单层工业厂房设计(全部)课件

单层工业厂房设计主讲：马广东主讲：马1绪论适用于工业厂房的结构有多种多样，其中单层工业厂房在工业建设中得到广泛的应用。因为在单层厂房中，生产工艺流程和车间内部运输比较容易组织，地面上能够放置较重的机械设备和产品。所以，重工业生产如炼钢、铸造、金工，轻工业生产如纺织，大多数是在单层厂房中进行的。如果说单层厂房是一个满足工业生产过程中各种需求的建筑空间，那么单层厂房结构是这个建筑空间中的承重骨架。它即用来形成生产需要的高大空间，又用来承受由于生产活动和自然现象而形成的各种荷载。概括来说，单层厂房结构和下列几种生产需要有着密切的关系：绪论适用于工业厂房的结构有多种多样，其中单层工2一、生产工艺流程的需要不同的生产工艺流程在很大程度上决定厂房的结构平面布置，包括厂房的跨度、跨数、个跨间的关系，以及厂房的长度、柱网等。如图1-1所示金工车间，由于大、中、小型加工工部、装配工部和仓库间的工艺关系，需要将厂房做成三跨有屋盖的结构和一跨露天的结构，还需要将装配工部结构与其他结构做成丁字形连接。这些需要决定了该厂房的跨度、跨数、长度、柱网以及结构构件间的连接关系等一系列的结构平面布置问题。一、生产工艺流程的需要3二、生产条件的要求不同的生产条件，往往对厂房的结构剖面和构造提出不同的要求。例如，多跨厂房有时要求设置天窗，或做成高低跨结构，形成高侧窗以保证厂房中部的采光需要；厂房内生产设备的埋深，有时会决定厂房结构基础的设置深度。又如，纺织厂因织布过程中不允许阳光直射，适宜采用朝北的锯齿形剖面等。二、生产条件的要求4三、起重运输的需要由于工业生产中起重和运输的任务非常繁重，厂房内常设有吨位较大的起重吊车和供汽车、火车通行的运输通道。它们往往对厂房的跨度和高度，柱和屋架等主要构件的型式，以及地面、墙面、大门结构的做法产生重要的影响。四、防止生产过程中产生有害因素的需要例如生产过程中有撞击和振动时，厂房结构要具有防震、隔震的措施；生产过程中有爆炸的可能时，要多开门窗并采取轻型墙体和屋面结构；生产过程中会产生侵蚀性气体时，结构构造要提高抗裂性能和增设防腐措施等。三、起重运输的需要四、防止生产过程中产生有害因素的需要5五、单层工业厂房的分类单层厂房依其生产规模，分成大、中、小型；依其主要承重结构的材料，分成钢筋混凝土结构、混合结构和钢结构。一般来说，厂房内无吊车，或吊车吨位不超过5t、跨度在15m以内、柱高在6m以内、无特殊工艺要求的小型厂房，通常选用混合结构，即采用以钢筋混凝土或轻钢屋架、承重砖柱作为主要构件的结构。对于有重型吊车（如150t以上的吊车），跨度在36m以上，或有特殊工艺要求的大型厂房，通常选用钢屋架、钢筋混凝土柱，或全钢结构。其余大部分厂房都可以选用钢筋混凝土结构。在应当选用钢筋混凝土结构的单层厂房工程中，应该尽可能地采用装配式和预应力混凝土结构。五、单层工业厂房的分类6

第一章单层工业厂房的组成和布置

7第一节：单层厂房的结构组成及荷载的传力途径

知识点：一、单层厂房的结构组成（掌握）二、单层厂房结构的荷载和传力途径（重点）第一节：单层厂房的结构组成及荷载的传力途径

知识点：8一、单层厂房的结构组成单层厂房由屋面板、屋架、吊车梁、连系梁、支撑、柱和基础等构件组成。它们有分别组成屋盖结构、横向平面排架、纵向平面排架和围护结构。一、单层厂房的结构组成单层厂房由屋面板、屋架、91.屋盖结构：单层厂房的屋盖结构分无檩体系和有檩体系两种。无檩体系由大型屋面板、天窗架、屋架和屋盖支撑组成。有檩体系由小型屋面板（或瓦材）、檩条、天窗架、屋架和屋盖支撑组成。单层厂房中多采用无檩体系屋盖结构。有檩体系屋盖无檩体系屋盖1.屋盖结构：单层厂房的屋盖结构分无檩10（1）屋面板：作用：屋面维护作用，承受屋面构造层（防水、保温层等）自重荷载、雪荷载、屋面施工荷载，并将它们传给屋架。（2）檩条作用：檩条搁在屋架上，可支撑小型屋面板并将屋面荷载传给屋架。（3）屋架作用：是屋盖结构的主要承重构件，直接承受屋面荷载，有些厂房的屋架还要承受悬挂吊车、管道、其他工艺设备的荷载。（1）屋面板：11（4）天窗架作用：满足采光和通风要求，支撑其上部的屋面构件并将屋面荷载传给屋架。（5）托架作用：当厂房柱间距比屋架间距大时，需要在柱与柱间沿纵向设置托架，以支撑屋架，并将力传给柱。（4）天窗架12（6）屋盖支撑包括天窗支撑、屋架上弦支撑、屋架下弦支撑、屋盖垂直支撑及水平系杆。屋盖支撑的主要作用是：承受（或传递）屋架平面外的荷载（如风荷载），保证屋架杆件在其平面外的稳定，以及屋盖结构在屋架平面外的刚度。（6）屋盖支撑132.柱、柱间支撑、吊车梁（1）柱柱是单层厂房中的主要承重构件，通常是自行设计。按照受力作用的不同又分为排架柱和抗风柱。①排架柱作用：承受屋盖结构传来荷载、墙面的水平风荷载和由吊车梁传来的竖向荷载和水平荷载。②抗风柱作用：承受高大山墙面的水平风荷载或同时承受由连系梁传来的竖向荷载（山墙自重）。2.柱、柱间支撑、吊车梁（1）柱14（2）柱间支撑根据所在位置不同，分为上柱柱间支撑（位于吊车梁上部）和下柱柱间支撑（位于吊车梁下部）。作用：承受纵向风荷载和吊车的纵向水平制动力、纵向地震力等，并将它们传到基础；加强厂房的纵向水平刚度。（3）吊车梁作用：直接承受吊车传来的移动竖向荷载和纵向、横向水平制动力，并将这些力传给柱。（2）柱间支撑153.基础梁、连系梁和基础（1）基础梁、连系梁作用：基础梁起着支撑围护墙并将围护墙竖向荷载传至基础的作用。当厂房高度较大（如15m以上），墙的砌体强度承受不了自重或者基础梁不能承担过高的强重时，常增设墙梁（也称连系梁）来承受砌筑于它上面的墙体重量，连系梁的两端支撑在柱子挑出的牛腿上。（2）基础作用：承受柱、基础梁传来的荷载，并将它传给地基。3.基础梁、连系梁和基础（1）基础梁、连系梁164.厂房其他构件外墙作用：厂房的围护构件，承受作用在墙面上的风荷载及本身自重。4.厂房其他构件外墙17单层工业厂房效果图单层工业厂房效果图18二、单层厂房结构的荷载和传力途径：1.荷载（1）恒载：各种结构构件、围护结构、建筑构造层的自重等；（2）吊车竖向荷载：吊车吊起重物在厂房内运行时产生的移动集中荷载；（3）吊车纵向、横向水平制动力：吊车吊起重物在启动或制动时产生的水平荷载；（4）风荷载：作用在厂房各部分表面上的风压（吸）力；（5）雪荷载：作用在厂房屋面上的积雪重量；（6）施工荷载：施工或检修时作用的荷载；（7）地震作用：地震发生时作用在厂房结构上的作用力；（8）其他荷载：如设备、管道作用于厂房结构的荷载，热加工车间的灰积荷载等。二、单层厂房结构的荷载和传力途径：1.荷载192.传力途径单层厂房结构是各种构件所组成的承受着各种荷载的空间体系，可分别取厂房的横向剖面及纵向剖面来分析厂房的传力途径。横向平面排架纵向平面排架2.传力途径单层厂房结构是各种构件所组20主要由屋架、横向柱列、横向基础三种构件组成。它是厂房的基本承重结构，厂房的主要荷载是通过它传给地基的。横向平面排架结构上主要荷载的传力途径如下：（1）横向排架结构体系主要由屋架、横向柱列、横向基础三种构件组成。它是厂房21竖向荷载传递路线图：屋面荷载屋面板天窗架屋架吊车竖向荷载柱吊车梁纵墙墙梁基础基础梁地基竖向荷载传递路线图：屋面荷载屋面板天窗架屋架吊车竖向荷载柱吊22横向水平荷载传递路线图：吊车梁吊车横向水平荷载天窗架屋面板柱纵墙、墙梁基础地基横向风荷载屋架横向水平荷载传递路线图：吊车梁吊车横向水平荷载天窗架屋面板柱23（2）纵向排架结构体系主要由纵向柱列、连系梁、吊车梁、柱间支撑和纵向基础组成。作用在厂房上的纵向荷载，如山墙上的风荷载、吊车纵向制动力等，均是通过它传给地基的。纵向平面排架结构上主要荷载的传力途径如下：（2）纵向排架结构体系主要由纵向柱列、连系梁、吊车梁24纵向吊车制动力和纵向风荷载的传递路线图：吊车梁天窗端壁屋架柱山墙、墙梁地基纵向风荷载天窗架吊车纵向水平荷载基础抗风柱纵向吊车制动力和纵向风荷载的传递路线图：吊车梁天窗端壁屋架柱25总结：本节课主要讲解了单层工业厂房的结构形式和荷载的传力途径。在了解单层工业厂房的结构形式的基础上，应重点掌握单层工业厂房荷载的传力途径。本节知识是后续单层工业厂房结构设计的基础。

总结：261.3单层工业厂房的结构布置单层厂房承重柱的纵向和横向定位轴线在平面上形成的有规律的网格称为柱网。柱子纵向定位轴线间的距离称为跨度，横向定位轴线的距离称为柱距。确定柱网尺寸时，首先要满足生产工艺要求，尤其是工艺设备的布置；其次是根据建筑材料、结构形式、施工技术水平、经济效果，以及提高建筑工业化程度和建筑处理、扩大生产、技术改造等方面因素来确定；此外，还应满足模数制的要求。1.3.1柱网的布置1.3单层工业厂房的结构布置单层厂房承重柱的纵向和横27（1）跨度单层厂房的跨度在18m以下时，应采用30M数列（1100)，即9m、12m、15m、18m；在18m以上时，应采用扩大模数60M数列，即24m、30m、36m等。如图1.10所示。（2）柱距单层厂房的柱距应采用扩大模数60M数列，见图1.10。单层厂房山墙处的抗风柱柱距宜采用扩大模数15M数列。（1）跨度28图1.10跨度和柱距示意图图1.10跨度和柱距示意图29厂房的定位轴线分横向和纵向两种。与横向排架平面平行的称为横向定位轴线，与横向排架平面垂直的称为纵向定位轴线。1.3.2定位轴的定位方法厂房的定位轴线分横向和纵向两种。与横向排架平面平行的称为30（1）中间柱与横向定位轴线的定位除山墙端部柱和横向变形缝两侧柱以外，厂房纵向柱列（包括中柱和边柱）中的中间柱的中心线应与横向定位轴线相重合，且横向定位轴线通过屋架中心线和屋面板、吊车梁等构件的横向接缝，如图1.11所示。1.3.2.1横向定位轴线（1）中间柱与横向定位轴线的定位1.3.2.1横向定位轴31（2）山墙处柱与横向定位轴线的定位山墙为非承重墙时，墙内缘应与横向定位轴线相重合，且端部柱及端部屋架的中心线应自横向定位轴线向内移600，如图1.12所示。山墙为承重墙时，墙内缘与横向定位轴线间的距离应按砌体的块材类别分别为半块或半块的倍数或墙厚的一半，如图1.13所示。（2）山墙处柱与横向定位轴线的定位32（3）横向变形缝处柱与横向定位轴线的定位在横向伸缩缝或防震缝处，采用双柱及两条定位轴线。柱的中心线均应自定位轴线向两侧各移600，如图1.14所示，两条横向定位轴线分别通过两侧屋面板、吊车梁等纵向构件的标志尺寸端部，两轴线间所需缝的宽度应符合有关国家标准规定。（3）横向变形缝处柱与横向定位轴线的定位33图1.11中间柱与横向定位轴线的定位图1.11中间柱与横向定位轴线的定位34图1.12非承重山墙与横向定位轴线的定位图1.12非承重山墙与横向定位轴线的定位35图1.13承重山墙与横向定位轴线的定位图1.13承重山墙与横向定位轴线的定位36图1.14伸缩缝、防震缝处柱与横向定位轴线的定位图1.14伸缩缝、防震缝处柱与横向定位轴线的定位37纵向定位轴线的定位都是按照屋架跨度的标志尺寸从其两端垂直引下来的。（标志尺寸是构件的实际尺寸加上两端必要的构造尺寸）（1）边柱与纵向定位轴线的定位在有梁式或桥式吊车的厂房中，厂房跨度与吊车跨度两者关系为：2e图1.15为吊车跨度与厂房跨度的关系。1.3.2.2纵向定位轴线纵向定位轴线的定位都是按照屋架跨度的标志尺寸从其两端垂直38吊车轨道中心线至厂房纵向定位轴线间的距离e的确定与下列的因素有关：<1>上柱的截面高度h；<2>吊车端部至轨道中心线的距离B；（即吊车的侧方宽度尺寸，其值可在《通用桥式起重机界限尺寸》中查得）<3>吊车端部至上柱内边缘的距离。吊车轨道中心线至厂房纵向定位轴线间的距离e的确定与下列的39在实际工程中，由于吊车形式、起重量、厂房跨度、高度和柱距不同以及是否设置安全走道板等条件不同，外墙、边柱与纵向定位轴线的定位有下列两种：①封闭结合当≤e时，可采用纵向定位轴线、边柱外缘和外墙内缘三者相重合的定位方式，使上部屋面板与外墙之间形成“封闭结合”的构造。这种纵向定位轴线称为“封闭轴线”，如图1.16（a）所示。在实际工程中，由于吊车形式、起重量、厂房跨度、高度和柱距40②非封闭结合当柱距≥6m，吊车起重量及厂房跨度较大时，由于B、、h均可能增大，可能出现>e的情形时，需将边柱的外缘从纵向定位轴线向外移出一定尺寸，使≥，保证结构的安全，如图1.16（b）所示。当采用非封闭结合这种纵向定位轴线称为“非封闭轴线”。此时，屋顶上部空隙处需做构造处理，通常加设补充构件（另补一条异形小板），如图1.17所示。②非封闭结合41（2）等高跨中柱与纵向定位轴线的关系当等高跨厂房没有设纵向伸缩缝时，中柱宜设单柱和一条纵向定位轴线，纵向定位轴线与上柱中心线相重合。当设插入距时中柱可采用单柱及两条纵向定位轴线，其插入距应符合3M数列，即300及其整数倍，柱中心线宜与插入距中心线相重合。如图1.18所示。（2）等高跨中柱与纵向定位轴线的关系42当等高跨中柱设有纵向伸缩缝时，中柱可采用单柱并设两条纵向定位轴线，伸缩缝一侧的屋架应搁置在活动支座上，两条定位轴线间插入距为伸缩缝的宽度，如图1.19所示。当等高跨中柱设有纵向伸缩缝时，中柱可采用单柱并设两条纵向43图1.15吊车跨度与厂房跨度的关系L—厂房跨度；S—吊车跨度；e—吊车轨道中心线至厂房纵向定位轴线的距离图1.15吊车跨度与厂房跨度的关系L—厂房跨度；S—吊44图1.16边柱与纵向定位轴线的定位(a)封闭结合；(b)非封闭结合图1.16边柱与纵向定位轴线的定位(a)封闭结合；(b45图1.17“非封闭结合”屋面板与墙空隙的处理图1.17“非封闭结合”屋面板与墙空隙的处理46图1.18等高跨中柱单柱（无纵向伸缩缝）的纵向定位轴线图1.18等高跨中柱单柱（无纵向伸缩缝）的纵向定位轴线47图1.19等高跨中柱单柱（有纵向伸缩缝）的纵向定位轴线图1.19等高跨中柱单柱（有纵向伸缩缝）的纵向定位轴线48（1）伸缩缝为减少厂房结构的温度应力，可设置伸缩缝，将厂房结构分成若干温度区段。伸缩缝的一般做法是从基础顶面开始将相邻温度区段的上部结构完全分开，在伸缩缝两侧设置并列的双排柱、双榀屋架，而基础可做成将双排柱连在一起的双杯口基础。1.3.3变形缝的设置（1）伸缩缝1.3.3变形缝的设置49（2）沉降缝在有些情况下，为了避免厂房因基础不均匀沉降而引起开裂和损坏，需在适当位置用沉降缝将厂房划分为若干刚度较一致的单元。在一般厂房中可不做沉降缝，只有在特殊情况下才考虑设置，如厂房相邻两部分高度相差很大（如10m以上），两跨间吊车吨位相差悬殊，地基承载力或下卧土层土质有巨大差别，或厂房各部分的施工时间先后相差很长，地基土的压缩程度不同等情况。沉降缝应将建筑物从屋顶到基础全部分开，以使在缝两边发生不同沉降室不至于损坏整个建筑物。沉降缝可兼作伸缩缝。（2）沉降缝50（3）防震缝防震缝是为减轻震害而采取的措施之一。当厂房平面、立面复杂，结构高度或刚度相差很大，以及在厂房侧边布置附房，如生活间、变电所、炉子间等时，设置抗震缝将相邻部分分开。（3）防震缝51支撑的作用，从图1.20所举的有檩屋盖体系厂房支撑布置中可以看出：如果不设支撑时，山墙上的风力W将从A点传至B点，这样不仅厂房整体刚度差，稳定性也难于保证。如设了支撑，山墙上的风力W则从A点传至1→2→3→4→5→6,再传至柱间支撑，最后传至基础。支撑的主要作用是：(1)保证厂房结构的纵向及横向水平刚度；(2)在施工和使用阶段，保证结构构件的稳定性；(3)将某些水平荷载传给主要承重结构或基础。1.3.4支撑的布置支撑的作用，从图1.20所举的有檩屋盖体系厂房支撑52图1.20有檩屋盖体系厂房支撑作用示意图图1.20有檩屋盖体系厂房支撑作用示意图53屋盖支撑包括上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、垂直支撑及系杆等。1.横向水平支撑横向水平支撑是由交叉角钢和屋架上弦或下弦组成的水平桁架。其作用是，加强屋盖结构在纵向水平面内的刚度，将山墙抗风柱所承受的纵向水平力传到两侧柱列上去，布置在温度区段的两端。设置在屋架上弦平面内的称为上弦横向水平支撑；设置在屋架下弦平面内的称为下弦横向水平支撑。1.3.3.1屋盖支撑屋盖支撑包括上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向54（1）上弦横向水平支撑。当屋盖结构的纵向平面内的刚度不足，具有以下情况之一时，应设置上弦横向水平支撑：①跨度较大的无檩体系屋盖，当屋面板与屋架连接点的焊接质量不能保证，且山墙抗风柱与屋架上弦连接时,如图1.21(a)中的1；②厂房设有天窗，当天窗通到厂房两端的第二柱间或通过伸缩缝时，此时，应在第一或第二柱间的天窗范围内设置上弦横向水平支撑，并在天窗范围内沿纵向设置一至三道通长的受压系杆，以保证屋架上弦的侧向稳定。如图1.21(c)、(d)中的2。（1）上弦横向水平支撑。55（2）下弦横向水平支撑。当具有以下情况之一时，应设置下弦横向水平支撑，下弦横向水平支撑一般宜设于厂房端部及伸缩缝处第一柱间，如图1.21(a)、(c)中的3、4。①厂房跨度≥18m，或厂房跨度＜18m，且山墙上风荷载由屋架上弦传递时；②屋架下弦悬挂吊车的纵向水平荷载较大而通过垂直支撑传力时，可在悬挂吊车轨道尽头的柱间设置；③当厂房高度较大，纵向风荷载由山墙抗风柱传至屋架下弦时；④厂房内有较大的振动荷载，吊车吨位大时。（2）下弦横向水平支撑。562.纵向水平支撑纵向水平支撑一般是由交叉角钢等钢杆件和屋架下弦第一节间组成的水平桁架。其作用是加强屋盖结构在横向水平面内的刚性；在屋盖设有托架时，还可以保证托架上缘的侧向稳定，并将托架区域内的横向水平风力有效地传到相邻柱子上去。当具有以下情况之一时，应设置纵向水平支撑（1）厂房内设有托架时，则必须在设有托架的柱间和两端相邻的一个柱间设置下弦纵向水平支撑，见图1.22(a)。2.纵向水平支撑57（2）厂房内设有软钩桥式吊车，厂房高大，吊车吨位大时（如单跨厂房柱高15~18m以上，中级工作制吊车30t以上时）。如图1.22(b)所示（3）厂房内设有硬钩桥式吊车或5t级以上的锻锤时，此时，布置要求如图1.22(b)所示，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，如图1.22(c)所示。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，如图1.22（a)、(b)所示。（2）厂房内设有软钩桥式吊车，厂房高大，吊车吨位大时（583.垂直支撑及水平系杆垂直支撑一般是由角钢杆件与屋架的直腹杆或天窗架的立柱组成的垂直桁架。屋架垂直支撑根据屋架高度不同做成十字交叉形或W形天窗架，垂直支撑一般做成斜叉形。垂直支撑的作用是保证屋架及天窗架在承受荷载后的平面外稳定；并传递纵向水平力，所以垂直支撑与横向水平支撑配合作用。屋架的垂直支撑，宜按下列要求布置：3.垂直支撑及水平系杆59（1）当屋架跨度大于18m小于30m时，垂直支撑应布置在厂房端部第二柱间和伸缩缝两边第二柱间，并在屋架跨中设置一道垂直支撑和水平系杆。（2）当屋架跨度大于30m时，应在屋架跨度的1/3左右节点处设置两道垂直支撑和水平系杆。（3）竖杆较高的折线形或梯形屋架之间，除按以上要求布置支撑外，在屋架的端部需增设垂直支撑和水平系杆。（4）当屋架设有轻型悬挂吊车时，悬挂吊车节点位置可设置斜撑式垂直支撑，如图1.23所示。（1）当屋架跨度大于18m小于30m时，垂直支撑应布置604.天窗架支撑天窗架支撑包括天窗上弦水平支撑和天窗架间垂直支撑。天窗架支撑的作用是增强整体刚度，保证其系统的空间稳定性，并把端壁上的水平风荷载传给屋架。天窗架支撑一般均设置在天窗架的两端，如图1.24所示。4.天窗架支撑61图1.21横向水平支撑布置图图1.21横向水平支撑布置图62图1.22纵向水平支撑布置图1.22纵向水平支撑布置63图1.23斜撑式垂直支撑图1.23斜撑式垂直支撑64图1.24天窗架上弦横向图1.24天窗架上弦横向65柱间支撑一般采用交叉钢斜杆组成。交叉倾角α在35°~55°之间，以45°为宜，钢杆件的截面尺寸需经强度和稳定计算确定（如图1.25(a)所示）。当柱间因交通、设备布置或柱距较大而不能采用交叉斜杆式支撑时，可以做成门架式支撑，如图1.25(b)所示。柱间支撑的作用是保证厂房的纵向刚度和稳定性，吊车纵向制动力和山墙纵向风荷载及纵向地震力经屋盖系统传递到两纵向柱列上去。1.3.3.2柱间支撑柱间支撑一般采用交叉钢斜杆组成。交叉倾角α在35°~5566柱间支撑布置：一般上柱柱间支撑设置在温度区段两侧与屋盖横向水平支撑相对应的柱间，以及温度区段中央或临近中央的柱间，下柱柱间支撑设置在温度区段中部与上柱柱间支撑相应的位置。柱间支撑的布置原则：凡属下列情况之一的一般厂房需设置柱间支撑。（1）设有重级工作制吊车或中轻级工作制吊车起重量≥10t时；（2）厂房跨度≥18m或柱高≥8m时；（3）纵向柱的总数每排≤7根；柱间支撑布置：一般上柱柱间支撑设置在温度区段两侧与屋盖横67（4）设有3t及3t以上悬挂吊车时；（5）露天吊车柱列。（4）设有3t及3t以上悬挂吊车时；68图1.25柱间支撑图1.25柱间支撑69当用砖砌体作为厂房围护墙时，一般要设置圈梁、连续梁、过梁和基础梁。圈梁的作用是将墙体同厂房柱箍在一起，以加强厂房的整体刚度，防止由于地基不均匀沉降、较大振动荷载或地震对厂房引起的不利影响。圈梁设在墙内，并与柱用钢筋拉接。它在受力上主要起拉结作用，不承受墙体重量，故柱上不设置支承圈梁的牛腿。圈梁的布置与墙体高度、厂房的刚度要求及地基情况有关。1.3.4圈梁、连续梁、过梁和基础梁的布置当用砖砌体作为厂房围护墙时，一般要设置圈梁、连续梁、过梁70圈梁应连续设置在墙体的同一水平面上，除伸缩缝处不得不切断外，其余部分应沿整个厂房形成封闭状。当圈梁被门窗洞口切断时，应在洞口上部设置一道附加圈梁与圈梁搭接，附加圈梁的截面尺寸不应小于被切断的圈梁，搭接长度应不小于圈梁与附加圈梁高差的两倍如图1.26。圈梁的截面宽度宜与墙厚相同。在一般厂房中，通常用基础梁来承受围护墙体的重量，当基础埋置较深时，可将基础梁放在混凝土垫块上如图1.27。

圈梁应连续设置在墙体的同一水平面上，除伸缩缝处不得不切断71图1.26圈梁的搭接长度图1.26圈梁的搭接长度72连续梁的作用是连系纵向柱列，以增强厂房的纵向刚度，并将风荷载传给纵向柱列。此外，连续梁还承受其上面墙体的重量。连梁通常是预制的，两端搁置在柱牛腿上，用螺栓或电焊与牛腿连接。过梁的作用是承托门窗洞口上部墙体的重量。连续梁的作用是连系纵向柱列，以增强厂房的纵向刚度，并将风73图1.27基础梁的搁置图1.27基础梁的搁置741.4单层厂房结构主要构件的选型工业厂房结构构件标准图集有三类：经国家建委审定的全国通用标准图集，适用于全国各地；经某地区或某工业部门审定的通用图集，适用于该地区或该部门所属单位；经某设计单位审定的定型图集适用于该单位。这些图集一般包括设计和设计施工说明、构件选用表、结构布置图、连接大样图、模板图、配筋图、预埋件详图、钢筋及钢材用量表等几个部分，均属结构施工图范畴。1.4.1单层厂房标准或通用定型构件的选择方法1.4单层厂房结构主要构件的选型工业厂房结构构件标75“设计和施工说明”包括构件适用范围，主要设计依据，主要计算方法，使用材料，施工、制作及安装要求等部分。选用构件时要特别注意与施工说明内容相吻合。“构件选用表”是选用构件时的主要依据。一般可根据两种方法选用：（1）根据荷载或对负荷的限制条件（2）根据允许的最大内力（弯矩和剪力）“设计和施工说明”包括构件适用范围，主要设计依据，主要计76屋盖起围护和承重作用。它包括两部分：（1）覆盖构件，如屋面板或檩条、瓦等；（2）承重构件，如屋架或屋面梁。屋盖结构形式大致可分为有檩体系和无檩体系两种，如图1.28所示。1.4.1屋盖结构屋盖起围护和承重作用。它包括两部分：（1）覆盖构件，如屋77图1.28屋盖结构形式(a)有檩体系；(b)无檩体系图1.28屋盖结构形式(a)有檩体系；(b)无檩体系78（1）屋架屋架按其形式可分为三角形、拱形、梯形、折线形等。按制作材料分，有普通钢筋混凝土屋架和预应力钢筋混凝土屋架，如图1.29所示。（2）屋面梁屋面梁也叫薄腹梁，有单坡和双坡两种，其截面形式有T形和工字形两种，如图1.30所示。1.4.1.1屋盖承重结构（1）屋架1.4.1.1屋盖承重结构79（3）屋架与柱的连接屋架与柱的连接有焊接和螺栓连接两种。焊接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，待屋架就位校正后，与柱顶预埋钢板焊接牢固，如图1.31（a）所示。螺栓连接是在柱顶伸出预埋螺栓，在屋架（或屋面梁）端部支承部位焊上带有缺口的支承钢板，就位校正后，用螺栓拧紧，如图1.31（b）所示。（3）屋架与柱的连接80（4）屋架托架当厂房全部或局部柱距为12m时，屋架间距仍保持6m时，需在12m柱距间设置托架来支承中间屋架，通过托架将屋架上的荷载传递给柱子，如图1.32所示。（4）屋架托架81图1.29常见的钢筋混凝土屋架形式(a)三角形；(b)组合式三角形；(c)预应力三角拱；(d)拱形；(e)预应力梯形；(f)折线形图1.29常见的钢筋混凝土屋架形式(a)三角形；(b)82图1.30钢筋混凝土工字形屋面大梁图1.30钢筋混凝土工字形屋面大梁83图1.31屋架与柱的连接(a)焊接方式；(b)螺栓连接方式图1.31屋架与柱的连接(a)焊接方式；(b)螺栓连接84图1.32预应力钢筋混凝土托架（G433）(a)托架；（b）托架布置图1.32预应力钢筋混凝土托架（G433）(a)托架；（85（1）屋面板在无檩体系中大型屋面板的常用标志尺寸为1.5m×6m，为配合屋架尺寸和檐口做法还有嵌板、檐口板等，如图1.33所示。（2）檩条与小型屋面板或槽瓦在有檩体系屋面中，檩条支承槽瓦或小型屋面板，并将屋面荷载传给屋架。檩条与屋架上弦焊接，如图1.34所示。1.4.1.2屋盖的覆盖构件（1）屋面板1.4.1.2屋盖的覆盖构件86图1.33预应力钢筋混凝土屋面板、檐口板、嵌板(a)屋面板；(b)檐口板；(c)嵌板图1.33预应力钢筋混凝土屋面板、檐口板、嵌板(a)屋87表1.1屋面板类型表表1.1屋面板类型表88图1.34檩条与屋架的连接图1.34檩条与屋架的连接89（1）柱的类型柱按材料分有钢筋混凝土柱和钢柱两种。钢筋混凝土柱又可分为单肢柱和双肢柱两大类。单肢柱截面形式有矩形、工字形及单管圆形。双肢柱截面形式有双肢矩形或双肢圆形管柱，用腹杆（平腹杆或斜腹杆）连接而成。如图1.35所示。1.4.2柱、基础及基础梁1.4.2.1柱（1）柱的类型1.4.2柱、基础及基础梁1.4.2.190柱主要承受屋盖和吊车梁等竖向荷载、风荷载及吊车产生的纵向和横向水平荷载，有时还承受墙体、管道设备等荷载。所以，柱应具有足够的抗压和抗弯能力。目前柱子标准图集335给出了一些柱子的标准设计，但大多数情况还需要设计者自行设计。常用柱距6m的柱截面尺寸柱主要承受屋盖和吊车梁等竖向荷载、风荷载及吊车产生的纵向91单层工业厂房钢筋混凝土柱的形状，可概括为两类：单肢柱和双肢柱。每个肢的截面形状，又有矩形截面、工形截面、环形截面等几种。1.矩形截面柱。一般指单肢柱，在实际工程中应用不多。它的缺点是在偏心受压的受力状态下，不能充分发挥截面上混凝土的承载作用，因而费材料、自重大；但是由于构造简单、施工方便，在小型工业厂房中仍有时被采用。单层工业厂房钢筋混凝土柱的形状，可概括为两类：单肢柱和双肢柱922.工形截面柱。一般为单肢柱，在实际工程中应用普遍。它的截面形状合理，能比较充分地发挥截面上混凝土的承载作用，而且整体性能好，施工也比较简单，是一种较好的柱形。但是，它的重量比双肢柱大，当柱子较大时，如截面高度大于1600时，吊装比较困难，因而使用受到一定限制。2.工形截面柱。一般为单肢柱，在实际工程中应用普遍。它的截面933.双肢柱。在荷载作用下，由于杆件布置比较合理，混凝土强度能比较充分地利用，因而每个肢的截面较小，自重轻，肢间便于通过工艺设备的管道。对于大吨位吊车的厂房，当要求柱截面很大时，采用双肢柱可使吊车垂直荷载通过肢的轴线，能省去牛腿，简化构造。这些优点，在高大柱子中比较突出，因而适宜用于h≥1600的柱子。其缺点是整体刚性不如工形截面柱，施工中翻身、起吊时的刚性差；而且节点多，构造复杂，用钢量也多一些。3.双肢柱。在荷载作用下，由于杆件布置比较合理，混凝土强度能944.管柱。管柱有圆管和外方内圆管两种，可做成单肢柱、双肢柱或四肢柱。目前应用较多是双肢管柱。4.管柱。管柱有圆管和外方内圆管两种，可做成单肢柱、双肢柱或95（2）柱的构造柱的尺寸应经济合理，同时要满足构造要求。柱的构造尺寸和外形要求如图1.36所示。厂房结构中的屋架、托架、吊车梁和连系梁等构件，常由设在柱上的牛腿支承。其截面尺寸必须满足抗裂和构造要求。牛腿的构造要求如图1.37所示。抗风柱与屋架的连接采用竖向可以移动、水平方向又具有一定刚度的弹簧板连接，如图1.38所示。（2）柱的构造96为确保柱与屋架、吊车梁、连系梁或圈梁、砖墙或大型屋面板、柱间支撑等处的连接，应在柱上埋设铁件，如钢板、螺栓及锚拉钢筋等，如图1.39所示。为确保柱与屋架、吊车梁、连系梁或圈梁、砖墙或大型屋面板、97图1.35钢筋混凝土柱类型(a)矩形柱；(b)工字形柱；(c)预制空腹板工字形柱；(d)单肢管柱；(e)双肢柱；(f)平腹杆双肢柱；(g)斜腹杆双肢柱；(h)双肢管柱图1.35钢筋混凝土柱类型(a)矩形柱；(b)工字形柱98图1.36柱的外形及尺寸(a)工字形；(b)双肢柱图1.36柱的外形及尺寸(a)工字形；(b)双肢柱99图1.37牛腿的构造要求图1.37牛腿的构造要求100图1.38抗风柱与屋架连接图1.38抗风柱与屋架连接101图1.39柱子预埋铁件图1.39柱子预埋铁件102单层厂房的基础采用什么类型的基础，主要取决于上部结构荷载的大小和性质以及工程地质条件等。一般情况下采用独立的杯形基础。在基础的底部铺设混凝土垫层，厚度为100。图1.40为现浇柱下基础的构造，图1.41为预制柱下杯形基础的构造。1.4.2.2基础单层厂房的基础采用什么类型的基础，主要取决于上部结构荷载103图1.40现浇柱下基础图1.40现浇柱下基础104图1.41预制柱下杯形基础图1.41预制柱下杯形基础105单层工业厂房设计(全部)课件106当厂房采用钢筋混凝土排架结构时，由于墙与柱所承担荷载的差异大，为防止基础产生不均匀沉降，一般厂房将外墙或内墙砌筑在基础梁上，基础梁两端搁置在柱基础的杯口上，如图1.42所示。基础梁的顶面标高通常比室内地面低50，以便门洞口处的地面做面层保护基础梁。基础梁与柱的连接与基础埋深有关，当基础埋深较浅时，可将基础梁直接或通过混凝土垫块搁置在基础顶面。当基础埋置较深时，用牛腿支承基础梁。1.4.2.3基础梁当厂房采用钢筋混凝土排架结构时，由于墙与柱所承担荷载的差107基础梁下面的回填土一般不需夯实，应留有不少于100的空隙，以利于沉降。在寒冷地区为避免土壤冻胀引起基础梁反拱而开裂，在基础梁下面及周围填≥300厚的砂或炉渣等松散材料，如图1.43所示。基础梁下面的回填土一般不需夯实，应留有不少于100的空隙108图1.42基础梁与基础的连接图1.42基础梁与基础的连接109图1.43基础梁搁置构造要求及防冻措施图1.43基础梁搁置构造要求及防冻措施110要求吊车梁满足强度、抗裂度、刚度、疲劳强度的要求。（1）吊车梁的类型吊车梁按截面形式分，有等截面T形、工字形吊车梁及变截面的鱼腹式吊车梁等，如图1.44所示。1.4.3吊车梁、连系梁及圈梁1.4.3.1吊车梁要求吊车梁满足强度、抗裂度、刚度、疲劳强度的要求。1.111（2）吊车梁与柱的连接吊车梁上翼缘与柱间用钢板或角钢焊接；吊车梁底部安装前应焊接上一块垫板与柱牛腿顶面预埋钢板焊接牢；吊车梁的对接头以及吊车梁与柱之间的缝隙用C20混凝土填实，如图1.45所示。（2）吊车梁与柱的连接112（3）吊车梁与吊车轨道、车挡的连接吊车梁与吊车轨道的连接如图1.46所示。为防止吊车在行驶中与山墙冲撞，在吊车梁的尽端应设车挡，如图1.47所示。（3）吊车梁与吊车轨道、车挡的连接113图1.44吊车梁的形式图1.44吊车梁的形式114图1.45吊车梁与柱的连接图1.45吊车梁与柱的连接115图1.46吊车轨道与吊车梁的连接图1.46吊车轨道与吊车梁的连接116图1.47车挡图1.47车挡117连系梁分承重和非承重两种，它的设置位置有设在墙内和不在墙内的两种，前者也称墙梁，连系梁与柱的连接如图1.48所示。1.4.3.2连系梁连系梁分承重和非承重两种，它的设置位置有设在墙内和不在墙118图1.48连系梁与柱的连接图1.48连系梁与柱的连接119圈梁有预制和现浇两种，圈梁与柱的连接构造如图1.49所示。1.4.3.3圈梁圈梁有预制和现浇两种，圈梁与柱的连接构造如图1.49所示120图1.49圈梁与柱子的连接(a)现浇圈梁；(b)预制圈梁图1.49圈梁与柱子的连接(a)现浇圈梁；(b)预制圈1212单层厂房排架内力计算单层厂房结构实际上是一空间结构体系，为了计算方便，一般分别按纵、横两个方向作为平面排架来分析，即假定各个横向平面排架（或纵向平面排架）均单独工作。纵向平面排架是由柱列、基础、连系梁、吊车梁和柱间支撑等组成。由于纵向平面排架的柱较多，抗侧刚度较大，每根柱承受的水平力不大，因此往往不必进行计算，仅当抗侧刚度较差、柱较少、需要考虑水平地震作用或温度内里时才进行计算。2.1.1计算假定和计算简图2单层厂房排架内力计算单层厂房结构实际上是一空间结构体系122排架计算是为柱和基础设计提供内力数据的，主要内容为：确定计算简图、荷载计算、柱控制截面的内力分析和内力组合。计算单元：单层厂房是一个复杂的空间结构，实际计算时，可根据厂房的构造和荷载特点进行简化并确定计算简图。由相邻柱距的中部截取一个典型区段，称为计算单元，如图2.1所示。图中斜线部分就是除吊车等移动的荷载以外的排架的负荷范围，或称荷载从属面积。排架计算是为柱和基础设计提供内力数据的，主要内容为：确定计算123图2.1排架计算单元及计算简图图2.1排架计算单元及计算简图124为简化计算，根据构造特点，对确定排架的计算简图时，有以下计算假定:（1）屋架或屋面大梁与柱顶连接处，仅用预埋钢板焊牢，它抵抗转动的能力很小，计算中只考虑传递垂直力和水平剪力，按铰接结点考虑。（2）排架柱与基础的连接做法是：预制柱插入基础杯口一定深度，柱和基础间用高强度等级细石混凝土浇筑密实。因此排架柱与基础连接处按固定端位于基础顶面。为简化计算，根据构造特点，对确定排架的计算简图时，有以下125（3）铰接排架的横梁（屋架）的刚度很大，受力后的轴向变形可忽略不计。排架受力后横梁两端两个柱子的柱顶水平位移相等。（4）排架柱的高度由固定端算至柱顶铰接处，排架柱的轴线为柱的几何中心线。当柱为变截面时，排架柱的轴线为一折线，如图2.2(a)、(b)所示。（5）排架的跨度以厂房的纵向定位轴线为准，计算简图如图2.2(c)所示。只需在变截面处增加一个力偶等于上柱传下的竖向力乘以上下柱几何中心线间距离e。（3）铰接排架的横梁（屋架）的刚度很大，受力后的轴向变126图2.2排架计算简图柱总高H2=柱顶标高+基础底面标高的绝对值－初步拟定的基础高度；上部柱高H1=柱顶标高－轨顶标高+轨道构造高度+吊车梁支撑处的吊车梁高；上、下部柱的截面弯曲刚度1、2，由混凝土强度等级以及预先假定的柱截面形状和尺寸确定。这里I1、I2分别为上、下部柱的截面惯性矩。图2.2排架计算简图柱总高H2=柱顶标高+基础底面标高1272.1.2排架荷载计算

作用在排架上的荷载分为恒荷载和活荷载两类，如图2.3所示。恒荷载一般包括屋盖自重，上柱自重，下柱自重，吊车梁和轨道零件自重，以及有时支撑在牛腿上的维护结构等重力等。活荷载一般包括屋面活荷载，吊车荷载，均布风载，以及作用在屋盖支撑处的集中风荷载等。集中荷载的作用点要根据实际情况确定。当采用屋架时，屋盖荷载可以认为是通过屋架节点处上弦与下弦中心线的交点作用在柱上的；当采用屋面梁时，可认为是通过梁端支撑垫板的中心线作用在柱顶的。2.1.2排架荷载计算

作用在排架上的荷载分为恒荷载和128各种恒荷载的数值可按材料重力密度和结构的有关尺寸由计算得到，标准构件可以从标准图上直接查得。在排架计算中，取恒荷载的荷载分项系数γ1.2。（1）屋面恒荷载屋面恒荷载标准值用G1k表示，设计值用G1表示，它包括各种构造层屋面板、天沟板、屋架、天窗、天窗架、屋架支撑、托架等自重。一般来说，G1对上柱截面的几何中心有一个偏心距e1，G1对下柱截面的几何中心又增加了附加偏心距e2，如图2.3所示。2.1.2.1恒荷载各种恒荷载的数值可按材料重力密度和结构的有关尺寸由计算得到，129（2）上柱自重上柱自重标准值用G2k表示，设计值用G2表示，它沿上柱中心线作用。（3）吊车梁及轨道等零件自重标准值用G3k表示，设计值用G3表示，它沿吊车梁中心线作用于牛腿顶面，一般吊车梁中心线到柱外边缘（边柱）或柱中心线（中柱）的距离为750。（4）下柱自重下柱自重标准值用G4k表示，设计值用G4表示，它沿下柱中心线作用。（2）上柱自重130（5）支承在柱牛腿上的围护结构等自重支承在柱牛腿上的围护结构等自重标准值用G5k表示，设计值用G5表示，它沿承重梁中心线作用在柱牛腿顶面。（6）墙体荷载当墙直接砌筑在基础梁上或大型墙板直接搁置在基础上时，它们对排架柱无竖向作用力，它们对排架的作用是传递墙面上的水平风荷载给排架柱。（5）支承在柱牛腿上的围护结构等自重支承在柱牛腿131图2.3排架上的荷载图2.3排架上的荷载132图2.4排架在屋面恒荷载作用下的计算简图和柱的内力图图2.4排架在屋面恒荷载作用下的计算简图和柱的内力图133屋面活荷载标准值用Q1k表示，设计值用Q1表示，作用点和计算简图与屋盖恒荷载相同。屋面活荷载包括屋面均布活荷载、雪荷载和积灰荷载三种。均按屋面的水平投影面积计算。（1）屋面均布活荷载屋面均布活荷载按《荷载规范》采用。对不上人屋面，其屋面均布活荷载标准值为0.52。2.1.2.2屋面活荷载屋面活荷载标准值用Q1k表示，设计值用Q1表示，作用点和134（2）雪荷载雪荷载是积雪重量，为积雪深度和平均积雪密度的乘积。屋面雪荷载标准值计算式为：μ0—雪荷载标准值μr—屋面积雪分布系数,μ1S0—基本雪压（2)基本雪压一般是根据年最大雪压进行统计分析确定的。在我国，基本雪压是以一般空旷平坦地面上统计50年一遇重现期的最大积雪自重给出的。（2）雪荷载135（3）积灰荷载对生产中有大量排灰的厂房及其邻近建筑物应考虑积灰荷载，可由《荷载规范》查得。排架计算时，屋面均布活荷载不与雪荷载同时组合，仅取两者中的较大值。屋面灰积荷载应与雪荷载和屋面均布活荷载两者中的大值同时组合。屋面均布活荷载、雪荷载、屋面积灰荷载都属于可变荷载，都按屋面水平投影面积计，其荷载分项系数都取γ1.4。（3）积灰荷载136吊车按生产工艺要求和吊车本身构造特点有多种不同的型号和规格。桥式吊车为厂房中常用的一种吊车形式，桥式吊车由大车（桥架）和小车组成，大车在吊车梁的轨道上沿厂房纵向行驶，小车在大车桥架的轨道上沿横向运行；带有吊钩的起重卷扬机安装在小车上，如图2.5所示。

2.1.2.3吊车荷载吊车按生产工艺要求和吊车本身构造特点有多种不同的型号和规137吊车对排架的作用有竖向荷载、横向水平荷载和纵向水平荷载，现分别叙述如下：（1）吊车竖向荷载吊车竖向荷载是一种通过轮压传给排架柱的移动荷载，由吊车额定起重量、大车自重、小车自重三部分组成。如图2.5所示。当小车吊有额定起重质量开到大车某一极限位置时，如图2.5所示。在这一侧的每个大车的轮压称为吊车的最大轮压标准值，在另一侧的轮压称为最小轮压标准值，与同时发生。吊车对排架的作用有竖向荷载、横向水平荷载和纵向水平荷载，现分138图2.5桥式吊车荷载图2.5桥式吊车荷载139对于四轮吊车的最小轮压标准值可按下式计算：1/2()、—分别为大车、小车的自重标准值，以“”计，等于各自的质量m1、m2（以“t”计）与重力加速度g的乘积，=m1g，=m2g；—与吊车额定起重质量Q相对应的重力标准值，以“”计，等于以“t”计的额定起吊质量Q与重力加速度g的乘积，=Qg对于四轮吊车的最小轮压标准值可按下式计算：140每榀排架上作用的吊车竖向荷载指的是几台吊车组合后通过吊车梁传给柱的可能的最大反力。由于吊车荷载是移动荷载，每榀排架上作用的吊车竖向荷载组合值需用影响线原理求出。作用在排架上的吊车竖向荷载的组合值与吊车的台数及吊车沿厂房纵向运行所处位置有关。当两台吊车挨紧并行，且其中一台起重量较大的吊车轮子正好运行至计算排架上，而两台吊车的其余轮子分布在相邻两柱距之间时，吊车竖向荷载组合值可达最大，如图2.6所示。每榀排架上作用的吊车竖向荷载指的是几台吊车组合后通过吊车梁141图2.6简支吊车梁的支座反力影响线图2.6简支吊车梁的支座反力影响线142由于多台吊车共同作用时，各台吊车荷载不能同时达到最大值，因此应将各吊车荷载的最大值进行折减。当两台吊车完全相同时，其标准值、按下列公式计算：β∑

β∑∑—各大轮子下影响线纵标值的总和；β—多台吊车的荷载折减系数，按《建筑结构荷载规范》选取。由于多台吊车共同作用时，各台吊车荷载不能同时143吊车竖向荷载和沿吊车梁的中心线作用在牛腿顶面。它们是相对于下柱截面具有偏心距e4的偏心压力。和应换算成作用于下柱顶面的轴力和力矩，如图2.7(a)所示。e4_—吊车梁支座刚垫板的中心线至下部柱轴线的距离。吊车竖向荷载和沿吊车梁的中心线作用在牛腿顶面。它们是相对144吊车最大轮压的设计值γ，吊车最小轮压的设计值γ，故作用在排架上的吊车竖向荷载设计值γ，γ，这里的γQ是吊车荷载的荷载分项系数，γ1.4。由于可以发生在左柱，也可以发生在右柱，因此在和作用下单跨排架的计算应考虑左右两种荷载情况。吊车最大轮压的设计值γ，吊车最小轮压的设计值γ，故作用在排145（2）吊车横向水平荷载T吊车横向水平荷载是指载有重物的小车在左右行驶中突然刹车时，由于重物和小车的惯性力而在厂房排架柱上所产生的横向水平制动力。横向制动力应等分作用在排架的两侧柱子上，它的方向有左右两种可能性，如图2.7(b)所示。吊车横向水平制动力本应按两侧柱子的刚度大小分配，但为简化计算，《荷载规范》允许近似地平均分配给两侧排架柱，如图2.8所示。（2）吊车横向水平荷载T146图2.7吊车荷载图2.7吊车荷载147图2.8吊车横向水平制动力图2.8吊车横向水平制动力148对于各类四轮桥式吊车，当其小车满载运行中突然刹车时，在大车每一轮子上所产生的横向水平制动力的标准值为：1/4α()α—吊车横向水平荷载系数，现行《建筑结构荷载规范》规定：对于软钩吊车：当额定起重量Q≤10t时，α=0.12；当额定起重量15t＜Q＜50t时，α=0.10；当额定起重量Q≥75t时，α=0.08；对于硬钩吊车取α=0.20。对于各类四轮桥式吊车，当其小车满载运行中突然刹车时，在大149每个大车轮传给吊车轨道的横向水平制动力T确定后，即可按计算吊车竖向荷载和的方法计算：β∑1/4αβ()∑如果两台吊车作用下的以求得，则两台吊车作用下的可直接由求得●每个大车轮传给吊车轨道的横向水平制动力T确定后，即可按计算吊150（3）吊车纵向水平荷载T0吊车纵向水平荷载T0是指吊车沿厂房纵向运行中突然刹车时，由吊车自重和吊重物的惯性力在厂房纵向排架柱上所产生的水平制动力，它是通过每侧的制动轮传至两侧吊车轨道，然后再由吊车梁传给纵向柱列或柱间支撑，如图2.8所示。每台吊车纵向水平制动力的标准值为：T010n—吊车一边轨道上的刹车轮数（3）吊车纵向水平荷载T0151图2.9吊车纵向水平荷载图2.9吊车纵向水平荷载152【例2.1】有单跨单层厂房，跨度为24m，柱距为6m，设计时考虑两台级工作制20/5t桥式软钩吊车，求作用于排架柱上的、、。【解】（1）查《1—62》得：吊车桥距22.5m时，吊车最大宽度5600；大车轮距4400；小车重77.2;吊车最大轮压202；吊车最小轮压60。【例2.1】有单跨单层厂房，跨度为24m，柱距为6m，设计153（2）确定吊车的最不利位置及柱支座反力影响线，如图2.8所示。（3）计算、、查表得折减系数β=0.9。β∑=387.2375.021/4α()=6.93β∑=13.28（2）确定吊车的最不利位置及柱支座反力影响线，如图2154图2.10吊车梁反力影响线图2.10吊车梁反力影响线155垂直于建筑物表面上的风荷载标准值应按下式计算：βzμsμ0—风荷载标准值（2）；w0—基本风压（2）；μs—风荷载体型系数；μz—风压高度变化系数；βz—高度Z处的风振系数。

2.1.2.4风荷载垂直于建筑物表面上的风荷载标准值应按下式计算：2.156排架计算时作用在不同位置处风荷载的计算原则：（1）作用在排架柱顶以下墙面上的风荷载按均布考虑，迎风面为q1，背风面为q2，其风压高度变化系数可按柱顶标高取值。当基础顶面至室外地坪的距离不大时，简化计算，风荷载可按柱全高计算，不在减去基础顶面至室外地坪那一小段多算的风荷载。若基础埋置较深时，则按实际情况计算，否则误差较大。排架计算时作用在不同位置处风荷载的计算原则：157（2）作用于柱顶以上屋盖部分的风荷载仍取为均布荷载，但对排架的作用则按作用在柱顶的集中风荷载W考虑，其风压高度变化系数取值如下：有矩形天窗时，按天窗檐口取值；无矩形天窗时，按厂房檐口标高取值。（3）作用在排架上的风荷载如图2.11所示，其设计值分别按下式计算：q1=γ1γQμs1μ0B()q2=γ2γQμs2μ0B()（2）作用于柱顶以上屋盖部分的风荷载仍取为均布荷载，但158式中1—作用在竖直面上的风荷载标准值，按柱顶至檐口顶部的距离h1计算，见图2.11;2—作用在坡屋面上的风荷载水平分力标准值的合力，按檐口顶部至屋脊的距离h2计算，见图2.11；γQ—风荷载分项系数，γ1.4。风荷载是可以变向的，因此排架计算时，要考虑左风和右风两种情况。式中159图2.11横向排架上的风荷载图2.11横向排架上的风荷载160等高排架就是指在排架计算简图中，各柱柱顶标高相同或柱顶标高虽不同，但柱顶有倾斜横梁贯通连接的排架，如图2.12所示。从排架计算观点上看，柱顶水平位移相等的排架，称为等高排架。2.1.3排架的内力计算2.1.3.1剪力分配法计算等高排架排架内力分析就是确定排架柱在各种荷载单独作用下各个控制截面上的内力，并绘制各排架柱的弯矩M图、轴力N图及剪力V图。等高排架就是指在排架计算简图中，各柱柱顶标高相同或柱顶标161图2.12等高排架内力分析图2.12等高排架内力分析162由结构力学知，当单位水平力作用在单阶悬臂柱顶时，如图2.13所示。柱顶水平位移式中,,，C0可由单阶柱柱顶反力与水平位移系数值图中查取。和H分别为上部柱高和柱的总高；、分别为上、下部柱的截面惯性矩。图2.13单阶悬臂柱的抗剪刚度由结构力学知，当单位水平力作用在单阶悬臂柱顶时，如图2.1163图2.13单阶悬臂柱的抗剪刚度因此要使柱顶产生单位水平位移，则需在柱顶施加的水平力，如图2.13所示。显然，材料相同时，柱越粗，需施加的柱顶水平力越大，可见反映了柱抵抗侧移的能力，一般称它为柱的“抗剪刚度”或“侧向刚度”，记作D0。图2.13单阶悬臂柱的抗剪刚度因此要使柱顶产生单位水平1641.柱顶作用水平集中力时的剪力分配当柱顶作用水平集中力F时，如图2.14所示，设有n根柱，任一柱i的抗剪刚度，则其分担的柱顶剪力可由力的平衡条件和变形条件求得。图2.14柱顶作用水平集中力时的剪力分配1.柱顶作用水平集中力时的剪力分配图2.14柱顶作用水平165按抗剪刚度的定义，有故因为各柱顶水平位移μ相等，得而则所以式中ηi称为柱i的剪力分配系数，它等于柱i自身的抗剪刚度与所有柱（包括其本身）总的抗剪刚度的比值。可见，在等高排架中，水平力是按排架柱侧向刚度来分配的，侧向刚度大的排架柱分到的多些，反之少些。按抗剪刚度的定义，有故因为各柱顶水平位移μ相等，得而则所以式166如果把图2.14中柱顶水平集中力F从左侧柱A移动至右侧柱C的柱顶，且不改变方向，则有剪力分配法可知，各柱的柱顶剪力不会改变，但横梁将由受压改变为受拉。各柱的柱顶剪力求出后，各柱就可按独立悬臂柱那样计算内力。如果把图2.14中柱顶水平集中力F从左侧柱A1672.任意荷载作用下的剪力分配当排架柱上任意荷载作用时，如图2.15所示，为了能利用上述剪力分配系数进行计算，可以把计算过程分为三个步骤：1）先在排架柱顶附加不动铰支座以阻止水平位移，并求出不动铰支座的水平反力R，如图2.15（b）、（c）所示；2）撤销附加的不动铰支座，在此排架柱顶加上反向作用的R，如图2.15（d）所示；3）将上述两种状态叠加，以恢复原状，即叠加上述两个步骤中求出的内力就是排架的实际内力。各种荷载作用下的不动铰支座的水平反力R可从附录9中求得。这里规定，柱顶剪力，柱顶水平集中力，柱顶不动铰支座的反力，凡是自左向右作用的取正号，反之取负号。2.任意荷载作用下的剪力分配168图2.15任意荷载作用时的剪力分配图2.15任意荷载作用时的剪力分配169例已知：某金工车间的排架计算简图如图所示，A柱与B柱形状和尺寸等均相同。求：在1.3和35.9联合作用下按剪力分配法计算的排架内力。例已知：某金工车间的排架计算简图如图所示，A柱与B柱形状和170解：1）计算参数n和λ上部柱截面惯性矩4下部柱截面惯性矩4故解：1）计算参数n和λ4下部柱截面惯性矩4故1712）在柱顶施加不动铰支座在A柱和B柱的柱顶分别虚加水平不动铰支座，如图（a)所示。查附录9中的附图9-3得C3=1.3。因此不动铰支座反力：（←）（→）因此A柱和B柱的柱顶剪力为：,112.17(←),14.24(→)2）在柱顶施加不动铰支座（←）（→）因此A柱和B柱的柱顶剪1723)撤销附加的不动铰支座为了撤销附加的不动铰支座，需在排架的柱顶施加水平集中力和，如图（b）所示。因为A柱和B柱相同，故剪力分配系数ηη1/2,于是在和作用下，各分配到柱顶的剪力(→)4）叠加（2）和（3）两个状态叠加（2）和（3）两个状态，恢复结构原有受力状况，此时总的柱顶剪力(←)(→)3)撤销附加的不动铰支座(→)4）叠加（2）和（3）两个173相应的内力图（弯矩图和剪力图）如图（d）所示相应的内力图（弯矩图和剪力图）如图（d）所示174例已知：在风荷载作用下，如图所示的排架21=1.872=1.17柱与C柱相同，I112.13×1094,I229.23×1094,I14.17×1094,I29.23×1094都相同；上柱高均为3.10m,柱总高均为12.22m。求：用剪力分配法计算此排架在风荷载作用下的内力。例已知：在风荷载作用下，如图所示的排架21=1.872=11751）计算剪力分配系数A、C柱B柱由附录9中的附图9-1查的A、C柱：B柱：1）计算剪力分配系数A、C柱B柱由附录9中的附图9-1查的A176剪力分配系数2）计算各柱顶剪力把荷载分成W、q1和q2三种情况，分别求出各柱顶所产生的剪力而后叠加。在各柱顶分别附加水平不动铰支座：剪力分配系数2）计算各柱顶剪力177在q1的作用下，A柱虚加不动铰支座，有附录9中的9-8，查得C11=0.361，故A柱不动铰支座反力(←)在q2的作用下，C柱虚加不动铰支座，有附录9中的9-8，查得C11=0.361，故C柱不动铰支座反力(←)在q1和q2作用下，B柱没有不动铰支座反力。因此A柱、C柱和B柱的柱顶剪力为：,18.25(←)，,15.16(←),10在q1的作用下，A柱虚加不动铰支座，有附录9中(←)在q2的178撤销附加的不动铰支座，在排架柱顶施加集中力和，并把它们与W相加后进行剪力分配：(→)(→)叠加上述两个状态，恢复结构原有的受力状况，即把各柱分配到的柱顶剪力与柱顶不动铰支座反力相加，即得该柱的柱顶剪力：(←)(→)(←)撤销附加的不动铰支座，在排架柱顶施1793)绘制弯矩图柱顶剪力求出后，按悬臂柱求弯矩图，如图所示3)绘制弯矩图180控制截面就是对柱子配筋量起控制作用的某些截面。一般取上柱柱底截面Ⅰ—Ⅰ为上柱的控制截面；对下柱，在吊车竖向荷载作用下，牛腿顶面处的弯矩最大，在风荷载和吊车横向水平荷载作用下，柱底截面的弯矩最大，因此通常取牛腿顶面Ⅱ—Ⅱ和柱底Ⅲ—Ⅲ这两个截面为下柱的控制截面，如图2.16所示。2.1.4排架的内力组合2.1.4.1控制载面的选择控制截面就是对柱子配筋量起控制作用的某些截面。2.1.181图2.16柱的控制截面另外，截面Ⅲ—Ⅲ的内力值也是设计柱下基础的依据。截面Ⅰ—Ⅰ与Ⅱ—Ⅱ虽在一处，但截面及内力值却都不同，分别代表上下柱截面。图2.16柱的控制截面另外，截面Ⅲ—Ⅲ的内力值也是设182在排架内力计算中，当求出了各种荷载单独作用下某个控制截面上的内力以后，有两个问题需要解决。控制截面的内力种类有轴向压力N,弯矩M和水平剪力V。所以第一个问题就是对同一截面，这三种内力应该怎样搭配，其截面的承载力才是最不利的？这就需要作出判断。排架柱是偏心受压构件，其纵向受力钢筋的计算主要取决于轴向压力N和弯矩M，根据可能需要的最大的配筋量，一般可考虑以下四种内力的不利组合：2.1.4.2内力组合在排架内力计算中，当求出了各种荷载单独作用下某个183（1）及相应的N、V；（2）及相应的N、V；（3）及相应的M、V；（4）及相应的M、V。

当柱截面采用对称配筋及采用对称基础时，（1）、（2）两种内力组合合为一种，即︱M︳及相应的N和V。通常，按上述四种内力组合已能满足设计要求，但在某些情况下，它们可能都不是最不利的。例如，对大偏心受压的柱截面，偏心距e0越大（即M越大，N越小）时，配筋往往越多。因此，有时M虽然不是最大值而比最大值略小，而它对应的N若减小很多，那么这组内力所要求的配筋量反而会更大些。（1）及相应的N、V；（2）及相应的N、V；184《荷载规范》中规定：对于一般排架结构，荷载效应的基本组合可采用简化规则，并按下列组合值中取最不利值确定：（1）由可变荷载效应控制的组合1）“恒荷载”+任一种“活荷载”2）“恒荷载”+0.9“任意两种或两种以上活荷载”2.1.4.3荷载组合效应①②《荷载规范》中规定：对于一般排架结构，荷载效应的基本组合185（2）由永久荷载效应控制的组合对组合值系数ψ，除风荷载仍取ψ0.6外，雪荷载和其他可变荷载可统一取ψ0.7。应注意，在应用①—③式的组合时，为减轻计算工作量，当考虑以自重为主时，对可变荷载可只考虑与结构自重方向一致的竖向荷载，例如雪荷载、吊车竖向荷载，不考虑水平荷载，例如风荷载、吊车水平荷载。此外，当采用钢结构屋盖时，因屋盖自重较小，故可不考虑由永久荷载控制的组合。③（2）由永久荷载效应控制的组合对组合值系数ψ，除风荷载仍取ψ186内力组合通常列表进行，作为示例，表2-1列出了图2.17中A柱的内力组合表。表中给出的控制截面内力都已经考虑了荷载分项系数及多台吊车的荷载折减系数β，由于采用的钢屋盖，故没有考虑永久荷载效应控制的组合。为了简单，在表中称“不同种类内力的组合”为“内力组合”；称“同一种内力的组合”为“荷载组合”。2.1.4.4内力组合注意事项内力组合通常列表进行，作为示例，表2-1列出了图2.17中A187（1）每次组合只能以一种内力、、或为目标，决定活荷载的取舍，并按这些荷载求得相应的其余两种内力。（2）恒荷载产生的内力在任何一种内力组合中都必须考虑。（3）当取或为目标时，应使相应的M绝对值尽可能大，因此对于不产生轴向力而产生弯矩的荷载项（风荷载及吊车水平荷载）中的弯矩值也应当组合进去.（4）风荷载有左吹风或右吹风两种情况，组合时两者只取其中之一。内力组合时应注意以下几点：（1）每次组合只能以一种内力、、或为目标，决定活荷载的取舍188（5）在同一跨内和与不一定同时发生，故在组合中有或时，不一定要有，但在组合中有时，则必有或，因为吊车水平荷载不可能脱离其竖向荷载而单独存在。考虑到吊车横向水平荷载同时作用在左、右两侧排架柱上，向左或向右作用的特性，如果取用了或产生的内力，总是要同时取用才能得到最不利的内力。因此，在吊车“恒荷载”+0.9“任意两种或两种以上活荷载”内力组合时，要遵守“有必有或，有或也要有”的规则。189吊车竖向荷载与吊车水平荷载是两种不同的活荷载，因此在“恒荷载”+任一种“活荷载”的内力组合中，不能取用，因为“有必有或”。（6）由于柱底水平剪力对基础底面将产生弯矩，其影响不能忽视，故在组合截面Ⅲ—Ⅲ的内力时，要把相应的水平剪力值求出。吊车竖向荷载与吊车水平荷载是两种不同的活荷载，因此在“恒荷载1902.1.4.5对内力组合值的评判图2.18对称配筋矩形截面偏心受压构件内力组合值的评判图2.18给出了对称配筋矩形截面偏心受压构件的截面承载力的两条相关曲线，它们的截面尺寸及材料都相同，但每一侧纵向受力钢筋的数量不同，2>1。2.1.4.5对内力组合值的评判图2.18对称配筋矩191由图中的a点与b点及c点与d点知，相同，大的