第十一章排架结构

屋面梁：屋面梁的外形有单坡和双坡两种。 两铰（或三铰）拱屋架 ：两铰拱的支座节点为铰接，顶节点为刚 接；三铰拱的支座节点和顶节点均为铰接。两铰拱的上弦为钢筋混 凝土构件，三铰拱的上弦可用钢筋混凝土或预应力混凝土构件。
两铰（或三铰）拱屋架
主要构件的选型
桁架式屋架 ：当厂房跨度较大时，采用桁架式屋架较经济，它在 单层厂房中应用非常普遍。桁架式屋架的矢高和外形对屋架受力 均有较大影响，一般取高跨比为1/6~1/8较为合理，其外形有三角 形、拱形、梯形、折线形等几种。
围护结构 —— 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
结构组成
单层厂房结构中，纵向平面排架和横向平面排架间主要通过屋盖结构和 支撑体系相连接而形成空间结构，各构件及其作用为
单层厂房结构构件及其作用
构件名称
构件作用
承受屋面构造层自重、屋面活荷载、雪荷载、积 屋面板 灰荷载以及施工荷载等，并将它们传给屋架（屋
横向平面排架组成及荷载图
结构组成
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
纵向排架 ——
刚度，承受吊车纵向水平荷载、纵向水平地震作用、温度
结构
应力以及作用在山墙及天窗架端壁并通过屋盖结构传来的
纵向风荷载等
纵向平面排架 组成及荷载图
位于厂房的四周，包括纵墙、横墙（山墙）、抗风柱、连
过梁
基础梁
吊车梁
基础
构件作用
厂房的围护构件，承受风荷载及其自重
连系纵向柱列，增强厂房的纵向刚度，并将风荷载 传递给纵向柱列，同时还承受其上部墙体的重量 加强厂房的整体刚度，防止由于地基不均匀沉降或 较大振动荷载引起的不利影响 承受门窗洞口上部墙体的重量，并将它们传给门窗 两侧墙体 承受围护墙体的重量，并将它们传给基础 承受吊车竖向和横向或纵向水平荷载，并将它们分 别传给横向或纵向排架 承受柱、基础梁传来的全部荷载，并将它们传给地 基
各种形式屋架德内力（f/L=1/6）
主要构件的选型
天窗架和托架 ：
天窗架：天窗架的作 用是形成天窗以便采 光和通风，同时承受 屋面板传来的竖向荷 载和作用在天窗上的 水平荷载，并将它们 传给屋架。
托架：一般为12m跨 度的预应力混凝土三 角形或折线形构件， 上弦为钢筋混凝土压 杆，下弦为预应力混 凝土拉杆 。
为单肢柱和双肢柱两类。上柱一般为矩形截面或环形截面；下柱的截面形 式较多，根据其截面形式可分为矩形截面柱、I形柱、双肢柱和管柱等几 类。
抗风柱一般由上柱 和下柱组成，无牛 腿，上柱为矩形截 面，下柱一般为 I 形截面。
柱的形式
柱
（2）柱的截面尺寸：
柱的截面尺寸除应满足承载力的要求外，还应保证具有足够的 刚度，以免厂房变形过大，造成吊车轮与轨道过早磨损，影响吊车 的正常运行，或导致墙体和屋盖产生裂缝，影响厂房的正常使用。
有檩体系屋盖常采用预应力混凝土槽瓦、波形大瓦等小型屋面 板。
主要构件的选型
各种形式的屋面板
檩条：檩条搁在屋架或屋面梁上，起着支承小型屋面板并将屋面 荷载传给屋架的作用。它与屋架间用预埋钢板焊接，并与屋盖支撑一 起保证屋盖结构的整体刚度和稳定性。
主要构件的选型
屋面梁和屋架：按型式可分为屋面梁、两铰（或三铰）拱屋架和桁架 式屋架三大类。
单层厂房结构
结构组成
屋盖结构 ——
有檩体系 ——
由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖 支撑所组成
由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋
无檩体系 —— 盖支撑组成，有时还包括有天窗架
和托架等构件
屋盖结构
——
结构组组 成的平面骨架， 是厂房的基本承 重结构。厂房承 受的竖向荷载及 横向水平荷载主 要通过横向平面 排架传至基础及 地基
结构组成
构件名称
构件作用
备注
屋 屋架或 与柱形成横向排架结构，承受屋盖上的全部竖 盖 屋面梁 向荷载，并将它们传给柱
结 构
檩条
支撑小型屋面板（或瓦材），承受屋面板传来 有檩体系屋盖
的荷载，并将它们传给屋架
中采用
柱
排架柱
承受屋盖结构、吊车梁、外墙、柱间支撑等传 来的竖向和水平荷载，并将它们传给基础
同时为横向排 架和纵向排架 中的构件
基础的类型
基础梁
基础梁的作用是承托围护墙 体的自重，故围护墙不另作 基础。 基础梁底部距土壤表面要预 留100mm的空隙，使梁可 随柱基础一起沉降。 当基础梁下有冻胀性土时， 应在梁下铺设一层干砂、碎 砖或矿渣等松散材料，并留 50~150mm的空隙，防止土 壤冻胀时将梁顶裂。
排架结构的工程实例
单层工业厂房主要由屋架（或屋面梁）、排架柱 和基础组成，柱与屋架铰接，与基础刚接。
排架结构的特点
• 排架结构一般由预制的钢筋混凝土屋架、吊车梁、柱、基 础等组成，多用于单层工业厂房；
• 工业厂房与民用房屋相比，基建投资多，占地面积大，常 受生产工艺条件的制约；
• 建筑上要满足工艺流程的需要； • 结构上考虑动力荷载和设伸缩缝； • 施工上机械化程度高； • 排架结构传力明确，构造简单，有利于实现设计标准化、
10~18 4~7
5~11 3~5
主要构件的选型
单层厂房结构的主要构件有屋盖结构构件、支撑、吊车梁、墙板、连 系梁、基础梁、柱和基础等。
（1）屋盖结构构件 屋面板:
无檩体系屋盖常采用预应力混凝土大型屋面板，它适用于保温 或不保温卷材防水屋面，屋面坡度不应大于1/5。 无檩体系屋盖还可采用预应力F形屋面板，用于自防水非卷材 屋面，以及预应力自防水保温屋面板、钢筋加气混凝土板等。
备注
简支在柱 牛腿上
排架结构的荷载
➢恒荷载 ➢吊车荷载 ➢风荷载 ➢雪荷载 ➢屋面均布活 荷载、屋面积 灰荷载 ➢地震作用
主要构件的选型
选型原则
• 经济合理
工艺和建设要求
• 荷载对负荷的限制条件
施工条件
表2.2 中型厂房各种构件材料用量表
每平方米建筑面积 每种构件用量占材料总用量的百分比（%）
总用量（kg/m2） 屋面板 屋架
抗风柱
承受山墙传来的风荷载，并将它们传给屋盖结 构和基础
也是围护结构 的一部分
支 屋盖 加强屋盖结构空间刚度，保证屋架的稳定，将 撑 支撑 风荷载传给排架结构
体 柱间 加强厂房的纵向刚度和稳定性，承受并传递纵 系 支撑 向水平荷载至排架柱或基础
结构组成
构件名称 外纵墙 山墙
围 连系梁 护 结 圈梁 构
吊车梁 柱
基础
钢材 18~20 混凝土 0.13~0.18
25~30 30~40
20~30 8~12
20~32 10~15
18~25 8~12 15~20 25~35
表2.3 厂房各部分造价占土建总造价的百分比
项目 屋盖 柱、梁 基础 墙
地面 门窗 其他
百分比 30~50 10~20 5~10 （%）
单层厂房结构是由一些构件组成的一个复杂的空间受力体系，可将结构 整体分为以下几个子结构体系:
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
第十一章 排架结构
主要内容：
概述 排架结构的类型及组成 排架结构的荷载 主要构件的选型 排架结构的工程实例
在建筑结构选型中，以梁和柱组成、节点采用铰 连接的平面体系，称为排架。
排架结构是单层工业厂房最常见的一种结构形式， 适用于需要有较高净空、较大跨度和较重起重设 备的厂房。
厂房的排架柱是一种既承受竖向荷载，又承受水 平荷载的主要受力构件。
柱的截面尺寸除了考虑吊车起重量和柱的类型两个因素外，还 应考虑厂房跨数和高度、柱的型式、围护结构的材料和构造、施工 和吊装等。
基础
单层厂房的柱下基础一般采用独立基础（也称扩展基础）。按施工方法 可分为预制柱下独立基础和现浇柱下独立基础两种。对装配式钢筋混凝土 单层厂房排架结构，常见的独立基础形式主要有杯形基础、高杯基础和桩 基础等。
天窗架的形式 托架的形式
主要构件的选型
（2）吊车梁：吊车梁除直接承受吊车起重、运行和制动时产生的 各种往复移动荷载外，它还具有将厂房的纵向荷载传递至纵向柱列、 加强厂房纵向刚度等作用。
吊车梁一 般根据吊车的 起重量、工作 级别、台数、 厂房的跨度和 柱距等因素选 用。
吊车梁的类型
柱
（1）柱的形式：主要有排架柱和抗风柱两类。 钢筋混凝土排架柱一般由上柱、下柱和牛腿组成，其结构型式可概括
面梁），具有覆盖、围护和传递荷载的作用
屋 盖
天沟板
屋面排水并承受屋面积水及天沟板上的构造层自 重、施工荷载等，并将它们传给屋架
结
形成天窗以便于采光和通风，承受其上屋面板传
构 天窗架 来的荷载及天窗上的风荷载等，并将它们传给屋
架
托架
当柱距比屋架间距大时，用以支撑屋架，并将荷 载传给柱
备注
支撑在屋架（屋 面梁）或檩条上
构件生产工业化以及施工机械化，提高建筑工业化水平。
排架结构的类型
• 排架结构由屋架或屋面梁、柱、基础组成； • 柱头与屋架铰接，柱脚与基础刚接； • 根据生产工艺与使用要求，排架可做成单跨和多跨，亦可
做成等高、不等高和锯齿形等 • 跨度可达30m，高度可达30m以上，吊车吨位可达150t以上
排架结构组成