建筑结构与力学一二

9钢筋混凝土结构单层厂房

本章主要介绍单层厂房的类型、结构组成、受力特点、支撑体系以及主要构件的类型。要求了解单层工业厂房的类型及其受力特点，单层工业厂房主要构件的类型及其特点，以及支撑的布置原则；掌握单层厂房结构的组成及其作用，支撑体系的种类及其作用，以及基本构件与柱连接方式。本章提要根据不同使用要求，工业厂房可设计为单层厂房和多层厂房。按承重结构材料的不同，工业厂房可分为钢筋混凝土结构厂房、钢结构厂房、混合结构厂房。钢筋混凝土结构单层厂房按主要承重结构形式分为排架结构和刚架结构，如图9.1所示。

排架结构由屋架（或屋面梁）、柱、基础组成，其中柱与基础刚接，而屋架（或屋面梁）与柱铰接。排架结构按所用材料的不同分为钢屋架与钢筋混凝土柱组成的排架结构、钢筋混凝土排架结构。

刚架结构是指梁或屋架与柱刚性连接的结构。常用的刚架结构有钢筋混凝土门式刚架结构和钢框架结构。图9.1钢筋混凝土单层厂房结构的基本类型本章内容9.1

单层厂房的结构组成及受力特点9.2

单层厂房的支撑体系9.3

主要构件的类型及与柱的连接9.1单层厂房的结构组成及受力特点

钢筋混凝土排架结构单层厂房通常由屋面板、屋架（或屋面梁）、吊车梁、连系梁、柱和基础等构件组成，如图9.2所示。其中，横向柱列、屋架（或屋面梁）、柱基等构件组成横向承重体系，称为横向排架；纵向柱列、吊车梁、连系梁、柱间支撑、柱基等构件组成纵向承重体系，称为纵向排架。(1)屋盖结构

屋盖结构由以下构件组成：屋面板、天窗架、屋架（或屋面梁）、托架。屋盖结构分为有檩体系和无檩体系两种。大型屋面板直接支承（焊接）在屋架或屋面梁上称为无檩体系，而小型屋面板（瓦材）支承在檩条上，檩条又支承在屋架上，称为有檩体系。屋盖的主要作用是承受屋面荷载、雪荷载、积灰荷载、自重等荷载，并将这些荷载传给排架柱。(2)横向排架

横向排架是主要承重结构，主要承受竖向荷载（结构自重、屋面活荷载、竖向吊车荷载等）和横向水平力（风荷载、吊车横向制动力、地震作用），如图9.3。(3)纵向排架纵向排架一方面承受着纵向水平荷载（屋盖结构传来纵向风荷载、吊车纵向制动力、纵向水平地震力等），另一方面还起着保证结构纵向刚度和稳定的作用，如图9.4。(4)吊车梁主要承受吊车荷载（包括竖向荷载、横向和纵向水平荷载），并通过牛腿把它传给横向排架或纵向排架，同时起着连系纵向柱列的作用。(5)支撑包括柱间支撑和屋盖支撑，其主要作用是加强结构的空间刚度和稳定性，同时传递风荷载、吊车纵向水平荷载。(6)连系梁、基础梁和抗风柱连系梁和基础梁一方面承受外墙的荷载，另一方面也起着形成纵向排架的作用。设置在山墙的抗风柱主要作用是将山墙上的风荷载传递给屋盖和基础。(7)基础基础承受排架以以及基础梁传来来的荷载，并将将这些荷载传给给地基。单层厂房所受的的荷载及其传递递路线如图9.5。图9.2钢筋混凝土排架架结构单层厂房房图9.3单层厂房横向平平面排架及其荷荷载示意图图9.4纵向平面排架结结构示意图图9.5单层厂房的荷载载传递路线9.2单层厂房的支撑撑体系在装配式单层厂厂房结构中，支支撑不是主要承承重构件，但却却是联系各主要要承重构件以构构成整体厂房空空间结构的重要要组成部分，对对厂房的刚度和和稳定性起着很很重要的作用。。支撑的作用是：：使厂房形成空间间骨架，保证厂厂房的空间刚度度；保证结构构构件的稳定；传传递水平荷载。。包括屋架上弦、下弦弦横向水平支撑撑，屋架纵向水水平支撑，垂直直支撑和水平系系杆。(1)屋架垂垂直支支撑及及水平平系杆杆屋架垂垂直支支撑是指两两个屋屋架之之间沿沿纵向向设置置在竖竖向平平面内内的支支撑，，水平平系杆杆是指指两个个屋架架之间间沿纵纵向设设置的的水平平杆，，如图9.6。屋架垂垂直支支撑和和水平平系杆杆的作作用是是保证屋屋架在在安装装和使使用阶阶段的的侧向向稳定定，增增加厂厂房的的整体体刚度度。9.2.1屋盖支支撑垂直支支撑的的布置置原则则为：：①当屋架架跨度度小于于18m，且无无天窗窗时，，可不不设垂垂直支支撑和和水平平系杆杆，有有天窗窗时，，可在在屋架架节点点处设设置一一道水水平系系杆；；当屋屋架跨跨度大大于18m且不超超过30m时，应应在屋屋架跨跨中设设置一一道垂垂直支支撑和和水平平系杆杆，垂垂直支支撑布布置在在厂房房端部部以及及伸缩缩缝的的第一一或第第二柱柱间，，如果果不是是三角角形屋屋架而而是梯梯形屋屋架，，在支支座处处也应应布置置垂直直支撑撑，如图9.6(a)。②当屋架架跨度度大于于30m，除按按照18～30m跨度布布置外外，还还应在在屋架架跨度度1／3左右节节点处处设置置两道道垂直直支撑撑和水水平系系杆，，如图9.6(b)。水平系系杆布布置原原则：：当采用用大型型屋面面板时时，应应在未未设置置支撑撑的屋屋架间间相应应于布布置垂垂直支支撑平平面的的屋架架下弦弦和屋屋架上上弦节节点处处设置置通长长的水水平系系杆。。如果果为有有檩体体系，，上弦弦节点点处的的水平平系杆杆可用用檩条条代替替，仅仅在下下弦设设置，，如图9.7。(3)屋架下下弦横横向水水平支支撑屋架下下弦横横向水水平支支撑的作用用是：：将作用用在屋屋架下下弦的的纵向向水平平力传传递给给纵向向排架架柱，，保证证屋架架下弦弦的侧侧向稳稳定。。当屋架架下弦弦设有有悬挂挂吊车车或山山墙抗抗风柱柱与屋屋架下下弦连连接，，或吊吊车吨吨位大大、振振动荷荷载大大时，，均应应设置置屋架架下弦弦横向向水平平支撑撑，如图9.8。(4)屋架纵纵向水水平支支撑屋架纵纵向水水平支支撑常常设置置在屋屋架下下弦的的端部部节间间，并并与下下弦横横向水水平支支撑组组成封封闭的的支撑撑体系系（图9.8），以以利于于增强强厂房房的整整体性性。当当厂房房设有有托架架或50kN以上的的壁行行吊车车，或或吊车车吨位位大、、振动动荷载载大时时，均均须设设置屋屋架间间的纵纵向水水平支支撑。。当屋盖盖结构构中设设有托托架，，且没没有保保证托托架上上弦稳稳定的的特殊殊结构构措施施时，，应沿沿托架架的一一侧设设置下下弦纵纵向水水平支支撑，，如图9.9。(5)天窗架架支撑撑天窗架架支撑撑的作用是是保证天天窗架架平面面外的的稳定定性，，以将将天窗窗端壁壁的水水平风风荷载载传递递给屋屋架。。天窗架架支撑撑应尽尽可能能与屋屋架上上弦支支撑布布置在在同一一柱间间，如图9.10。图9.6垂直支支撑和和水平平系杆杆的布布置（a）跨度度大于于18m小于30m；(b)跨度大于30m图9.6垂直支撑和水平系系杆的布置（a）跨度大于18m小于30m；(b)跨度大于30m图9.6垂直支撑和水平系系杆的布置（a）跨度大于18m小于30m；(b)跨度大于30m图9.7上弦横向水平支撑撑(a)有天窗时；（b）无天窗时图9.8屋架下弦水平支撑撑图9.8屋架下弦水平支撑撑图9.9托架的下弦纵向水水平支撑图9.10天窗架支撑图柱间支撑按位置分分为上柱柱间支撑和下柱柱间支撑。前者的作用是抵抗山墙传来的风风荷载；后者的作用是承受上部支撑传来来的力和吊车的纵纵向制动力。柱间间支撑还起着增强强厂房的纵向刚度度和稳定性的作用用。柱间支撑应布置在在厂房伸缩缝区段段的中部，以减少少温度应力，上柱柱柱间支撑可设置置在厂房两端的第第一柱间，以便直直接传递山墙传来来的荷载，如图9.11。9.2.2柱间支撑非地震区的单层厂厂房，当属下列情情况之一时，应设置柱间支撑：：(1)设有悬臂式吊车，，或30kN及以上的悬挂式吊吊车；(2)设有重级工作制吊吊车，或设有中、、轻级工作制吊车车，其起重量均在在100kN及其以上；(3)厂房的跨度在18m及以上，或柱高在在8m以上；(4)厂房纵向列柱在7根以上；(5)露天吊车栈桥的柱柱列。图9.11柱间支撑布置9.3主要构件的类型及及与柱的连接(1)屋面板单层厂房常用的屋屋面板类型和特点点见表9.1。其中第1～3种适用于无檩体系系屋盖；第4、5种适用于有檩体系系屋盖，需配合表9.2的檩条使用。檩条的作用是支撑小型屋面板并并把屋面板上的荷荷载传递到屋架。。常见的檩条类型型见表9.2。9.3.1主要构件的类型(2)屋架与屋面梁屋架和屋面梁是厂厂房结构最主要的的承重构件之一，，常用的屋架形式式、跨度、特点及及适用条件见表9.3。(3)吊车梁吊车梁是厂房结构构中承受吊车荷载载的构件，常用的的吊车梁及适用条条件见表9.4。(4)柱柱是单层工业厂房房中主要的承重构构件，其常用截面面形式有矩形截面面、工字形截面以以及双肢柱截面等等，见图9.12。矩形柱外形简单单，施工方便，但但自重大，浪费材材料，仅用于一般般小型厂房或上柱柱，截面高度小于于500mm；工字形柱受力合合理，节省材料，，自重较轻，广泛泛用于各类中型厂厂房，截面高度为为600～1200mm；双肢柱较工字形形柱更节省材料，，适用于重型厂房房。(5)基础单层厂房常用柱下下独立基础（图9.13），这种基础分为为阶形和锥形两种种形式。由于其与与预制柱的连接部部分做成杯口，故故也称为杯口基础础。由于地质条件件的影响，需要基基础深埋，但为了了方便施工，要求求柱子有统一的长长度，为此，需将将杯口升高，形成成高杯口基础。高高杯口基础由杯口口、短柱、底板组组成。当上部荷载较大、、地基承载力较低低或地质条件不好好时，也常采用柱柱下条形基础或桩桩基础，如图9.14所示。表9.1屋面板类型表表9.2钢筋混凝土檩条类类型表9.3钢筋混凝土屋架类类型表9.4钢筋混凝土吊车梁梁类型图9.12柱的截面形式（a）矩形截面柱；(b)工字形截面柱；(c)平腹杆双肢柱；(d)斜腹杆双肢柱图9.13柱下独立基础的形形式（a）阶形基础；（b）锥形基础；（c）高杯口基础图9.14桩基础(1)屋架与柱的连接屋架与柱的连接方方法有焊接和螺栓连接两种，如图9.15。焊接法是在屋架（或屋面面梁）端部支承部部位的预埋件底部部焊上一块垫板，，待屋架（或屋面面梁）端部就位矫矫正后，与柱预埋埋钢板焊接牢固。。螺栓连接方式是在柱顶伸出预埋埋螺栓，在屋架（（或屋面梁）端部部支承部位焊上带带有缺口的支承钢钢板，就位矫正后后，用螺母拧紧。。9.3.2构件与柱的连接(2)吊车梁与柱的连接接吊车梁与