第10章 工业厂房

工业厂房结构与构造

——单层工业厂房2025/1/15项目一：厂房的基本知识项目二：排架结构的组成项目三:排架结构的荷载传递项目四:厂房的基本构造2025/1/15项目一：厂房的基本知识工业厂房的分类

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

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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（特点）2025/1/15

单层工业厂房的组成

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.柱间支撑项目二：排架结构的组成2025/1/152025/1/15单层厂房的构件的组成

①承重结构

a.横向排架：基础、柱、屋架（或屋面梁）

b.纵向联系构件：基础梁、连系梁、圈梁、吊车梁等。

c.支撑系统：屋架支撑、柱间支撑等。

②围护结构:外墙、屋顶、地面、门窗、天窗等。

③其他:隔断、作业梯、检修梯等。

2025/1/15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屋盖结构

有檩体系（刚度小）

无檩体系（刚度大）

————由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖支撑所组成

屋盖结构

单层工业厂房的主要结构构件选型

单层厂房结构的主要构件有屋盖结构构件、支撑、吊车梁、墙板、连系梁、基础梁、柱和基础等。2025/1/15

主要构件的选型（1）屋盖结构构件

无檩体系屋盖常采用预应力混凝土大型屋面板，它适用于保温或不保温卷材防水屋面，屋面坡度不应大于1/5。无檩体系屋盖还可采用预应力F形屋面板，用于自防水非卷材屋面，以及预应力自防水保温屋面板、钢筋加气混凝土板等。有檩体系屋盖常采用预应力混凝土槽瓦、波形大瓦等小型屋面板。屋面板:2025/1/15

檩条：檩条搁在屋架或屋面梁上，起着支承小型屋面板并将屋面荷载传给屋架的作用。它与屋架间用预埋钢板焊接，并与屋盖支撑一起保证屋盖结构的整体刚度和稳定性。各种形式的屋面板2025/1/15

屋面梁和屋架：按型式可分为屋面梁、两铰（或三铰）拱屋架和桁架式屋架三大类。屋面梁：屋面梁的外形有单坡和双坡两种。两铰（或三铰）拱屋架：两铰拱的支座节点为铰接，顶节点为刚接；三铰拱的支座节点和顶节点均为铰接。两铰拱的上弦为钢筋混凝土构件，三铰拱的上弦可用钢筋混凝土或预应力混凝土构件。

两铰（或三铰）拱屋架

2025/1/15桁架式屋架：当厂房跨度较大时，采用桁架式屋架较经济，它在单层厂房中应用非常普遍。桁架式屋架的矢高和外形对屋架受力均有较大影响，一般取高跨比为1/6~1/8较为合理，其外形有三角形、拱形、梯形、折线形等几种。各种形式屋架（f/L=1/6）

2025/1/15

天窗架和托架

：天窗架：天窗架的作用是形成天窗以便采光和通风，同时承受屋面板传来的竖向荷载和作用在天窗上的水平荷载，并将它们传给屋架。托架：一般为12m跨度的预应力混凝土三角形或折线形构件，上弦为钢筋混凝土压杆，下弦为预应力混凝土拉杆。

天窗架的形式

托架的形式2025/1/15

（2）吊车梁：吊车梁除直接承受吊车起重、运行和制动时产生的各种往复移动荷载外，它还具有将厂房的纵向荷载传递至纵向柱列、加强厂房纵向刚度等作用。吊车梁的类型

吊车梁一般根据吊车的起重量、工作级别、台数、厂房的跨度和柱距等因素选用。2025/1/15

柱

（1）柱的形式：主要有排架柱和抗风柱两类。钢筋混凝土排架柱一般由上柱、下柱和牛腿组成，其结构型式可概括为单肢柱和双肢柱两类。上柱一般为矩形截面或环形截面；下柱的截面形式较多，根据其截面形式可分为矩形截面柱、I形柱、双肢柱和管柱等几类。

柱的形式抗风柱一般由上柱和下柱组成，无牛腿，上柱为矩形截面，下柱一般为I形截面。2025/1/15

（2）柱的截面尺寸：柱的截面尺寸除应满足承载力的要求外，还应保证具有足够的刚度，以免厂房变形过大，造成吊车轮与轨道过早磨损，影响吊车的正常运行，或导致墙体和屋盖产生裂缝，影响厂房的正常使用。柱的截面尺寸除了考虑吊车起重量和柱的类型两个因素外，还应考虑厂房跨数和高度、柱的型式、围护结构的材料和构造、施工和吊装等。

支撑

包括屋盖支撑和柱间支撑两大类，作用是加强厂房的整体性和空间刚度，传递风荷载、吊车纵向水平荷载和地震作用等。2025/1/15

（1）上弦横向水平支撑

屋盖支撑包括上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、纵向水平支撑、垂直支撑、纵向水平系杆、天窗架支撑等。构成：沿厂房跨度方向用交叉角钢、直腹杆和屋架上弦杆构成的水平桁架。

作用：保证屋架上弦的侧向稳定性；增强屋盖的整体刚度；作为山墙抗风柱的顶端水平支座，承受由山墙传来的风荷载和其他纵向水平荷载，并传至厂房纵向柱列。布置：当屋盖为有檩体系，或屋盖为无檩体系，但屋面板与屋架的连接质量不能保证且抗风柱与屋架上弦连接，每一伸缩缝区段端部第一或第二柱间布置；当设有天窗，且天窗通过厂房端部的第二柱间或通过伸缩缝，应在第一或第二柱间的天窗范围内设置，并在天窗范围内沿纵向设置1～3道通长的受压系杆，将天窗范围内各榀屋架与上弦横向水平支撑连系起来。2025/1/15

上弦横向水平支撑布置

屋盖支撑布置2025/1/15屋架支撑2025/1/15（2）下弦横向水平支撑构成：沿厂房跨度方向用交叉角钢、直腹杆和屋架下弦杆构成的水平桁架。作用：将山墙风荷载及纵向水平荷载传至纵向柱列；防止屋架下弦侧向振动。布置：当屋架下弦设有悬挂吊车，或厂房内有较大振动，或山墙风荷载通过抗风柱传至屋架下弦，应在每一伸缩缝区段两端的第一或第二柱间设置，宜与上弦横向水平支撑设置在同一柱间。下弦横向水平支撑布置2025/1/15（3）下弦纵向水平支撑构成：由交叉角钢、直杆和屋架下弦第一节间组成的纵向水平桁架。作用：加强屋盖结构的横向水平刚度；保证横向水平荷载的纵向分布，加强厂房的空间工作；保证托架上弦的侧向稳定。布置：当设有软钩桥式吊车且厂房高度大、吊车起重量较大，应在屋架下弦端节间沿厂房纵向通长或局部设置一道；当已设有下弦横向水平支撑时，为保证厂房空间刚度，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。纵向水平支撑布置2025/1/152025/1/15（4）垂直支撑构成：由角钢杆件与屋架直腹杆组成的垂直桁架，形式为十字交叉形或W形。作用：保证屋架受荷后在平面外的稳定；传递纵向水平力。布置：应与下弦横向水平支撑布置在同一柱间内。当厂房跨度小于18m且无天窗时，一般可不设垂直支撑和水平系杆；当厂房跨度18～30m、屋架间距为6m、采用大型屋面板时，应在每一伸缩缝区段端部的第一或第二柱间，屋架跨中设置一道垂直支撑；当屋架跨度大于30m时，应在每一伸缩缝区段端部的第一或第二柱间，屋架跨度1/3左右的节点处设置两道垂直支撑。

2025/1/15

垂直支撑和水平系杆布置图2025/1/15（5）水平系杆构成：分为上弦水平系杆和下弦水平系杆。作用：上弦水平系杆是为保证屋架上弦或屋面梁受压翼缘的侧向稳定；下弦水平系杆是为防止在吊车或有其它水平振动时屋架下弦侧向颤动。布置：当屋盖设置垂直支撑时，未设置垂直支撑的屋架间，在相应于垂直支撑平面内的屋架上弦和下弦节点处，设置通长的水平系杆。刚性系杆（压杆）：凡设在屋架端部主要支承节点处和屋架上弦屋脊节点处的通长水平系杆，均应采用刚性系杆；当屋架横向水平支撑设在伸缩缝区段两端的第二柱间内时，第一柱间内的水平系杆均应采用刚性系杆。柔性系杆（拉杆）：其余均可采用柔性系杆。2025/1/15（6）天窗架支撑构成：包括天窗架上弦横向水平支撑、天窗架间的垂直支撑和水平系杆。作用：保证天窗架上弦的侧向稳定；将天窗端壁上的风荷载传给屋架。布置：纵向位置（柱间）：一般天窗架上弦横向水平支撑和垂直支撑均设置在天窗端部第一柱间内。横向位置（道）：一般垂直支撑设置在天窗两侧。水平系杆：在未设置上弦横向水平支撑的天窗架间设置；应在上弦节点处设置柔性系杆；对有檩屋盖体系，檩条可以代替柔性系杆。

2025/1/15天窗架支撑布置2025/1/15柱间支撑布置

构成：由交叉钢杆件组成，交叉倾角宜取45°，支撑钢构件的截面尺寸需经承载力和稳定计算确定

。

柱间支撑是纵向平面排架中最主要的抗侧力构件。作用：提高厂房的纵向刚度和稳定性；将吊车纵向水平制动力、山墙及天窗端壁的风荷载、纵向水平地震作用等传至基础。柱间支撑作用示意图2025/1/15形式：十字交叉形；当柱间要通行或放置设备，或柱距较大而不宜采用交叉支撑时，可采用门架式支撑。

门架式柱间支撑柱间支撑2025/1/15布置：1.设有悬臂式吊车或起重量Q≥30KN的悬挂吊车

2.设有重级工作制吊车或起重量Q>100KN的中、轻级工作制吊车

3.厂房跨度≥18m，或柱高≥8m时上柱柱间支撑设置：一般在伸缩缝区段两端与屋盖横向水平支撑相对应的柱间以及伸缩缝区段中央或临近中央的柱间

。

下柱柱间支撑设置：在伸缩缝区段中部与上柱柱间支撑相应的位置。分类：对于有吊车的厂房，按其位置可分为上柱柱间支撑和下柱柱间支撑。上柱柱间支撑：位于牛腿上部，并在柱顶设置通长的刚性系杆；承受作用在山墙及天窗壁端的风荷载，并保证厂房上部的纵向刚度。

下柱柱间支撑：位于牛腿下部；承受上部支撑传来的内力、吊车纵向制动力和纵向水平地震作用等，并将其传至基础。

2025/1/15优点：纵向水平荷载作用下传力路线较短；厂房两端的温度伸缩变形较小；厂房纵向构件的伸缩受柱间支撑的约束较小，所引起的结构温度应力也较小。

柱间支撑与伸缩变形的关系2025/1/15

基础

单层厂房的柱下基础一般采用独立基础（也称扩展基础）。按施工方法可分为预制柱下独立基础和现浇柱下独立基础两种。对装配式钢筋混凝土单层厂房排架结构，常见的独立基础形式主要有杯形基础、高杯基础和桩基础等。基础的类型2025/1/15

围护结构

包括外纵墙和山墙、抗风柱、连系梁和基础梁等。其中外纵墙和山墙承受风荷载，并传给柱子；抗风柱承受山墙风荷载并传给屋盖或地基；连系梁和基础承受外纵墙和山墙自重，并传给基础。2025/1/15

抗风柱一般与基础刚接，与屋架上弦铰接；当屋架设有下弦横向水平支撑时，也可与下弦铰接或同时与上、下弦铰接。抗风柱与屋架之间一般采用竖向可以移动、水平方向又有较大刚度的弹簧板连接；如厂房沉降量较大时，宜采用槽形孔螺栓连接。（1）抗风柱抗风柱与屋架上、下弦连接构造2025/1/15（2）圈梁、连系梁、过梁和基础梁

圈梁是设置于墙体内并与柱子连接的现浇钢筋混凝土构件，其作用是将墙体与排架柱、抗风柱等箍在一起，以增强厂房的整体刚度，防止由于地基的不均匀沉降或较大的振动荷载对厂房产生不利影响。

连系梁除承受墙体荷载外，还具有连系纵向柱列、增强厂房的纵向刚度、传递纵向水平荷载的作用。当墙体开有门窗洞口时，需设置钢筋混凝土过梁，以支承洞口上部墙体的重量。

在进行围护结构布置时，应尽可能地将圈梁、连系梁和过梁结合起来，使一种梁能兼作两种或三种梁的作用，以简化构造，节约材料，方便施工。在单层厂房中，一般采用基础梁来承托围护墙体的重量，并将其传至柱基础顶面，而不另做墙基础，以使墙体和柱的沉降变形一致。2025/1/152025/1/152025/1/15——横向排架结构

由屋架、柱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单层工业厂房受力特点

项目三:排架结构的荷载传递2025/1/15——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纵向平面排架组成及荷载图2025/1/15下面让我们去参观构造模型室，

亲身感受一下厂房的构造。2025/1/15竖向荷载传递图2025/1/15横向水平荷载传递图2025/1/15

纵向水平荷载传图2025/1/15项目四:厂房的基本构造

屋面天窗外墙2025/1/15屋面屋面的类型：按防水材料分——卷材防水屋面和非卷材防水屋面按保温要求分——保温屋面和非保温屋面屋面基层的类型与组成屋面基层是指屋面的结构部分，屋面基层分有檩体系与无檩体系两种。

①有檩体系是在屋架(或屋面梁)上弦搁置檩条，在檩条上铺小型屋面板(或瓦材)。

②无檩体系是在屋架(或屋面梁)上弦直接铺设大型屋面板。

屋面基层结构常用的大型屋面板及檩条如图所示

2025/1/152025/1/15

屋面排水方式无组织排水有组织排水——内排水外排水2025/1/15

雨水管的设置：雨水口的位置和间距应尽量使其排水负荷均匀，有利于雨水管的安装，不影响建筑外观。雨水管的间距不宜超过24m。内、外天沟的截面：根据降雨量和屋面排水面积的大小来确定。2025/1/15

单层厂房屋面防水

有卷材防水、刚性防水、构件自防水和瓦屋面等几种，分述如下：1、卷材防水构造防水卷材主要有：油毡、高分子合成材料、合成橡胶等防水卷材受破坏的特征：大型钢筋混凝土板做基层的卷材屋面容易在板缝处严重开裂。防水卷材容易出现裂缝的原因：温度变形。室内外温差较大，屋面板上下侧的变形量不同，板端翘起，板缝开裂。挠度变形。屋面板在长期荷载作用下引起的挠度变形，板端产生转角位移，造成板缝开裂。厂房结构变形。由于地基的不均匀沉降、吊车制动荷载和生产设备的振动等会使结构变形，屋面晃动，板缝开裂。2025/1/15防水卷材屋面构造做法：选择刚度大的构件、改进构造做法，增强屋面的刚度和整体性，改善接缝处的构造做法。做找平层时，先在与厂房纵向垂直的横向板缝处作分格缝，缝内用油膏填充，沿缝干铺300mm的油毡作缓冲层，减少基层变形对面层的影响。2025/1/152、构件自防水屋面利用屋面板本身的密实性和平整度（或者再加涂防水涂料），大坡度，再配合油膏嵌缝及油毡贴缝或者靠板与板相互搭接来盖缝等措施，以达到防水的目的。构造特点：这种防水施工程序简单，省材料，造价低。但不宜用于振动较大的厂房，多用于南方地区。

构件自防水屋面，按照板缝的构造方式可分为：波形瓦屋面钢筋混凝土构件自防水屋面石棉水泥波瓦屋面镀锌铁皮瓦屋面压型钢板瓦屋面嵌缝式防水构造贴缝式防水构造搭盖式防水构造2025/1/15（1）波形瓦屋面2025/1/15（2）钢筋混凝土构件自防水屋面在工业厂房中如作钢筋混凝土构件自防水屋面，由于生产中的不利因素，往往容易引起刚性防水层开裂，加之刚性防水的钢材、水泥用量较大，重量也较大，因而一般情况不使用。防水构造：嵌缝式防水构造、贴缝式防水构造、搭盖式防水构造2025/1/152025/1/152025/1/15

屋面保温与隔热1、屋面保温

一般保温只在采暖厂房和空调厂房中设置。保温层大多数设在屋面板上，如民用房屋中平屋顶所述。也有设在屋面板下的情况，如左下图所示，还可采用带保温层的夹心板材，如右图所示。2025/1/15

除有空调的厂房外，一般只在炎热地区较低矮的厂房才作隔热处理。如厂房屋面高度大于8米，可不隔热，主要靠通风解决屋面散热问题；如厂房屋面高度小于或等于8米，但大于6米，且高度大于跨度的1/2时不需隔热；若高度小于或等于跨度的1／2时可隔热；如厂房屋面高度小于或等于6米，则需隔热厂房屋面隔热原理与构造作法均同民用房屋。2、屋面隔热2025/1/15天窗2025/1/15天窗的作用与类型2025/1/152025/1/152025/1/15检修梯矩形天窗主要由天窗架、天窗扇、天窗屋面板、天窗侧板及天窗端壁等构件组成沿着厂房纵向布置，为了简化构造并留出屋面检修和消防通道，在厂房的两端和横向变形缝的第一个柱间通常不设天窗；在每段天窗的端壁应设置上天窗屋面的消防梯（检修梯）

矩形天窗的构造2025/1/151、天窗架2025/1/152、天窗扇类型:通长天窗上悬式按开启方式分分段天窗中悬式尺寸：一般采用3M为模数，

900mm、1200mm、1500mm

及其组合尺寸。2025/1/153、天窗檐口及侧板2025/1/154、天窗端壁2025/1/15钢筋混凝土端壁2025/1/15

平天窗平天窗的主要类型：采光板、采光罩、采光带三种采光罩形式2025/1/15

平天窗的构造做法虽视其类型、使用要求、建筑材料和施工具体情况有所不同，但其构造要点是一致的平天窗的构造组成2025/1/15平天窗在进行构造设计时要注意处理好以下几方面的问题：1.防水问题2.防太阳辐射和眩光3.安全防护措施4.通风问题2025/1/151.防水问题井壁泛水井壁防水2025/1/152.防太阳辐射和眩光优先选用扩散性能好的透光材料，如磨砂玻璃、乳白玻璃、夹丝压花玻璃采用在平板玻璃下表面涂刷半透明涂料，如刷聚乙烯醇缩丁醛采用双层中空玻璃，提高隔热保温效果国外采用的透光材料：吸热玻璃、热放射平板玻璃和变色玻璃2025/1/153.安全防护措施2025/1/154.通风问题2025/1/152025/1/15

矩形通风天窗2025/1/15挡风板2025/1/15

下沉式天窗1.下沉式天窗的形式2025/1/152.下沉式天窗的构造2025/1/15井底板2025/1/15井口板及挡雨设施2025/1/152025/1/15窗扇的设置2025/1/15排水设施2025/1/152025/1/15分类：

1按材料分：砖墙、砌块墙、板材墙及开敞式外墙

2按承重方式分：承重墙和非承重墙单层工业厂房的外墙特点：由于单层工业厂房的外墙自身高度与跨度大，同时承受较大的自重和风荷载，有时还受到厂房内生产设备的影响，因此墙身必须有足够的刚度和稳定性。外墙2025/1/15

墙与柱的相对位置将外墙布置在柱外侧：构造简单，施工方便，避免“热桥”，热工性能好，应用广泛。将外墙布置在柱中间：节约土地和砖料，省去柱间支撑。（注意：墙内边与吊车梁的关系）2025/1/152025/1/15墙体与柱的连接单层工业厂房的外墙主要受到水平方向的风压力和吸力的作用，我保证墙体的整体稳定性，外墙应与厂房柱及屋架端部有良好的连接。2025/1/152025/1/15

大型板材墙和波形板材墙

采用大型板材墙和波形板材墙作为单层工业厂房外维护墙，是建筑工业化发展的方向。特点：自重轻，抗震性能良好，但力学性能、保温、隔热、防渗漏及节点连接构造等还需改进提高。2025/1/151、大型板材墙

墙板的规格

单层厂房的基本板长度应符合我国“厂房建筑模数协调标准”(GBJ6-86)的规定，一般把板长定为4500、6000、7500、12000毫米等数种。有时由于生产工艺的需要，也允许采用9000毫米的规格。

基本板宽度应符合3M的模数，规定为900、1200、1500和1800毫米四种。

基本板的厚度应符合1/5M(20毫米)。2025/1/15墙板的类型

承重墙板按受力状况分