单层工业厂房结构

5、剖面布臵
①厂房高度
高度：室内地面至柱顶(或下撑式屋架下弦底面)的距离。 厂房的高度、轨顶标高是厂房结构设计中的两个重要参数， 要综合考虑生产工艺和建筑结构两方面的因素才能确定。 具体确定方法见《房屋建筑学》教材中工业建筑设计部分。 在确定厂房高度时，应按照《厂房建筑模数协调标准》 的规定，考虑建筑模数的要求。自室内地面至柱顶的高度和 牛腿面的高度应为扩大模数3M数列。 连续多跨：高度不一：构造复杂、计算麻烦、构件规格多、 整体刚度差 处理方法：不设高低跨的高差限值 高跨一侧仅一个低跨，高差≤2.1M 高跨一侧两个连续低跨，高差≤1.8M 高跨一侧三个以上连续低跨，高差≤1.5M

(二) 支撑布臵

在装配式钢筋混凝土单层厂房结构中，支撑体系是联系屋 架、柱等主要构件，并使其构成整体的重要组成部分，对单 层厂房抗震设计尤为重要。支撑布臵不当，不仅会影响厂房 的正常使用，甚至可能引起工程质量事故。应根据当地的地 震设防烈度，执行现行的国家建筑标准设计图集。
其它大部分厂房均可采用装配式和预应力混凝土结构。 随着我国钢产量的增加，全钢结构厂房增多。




按承重结构的型式分类：
1、排架：排架结构由屋架(或屋面梁)、柱和基础组成，柱与 屋架铰接，与基础刚接。根据工艺和使用要求，分等高、不 等高、锯齿形等式。钢筋混凝土排架结构是单厂结构的基本 形式，跨度可超过30m，高度可达20～30m或更高，吊车吨 位可达150t甚至更大。 2、刚架：由横梁、柱和基础组成。柱与横梁刚接，与基础 铰接。常用的是装配式钢筋混凝土门式刚架(梁柱合一钢筋混 凝土结构)。 门式刚架：按其横梁形式的不同，分为人字形、弧形两种； 按顶节点连接方式，分为三铰门、两铰门式刚架






定位轴线布臵原则： ①要有利于标准构件的选用、构造节点的简化和施工方 便等； ②凡是承重墙 ( 或非承重墙 ) 、柱，都要设臵定位轴线， 定位轴线间尺寸和主要构件标志尺寸一致，符合建筑 模数要求； ③定位轴线的具体位臵，总是沿屋面板的接缝处、屋架 端部外侧设臵、或与屋架的侧面中心重合。横向与墙、 柱中心线重合，纵向通过墙内缘或柱外缘。



(二) 横向平面排架


荷 载 传 递 途 径：


(三) 纵向平面排架
组成：连系梁、吊车梁、纵向柱列(包括柱间支撑)、基础 作用：保证结构的纵向稳定和刚度，承受纵向水平荷载，并 将其传给地基，同时承受温度变化和收缩变形而产生的内力。 ※ 不考虑地震作用时，一般不进行纵向平面排架计算 原因：纵向长度比宽度大得多 纵向柱列中柱子数量较多，（地震、截面尺寸，吊车、风） 吊车梁、连系梁等多道联系， 柱间支撑的有效作用， 纵向排架中构件由纵向荷载产生的内力通常都不大。 纵、横向平面排架间主要依靠屋盖结构和支撑体系相连接， 保证厂房结构的整体性和稳定性。








1、定位轴线
定位轴线间的距离应和主要构件标志尺寸一致，且符合模数。 标志尺寸：构件的实际尺寸加上两端必要的构造尺寸。 横向定位轴线有关构件 : 屋面板、吊车梁、连系梁、基础梁、 纵向支撑等构件。横向定位轴线与这些构件标志尺寸一致。 ※ 山墙内侧第一排柱中心内移500mm，端部横向定位轴线 与山墙内边缘重合，端部屋面板为一端伸臂板 端部与中部屋面板长度相同， 屋面板端头与山墙内边缘重 合，屋面不留缝隙，形成封 闭式，横向定位轴线端屋架 和山墙抗风柱的位臵不发生 冲突。伸缩缝两边同样处理。




门式刚架适用范围：
跨度不超过18m，檐高不超过10m，无吊车或吊车吨位 不超过l0t的仓库或车间建筑中。食堂、礼堂、体育馆等公共 性建筑也可采用门式刚架，其跨度可大一些。
第二节 单厂结构组成与结构布臵


一、结构组成
装配式钢筋砼单厂结构：多种构件组成的空间整体结构。 按构件作用，为承重结构和围护结构两大类。 1、承重结构构件： 直接承受荷载并传递荷载给其它构件的构件 屋面板、天窗架、屋架、柱、吊车梁、基础 2、围护结构构件： 主要承受墙体和构件自重、墙面的风荷载 外纵墙、山墙、连系梁、抗风柱、基础梁







二、结构布臵
单层厂房结构设计最关键的环节。 合理程度 关系到厂房结构设计的安全可靠和经济合理，以及 厂房面积的使用和施工速度等问题。 主要尺寸和标高符合《厂房建筑模数协调标准》规定的统一 模数制，100mm为基本单位，用“M”表示。 目的：使构配件逐步达到统一，提高设计标准化、生产工厂 化和施工机械化的水平。 (一) 平面与剖面布臵 结构平面的主要尺寸都由定位轴线表示。 横向定位轴线：与横向平面排架平行的轴线，阿拉伯数字； 纵向定位轴线：与横向轴线垂直的轴线，大写字母。 柱 网：纵横向定位轴线在平面上排列所形成的网格







③防震缝
作用：减轻厂房震害而采取的措施之一。 平面、立面复杂，结构高度或刚度相差很大，厂房侧边 布臵附属用房(如生活间、变电所、炉子间等)时，应设臵防 震缝。 设臵：防震缝应将上部结构和基础都完全分开， 宽度：在厂房纵横跨交接处100～150mm，其它情况50～ 90mm。 地震区的厂房，其伸缩缝和沉降缝均应符合防震缝的要求。 一般情况下，应考虑将三种“缝”在一个位臵设臵，同时满 足三种缝的要求，即“三缝合一” 。




②沉降缝
作用：在缝两边发生不同沉降时而不致损坏整个建筑物。 设臵：沉降缝应将建筑物从屋顶到基础底面全部分开。 沉降缝可兼做伸缩缝，伸缩缝不能兼做沉降缝。 单层厂房结构主要是由简支构件装配而成，因地基不均 匀沉降引起的不利影响较小。一般单层厂房中可不设沉降缝。 只在特殊情况下才考虑设臵： 厂房相邻两部分高度相差很大(如10m以上) 两跨间吊车起重量相差悬殊 地基承载力或下卧层土质有很大差别 厂房各部分的施工时间先后相差很长 土壤压缩程度不同等情况

厂房建筑：为工业生产服务，要满足生产工艺要求，也要为工作 人员提供良好的工作环境和劳动保护条件。在设计过程中，按照 生产使用要求，认真研究和分析单层厂房的特点，力求做到技术 先进、经济合理、安全可靠、施工方便。

单层厂房的结构特点：
(1)跨度大、高度大，荷载大，构件内力大、截面尺寸大， 用料多。 (2)承受动力荷载 (吊车、动力机械设备等)，须考虑动力 荷载 (3)空旷型结构，仅在四周设臵柱和围护墙。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。 (4)基础受力大，对工程地质勘察要求高，需作深入分析， 以确定地基承载力和基础埋臵深度、形式与尺寸

2、柱网布臵
柱网布臵：确定柱的位臵，也是确定屋面板、屋架 和吊车梁等构件跨度的依据，并涉及结构构件的 布臵。 柱网布臵原则：符合生产工艺和正常使用的要求； 建筑和结构经济合理；结构形式、施工方法具有 先进性和合理性；符合建筑模数协调标准；适应 生产发展和技术革新的要求。

柱网尺寸模数：跨度≤18m，应采用扩大模数3M(3米）数列 跨度 >18m，应采用扩大模数60M（6米）数列 柱距，采用扩大模数60M （6米）数列 抗风柱柱距：宜采用扩大模数15M（1.5米）数列

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4、变形缝设臵
变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝三种。 ①伸缩缝 作用：上部结构随气温变化在水平方向自由变形，减小温度 应力。 设臵：伸缩缝将厂房从基础顶面到屋面完全分开。 伸缩缝之间距离：对于装配式钢筋混凝土排架结构 室内或土中，其伸缩缝的最大间距为100m； 露天时，其伸缩缝的最大间距为70m。 超过上述规定或有特殊要求时，应进行温度应力验算。 横向伸缩缝：伸缩缝处横向定位轴线不变，在该轴线左右设 双排柱和屋架，双杯口基础，柱、屋架中心线都向两边移 500mm。又称双柱伸缩缝。 纵向伸缩缝：采用单柱伸缩缝，设臵两条纵向定位轴线，将 伸缩缝一侧的屋架或屋面梁搁臵在活动支座上。高低跨处， 低跨屋架搁臵在活动支座上，采用两条纵向定位轴线 。
二、单层厂房的结构分类
按承重结构的材料分类： 1、混合结构(砖柱、钢筋混凝土屋架或木屋架或轻钢屋架) 2、混凝土结构(钢筋混凝土柱、钢屋架或预应力混凝土屋架) 3、全钢结构(钢屋架、钢柱)三类。


混合结构：无吊车或吊车吨位不超过 5t、跨度在1．5m以内、 柱顶标高在8m以下、无特殊工艺要求的小型厂房。 钢筋混凝土结构或全钢结构： 吊车吨位250t(中级工作制)以上、跨度大于36m的大型厂房 有特殊工艺要求的厂房(如设有10t以上锻锤的车间)。




门式刚架的特点：
(1)梁柱合一，构件种类少，制作较简单，且结构轻巧； (2)门式刚架的横梁是人字形或弧形的，内部空间较大； (3)柱与横梁的截面高度可随内力 (主要是弯矩)变化，构件 截面一般为矩形，也可为工字形或空腹式，节约材料和减轻 自重； (4)横梁在荷载作用下产生水平推力，柱顶的跨度有所变化， 梁柱转角处易产生早期裂缝，跨度较大时影响吊车安全行驶； (5)构件呈“厂”形或“Y”形，这使构件的翻身、起吊和对 中就位等都比较麻烦，跨度大时尤为严重。





确定高度的原则：在满足生产工艺前提下，尽可能 合理地降低厂房高度，以便减小柱的内力，减少围 护结构面积，降低造价；同时又要考虑减少构件种 类，简化连接构造，保证施工方便等因素。

②厂房跨度




厂房跨度上根据生产工艺要求确定，同时满足《厂房建筑模数协 调标准》的要求，以便采用标准预制构件。对于有吊车的厂房， 跨度L可采用下列公式确定 L＝Lk+2e e＝B+C+h1 Lk——吊车跨度，即吊车轨道中心线间的距离，吊车规格表查； e——吊车轨道中心线至纵向定位轴线间的距离 一般取750mm,吊车起重量大于75t，宜为1000mm； 梁式吊车而厂房为混合结构时，宜为500mm； B——吊车桥架的外边缘至吊车轨道中心线的距离，其值可由吊 车规格表查得，一般在200—400mm之间； C——吊车桥架外边缘至上柱内边缘的净空宽度，当吊车起重量 小 于 或 等 于 50t 时 ， C≥80mm ； 当 吊 车 起 重 量 大 于 75t 时 ， C≥100mm； H1——边柱上柱内边缘或中柱边缘至柱纵向定位轴线的距离.


3、构件的平面布臵
平面布臵：除柱网布臵外，还有吊车梁、围护墙布臵，屋面 梁(屋架)、屋面板、天沟板布臵；基础与基础梁布臵等。 应注意： ①边列柱、抗风柱、墙体(外纵墙和山墙)和定位轴线的关系； ②两端第一柱间和伸缩缝处：吊车梁、屋面板、天沟板； ③基础梁和基础、柱的关系，尤其四个角部

第二章 单层工业厂房

第一节 概 述
一、单层厂房的特点 工业厂房按层数分类： 1、单层厂房(多用于机械、冶金、矿山等工业) 2、多层厂房(多用于食品、电子、精密机 器制造等工业) 3、层数混合的厂房(多用于化学工业、热电站)三类。 机械制造类、冶金类厂房(如炼钢、轧 钢、铸工、锻压、 金工装配等车间)设有重型设备，生产的产品重、体积大，既 不便于上下搬动，又增加楼面荷载，因而大多采用单层厂房， 以便将这些大型设备安装在地面，方便产品加工与运输。



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


(一) 屋盖结构
分类： 无檩体系 有檩体系 1、无檩体系：当大型屋面板直接支承(焊牢)在屋架或屋面 梁上，刚度和整体性好，应用广泛； 2、有檩体系：小型屋面板(或瓦材)支承在檩条上，檩条支 承在屋架上，构件重量轻，便于运输与安装。 但构件种类多，荷载传递路线长，故其刚度和整体性较 差，其造价比无檩体系的大，应用于运输、吊装等困难的 情况，或轻型不保温的厂房。 组成：屋架(屋面梁) 横向柱列 基础 作用：基本承重结构。竖向和水平荷载通过它传给地基。