单层厂房结构

混凝土结构设计第3章单层厂房结构教材作者：史庆轩课件制作：谢启芳课件审查：李晓文第三章单层厂房结构本章主要内容及重点概述结构组成结构布置构件选型与截面设计横向排架结构内力分析柱的设计柱下独立基础设计横向排架结构内力分析柱的设计柱下独立基础设计主要内容：重点：第三章单层厂房结构3.1概述1工业厂房的分类

工业厂房由于生产性质、工艺流程、机械设备和产品的不同，按层数分类，可分为：单层厂房多层厂房层数混合的厂房如精密仪表、电子、食品等工业如化学工业、热电厂等如冶金或机械厂的炼钢、轧钢、铸造、锻压、金工、装配等车间，一般因设有大型机器或设备，产品较重且轮廓尺寸较大，故宜直接在地面上生产而设计成单层厂房——————第三章单层厂房结构3.1概述混合结构钢筋混凝土结构

2单层厂房的分类

对无吊车或吊车吨位不超过5t、跨度在15m以内、柱顶标高不超过8m且无特殊工艺要求的小型厂房，可采用混合结构对有重型吊车、跨度大于36m或有特殊工艺要求的大型厂房，可采用全钢结构或由钢筋混凝土柱与钢屋架组成的结构————

（1）按生产规模可分为：大型、中型和小型；

（2）按主要承重材料可分为：

钢结构

——除上述情况以外的单层厂房均可采用混凝土结构。而且除特殊情况之外，一般均采用装配式钢筋混凝土结构第三章单层厂房结构3.1概述2单层厂房的分类

排架结构门式刚架结构

（3）按承重结构体系可分为：排架结构和刚架结构

第三章单层厂房结构3.2结构组成1结构组成

单层厂房结构是由一些构件组成的一个复杂的空间受力体系，可将结构整体分为以下几个子结构体系:单层厂房结构1.屋面板2.天沟板3.天窗架4.屋架5.托架6.吊车梁7.排架柱8.抗风柱9.基础10.连系梁11.基础梁12.天窗架垂直支撑13.屋架下弦横向水平支撑14.屋架端部垂直支撑15.柱间支撑第三章单层厂房结构3.2结构组成屋盖结构——有檩体系无檩体系——由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋盖支撑组成，有时还包括有天窗架和托架等构件——由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖支撑所组成屋盖结构1结构组成

第三章单层厂房结构3.2结构组成——横向排架结构

由横梁、横向柱列及其基础所组成的平面骨架，是厂房的基本承重结构。厂房承受的竖向荷载及横向水平荷载主要通过横向平面排架传至基础及地基横向平面排架组成及荷载图1结构组成

第三章单层厂房结构3.2结构组成——纵向排架结构

由连系梁、吊车梁、纵向柱列、柱间支撑和基础等构件组成的纵向平面骨架。作用是保证厂房结构的纵向稳定性和刚度，承受吊车纵向水平荷载、纵向水平地震作用、温度应力以及作用在山墙及天窗架端壁并通过屋盖结构传来的纵向风荷载等围护结构——位于厂房的四周，包括纵墙、横墙（山墙）、抗风柱、连系梁、基础梁等构件。这些构件所承受的荷载，主要是墙体和构件的自重以及作用在墙面上的风荷载纵向平面排架组成及荷载图1结构组成

第三章单层厂房结构3.2结构组成单层厂房结构中，纵向平面排架和横向平面排架间主要通过屋盖结构和支撑体系相连接而形成空间结构，各构件及其作用为单层厂房结构构件及其作用

构件名称构件作用备注屋盖结构屋面板承受屋面构造层自重、屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载以及施工荷载等，并将它们传给屋架（屋面梁），具有覆盖、围护和传递荷载的作用支撑在屋架（屋面梁）或檩条上天沟板屋面排水并承受屋面积水及天沟板上的构造层自重、施工荷载等，并将它们传给屋架天窗架形成天窗以便于采光和通风，承受其上屋面板传来的荷载及天窗上的风荷载等，并将它们传给屋架托架当柱距比屋架间距大时，用以支撑屋架，并将荷载传给柱1结构组成

第三章单单层层厂房结结构3.2结结构构组成构件名称构件作用备注屋盖结构屋架或屋面梁与柱形成横向排架结构，承受屋盖上的全部竖向荷载，并将它们传给柱檩条支撑小型屋面板（或瓦材），承受屋面板传来的荷载，并将它们传给屋架有檩体系屋盖中采用柱排架柱承受屋盖结构、吊车梁、外墙、柱间支撑等传来的竖向和水平荷载，并将它们传给基础同时为横向排架和纵向排架中的构件抗风柱承受山墙传来的风荷载，并将它们传给屋盖结构和基础也是围护结构的一部分支撑体系屋盖支撑加强屋盖结构空间刚度，保证屋架的稳定，将风荷载传给排架结构柱间支撑加强厂房的纵向刚度和稳定性，承受并传递纵向水平荷载至排架柱或基础1结构组成成第三章单单层层厂房结结构3.2结结构构组成构件名称构件作用备注围护结构外纵墙山墙厂房的围护构件，承受风荷载及其自重连系梁连系纵向柱列，增强厂房的纵向刚度，并将风荷载传递给纵向柱列，同时还承受其上部墙体的重量圈梁加强厂房的整体刚度，防止由于地基不均匀沉降或较大振动荷载引起的不利影响过梁承受门窗洞口上部墙体的重量，并将它们传给门窗两侧墙体基础梁承受围护墙体的重量，并将它们传给基础吊车梁承受吊车竖向和横向或纵向水平荷载，并将它们分别传给横向或纵向排架简支在柱牛腿上基础承受柱、基础梁传来的全部荷载，并将它们传给地基1结构组成成第三章单单层层厂房结结构3.3结结构构布置工业设计计要求方案设计计阶段技术设计计阶段施工图阶阶段确定柱网网布置等等平面问问题1厂厂房结构构的设计计步骤一个建设设项目的的设计，，一般包包括工艺艺设计、、建筑设设计、结结构设计计和设备备设计（（如水、、暖、电电等）等等几方面面。就单单层厂房房结构设设计而言言，可分分为方案案设计、、技术设设计和施施工图绘绘制等三三个阶段段。——确定结构构形式、、标高等等剖面问问题选择结构构构件类类型确定结构构布置——确定结构构计算简简图荷载计算算及排架架内力分分析结构构件件（柱、、基础等等）设计计——结构布置置图（屋屋面、柱柱、基础础等）构件布置置与配筋筋图节点大样样图第三章单单层层厂房结结构3.3结结构构布置2屋屋盖支撑撑布置（1）上弦横向向水平支支撑屋盖支撑撑包括上上弦横向向水平支支撑、下下弦横向向水平支支撑、纵纵向水平平支撑、、垂直支支撑、纵纵向水平平系杆、、天窗架架支撑等等。构成：沿厂房跨跨度方向向用交叉叉角钢、、直腹杆杆和屋架架上弦杆杆构成的的水平桁桁架。。作用：保证屋架架上弦的的侧向稳稳定性；；增强屋屋盖的整整体刚度度；作为为山墙抗抗风柱的的顶端水水平支座座，承受受由山墙墙传来的的风荷载载和其他他纵向水水平荷载载，并传传至厂房房纵向柱柱列。布置：当屋盖为有有檩体系系，或屋屋盖为无无檩体系系，但屋屋面板与与屋架的的连接质质量不能能保证且且抗风柱柱与屋架架上弦连连接，每每一伸缩缩缝区段段端部第第一或第第二柱间间布置；；当设有天窗窗，且天天窗通过过厂房端端部的第第二柱间间或通过过伸缩缝缝，应在在第一或或第二柱柱间的天天窗范围围内设置置，并在在天窗范范围内沿沿纵向设设置1～～3道通通长的受受压系杆杆，将天天窗范围围内各榀榀屋架与与上弦横横向水平平支撑连连系起来来。第三章单单层层厂房结结构3.3结结构构布置上弦横向向水平支支撑布置置2屋屋盖支撑撑布置第三章单单层层厂房结结构3.3结结构构布置（2）下弦横向向水平支支撑构成：沿厂房跨跨度方向向用交叉叉角钢、、直腹杆杆和屋架架下弦杆杆构成的的水平桁桁架。。作用：将山墙风风荷载及及纵向水水平荷载载传至纵纵向柱列列；防止止屋架下下弦侧向向振动。。布置：当屋架下弦弦设有悬悬挂吊车车，或厂厂房内有有较大振振动，或或山墙风风荷载通通过抗风风柱传至至屋架下下弦，应应在每一一伸缩缝缝区段两两端的第第一或第第二柱间间设置，，宜与上上弦横向向水平支支撑设置置在同一一柱间。。下弦横向向水平支支撑布置置2屋屋盖支撑撑布置第三章单单层层厂房结结构3.3结结构构布置（3）纵向水平平支撑构成：由交叉角角钢、直直杆和屋屋架下弦弦第一节节间组成成的纵向向水平桁桁架。。作用：加强屋盖盖结构的的横向水水平刚度度；保证证横向水水平荷载载的纵向向分布，，加强厂厂房的空空间工作作；保证证托架上上弦的侧侧向稳定定。布置：当设有软钩钩桥式吊吊车且厂厂房高度度大、吊吊车起重重量较大大，应在在屋架下下弦端节节间沿厂厂房纵向向通长或或局部设设置一道道；当已设有下下弦横向向水平支支撑时，，为保证证厂房空空间刚度度，应尽尽可能与与横向水水平支撑撑连接，，以形成成封闭的的水平支支撑系统统。纵向水平平支撑布布置2屋屋盖支撑撑布置第三章单单层层厂房结结构3.3结结构构布置（4）垂直支撑撑构成：由角钢杆杆件与屋屋架直腹腹杆组成成的垂直直桁架，，形式为为十字交交叉形或或W形。。作用：保证屋架架受荷后后在平面面外的稳稳定；传传递纵向向水平力力。布置：应与下弦横横向水平平支撑布布置在同同一柱间间内。当厂房跨度度小于18m且且无天窗窗时，一一般可不不设垂直直支撑和和水平系系杆；当厂房跨度度18～～30m、屋架架间距为为6m、、采用大大型屋面面板时，，应在每每一伸缩缩缝区段段端部的的第一或或第二柱柱间，屋屋架跨中中设置一一道垂直直支撑；；当屋架跨度度大于30m时时，应在在每一伸伸缩缝区区段端部部的第一一或第二二柱间，，屋架跨跨度1/3左右右的节点点处设置置两道垂垂直支撑撑。2屋屋盖支撑撑布置第三章单单层层厂房结结构3.3结结构构布置垂直支撑撑和水平平系杆布布置图2屋屋盖支撑撑布置第三章单单层层厂房结结构3.3结结构构布置（5）水平系杆杆构成：分为上弦弦水平系系杆和下下弦水平平系杆。。作用：上弦水平平系杆是是为保证证屋架上上弦或屋屋面梁受受压翼缘缘的侧向向稳定；；下弦水平平系杆是是为防止止在吊车车或有其其它水平平振动时时屋架下下弦侧向向颤动。。布置：当屋盖设置置垂直支支撑时，，未设置置垂直支支撑的屋屋架间，，在相应应于垂直直支撑平平面内的的屋架上上弦和下下弦节点点处，设设置通长长的水平平系杆。。刚性系杆杆（压杆杆）：凡设在在屋架端端部主要要支承节节点处和和屋架上上弦屋脊脊节点处处的通长长水平系系杆，均均应采用用刚性系系杆；当当屋架横横向水平平支撑设设在伸缩缩缝区段段两端的的第二柱柱间内时时，第一一柱间内内的水平平系杆均均应采用用刚性系系杆。柔性系杆杆（拉杆杆）：其余均均可采用用柔性系系杆。2屋屋盖支撑撑布置第三章单单层层厂房结结构3.3结结构构布置（6）天窗架支支撑构成：包括天窗架上上弦横向向水平支支撑、天天窗架间间的垂直直支撑和和水平系系杆。作用：保证天窗窗架上弦弦的侧向向稳定；；将天天窗端壁壁上的风风荷载传传给屋架架。布置：纵向位置置（柱间间）：一般天窗架上上弦横向向水平支支撑和垂垂直支撑撑均设置置在天窗窗端部第第一柱间间内。横向位置置（道））：一般垂直支撑撑设置在在天窗两两侧。水平系杆杆：在未设设置上弦弦横向水水平支撑撑的天窗窗架间设设置；应应在上弦弦节点处处设置柔柔性系杆杆；对有有檩屋盖盖体系，，檩条可可以代替替柔性系系杆。2屋屋盖支撑撑布置第三章单单层层厂房结结构3.3结结构构布置天窗架支支撑布置置2屋屋盖支撑撑布置第三章单单层层厂房结结构3.3结结构构布置3柱柱间支撑撑布置构成：由交交叉叉钢钢杆杆件件组组成成，，交交叉叉倾倾角角宜宜取取45°°，，支支撑撑钢钢构构件件的的截截面面尺尺寸寸需需经经承承载载力力和和稳稳定定计计算算确确定定。柱间间支支撑撑是纵向向平平面面排排架架中中最最主主要要的的抗抗侧侧力力构构件件。作用用：提高高厂厂房房的的纵纵向向刚刚度度和和稳稳定定性性；；将将吊吊车车纵纵向向水水平平制制动动力力、、山山墙墙及及天天窗窗端端壁壁的的风风荷荷载载、、纵纵向向水水平平地地震震作作用用等等传传至至基基础础。。柱间间支支撑撑作作用用示示意意图图第三三章章单单层层厂厂房房结结构构3.3结结构构布布置置分类类：对于于有有吊吊车车的的厂厂房房，，按按其其位位置置可可分分为为上上柱柱柱柱间间支支撑撑和和下下柱柱柱柱间间支支撑撑。。上柱柱柱柱间间支支撑撑：位于于牛牛腿腿上上部部，，并并在在柱柱顶顶设设置置通通长长的的刚刚性性系系杆杆；；承受受作作用用在在山山墙墙及及天天窗窗壁壁端端的的风风荷荷载载，，并并保保证证厂厂房房上上部部的的纵纵向向刚刚度度。。下柱柱柱柱间间支支撑撑：位于于牛牛腿腿下下部部；；承受受上上部部支支撑撑传传来来的的内内力力、、吊吊车车纵纵向向制制动动力力和和纵纵向向水水平平地地震震作作用用等等，，并并将将其其传传至至基基础础。。形式式：十字字交交叉叉形形；；当当柱柱间间要要通通行行或或放放置置设设备备，，或或柱柱距距较较大大而而不不宜宜采采用用交交叉叉支支撑撑时时，，可可采采用用门门架架式式支支撑撑。。门架架式式柱柱间间支支撑撑3柱柱间间支支撑撑布布置置第三三章章单单层层厂厂房房结结构构3.3结结构构布布置置布置置：当设有有A6～～A8的的吊吊车车，，或或A1～～A5的的吊吊车车起起重重量量≥≥10t时时或或厂厂房房跨跨度度≥≥18m，，或或柱柱高高≥≥8m时时或或厂厂房房每每列列纵纵向向柱柱总总数数＜＜7根根时时或或设设有有3t以以上上的的悬悬挂挂吊吊车车时时或或露露天天吊吊车车栈栈桥桥的的柱柱列列，，应应设置置柱柱间间支支撑撑。上柱柱柱柱间间支支撑撑设设置置：一般般在在伸伸缩缩缝缝区区段段两两端端与与屋屋盖盖横横向向水水平平支支撑撑相相对对应应的的柱柱间间以及及伸伸缩缩缝缝区区段段中中央央或或临临近近中中央央的的柱柱间间。下柱柱柱柱间间支支撑撑设设置置：在伸伸缩缩缝缝区区段段中中部部与与上上柱柱柱柱间间支支撑撑相相应应的的位位置置。3柱柱间间支支撑撑布布置置第三三章章单单层层厂厂房房结结构构3.3结结构构布布置置优点点：纵向向水水平平荷荷载载作作用用下下传传力力路路线线较较短短；；厂厂房房两两端端的的温温度度伸伸缩缩变变形形较较小小；；厂厂房房纵纵向向构构件件的的伸伸缩缩受受柱柱间间支支撑撑的的约约束束较较小小，，所所引引起起的的结结构构温温度度应应力力也也较较小小。。柱间间支支撑撑与与伸伸缩缩变变形形的的关关系系3柱柱间间支支撑撑布布置置第三三章章单单层层厂厂房房结结构构3.3结结构构布布置置4围围护护结结构构布布置置抗风风柱柱一一般般与与基基础础刚刚接接，，与与屋屋架架上上弦弦铰铰接接；；当当屋屋架架设设有有下下弦弦横横向向水水平平支支撑撑时时，，也也可可与与下下弦弦铰铰接接或或同同时时与与上上、、下下弦弦铰铰接接。。抗抗风风柱柱与与屋屋架架之之间间一一般般采采用用竖竖向向可可以以移移动动、、水水平平方方向向又又有有较较大大刚刚度度的的弹弹簧簧板板连连接接；；如如厂厂房房沉沉降降量量较较大大时时，，宜宜采采用用槽槽形形孔孔螺螺栓栓连连接接。。（1））抗风风柱柱抗风风柱柱与与屋屋架架上上、、下下弦弦连连接接构构造造第三三章章单单层层厂厂房房结结构构3.3结结构构布布置置（2）圈梁、连系梁梁、过梁和基基础梁圈梁是设置于墙体体内并与柱子子连接的现浇浇钢筋混凝土土构件，其作用是将墙体与排排架柱、抗风风柱等箍在一一起，以增强强厂房的整体体刚度，防止止由于地基的的不均匀沉降降或较大的振振动荷载对厂厂房产生不利利影响。连系梁除承受墙体荷荷载外，还具具有连系纵向向柱列、增强强厂房的纵向向刚度、传递递纵向水平荷荷载的作用。。当墙体开有门门窗洞口时，，需设置钢筋筋混凝土过梁，以支承洞口口上部墙体的的重量。在进行围护结结构布置时，，应尽可能地地将圈梁、连连系梁和过梁梁结合起来，，使一种梁能兼兼作两种或三三种梁的作用用，以简化构造造，节约材料料，方便施工工。在单层厂房中中，一般采用用基础梁来承托围护墙墙体的重量，，并将其传至至柱基础顶面面，而不另做做墙基础，以以使墙体和柱柱的沉降变形形一致。4围护结结构布置第三章单单层厂房结构构3.4构构件选型与截截面尺寸确定定1主要构构件的选型单层厂房结构构的主要构件件有屋盖结构构构件、支撑撑、吊车梁、、墙板、连系系梁、基础梁梁、柱和基础础等。无檩体系屋盖盖常采用预应力力混凝土大型型屋面板，它它适用于保温温或不保温卷卷材防水屋面面，屋面坡度度不应大于1/5。无檩体系屋盖盖还可采用预预应力F形屋屋面板，用于于自防水非卷卷材屋面，以以及预应力自自防水保温屋屋面板、钢筋筋加气混凝土土板等。（1）屋盖结构构件件有檩体系屋盖盖常采用预应力力混凝土槽瓦瓦、波形大瓦瓦等小型屋面面板。屋面板:第三章单单层厂房结构构3.4构构件选型与截截面尺寸确定定檩条：檩条搁在屋架架或屋面梁上上，起着支承承小型屋面板板并将屋面荷荷载传给屋架架的作用。它它与屋架间用用预埋钢板焊焊接，并与屋屋盖支撑一起起保证屋盖结结构的整体刚刚度和稳定性性。各种形式的屋屋面板1主要构构件的选型第三章单单层厂房结构构3.4构构件选型与截截面尺寸确定定屋面梁和屋架架：按型式可分为为屋面梁、两两铰（或三铰铰）拱屋架和和桁架式屋架架三大类。屋面梁：屋面梁的外形形有单坡和双双坡两种。两铰（或三铰铰）拱屋架：两铰拱的支支座节点为铰铰接，顶节点点为刚接；三三铰拱的支座座节点和顶节节点均为铰接接。两铰拱的的上弦为钢筋筋混凝土构件件，三铰拱的的上弦可用钢钢筋混凝土或或预应力混凝凝土构件。两铰（或三铰铰）拱屋架1主要构构件的选型第三章单单层厂房结构构3.4构构件选型与截截面尺寸确定定桁架式屋架：当厂房跨度度较大时，采采用桁架式屋屋架较经济，，它在单层厂厂房中应用非非常普遍。桁桁架式屋架的的矢高和外形形对屋架受力力均有较大影影响，一般取取高跨比为1/6~1/8较为合理，其其外形有三角角形、拱形、、梯形、折线线形等几种。。各种形式屋架架德内力（f/L=1/6）1主要构构件的选型第三章单单层厂房结构构3.4构构件选型与截截面尺寸确定定天窗架和和托架：天窗架：天窗架的的作用是是形成天天窗以便便采光和和通风，，同时承承受屋面面板传来来的竖向向荷载和和作用在在天窗上上的水平平荷载，，并将它它们传给给屋架。。托架：一般为为12m跨度的预预应力混混凝土三三角形或或折线形形构件，，上弦为为钢筋混混凝土压压杆，下下弦为预预应力混混凝土拉拉杆。天窗架的的形式托架的形式1主主要构件件的选型型第三章单单层层厂房结结构3.4构构件件选型与与截面尺尺寸确定定（2）吊车梁：：吊车梁除除直接承承受吊车车起重、、运行和和制动时时产生的的各种往往复移动动荷载外外，它还还具有将将厂房的的纵向荷荷载传递递至纵向向柱列、、加强厂厂房纵向向刚度等等作用。。吊车梁的的类型吊车梁一一般根据据吊车的的起重量量、工作作级别、、台数、、厂房的的跨度和和柱距等等因素选选用。1主主要构件件的选型型第三章单单层层厂房结结构3.4构构件件选型与与截面尺尺寸确定定2柱柱（1）柱的形式式：主要有排排架柱和和抗风柱柱两类。。钢筋混凝凝土排架柱一般由上上柱、下下柱和牛牛腿组成成，其结结构型式式可概括括为单肢肢柱和双双肢柱两两类。上上柱一般般为矩形形截面或或环形截截面；下下柱的截截面形式式较多，，根据其其截面形形式可分分为矩形形截面柱柱、I形形柱、双双肢柱和和管柱等等几类。。柱的形式式抗风柱一般由上上柱和下下柱组成成，无牛牛腿，上上柱为矩矩形截面面，下柱柱一般为为I形形截面。。第三章单单层层厂房结结构3.4构构件件选型与与截面尺尺寸确定定（2）柱的截面面尺寸：：柱的截面面尺寸除除应满足足承载力力的要求求外，还还应保证证具有足足够的刚刚度，以以免厂房房变形过过大，造造成吊车车轮与轨轨道过早早磨损，，影响吊吊车的正正常运行行，或导导致墙体体和屋盖盖产生裂裂缝，影影响厂房房的正常常使用。。柱的截面面尺寸除除了考虑虑吊车起重重量和柱的类型型两个因素素外，还还应考虑虑厂房跨数数和高度、柱的型式式、围护结构构的材料料和构造造、施工和吊吊装等。2柱柱第三章单单层层厂房结结构3.4构构件件选型与与截面尺尺寸确定定3基基础单层厂房房的柱下下基础一一般采用用独立基基础（也也称扩展展基础））。按施施工方法法可分为为预制柱下下独立基基础和现浇柱下下独立基基础两种。对对装配式式钢筋混混凝土单单层厂房房排架结结构，常常见的独独立基础础形式主主要有杯形基础础、高杯基础础和桩基础等。基础的类类型第三章单单层层厂房结结构3.5横横向向排架结结构内力力分析1排排架计算算见图（1）计算单元元：可在结构构平面图图上由相相邻柱距距的中线线截出一一个典型型的区段段，作为为排架的的计算单单元。计算单元元和计算算模型第三章单单层层厂房结结构3.5横横向向排架结结构内力力分析（2）基本假定定和计算算简图：为了简化化计算，，对于钢钢筋混凝凝土排架架结构通通常作如如下假定：柱下端与与基础顶顶面为刚刚接；柱顶与排排架横梁梁（屋架架或屋面面梁）为为铰接；；横梁（即即屋架或或屋面梁梁）为轴轴向刚度度很大的的刚性连连杆。根据上述述假定，，可得到到横向排排架的计算简图图。1排排架计算算见图第三章单单层层厂房结结构3.5横横向向排架结结构内力力分析横向排架的计计算简图图1排排架计算算见图第三章单单层层厂房结结构3.5横横向向排架结结构内力力分析2排排架结构构上的荷荷载作用在横横向排架架结构上上的荷载载有恒载、屋面活荷荷载、雪荷载、积灰荷载载、吊车荷载载和风荷载等，除吊吊车荷载载外，其其它荷载载均取自自计算单单元范围围内。（1）恒载：屋盖自重重G1：屋盖自重重包括屋屋架或屋屋面梁、、屋面板板、天沟沟板、天天窗架、、屋面构构造层以以及屋盖盖支撑等等重力荷荷载。悬墙自重重G2：当设有连连系梁支支承围护护墙体时时，排架架柱承受受着计算算单元范范围内连连系梁、、墙体和和窗等重重力荷载载。吊车梁和和轨道及及连接件件自重G3。柱自重G4（G5）：第三章单单层层厂房结结构3.5横横向向排架结结构内力力分析恒载作用用位置及及相应的的排架计算算简图2排排架结构构上的荷荷载第三章单单层层厂房结结构3.5横横向向排架结结构内力力分析（2）屋面活荷荷载：包括屋面面均布活活荷载、、屋面雪雪荷载和和屋面积积灰荷载载三部分分。其荷荷载分项项系数均均为1.4。屋面均布布活荷载载：屋面水平平投影面面上的屋屋面均布布活荷载载标准值值，按下下列情况况取：不不上人的的屋面为为0.5kN/m2；上人的的屋面为为2.0kN/m2。屋面雪荷荷载：屋面水平平投影面面上的雪雪荷载标标准值(kN/m2)式中:为为基本本雪压(kN/m2)；为为屋屋面积雪雪分布系系数。屋面积灰灰荷载：对设计生生产中有有大量排排灰的厂厂房及其其临近建建筑时，，应考虑虑屋面积积灰荷载载的影响响。屋面均布布活荷载载不与雪雪荷载同同时考虑虑，取两两者中的的较大值值；当有有屋面积积灰荷载载时，积积灰荷载载应与雪雪荷载或或不上人人的屋面面均布活活荷载两两者中的的较大值值同时考考虑。注：2排排架结构构上的荷荷载第三章单单层层厂房结结构3.5横横向向排架结结构内力力分析吊车竖向向荷载：和的标准值值按下式式计算式中、、————表示第第台台吊车车的最大大轮压和和最小轮轮压；——与吊车轮轮压相对对应的支支座反力力影响线线的竖向向坐标值值。当计算吊吊车梁及及其连接接的强度度时，吊吊车竖向向荷载应应乘以动动力系数数。注：计算排架架考虑多多台吊车车竖向荷荷载时，，对单跨跨厂房的的每个排排架，参参与组合合的吊车车台数不不宜多于于2台；；对多跨跨厂房的的每个排排架，不不宜多于于4台。。（3）吊车荷载载：2排排架结构构上的荷荷载第三章单单层层厂房结结构3.5横横向向排架结结构内力力分析吊车横向向水平荷荷载：吊车总的的横向水水平荷载载可按下下式取值值：式中———吊吊车的的额定起起重量；；———小小车重量量；——重重力加速速度；————横向向水平荷荷载系数数。对于一般般四轮桥桥式吊车车，大车车每一轮轮子传递递给吊车车梁的横横向水平平制动力力为：式中为为第个个大车轮轮子的横横向水平平制动力力。考虑多台台吊车水水平荷载载时，对对单跨或或多跨厂厂房的每每个排架架，参与与组合的的吊车台台数不应应多于2台。注：2排排架结构构上的荷荷载第三章单单层厂房房结构3.5横横向排架架结构内力力分析吊车纵向水水平荷载：吊车纵向水水平荷载标标准值T0，按作用在在一边轨道道上所有刹刹车轮的最最大轮压之之和的10%采用，，即式中，n为施加在一一边轨道上上所有刹车车轮数之和和，对于一一般的四轮轮吊车，n=1。无论单跨或或多跨厂房房，在计算算吊车纵向向水平荷载载时，一侧侧的整个纵纵向排架上上最多只能能考虑2台台吊车。注：2排架架结构上的的荷载第三章单单层厂房房结构3.5横横向排架架结构内力力分析式中————基本风压压值（kN/m2），是以当当地比较空空旷平坦地地面上离——高度z处的风振振系数；——风压高高度变化系系数；——风荷载载体型系数数。地10m高高处统计所所得的50年一遇10分钟平平均最大风风速为标准准确定的风风压值；（4）风荷载：垂直于建筑筑物表面上上的风荷载载标准值（（kN/m2）按下式计计算：2排架架结构上的的荷载第三章单单层厂房房结构3.5横横向排架架结构内力力分析3等高高排架内力力分析（1）柱顶水平集集中力作用用下等高排排架内力分分析：在柱顶水平平集中力作作用下，等等高排架各各柱顶侧移移相等，沿沿横梁与柱柱的连接处处将各柱的的柱顶切开开，在各柱柱顶的切口口上作用一一对相应的的剪力。。柱顶水平集集中力作用用下等高排排架的变形形和内力第三章单单层厂房房结构3.5横横向排架架结构内力力分析式中———第i根排架柱的的抗侧移刚刚度（或抗抗剪刚度）），即悬臂臂——第i根排架柱的的剪力分配配系数，按按下式计算算：求得柱顶剪剪力Vi后，用平衡衡条件可得得排架柱各各截面的弯弯矩和剪力力。当排架结构构柱顶作用用水平集中中力F时，各柱的的剪力按其其抗剪刚度度与各柱抗抗剪刚度总总和的比例例关系进行行分配。柱柱顶产生生单位侧移移所需施加加的水平力力注：3等高高排架内力力分析第三章单单层厂房房结构3.5横横向排架架结构内力力分析剪力分配系系数必满足足。。各柱的柱顶顶剪力Vi仅与F的大小有关关，而与其其作用在排排架左侧或或右侧柱顶顶处位置无无关，但F的作用位置置对横梁内内力有影响响。（2）任意荷载作作用下等高高排架内力力分析：等高排架在在任意荷载载作用下，，为了利用用剪力分配配法求解，，通常可采采用以下三三个步骤来来进行这种种情况下的的排架内力力分析。对承受任意意荷载作用用的排架，，先在排架架柱顶部附附加一个不不动铰支座座以阻止其其侧移，则则各柱为单单阶一次超超静定柱，，应用柱顶顶反力系数数可求得各各柱反力Ri及相应的柱柱端剪力，，柱顶假想想的不动铰铰支座总反反力为。。3等高高排架内力力分析第三章单单层厂房房结构3.5横横向排架架结构内力力分析撤除假想的的附加不动动铰支座，，将支座总总反力R反向作用于于排架柱顶顶，应用剪剪力分配法法可求出柱柱顶水平力力R作用下各柱柱顶剪力。。将前面的计计算结果相相叠加，可可得到在任任意荷载作作用下排架架柱顶剪力力，，然然后可求出出各柱的内内力。任意荷载作作用下等高高排架内力力分析3等高高排架内力力分析第三章单单层厂房房结构3.5横横向排架架结构内力力分析4不等等高排架内内力分析不等高排架架在任意荷荷载作用下下，由于高高、低跨的的柱顶位移移不相等，，因此，不不能用剪力力分配法求求解，其内内力通常用用结构力学学中的力法法进行分析析。式中，，，，，，为为基本结构构的柔度系系数，可由由单位力弯弯矩图图乘乘得到；、、为为载载常数。两跨不等高高排架内力力分析第三章单单层厂房房结构3.5横横向排架架结构内力力分析5考虑虑厂房整体体空间作用用的排架内内力分析（1）厂房整体空空间作用的的概念当各榀排架柱柱顶均受有有水平集中中力R，且厂房两两端无山墙墙时每一榀榀排架都相相当于一个个独立的平平面排架。。当各榀排架柱柱顶均受有有水平集中中力R，但厂房两两端有山墙墙时，山墙墙则通过屋屋盖等纵向向联系构件件对其它各各榀排架有有不同程度度的约束作作用，使各各榀排架柱柱顶水平位位移呈曲线线分布，且且。。当仅其中一榀榀排架柱顶顶作用水平平集中力R，且厂房两两端无山墙墙时，则直直接受荷排排架通过屋屋盖等纵向向联系构件件，受到非非直接受荷荷排架的约约束，使其其柱顶的水水平位移减减小，即。。当仅其中一榀榀排架柱顶顶作用水平平集中力R，但厂房两两端有山墙墙时，则直直接受荷载载排架受到到非受荷排排架和山墙墙两种约束束，故各榀榀排架的柱柱顶水平位位移将更小小，即。。第三章单单层厂房房结构3.5横横向排架架结构内力力分析厂房空间作作用分析当结构布置置或荷载分分布不均匀匀时，由于于屋盖等纵纵向联系构构件将各榀榀排架或山山墙联系在在一起，故故各榀排架架或山墙的的受力及变变形都不是是单独的，，而是相互互制约。这这种排架与与排架，排排架与山墙墙之间的相相互制约作作用，称为为厂房的整体体空间作用用。单层厂房整体空间作作用的程度度主要取决于于屋盖的水平平刚度、荷载类型、山墙刚度和和间距等因素。5考虑虑厂房整体体空间作用用的排架内内力分析第三章单单层厂房房结构3.5横横向排架架结构内力力分析（2）吊车荷载作作用下考虑虑厂房整体体空间作用用的排架内内力分析根据试验资资料及理论论分析，给给出了吊车车荷载作用用下单层单单跨的空间间工作分配配系数。厂房空间工工作示意图图5考虑虑厂房整体体空间作用用的排架内内力分析第三章单单层厂房房结构3.5横横向排架架结构内力力分析厂房情况吊车起重量（t）厂房长度（m）≤60＞60有檩屋盖两端无山墙或一端有山墙≤300.900.85两端有山墙≤300.85无檩屋盖两端无山墙或一端有山墙≤75厂房跨度（m）12~27＞2712~27＞270.900.850.850.80两端有山墙≤750.80单跨厂房空空间作用分分配系数5考虑虑厂房整体体空间作用用的排架内内力分析第三章单单层厂房房结构3.5横横向排架架结构内力力分析6内力力组合所谓内力组合，就是将排排架柱在各各单项荷载载作用下的的内力，按按照它们在在使用过程程中同时出出现的可能能性，求出出在某些荷荷载共同作作用下，柱柱控制截面面可能产生生的最不利利内力，作作为柱和基基础配筋计计算的依据据。（1）柱的控制截截面控制截面是指对截面配筋筋起控制作作用的截面面。当柱高度较大大时，下柱中间某某截面也可能为控控制截面。。当柱上作用有有较大的集集中荷载（（如悬墙重重量等）时时，可根据据其内力大大小还需将集中荷载载作用处的的截面作为为控制截面面。第三章单单层厂房房结构3.5横横向排架架结构内力力分析（2）荷载效应组组合对于一般排排架结构，，荷载效应应组合的设设计值S应从下列组组合值中取取最不利值值确定：由可变荷载载效应控制制的组合由永久荷载载效应控制制的组合6内力力组合第三章单单层厂房房结构3.5横横向排架架结构内力力分析（3）不利内力组组合通常选择以以下四种内内力组合作作为截面最最不利内力力组合：+Mmax及相应的N，V；–Mmax及相应的N，V；Nmax及相应的M，V；Nmin及相应的M，V。6内力力组合第三章单单层厂房房结构3.5横横向排架架结构内力力分析（4）内力组合注注意事项每次内力组组合时，都都必须考虑虑恒荷载产产生的内力力。每次内力组组合时，只只能以一种种内力为目目标来决定定可变荷载载的取舍，，并求得与与其相应的的其余两种种内力。在吊车竖向向荷载中，，同一柱的的同一侧牛牛腿上有Dmax或Dmin作用，两者者只能选择择一种参加加组合。吊车横向水水平荷载Tmax同时作用在在同一跨内内的两个柱柱子上，向向左或向右右，组合时时只能选取取其中一个个方向。6内力力组合第三章单单层厂房房结构3.6柱柱的设设计1截面面设计（1）截面配筋计计算在对柱进行行受压承载载力计算或或验算时，，柱的偏心心距增大系系数或稳定系数数与柱的计算算长度有关关。《混凝土结结构设计规规范》根据据单层厂房房的实际支支承及受力力特点，结结合工程经经验所给出出的计算长长度。。刚性屋盖单单层厂房排排架柱、露露天吊车柱柱和栈桥柱柱的计算长长度柱的类型排架方向垂直排架方向有柱间支撑无柱间撑无吊车厂房柱单跨1.5H1.0H1.2H两跨及多跨1.25H1.0H1.2H有吊车厂房柱上柱2.0Hu1.25Hu1.5Hu下柱1.0Hl0.8Hl1.0Hl露天吊车柱和栈桥柱2.0Hl1.0Hl－第三章单单层厂房房结构3.6柱柱的设设计（2）构造要求柱的混凝土强度度等级不宜低于C20，纵向受力钢钢筋直径d不宜小于12mm，，全部纵向向钢筋的配配筋率不宜宜超过5%。柱内纵向钢钢筋的净距距不应小于50mm；；对水平浇浇筑的预制制柱，其上上部纵向钢钢筋的最小小净间距不不应小于30mm和和1.5d(为钢筋筋的最大大直径)，下部部纵向钢钢筋的最最小净间间距不应应小于25mm和d。偏心受压压柱中垂垂直于弯弯矩作用用平面的的纵向受受力钢筋筋以及轴轴心受压压柱中各各边的纵纵向受力钢筋筋，其中距不宜大于于300mm。。1截截面设计计第三章单单层层厂房结结构3.6柱柱的的设设计2牛牛腿设计计在厂房结结构钢筋筋混凝土土柱中，，常在其其支承屋屋架、托托架、吊吊车梁和和连系梁梁等构件件的部位位，设置置从柱侧侧面伸出出的短悬悬臂，称称为牛腿。牛腿按承承受的竖竖向力作作用点至至牛腿根根部柱边边缘水平平距离的的不同分为两类类：时为长牛腿，按悬臂臂梁进行行设计；；时为短牛腿，是一个个变截面面短悬臂臂深梁。。第三章单单层层厂房结结构3.6柱柱的的设设计（1）牛腿的受受力特点点及破坏坏形态试验研究究表明，，从加载载至破坏坏，牛腿腿大体经经历弹性、裂缝出现现与开展展和最后破坏坏三个阶段段。弹性阶段段：通过环环氧树树脂牛腿腿模型的的光弹试试验，得得到了主主应力迹迹线。牛腿的应应力状态态2牛腿设设计第三章单单层厂房结构构3.6柱柱的设计计裂缝出现与开开展阶段：试验表明，当当荷载达到极极限荷载的20%~40%时，由于上柱柱根部与牛腿腿交界处的主主拉应力集中现象，在该处处首先出现自自上而下的竖向裂缝，裂缝细小且且开展较慢，，对牛腿的受受力性能影响响不大；当荷载达到极极限荷载的40%~60%时，在在加载垫板内内侧附近出现现一条斜裂缝，其方向大体体与主压应力力轨迹线平行行。2牛腿设设计第三章单单层厂房结构构3.6柱柱的设计计2牛腿设设计破坏阶段：随a/h0值的不同，牛牛腿主要有以以下几种破坏坏形态：弯压破坏剪切破坏牛腿的破坏形形态斜压破坏第三章单单层厂房结构构3.6柱柱的设计计（2）牛腿截面尺寸寸的确定牛腿的截面宽宽度与柱宽相相同。牛腿截面尺寸寸通常以不出现斜裂缝缝作为控制条件件。设计时以下列列经验公式作作为抗裂控制制条件来确定定牛腿的截面面尺寸：式中Fvk、Fhk——分别为作作用于牛腿顶顶部按荷载效效应标准组合合计算的竖β——裂缝控制制系数；a——竖向力的的作用点至下下柱边缘的水水平距离向力和水平拉拉力值；b——牛腿宽度；；h0——牛腿与下下柱交接处的的垂直截面有有效高度。2牛腿设设计第三章单单层厂房结构构3.6柱柱的设计计牛腿尺寸及配配筋为了防止牛腿腿顶面加载垫垫板下混凝土土的局部受压破坏坏，垫板下的局局部压应力应应满足式中：A为局部受压面面积；fc为混凝土轴心心抗压强度设设计值。2牛腿设设计第三章单单层厂房结构构3.6柱柱的设计计（3）纵向受力钢筋筋计算与构造造计算简图：试验研究表明明，牛腿在竖竖向力和水平平拉力作用下下，其受力特特征可以用由由牛腿顶部水水平纵向受力力钢筋为拉杆杆和牛腿内的的斜向受压混凝土土为压杆组成成的三角桁架架模型来描述述。牛腿的计算简简图2牛腿设设计第三章单单层厂房结构构3.6柱柱的设计计纵向受力钢筋筋计算：在竖向力设设计值Fv和水平拉力设设计值Fh共同作用下，，通过对A点取力矩矩平衡可得：：近似取，，，则由由上式可得纵纵向受力钢筋筋总截面面积积As为式中Fv、Fh——分别为作作用在牛腿顶顶部的竖向力力设计值和水水平拉力设计计值；a——意义同前前，当a<0.3h0时，取a=0.3h0；fy——为为纵向向受拉拉钢筋筋强度度设计计值。。2牛牛腿腿设计计第三章章单单层层厂房房结构构3.6柱柱的的设设计计牛腿配配筋构构造构造要要求：2牛牛腿腿设计计第三章章单单层层厂房房结构构3.6柱柱的的设设计计（4））水平箍箍筋及及弯起起钢筋筋在牛腿腿的截截面尺尺寸满满足公公式的的抗裂裂条件件后，，可不不进行行斜截截面受受剪承承载力力计算算，只只需按按下述述构造造要求求设置置水平平箍筋筋和弯弯起钢钢筋。。水平箍箍筋的直径径应取取6-12mm，间距距100-150mm，且在在上部部2h0/3范围内内的水水平箍箍筋总总截面面面积积不应应小于于承受受竖向向力的的受拉拉钢筋筋截面面面积积的1/2。当牛腿腿的剪跨比比a/h0≥0.3时时，宜宜设置置弯起钢钢筋。纵向受受拉钢钢筋不得兼兼作弯起钢钢筋。。弯起钢钢筋的的锚固同纵向向受力力钢筋筋。2牛牛腿腿设计计第三章章单单层层厂房房结构构3.6柱柱的的设设计计3柱柱的的吊装装验算算柱在其自自重作作用下下为受受弯构构件，，其计计算简简图和和弯矩矩图如如图所所示，，一般般取上柱柱柱底、牛腿根根部和下柱跨跨中三个控制制截截面面。柱的的吊吊装装方方式式及及计计算算简简图图第三三章章单单层层厂厂房房结结构构3.6柱柱的的设设计计4抗抗风风柱柱的的设设计计抗风风柱柱承承受受山山墙墙传传来来的的风风荷荷载载，，其其外外边边缘缘与与厂厂房房横横向向封封闭闭轴轴线线重重合合，，离离屋屋架架中中心心线线600mm。为了避免抗抗风柱与端屋屋架相碰，应应将抗风柱的的上部截面高高度适当减小小，形成变截截面柱。抗风柱计算简简图（1）抗风柱尺寸的的确定抗风柱截面尺尺寸除了满足足有关截面尺尺寸的限值外外，上柱截面面尺寸不宜小小于350mm×300mm，下柱柱截面高度不不宜小于600mm。抗风柱的柱顶顶标高应低于于屋架上弦中中心线50mm；同时抗风柱柱变阶处的标标高应低于屋屋架下弦底边边200mm。第三章单单层厂房结构构3.6柱柱的设计计（2）计算简图及内内力分析抗风柱顶部一一般支承在端端屋架的上弦节点处，支承点可视为不动铰铰支座；柱底部固定于于基础顶面；当屋架下弦设设有横向水平平支撑时，抗抗风柱亦可与与屋架下弦相连接，作为抗风柱的另另一个不动铰支座；当在山墙内内侧设置水平平抗风梁或抗抗风桁架时，，则抗风梁（或桁桁架）也为抗风柱的的一个支座。由于山墙的重重量一般由基基础梁承受，，故抗风柱主要承受风荷荷载，若忽略抗风风柱自重，则则可按变截面受弯构构件进行设计。当山墙处设有有连系梁时，，则抗风柱可可按变截面的偏心心受压构件进行设计。4抗风柱柱的设计第三章单单层厂房结构构3.7柱柱下独立基础础设计1基础的的分类与设计计内容(1)柱下独独立基础（扩扩展基础）根根据其受力性能可分为：轴心受压基础础偏心受压基础础(2)基础的的设计内容：基础的形式；；埋置深度；底面尺寸；基础高度；底板的配筋计计算；对一些重要的的建筑物或土土质较为复杂杂的地基，尚尚应进行变形形或稳定性验验算；当独立基础的的混凝土强度度等级小于柱柱的混凝土强强度等级时，，尚应验算柱柱下独立基础础顶面的局部部受压承载力力。第三章单单层厂房结构构3.7柱柱下独立基础础设计2基础底底面尺寸（1）轴心荷载作用用下的基础：在轴心荷载作作用下，基础础底面的压力力为均匀分布布，设计时应应满足：轴心受压基础础压力分布若基础的埋置置深度为d，基础及其上上填土的平均均重度为,则，，可得得基础底面面面积为：第三章单单层厂房结构构3.7柱柱下独立基础础设计（2）偏心荷载作用用下的基础：在偏心荷载载作用下，基基础底面的压压力为线性分分布。偏心受压基础础压力分布2基础底底面尺寸第三章单单层厂房结构构3.7柱柱下独立基础础设计基础底面边缘缘的压力可按按下式计算：：取，，并将代代入，可将基基础底面边缘缘的压力值写写成如下形式式：2基础底底面尺寸第三章单单层厂房结构构3.7柱柱下独立基础础设计在偏心荷载作作用下，基础础底面的压力力值应符合下下式要求：在确定偏心荷荷载作用下基基础的底面尺尺寸时，一般般采用试算法。首先按轴心心荷载作用下下初步估算基础础的底面面积积；再考虑基础底面