第九章钢筋混凝土结构单层厂房

1、第九章第九章 钢筋混凝土结构单层厂房钢筋混凝土结构单层厂房1. 1. 单层厂房的结构组成及受力特点；单层厂房的结构组成及受力特点；2. 2. 单层厂房的结构布置；单层厂房的结构布置；3. 3. 主要构件的类型及其与柱的连接；主要构件的类型及其与柱的连接；4. 排架柱、牛腿的受力特点以及牛腿的构造要求。排架柱、牛腿的受力特点以及牛腿的构造要求。 本章主要内容本章主要内容 1. 1.了解厂房的分类；了解厂房的分类； 2.2.理解单层钢筋混凝土厂房排架结构的组成、荷载及理解单层钢筋混凝土厂房排架结构的组成、荷载及传力途径。传力途径。 第第 一一 讲讲教学目标：重重 点点 单层钢筋混凝土厂房排架结构的

2、组成、荷载及传力途径。难难 点点 单层钢筋混凝土厂房排架结构的组成、荷载及传力途径。9.1.1 9.1.1 单层钢筋混凝土厂房的结构组成单层钢筋混凝土厂房的结构组成 1 1厂房的分类厂房的分类 （1）按材料分类：混合结构、钢筋砼结构和钢结构。）按材料分类：混合结构、钢筋砼结构和钢结构。 （2）按跨度分类：单跨、多跨（两跨以上），其中多）按跨度分类：单跨、多跨（两跨以上），其中多跨又分为多跨等高和多跨不等高。跨又分为多跨等高和多跨不等高。 9.1 单层厂房的结构组成及受力特点单层厂房的结构组成及受力特点 (3) 按受力特点分类：排架结构、刚架结构。按受力特点分类：排架结构、刚架结构。 排架排架刚

3、架刚架2 2单层厂房的组成单层厂房的组成 1. 屋面板屋面板2. 天沟板天沟板 3. 天窗架天窗架 4. 屋架屋架 5. 托架托架 6. 吊车梁吊车梁 7.排架柱排架柱 8. 抗风柱抗风柱 9. 基基 础础 10. 连系梁连系梁 11. 基础梁基础梁12. 天窗架垂直支撑天窗架垂直支撑 13. 屋架下弦横向水平支撑屋架下弦横向水平支撑14.屋架端部垂直支撑屋架端部垂直支撑 15. 柱间支撑柱间支撑 （1 1）屋盖结构）屋盖结构 根据厂房的用途不同，屋盖结构可设计成根据厂房的用途不同，屋盖结构可设计成有檩体系有檩体系和和无无檩体系檩体系两种。两种。 有檩屋盖由小型屋面板或槽板（瓦）、檩条或屋架或

4、屋有檩屋盖由小型屋面板或槽板（瓦）、檩条或屋架或屋面梁、屋盖支撑系统组成。面梁、屋盖支撑系统组成。 无檩屋盖由大型屋面板、屋架和屋盖支撑系统组成。无檩屋盖由大型屋面板、屋架和屋盖支撑系统组成。 （2 2）托架）托架 托架是屋盖中的构件，只有当个别两柱距为其它柱距的托架是屋盖中的构件，只有当个别两柱距为其它柱距的两倍时，设托架来支承屋架，并将荷载传给柱子。两倍时，设托架来支承屋架，并将荷载传给柱子。 （3 3）柱子）柱子 包括包括排架柱和山墙上的抗风柱排架柱和山墙上的抗风柱：排架柱承受屋架（或托：排架柱承受屋架（或托架）、吊车梁、联系梁和支撑等传来的竖向荷载和水平作用架）、吊车梁、联系梁和支撑等

5、传来的竖向荷载和水平作用，通过它将各种作用传给基础。，通过它将各种作用传给基础。 （4 4）吊车梁）吊车梁 当厂房中有吊（桁）车时才设置吊车梁，它支承在牛腿当厂房中有吊（桁）车时才设置吊车梁，它支承在牛腿上，承受吊（桁）车荷载，并将其传给柱子。上，承受吊（桁）车荷载，并将其传给柱子。 （5）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。 支撑的作用：加强结构的支撑的作用：加强结构的空间刚度和稳定性空间刚度和稳定性，同时起着，同时起着传递横向荷载传递横向荷载的作用。的作用。 （6）基础）基础 承受柱子和基础梁传来的荷载，最终使所有的荷载通过承受柱子和基础梁传来

6、的荷载，最终使所有的荷载通过基础传递地基。基础传递地基。 （7）围护结构）围护结构 厂房的围护结构包括纵墙、横（山）墙、墙架，围护厂房的围护结构包括纵墙、横（山）墙、墙架，围护结构主要承受这些构件的自重及作用在墙上的风载。结构主要承受这些构件的自重及作用在墙上的风载。 9.1.2 单层钢筋混凝土厂房排架结构的荷载及传力途径 1 1单层厂房的荷载单层厂房的荷载 （2）可变荷载）可变荷载 雪荷载 风荷载 吊车荷载积灰荷载屋面荷载（1）永久荷载）永久荷载（3）偶然作用）偶然作用 （4）地震作用）地震作用（5）温度作用）温度作用2. 2. 传力途径传力途径（1 1）横向平面排架）横向平面排架l 竖向荷

7、载传递竖向荷载传递 如右图如右图l l 水平荷载传递水平荷载传递（1 1）横向平面排架）横向平面排架（2）纵向平面排架）纵向平面排架单层厂房荷载传单层厂房荷载传递路线示意图递路线示意图厂房承载柱或承重墙的纵向定位轴线之间的距离。厂房承载柱或承重墙的纵向定位轴线之间的距离。横向定位轴线之间的距离。横向定位轴线之间的距离。：厂房承重柱：厂房承重柱( (或承重墙或承重墙) )的纵向与横向定位轴线的纵向与横向定位轴线 在平面上排列所形成的网格，称为柱网。在平面上排列所形成的网格，称为柱网。：就是确定柱子纵向定位轴线之间的距离就是确定柱子纵向定位轴线之间的距离( (跨度跨度) )和和 横向定位轴线之间的

8、距离横向定位轴线之间的距离( (柱距柱距) )。9.2 单层厂房的结构布置9.2.1 柱柱 网网 柱网布置的一般原则柱网布置的一般原则： （1）符合生产工艺和正常使用的要求；符合生产工艺和正常使用的要求； （2 2）建筑平面和结构方案经济合理；）建筑平面和结构方案经济合理； （3 3）在厂房结构形式和施工方法上具有先进性和合理性；）在厂房结构形式和施工方法上具有先进性和合理性；（4 4）在结构平面布置中，柱网应采用统一模数制。）在结构平面布置中，柱网应采用统一模数制。 以以100mm 100mm 为基本单位，用为基本单位，用M M表示。表示。跨度：跨度：跨度跨度18m18m时，应取时，应取3m

9、3m的倍数，的倍数，即即9m9m、12m12m、15m15m、18m18m； 跨度跨度18m18m时，则取时，则取6m6m的倍数的倍数, ,即即24m24m、30m30m、36m36m等等。柱距：柱距：一般取一般取6m6m或或6m6m倍数，有时也有倍数，有时也有9m9m、12m12m。但但6m6m为经济柱距。为经济柱距。如下图所示如下图所示结构平面的主要尺寸结构平面的主要尺寸由轴线由轴线表示。表示。柱距方向柱距方向的轴线称为的轴线称为横向定位轴线横向定位轴线，以，以表示。表示。跨度方向跨度方向的轴线称为的轴线称为纵向定位轴线纵向定位轴线，以，以A、B、C表示；表示；ABC12345678 1

10、1、伸缩缝设置、伸缩缝设置 a.a.伸缩缝的设置情况：伸缩缝的设置情况：当房屋的长度或宽度过大时，当房屋的长度或宽度过大时，为减小房屋结构中的温度应力，应设置伸缩缝。为减小房屋结构中的温度应力，应设置伸缩缝。 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。 b.b.伸缩缝的做法：伸缩缝的做法：应从应从基础顶面基础顶面开始，将两个温度区开始，将两个温度区段的段的上部结构完全分开上部结构完全分开，并，并留出一定宽度的缝隙留出一定宽度的缝隙，使上部，使上部结构在气温变化时，沿水平方向可以较自由地发生变形，结构在气温变化时，沿水平方向可以较自由地发生变形，不致引起房屋开裂

11、。不致引起房屋开裂。对于钢筋混凝土装配式排架结构，其伸缩缝的最大间距，露天时为70m，室内或土中时为100m。 伸缩缝宽度伸缩缝宽度, ,理论上应计算确定，理论上应计算确定，但一般可设计为但一般可设计为5050120mm120mm。9.2.2 变形缝变形缝 伸缩缝的做法有伸缩缝的做法有双柱式双柱式 图图1(a)1(a)和和滚轴式滚轴式 图图1(b)1(b)，双柱双柱式用于沿横向设置的伸缩缝式用于沿横向设置的伸缩缝，而，而滚轴式用于沿纵向设置的伸滚轴式用于沿纵向设置的伸缩缝。缩缝。图1单层厂房伸缩缝的构造(a)双柱式；(b)滚轴式 2 2、沉降缝、沉降缝 a.a.设置情况。设置情况。在单层厂房中

12、，一般不做沉降缝，只在下列特殊情况才考虑设置：当相邻厂房高度相差悬殊（当相邻厂房高度相差悬殊（10m10m以以上）、地基土的压缩性有显著差异、厂房结构（或基础）类上）、地基土的压缩性有显著差异、厂房结构（或基础）类型有明显不同、厂房各部分的施工时间先后相差较长时，为型有明显不同、厂房各部分的施工时间先后相差较长时，为避免由于地基不均匀沉降在结构中产生附加应力使结构破坏，避免由于地基不均匀沉降在结构中产生附加应力使结构破坏，应设置沉降缝。应设置沉降缝。 b.b.做法。做法。沉降缝应沉降缝应从屋顶至基础完全分开从屋顶至基础完全分开，以使缝两侧，以使缝两侧结构发生不同沉降时互不影响，从而保证房屋的安

13、全和使用结构发生不同沉降时互不影响，从而保证房屋的安全和使用功能。功能。 沉降缝的最小宽度不得小于沉降缝的最小宽度不得小于50mm50mm，沉降缝可兼做伸缩缝。，沉降缝可兼做伸缩缝。 3. 3.抗（防）震缝抗（防）震缝 防震缝是为减轻震害而采取的措施之一。 地震区的厂房无论是伸缩缝还是沉降缝，其宽度均应满无论是伸缩缝还是沉降缝，其宽度均应满足抗震缝的要求，抗震缝的宽度一般为足抗震缝的要求，抗震缝的宽度一般为505090mm90mm。在下列情。在下列情况一般要设置抗震缝：况一般要设置抗震缝：9.2.3 9.2.3 梁柱体系梁柱体系抗风柱采用抗风柱采用，也可以采用，也可以采用；上端与屋架上下弦上端

14、与屋架上下弦应满足：应满足：1 1）水平方向必须与屋架可靠连接，保证风荷载的传递；）水平方向必须与屋架可靠连接，保证风荷载的传递；2 2）竖向应允许有相对位移（抗风柱与屋架之间）。）竖向应允许有相对位移（抗风柱与屋架之间）。圈梁的作用：圈梁的作用：增加厂房围护结构的整体性，提高厂房增加厂房围护结构的整体性，提高厂房的整体刚度，防止由地基不均匀沉降或振动荷载对厂房的的整体刚度，防止由地基不均匀沉降或振动荷载对厂房的不利影响。不利影响。设置位置：设置位置：根据厂方的高厚比的要求，一般为根据厂方的高厚比的要求，一般为4 46m6m设设置一道，置一道，但但顶部顶部及及吊车梁标高处吊车梁标高处和和窗顶窗

15、顶应设置，圈梁宜环应设置，圈梁宜环绕，圈梁绕，圈梁高度高度不应小于不应小于180mm180mm，纵筋不应小于，纵筋不应小于412412。 连系梁的设置部位连系梁的设置部位主要主要在在厂房较高或有高低跨处厂房较高或有高低跨处；同时；同时在柱子外侧在柱子外侧设置支撑连系梁的牛腿设置支撑连系梁的牛腿。通过连系梁将连系梁上。通过连系梁将连系梁上部砌体自重直接传给柱子。部砌体自重直接传给柱子。 基础梁基础梁承受承受外围护墙自重外围护墙自重，它直接支撑在基础上，它的，它直接支撑在基础上，它的顶标高顶标高一般在室内地坪下一般在室内地坪下5050或或60mm60mm处，处，基础梁下基础梁下一般留一般留5050

16、150mm150mm的空隙，防止土壤冻涨，导致基础梁和围护墙开裂的空隙，防止土壤冻涨，导致基础梁和围护墙开裂。基础梁布置基础梁布置9.2.4 9.2.4 支撑体系支撑体系1.1.支撑的分类支撑的分类 2 2支撑的作用支撑的作用 （1）使厂房形成整体骨架，保证厂房的空间骨架； （2 2）传递水平荷载；）传递水平荷载； （3 3）保证各构件的稳定性；）保证各构件的稳定性； （4 4）保证施工、安装的稳定和安全。）保证施工、安装的稳定和安全。 3 3支撑布置支撑布置 （1 1）屋盖支撑）屋盖支撑 1 1）屋架上弦横向水平支撑）屋架上弦横向水平支撑 有檩屋盖，在屋架与屋架上弦之间设置一组交叉的钢有檩屋

17、盖，在屋架与屋架上弦之间设置一组交叉的钢系杆再结合檩条，使屋架上弦沿屋面组成了水平桁架。系杆再结合檩条，使屋架上弦沿屋面组成了水平桁架。 上弦横向水平支撑布置上弦横向水平支撑布置第二柱距间第二柱距间 2 2）屋架下弦横向水平支撑）屋架下弦横向水平支撑是保证将屋架下弦受到的水平力传至纵向排是保证将屋架下弦受到的水平力传至纵向排架柱顶。架柱顶。当屋架下弦设有当屋架下弦设有悬挂吊车悬挂吊车或受到或受到其它水其它水平力平力，如抗风柱与屋架下弦连接时，则应设置下弦横向，如抗风柱与屋架下弦连接时，则应设置下弦横向水平支撑。水平支撑。 3 3）屋架间垂直支撑与水平系杆）屋架间垂直支撑与水平系杆 作用：是用以

18、保证屋架的整体稳定防止在吊车工作作用：是用以保证屋架的整体稳定防止在吊车工作时或有其他振动时屋架下弦的侧向颤动。时或有其他振动时屋架下弦的侧向颤动。 （2 2）柱间支撑）柱间支撑 作用：作用：主要是提高厂房的纵向刚度和稳定性。主要是提高厂房的纵向刚度和稳定性。 对于有吊车的厂房，柱间支撑分上柱柱间支撑和下柱柱对于有吊车的厂房，柱间支撑分上柱柱间支撑和下柱柱间支撑两种。间支撑两种。 上柱柱间支撑：上柱柱间支撑：位于吊车梁以上，用以承受由山墙传递位于吊车梁以上，用以承受由山墙传递的风力，保证厂房上部的纵向刚度；的风力，保证厂房上部的纵向刚度； 下柱柱间支撑：下柱柱间支撑：位于吊车梁下部，承受上部支

19、撑传来的位于吊车梁下部，承受上部支撑传来的力和吊车梁传来的吊车纵向制动力，并将它们传至基础。力和吊车梁传来的吊车纵向制动力，并将它们传至基础。支撑常见形式支撑常见形式（3 3）天窗架支撑）天窗架支撑 为传递天窗壁端承受的风力（或纵向地震作用），保为传递天窗壁端承受的风力（或纵向地震作用），保证证天窗架上弦天窗架上弦的侧向稳定，在天窗两端的的侧向稳定，在天窗两端的第一柱间第一柱间应设置应设置天窗架天窗架上弦横向水平支撑和垂直支撑上弦横向水平支撑和垂直支撑。 天窗架上弦支撑天窗架上弦支撑布置在同一柱间，以增强两布置在同一柱间，以增强两端屋架的整体作用。端屋架的整体作用。 1.1.了解了解主要构件的

20、类型及其与柱的连接；主要构件的类型及其与柱的连接； 教学目标：9.3 主要构件的类型及与柱的连接主要构件的类型及与柱的连接重重 点点难难 点点构件与柱的连接构造。无常采用常采用预应力混凝土大型屋面板预应力混凝土大型屋面板，它适用于，它适用于保温或不保温卷材防水屋面，屋面坡度不应大于保温或不保温卷材防水屋面，屋面坡度不应大于1/5。无檩体系屋盖还可采用无檩体系屋盖还可采用预应力预应力F形屋面板形屋面板，用于自防水非卷材，用于自防水非卷材屋面，以及屋面，以及预应力自防水保温屋面板、钢筋加气混凝土板预应力自防水保温屋面板、钢筋加气混凝土板等。等。常采用常采用预应力混凝土槽瓦、波形大瓦预应力混凝土槽瓦

21、、波形大瓦等小型屋面等小型屋面板。板。9.3 主要构件的类型及与柱的连接主要构件的类型及与柱的连接9.3.1 9.3.1 屋面板屋面板屋面板的形式：屋面板的形式：各种形式的屋面板各种形式的屋面板常用常用：按型式可分为屋面梁、两铰（或三铰）按型式可分为屋面梁、两铰（或三铰）拱屋架和桁架式屋架三大类。拱屋架和桁架式屋架三大类。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。两铰拱的支座节点为铰接，顶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凝土构件，三铰拱的上弦可用钢筋铰拱的上弦为钢筋混凝

22、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混凝土或预应力混凝土构件。 两铰（或三铰）拱屋架两铰（或三铰）拱屋架 9.3.2 9.3.2 屋架（屋面梁）屋架（屋面梁） ：当厂房跨度较大时，采用桁架式屋架较经当厂房跨度较大时，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有较大影响，一般取和外形对屋架受力均有较大影响，一般取高跨比为高跨比为1/61/8较为合理较为合理，其外形有，其外形有三角形、拱形、梯形、折线三角形、拱形、梯形、折线形形等几种。等几种。各种形式屋架德内力（各种形式屋架德内力（f/L=1

23、/6） 9.3.3 9.3.3 吊车梁吊车梁 对一般中型厂房，大多采用等高对一般中型厂房，大多采用等高T T型或工字形截面吊车梁。型或工字形截面吊车梁。吊车梁的类型吊车梁的类型 吊车梁一般根据吊车梁一般根据吊车的起重量、工作级别、台数、厂吊车的起重量、工作级别、台数、厂房的跨度和柱距房的跨度和柱距等因素选用。等因素选用。9.3.4 9.3.4 柱柱 钢筋混凝土钢筋混凝土排架柱：排架柱：一般由上柱、下柱和牛腿组成，其结构型式一般由上柱、下柱和牛腿组成，其结构型式可概括为单肢柱和双肢柱两类。可概括为单肢柱和双肢柱两类。上柱上柱一般为一般为矩形截面或环形截面矩形截面或环形截面；下柱下柱的的截面形式较

24、多，根据其截面形式可分为截面形式较多，根据其截面形式可分为矩形截面柱、矩形截面柱、I形柱、双肢柱和管形柱、双肢柱和管柱柱等几类。等几类。抗风柱：抗风柱：一般由一般由上柱和下柱组成，上柱和下柱组成，无牛腿无牛腿，上柱为矩，上柱为矩形截面，下柱一般形截面，下柱一般为为 I形截面。形截面。当柱截面高度当柱截面高度h500mm时采用矩形截面柱；时采用矩形截面柱；当当500mmh800mm时采用工字形截面柱或矩形截面柱；时采用工字形截面柱或矩形截面柱；当当800mmh1200 mm时采用工字形截面柱；时采用工字形截面柱；当当1300mmh1500 mm时采用工字形柱或双肢柱；时采用工字形柱或双肢柱；当当

25、h1600mm时采用双肢柱。时采用双肢柱。基础的类型基础的类型阶形基础阶形基础杯形基础杯形基础双杯形基础双杯形基础伸缩缝伸缩缝高杯基础高杯基础短短柱柱爆扩桩基础爆扩桩基础桩基础桩基础9.3.5 9.3.5 基基 础础9.3.6 9.3.6 柱与其它构件之间的连接柱与其它构件之间的连接1 1屋架与柱的连接屋架与柱的连接2 2吊车梁与柱的连接吊车梁与柱的连接 3 3连系梁与柱的连接连系梁与柱的连接 1.1. 掌握牛腿的构造要求。掌握牛腿的构造要求。教学目标：重重 点点牛腿的构造要求。9.4 排架柱排架柱9.4.19.4.1排架柱的受力特点排架柱的受力特点1 1牛腿的类型牛腿的类型 根据牛腿挑出长度

26、，将牛腿分为长牛腿（根据牛腿挑出长度，将牛腿分为长牛腿（ah0时）和短牛腿（时）和短牛腿（ah0时）。时）。2 2牛腿的受力特点牛腿的受力特点3.3.破坏阶段破坏阶段 ：取决于取决于a a/ /h h0 0的比值，主要有以下的比值，主要有以下 几种破坏形态：几种破坏形态： 剪切破坏剪切破坏 局部破坏局部破坏弯曲破坏弯曲破坏纯剪破坏纯剪破坏 斜压破坏斜压破坏 斜拉破坏斜拉破坏 局部破坏局部破坏纯剪破坏纯剪破坏 斜拉破坏斜拉破坏 斜压破坏斜压破坏 弯曲破坏弯曲破坏ah0 0.10.1 ah00.75ah00.754 4、计算简图、计算简图- -两杆桁架：两杆桁架： 牛腿的计算简图牛腿的计算简图9.4.2 9.4.2 牛腿的构造要求牛腿的构造要求1.1. 牛腿的尺寸牛腿的尺寸牛腿的宽度（牛腿的宽度（b）一般于柱同，截面高度（）一般于柱同，截面高度（h）通过计）通过计算确定，长度应按吊车梁（连系梁）的要求确定，牛腿的算