yang第8次课第2章单层工业厂房1
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第2章 单层工业厂房结构设计
1
本章重点： 熟悉单层工业厂房结构的选型与结构布置方法； 掌握钢筋混凝土排架的结构分析方法（计算简
图、荷载与内力计算方法）、内力组合原则及柱 的截面设计方法； 熟悉排架柱、牛腿、柱下独立基础的配筋构造要 求。
2
结构类型和结构体系 单厂的结构构件选型与支撑布置 铰接排架的内力分析与组合 单厂排架柱设计 牛腿设计 柱下单独基础设计
组成：屋面板、檩条、屋面梁或屋架、天窗 架、支撑、托架
作用：承重、围护，与支撑体系将纵横向平 面排架连接成整体并传递荷载
荷载：屋面活荷载、雪荷载、自重等
14
2、横向平面排架
由横梁、横向柱列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（自重、屋面活荷载、雪
荷载和吊车竖向荷载等）及横向水平荷载（风、地震、水平
制动）主要通过横向平面排架传至基础及地基。
15
横向平面排架上竖向荷载的传力途径
屋面荷载
天窗架
屋面板
吊车竖向荷载 吊车梁
屋架
柱
纵墙自重 连系梁
基础
基础梁
地基
16
横向平面排架上横向水平荷载的传力途径
吊车横向水平荷载
吊车梁
横向风荷载
天窗架
屋面板
屋架
柱 基础 地基
纵墙
横向水平地震作用
17
吊车横向水平荷载
27
联系尺寸
封闭轴线
非封闭轴线 （有联系尺寸）
纵向定位轴线与边柱的关系
➢柱距6m，无吊车 或Q<20t时，用封 闭轴线。
➢柱距6m、 20t<Q<32t时，采 用非封闭轴线， D=125mm；
➢柱距12m或Q>50t 时，采用插非入距 封闭轴 线， D=250、 500mm。d)非封闭轴线
（有插入距）
按外形分：单跨与多跨、等高与不等高、 单层与多层；
按结构体系分：排架、刚架
5
排架结构：
由屋面梁或屋架、柱和基础组成。排 架的柱与屋架铰接而与基础刚接。 根据材料不同可分为：钢-钢筋混凝 土排架、钢筋混凝土-砖排架、钢筋 混凝土排架。
6
刚架结构：
柱与屋架（梁）刚接而与基础常为 铰接。有折线形门式刚架、拱形门 式刚架；三铰式、两铰式。 简单轻巧，但刚度较差，适用于无 吊车或吊车吨位不大于100kN、跨 度不超过18m的轻型厂房。
19
吊车纵向水平荷载
吊车梁
wenku.baidu.com
天窗端壁 天窗架
纵向风荷载
屋盖及屋盖支撑
纵向地震作用
山墙
抗风柱
纵向水平荷载传递路线
柱
基础
20
向排架 通过纵
4、围护结构
组成：纵墙、山墙、横墙、墙梁、抗风柱、 连系梁、基础梁等。
作用：围护和承重。主要承受墙体和构件的 自重以及作用在墙面的风载。
21
厂房结构的设计步骤
横向风荷载
屋面板
吊车梁 天窗架
屋架
横向地震作用
纵墙
横向水平荷载传递路线
柱
基础
18
向排架 通过横
3、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和刚度，承 受吊车纵向水平荷载、纵向水平地震作用、以及作用在山墙传 来的纵向风荷载等。纵向柱列柱子数量较多，并有吊车梁，连 系梁，柱间支撑等，故杆件内力不大，不考虑地震作用时，一 般可不进行纵向平面排架计算。
4）屋架 14）屋架垂直支撑
12）天窗架垂直支撑 2）天沟板 13）屋架下弦横向支撑
5）托架
8）抗风柱
10）连系15梁）柱间支撑 6）吊车梁
11）基础梁 9）基础
7）排架柱
9
10
11
12
结构组成
屋盖结构 横向平面排架 纵向平面排架 围护结构
承重结构 围护结构
13
1、屋盖结构
有檩、无檩体系。多用无檩体系。
7
2.2 结构组成及荷载传递
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
8
单层排架结构组成
3）天窗架 1）屋面板
3
单层厂房的特点：
单厂结构的跨度大、高度大、荷载大、内力 大、截面尺寸大
常承受动力荷载 隔墙少，柱是承受屋盖荷载、墙体荷载、吊
车荷载以及地震荷载的主要构件
4
2.1 结构类型和结构体系
按承重结构的材料分
砌体混合结构（无吊车或Q<50kN，l<15m， 柱顶标高不超过8m）；
钢筋混凝土结构 钢结构（重型吊车Q>1500kN ，l>36m）
施工图阶段 ——
结构布置图（屋面、柱、基础等）
构件布置与配筋图
节点大样图
22
2.3 结构布置
2.3.1 厂房平面布置 2.3.2 支撑布置 2.3.3 围护结构布置
23
2.3.1 厂房平面布置
1、柱网布置 2、变形缝
24
1、柱网布置
横向定位轴线——定柱距、屋面板跨、吊车梁跨。 即吊车梁、连系梁、基础梁、屋面板及外墙板等一 系列纵向构件的标志长度（实际尺寸+构造尺寸）。
纵向定位轴线——定跨度，即屋架的标志长度。
为设计标准化、生产工业化、施工机械化，通常有：
➢柱距一般用6m或6m的倍数（局部抽柱）。个别采 用9m柱距。
➢跨度在18m以下的，采用3m的倍数；18m以上的采 用6m的倍数。必要时采用21m，27m，33m。
25
26
横向定位轴线与柱的关系
➢在厂房端部与山墙内边缘重合，须将山墙内侧第一排柱中 心内移600mm；伸缩缝两边的柱中心线向两边移动600mm。 目的是使端屋架和山墙抗风柱的位置不发生冲突。
一个建设项目的设计，一般包括工艺设计、建筑设计、结
构设计和设备设计（如水、暖、电等）等几方面。就单层厂房
结构设计而言，可分为方案设计、技术设计和施工图绘制等三
个阶段。 方案设计阶段 ——
确定柱网布置等平面问题 确定结构形式、标高等剖面问题
进行结构构件选型、初估尺寸
确定结构计算简图
技术设计阶段 —— 荷载计算及排架内力分析 结构构件（柱、基础等）设计
28
插入距
d)非封闭轴线 （有插入距）
纵向定位轴线与中柱的关系
29
等高跨：上柱中心线与纵向轴线重合 高低跨：
单柱（高跨Q<20t，轴线在高跨柱边；若 Q>32T，两条轴线，高跨柱边向高跨纵轴线 外移插入距A=D)
双柱（ Q<20t，轴线分别在高低跨柱外侧边， 中间相隔伸缩缝C和封墙厚度B；若高跨 Q>32T时，高跨柱边还应向高跨轴线外移D， 中间相隔伸缩缝C和封墙厚度B 以及D。
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本章重点： 熟悉单层工业厂房结构的选型与结构布置方法； 掌握钢筋混凝土排架的结构分析方法（计算简
图、荷载与内力计算方法）、内力组合原则及柱 的截面设计方法； 熟悉排架柱、牛腿、柱下独立基础的配筋构造要 求。
2
结构类型和结构体系 单厂的结构构件选型与支撑布置 铰接排架的内力分析与组合 单厂排架柱设计 牛腿设计 柱下单独基础设计
组成：屋面板、檩条、屋面梁或屋架、天窗 架、支撑、托架
作用：承重、围护，与支撑体系将纵横向平 面排架连接成整体并传递荷载
荷载：屋面活荷载、雪荷载、自重等
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2、横向平面排架
由横梁、横向柱列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（自重、屋面活荷载、雪
荷载和吊车竖向荷载等）及横向水平荷载（风、地震、水平
制动）主要通过横向平面排架传至基础及地基。
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横向平面排架上竖向荷载的传力途径
屋面荷载
天窗架
屋面板
吊车竖向荷载 吊车梁
屋架
柱
纵墙自重 连系梁
基础
基础梁
地基
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横向平面排架上横向水平荷载的传力途径
吊车横向水平荷载
吊车梁
横向风荷载
天窗架
屋面板
屋架
柱 基础 地基
纵墙
横向水平地震作用
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吊车横向水平荷载
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联系尺寸
封闭轴线
非封闭轴线 （有联系尺寸）
纵向定位轴线与边柱的关系
➢柱距6m，无吊车 或Q<20t时，用封 闭轴线。
➢柱距6m、 20t<Q<32t时，采 用非封闭轴线， D=125mm；
➢柱距12m或Q>50t 时，采用插非入距 封闭轴 线， D=250、 500mm。d)非封闭轴线
（有插入距）
按外形分：单跨与多跨、等高与不等高、 单层与多层；
按结构体系分：排架、刚架
5
排架结构：
由屋面梁或屋架、柱和基础组成。排 架的柱与屋架铰接而与基础刚接。 根据材料不同可分为：钢-钢筋混凝 土排架、钢筋混凝土-砖排架、钢筋 混凝土排架。
6
刚架结构：
柱与屋架（梁）刚接而与基础常为 铰接。有折线形门式刚架、拱形门 式刚架；三铰式、两铰式。 简单轻巧，但刚度较差，适用于无 吊车或吊车吨位不大于100kN、跨 度不超过18m的轻型厂房。
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吊车纵向水平荷载
吊车梁
wenku.baidu.com
天窗端壁 天窗架
纵向风荷载
屋盖及屋盖支撑
纵向地震作用
山墙
抗风柱
纵向水平荷载传递路线
柱
基础
20
向排架 通过纵
4、围护结构
组成：纵墙、山墙、横墙、墙梁、抗风柱、 连系梁、基础梁等。
作用：围护和承重。主要承受墙体和构件的 自重以及作用在墙面的风载。
21
厂房结构的设计步骤
横向风荷载
屋面板
吊车梁 天窗架
屋架
横向地震作用
纵墙
横向水平荷载传递路线
柱
基础
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向排架 通过横
3、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和刚度，承 受吊车纵向水平荷载、纵向水平地震作用、以及作用在山墙传 来的纵向风荷载等。纵向柱列柱子数量较多，并有吊车梁，连 系梁，柱间支撑等，故杆件内力不大，不考虑地震作用时，一 般可不进行纵向平面排架计算。
4）屋架 14）屋架垂直支撑
12）天窗架垂直支撑 2）天沟板 13）屋架下弦横向支撑
5）托架
8）抗风柱
10）连系15梁）柱间支撑 6）吊车梁
11）基础梁 9）基础
7）排架柱
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结构组成
屋盖结构 横向平面排架 纵向平面排架 围护结构
承重结构 围护结构
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1、屋盖结构
有檩、无檩体系。多用无檩体系。
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2.2 结构组成及荷载传递
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
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单层排架结构组成
3）天窗架 1）屋面板
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单层厂房的特点：
单厂结构的跨度大、高度大、荷载大、内力 大、截面尺寸大
常承受动力荷载 隔墙少，柱是承受屋盖荷载、墙体荷载、吊
车荷载以及地震荷载的主要构件
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2.1 结构类型和结构体系
按承重结构的材料分
砌体混合结构（无吊车或Q<50kN，l<15m， 柱顶标高不超过8m）；
钢筋混凝土结构 钢结构（重型吊车Q>1500kN ，l>36m）
施工图阶段 ——
结构布置图（屋面、柱、基础等）
构件布置与配筋图
节点大样图
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2.3 结构布置
2.3.1 厂房平面布置 2.3.2 支撑布置 2.3.3 围护结构布置
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2.3.1 厂房平面布置
1、柱网布置 2、变形缝
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1、柱网布置
横向定位轴线——定柱距、屋面板跨、吊车梁跨。 即吊车梁、连系梁、基础梁、屋面板及外墙板等一 系列纵向构件的标志长度（实际尺寸+构造尺寸）。
纵向定位轴线——定跨度，即屋架的标志长度。
为设计标准化、生产工业化、施工机械化，通常有：
➢柱距一般用6m或6m的倍数（局部抽柱）。个别采 用9m柱距。
➢跨度在18m以下的，采用3m的倍数；18m以上的采 用6m的倍数。必要时采用21m，27m，33m。
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横向定位轴线与柱的关系
➢在厂房端部与山墙内边缘重合，须将山墙内侧第一排柱中 心内移600mm；伸缩缝两边的柱中心线向两边移动600mm。 目的是使端屋架和山墙抗风柱的位置不发生冲突。
一个建设项目的设计，一般包括工艺设计、建筑设计、结
构设计和设备设计（如水、暖、电等）等几方面。就单层厂房
结构设计而言，可分为方案设计、技术设计和施工图绘制等三
个阶段。 方案设计阶段 ——
确定柱网布置等平面问题 确定结构形式、标高等剖面问题
进行结构构件选型、初估尺寸
确定结构计算简图
技术设计阶段 —— 荷载计算及排架内力分析 结构构件（柱、基础等）设计
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插入距
d)非封闭轴线 （有插入距）
纵向定位轴线与中柱的关系
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等高跨：上柱中心线与纵向轴线重合 高低跨：
单柱（高跨Q<20t，轴线在高跨柱边；若 Q>32T，两条轴线，高跨柱边向高跨纵轴线 外移插入距A=D)
双柱（ Q<20t，轴线分别在高低跨柱外侧边， 中间相隔伸缩缝C和封墙厚度B；若高跨 Q>32T时，高跨柱边还应向高跨轴线外移D， 中间相隔伸缩缝C和封墙厚度B 以及D。