单层厂房结构结构(课件)

2 单层厂房结构设计

2.0 单层工业厂房结构设计基本要求

本课程设计的基本要求是：

●通过课程设计，掌握工业建筑设计的特点，装配式混凝土排架的受力特

点；

●掌握单层工业厂房荷载特点、传力路径，掌握厂房抗力构件的形式及组

成方案；

●掌握装配式结构中标准构件的选型；

●掌握单层工业厂房排架的内力分析、内力组合和构件截面设计方法；

●正确理解和运用构造措施，保证结构正常工作条件；

●掌握表达设计意图的正确方法，包括各部分图纸的作用、应达到的深度

和正确的表示方式。

2.1 结构类型和结构体系

方案设计：

●确定结构类型和结构体系；

●结构布置；

●构件选型。

结构类型：

●混合结构

●钢结构

●混凝土结构

结构体系：

●排架结构：由屋架或屋面梁、柱和基础组成，柱顶与屋架铰接，柱底与

基础顶面固接。适用范围：跨度可超过30m，高度可达20～30m或更大，

吊车吨位可达150t甚至更大。

●刚架结构：由横梁、柱和基础组成。柱与横梁刚接，为同一构件，柱与

基础一般为铰接，有时也采用刚接。如二铰门架（门架顶点为刚接）、三

铰门架（门架顶点为铰接）。适用范围：无吊车或吊车吨位不超过10t，

跨度不超过18m的中、小型单层厂房或仓库。

2.2 排架结构组成及荷载传递

2.2.1 结构组成（图2.2.1）

1、屋盖结构

排架柱顶以上部分各构件，包括屋面板、天窗架、屋架、托架等。

屋盖结构体系：

●无檩屋盖结构体系：由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋盖支撑所组成，

有时还包括天窗架和托架。

●有檩屋盖结构体系：由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖支撑所组成。

单层工业厂房主要采用无檩屋盖结构形式。

2、纵、横向平面排架

●横向平面排架（图 2.2.2），由横梁（屋架或屋面梁）和横向柱列（包括

基础）所组成，是厂房的基本承重结构。

●纵向平面排架（图 2.2.3），由连系梁、吊车梁、纵向柱列（包括基础）

和柱间支撑等组成。

3、围护结构

围护结构包括：纵墙、横墙（山墙）、抗风柱、连系梁、基础梁等构件。2.2.2 荷载传递

1、荷载分类

永久荷载（恒荷载）：包括各种构件、围护结构及固定设备的自重。

可变荷载（活荷载）：包括屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载、风荷载、吊车荷载（单层工业厂房结构的主要荷载）等。

上述所有荷载，按其作用方向，可分为：

●竖向荷载

●横向水平荷载

●纵向水平荷载。

2、荷载传递

竖向荷载、横向水平荷载：通过横向平面排架传至地基，图 2.2.2。

纵向水平荷载：通过纵向平面排架传至地基，图 2.2.3。

竖向荷载、横向水平荷载和纵向水平荷载的传递路线，图 2.2.4。

●横向平面排架是主要承重结构

●屋架、吊车梁、排架柱和基础是主要承重构件。

2.3 结构布置

2.3.1 厂房平面布置

1、柱网布置

柱网：厂房承重柱的纵向和横向定位轴线所形成的网络。

柱网布置：确定纵向定位轴线之间（跨度）和横向定位轴线之间（柱距）的尺寸。

柱网布置的原则

跨度与柱距，模数。

2、变形缝

●伸缩缝：最大间距，见附表9.1。

●沉降缝

●防震缝

2.3.2 支撑布置

1、屋盖支撑

●上弦横向水平支撑（图2.3.2）

●下弦横向水平支撑（图2.3.3）

●纵向水平支撑（图2.3.3）

●垂直支撑和水平系杆（图2.3.4）

●天窗架支撑（图2.3.5）

2、柱间支撑

2.3.3 围护结构布置

1、抗风柱

2、圈梁、连系梁、过梁、基础梁

2.4 构件选型与截面尺寸确定

2.4.1 屋盖结构构件

1、屋面板

2、檩条

3、屋架

●屋面梁

●两铰（或三铰）拱屋架（图2.4.4）

●桁架式屋架（图2.4.5）

4、天窗架和托架

2.4.2 吊车梁

吊车梁类型：

●钢筋混凝土等截面实腹吊车梁

●钢筋混凝土和钢组合式吊车梁

●预应力混凝土等截面和变截面吊车梁

吊车梁选用

●钢筋混凝土等截面构件

●预应力混凝土等截面构件

2.4.3 柱

1、柱的形式（图2.4.9）

柱的形式：

●单肢柱：矩形单肢柱、工字形单肢柱、环形单肢柱等；

●双肢柱：平腹杆双肢柱、斜腹杆双肢柱、双肢管柱等。

柱的选用：根据柱截面高度，选择不同形式的柱。

2、柱的截面尺寸

排架柱的截面尺寸，由截面承载力和截面刚度两个条件决定。

柱截面尺寸的确定，主要根据工程经验和实测试验资料，来控制截面尺寸，而不是依靠计算方法。具体见表2.4.1、2.4.2、2.4.3、2.4.4、2.4.5。

2.4.4 基础

1、基础的类型

单层工业厂房一般采用柱下独立基础，图2.4.10。其主要形式有：

● 杯形基础（锥形基础和阶形基础）

● 高杯基础

● 爆扩桩基础

● 预制桩基础等。

2、基础尺寸的初步拟定

基础底面尺寸是根据基底反力和地基承载力由计算确定。

按以下方法拟定：

● 柱下独立基础：图2.4.11。

基础高度1150mm h h a =++，其中，1h 为柱的插入深度，按表2.4.6确定；1a 为杯底厚度，按表2.4.7确定；杯壁厚度t ，按表2.4.7确定。

● 锥形基础：

边缘高度一般取2200mm a ≥，且21a a ≥和2c 4a h ≥（c h 为预制柱的截面高度）；当锥形基础的斜坡处为非支模制作时，要求坡度tan 2.5α≥，一般取tan 3.0~4.0α=。

● 阶形基础：

当基础高度850mm h ≥时，宜采用二阶；当900mm h >时，宜采用三阶，每阶高度一般取300~500mm 。

2.5 排架结构内力分析

将复杂的空间结构体系，简化为纵、横向平面排架，分别计算。

纵向平面排架，不必进行计算。

横向平面排架，是厂房的主要承重结构，必须对横向平面排架进行内力计算，求出排架柱各控制截面在各种荷载作用下的内力，以此作为设计柱子的依据，而柱底截面的最不利内力，还可作为设计基础的依据。

本节主要讨论：

● 横向平面排架计算简图的确定

● 作用在横向平面排架上各种荷载的计算

● 横向平面排架结构内力分析

● 柱子截面内力的最不利组合，等。

2.5.1 排架计算简图