15单层工业厂房

第15章

单层工业厂房前往总目录单层工业厂房的构造组成单层工业厂房平面、剖面尺寸确实定习题本章内容教学要求：了解单层工业厂房的组成及传力途径；掌握柱网布置原那么和模数要求；掌握定位轴线布置原那么。单层工业厂房是工业建筑中最普遍的一种方式，多用于具有重型设备，产品较重，外形轮廓尺寸较大的消费车间，如炼钢、铸造、金工等车间。单层工业厂房的构造组成一、单层工业厂房的特点单层工业厂房不仅要满足消费工艺的要求，还要满足布置起重运输设备、消费设备及劳动维护的要求。因此单层工业厂房构造普通接受的荷载大，且跨度大、高度高，构件内力大、截面大、用料多。厂房还常受动力荷载(如吊车荷载、动力机械设备荷载)的作用。二、单层工业厂房的类型单层工业厂房按消费规模分为大、中、小型；按承重构造所用资料不同分为混合构造、钢筋混凝土构造和钢构造。对于无吊车或吊车吨位不超越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，通常选用混合构造，即采用砖柱、钢筋混凝土屋架或木屋架或轻钢屋架为主要构件的构造；对于有重型吊车(起重吨位在150t以上)、跨度较大(跨度在36m以上)，或有特殊工艺要求的大型厂房，通常选用钢构造；其他大部分厂房均采用钢筋混凝土构造。单层工业厂房的构造组成三、钢筋混凝土单层厂房的构外型式钢筋混凝土单层厂房的构外型式主要有排架构造和刚架构造。排架属于超静定构造，钢架有静定构造，超静定构造两种。1.排架构造排架构造由屋架(或屋面梁)、柱和根底组成，柱与屋架铰接，与根底刚接。根据厂房消费工艺和运用要求不同，排架构造可做成等高、不等高和锯齿形等多种方式，如图15.1所示。排架构造的刚度较大，传力明确，构造简单，耐火性和防火性较好，施工也较方便，是目前大多数厂房所采用的构外型式。图15.1排架构造2.刚架构造单层工业厂房的刚架构造是梁柱刚结、柱与根底铰接的构造。刚架顶节点做成铰接的称为三铰刚架(如图15.2(a)所示)；做成刚接的称为两铰刚架(如图15.2(b)所示)。刚架亦可用于多跨厂房(如图15.2(c)所示)。刚架构造将梁柱合一，构件种类少，制造较简单，且构造轻巧，当跨度和高度较小时(跨度不超越18m，檐口高度不超越10m)，其经济目的稍优于排架构造。但其刚度较差，承载后会产生跨变，故不适于吊车吨位较大的厂房。单层工业厂房的构造组成图15.2刚架方式四、单层厂房的组成和荷载1.构造组成单层厂房排架构造通常由以下构造构件组成，并相互衔接成整体，如图15.3所示。1)屋盖构造屋盖构造由屋面板(包括天沟板)、屋架或屋面梁(包括屋盖支撑)组成，有时还设有天窗架和托架等。屋盖构造分有檩和无檩两种构造体系，将大型屋面板直接支承在屋架或屋面梁上的称为无檩屋盖体系；将小型屋面板或瓦材支承在檩条上，再将檩条支承在屋架上的称为有檩屋盖体系。在屋盖构造中，屋面板起围护作用并接受作用在板上的荷载，再将这些荷载传至屋架或屋面梁；屋架或屋面梁是屋面承重构件，接受屋盖构造自重和屋面板传来的活荷载，并将这些荷载传至排架柱。天窗架支承在屋架或屋面梁上，也是一种屋面承重构件。单层工业厂房的构造组成图15.3厂房构造组成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—根底；10—连系梁；11—根底梁；12—天窗架垂直支撑；13—屋架下弦横向程度支撑；14—屋架端部垂直支撑；15—柱间支撑单层工业厂房的构造组成单层工业厂房的构造组成3)纵向平面排架纵向平面排架由纵向柱列、连系梁、吊车梁、柱间支撑和根底等组成，其作用是保证厂房的纵向稳定性和刚度，并接受作用在山墙、天窗端壁以及经过屋盖构造传来的纵向风荷载、吊车纵向程度荷载等，再将其传至根底，如图15.4所示，另外它还接受纵向程度地震作用、温度应力等。图15.2刚架方式4)吊车梁吊车梁普通为装配式的，简支在柱的牛腿上，主要接受吊车竖向荷载、横向或纵向程度荷载，并将它们分别传至横向或纵向平面排架。吊车梁是直接接受吊车动力荷载的构件。5)支撑单层厂房的支撑包括屋盖支撑、天窗架支撑和柱间支撑，其作用是加强厂房构造的空间刚度，保证构造构件在安装和运用阶段的稳定和平安，同时将风荷载、吊车程度荷载或程度地震作用等传送到相应的承力构件。6)根底根底接受柱和根底梁传来的荷载并将它们传至地基。7)围护构造围护构造包括纵墙、横墙(山墙)及由连系梁、抗风柱(有时还有抗风梁或抗风桁架)和根底梁等组成的墙架。这些构件所接受的荷载，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.单层厂房构造的荷载及传力途径作用在厂房上的荷载有永久荷载和可变荷载两大类，如图15.5所示。其中，永久荷载(恒载)包括各种构造构件(如屋架、屋面板、柱等)的自重及各种建筑构造层的分量等。可变荷载(活载)包括吊车竖向荷载、吊车纵横向程度制动力、屋盖活荷载、风荷载和地震作用等。单层工业厂房的构造组成图15.5单层工业厂房的横向排架及其荷载表示图各种荷载的传力途径如图15.6所示。单层厂房构造所接受的各种荷载，根本上都是传送给排架柱，再由柱传到根底，因此屋架(或屋面梁)、柱、根底是单层厂房的主要承重构件。在有吊车的厂房中，吊车梁也是主要承重构件，设计时应予以注重。单层工业厂房的构造组成图15.6单层厂房传力道路表示单层工业厂房的构造组成单层工业厂房平面、剖面尺寸确实定一、柱网布置厂房承重柱或承重墙的定位轴线，在平面上构成的网格，称为柱网。柱网布置就是确定纵向定位轴线之间的尺寸(跨度)和横向定位轴线之间的尺寸(柱距)。柱网布置既是确定柱的位置，也是确定其他构件的跨度及构件布置方案的根据。柱网布置的普通原那么是：符合消费和运用要求；建筑平面和构造方案经济合理；在厂房构外型式和施工方法上具有先进性和合理性；符合<厂房建筑模数协调规范>(GBJ6－86)的有关规定；顺应消费开展和技术革新的要求。厂房跨度在18m及以下时，应采用扩展模数30M数列；在18m以上时，应采用扩展模数60M数列，如图15.7所示。当跨度在18m以上，工艺布置有明显优越性时，也可采用扩展模数30M数列。厂房的柱距应采用扩展模数60M数列。图15.7跨度和柱距表示图从经济目的、资料用量和施工条件等方面衡量，采用6m柱距比12m柱距优越。但从现代工业开展趋势来看，扩展柱距对添加厂房有效面积，提高设备布置和工艺布置的灵敏性，机械化施工中减少构造构件的数量和加快施工进度等，都是有利的。当然，由于构件尺寸添加，也会给制造、运输和吊装带来不便。单层工业厂房平面、剖面尺寸确实定二、变形缝变形缝包括伸缩缝、沉降缝和抗震缝。当厂房长度和跨度过大时，为防止气温变化时构造内部产生很大的温度应力，使墙面、屋面和构件等拉裂，影响运用，可设置伸缩缝将厂房构造分成假设干温度区段，如图15.8所示。伸缩缝应从根底顶面开场，将上部构造构件完全分开，并留出一定宽度的缝隙。温度区段的外形，应力求简单，并应使伸缩缝的数量最少。温度区段的长度(伸缩缝之间的间隔)，取决于构造类型和温度变化情况。<混凝土构造设计规范>对钢筋混凝土构造伸缩缝的最大间隔做了规定。图15.8温度变化产生裂痕表示图单层工业厂房平面、剖面尺寸确实定当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，地基承载力或下卧层土质有宏大差别，或厂房各部分的施工时间先后相差很长，地基土的紧缩程度不同等情况时，为防止厂房因根底不均匀沉降而引起开裂和损坏，需在适当部位用沉降缝将厂房划分成假设干各自刚度较一致的单元。沉降缝应将建筑物从屋顶到根底全部分开，以使在缝两边发生不同沉降时不致损坏整个建筑物。沉降缝可兼作伸缩缝。防震缝是为减轻厂房震害而采取的措施之一。当厂房平、立面布置复杂，构造高度或刚度相差很大及在厂房侧边贴建有生活间、变电所、炉子间等毗邻屋时，应设置防震缝将相邻两部分根底以上部分分开。地震区的伸缩缝和沉降缝均应符合防震缝的宽度要求。三、承重构件与定位轴线的关系1.中间柱与横向定位轴线的联络除横向变形缝处及端部排架柱外，中间柱的中心线应与横向定位轴线相重合，如图15.9所示。此时，屋架端部位于柱中心线经过处。连系梁、吊车梁、根底梁、屋面板及外墙板等构件的标志长度皆以柱中心线为准。图15.9中间柱与横向定位轴线的联络单层工业厂房平面、剖面尺寸确实定2.横向伸缩缝、防震缝处柱与横向定位轴线的联络在单层厂房中，横向伸缩缝、防震缝处普通是在一个根底上设双柱、双屋架。各柱有各自的根底杯口，双柱间有一定的间距。横向变形缝处定位轴线的标定采用双轴线处置。各轴线均由吊车梁和屋面板标志尺寸端部经过，两轴线间的间隔为缝宽，两柱中心线各自轴线后退600mm，如图15.10所示。图15.10横向伸缩缝、防震缝与横向定位轴线的联络单层工业厂房平面、剖面尺寸确实定3.山墙与横向定位轴线的联络山墙为非承重墙时，墙内缘和抗风柱外缘应与横向定位轴线相重合。端部排架柱的中心线应自横向定位轴线内移600mm，端部实践柱距减少600mm，如图15.11所示。山墙为砌体承重时，墙内缘与横向定位轴线间的间隔应按砌体的块料类别分别为半块或半块的倍数或墙厚的一半，如图15.12所示。图15.11端柱、非承重山墙与横向定位轴线的联络图15.12承重山墙与横向定位轴线的联络单层工业厂房平面、剖面尺寸确实定4.墙、边柱与纵向定位轴线的联络纵向定位轴线的标定与吊车桥架端头长度、桥架端头与上柱内缘的平安缝隙宽度以及上柱宽度有关，如图15.13所示。从图中可以看出，厂房跨度L与吊车跨度Lk之间存在如下关系：图15.13轴线与上柱宽度、吊车桥架端头及平安缝隙间的关系其中e为纵向定位轴线至吊车轨中心线的间隔，普通取750mm。当吊车起分量＞50t时或由构造要求时，可取1000mm。混合构造的厂房中，当采用梁式吊车时允许取500mm。对于无吊车或只设悬挂式吊车的厂房及柱距为6m，吊车起分量≤20/5t的厂房，纵向定位轴线标定时，轴线与外墙内缘及柱外缘重合，如图15.14所示。单层工业厂房平面、剖面尺寸确实定对于柱距为6m，吊车起分量≥30/5t的厂房，纵向定位轴线标定时，轴线与柱外缘之间应增设连系尺寸αc。αc值应为300或其倍数，当墙体为砌体时，可采用50mm或其整倍数。此标定尚须保证屋架在柱上应有的支承长度不得小于300mm，如缺乏那么上柱头应伸出牛腿以保证支座长度。〔牛腿的破坏形状主要与牛腿的剪跨比有关分别是：剪弯破坏、斜压破坏、剪切破坏〕。图15.14外墙、边柱与纵向定位轴线的联络单层工业厂房平面、剖面尺寸确实定在无吊车或只需悬臂式吊车的厂房中，当采用带有承重壁柱的外墙时，如壁柱较大，足够支承屋顶承重构件，那么墙内缘与纵向定位轴线相重合，如图15.15(a)所示；如壁柱较小，不够支承屋顶承重构件，那么墙内缘与纵向定位轴线间的间隔应为墙体半块或半块的倍数，如图15.15(b)所示；当采用承重外墙时，墙内缘与纵向定位轴线间的间隔宜为墙体半块的倍数或使墙中心线与定位轴线相重合，如图15.15(c)所示。图15.15带承重壁柱的外墙与承重外墙单层工业厂房平面、剖面尺寸确实定5.中柱与纵向定位轴线的联络1)等高跨中柱等高厂房的中柱，宜设置单柱和一条纵向定位轴线。定位轴线经过相邻两跨屋架的标志尺寸端部，并与上柱中心线相重合，如图15.16(a)所示。由于相邻跨内的桥式吊车起分量、厂房柱距或构造等要求需设插入距时(插入距为300数列)，中柱可采用单柱及两条纵向定位轴线，如图15.16(b)所示。图15.16等高跨中柱单层工业厂房平面、剖面尺寸确实定2)高低跨处中柱高低跨处采用单柱时，如高跨吊车起分量≤20/5t，那么高跨上柱外缘与封墙内缘宜与纵向定位轴线相重合，如图15.17(a)所示。当高跨吊车起分量较大，如≥30/5t时，其上柱外缘与纵向定位轴线间宜设连系尺寸αc，这时应采用两条纵向定位轴线，两线间距为插入距αi，且αc=αi，如图15.17(b)所示。图15.17高低跨处中柱单层工业厂房平面、剖面尺寸确实定6.纵向伸缩缝、防震缝处柱与纵向定位轴线的联络等高厂房需设纵向伸缩缝时，可采用单柱并设两条纵向定位轴线。伸缩缝一侧的屋架或屋面大梁搁置在活动支座上，如图15.18所示。假设需设防震缝时，应设双柱、双定位轴线，两单位轴线之间设插入距αi。图15.18等高厂房纵向伸缩缝单层工业厂房平面、剖面尺寸确实定不等高厂房需设纵向伸缩缝时，普通设在高低跨处。当采用单柱处置时，低跨屋架或屋面梁可搁置在设有活动支座的牛腿上，高低跨处应采用两条纵向定位轴线，如图15.19所示。当采用双柱时，应采用两条纵向定位轴线，并设插入距。柱与纵向定位轴线的定位规定可分别按各自的边柱处置，如图15.20所示。图15.19不等高厂房纵向伸缩缝(单柱)图15.20不等高厂房纵向伸缩缝(双柱)单层工业厂房平面、剖面尺寸确实定四、厂房标高确实定厂房高度是由地平面到屋顶承重构造下外表的垂直间隔。如屋顶承重