（型钢或钢管）组成 。柱间支撑形式柱间支撑形式1十字交叉形支撑；十字交叉形支撑；2空腹门形支撑；空腹门形支撑；3实空腹门形支实空腹门形支撑；撑；4八字形支撑；八字形支撑；5斜柱型支撑；斜柱型支撑；6人字形支撑人字形支撑lllh1h1h1h2h2h2h3h311123456单层厂房结构单层厂房结构42 柱间支撑是纵向平面柱间支撑是纵向平面排架中排架中最主要的抗侧力构最主要的抗侧力构件，其作用是承受纵向水件，其作用是承受纵向

25、水平荷载和提高纵向刚度。平荷载和提高纵向刚度。 柱间支撑柱间支撑单层厂房结构单层厂房结构43当单层厂房属下列情况之一时，应设置柱间撑：当单层厂房属下列情况之一时，应设置柱间撑：1)1)设有重级工作制吊车，或中、轻工作制吊车起重量在设有重级工作制吊车，或中、轻工作制吊车起重量在10t10t及及10t10t上时；上时；2)2)厂房跨度在厂房跨度在18m18m及及18m18m以上，或柱高以上，或柱高8m8m时；时；3)3)纵向柱的总数每排在纵向柱的总数每排在7 7根以下时根以下时4)4)设有设有3t3t及及3t3t以上的悬挂吊车时；以上的悬挂吊车时；5)5)露天吊车栈桥的的柱列；露天吊车栈桥的的柱列

26、；柱间支撑的设置方式：柱间支撑的设置方式：柱间支撑柱间支撑1下部柱间支撑；下部柱间支撑；2上部柱间支撑；上部柱间支撑；3柱顶系杆；柱顶系杆；4吊车梁；吊车梁；5柱柱3142252单层厂房结构单层厂房结构442.3.3 围护结构布置围护结构布置 厂房的围护结构包括：屋面板、墙体、抗风柱、圈梁、厂房的围护结构包括：屋面板、墙体、抗风柱、圈梁、连系梁、过梁、基础梁等构件。连系梁、过梁、基础梁等构件。单层厂房结构单层厂房结构45v 抗风柱作用：传递山墙风荷载。1. 1. 抗风柱抗风柱 单层厂房结构单层厂房结构46v 抗风柱设置：v 当厂房跨度和高度均不大（如跨度不大于12m，柱顶标高8m以下）时，可在

27、山墙设置砖壁柱作为抗风柱；当跨度和高度均较大时，一般都设置钢筋混凝土抗风柱，柱外侧再贴砌山墙。在很高的厂房中，为不使抗风柱的截而尺寸过大，加设水平抗风梁或钢抗风桁架作为抗风柱的中间铰支点。单层厂房结构单层厂房结构47 抗风柱及其连接抗风柱及其连接抗风柱与屋架相连必抗风柱与屋架相连必须满足两个条件：须满足两个条件：水平方向可靠连接水平方向可靠连接垂直方向允许有一定的相对位移垂直方向允许有一定的相对位移抗风柱的柱脚一般采用插抗风柱的柱脚一般采用插入基础杯口的固接方式，入基础杯口的固接方式，与屋架铰接。与屋架铰接。 抗风柱计算简图抗风柱计算简图抗风柱计算抗风柱计算: :单层厂房结构单层厂房结构482.2. 圈梁、连系梁、过梁和基础梁的布置圈梁、连系梁、过梁和基础梁的布置 圈梁：加强厂房的整体刚度，以防止地基不均匀沉降圈梁：加强厂房的整体刚度，以防止地基不均匀沉降对建筑物的危害。对建筑物的危害。 圈梁设置：对无桥式吊车的厂房，当墙厚240mm，檐口标高为58m时，应在檐口附近布置一道。当檐口高度大于8m时宜增设一道。对有桥式吊车或较大振