第九章工业建筑.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第九章,工 业 建 筑,本章内容提要,工业建筑是建筑的重要组成部分，与民用建筑一样具有建筑的共同性，但其主要是满足工业生产的需要，因此在建筑空间、建筑结构、建筑设备等方面具有自己的特点，生产工艺决定厂房的结构形式和平面布置。,单层厂房的结构类型有钢筋混凝土排架结构和刚架结构。通常由横向排架、纵向联系构件、支撑系统组成了厂房的 承重骨架；围护结构包括外墙、屋面、天窗等；厂房的起重运输设备有悬挂吊车、梁式吊车、桥式吊车和悬臂吊车等。,单层厂房的定位轴线分为横向定位轴线和纵向定位轴线。纵、横向定位轴线在平面上形成有规律的网格称为柱网，柱网尺寸的确定实际上就是确定厂房的跨度和柱距，定位轴线的定位是以柱网布置为基础，是设备安装及施工放线的依据。,单层厂房的屋面与民用建筑相比，面积大，开设有天窗，并且要满足不同生产条件的要求。厂房屋面的排水和防水是厂房屋面构造的主要问题；在大跨度和多跨度单层厂房中，仅靠侧窗不能满足自然采光和通风的要求，常在屋面上设置天窗，按其在屋面的位置不同分为上凸式天窗、下沉式天窗和平天窗。,轻钢结构是在普通钢结构的基础上发展起来的一种新型结构形式，它包括所有轻型屋盖下采用的钢结构。单层轻钢结构厂房一般采用门式刚架为承重结构，其上设檩条、轻型屋面板，柱外侧有轻质墙架，柱内侧可设吊车梁。,学习目标要求,1,了解工业建筑的特点和类型,2,掌握单层厂房的结构类型和组成,3,掌握单层厂房定位轴线的布置原则,4,了解单层厂房常用的起重运输设备,5,掌握屋面排水方案及主要节点构造,6,了解天窗类型及常用天窗组成及构造,7,掌握轻钢结构厂房的结构组成及构造要求,学习重点和难点,本章学习重点：单层厂房的结构组成和类型；定位轴线的布置；屋面排水方案及主要节点构造；轻钢结构厂房的结构组成。,学习难点：构件之间的连接及构造要求。,第一节 工业建筑概述,一、工业建筑的特点,1,生产工艺决定厂房的结构形式和平面布置,2,内部空间大,3,厂房屋顶面积大，构造复杂,4,荷载大,5,需满足生产工艺的某些特殊要求,二、工业建筑的分类,在建筑设计中通常按厂房的用途、层数、生产状况等方面进行分类。,1,按用途分,（,1,）主要生产厂房,（,2,）辅助生产车间,（,3,）动力厂房,（,4,）储藏用建筑,（,5,）运输用建筑,（,6,）其他,2,按层数分,（,1,）单层厂房,（,2,）多层厂房,（,3,）混合层数厂房,3,按生产状况分,（,1,）热加工车间,（,2,）冷加工车间,（,3,）恒温、恒湿车间,（,4,）有侵蚀性介质作用的车间,（,5,）洁净车间,第二节 单层工业厂房的结构组成与类型,一、单层厂房的结构组成,1,横向排架：由基础、柱、屋架组成。厂房结构承受的纵向荷载（结构自重、屋面荷载、雪载和吊车竖向荷载等）及横向水平荷载（风载和吊车横向制动力、地震力）主要通过横向排架传至基础和地基，如图,9-5,所示。,图,9-5,横向排架示意图,（,1,）基础,基础的类型,1,）独立基础,杯形基础,薄壳基础和板肋基础,见图,9-6,2,）,条形基础,见图,9-7,3,）桩基础,见图,9-8,图,9-6,独立基础,a,）杯形基础,b,）薄壳基础,c,）板肋基础,图,9-7,条形基础,图,9-8,桩基础,（,2,）柱,1,）厂房中的柱由柱身（又分为上柱和下柱）、牛腿及柱上预埋件组成。,2,）柱的类型,按材料可分为钢筋混凝土柱、钢柱、砖柱等,按截面形式可分为单肢柱、双肢柱等,单肢柱的截面形式有矩形、工字形及空心管柱等；,双肢柱的截面形式有平腹杆柱、斜腹杆柱、双肢管柱等。如图,9-9,所示。,图,9-9,柱子的类型,3,）柱的预埋件是指预先埋设在柱身上与其它构件连接用的各种铁件（如钢板、螺栓及锚拉钢筋等），这些铁件的设置与柱的位置及柱与其它构件的连接方式有关，在进行柱的设计及施工时，应根据具体情况将这些铁件准确无误地埋在柱上。,预埋件的位置及作用如图,9-10,所示。,图,9-10,柱的预埋件,注,1,M1,与屋架连接用埋件,2,M2,、,M3,与吊车梁连接用埋件,3,M4,、,M5,与柱间支撑连接用埋件,（,3,）屋架（或屋面梁）,1,）屋架的类型：,按材料分为混凝土屋架和钢屋架两类；,按钢筋的受力情况分为预应力和非预应力两种。,当厂房跨度较大时采用桁,(heng),架式屋架较经济，其外形有三角形、梯形、折线形和拱形四种形式。,三角形屋架,屋架的外形如等腰三角形，屋面坡度为,1/2,1/5,，适用于跨度,9,m,、,12,m,、,15,m,的中、轻型厂房，如图,9-11,所示。,图,9-11,三角形屋架,梯形屋架,屋架的上弦杆件坡度一致，屋面坡度一般为,1/101/12,，适用于跨度为,18m,、,24m,、,30m,的中型厂房，如图,9-12,所示。,图,9-12,梯形屋架,折型屋架,屋架上的弦杆件是由若干段折线形杆件组成。屋面坡度一般为,1/51/15,，适用于,15m,、,18m,、,24m,、,36m,的中型和重型工业厂房，如图,9-13,所示。,图,9-13,折型屋架,拱形屋架,屋架上的弦杆件是由若干段曲线形杆件组成。屋面坡度一般为,1/31/30,，适用于,18m,、,24m,、,36m,的中、重型工业厂房，如图,9-14,所示。,图,9-14,拱形屋架,2,）屋架与柱的连接：屋架与柱的连接方法有焊接和螺栓连接两种。,焊接，就是将屋架（或屋面梁）端部支撑部位预埋铁件，吊装前先焊上一块垫板，就位后与柱顶预埋钢板通过焊接连接在一起，如图,9-15,（,a,）所示。,螺丝连接是在柱顶伸出预埋螺栓，在屋架（或屋面梁）下弦端部预埋铁件，就位前焊上带有缺口的支撑钢板，吊装就位后，用螺母将屋架拧牢，为防止螺母松动，常将螺母与支撑钢板焊牢，如图,9-15,（,b,）所示。,图,9-15,屋架与柱的连接,a,）焊接方式,b,）螺栓连接方式,3,）屋架与屋面板的连接,每块屋面板的肋部底面均有预埋铁件与屋架（或屋面梁）上弦相应处预埋铁件相互焊接，其焊接点不少于三点，板与板缝隙均用不低于,C15,细石混凝土填实，如图,9-16,所示。,图,9-16,屋面板与屋架的连接,4,）屋架与天沟板的连接,天沟板端底部的预埋铁件与屋架上弦的预埋铁件四点焊接，与屋面板间的缝隙加通长钢筋，再用不低于,C15,混凝土填实，如图,9-17,所示。,图,9-17,天沟板与屋架的连接,5,）屋架与檩条的连接,檩条与屋架上弦的连接有焊接和螺栓连接两种，如图,9-18,所示。,图,9-18,檩条与屋架的连接,a),檩条,b),焊接连接,c),螺栓连接,6,）钢筋混凝土屋面梁主要用于跨度较小的厂房，有单坡和双坡之分，单坡仅用于边跨；截面有,T,形和工字形两种，因腹板较薄故称其为薄腹梁。,2,纵向联系构件,纵向联系构件是由吊车梁、基础梁、连系梁、圈梁等组成，与横向排架构成骨架，保证厂房的整体性和稳定性；,1,）吊车梁,吊车梁类型,按截面形式分，有等截面的,T,形、,I,字形、元宝式吊车梁、等截面鱼腹梁、空腹鱼腹式吊车梁等；,按生产制作方式分有非预应力钢筋混凝土与预应力钢筋混凝土；,按材料分有钢筋混凝土吊车梁和钢吊车梁等，如图,9-19,所示。,图,9-19a,钢筋混凝土吊车梁,图,9-19b,预应力钢筋混凝土吊车梁,图,9-19c,钢吊车梁,吊车梁与柱的连接多采用焊接连接的方法。安装前先在吊车梁底焊一块垫板，安装就位后再将垫板与柱子牛腿顶面的预埋件焊牢，以承受吊车的竖向荷载。,吊车梁翼缘与上柱内缘的预埋件用角钢或钢板连接牢固，以承受吊车横向水平刹车力。,吊车梁的对头空隙、吊车梁与柱间空隙用细石混凝土填实。,如图,9-20,所示。,图,9-20,吊车梁与柱的连接,2,）基础梁,单层厂房采用钢筋混凝土排架结构时，一般厂房将外墙或内墙砌筑在基础梁上，基础梁两端架设在相邻独立基础的顶面，截面形式多采用上宽下窄的梯形截面，图,9-21,所示。,图,9-21,基础梁与基础的连接,基础梁顶面标高应至少低于室内地坪,50mm,，高于室外地坪,100mm,。,基础梁一般直接搁置在基础顶面上，当基础较深时，可采用加垫块、设置高杯口基础或在柱的下部分加设牛腿等措施。,当基础产生沉降时，基础梁底的坚实土将对梁产生反拱作用；寒冻地区土壤冻胀也将对基础梁产生反拱作用，因此在基础梁底部应留有,50,100,mm,的空隙，寒冻地区基础梁底铺设厚度,300 mm,的松散材料，如矿渣、干砂，如图,9-22,所示。,基础梁搁置的构造要求：,图,9-22,基础梁防冻措施,3,）连系梁,连系梁是厂房纵向柱列的的水平联系构件，主要用来增强厂房的纵向刚度，并传递风荷载至纵向柱列。,有设在墙内与墙外两种，设在墙内的连系梁也称墙梁，有承重和非承重之分。,当墙体高度超过一定限度时，砖砌体强度不足以承受其自重，可在墙体上设置连系梁，以承受其上部墙体的重量，并将该部分墙重通过连系梁传给柱子，这种连系梁称为承重连系梁（或墙梁），它与柱的连接需要有可靠的传力性能。,承重连系梁一般为预制，搁置在牛腿柱上，采用螺栓连接或焊接连接。,非承重连系梁的主要作用是在减少砖墙的计算高度，以满足其允许高厚比，同时承受墙上的水平荷载。,非承重墙连系梁一般采用现浇，它与柱之间用钢筋拉接，只传递水平力而不传递竖向力，它将上部墙体的重量传给下部墙体，由墙下基础梁承受，如图,9-23,所示。,图,9-23,连系梁与柱连接,a,）连系梁截面形式及尺寸,b,）连系梁与柱的连接,4,）圈梁,圈梁是沿厂房外纵墙、山墙在墙内设置的连续封闭梁。,圈梁的位置通常在柱顶设一道、吊车梁附近增设一道、如果厂房高度过高可考虑增设多道圈梁，并尽量兼做窗过梁。,圈梁截面一般为矩形或,L,形。圈梁应与柱子伸出的预埋筋进行连接，如图,9-24,所示。,图,9-24,圈梁与柱连接,3,支撑系统与抗风柱,（,1,）支撑系统,单层厂房的支撑系统包括柱间支撑和屋盖支撑两大部分。其作用是加强厂房结构的空间刚度，保证结构构件在安装和使用阶段的稳定和安全；承受并传递水平风荷载、纵向地震力以及吊车制动时的冲击力。,1,）柱间支撑,一般设在厂房变形缝的区段中部，其作用是承受山墙抗风柱传来的水平荷载和吊车产生的水平制动力，并传递给基础，以加强纵向柱列的整体刚性和稳定性，是必须设置的一种支撑。,柱间支撑宜采用型钢制成钢构件，如图,9-25,所示,图,9-25,柱间支撑,一般设在屋盖之间，其作用是保证屋架上下弦杆件在受力后的稳定，并保证将山墙传来的风荷载的传递。它包括水平支撑和垂直支撑两部分。,水平支撑一般布置在房架的上下弦杆之间，沿厂房横向或纵向布置。水平支撑有屋架上弦支撑、屋架下弦支撑、纵向水平支撑、纵向水平系杆等，如图,9-26,所示。,垂直支撑是设置在屋架间的一种竖向支撑，它主要是保证屋架或屋面梁安装和使用的侧向稳定，并能提高厂房的整体刚度，如图,9-26c),所示。,2,）屋盖支撑,图,9-26,屋盖支撑,（,2,）抗风柱,在单层工业厂房的山墙处应设置抗风柱以增加端部墙体的整体刚度和稳定性。,抗风柱的布置原则有两点：,一是在柱的选型上一般与排架柱同类型；,二是在不影响厂房端部开门的情况下抗风柱的间距取,4,5,6m,。,抗风柱截面形式常为矩形，尺寸常为,400,mm600mm,或,400mm800mm,。,抗风柱与屋架的连接多为铰接，在构造处理上必须满足以下要求：,一是水平方向应有可靠的连接，以保证有效地传递风荷载；,二是在竖向应使屋架与抗风柱之间有一定的相对竖向位移的可能性，以防抗风柱与厂房沉降不均匀时屋盖的竖向荷载传给抗风柱，对屋盖结构产生不利影响。,因此屋架与抗风柱之间一般采用弹簧钢板连接。,4,围护结构,（,1,）外墙,单层厂房的外墙必须具有足够的刚度和稳定性。,单层厂房外墙按承重方式不同分为承重墙、承自重墙和框架墙。,承重墙一般用于中、小型厂房，其构造与民用建筑构造相似；,当厂房跨度和高度较大，或厂房内起重运输设备吨位较大时，通常由钢筋混凝土排架柱来承受屋盖和起重运输荷载，外墙只承受自重起围护作用，这种墙称为承自重墙；,某些高大厂房的墙体往往分成几段砌筑在墙梁上，墙梁支承在排架柱上，这种墙称为框架墙。,承自重墙和框架墙是厂房外墙的主要形式。根据墙体材料不同，厂房外墙又可分为砌块墙、板材墙和轻质板材墙。,（,2,）屋盖结构,屋盖结构分为有檩体系和无檩体系两种。,有檩屋盖由小型屋面板、槽板、檩条、屋架或屋面梁、屋盖支撑系统组成。其整体刚度较差，只适用于一般中、小型的厂房。,无檩屋盖由大型屋面板、屋面梁或屋架等组成，其整体刚度较大，适用于各种类型的厂房。,一般屋盖的组成有：屋面板、屋面架（屋面梁）、屋架支撑、天窗架、檐沟板等组成。,二、单层厂房的结构类型,1,排架结构,排架结构是目前单层厂房中最基本的、最普遍的结构形式，柱与屋架（屋面梁）铰接，柱与基础刚接，如图,9-27,、,28,所示。,屋架、柱子、基础组成了厂房的横向排架，连系梁、吊车梁、基础梁等均为纵向连系构件，它们和支撑构件将横向排架联成一体，组成坚固的骨架结构系统。,依其所用材料不同分为钢筋混凝土排架结构、钢筋混凝土柱与钢屋架组成的排架结构和砖架结构。,图,9-27,排架结构,图,9-28,排架结构示意图,2,刚架结构,刚架结构是将屋架（或屋面梁）与柱子合并为一个构件，柱子与屋架（或屋面梁）的连接处为刚性节点，柱子与基础一般做成铰接。,刚架结构的优点是梁柱合一，构件种类较少，结构轻巧，空间宽敞，但刚度较差，适用于屋盖较轻的无桥式吊车或吊车吨位不大、跨度和高度较小的厂房和仓库。,常用的刚架结构是装配式门式刚架。门式刚架顶节点做成铰接的称为三铰门架。也可以做成两铰门式刚架。,为了便于施工吊装，两铰门式刚架通常做成三段，常在横梁中弯矩为零（或弯短较小）的截面处设置接头，用焊接或螺栓连接成整体。常用的两铰和三铰刚架形式如图,9-29,、,30,所示,图,9-29,门式刚架结构,a),人字形刚架,b),带吊车人字形刚架,c),弧形拱刚架,d),带吊车弧形刚架,图,9-30,门式刚架结构示意图,第三节 厂房内部起重运输设备,厂房内部的起重运输设备主要有三类：,一是地面运输设备，如板车、电瓶车、汽车、火车等；,二是垂直运输设备，如安装在厂房上部空间的各种类型的起重吊车；,三是辅助运输设备，如各种输送管道、传送带等。,在这些起重设备中以各种形式的吊车对厂房的布置、结构选型等影响最大。,常见的起重吊车设备主要有悬挂式单轨吊车、梁式吊车、桥式吊车和悬臂式吊车等类型。,单轨悬挂式吊车由电葫芦（即滑轮组）和工字形钢轨组成，如图,9-31,所示。,工字形钢轨悬挂在屋架下弦或屋面大梁的下面，电葫芦安装在钢轨上，按钢轨线路运行及起吊重物。,单轨悬挂式吊车主要适用于,5t,以下货物的起吊和运输。,由于轨道悬挂在屋架下弦或屋面大梁的下面，所以屋盖结构应有较大的刚度。,图,9-31,单轨悬挂吊车,二、梁式吊车,梁式吊车由梁架和电葫芦组成。有悬挂式和支撑式两种类型，如图,9-32,所示。,悬挂式吊车是在屋架下弦或屋面梁下面悬挂双轨，在双轨上设置可滑行的单梁，在单梁上安装电葫芦。,支撑式吊车是在排架柱的牛腿上安装吊车梁和钢轨，钢轨上设可滑行的单梁，单梁上安装滑轮组。,两种吊车的单梁都可以按轨道纵向运行，梁上滑轮组可横向运行和起吊货物。因此，吊车可服务到厂房固定跨间的全部面积。,当梁架采用悬挂式布置时，起重量一般不超过,5t,，工作人员可在地面上手动或电动操纵，适用于起重工作量不大或检修设备；,当梁架支撑于吊车梁上时，起重量一般不超过,15 t,，可以在地面上电动操纵，也可在吊车梁架一端的司机室内操纵。,图,9-32,梁式吊车,a),、,b),悬挂式电动单梁吊车,c),、,d),吊车梁支撑电动单梁吊车,三、桥式吊车,桥式吊车由桥架和起重行车（或称小车）组成。桥式吊车是在厂房排架柱的牛腿上安装吊车梁及轨道，桥架支撑于吊车梁上，可沿吊车梁上的轨道纵向往返行驶，而起重行车则沿桥架横向移动，一般在桥架一端的起重行车上或司机室内操作，如图,9-33,所示。,根据运输要求，桥式吊车的起重行车上可设单钩或双钩（即主钩和副钩），也可设抓斗，用于装卸或运输散料。,由于桥式吊车是工业定型产品，应使厂房的跨度和高度与所选吊车的跨度相适应，并且满足运行安全的需要，同时在柱间适当位置设置通向吊车司机室的钢梯平台。,桥式吊车由于桥架刚度和强度较大，所以适用于跨度较大和起吊及运输较重的生产厂房，其起重范围可由,5 t,至数百吨，在工业建筑中应用很广。,图,9-33,桥式吊车,四、悬臂吊车,常用的悬臂吊车有固定式旋转悬臂吊车和壁行式悬臂吊车两种，如图,9-34,所示。,固定式旋转悬臂吊车一般固定在厂房的柱子上，可旋转,180,，其服务范围为以臂长为半径的半圆面积内，适用于在固定地点及供某一固定生产设备的起重、运输之用。,壁行式悬臂吊车可沿厂房纵向往返行走，服务范围限定在一条一臂长为宽度的狭长矩形范围内。,悬臂吊车布置方便，使用灵活，一般起重量可达,8,10 t,，悬臂长可达,8,10m,，在实际工程中有一定应用。,图,9-34,悬臂吊车,第四节 单层厂房的柱网尺寸和定位轴线,一、柱网尺寸及其选择,柱网是厂房承重柱的定位轴线在平面上排列所形成的网格。柱网尺寸的确定实际上就是确定厂房的跨度和柱距，跨度是柱子纵向定位轴线间的距离，柱距是相邻柱子横向定位轴线间的距离。通常把与横向排架平行的轴线称为横向定位轴线；与横向排架平面垂直的轴线称为纵向定位轴线。纵、横向定位轴线在平面上形成有规律的网格，如图,9-35,所示。,柱网的选择与生产工艺、建筑结构、材料等因素密切相关，并符合,厂房建筑模数协调标准,（,GBJ686,）中的规定。,图,9-35,单层厂房定位轴线,1,跨度,两纵向定位轴线间的距离称为跨度。单层厂房的跨度在,18m,及,18m,以下时，取扩大模数,30M,数列，如,9m,、,12m,、,15m,、,18m,；在,18m,以上时取扩大模数,60M,数列，如,24m,、,30m,、,36m,等。,2,柱距,两横向定位轴线的距离称为柱距。单层厂房的柱距应采用扩大模数,60M,数列，如,6 m,、,12 m,，一般情况下均采用,6 m,。抗风柱柱距宜采用扩大模数,15M,数列，如,4,5 m,、,6 m,、,7,5 m,。,二、定位轴线的划分及其确定,定位轴线的划分是以柱网布置为基础，并与柱网的布置相一致。厂房的定位轴线分为横向定位轴线和纵向定位轴线两种。,1,横向定位轴线,厂房横向定位轴线主要用来标定纵向构件的标志端部，如屋面板、吊车梁、连系梁、基础梁、墙板、纵向支撑等。,（,1,）中间柱与横向定位轴线的关系,一般中间柱的中心线与横向定位轴线相重合，且横向定位轴通过柱基础、屋架中心线及各纵向连系构件如屋面板、吊车梁等的接缝中心，如图,9-36,所示。,（,2,）山墙处横向定位轴线的关系,山墙为非承重墙时，墙内缘与横向定位轴线相重合，且端部柱的中心线应自定位轴线向内移,600mm,，如图,9-37,所示。,山墙为砌体承重时，墙内缘与横向定位轴线间的距离应按砌体块料类别分别为半块或半块的倍数或墙厚的一半，以保证伸入山墙内的屋面板与砌体之间有足够的搭接长度。屋面板与砌体或砌体内的钢筋混凝土垫梁相连接。,（,3,）横向变形缝处柱与横向定位轴线的关系,横向伸缩缝、防震缝处的柱应采用双柱及两条横向定位轴线。柱的中心均应从定位轴线向内侧各移,600mm,。两轴线间加插入距,i,，,i,应等于伸缩缝或防震逢的宽度,e,，如图,9-38,所示。,图,9-36,中间柱与横向定位轴线的关系,图,9-37,非承重山墙与横向定位轴线的关系,图,9-38,伸缩缝、防震缝处柱与横向定位轴线的关系,2,纵向定位轴线,纵向定位轴线主要用来标定厂房横向构件的标志端部，如屋架的标志尺寸以及大型屋面板的边缘。厂房纵向定位轴线应视其位置不同而具体确定。,（,1,）外墙、边柱与纵向定位轴线的关系,在有吊车的厂房中，为使吊车规格与厂房结构相协调，确定二者的关系如下：,L=,Lk,+2e,式中,L,厂房跨度，即纵向定位轴线间的距离；,Lk,吊车跨度，即吊车轨道中心线间的距离（可查吊车规格资料）；,e,吊车轨道中心线至定位轴线间的距离。一般取,750 mm,。当吊车为重级工作制而需要设安全走道板，或者吊车起重量大于,50,t,时可为,1000 mm,；在砖混结构的厂房中，当采用梁式吊车时，,e,值允许为,500 mm,。见图,9-39,所示。,e,值是由上柱截面高度,h,，吊车端部构造尺寸,B,（即轨道中心线至吊车端部外缘的距离），以及吊车运行侧方安全间隙尺寸,C,b,（吊车运行时，吊车与上柱内缘间的安全间隙尺寸）等因素确定的。,h,值由结构设计确定，一般为,400,500 mm,；,B,值由吊车生产技术要求确定，一般为,186,400 mm,；吊车侧方安全间隙,C,b,与吊车起重量的大小有关，当吊车起重量等于或小于,50t,时，,C,b,值取,80 mm,，吊车起重量等于或大于,63t,时，,C,b,为,100 mm,。,图,9-39,吊车跨度与厂房跨度的关系,在实际工程中，由于吊车型式、起重量、厂房跨度、柱距以及是否设置吊车走道板等条件的不同，外墙、边柱与纵向定位轴线的关系可出现两种情况：,封闭结合,当,h,+B+,C,b,e,时，边柱外缘、墙内缘宜与纵向定位轴线相重合，此时屋架端部与墙内缘也重合，也就是说纵向定位轴线与边柱外缘、外墙内缘三者相重合，见图,9-40,所示 。这样确定的轴线称为“封闭轴线”，形成“封闭结合”。这时屋架上可采用整数块标准屋面板（目前常用,1,5m6,0m,大型板），经适当调整板缝后即可铺到屋架的标志端部，不需另设补充构件，屋面板与外墙内表面之间无缝隙，具有构造简单、施工方便的特点。适用于无吊车或只设悬挂式吊车的厂房,。,非封闭结合,当,h,+B+,C,b,e,时，如再采用“封闭结合”的定位方法，已经不能满足吊车安全运行所需的净空尺寸。因此需将边柱外缘从定位轴线向外推移，即边柱外缘与纵向定位轴线之间增设联系尺寸,c,，上部屋面板与外墙之间也出现空隙，也就是说纵向定位轴线与柱边缘、墙内缘不再重合，称为“非封闭结合”。见图,9-40,所示。此时屋顶上部空隙需做构造处理，处理方法一般有挑砖、加铺补充小板及结合檐沟等,当厂房采用承重墙结构时，承重外墙的墙内缘与纵向定位轴线间的距离宜为半块砌块的倍数，或使墙体的中心线与纵向定位轴线相重合，,若为带壁柱的承重墙，其内缘与纵向定位轴线相重合，或与纵向定位轴线相间半块或半块砌体的整数倍。,图,9-40,墙、边柱与纵向定位轴线的关系,a,）封闭结合,b),非封闭结合,（,2,）中柱与纵向定位轴线的关系,中柱处纵向定位轴线的确定方法与边柱相同，定位轴线与屋架 或屋面大梁的标志尺寸相重合。,1,）等高跨中柱与纵向定位轴线的定位,无变形缝时的等高跨中柱,等高厂房的中柱宜设单柱和一条纵向定位轴线，且上柱的中心线宜与纵向定位轴线相重合。上柱截面高度一般取,600mm,，以保证屋顶承重结构的支撑长度，如图,9-41a,）所示。,当相邻跨内的桥式吊车起重量在,30t,以上，厂房柱距较大或有其他构造要求时中柱仍可采用单柱，但需设两条纵向定位轴线，两轴线间距离叫做插入距，用,i,表示，此时上柱中心线与插入距中心线重合，如图,9-41 b),所示。其插入距,i,应符合,3M,数列（即,300 mm,或其整数倍）。当其围护结构为砌体时，,i,可采用,M/2,（即,50 mm,）或其整数倍。,图,9-41,等高跨中柱为单柱时的纵向定位轴线,a,）一条定位轴线,b),两条定位轴线,h,上柱截面高度；,i,插入距,设变形缝时的等高跨中柱,当等高跨厂房设有纵向伸缩缝时，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梁应搁置在活动支座上，两轴线间插入距,i,等于伸缩缝宽,e,。,等高跨厂房需设置纵向防震缝时，应采用双柱及双条纵向定位轴线。其插入距,i,应根据防震缝的宽度,e,及两侧是否“封闭结合”，分别确定为,e,，或,e,+,c,，或,c,+,e,+,c,，如图,9-42 a),、,b),、,c),所示。,图,9-42,等高跨中柱为双柱时的纵向定位轴线,2,）不等高跨中柱与纵向定位轴线的定位,无变形缝时的不等高跨中柱,不等高跨处采用单柱时，把中柱看作是高跨的边柱；对于低跨，为简化屋面构造，一般采用封闭结合。根据高跨是否封闭及封墙位置的高低，纵向定位轴线按两种情况定位：,a,高跨采用封闭结合，且高跨封墙底面高于低跨屋面，高跨上柱外缘与封墙内缘及纵向定位轴线相重合，宜采用一条纵向定位轴线。若封墙底面低于低跨屋面，宜采用两条纵向定位轴线，其插入距,i,等于封墙厚度,t,，即,i,=,t,，如图,9-43a,）、,b,）所示。,b,当高跨采用非封闭结合，上柱外缘与纵向定位轴线不能重合，应采用两条纵向定位轴线。插入距根据高跨封墙高度或是低于低跨屋面，分别等于联系尺寸或封墙厚度加联系尺寸,c,，即,i,=,c,或,i,=,c,+,t,，如图,9-43c,）、,d,）所示。,图,9-43,高低跨处单柱与纵向定位轴线的关系,i,插入距；,t,封墙厚度；,c,联系尺寸；,t,墙厚,有变形缝时的不等高跨中柱,不等高跨处设纵向伸缩缝时，采用双柱、两条纵向定位轴线，并设插入距。其插入距,i,可根据封墙位置的高低，分别定为,i,=,e,或,i,=,e,+,t,；根据高跨是否是封闭结合，分别定为,i,=,e,或,i,=,e,+,c,+,t,，如图,9-44,所示。,图,9-44,高低跨处双柱与纵向定位轴线的关系,3,纵横跨相交处柱与定位轴线的联系,在纵横跨的厂房中，常在纵横跨相交处设有变形缝，使纵横跨在结构上各自独立。所以纵横跨应有各自的柱列和定位轴线，两轴线间设插入距，其定位轴线编号常以跨数较多的为标准。,第五节 单层工业厂房屋面与天窗,单层工业厂房屋面的功能、构造与民用建筑屋面基本相同，但由于面积大同时承受振动、高温、腐蚀、积灰等内部生产工艺条件的影响，也存在一定差异，单层工业厂房屋面具有以下特点：,1,单层厂房屋面除了承受自重、风、雪等荷载外，还要承受起重设备冲击荷载和机械振动的影响，因此要求其刚度、强度较大。,2,单层厂房体积巨大，屋面面积大，多跨成片的厂房各跨间有的还有高差，使排水路径长，接缝多，排水、防水构造复杂，并影响整个厂房的造价。,3,单层厂房屋面上常设有天窗，以便于采光与通风。设置各种采光通风天窗，不仅导致屋面荷载的增加，还使结构、构造复杂化。,4,恒温恒湿的精密车间要求屋面具有较高的保温隔热性能，有爆炸危险的厂房屋面要求防爆、泻压，有腐蚀介质的车间屋面要求防腐等。,一、单层厂房的屋面,在工业厂房的屋面构造中解决好屋面的排水和防水是厂房屋面构造的主要问题，较一般民用建筑构造复杂，同时应力求减轻自重，降低造价。,1,屋面排水,单层厂房屋面排水方式和民用建筑一样，分无组织排水和有组织排水两种。按屋面部位不同，可分屋面排水和檐口排水两部分，其排水方式应根据气候条件、厂房高度、生产工艺特点、屋面积大小等因素综合考虑。,（,1,）无组织排水,条件允许时，应优先选用无组织排水，如在少雨地区、屋面坡度较小和等级较低的厂房，多采用无组织排水方式。有一些特殊要求的厂房，在生产过程中会散发大量粉尘的屋面或散发腐蚀性介质的车间，容易造成管道堵塞而渗漏，宜采用无组织排水。无组织排水有檐口排水、缓长坡排水等方式。,高低跨厂房的高低跨相交处若高跨为无组织排水时，在低跨屋面的滴水范围内要加铺一层滴水板作保护层。,（,2,）有组织排水,单层工业厂房有组织排水形式可具体归纳为以下几种：,挑檐沟外排水,屋面雨水汇集到悬挑在墙外的檐沟内，再从雨水管排下。当厂房为高低跨时，可先将高跨的雨水排至低跨屋面，然后从低跨挑檐沟引入地下，见图,9-45,（,a,）。采用该方案时，水流路线的水平距离不应超过,20,米，以免造成屋面渗水。,长天沟外排水,在多跨厂房中，为了解决中间跨的排水，可沿纵向天沟向厂房两端山墙外部排水，形成长天沟外排水，见图,9-45,（,b,）。长天沟板端部作溢流口，以防止在暴雨时因竖管来不及泻水而使天沟浸水。,该排水形式避免了在室内设雨水管，构造简单，排水简捷,内排水,严寒地区多跨厂房宜选用内排水方案。中间天沟内排水将屋面汇集的雨水引向中间跨及边跨天沟处，再经雨水斗引入厂房内的雨水竖管及地下雨水管网，见图,9-45,（,c,）。,内排水优点是不受厂房高度限制，屋面排水较灵活，适用于多跨厂房。严寒地区采用可防止因结冻胀裂引起屋檐和外部雨水管的破坏。缺点是铸铁雨水管等金属材料消耗大，室内须设天沟，有时会妨碍工艺设备的布置，构造复杂，造价高。,内落外排水,当厂房跨度不多或地下管线铺设复杂时，可用悬吊式水平雨水管将中间天沟的雨水引至两边跨的雨水管中，构成所谓内落外排水，见图,9-45,（,d,）。,内落外排水优点是可以简化室内排水设施，生产工艺的布置不受地下排水管道的影响，但水平雨水管易被灰尘堵塞，有大量粉尘积于屋面的厂房不宜采用。,图,9-45,单层厂房屋面有组织排水形式,(a)(b),(c)(d),(a),外天沟外排水,(b),长天沟外排水,(c),内排水,(d),内落外排水,1,-,天沟,2-,立管,3-,明（暗）沟,4-,地下雨水管,5-,悬吊管,2,屋面防水,单层厂房的屋面防水主要有卷材防水、构件自防水等类型。应根据厂房的使用要求和防水、排水的有机关系，结合屋盖形式、屋面坡度、材料供应、地区气候条件及当地施工经验等因素来选择合适的防水形式。,（,1,）卷材防水,分为保温和不保温两种。其构造做法与民用建筑基本相同，但厂房屋面往往承受冲击荷载、震动荷载，变形可能性大，易引起拉裂而渗漏。下面仅就几个特殊部位的构造处理加以介绍。,接缝,大型屋面板相接处的缝隙，必须用细石混凝土灌缝填实。在无保温层的屋面上，屋面板短边端肋的交接缝处的卷材被拉裂的可能性较大，应加以处理。一般采用在交接缝上加铺一层干铺卷材延伸层（,300,）的做法，效果较好。屋面板长边的交接缝处变形较小，一般不必特别处理。,挑檐,屋面为无组织排水时，可用外伸的檐口板或利用顶部圈梁挑出挑檐板。挑檐处应处理好卷材的收头，以防止卷材起翘、翻裂。通常可采用卷材自然收头和附加镀锌铁皮收头的方法。见图,9-46,所示。,纵墙外天沟,南方地区较多采用外天沟外排水的形式，其槽形天沟板一般支承在钢筋混凝土屋架端部挑出的水平挑梁上或钢屋架、钢筋混凝土屋面大梁端部的钢牛腿上。见图,9-47,所示。,中间天沟,中间天沟设于等高多跨厂房的两坡屋面之间，一般用两块槽形板作天沟或去掉屋面板上的保温层而形成的自然中间天沟。见图,9-48,所示。,高低跨处泛水,如在厂房平行高低跨方向无变形缝，而由墙梁承受高跨侧墙墙体荷载时，墙梁下需设牛腿。因牛腿有一定高度，因此高跨墙梁与低跨屋面之间必然形成一个大空隙，这段空隙应采用较薄的墙来填充，并作泛水处理。见图,9-49,所示。,图,9-46,挑檐构造,a),卷材自然收头,b),附加镀锌铁皮收头,图,9-47,纵墙外天沟外排水构造,图,9-48,中间天沟排水构造,a,）,b),a,）双槽板天沟,b),在屋面板上直接做内天沟,图,9-49,高低跨处泛水,a,）,b,）,c,）,a,）、,b,）有天沟高低跨泛水,c,）无天沟高低跨泛水,（,2,）构件自防水,常用的是钢筋混凝土构件自防水屋面板，利用屋面板本身的密实性和抗渗性，对板缝进行局部处理而形成防水的屋面。,钢筋混凝土构件自放水屋面板缝的处理方法归纳起来有嵌缝式、脊带式和搭盖式。,嵌缝式、脊带式,嵌缝式构件自防水屋面是利用大型屋面板作防水构件，板缝嵌油膏防水。若在嵌缝上面再粘贴一层卷材作防水层，则成为脊带式防水，其防水性能更好。,搭盖式防水,搭盖式构件自防水屋面的构造原理和瓦材相似，如用,F,型屋面板作防水构件，板的纵缝上下搭接，横缝和脊缝用盖瓦覆盖。这种屋面安装简便，但板形复杂，不便生产，在运输过程中易损坏等特点。,3,屋面的保温与隔热,（,1,）屋面的保温有保温层铺在屋面板上部、保温层设在屋面板下部和保温层与承重基层相结合等三种做法。,保温层铺在屋面板上部与民用建筑做法相同；,保温层设在屋面板下部有直接喷涂保温层和吊挂保温层两种做法；,保温层与承重基层相结合即把屋面板和保温层结合起来，甚至将承重、保温、防水功能三者合一，目前常用的有配筋加气混凝土屋面板和夹心钢筋混凝土屋面板。,（,2,）屋面隔热。当厂房高度在,9,米以上可不考虑隔热，主要用加强通风来达到降温的目的，；当厂房高度小于,9,米或小于等于跨度的二分之一时宜作隔热处理，具体做法就是在屋面上架空混凝土板或预制水泥隔热拱。,二、厂房的天窗,在大跨度和多跨度的单层工业厂房中，由于面积大，仅靠侧窗不能满足自然采光和自然通风的要求，常在屋面上设置各种类型的天窗。,天窗按其在屋面的位置不同分为上凸式天窗、下沉式天窗和平天窗。,1,上凸式天窗,上凸式天窗包括矩形天窗、,M,型天窗、梯形天窗等，这几种天窗构造均沿厂房纵向布置，双侧采光，是我国单层工业厂房采用最多的一种，但增加了厂房的体积和屋顶重量，结构复杂，造价高，抗震性能差。现就矩形天窗为例介绍上凸式天窗的构造。,矩形天窗主要由天窗架、天窗扇、天窗屋面板、天窗端壁、天窗侧板组成。见图,9-50,所示,图,9-50,矩形天窗构造,（,1,）天窗架,天窗架是天窗的承重构件，常用钢筋混凝土天窗架或钢天窗架，支承在屋架或屋面梁上，跨度有,6,米、,9,米、,12,米三种。钢筋混凝土天窗架一般由三榀或两榀预制构件拼接而成，各榀之间采用螺栓连接，支脚与屋架采用焊接；钢天窗架常采用桁架式，其支架与,屋架节点的连接一般也采用焊接，适用于较大跨度。,（,2,）天窗屋面,天窗屋面的构造一般与厂房屋面构造相同，多采用无组织排水，并在天窗檐口下部的屋面上铺设滴水板；雨量多或天窗高度和宽度较大时，宜采用有组织排水。,（,3,）天窗侧板,天窗侧板是天窗扇下的围护结构，相当于侧窗的窗台，其高度应能防止雨水溅入厂房内，并且不被积雪挡住天窗扇的开启，从厂房屋面至侧板上缘一般不小于,300mm,，经常有大风及多雪地区宜适当增高至,400,600mm,，过高会加大天窗架的高度。,天窗侧板一般做成与屋面板长度相同的钢筋混凝土槽型板，安装时将它与天窗架上的预埋件焊牢。,（,4,）天窗端壁,天窗两侧的山墙称为天窗端壁。其作用是支承天窗屋面板，围护天窗端部。常采用预制钢筋混凝土肋型板，用于钢筋混凝土屋架，可根据天窗的跨度不同由三块或两块拼接而成。端壁板及天窗架与屋架上弦的连接均通过预埋件焊接，要求保温的车间侧板两肋之间应填入保温材料，外面再做泛水与厂房屋面连接。见图,9-51,所示。,图,9-51,钢筋混凝土天窗端壁构造,（,5,）天窗扇,天窗扇多为钢材制成，按开启方式分为上悬式和中悬式，可按一个柱距独立开启分段设置，也可按几个柱距同时开启通长设置。,由于天窗位置较高，需要经常开关的天窗应设置开关器。,2,下沉式天窗,下沉式天窗是在拟设天窗的部位把屋面板下移，铺在屋架的下弦上，利用屋架上、下弦之间的空间做成采光口或通风口。与矩形天窗相比可省去天窗架及其附件，从而降低了厂房的高度，减轻了天窗自重。根据下沉部位的不同可分为横向下沉式、纵向下沉式、井式天窗。以井式天窗为例介绍下沉式天窗的构造。,（,1,）井式天窗的布置方式有单侧布置、两侧对称布置、两侧错开布置和跨中布置。,（,2,）井式天窗构造组成有屋架、檩条、井底板、井口板、挡风侧墙、挡雨设施和排水装置等，见图,9-52,所示；,（,3,）井底板铺设有横向和纵向铺设两种方式。横向铺设是井底板平行于屋架摆设，铺板前应先在屋架下弦上搁置檩条；纵向铺设是把井底板直接放在屋架下弦上，可省去檩条，增加天窗垂直静空高度。,图,9-52,井式天窗的构造组成示例,3,平天窗,平天窗是根据采光需要设置带空洞的屋面板，在空洞上安装透光材料所形成的天窗。它具有采光效率高，不设天窗架，构造简单屋面荷载小，布置灵