混凝土结构设计第3章-单层厂房结构课件.ppt

1、目 录第1章 绪论第2章 混凝土楼板结构第3章 单层厂房结构第4章 多层框架结构第3章 单层厂房结构 本章介绍了装配式钢筋混凝土单层厂房排架结构的组成、传力路线、本章介绍了装配式钢筋混凝土单层厂房排架结构的组成、传力路线、结构布置及主要构件的选型；叙述了排架结构的内力计算、内力组合、排结构布置及主要构件的选型；叙述了排架结构的内力计算、内力组合、排架柱、牛腿及柱下单独基础的设计计算方法。本章的难点是：单层工业厂架柱、牛腿及柱下单独基础的设计计算方法。本章的难点是：单层工业厂房结构的支撑作用及布置；排架柱的内力组合；柱下单独基础冲切承载力房结构的支撑作用及布置；排架柱的内力组合；柱下单独基础冲切

2、承载力计算。计算。3单层厂房结构本章提要3.1.1 单层厂房的特点 （1）具有较大的跨度和净空，承受的荷载大，因而构件的内力大，截面尺）具有较大的跨度和净空，承受的荷载大，因而构件的内力大，截面尺寸大，材料用量多。寸大，材料用量多。（2）常作用有吊车荷载、动力机械设备荷载等，因此结构设计时需考虑动）常作用有吊车荷载、动力机械设备荷载等，因此结构设计时需考虑动力作用的影响。力作用的影响。（3）单层厂房内部一般无隔墙，仅四周有维护墙体，属于空旷结构，柱是）单层厂房内部一般无隔墙，仅四周有维护墙体，属于空旷结构，柱是承受各种荷载的主要构件。承受各种荷载的主要构件。3单层厂房结构3.1 概 述3.1.

3、1 单层厂房的特点 （4）单层厂房中某些工业生产过程会产生高温、烟尘、有毒或腐蚀性物质）单层厂房中某些工业生产过程会产生高温、烟尘、有毒或腐蚀性物质，故房屋必须满足采光、通风、排气、保温、防护等要求。，故房屋必须满足采光、通风、排气、保温、防护等要求。（5）单层厂房中每种构件的应用较多，因而有利于构件设计标准化，生产）单层厂房中每种构件的应用较多，因而有利于构件设计标准化，生产工厂化和施工机械化，同时为缩短建造工期，单层厂房一般采用装配式或装配工厂化和施工机械化，同时为缩短建造工期，单层厂房一般采用装配式或装配整体式结构。整体式结构。3单层厂房结构3.1 概 述3.1.2 单层厂房的结构类型

4、按主要承重结构所用材料分按主要承重结构所用材料分:混合结构、钢筋混凝土结构和钢结构等。混合结构、钢筋混凝土结构和钢结构等。承重结构的选择主要取决于厂房的跨度、高度、吊车起重量和生产特点承重结构的选择主要取决于厂房的跨度、高度、吊车起重量和生产特点等因素。等因素。钢筋混凝土单层厂房的承重结构体系主要有排架结构和刚架结构两类。钢筋混凝土单层厂房的承重结构体系主要有排架结构和刚架结构两类。3单层厂房结构3.1 概 述 排架结构由屋架（或屋面梁）、柱和基础所组成，柱顶与屋架铰接，柱排架结构由屋架（或屋面梁）、柱和基础所组成，柱顶与屋架铰接，柱底与基础顶面刚接。根据生产工艺和使用要求的不同，排架结构可设

5、计成单底与基础顶面刚接。根据生产工艺和使用要求的不同，排架结构可设计成单跨或多跨、等高或不等高或锯齿形等多种形式。跨或多跨、等高或不等高或锯齿形等多种形式。图图3-1 排架结构排架结构3单层厂房结构3.1 概 述 刚架结构也是由横梁、柱和基础组成，且通常采用装配式钢筋混凝土门刚架结构也是由横梁、柱和基础组成，且通常采用装配式钢筋混凝土门式刚架（以下简称门架）。与排架结构不同，门架结构中的柱和横梁刚接成式刚架（以下简称门架）。与排架结构不同，门架结构中的柱和横梁刚接成一个构件，而柱与基础通常为铰接。一个构件，而柱与基础通常为铰接。图图3-2 门式刚架结构门式刚架结构3单层厂房结构3.1 概 述3

6、.2.1 结构组成 单层厂房结构是主要由四大部分组成：单层厂房结构是主要由四大部分组成：p屋盖结构屋盖结构p横向平面排架横向平面排架p纵向平面排架纵向平面排架p围护结构围护结构3单层厂房结构3.2 单层厂房的结构组成及传力路线1-1-屋面板；屋面板；2-2-天沟板；天沟板；3-3-天窗架；天窗架；4-4-屋架；屋架；5-5-托架；托架；6-6-吊车梁；吊车梁；7-7-排架柱；排架柱；8-8-抗风柱；抗风柱；9-9-基础；基础；10-10-连系梁；连系梁；11-11-基础梁；基础梁；12-12-天窗架垂直支撑；天窗架垂直支撑；13-13-屋架下弦横向水平支撑；屋架下弦横向水平支撑；14-14-屋

7、架端部垂直支撑；屋架端部垂直支撑；15-15-柱间支撑柱间支撑3单层厂房结构3.2 单层厂房的结构组成及传力路线 1.1.屋盖结构屋盖结构 屋盖结构分有檩体系和无檩体系两种。屋盖结构分有檩体系和无檩体系两种。有檩体系由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖支撑组成；有檩体系屋盖的整有檩体系由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖支撑组成；有檩体系屋盖的整体性和刚度较小，适用于一般中、小型厂房。体性和刚度较小，适用于一般中、小型厂房。3单层厂房结构3.2 单层厂房的结构组成及传力路线 无檩体系由大型屋面板（包括天沟板）、屋架或屋面梁及屋盖支撑组成。无檩体系由大型屋面板（包括天沟板）、屋架或屋面梁及屋盖支撑组成。无檩

8、体系屋盖的整体性好和刚度大，适用于具有较大吨位吊车或有较大振动的无檩体系屋盖的整体性好和刚度大，适用于具有较大吨位吊车或有较大振动的大、中型或重型工业厂房，是单层厂房中应用较广的一种屋盖结构形式。大、中型或重型工业厂房，是单层厂房中应用较广的一种屋盖结构形式。屋盖结构的主要作用是围护和承重（屋盖结构的主要作用是围护和承重（承受屋面活荷载、雪荷载、屋盖结构的承受屋面活荷载、雪荷载、屋盖结构的自重及其他荷载），并将这些荷载传给自重及其他荷载），并将这些荷载传给排架柱，其次还可起通风和采光作用。排架柱，其次还可起通风和采光作用。3单层厂房结构3.2 单层厂房的结构组成及传力路线 2.2.横向平面排架

9、横向平面排架 横向平面排架由屋架横向平面排架由屋架（或屋面梁）、横向柱列（或屋面梁）、横向柱列和基础组成。和基础组成。作用：作用：图图3-5 横向平面排架组成及其荷载横向平面排架组成及其荷载3单层厂房结构3.2 单层厂房的结构组成及传力路线图图3-6 纵向平面排架组成及其荷载纵向平面排架组成及其荷载 3.3.纵向平面排架纵向平面排架 纵向平面排架由纵向柱列、连系梁、吊车梁、柱间支撑和基础等组成。纵向平面排架由纵向柱列、连系梁、吊车梁、柱间支撑和基础等组成。作用：作用：3单层厂房结构3.2 单层厂房的结构组成及传力路线 3.纵向平面排架纵向平面排架 纵向平面排架由纵向柱列、连系梁、吊车梁、柱间支

10、撑和基础等组成。纵向平面排架由纵向柱列、连系梁、吊车梁、柱间支撑和基础等组成。作用：作用：4.围护结构围护结构 围护结构由纵墙、横墙（山墙）、连系梁、抗风柱（有时还有抗风梁或抗风围护结构由纵墙、横墙（山墙）、连系梁、抗风柱（有时还有抗风梁或抗风桁架）和基础梁等构件组成。桁架）和基础梁等构件组成。3单层厂房结构3.2 单层厂房的结构组成及传力路线3.2.2 主要荷载及其传力路线 1.荷载种类荷载种类 主要承受永久荷载和可变荷载。主要承受永久荷载和可变荷载。永久荷载（或称为恒荷载）：各种结构构件、围护结构的自重，以及管道和永久荷载（或称为恒荷载）：各种结构构件、围护结构的自重，以及管道和固定设备的

11、重量。固定设备的重量。可变荷载（或称为活荷载）：屋面活荷载、雪荷载、风荷载、吊车竖向荷载可变荷载（或称为活荷载）：屋面活荷载、雪荷载、风荷载、吊车竖向荷载、吊车水平荷载和地震作用等。、吊车水平荷载和地震作用等。按照荷载作用方向的不同，可将上述荷载分为竖向荷载、横向水平荷载和纵按照荷载作用方向的不同，可将上述荷载分为竖向荷载、横向水平荷载和纵向水平荷载三种。向水平荷载三种。3单层厂房结构3.2 单层厂房的结构组成及传力路线 2.传力路线传力路线 图图3-7单层厂房传力路线单层厂房传力路线3单层厂房结构3.2 单层厂房的结构组成及传力路线 单层厂房的结构布置主要包括屋面结构、柱及柱间支撑、吊车梁、

12、基础单层厂房的结构布置主要包括屋面结构、柱及柱间支撑、吊车梁、基础及基础梁等结构构件的布置。同时，结合各种构件的国家标准图集，合理地及基础梁等结构构件的布置。同时，结合各种构件的国家标准图集，合理地进行结构构件的类型选择。进行结构构件的类型选择。3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型3.3.1 结构布置 1.柱网布置柱网布置 厂房承重柱的纵向和横向定位轴线所形成的网格，称为柱网。柱网布置就是厂房承重柱的纵向和横向定位轴线所形成的网格，称为柱网。柱网布置就是确定纵向定位轴线之间（跨度）的尺寸和横向定位轴线之间（柱距）的尺寸。确定纵向定位轴线之间（跨度）的尺寸和横向定位轴线之间（柱距）

13、的尺寸。当厂房跨度在当厂房跨度在18m及以下时，应采用扩大模数及以下时，应采用扩大模数30M数列；当厂房跨度大于数列；当厂房跨度大于18m时，应采用扩大模数时，应采用扩大模数60M数列；厂房柱距应采用扩大模数数列；厂房柱距应采用扩大模数60M数列；厂房山数列；厂房山墙处抗风柱的柱距，宜采用扩大模数墙处抗风柱的柱距，宜采用扩大模数15M数列；当工艺有特殊要求时，可局部抽数列；当工艺有特殊要求时，可局部抽柱；对某些有扩大柱距要求的厂房，也可采用柱；对某些有扩大柱距要求的厂房，也可采用9m或其他尺寸柱距。或其他尺寸柱距。3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型图图3-8 跨度和柱距示意图跨

14、度和柱距示意图3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型 2.变形缝的设置变形缝的设置 变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝。变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝。（1）伸缩缝。）伸缩缝。3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型 伸缩缝的做法有双柱式和单柱滚轴式。伸缩缝的做法有双柱式和单柱滚轴式。图图3-9 单层厂房伸缩缝的构造单层厂房伸缩缝的构造 （2）沉降缝）沉降缝 （3）防震缝）防震缝3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型 3.厂房高度厂房高度 厂房高度指室内地面至柱顶（或屋架下弦底面）的距离。厂房屋架下弦底厂房高度指室内地面至柱顶（或屋架下弦底面）的距离。厂房屋架

15、下弦底面（或梁底面）的标高及吊车轨顶标高是厂房结构设计中的重要参数，应根据面（或梁底面）的标高及吊车轨顶标高是厂房结构设计中的重要参数，应根据生产工艺和使用要求确定。生产工艺和使用要求确定。钢筋混凝土结构单层厂房自室内地面至柱顶的高度，应采用扩大模数钢筋混凝土结构单层厂房自室内地面至柱顶的高度，应采用扩大模数3M数列；对有吊车厂房，自室内地面至支承吊车梁的牛腿顶面的高度亦应采用扩数列；对有吊车厂房，自室内地面至支承吊车梁的牛腿顶面的高度亦应采用扩大模数大模数3M数列；当自室内地面至支承吊车梁的牛腿面的高度大于数列；当自室内地面至支承吊车梁的牛腿面的高度大于7.2m时，宜时，宜采用扩大模数采用扩

16、大模数6M数列。数列。3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型 4.支撑布置支撑布置 厂房支撑分屋盖支撑和柱间支撑两类。厂房支撑分屋盖支撑和柱间支撑两类。支撑的主要作用是：（支撑的主要作用是：（1）保证结构构件的稳定与正常工作；（）保证结构构件的稳定与正常工作；（2）增强厂）增强厂房的空间刚度和整体稳定性；（房的空间刚度和整体稳定性；（3）承担并传递水平荷载给主要承重构件；（）承担并传递水平荷载给主要承重构件；（4）保证在施工安装阶段结构构件的稳定。）保证在施工安装阶段结构构件的稳定。支撑布置应结合厂房跨度、高度、屋架形式、有无天窗、吊车起重量和工支撑布置应结合厂房跨度、高度、屋架形

17、式、有无天窗、吊车起重量和工作制、有无振动设备以及抗震设防等情况进行合理的布置。作制、有无振动设备以及抗震设防等情况进行合理的布置。3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型 （1）屋盖支撑）屋盖支撑 屋盖支撑包括上、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、垂直支撑及纵屋盖支撑包括上、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、垂直支撑及纵向水平系杆、天窗架支撑等。向水平系杆、天窗架支撑等。上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑 上弦横向水平支撑是沿厂房跨度方向用交叉角钢、直腹杆和屋架上弦杆共上弦横向水平支撑是沿厂房跨度方向用交叉角钢、直腹杆和屋架上弦杆共同构成的横向水平桁架。其作用是保证屋架上弦杆在平

18、面外的稳定和屋盖纵向同构成的横向水平桁架。其作用是保证屋架上弦杆在平面外的稳定和屋盖纵向水平刚度，同时还作为山墙抗风柱顶端的水平支座，承受由山墙传来的风荷载水平刚度，同时还作为山墙抗风柱顶端的水平支座，承受由山墙传来的风荷载和其他纵向水平荷载，并将其传至厂房的纵向柱列。和其他纵向水平荷载，并将其传至厂房的纵向柱列。3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型图图3-10 上弦横向水平支撑布置上弦横向水平支撑布置3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型 下弦横向水平支撑下弦横向水平支撑 下弦横向水平支撑是沿厂房跨度方向由交叉角钢、直腹杆和屋架下弦杆组下弦横向水平支撑是沿厂房跨度方

19、向由交叉角钢、直腹杆和屋架下弦杆组成的横向水平桁架。其作用是将山墙风荷载及纵向水平荷载传递至纵向柱列，成的横向水平桁架。其作用是将山墙风荷载及纵向水平荷载传递至纵向柱列，同时防止屋架下弦的侧向振动。同时防止屋架下弦的侧向振动。3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型图图3-11 下弦横向水平支撑布置下弦横向水平支撑布置3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型 下弦纵向水平支撑下弦纵向水平支撑 下弦纵向水平支撑是由交叉角钢、直杆和屋架下弦第一节间组成的纵向水下弦纵向水平支撑是由交叉角钢、直杆和屋架下弦第一节间组成的纵向水平桁架。其作用是提高厂房的平桁架。其作用是提高厂房的空间

20、刚度，增强横向排架间的空间刚度，增强横向排架间的空间作用，保证横向水平力的空间作用，保证横向水平力的纵向分布。纵向分布。图图3-12 纵向水平支撑布置图纵向水平支撑布置图3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型 垂直支撑和水平系杆垂直支撑和水平系杆 屋盖垂直支撑是由角钢杆件和屋架直腹杆组成的垂直桁架。屋盖垂直支撑屋盖垂直支撑是由角钢杆件和屋架直腹杆组成的垂直桁架。屋盖垂直支撑是指布置在屋架（或屋面梁）间或天窗架是指布置在屋架（或屋面梁）间或天窗架（包括挡风板立柱）间的支撑，垂直支撑（包括挡风板立柱）间的支撑，垂直支撑可做成可做成W形或十字交叉形。其作用是保证形或十字交叉形。其作用是保

21、证屋架在安装和使用阶段的侧向稳定并传递屋架在安装和使用阶段的侧向稳定并传递纵向水平力，因此垂直支撑应与屋架下弦纵向水平力，因此垂直支撑应与屋架下弦横向水平支撑布置在同一柱间内。横向水平支撑布置在同一柱间内。3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型 当厂房跨度小于当厂房跨度小于18m且无天窗时，一般可不设垂直支撑和水平系杆；且无天窗时，一般可不设垂直支撑和水平系杆；当厂房跨度为当厂房跨度为1830m、屋架间距为、屋架间距为6m、采用大型屋面板时，应在端部以、采用大型屋面板时，应在端部以及伸缩缝区段两端的第一个柱间或第二个柱间设置一道垂直支撑；跨度大及伸缩缝区段两端的第一个柱间或第二个柱

22、间设置一道垂直支撑；跨度大于于30m时，应在屋架跨度时，应在屋架跨度1/3左右附近的节点处设置两道垂直支撑；当屋架左右附近的节点处设置两道垂直支撑；当屋架端部高度大于端部高度大于1.2m时，还应在屋架两端各布置一道垂直支撑。当厂房伸缩时，还应在屋架两端各布置一道垂直支撑。当厂房伸缩缝区段大于缝区段大于90m时，还应在柱间支撑的柱距内增设一道屋架垂直支撑。时，还应在柱间支撑的柱距内增设一道屋架垂直支撑。3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型图图3-14 垂直支撑和水平系杆布置垂直支撑和水平系杆布置3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型 水平系杆分为上、下弦水平系杆。上弦水

23、平系杆是用来保证屋架上弦或水平系杆分为上、下弦水平系杆。上弦水平系杆是用来保证屋架上弦或屋面梁受压翼缘的侧向稳定，并可减小屋架上弦杆平面外的计算长度，下屋面梁受压翼缘的侧向稳定，并可减小屋架上弦杆平面外的计算长度，下弦水平系杆可防止在吊车或其他水平振动时屋架下弦发生侧向颤动。弦水平系杆可防止在吊车或其他水平振动时屋架下弦发生侧向颤动。p 刚性系杆（压杆）刚性系杆（压杆）p 柔性系杆（拉杆）柔性系杆（拉杆）3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型 天窗架支撑天窗架支撑 天窗架支撑包括天窗架上弦天窗架支撑包括天窗架上弦横向水平支撑、天窗架间的垂直横向水平支撑、天窗架间的垂直支撑和水平系杆

24、。其作用是保证支撑和水平系杆。其作用是保证天窗架上弦的侧向稳定和将天窗天窗架上弦的侧向稳定和将天窗端壁上的风荷载传给屋架。端壁上的风荷载传给屋架。图图3-15 天窗架支撑布置图天窗架支撑布置图3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型 （2）柱间支撑）柱间支撑 分上柱柱间支撑和下柱柱间支撑。分上柱柱间支撑和下柱柱间支撑。作用是保证厂房结构的纵向刚度作用是保证厂房结构的纵向刚度和稳定性，并将山墙及天窗壁端的纵和稳定性，并将山墙及天窗壁端的纵向风荷载、吊车纵向水平制动力和纵向风荷载、吊车纵向水平制动力和纵向水平地震作用等传至基础。向水平地震作用等传至基础。3单层厂房结构3.3 单层厂房的结

25、构布置和构件选型当单层厂房有下列情况之一时，应设置柱间支撑：当单层厂房有下列情况之一时，应设置柱间支撑：（1）设有）设有3t及以上的悬挂式吊车；及以上的悬挂式吊车；（2）设有工作制级别为）设有工作制级别为A6A8或工作制级别为或工作制级别为A1A5、吊车起重量在、吊车起重量在10t及以上时；及以上时；（3）厂房跨度在）厂房跨度在18m及以上或柱高不小于及以上或柱高不小于8m时；时；（4）厂房纵向柱列的总数每列在）厂房纵向柱列的总数每列在7根以下时；根以下时；（5）露天吊车栈桥的柱列。）露天吊车栈桥的柱列。3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型 柱间支撑通常宜采用十字交叉的形式，交叉

26、构件的倾角一般在柱间支撑通常宜采用十字交叉的形式，交叉构件的倾角一般在3555之间。之间。图图3-17柱间支撑形式柱间支撑形式3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型 5.围护结构布置围护结构布置 围护结构中墙体一般沿厂房四周布置，墙体中通常设有圈梁、连系梁、围护结构中墙体一般沿厂房四周布置，墙体中通常设有圈梁、连系梁、过梁、基础梁等构件，山墙中一般还设置抗风柱。其作用是承受风、自重、过梁、基础梁等构件，山墙中一般还设置抗风柱。其作用是承受风、自重、地震等荷载作用，以及地基不均匀沉降所引起的内力。地震等荷载作用，以及地基不均匀沉降所引起的内力。3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置

27、和构件选型 （1）抗风柱的作用及布置原则）抗风柱的作用及布置原则3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型 （2）圈梁、连系梁、过梁和基础梁的作用及布置原则）圈梁、连系梁、过梁和基础梁的作用及布置原则 1）圈梁）圈梁 圈梁是设置于墙体内的现浇混凝土构件，它将墙体与排架柱、抗风柱等箍圈梁是设置于墙体内的现浇混凝土构件，它将墙体与排架柱、抗风柱等箍在一起，其作用是增强房屋的整体刚度，防止由于地基不均匀沉降或较大振在一起，其作用是增强房屋的整体刚度，防止由于地基不均匀沉降或较大振动荷载对厂房产生的不利影响。柱对圈梁仅其拉结作用，圈梁不承受墙体重动荷载对厂房产生的不利影响。柱对圈梁仅其拉结作用

28、，圈梁不承受墙体重量，故柱上不需设置支承圈梁的牛腿。量，故柱上不需设置支承圈梁的牛腿。3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型 2）连系梁）连系梁 3）过梁）过梁 4）基础梁）基础梁图图3-20 基础梁的布置基础梁的布置3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型3.3.2 构件选型 屋盖结构构件、吊车梁、墙体、支撑、连系梁、基础梁、柱和基础等。屋盖结构构件、吊车梁、墙体、支撑、连系梁、基础梁、柱和基础等。1.屋盖结构构件屋盖结构构件 屋盖结构构件起围护和承重双重作用，主要有屋面板（瓦或檩条）、屋面屋盖结构构件起围护和承重双重作

29、用，主要有屋面板（瓦或檩条）、屋面梁、屋架组成。梁、屋架组成。（1）屋面板）屋面板3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型图图3-21 大型屋面板与屋架的连接大型屋面板与屋架的连接3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型 （2）檩条）檩条 檩条搁置在屋架或屋面梁上，起着支承小型屋面板并将屋面荷载传给屋架檩条搁置在屋架或屋面梁上，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空间的作用。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空间刚度和稳定性。檩条的跨度一般为刚度和稳定性。檩条的跨度一般为4m和和6m。图

30、图3-23 钢筋混凝土檩条钢筋混凝土檩条3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型 檩条在屋架上弦可正放和斜放。檩条在屋架上弦可正放和斜放。正放为单向受弯构件；斜放为双向受弯构件。正放为单向受弯构件；斜放为双向受弯构件。图图3-24 檩条支座形式檩条支座形式3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型 （3）屋面梁和屋架）屋面梁和屋架3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型 （4）天窗架）天窗架 跨度一般为跨度一般为6m或或9m等。等。3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型 （5）托架）托架 跨度一般为跨度一般为12m。3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布

31、置和构件选型 2.吊车梁吊车梁 吊车梁类型有钢筋混凝土、预应力混凝土等截面或变截面的吊车梁以及钢吊车梁类型有钢筋混凝土、预应力混凝土等截面或变截面的吊车梁以及钢筋混凝土和钢组合式吊车梁。筋混凝土和钢组合式吊车梁。图图3-28 吊车梁的类型吊车梁的类型3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型 3.柱柱 排架柱和抗风柱。排架柱和抗风柱。钢筋混凝土排架柱一般由上柱、下柱和牛腿组成。钢筋混凝土排架柱一般由上柱、下柱和牛腿组成。上柱：矩形截面或环形截面；上柱：矩形截面或环形截面；下柱：矩形截面柱、下柱：矩形截面柱、I形截面柱、双肢柱和管柱等。形截面柱、双肢柱和管柱等。3单层厂房结构3.3 单层

32、厂房的结构布置和构件选型 3.柱柱 3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型 4.基础基础 单层厂房一般采用柱下独立基础（也称扩展基础）。单层厂房一般采用柱下独立基础（也称扩展基础）。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。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。杯形基础有阶形和锥形两种，杯形基础有阶形和锥形两种，3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型 4.基础基础 3单层厂房结构3.3 单层厂房的结构布置和构件选型 单层厂房排架结构实际上是空间结构，为简化计算，可将其简化为纵、单层厂房排架结构

33、实际上是空间结构，为简化计算，可将其简化为纵、横向平面排架分别计算。横向平面排架分别计算。横向排架计算的主要内容为：确定计算简图、荷载计算、内力计算和内力横向排架计算的主要内容为：确定计算简图、荷载计算、内力计算和内力组合。必要时，还应验算排架的侧移。其目的是为了获取排架柱各控制截面在组合。必要时，还应验算排架的侧移。其目的是为了获取排架柱各控制截面在各种荷载作用下的内力，并通过内力组合求得控制截面的最不利内力，依此作各种荷载作用下的内力，并通过内力组合求得控制截面的最不利内力，依此作为排架柱和基础设计的依据。为排架柱和基础设计的依据。3单层厂房结构3.4 排架结构的计算图图3-31 排架的计

34、算单元与计算简图排架的计算单元与计算简图 3.4.1 计算简图 1.计算单元计算单元 3单层厂房结构3.4 排架结构的计算 2.基本假定基本假定 （1）柱上端与屋架（或屋面梁）铰接，柱下端固接于基础顶面。）柱上端与屋架（或屋面梁）铰接，柱下端固接于基础顶面。（2）横梁（屋架或屋面梁）为轴向变形可忽略不计的刚性连杆。）横梁（屋架或屋面梁）为轴向变形可忽略不计的刚性连杆。图图3-32 横向平面排架横向平面排架3单层厂房结构3.4 排架结构的计算 3.计算简图计算简图 柱总高柱总高H=柱顶标高柱顶标高+基础顶面标高的绝对值（通常取室外地坪以下基础顶面标高的绝对值（通常取室外地坪以下500mm）；）；

35、上柱高上柱高Hu=柱顶标高吊车轨顶标高柱顶标高吊车轨顶标高+轨道构造高度轨道构造高度+吊车梁高；吊车梁高；下柱高下柱高Hl=HHu。排架柱的计算轴线分别取上、下柱截面的形心线。对变截面柱，其计算轴线呈排架柱的计算轴线分别取上、下柱截面的形心线。对变截面柱，其计算轴线呈折线形。折线形。跨度为厂房的轴线。跨度为厂房的轴线。3单层厂房结构3.4 排架结构的计算3.4.2 荷载计算 恒荷载：屋盖自重、上柱自重、下柱自重、吊车梁和轨道及连接件自重、以恒荷载：屋盖自重、上柱自重、下柱自重、吊车梁和轨道及连接件自重、以及有时支承在柱牛腿上的围护结构等自重。及有时支承在柱牛腿上的围护结构等自重。活荷载：屋面均

36、布活荷载、屋面雪荷载、屋面积灰荷载、吊车荷载和风荷载活荷载：屋面均布活荷载、屋面雪荷载、屋面积灰荷载、吊车荷载和风荷载等，除吊车荷载外，其他荷载均取自计算单元范围内。等，除吊车荷载外，其他荷载均取自计算单元范围内。3单层厂房结构3.4 排架结构的计算 1.恒荷载恒荷载 各种构件自重的标准值可按结构构件的设计尺寸与材料单位体积的自重计算各种构件自重的标准值可按结构构件的设计尺寸与材料单位体积的自重计算确定。确定。（1）屋盖自重）屋盖自重G1 屋盖自重包括屋架或屋面梁、屋面板、天沟板、天窗架、屋盖支撑、屋面构屋盖自重包括屋架或屋面梁、屋面板、天沟板、天窗架、屋盖支撑、屋面构造层（找平层、保温层、防

37、水层等）以及与屋架连接的设备管道等重力荷载。造层（找平层、保温层、防水层等）以及与屋架连接的设备管道等重力荷载。（2）起重机梁和轨道及零件自重）起重机梁和轨道及零件自重G2 （3）悬墙自重）悬墙自重G3 （4）柱自重）柱自重G4和和G53单层厂房结构3.4 排架结构的计算图图3-33 恒荷载作用位置及相应的排架计算简图恒荷载作用位置及相应的排架计算简图3单层厂房结构3.4 排架结构的计算 2.屋面活荷载屋面活荷载 屋面活荷载包括屋面均布活荷载、屋面雪荷载和屋面积灰荷载三种，均按屋面活荷载包括屋面均布活荷载、屋面雪荷载和屋面积灰荷载三种，均按屋面的水平投影面积计算。屋面的水平投影面积计算。（1）

38、屋面均布活荷载）屋面均布活荷载 （2）屋面雪荷载）屋面雪荷载 荷载规范规定，屋面水平投影面上的雪荷载标准值应按下式计算：荷载规范规定，屋面水平投影面上的雪荷载标准值应按下式计算：0ssrk3单层厂房结构3.4 排架结构的计算 2.屋面活荷载屋面活荷载 （3）屋面积灰荷载）屋面积灰荷载 屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中的较大值；屋面积灰荷屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中的较大值；屋面积灰荷载应与雪荷载或不上人的屋面均布活荷载两者中的较大值同时考虑。载应与雪荷载或不上人的屋面均布活荷载两者中的较大值同时考虑。3单层厂房结构3.4 排架结构的计算 3.起重机荷载起重机荷载 起

39、重机按其主要承重结构的形式分为单梁式和桥式两种。起重机按其主要承重结构的形式分为单梁式和桥式两种。桥式起重机作用在横向排架上的桥式起重机作用在横向排架上的起重机荷载有起重机竖向荷载和横向起重机荷载有起重机竖向荷载和横向水平荷载；作用在厂房纵向排架结构水平荷载；作用在厂房纵向排架结构上的为起重机纵向水平荷载。上的为起重机纵向水平荷载。3单层厂房结构3.4 排架结构的计算 起重机最大轮压标准值起重机最大轮压标准值Pk,max，最小轮压标准值，最小轮压标准值Pk,min。Pk,max和和Pk,min与吊车桥架重量与吊车桥架重量G、吊车额定起重量、吊车额定起重量Q以及小车重量以及小车重量Q1三者的重三

40、者的重力荷载满足下列平衡关系：力荷载满足下列平衡关系：n（P k,max+P k,min）=G+Q+Q1 3单层厂房结构3.4 排架结构的计算 对两台并行起重机，最对两台并行起重机，最大支座反力标准值大支座反力标准值Dk,max、最小支座反力标准值最小支座反力标准值Dk,min为为 Dk,max=Pik,maxyi Dk,min=Pik,minyi 3单层厂房结构3.4 排架结构的计算 起重机竖向荷载作用位置及计算简图起重机竖向荷载作用位置及计算简图 当厂房内设有多台吊车时，荷载规范规定：计算排架考虑多台吊车竖当厂房内设有多台吊车时，荷载规范规定：计算排架考虑多台吊车竖向荷载时，对单层吊车的单

41、跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不宜多于向荷载时，对单层吊车的单跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不宜多于 2 台；对单层吊车的多跨厂房的每个排架，不宜多于台；对单层吊车的多跨厂房的每个排架，不宜多于 4 台。台。3单层厂房结构3.4 排架结构的计算 （2）起重机横向水平荷载）起重机横向水平荷载 起重机横向水平荷载是指吊起重物的小车在运行中突然刹车时，小车和重起重机横向水平荷载是指吊起重物的小车在运行中突然刹车时，小车和重物自重的水平惯性力，其值为运行重量与运动加速度的乘积。物自重的水平惯性力，其值为运行重量与运动加速度的乘积。3单层厂房结构3.4 排架结构的计算 起重机横向水平荷载标准

42、值可按下式计算：起重机横向水平荷载标准值可按下式计算：Tk总总=（Q+Q1）g 对于一般四轮桥式起重机，每个轮子产生的横向水平制动力的标准值对于一般四轮桥式起重机，每个轮子产生的横向水平制动力的标准值Tk可可按下式计算：按下式计算：gQQTTkk144总3单层厂房结构3.4 排架结构的计算 起重机水平荷载的设计值：起重机水平荷载的设计值：Tmax=QTikyi 如果两台起重机作用下的如果两台起重机作用下的Dmax已求得，则两台起重机作用下的已求得，则两台起重机作用下的Tmax可直接可直接由由Dmax求得求得max,maxmaxkkPTDT3单层厂房结构3.4 排架结构的计算 考虑到小车正反两个

43、方向行驶时均可能刹车，故考虑到小车正反两个方向行驶时均可能刹车，故Tmax的作用方向既可以向的作用方向既可以向左又可向右，其作用位置可近似取吊车梁顶面标高处。左又可向右，其作用位置可近似取吊车梁顶面标高处。荷载规范规定：考虑多台吊车水平荷载时，对单跨或多跨厂房的每个荷载规范规定：考虑多台吊车水平荷载时，对单跨或多跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不应多于排架，参与组合的吊车台数不应多于2台。台。3单层厂房结构3.4 排架结构的计算 （3）起重机纵向水平荷载）起重机纵向水平荷载 起重机纵向水平荷载标准值起重机纵向水平荷载标准值T0,k，应按作用在一边轨道上所有刹车轮的最大，应按作用在一边轨道上

44、所有刹车轮的最大轮压之和的轮压之和的10%采用，即采用，即10max,0kknpT3单层厂房结构3.4 排架结构的计算 4.风荷载风荷载 垂直于建筑物表面上的风荷载标准值应按下式计算：垂直于建筑物表面上的风荷载标准值应按下式计算：0wwzszk3单层厂房结构3.4 排架结构的计算 风荷载计算风荷载计算3单层厂房结构3.4 排架结构的计算 （1）柱顶以下墙面上的水平风荷载近似按均布荷载计算，其风压高度变化）柱顶以下墙面上的水平风荷载近似按均布荷载计算，其风压高度变化系数按柱顶标高取值，即柱顶以下墙面上的均布风荷载可按下列公式计算：系数按柱顶标高取值，即柱顶以下墙面上的均布风荷载可按下列公式计算：

45、q1=wk1B=s1zw0B q2=wk2B=s2zw0B3单层厂房结构3.4 排架结构的计算 （2）排架柱顶以上的水平风荷载由屋面风荷载的水平分量和屋架端部的风）排架柱顶以上的水平风荷载由屋面风荷载的水平分量和屋架端部的风荷载两部分叠加，以水平集中力的形式作用于排架柱顶，即荷载两部分叠加，以水平集中力的形式作用于排架柱顶，即BwhhlhBwFzssssnikiw024312111sin3单层厂房结构3.4 排架结构的计算3.4.3 排架结构内力计算 1.排架上的荷载作用情形排架上的荷载作用情形 对单跨排架，通常对单跨排架，通常需考虑如下需考虑如下8种单独荷种单独荷载作用情形。载作用情形。3单

46、层厂房结构3.4 排架结构的计算 等高双跨，共有等高双跨，共有12种单独荷载作用情形。种单独荷载作用情形。3单层厂房结构3.4 排架结构的计算 2.等高排架内力计算等高排架内力计算 等高排架是指各柱的柱顶标高相同，或柱顶标高虽不相同，但柱顶由倾斜横等高排架是指各柱的柱顶标高相同，或柱顶标高虽不相同，但柱顶由倾斜横梁相连的排架。梁相连的排架。图图3-46 等高排架计算简图等高排架计算简图3单层厂房结构3.4 排架结构的计算 （1）单阶一次超静定柱的求解方法）单阶一次超静定柱的求解方法令令=Hu/H，n=Iu/Il，根据图乘法可得：，根据图乘法可得：3单层厂房结构3.4 排架结构的计算 （1）单阶

47、一次超静定柱的求解方法）单阶一次超静定柱的求解方法力法方程为力法方程为0pR令令=Hu/H，n=Iu/Il，根据图乘法可得：，根据图乘法可得：lEICH03MEIHlp21223单层厂房结构3.4 排架结构的计算 把把、p代入力法方程得代入力法方程得HMCR3111123323nC 其中其中3单层厂房结构3.4 排架结构的计算 （2）排架柱顶水平集中力作用下的剪力分配）排架柱顶水平集中力作用下的剪力分配 等高排架各柱顶的水平位移均相等，即等高排架各柱顶的水平位移均相等，即1=2=i=，每根柱分担的剪力为，每根柱分担的剪力为iiV13单层厂房结构3.4 排架结构的计算 取横梁为脱离体，由平衡条件

48、得取横梁为脱离体，由平衡条件得niiniiniVVVVVF11211则则niiF11，代入式，代入式iiV1得得FFViniiii1113单层厂房结构3.4 排架结构的计算 （3）任意荷载作用下的剪力分配）任意荷载作用下的剪力分配3单层厂房结构3.4 排架结构的计算 力法方程力法方程0022221211212111FFxxxx3单层厂房结构3.4 排架结构的计算 3.考虑厂房整体空间作用的排架内力计算考虑厂房整体空间作用的排架内力计算 （1）厂房整体空间作用的概念）厂房整体空间作用的概念 当结构布置不同或荷载分布不均匀时，由于屋盖等纵向联系构件将各榀排当结构布置不同或荷载分布不均匀时，由于屋盖

49、等纵向联系构件将各榀排架或山墙联系在一起，故各榀排架或山墙的受力及变形都不是独立的，而是相架或山墙联系在一起，故各榀排架或山墙的受力及变形都不是独立的，而是相互制约的。这种排架与排架、排架与山墙之间的相互制约作用，称为厂房的整互制约的。这种排架与排架、排架与山墙之间的相互制约作用，称为厂房的整体空间作用。体空间作用。单层厂房整体空间作用的程度主要取决于屋盖的水平刚度、荷载类型、厂单层厂房整体空间作用的程度主要取决于屋盖的水平刚度、荷载类型、厂房跨度、山墙刚度和间距等因素。房跨度、山墙刚度和间距等因素。荷载分布不均匀时，可不考虑厂房的整体空间作用。荷载分布不均匀时，可不考虑厂房的整体空间作用。属

50、于局部荷载时，宜考虑其整体空间作用。属于局部荷载时，宜考虑其整体空间作用。3单层厂房结构3.4 排架结构的计算 （2）厂房空间作用分配系数）厂房空间作用分配系数图图3-54 厂房在柱顶集中力作用下的整体空间工作厂房在柱顶集中力作用下的整体空间工作3单层厂房结构3.4 排架结构的计算 厂房空间作用的大小可通过空间作用分配系数厂房空间作用的大小可通过空间作用分配系数来反映。来反映。空间作用分配系数可表示为：空间作用分配系数可表示为：0.100RR3单层厂房结构3.4 排架结构的计算 （3）考虑厂房整体空间作用时排架内力计算）考虑厂房整体空间作用时排架内力计算 由图可见，考虑厂房整体空间作用时，柱顶