单层重型厂房总体的结构认识

1、单层重型厂房总体的结构认识内容提要学习重点：主要内容：1、单层厂房钢结构的组成；2、单层厂房钢结构各部分的构成与作用；3、钢结构的连接。 1、单层厂房的结构组成;2、单层工业厂房的结构体系布置.1 单层厂房结构的组成与布置 请分析右图所示单层厂房结构的组成。 2014.9 单层厂房结构的组成厂房结构是由框架、屋盖、柱、吊车梁、墙架、支撑及基础等构件组合而成的空间刚性骨架。 吊车梁结构体系框架体系 屋盖体系 墙架体系 支撑体系 横向平面框架 纵向平面框架由框架柱和横梁/钢屋架构成承受全部竖向荷载和横向水平荷载由框架柱、柱间支撑、吊车梁等构成承受全部纵向水平荷载由横梁/钢屋架、屋盖支撑、天窗架、

2、天窗支撑、托架和檩条等构成承受屋盖竖向荷载由吊车梁和制动系统构成承受吊车竖向荷载和吊车水平荷载由屋盖支撑、柱间支撑和天窗支撑等构成保证结构空间刚度和稳定性由墙架/抗风柱等构成承受山墙墙体重量和墙面风荷载 单层厂房钢结构用钢量厂房类型（吊车起重量/轨顶标高）轻型 3580kg/m2中型 70200kg/m2重型 170400kg/m2主要构件用钢量百分比框架柱 15%35%钢屋架 20%60%吊车梁 10%40% 结构形式与布置柱网布置变形缝布置屋盖结构布置支撑布置墙架布置吊车梁系统布置 单层厂房结构的布置 结构布置的规划要求设计标准化生产工厂化施工机械化横向框架和纵向框架的柱形成柱网 柱网布置

3、工艺要求地上设备/地下设备/功能变动结构要求所有柱列采用相等柱间距/设置托架(标准化)经济要求纵向柱距6m/方案比选考虑因素 单层厂房结构的布置 变形缝布置 单层厂房结构的布置变形缝包括伸缩缝（温度缝）、防震缝和沉降缝结构温度变形温度变形受到约束产生温度应力设置温度缝（横向/纵向）释放温度变形减小温度应力1.结构体系及结构布置 变形缝布置温度缝设置 结构情况 纵向温度区段横向温度区段柱顶为刚接柱顶为铰接采暖房屋和非采暖地区的房屋热车间和采暖地区的非采暖房屋露天结构 220m120m150m180m100m125m120m- 温度区段长度限值表 单层厂房结构的布置横向温度缝在温度缝两侧设置两榀横

4、向框架轴线定位纵向温度缝板铰支座/活动支座变形缝布置温度缝做法 单层厂房结构的布置地震区的伸缩缝尚应符合防震缝的要求。 当厂房的平、立面布置复杂时需设防震缝。 由高度或刚度相差很大的部分组成时需设防震缝。 变形缝布置防震缝的布置 单层厂房结构的布置防震缝的做法做法与伸缩缝相似地面以上两侧构件应完全分开防震缝的宽度防震缝宽度由厂房和地震烈度等情况确定一般单层厂房：5090mm；纵横跨交接处：100150mm当厂房相邻部分的高度、荷载、吊车起重量或基础体系相差很大，或地基条件有严重差异等情况，以防止结构或屋面、墙面等在过大的基础不均匀沉降下发生裂缝或破坏。 变形缝布置沉降缝的布置 单层厂房结构的布

5、置沉降缝的做法一般是把两侧的结构包括基础全部分开，使各自可以独立地自由沉降。 沉降缝的做法也应符合伸缩缝和防震缝的要求，兼起这两种缝的作用。 单层厂房结构的布置普通钢屋架为平面桁架，适用跨度1836m构件一般为双角钢组成的T形截面，采用节点板连接优点：取材容易/构造简单/制造安装方便/刚度好缺点：型钢板件较厚，屋架用钢量较大 普通钢屋架屋架外形应与屋面材料的排水要求相适应。 屋架结构形式1）满足使用要求 单层厂房结构的布置确定屋架形式的原则屋架外形应尽量和弯矩图接近，使上下弦杆 内力沿跨度方向分布较均匀，腹杆受力较小；腹杆的布置宜使短杆受压，长杆受拉； 荷载布置在节点上，减少弦杆局部受弯。 2

6、）满足经济要求3）满足制造、安装、运输要求屋架构造简单，杆件夹角3060；杆件与节点数量少；分段制造，便于运输与安装；梯形屋架 普通钢屋架的形式屋架外形平行弦屋架三角形屋架其他曲拱形屋架腹杆受力小/排水坡度大大弦杆内力不均匀/与柱铰接，刚度差中小跨度、轻型屋面腹杆等长/杆件类型少/节点构造相同/标准化/工业化排水困难/桁架高度未随弯矩变化/弦杆内力不均匀受力性能好制作加工不方便/可改进为折线形 单层厂房结构的布置平行弦屋架： 单斜式/菱形/K形/十字交叉形三角形屋架：芬克式/单斜式梯形屋架：人字式/再分式曲拱形屋架：新月式 普通钢屋架的形式腹杆布置 单层厂房结构的布置根据工艺/使用要求确定考虑

7、屋面板宽度模数常用跨度：12m/15m/18m/21m/24m/27m/30m/36m 普通钢屋架主要尺寸屋架跨度屋架高度根据经济/刚度/建筑/屋面坡度/运输条件等条件确定三角形屋架：（1/61/4）L梯形屋架： 跨中（1/101/6）L； 端部（铰接）（刚接）运输高度：节间尺寸上弦节间尺寸根据屋面做法确定无檩体系：大型屋面板 有檩体系：檩条间距 屋面荷载尽量直接作用在上弦节点上在屋架上直接铺放屋面板 钢筋混凝土屋面板、钢筋加气混凝土等；屋架间距=屋面板跨度（6m/12m）横向刚度大/整体性好/构造简单/耐久性好/构件种类少/工期短屋面自重大，结构用钢量大，抗震不利 屋盖结构形式无檩体系 单层

8、厂房结构的布置有檩体系屋架上设置檩条，檩条上铺设轻型屋面材料屋架间距=檩条跨度檩条间距=屋面板跨度结构用钢量省/运输安装方便屋盖体系构件较多/构造复杂/刚度较差应综合考虑生产工艺/建筑造型/材料供应/施工能力/生产维修等屋架间距根据屋面材料确定，屋架结构形式应尽量统一，可设托架/中间屋架屋架/托架应采用桁架式，檩条一般为实腹式屋盖应设置支撑，保证结构刚度和稳定性考虑施工要求，方便施工，缩短工期屋盖结构在运输/安装中采取临时加固措施 屋盖结构形式屋盖结构选型与布置 单层厂房结构的布置屋盖支撑和柱间支撑等构成支撑体系 支撑体系支撑的作用增大结构纵向刚度，承担纵向水平荷载增大结构横向刚度，协调横向框

9、架受力减小屋架弦杆/框架柱的平面外计算长度维持托架及中间屋架的稳定性保证安装过程中结构稳定性，防止倾倒增大结构的抗扭刚度 单层厂房结构的布置平面屋架+檩条+屋面板+屋盖支撑构成具有空间刚度的稳定结构体系；两端相邻两榀屋架间设置支撑，其余屋架通过系杆或檩条与之相连，纵向长度较大时，中间应加设支撑。 支撑体系屋盖支撑 单层厂房结构的布置屋盖支撑的布置原则厂房两端设置上、下弦横向支撑和竖向支撑屋架两边布置下弦纵向支撑，形成封闭体系横向及竖向支撑间距不应超过60m竖向支撑一般布置在屋架跨中和端竖杆平面 支撑体系 单层厂房结构的布置屋盖支撑的种类上弦横向支撑下弦横向支撑下弦纵向支撑竖向支撑系杆可在房屋的

10、两端或横向温度伸缩缝间区段两端的第一个柱间；也可布置在第二柱间，但第一柱间必须用刚性系杆与端屋架上弦牢固连接两道横向水平支撑的距离不宜大于60m，故当房屋较长（60m）时，尚应在中间柱间设横向水平支撑。 一般和上弦横向水平支撑布置在同一开间。 一般情况下，应设置下弦横向水平支撑。 但当房屋跨度18m且未设悬挂起重运输设备和吊车，或者虽有吊车但吨位不大，也没有较大振动设备，可不设置。 设置条件 当房屋内设有较大吨位的重级、中级工作制桥式吊车、壁行式吊车或有锻锤等较大振动设备时。 房屋较高，跨度较大、空间刚度要求较高时。 有托架处的房屋，为了保证托架的侧向稳定，在有托架处也应设置纵向水平支撑。 设

11、置位置 沿纵向柱列在屋架下弦端节间内设置： 单跨厂房一般沿两纵向柱列设置 多跨厂房则根据具体情况沿全部或部分纵向柱列设置。 所有屋架均应设置竖向支撑梯形屋架 当跨度30m时，一般只需在屋架两端及跨中竖杆平面内布置三道竖向支撑； 当屋架跨度30m时，应在两端和在跨度L/3处或天窗架处各布置一道竖向支撑；三角形屋架 当跨度18m时，仅在跨中设置一道竖向支撑； 多当跨度18m时可根据具体情况设置两道。 天窗架竖向支撑 当一般在天窗架的两侧布置，当天窗的宽度大于12m时，还应在天窗中央设置一道。 系杆分为刚性系杆和柔性系杆设置原则 当在上弦横向水平支撑或竖向支撑的节点处，应沿房屋纵向通长设置柔性系杆；

12、 当在有天窗时，应沿屋脊设置刚性系杆 上弦横向水平支撑布置在第二柱间时，第一柱间必须布置刚性系杆； 在屋架下弦中部，一般设一道或两道柔性系杆； 支承节点处应设置刚性系杆。 特殊情况 屋架上弦平面内，大型屋面板可起系杆作用，所以一般只在屋脊及两端设系杆，当采用檩条时，连接可靠的檩条可代替系杆。 无天窗时屋盖支撑布置有天窗时支撑的布置 图 2.8 托架处纵向支撑布置竖向支撑布置厂房较高时可分别设置上柱支撑/下柱支撑温度区段不很长时，设置在温度区段中部温度区段较长时，在温度区段中部L/3范围内设置两道柱间支撑温度区段两端设置上柱支撑传递山墙风荷1.结构体系及结构布置 支撑体系柱间支撑布置 单层厂房结

13、构的布置柱间支撑的布置间距及位置柱间支撑柱间支撑的布置柱间支撑的形式 支撑体系 单层厂房结构的布置柱间支撑分为上柱支撑和下柱支撑设置原则 下柱支撑应布置在温度区段中部，但在短而高的厂房中，温度应力不大，下柱支撑布置在厂房的两端，可以提高厂房的纵向刚度； 温度区段不大于120m时，可以在温度区段的中央设置一道柱间支撑。 温度区段大于120m时，应在温度区段中间L/3范围布置两道下层支撑，但是两道下层支撑之间的距离又不宜大于60m。 上柱支撑应布置在温度区段的两端以及有下柱支撑的柱间。 这样，便于传递从屋架横向支撑传来的纵向力。 上柱支撑 在温度区段两端用单斜杆外，其余上柱支撑用交叉腹杆或其他形式。 下柱支撑 下柱支撑用交叉腹杆最为经济，刚度也大。 在某些车间中，当采用交叉斜腹杆的支撑妨碍生产操作或交通时，可采用门架式支撑。 柱间