第二章 单层厂房结构与普通钢屋架

设置原则：①在上弦横向水平支撑或竖向支撑的节点处，应沿房屋 纵向通长设置柔性系杆；②在有天窗时，应沿屋脊设置刚性系杆； ③上弦横向水平支撑布置在第二柱间时，第一柱间必须布置刚性系 杆；④在屋架下弦中部，一般设一道柔性系杆；⑤支座节点处应设 置刚性系杆。
在屋架上弦平面内，大型屋面板可起系杆作用，所以一般只在屋脊 及两端设系杆，当采用檩条时，连接可靠的檩条可代替系杆。
钢屋架上 每隔一定 间距放置 檩条、再 在檩条上 放置轻型 屋面板。
屋面材料 种类较多； 布置比较 灵活，构 件重量轻、 用料省、 运输和安 装较轻便；
屋面构件的 种类和数量 较多，吊装 安装次数多； 檩条用钢量 较多，屋盖 的整体刚度 较差。
30
2.2 单层厂房结构的布置
2.2.3 屋盖结构的布置和体系
23
2.2 单层厂房结构的布置
2.2.2 变形缝 变形缝包括伸缩缝（温度缝）、防震缝和沉降缝。
24
2.2 单层厂房结构的布置
2.2.2 变形缝
1. 伸缩缝
平面尺寸很大的厂房在温度变化时，纵向或横向框架的上部结构将 产生较大的伸缩变形，这种变形将使柱、墙等构件内部产生很大的 内力。因此，需用伸缩缝将厂房结构分成几个温度区段，以减少每 个区段的伸缩量。 按规范当温度区段长度不超过下表时，可不计算温度应力。
上弦横向水平支撑 制动桁架
7
2.1 单层厂房钢结构的组成
墙架系统 吊车梁及制动系统
横向框架
单层厂房 纵向框架 支撑系统
屋盖结构
8
2.1 单层厂房钢结构的组成
横向框架
横向框架由位于同 轴线上沿厂房跨度 方向布置的柱子和 屋架（桁架）或横 梁组成，是厂房的 主要承重体系。 承受厂房结构的竖 向荷载和横向水平 荷载，并将这些荷 载传到基础。
22
2.2 单层厂房结构的布置
2.2.1 柱网布置 厂房的柱网布置要综合考虑工艺、结构和经济等诸多因素来 确定，同时还应注意符合标准化模数的要求。 从工艺方面考虑，柱的位置应和厂房的地上设备、起重和运 输设备、地下设备和设备基础、地下管道的地坑等协调。 从结构方面考虑，柱网布置应尽量简单，避免在同一区段内 设置纵横跨，柱列间距均等的布置方式最为合理。 从经济考虑，纵向柱距对结构的重量影响很大。如增加柱距 ，柱和基础的材料用量减少，而屋盖结构、吊车梁和墙架的 材料用量增加，并往往需要增设托架和墙架柱。 合理柱网模数：纵向柱距的模数采用6m；跨度的模数采用3m （l≤24m时）或采用6m(l ≥24时，确实需要时仍可按3m)。
26
2.2 单层厂房结构的布置
2.2.2 变形缝
1. 伸缩缝
伸缩缝采用双排柱和两侧构件完全分开的做法时，伸缩可靠 但耗钢较多，故有些设计中采用单排柱的做法。 单排柱的做法适用轻屋面和吊车起重量不是很大的情况。 对于横向伸缩缝：缝一侧的檩条、吊车梁、墙架梁等全部纵 向构件与柱都采用长圆螺栓孔或辊轴连接的方法，使缝两侧 结构能纵向自由变形，互不约束。 对于纵向伸缩缝：缝一侧的屋架与柱采用辊轴、长圆螺栓孔 或钢板铰等连接方法，使缝两侧结构能横向变形互不约束。
31
2.2 单层厂房结构的布置
2.2.3 屋盖结构的布置和体系
32
2.2 单层厂房结构的布置
2.2.3 屋盖结构的布置和体系
33
2.3 支撑体系
2.3.1 本节目录
2.3.1 屋盖支撑
2.3.2 柱间支撑
34
2.3 支撑体系
2.3.1 屋盖支撑
支撑的作用
保证屋盖结构的几何稳定性； 为弦杆提供适当的侧向支承点； 保证屋架结构的空间刚度和空间整体性； 承受和传递屋盖的纵向水平荷载； 保证结构安装时的稳定与方便。
1. 伸缩缝
伸缩缝最普遍的做法是设置双柱。在横向伸缩缝处，设置双榀横向 平面框架；在纵向伸缩缝处，设置双榀纵向平面框架。后者的双榀 纵列柱和框架费钢较多且接缝很长，故规划时应尽量避免纵向伸缩 缝。根据气温差和结构的具体情况，缝宽净距取≥30~60mm。
一般情况下取横向伸缩缝 的中线与厂房的横向定位 轴线相重合，而相邻横向 框架的中线各向两侧移进 c/2 。少数情况下，由于设 备布置确实不容许在伸缩 缝处缩小柱距，则可保持 横向框架的原有中距，而 c 作为一个额外的插入距。
吊车梁及制动系统
18
2.1 单层厂房钢结构的组成
墙架系统
一般由墙架梁 、墙架柱（也 称抗风柱）、 墙架支撑等组 成。
承受墙面风荷 载。
19
2.1 单层厂房钢结构的组成
单层厂房钢结构的钢材用量指标
车间类型 吊车起重量(t) 吊车轨顶标高(m) 单位面积 钢材用量(kg/m2) 0~5 6~10 35~50 轻型 10~20 8~16 50~80 中型 30~50 10~16 70~120 重型
27
2.2 单层厂房结构的布置
2.2.2 变形缝
2. 防震缝
① 当厂房位于地震区时，其伸缩缝尚应符合防震缝的要求。 ② 当厂房的平、立面布置复杂时需设防震缝。 ③ 由高度或刚度相差很大的部分组成时需设防震缝。 防震缝的做法和伸缩缝相似、互相兼任，但防震缝必须做 成地面以上两侧构件完全分开，缝宽和构造符合防震要求 （保证缝两侧构件在地震振动时不会相互碰撞）。 防震缝宽度按厂房和地震设计烈度等情况确定，一般单层 厂房取50~90mm，纵横跨交接处取100~150mm。
29
2.2 单层厂房结构的布置
2.2.3 屋盖结构的布置和体系Байду номын сангаас屋盖结构
无檩体系
有檩体系
钢屋架上 直接铺放 屋面板, 常为大型 预应力混 凝土屋面 板
屋面构件的 种类和数量 少，构造简 单，安装方 便；屋盖的 刚度大，整 体性好，耐 久性较好。
屋面自重 较大，对 抗震也不 利，并且 吊装时构 件较笨重。
45
2.3 支撑体系
柔性系杆 刚性系杆
46
2.3 支撑体系
刚性系杆 柔性系杆 支撑连接板
47
2.3 支撑体系
2.3.1 屋盖支撑
支撑的形式及杆件截面选择
屋架支撑为平行弦桁架，其弦杆可兼作支撑桁架的弦杆， 斜腹杆一般采用十字交叉式，与弦杆的交角在35o～55o之间。 通常横向水平支撑节点间的距离为屋架上弦节间距离的 2～ 4 倍，纵向水平支撑的宽度取屋架端节间的长度，一般为 3～6m左右。 屋盖支撑受力较小，截面尺寸一般由杆件容许长细比和构 造要求决定。 支撑中的交叉斜杆以及柔性系杆按拉杆设计；非交叉斜杆、 弦杆、横杆以及刚性系杆按照压杆设计。
单层厂房结构与普通钢屋架
2
3
4
5
本章目录
2.1 单层厂房钢结构的组成
2.2 单层厂房结构的布置 2.3 支撑体系 2.4 厂房横向框架的计算 2.5 厂房柱的构造和计算 2.6 普通钢屋架
2.7 吊车梁设计
2.8 墙架体系（自学）
6
2.1 单层厂房钢结构的组成
屋架 托架 檩条
柱间支撑
屋架竖向支撑 墙架梁 山墙墙架柱 吊车梁 框架柱
35
2.3 支撑体系
2.3.1 屋盖支撑
上弦横向水平支撑
檩条或屋面板
垂直支撑
屋架
下弦横向水平支撑
36
2.3 支撑体系
2.3.1 屋盖支撑 下弦横向水平支撑
B
上弦横向 水平支撑
A 屋盖支撑
C 下弦纵向
水平支撑
系杆
E
D 竖向支撑
37
2.3 支撑体系
2.3.1 屋盖支撑
1. 上弦横向水平支撑
一般应设置在房屋两端或纵向 温度区段两端的第一柱间或第 二柱间； 布置在第二个柱间时，需在第 一个柱间要设置刚性系杆以支 持端屋架和传递端墙风力； 其最大间距为 6 0 m， 否 则 在 中间应增设横 向水平支撑。
本节目录
2.2.1 柱网布置
2.2.2 变形缝 2.2.3 屋盖结构的布置和体系
21
2.2 单层厂房结构的布置
2.2.1 柱网布置
厂房柱的纵向和横向定位轴线在平面上构成规则的网格，称为 s 计算单元 柱网。
c a a a a
c
c
a—柱距；c—双柱伸缩缝中心线到相邻柱中心线的距离；s—计标单元宽度
15
2.1 单层厂房钢结构的组成
支撑系统
16
2.1 单层厂房钢结构的组成
吊车梁及制动系统
由吊车梁和制动梁 或制动桁架构成。
直接承受吊车竖向 荷载与纵、横两向 的水平荷载，包括 启动时的惯性力、 刹车时的惯性力和 行走时的横向摇摆 力，并将这些荷载 传到横向框架和纵 向框架上。
17
2.1 单层厂房钢结构的组成
43
2.3 支撑体系
2.3.1 屋盖支撑
4. 竖向支撑
l /3 l /3 l /3
44
2.3 支撑体系
2.3.1 屋盖支撑
5. 系杆
系杆有刚性系杆和柔性系杆之分，能承受压力的为刚性系杆，一般 由两个角钢组成十字形截面；只能承受拉力的称为柔性系杆，一般 采用单角钢。 作用：系杆能保证无横向水平支撑的所有屋架在上弦杆平面外的稳 定和安装时屋架的稳定，第一柱间的刚性系杆能将山墙的风荷载传 到横向水平支撑。
3. 下弦纵向水平支撑
41
2.3 支撑体系
2.3.1 屋盖支撑
4. 竖向支撑
竖向支撑联系屋架上、 下弦水平支撑，并和 屋架水平支撑一起形 成几何不变的屋盖空 间结构，是上弦横向 水平支撑的支承点， 在屋盖安装过程中保 证屋盖稳定。 屋架的垂直支撑应与 上、下弦横向水平支 撑设置在同一柱间。
42
2.3 支撑体系
2.3.1 屋盖支撑
4. 竖向支撑
梯形屋架，当跨度 ≤30m时，一般只需 在屋架两端及跨中 竖杆平面内布置三 道竖向支撑；当屋 架 跨 度 ＞ 30m 时 ， 应在两端和在跨度 /3 处或天窗架处各 布置一道竖向支撑。
三角形屋架，当跨 度 ≤ 18m 时 ， 仅 在 跨中设置一道竖向 支撑；当跨度＞ 18m 时可根据具体 情况设置两道。
38
2.3 支撑体系
2.3.1 屋盖支撑
2. 下弦横向水平支撑
一般和上弦横向水平支撑布置在 同一柱间以形成空间稳定体系的 基本组成部分。 当屋架跨度比较小 （ <18m）又无吊车 或其他振动设备时， 可不设下弦横向水 平支撑。
39
2.3 支撑体系
2.3.1 屋盖支撑
3. 下弦纵向水平支撑
75~100 125~175 200~350 10~20 10~20 16~26
90~200 170~300 300~400
各类 构件 所占 钢材 用量 比重
屋盖及其支撑 吊车梁 柱 墙架及柱间支撑
20% ~ 60% 10% ~ 40% 15% ~ 35% 15% ~ 5%
20
2.2 单层厂房结构的布置
温度区段长度（m） 横向温度区段 （沿屋架或构架跨度方向） 柱顶为刚接 柱顶为铰接
结构性质
纵向温度区段 （垂直于屋架或构架跨度 方向）
采暖房屋和非采暖地区的 房屋 热车间和采暖地区的非采 暖房屋
露天结构
220
180 120
120
100
—
150
125
—
25
2.2 单层厂房结构的布置
2.2.2 变形缝
9
2.1 单层厂房钢结构的组成
横向框架
10
2.1 单层厂房钢结构的组成
纵向框架
同一纵列上的全部 柱，其间的吊车梁 、墙架梁等纵向构 件，以及柱间支撑 等共同组成厂房的 纵向平面框架。 承受纵向水平荷载。
11
2.1 单层厂房钢结构的组成
纵向框架
12
2.1 单层厂房钢结构的组成
屋盖结构
屋盖结构由檩条 、天窗架、屋架 、托架及屋盖支 撑构成。 直接承受屋面竖 向荷载，并承受 在屋盖结构高度 范围内纵、横两 向风荷载。
13
2.1 单层厂房钢结构的组成
屋盖结构
14
2.1 单层厂房钢结构的组成
支撑系统
支撑系统包括屋盖支撑、沿纵向框架布置的柱间支撑和在山墙 面内布置的墙架支撑。 支撑承受作用在支撑平面内的相应荷载，如风荷载、吊车荷载 、地震作用等。
一方面与柱、吊车梁等组成厂房的纵向框架，承担纵向水平荷 载；另一方面又把主要承重体系由个别的平面结构连成空间的 整体结构，从而保证了厂房结构所必需的刚度和稳定。
28
2.2 单层厂房结构的布置
2.2.2 变形缝
3. 沉降缝
沉降缝用于厂房相邻部分的高度、荷载、吊车起重量或基 础体系相差很大，或地基条件有严重差异等情况，以防止 结构或屋面、墙面等在过大的基础不均匀沉降下发生裂缝 或破坏。 沉降缝的做法一般是把两侧的结构包括基础全部分开，使 各自可以独立地自由沉降。沉降缝的做法也应符合伸缩缝 和防震缝的要求，兼起这两种缝的作用。
下弦纵向水平支撑
当设有重级或大吨位的中级工作制桥 式吊车等较大振动设备；当房屋较高、 跨度较大、空间刚度要求较高时；设 有支承中间屋架的托架需布置。
沿纵向柱列在屋架下弦端节间内设置： ①单跨厂房一般沿两纵向柱列设置 ②多跨厂房则根据具体情况沿全部或部 分纵向柱列设置。
40
2.3 支撑体系
2.3.1 屋盖支撑