混凝土结构单层厂房结构的布置.pptx

本章重点本章重点熟悉单层工业厂房结构的选型与结构布熟悉单层工业厂房结构的选型与结构布置方法置方法；掌握钢筋混凝土排架的荷载与内力计算方掌握钢筋混凝土排架的荷载与内力计算方法、内力组合原则及柱的截面设计方法法、内力组合原则及柱的截面设计方法；熟悉排架柱的配筋构造要求。熟悉排架柱的配筋构造要求。u单层厂房单层厂房u多层厂房多层厂房u层数混合的层数混合的厂房厂房如精密仪表、电子、食品等工业如精密仪表、电子、食品等工业如化学工业、热电厂等如化学工业、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廓尺寸较大，故宜直接在地面上生产而设计成单层厂房 工业厂房的分类工业厂房的分类 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，按层层数数分类，可分为：分类，可分为：u混合结构混合结构 u钢筋混凝土钢筋混凝土结构结构 单层厂房的分类单层厂房的分类 对无吊车或吊车吨位不超过对无吊车或吊车吨位不超过5t、跨度在、跨度在15m以内、柱顶标高以内、柱顶标高不超过不超过8m且无特殊工艺要求的小型厂房，可采用混合结构且无特殊工艺要求的小型厂房，可采用混合结构 对有重型吊车、跨度大于对有重型吊车、跨度大于36m或有特殊工艺要求的大型厂房，或有特殊工艺要求的大型厂房，可采用全钢结构或由钢筋混凝土柱与钢屋架组成的结构可采用全钢结构或由钢筋混凝土柱与钢屋架组成的结构 （1）按生产规模按生产规模可分为：可分为：大型、中型和小型大型、中型和小型。（2）按按跨跨度度、高高度度和和吊吊车车起起重重量量等等因因素素的的不不同同可可分分为为：混混合合结结构构、钢结构和钢筋混凝土结构。钢结构和钢筋混凝土结构。u钢结构钢结构 除上述情况以外的单层厂房均可采用混凝土结构。而且除特除上述情况以外的单层厂房均可采用混凝土结构。而且除特殊情况之外，一般均采用装配式钢筋混凝土结构殊情况之外，一般均采用装配式钢筋混凝土结构单层厂房的特点：单层厂房的特点：一般说来单层厂房具有以下结构特点：一般说来单层厂房具有以下结构特点：(1)单层厂房结构的跨度大、高度大，承受的荷载大，因而单层厂房结构的跨度大、高度大，承受的荷载大，因而构件的内力大，截面尺寸大，用料多。构件的内力大，截面尺寸大，用料多。(2)单层厂房常承受动力荷载单层厂房常承受动力荷载(如吊车荷载、动力机械设备如吊车荷载、动力机械设备荷载等荷载等)，因此在进行结构设计时须考虑动力荷载的影响。，因此在进行结构设计时须考虑动力荷载的影响。(3)单层厂房是空旷型结构，室内几乎无隔墙，仅在四周设单层厂房是空旷型结构，室内几乎无隔墙，仅在四周设置柱和墙。柱是承受屋盖荷载、墙体荷载、吊车荷载以置柱和墙。柱是承受屋盖荷载、墙体荷载、吊车荷载以及地震作用的主要构件。及地震作用的主要构件。(4)单层厂房的基础受力大，因此对工程地质勘察需提出较单层厂房的基础受力大，因此对工程地质勘察需提出较高的要求，并作深入的分析，以确定地基承载力和基础高的要求，并作深入的分析，以确定地基承载力和基础埋置深度、形式与尺寸。埋置深度、形式与尺寸。单层厂房的分类单层厂房的分类 （3）按承重结构体系按承重结构体系可分为：可分为：排架结构和刚架结构排架结构和刚架结构。排架结构图（单跨与多跨、等高与不等高）排架结构图（单跨与多跨、等高与不等高）排架结构由屋架排架结构由屋架(或屋面梁或屋面梁)、柱和基础组、柱和基础组成成,柱与屋架铰接，而与基础刚接。柱与屋架铰接，而与基础刚接。钢筋混凝土排架结构是目前单层厂房结构钢筋混凝土排架结构是目前单层厂房结构的基本形式，跨度可超过的基本形式，跨度可超过30m，高度可达，高度可达2030m或更高，吊车吨位可达或更高，吊车吨位可达l50t甚至更甚至更大。大。刚架结构图刚架结构图刚架也是由横梁、柱和基础组成。与排架不同的是，刚刚架也是由横梁、柱和基础组成。与排架不同的是，刚架的柱与横梁刚接，而与基础铰接。目前常用的刚架是装架的柱与横梁刚接，而与基础铰接。目前常用的刚架是装配式钢筋混凝土门式刚架配式钢筋混凝土门式刚架(梁柱合一的钢筋混凝土结构梁柱合一的钢筋混凝土结构)。2.1.1 单层厂房结构结构的组成组成 单层厂房结构是由若干构件组成的一个复杂的空间受力体系。单层厂房结构是由若干构件组成的一个复杂的空间受力体系。1.屋面板屋面板2.天沟板天沟板 3.天窗架天窗架 4.屋架屋架 5.托架托架 6.吊车梁吊车梁 7.排架柱排架柱 8.抗风柱抗风柱 9.基基 础础 10.连系梁连系梁 11.基础梁基础梁12.天窗架垂天窗架垂直支撑直支撑 13.屋架下弦屋架下弦横向水平支撑横向水平支撑14.屋架端部屋架端部垂直支撑垂直支撑 15.柱间支撑柱间支撑 单层工业厂房空间结构图单层工业厂房空间结构图2.1单层工业厂房结构的组成和布置单层工业厂房结构的组成和布置单层工业厂房结构的组成和布置单层工业厂房结构的组成和布置装配式钢筋混凝土单层厂房结构是由多种构件组成的空间整体。根据组成构件的作用不同，可将单层厂房结构分为承重结构和围护结构两大类。直接承受荷载并将荷载传递给其它构件的构件如屋面板、天窗架、屋架、柱、吊车梁和基础是单层厂房的主要承重结构构件.外纵墙、山墙、连系梁、抗风柱(有时还有抗风梁或抗风桁架)和基础梁都是围护结构构件，这些构件所承受的荷载，主要是墙体和构件的自重以及作用在墙面上的风荷载。结构组成:2.1.1 单层厂房结构结构的组成组成 n屋盖结构屋盖结构 有檩体系有檩体系 无檩体系无檩体系 由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋盖支撑组成，有时还包括有天窗架盖支撑组成，有时还包括有天窗架和托架等构件和托架等构件。刚度大。刚度大。由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖支撑所组成。支撑所组成。刚度小。刚度小。1.屋盖结构屋盖结构 屋盖结构屋盖结构2.纵、横向平面排架纵、横向平面排架 v横向平面排架：包括横梁横向平面排架：包括横梁(屋架屋架)、横向柱列及基础，、横向柱列及基础，是厂房的基本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。排架传至基础及地基。横向平面排架横向平面排架1.风压力风压力2.风吸力风吸力 3.屋面荷载屋面荷载 4.天窗荷载天窗荷载 5.屋架荷载屋架荷载 6.吊车竖向荷载吊车竖向荷载 7.吊车横向荷载吊车横向荷载8.牛腿自重牛腿自重 9.墙自重墙自重 10.地基反力地基反力v纵向平面排架：由连系梁、吊车梁、纵向柱列、柱间支撑和基础纵向平面排架：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，承受纵向水平荷载。和刚度，承受纵向水平荷载。纵向平面排架纵向平面排架1.山墙传来的风力山墙传来的风力2.吊车纵向制动力吊车纵向制动力 3.连系梁连系梁4.柱间支撑柱间支撑5.吊车梁吊车梁 6.柱柱3.围护结构围护结构 位于厂房的四周，包括纵墙、横墙（山墙）、抗风柱、连系梁、基础梁等构件。这些构件所承受的荷载，主要是墙体和构件的自重以及作用在墙面上的风荷载。4.支撑系统支撑系统 单层厂房支撑包括屋盖支撑和柱间支撑两类，应应了解各支撑了解各支撑的作用和设置条件及设置位置。的作用和设置条件及设置位置。（1）屋盖支撑屋盖支撑 v 上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑 v 下弦横向水平支撑下弦横向水平支撑 v 纵向水平支撑纵向水平支撑 v 垂直支撑和水平系杆垂直支撑和水平系杆 v 天窗架支撑天窗架支撑 上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑v构成构成：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：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。平桁架。v作用作用：保证屋架上弦的侧向稳定性；增强屋盖的整体刚度；作为山：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它纵向水平墙抗风柱的顶端水平支座，承受由山墙传来的风荷载和其它纵向水平荷载，并传至厂房纵向柱列。荷载，并传至厂房纵向柱列。v布置布置：当当屋盖为有檩体系，或屋盖为无檩体系，但屋面板与屋架的屋盖为有檩体系，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；一或第二柱间布置；当当设有天窗，且天窗通过厂房端部的第二柱间或设有天窗，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内沿纵向设置13道通长的受压系杆，将天窗范围内各榀屋架与上弦道通长的受压系杆，将天窗范围内各榀屋架与上弦横向水平支撑连系起来。横向水平支撑连系起来。上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑下弦横向水平支撑下弦横向水平支撑 下弦横向水平支撑下弦横向水平支撑v构成构成：沿厂房跨度方向用交叉角：沿厂房跨度方向用交叉角钢、直腹杆和屋架下弦杆构成的钢、直腹杆和屋架下弦杆构成的水平桁架水平桁架。v作用作用：将山墙风荷载及纵向水：将山墙风荷载及纵向水平荷载传至纵向柱列；防止屋架平荷载传至纵向柱列；防止屋架下弦侧向振动。下弦侧向振动。v布置布置：当当屋架下弦设有悬挂吊屋架下弦设有悬挂吊车，或厂房内有较大振动，或山车，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。横向水平支撑设置在同一柱间。纵向水平支撑纵向水平支撑v构成构成：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：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。v作用作用：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。加强厂房的空间工作；保证托架上弦的侧向稳定。v布布置置：当当设设有有软软钩钩桥桥式式吊吊车车且且厂厂房房高高度度大大、吊吊车车起起重重量量较较大大，应应在在屋屋架架下下弦弦端端节节间间沿沿厂厂房房纵纵向向通通长长或或局局部部设设置置一一道道；当当已已设设有有下下弦弦横横向向水水平平支支撑撑时时，为为保保证证厂厂房房空空间间刚刚度度，应应尽尽可可能能与与横横向向水水平平支支撑撑连连接接，以形成封闭的水平支撑系统。以形成封闭的水平支撑系统。纵向水平支撑布置纵向水平支撑布置 垂直支撑垂直支撑v构成构成：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：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形或W形。形。v作用作用：保证屋架受荷后在平面外的稳定；传递纵向水平力。：保证屋架受荷后在平面外的稳定；传递纵向水平力。v布置布置：应应与下弦横向水平支撑布置在同一柱间内。与下弦横向水平支撑布置在同一柱间内。当当厂厂房房跨跨度度小小于于18m且且无无天天窗窗时时，一一般般可可不不设设垂垂直直支支撑撑和和水水平平系杆；系杆；当当厂厂房房跨跨度度1830m、屋屋架架间间距距为为6m、采采用用大大型型屋屋面面板板时时，应应在在每每一一伸伸缩缩缝缝区区段段端端部部的的第第一一或或第第二二柱柱间间，屋屋架架跨跨中中设设置置一一道道垂直支撑；垂直支撑；当当屋屋架架跨跨度度大大于于30m时时，应应在在每每一一伸伸缩缩缝缝区区段段端端部部的的第第一一或或第第二柱间，屋架跨度二柱间，屋架跨度1/3左右的节点处设置两道垂直支撑。左右的节点处设置两道垂直支撑。垂垂直直支支撑撑及及水水平平系系杆杆 水平系杆水平系杆v构成构成：分为上弦水平系杆和下弦水平系杆：分为上弦水平系杆和下弦水平系杆。v作作用用：上上弦弦水水平平系系杆杆是是为为保保证证屋屋架架上上弦弦或或屋屋面面梁梁受受压压翼翼缘缘的的侧侧向向稳稳定定；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。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。v布布置置：当当屋屋盖盖设设置置垂垂直直支支撑撑时时，未未设设置置垂垂直直支支撑撑的的屋屋架架间间，在在相相应应于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。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。刚刚性性系系杆杆（压压杆杆）：凡凡设设在在屋屋架架端端部部主主要要支支承承节节点点处处和和屋屋架架上上弦弦屋屋脊脊节节点点处处的的通通长长水水平平系系杆杆，均均应应采采用用刚刚性性系系杆杆；当当屋屋架架横横向向水水平平支支撑撑设设在在伸伸缩缩缝缝区区段段两两端端的的第第二二柱柱间间内内时时，第第一一柱柱间间内内的的水水平平系系杆杆均均应应采采用用刚性系杆。刚性系杆。柔性系杆（拉杆）：柔性系杆（拉杆）：其余均可采用柔性系杆。其余均可采用柔性系杆。天窗架支撑天窗架支撑v构成构成：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。：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。v作用作用：保证天窗架上弦的侧向稳定：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；将天窗端壁上的风荷载传给屋架。v布置布置：纵向位置（柱间）纵向位置（柱间）：一般一般天窗架上弦横向水平支撑和垂直支撑均设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。置在天窗端部第一柱间内。横向位置（道）横向位置（道）：一般一般垂直支撑设置在天窗两侧。垂直支撑设置在天窗两侧。水水平平系系杆杆：在在未未设设置置上上弦弦横横向向水水平平支支撑撑的的天天窗窗架架间间设设置置；应应在在上上弦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。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。天窗架支撑布置天窗架支撑布置（2）柱间支撑柱间支撑 柱间支撑是纵向平面排架中最主要的抗侧力构件，其作用是承受纵向水平荷载和提高纵向刚度。v构构成成：由由交交叉叉钢钢杆杆件件组组成成，交交叉叉倾倾角角宜宜取取45，支支撑撑钢钢构构件件的的截截面面尺尺寸寸需需经经承载力和稳定计算确定承载力和稳定计算确定。v作作用用：提提高高厂厂房房的的纵纵向向刚刚度度和和稳稳定定性性；将将吊吊车车纵纵向向水水平平制制动动力力、山山墙墙及及天天窗端壁的风荷载、纵向水平地震作用等传至基础。窗端壁的风荷载、纵向水平地震作用等传至基础。v形形式式：十十字字交交叉叉形形；当当柱柱间间要要通通行行或或放放置置设设备备，或或柱柱距距较较大大而而不不宜宜采采用用交交叉支撑时，可采用门架式支撑。叉支撑时，可采用门架式支撑。v分类分类：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。：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。l上上柱柱柱柱间间支支撑撑：位位于于牛牛腿腿上上部部，并并在在柱柱顶顶设设置置通通长长的的刚刚性性系系杆杆；承承受受作作用用在在山山墙墙及及天天窗窗壁壁端的风荷载，并保证厂房上部的纵向刚度。端的风荷载，并保证厂房上部的纵向刚度。l下下柱柱柱柱间间支支撑撑：位位于于牛牛腿腿下下部部；承承受受上上部部支支撑撑传传来来的的内内力力、吊吊车车纵纵向向制制动动力力和和纵向水平地震作用等，并将其传至基础纵向水平地震作用等，并将其传至基础。柱间支撑布置柱间支撑布置v布布置置：当当设设有有A6A8的的吊吊车车，或或A1A5的的吊吊车车起起重重量量10t时时或或厂厂房房跨跨度度18m，或或柱柱高高8m时时或或厂厂房房每每列列纵纵向向柱柱总总数数7根根时时或或设设有有3t以以上上的的悬悬挂挂吊吊车车时时或或露露天天吊吊车车栈栈桥桥的的柱柱列列，应应设设置置柱柱间间支撑支撑。l上上柱柱柱柱间间支支撑撑设设置置：一一般般在在伸伸缩缩缝缝区区段段两两端端与与屋屋盖盖横横向向水水平平支支撑撑相相对对应应的的柱柱间间以以及及伸伸缩缩缝缝区区段段中中央央或或临临近近中中央央的的柱柱间间。l下下柱柱柱柱间间支支撑撑设设置置：在在伸伸缩缩缝缝区区段段中中部部与与上上柱柱柱柱间间支支撑撑相相应应的的位位置置。优优点点：纵纵向向水水平平荷荷载载作作用用下下传传力力路路线线较较短短；厂厂房房两两端端的的温温度度伸伸缩缩变变形形较较小小；厂厂房房纵纵向向构构件件的的伸伸缩缩受受柱柱间间支支撑撑的的约约束束较较小小，所所引引起起的的结结构构温温度度应力也较小。应力也较小。柱柱间间支支撑撑与与伸伸缩缩变变形形的的关关系系u荷载传递荷载传递竖向荷载传递图竖向荷载传递图横向排架是主要的承重结构，屋架、排架柱和基础是主要的承重构件。横向水平荷载传递图横向水平荷载传递图 纵向水平荷载传图纵向水平荷载传图