单层厂房结构设计

dd1第2章单层厂房结构设计2.1单层厂房的结构类型与结构体系2.2排架结构分析2.3排架柱设计2.4柱下独立基础设计2.5屋面构件2.6吊车梁设计要点2.1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可采用混合结构、钢筋混凝土结构和钢结构。1、混合结构：由砖柱、屋架（钢筋混凝土屋架或木屋架或轻钢屋架）屋面梁、基础组成。适用于无吊车或吊车吨位不超过5t，且跨度在15m以内，柱顶标高在8m以下，无特殊工艺要求的小型厂房。2、混凝土结构：由混凝土柱、钢筋混凝土屋架或轻钢屋架、基础组成。适用于跨度在36m以内，柱顶或者檐口标高在20m以下，起重量200t以下中型厂房。

3、钢结构：当吊车吨位在150t（中级载荷状态）以上，或跨度大干36m的大型厂房，或有特殊工艺要求的厂房(如设有10t以上锻锤的车间以及高温车间的特殊部位等)，一般采用钢屋架、钢筋混凝土柱或全钢结构。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，施工亦较方便。常用于吊车吨位10t以下，跨度16~24m，高度6~10m。

锯齿型排架等高排架不等高排架2、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。缺点：刚度差，易产生跨变，施工麻烦。应用：吊车吨位10t以下，跨度18m以下，檐口高度10m以下。2.2结构组成及荷载传递2.2.1结构组成屋盖结构、横向平面排架、纵向平面排架、吊车梁、支撑、基础、围护系统。71）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）屋架下弦横向支撑14）屋架垂直支撑15）柱间支撑无檩体系：由屋面板、天沟板、天窗架、屋架、托架、及屋盖支撑组成。刚度大。1.屋盖结构屋盖结构可分有檩体系和无檩体系两种。有檩体系：由小型屋面板、檩条及屋盖支撑组成。刚度小。2.纵、横向平面排架横向平面排架：包括横梁(屋架)、柱及基础

横向平面排架纵向平面排架：包括纵向柱列、基础、连系梁、吊车架、柱间支撑

纵向平面排架1—下部柱间支撑；2—上部柱间支撑；3—柱顶系杆；4—吊车梁；5—柱3142252围护结构：包括纵墙、山墙、墙梁、抗风柱、基础梁承受的荷载：主要是墙体和构件的自重以及作用在墙面上的风荷载等。2.2.2荷载传递横向排架是主要的承重结构，屋架、排架柱和基础是主要的承重构件。吊车竖向荷载屋面荷载吊车梁屋面板檩条墙体荷载竖向荷载排架柱屋架或屋面梁吊车横向水平荷载吊车梁吊车纵向水平荷载柱间支撑纵墙风荷载纵墙墙梁山墙风荷载山墙墙梁抗风柱水平荷载屋盖结构柱间支撑基础地基墙梁墙梁墙梁

单层厂房荷载传递路线示意图2.3结构布置

柱网布置

变形缝

单厂支撑

抗风柱

圈梁、联系梁、过梁、基础梁

基础

14一、柱网布置2.1.3单层排架结构布置厂房承重柱(或承重墙)的定位轴线，在平面上排列所形成的网格，称为柱网。柱网是竖向承重构件纵横向定位轴线所形成的网格。厂房跨度在18m及以下时，应采用扩大模数30M数列，即9m、12m、15m和18m；在18m以上时，应采用扩大模数60M数列，即24m、30m、36m等。当跨度在18m以上，工艺布置有明显优越性时，也可采用扩大模数30M数列，即21m、27M和33m等跨度。＜18m30M数列

30M数列60M数列15M数列＞18m60M数列60M数列柱网与定位轴线示意图15M数列15M数列15M数列15M数列60M数列60M数列60M数列60M数列60M数列60M数列60M数列60M数列16二、定位轴线墙、边柱与纵向定位轴线的关系：D柱距6米、无吊车或边柱外缘和墙内缘与轴线重合，称封闭结合。柱距6米、边柱外缘和墙内缘与轴线之间加联系尺寸D=125，称非封闭结合。柱距12米、或联系尺寸D=250、500。17中柱与纵向定位轴线的关系：等高跨上柱中心线与纵向轴线重合h/2h/2单柱高低跨双柱高跨高跨A=D高跨A=B+C高跨A=B+C+DA=DCBA=B+CCBA=B+C+DD18三、变形缝设置伸缩缝横向伸缩缝一般采用双柱；纵向伸缩缝一般采用单柱。抗震缝当厂房平、立面布置复杂或结构高度、刚度相差很大时设置。缝宽：高度不超过15m可采用70mm；超过15m时，7度下每增高5m，加宽20mm。减少厂房温度应力的影响而设。上部结构断开，下部结构不断开。伸缩缝的最大间距：排架结构：100m（室内或者土中），70m（露天）；缝宽不小于50mm。19沉降缝一般不设。下列情况之一设：相邻部位高差很大，超过10m；相邻跨吊车起重量悬殊；下卧土层有很大变化；各部分施工时间相差很长。上、下部结构都要断开。特别注意：伸缩缝和抗震缝的基础可以不分开，但沉降缝的基础处必须断开。沉降缝、伸缩缝的设置必须符合抗震缝的要求。

20四、厂房的剖面布置高度自室内地面至柱顶的高度应为300的倍数；自室内地面至牛腿的高度应为300的倍数；自室内地面至吊车轨道的标志高度应为600的倍数。净空要求屋架下弦与吊车架外轮廓线的距离；吊车架外缘与内缘的间距轨道中心线与纵向轴线的距离净空21五、支撑布置柱间支撑作用：保证厂房纵向排架的刚度和稳定；将水平荷载传至基础。位置：伸缩缝区段中央或临近中央。位置：伸缩缝区段两端。屋架垂直支撑及水平系杆作用：增加屋架的侧向稳定，防止上下弦杆的侧向颤动。上弦横向水平支撑是由交叉角钢和屋架组成的水平桁架，布置在温度区段的两端，其作用是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）上弦横向水平支撑具有以下情况之一时，应设上弦横向水平支撑：（1）跨度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；（2）厂房设有天窗，当天窗遇到厂房端部的第二柱间或通过伸缩缝时，由于天窗区段内没有屋面板，屋盖纵向水平刚度不足，屋架上弦侧向稳定性较差，应在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三道受压的纵向水平系杆；（3）在钢屋架屋盖系统中，上弦横向水平支撑的间距以不超过60m为宜。屋架上弦横向水平支撑1—上弦横向支撑；2—屋架上弦；3—刚性系杆伸缩缝区段伸缩缝区段21第一柱间第二柱间第二柱间第一柱间第一柱间21331212（2）下弦横向水平支撑

下弦横向水平支撑是由交叉角钢和屋架下弦组成的水平桁架，布置在温度区段的两端。下弦横向与纵向水平支撑1—下弦横向水平支撑；2—屋架下弦；3—垂直支撑；4—水平系杆；5—下弦纵向水平支撑；6—托架213第一柱间伸缩缝区段伸缩缝区段21445121256第一柱间第一柱间具有以下情况之一时，应设下弦横向水平支撑：

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；

2）厂房内有较大的振动源，如设有硬构桥式吊车或5t级以上的锻锤时；

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）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18m），且没有悬挂吊车，厂房无较大振动源时，可以不设。（3）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。213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支撑1—下弦横向水平支撑；2—屋架下弦；3—垂直支撑；4—水平系杆；5—下弦纵向水平支撑；6—托架纵向水平支撑作用（5）：加强屋盖结构在横向水平面内的刚性。在屋盖设有托架时，还可以保证托架上弦的侧向稳定，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。213第一柱间伸缩缝区段伸缩缝区段21445121256第一柱间第一柱间

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：该支撑布置在托架所在的柱间，并向两端各延伸一个柱间；

2）厂房内设有软钩桥式吊车，但厂房高大，吊车吨位较重时（如单跨厂房柱高15~18m以上，中级工作制吊车30t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；跨度较小的单跨厂房可沿下弦中部布置一道通长的纵向支撑；

3）厂房内设有硬钩桥式吊车或5t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，可沿中间柱列适当增设纵向水平支撑；

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横向水平支撑连接，以形成封闭的水平支撑系统。（4）垂直支撑和水平系杆

垂直支撑:由角钢与屋架直腹杆组成

＞3000600060006000＜3000＞30006000（a）（b）（c）（d）屋盖垂直支撑型式＜300012屋架垂直支撑1—支座垂直支撑；2—跨中垂直支撑1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。保证屋架平面外稳定。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；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（1）当屋架端部高度（外包尺寸）大于1.2m时，为了使屋面传来的纵向水平力能可靠地传到柱顶以及施工时的平面外稳定，应在屋架两端各设一道垂直支撑；（2）屋架跨中的垂直支撑，可按下表的规定设置；厂房跨度L（m）L=12~1818＜L≤2424＜L≤3030＜L≤36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（３）天窗架的垂直支撑一般在两侧柱处设置，当天窗宽度大于12m时，还应在中央设置一道，沿房屋的纵向，屋架的垂直支撑与上、下弦横向水平支撑宜布置在同一柱间。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。屋架垂直支撑布置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，一端最终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、刚性系杆。伸缩缝区段224伸缩缝区段1116321133322345566226662系杆可按下列规定设置：（1）在屋架上弦平面内，大型屋面板的肋、檩条起到系杆的作用。在进行屋盖结构安装，屋面板就位以前，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。在有天窗时，由于在天窗范围内没有屋面板或檩条，在屋脊节点处设置系杆对于保证屋架的稳定有重要作用；（2）在屋架下弦平面内，由于没有屋面板或檩条，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，一般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；（4）当设置下弦横向水平支撑或纵向水平支撑时，均应设置相应的下弦受压系杆，以形成水平桁架；（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。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；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（5）天窗架支撑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（如图）。作用：保证天窗架上弦侧向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：当屋盖为有懔体系或虽为无檩体系但大型屋面板与屋架的连接不能起整体作用，应将上弦水平支撑布置在天窗端部的第一柱距内。天窗架的垂直支撑布置：天窗架的垂直支撑应与屋架上弦水平支撑布置在同一柱距内（在天窗端部第一柱距内），一般在天窗两侧设置，当天窗宽度大于12m时，还应在中央设置一道（图a）。为了不妨碍天窗开启，也可设置在天窗斜杆平面内（图b）。通风天窗设置档风板时，在天窗端部的第一柱距内应设置挡风板柱的垂直支撑。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)A—AAA（6）.柱间支撑柱间支撑交叉形钢杆件（型钢或钢管）组成。柱间支撑的形式一般分为六类柱间支撑形式1—十字交叉形支撑；2—空腹门形支撑；3—实空腹门形支撑；4—八字形支撑；5—斜柱型支撑；6—人字形支撑lllh1h1h1h2h2h2h3h311123456通常宜采用十字交叉形支撑交叉杆件的倾角为350~550之间。在特殊情况下可以来用其它形式的支撑。当l／h＞2时采用人字形支撑，l／h＞2.5时采用八字形支撑，l为柱距，h为垂直支撑的竖向分隔高度（图）；当柱距为12m，且h2较小时，采用斜柱式支撑比较合理。

柱间支撑是纵向平面排架中最主要的抗侧力构件，其作用是承受纵向水平荷载和提高纵向刚度。

柱间支撑当单层厂房属下列情况之一时，应设置柱间撑：1)设有重级工作制吊车，或中、轻工作制吊车起重量在10t及10t上时；2)厂房跨度在18m及18m以上，或柱高＞8m时；3)纵向柱的总数每排在7根以下时4)设有3t及3t以上的悬挂吊车时；5)露天吊车栈桥的的柱列；柱间支撑的设置方式如图所示。柱间支撑1—下部柱间支撑；2—上部柱间支撑；3—柱顶系杆；4—吊车梁；5—柱3142252六、

围护结构布置1.抗风柱

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。使墙面受到的风荷载一部分(靠近纵向柱列的区格)直接传至纵向柱列，另一部分则经抗风柱下端直接传至基础，上端通过屋盖系统传至纵向柱列。

抗风柱及其连接抗风柱与屋架相连必须满足两个条件：水平方向可靠连接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入基础杯口的固接方式，与屋架铰接。2.

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对建筑物的危害。对无桥式吊车的厂房，当墙厚＜240mm，檐口标高为5~8m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动设备的厂房，除在檐口或窗顶布置圈梁外，宜在吊车梁标高处或其它适当位置增设一道；外墙高度大于15m时还应适当增设。圈梁宜连续地设在同一水平面上，并形成封闭状；当圈梁被门窗洞口截断时，应在洞口上部增设相同截面的附加圈梁。圈梁的搭接长度l≥2h且≥1000l≥2h且≥1000h圈梁的构造要求：圈梁的截面宽度宜与墙厚相同，当墙厚h＞240mm时，圈梁的宽度不宜小于2h／3。圈梁高度应为砌体每皮厚度的倍数，且不小于120mm。圈梁的纵向钢筋不宜小于4φ10，钢筋的搭接长度为1.2la(la为钢筋锚固长度)，箍筋间距不大于300mm。当圈梁兼作过梁时，过梁部分配筋应增加按过梁计算确定的钢筋数量。圈梁可采用现浇或预制装配现浇接头方式。混凝土强度等级，现浇的不宜低于C15,预制的不宜低于C20。连系梁：连系梁的作用是连系纵向柱列，以增强厂房的纵向刚度并传递风荷载到纵向柱列；此外，连系梁还承受其上部的墙体的重量。连系梁通常是预制的，两端搁置在柱牛腿上，其连接可采用螺栓连接或焊接连接。过梁：在砌体中(围护结构)承担洞口上的荷载。在进行厂房结构布置时，应尽可能将圈梁、连系梁和过梁结合起来,使一个构件起到两个或三个构件的作用，以节约材料，简化施工。482.2.1分析模型一、计算单元

从整体结构中选取有代表性的一部分作为计算的对象，该部分称为计算单元。单层工业厂房是由纵横向排架组成的空间结构。为方便，可简化为纵、横向平面排架分别进行分析。除进行抗震和温度应力分析，纵向排架一般不计算。二、结构简图柱子下端固接于基础顶面，横梁与柱铰接；横梁为没有轴向变形的刚杆。2.2排架结构分析ABuHHAB计算单元1234549三、荷载计算恒载屋盖自重上柱自重下柱自重吊车梁及轨道自重活载屋面活载吊车荷载形式、大小、作用位置、方向。风荷载雪荷载或积灰荷载悬墙自重50150750恒载下计算简图恒载下轴力图恒载51风向风载屋面可变荷载屋面活载屋面雪荷载屋面积灰荷载52吊车荷载竖向荷载横向水平荷载纵向水平荷载最大轮压与最小轮压当小车吊有额定起重量开到桥架某一极限位置时，在这一侧产生的轮压；与最大轮压相对应的另一侧轮压称最小轮压。K桥式吊车按照使用的频繁程度分为轻级(A1~A3)、中级(A4、A5)、重级(A6、A7)和特重级(A8)四个载荷状态。53最大轮压与最小轮压最大轮压可从产品目录中查得；最小轮压可由下式确定：吊车竖向荷载标准值如果两台吊车相同，则xP2maxP1maxP1maxP2maxK1K2y2y3y4y1=1B1B254吊车横向水平荷载标准值（小车吊有重物刹车时引起的惯性力）传力过程：小车惯性力大车吊车梁排架柱作用位置：吊车梁顶面作用方向：垂直轨道——横向制动系数。每个轮子上的横向水平制动力：如果吊车相同，同样，利用影响线可以确定柱子受到的水平力55活载下计算简图56吊车纵向水平荷载标准值按一侧所有制动轮最大轮压之和的10%确定：（大车行驶中刹车引起的惯性力）作用位置：轨道顶面作用方向：沿轨道方向多台吊车的组合系数2台轻、中级重、特重级4台轻、中级重、特重级3台轻、中级重、特重级对于一层吊车厂房：水平荷载最多考虑2台；多跨时，竖向荷载最多考虑4台。572.2.2等高排架的内力计算一、柱的抗侧刚度设柱顶作用一单位力发生的位移为，

代表柱顶发生单位侧向位移时柱内的剪力，定义为柱的抗侧（推）刚度，用D表示。与、有关。58二、剪力分配法柱顶作用集中荷载由平衡条件：由物理条件：由几何条件：可求得：称为柱i的剪力分配系数。59任意荷载作用在柱顶加上不动铰支座，利用图表求出内力和支座反力；将支座反力反向作用于柱顶，求出内力；将上述两种情况的内力叠加。602.2.3水平位移计算为了保证吊车的正常运行，需要控制厂房的水平位移。正常使用极限状态，考虑一台最大吊车的横向水平荷载作用，吊车梁顶处的水平位移应满足：且（轻、中级工作制）（重、特重级工作制）ABHK当时可不验算相对位移。612.3排架柱设计2.3.1荷载组合1.2×恒荷载标准值+1.4×1项活荷载标准值（对于单层排架结构，可以采用简化组合）可变荷载效应控制1.2×恒荷载标准值+1.4×0.90×(2项或2项以上活荷载标准值）永久荷载效应控制1.35×恒荷载标准值+1.4×所有活荷载的组合值IIIIIIIIIIII2.3.2内力组合一、控制截面构件设计时一般选取若干个可靠度较低因而对整个构件起控制作用的截面进行设计，这些截面称为控制截面。62二、组合内容¢最大弯矩及相应的轴力和剪力；¢最大轴力相应的弯矩和剪力；¢最小轴力及相应的弯矩和剪力。三、注意事项每一项组合必须包括恒荷载产生的内力；有T必有D，有D可以没有T；组合最大轴力和最小轴力时，轴力为零的项应考虑进去。钢筋砼N~M曲线**632.3.3混凝土柱截面设计平腹杆斜腹杆宜用矩形柱；工字形宜用双肢柱。一、截面形式宜用工字形柱；或矩形柱；从刚度要求出发，需满足表2-3的要求。64二、截面配筋取最不利内力组合，按偏压构件设计。偏压构件的承载力计算需用到计算长度。，相应的计算长度

为

。对两端为不动铰支座的构件，其临界荷载为：对于其它支承的构件，将其换算为具有与两端铰支座相同临界荷载的受压构件，即65根据杆系稳定理论：对于双跨排架，偏于安全，规范分别取

和

。无吊车荷载HH对于等高等截面单跨排架，66有吊车荷载考虑房屋的空间作用，即不仅考虑同一排架内各柱参加工作；而且还考虑相邻排架的协同工作。因此，可将上端近似简化为不动铰支座。HuHHl当

，

时，

。规范分别取

和

。变截面上段：变截面下段：，67三、吊装验算¢验算内容：承载力和裂缝宽度；¢荷载：自重，考虑动力系数1.5；¢安全等级：降一级，乘系数0.9。四、构造如果不满足，增加吊点或调整配筋。682.3.4牛腿设计长牛腿短牛腿一、试验研究应力分布¢牛腿上部主拉应力迹线基本上与牛腿边缘平行；¢牛腿下部主压应力迹线大致与ab连线平行；¢牛腿中、下部主拉应力迹线是倾斜的。69裂缝开展¢当达到极限值的20~40%，出现垂直裂缝①；¢在极限荷载的40~60%，出现第一条斜裂缝②；¢约极限荷载的80%，突然出现第二条斜裂缝③。①②③破坏形态¢剪切破坏¢斜压破坏¢弯压破坏¢局部承压破坏70截面尺寸二、截面设计（截面尺寸、截面配筋、构造）截面高度根据斜截面抗裂，按下式确定：——作用在牛腿顶部的竖向力标准组合值；——作用在牛腿顶部的水平力标准组合值；——裂缝控制系数，需作疲劳验算的牛腿取0.65，其余0.8；b——牛腿宽度，同柱宽；a——考虑安装偏差20mm，当a<0取a=0。为防止局部受压破坏，加载板尺寸应满足：71截面配筋抵抗竖向力产生的弯矩所需钢筋近似取抵抗水平力所需钢筋72构造水平箍筋：弯起钢筋：范围内箍筋总面积不少于应设弯起筋，不能用纵向钢筋兼作弯起钢筋面积不少于不少于2根，2.5.1概述屋面板屋架（屋面梁）无檩体系檩条屋架（屋面梁）有檩体系瓦（瓦楞铁皮、石棉瓦、波形钢板、钢丝网水泥板）2.5屋面构件2.5.2屋架设计74一、屋架种类混凝土屋架钢筋混凝土三角形屋架钢筋混凝土折线形屋架预应力混凝土折线形屋架预应力混凝土梯形屋架预应力混凝土直腹杆屋架钢屋架组合屋架三角形钢屋架梯形钢屋架矩形钢屋架曲拱钢屋架75二、屋架形式与杆件尺寸要求高跨比1/10~1/6，外形应接近简支梁的弯矩图。混凝土屋架节间长度：上弦3米、4.5米、6米；下弦4.5米、6米；杆件尺寸：上弦不小于200×180；下弦不小于200×140；腹杆不小于100×100；长细比不大于40（拉）、35（压）钢屋架节间长度：上弦1.5米或3米，有檩体系0.8~3m；下弦3米；长细比：受压150；受拉350（250）76三、屋架内力分析1.计算模型按多跨折线连续梁计算上弦弯矩（主弯矩）；按铰接桁架计算杆件轴力。2.荷载自重（建筑层、屋面板、屋架、支撑）活载（屋面活载、雪载、积灰载）施工荷载773.荷载组合恒载+全跨[屋面活载（雪载）+积灰载]；恒载+半跨雪载或灰载；屋架与支撑自重+半跨[屋面板自重+施工荷载]。4.内力上弦：弯矩和轴向压力；腹杆和下弦：轴力。78四、钢屋架构件设计1.杆件的计算长度平面内弦杆、支座斜杆、支座竖杆其他腹杆平面外弦杆支座斜杆、支座竖杆和其他腹杆斜平面支座斜杆、支座竖杆其他腹杆（侧向支承点间距）79当弦杆侧向支承点间的距离为两倍节间长度，且两个节间杆件的内力不等时，平面外计算长度按下式取：支撑，—较大的压力，取正号；—较小的压力或拉力，拉力取负号。802.截面选型屋架上弦：平面外计算长度一般为平面内计算长度的两倍，如无局部弯矩，故宜采用短肢相拼的T形截面，支座斜杆：因平面内和平面外计算长度相等，采用长肢相拼的T形截面比较合理；如有较大的局部弯矩，可采用长肢相拼的T形截面，以提高平面内的抗弯能力，此时81屋架下弦：平面外计算长度一般很大，故宜采用短肢相拼的T形截面。计算长度范围内的垫板数不应少于2块。其他腹杆：因T形截面，与竖向支撑相连的竖腹杆宜采用等肢角钢组成的十字形截面，使节点连接不偏心；轴力特别小的腹杆也可采用单角钢。，宜采用等肢角钢组成的50~8015~2040i(80i)III—I823.截面计算轴心拉杆：轴心压杆：（强度要求，当截面无削弱时可不计算）（稳定要求）假定长细比（弦杆70~100，腹杆100~120）查得值计算A，同时算出根据选择角钢，用实际的进行稳定验算，如不满足重新选择，直至满足。83偏心受拉：—截面塑性发展系数，动力荷载取1；—受拉最大纤维的净截面抵抗矩。偏心受压：强度要求：—受压最大纤维的净截面抵抗矩。平面内稳定：—平面内轴压构件稳定系数；—平面内受压纤维毛截面抵抗矩—欧拉临界力；—等效弯矩系数。平面外稳定：—受弯构件的整体稳定系数；—等效弯矩系数。844.节点设计一般要求¢各杆件的形心线应尽量与屋架几何轴线重合，并汇交于节点中心，考虑到施工方便，肢背到轴线的距离可取5mm的倍数；¢对变截面弦杆，宜采用肢背平齐的连接方式，变截面的两部分形心线的中线应与屋架几何轴线重合；杆件形心线杆件形心线屋架轴线85¢节点板上各杆件之间的净距不宜小于20mm；¢杆件端部宜采用直切，即切割面与轴线垂直，为了减小节点板也可采用斜切。允许的斜切形式不允许的斜切形式86计算与构造选定节点板厚度节点板厚度：根据最大内力选用，见表2-10。计算焊缝长度确定节点板大小焊缝计算：¢一般节点计算腹杆与节点板连接焊缝时，杆件的内力按照杆件的最大内力取值，而计算弦杆与节点板连接焊缝时，杆件的内力按照二节间之间的最大内力差取值：肢背：肢尖：内力分配系数角钢拼接形式K1K2等边角钢0.70.3不等边角钢短肢相拼0.750.25不等边角钢长肢相拼0.650.35一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计87¢有集中荷载的节点有集中荷载时，弦杆与节点板的连接焊缝需考虑弦杆内力与集中荷载的共同作用。上弦为了搁置屋面板，常将节点板缩进肢背而采用塞焊。塞焊可作为两条的角焊缝计算，因焊缝质量不易保证，焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。肢背：肢尖：B

单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.3排架柱设计2.5.1概述2.4基础设计2.5屋面构件2.5.2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计88假定集中荷载由肢背塞焊缝承担；上弦相邻节间内力差由肢尖焊缝承担。有集中荷载时，上弦节点亦可按下述方法计算。肢背塞焊缝肢尖角焊缝——为肢尖焊缝至杆件形心的距离。其中单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.3排架柱设计2.5.1概述2.4基础设计2.5屋面构件2.5.2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计89¢弦杆的拼接节点拼接角钢采用与弦杆相同的截面。拼接角钢的长度应按拼接角钢与弦杆的连接焊缝长度确定，，对下弦杆取d=10~20mm，对上弦杆取d=30~50mm，l不宜小于600mm。单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.3排架柱设计2.5.1概述2.4基础设计2.5屋面构件2.5.2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计90其中连接焊缝长度上弦按弦杆最大内力确定：下弦按下弦截面面积等强度确定：对于上弦假定集中荷载由肢背的塞焊缝承担，肢尖焊缝承担上弦内力的15%，并考虑此力产生的偏心弯矩。弦杆与节点板的焊缝长度对于下弦按两侧下弦较大内力的15%和两侧下弦的内力差两者中的大值计算；单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.3排架柱设计2.5.1概述2.4基础设计2.5屋面构件2.5.2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计91¢支座节点支座节点包括节点板、加劲肋、底板和锚栓等。当采用混凝土排架柱时，底板的尺寸根据混凝土局部受压承载力确定，厚度一般取20mm；节点板的大小由杆件与节点板的连接焊缝长度确定，下弦水平肢的底面与支座底板之间的净距不应小于水平肢的宽度和130mm；加劲肋与节点板的垂直焊缝可假定其承担支座反力25%计算，并考虑焊缝为偏心受力；单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.3排架柱设计2.5.1概述2.4基础设计2.5屋架构件2.5.2屋架设计一、种类二、形状与尺寸三、内力分析四、构件设计92支座节点板、加劲板与支座底板的水平连接焊缝按下式计算：锚栓预埋于支撑构件的混凝土中，直径一般取20~25mm，底板上的锚栓孔直径一般为锚栓直径的2~2.5倍。单厂设计2.1组成与布置2.2结构分析2.3排架柱设计2.5.1概述2.4基础设计2.5屋架构件2.5.2屋架设计2.5.3屋面其他构件一、屋面板二、檩条三、托架四、天窗架2.5.3屋面其它构件932.6.1概述2.6吊车梁设计要点吊车梁直接承受吊车荷载，并构成纵向排架，加强厂房纵向刚度，传递纵向荷载。是单层工业厂房的重要构件。吊车梁按材料可分为：混凝土吊车梁钢吊车梁组合吊车梁变截面吊车梁等截面吊车梁鱼腹式折线式实腹式下撑式桁架式下撑式吊车梁实腹式吊车梁桁架式吊车梁952.6.2吊车梁受力特点承受两组移动的集中荷载（

和

）；吊车荷载是重复荷载，需进行疲劳验算；吊车荷载具有动力特性；对吊车竖向荷载应乘以动力系数μ，轻、中级软钩1.05，重级1.1，硬钩1.3。吊车荷载是偏心荷载，将对吊车梁（无制动梁时）产生扭矩。为了承担横向水平力，对于钢吊车梁一般需设置制动梁或制动桁架单厂设计2.2结构分析2.3排架柱设计2.6.1概述2.4基础设计2.5屋架构件2.6吊车梁2.6.2受力特点96弯曲中心每个轮子产生的扭矩：静力计算考虑两台吊车疲劳验算考虑一台吊车，且不考虑横向水平荷载按影响线可求出吊车梁的单厂设计2.2结构分析2.3排架柱设计2.6.1概述2.4基础设计2.5屋架构件2.6吊车梁2.6.2受力特点972.6.3混凝土吊车梁（等截面）设计要点一、计算内容静力计算弯、剪、扭承载力裂缝宽度和挠度疲劳验算正截面（验算正截面受压区混凝土边缘的应力和受拉钢筋的应力）斜截面（验算中和轴处混凝土的主拉应力及箍筋和弯起