单层厂房结构结构(课件)

2 单层厂房结构设计

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：根据厂房的跨度、高度和吊车起重量等因素，可采用以下结构：

●混合结构：无吊车或吊车吨位不超过5t，跨度在15m以内，柱顶标高不

超过8m，且无特殊工艺要求的小型厂房。

●钢结构：有重型吊车（起重量大于150t），跨度大于36m，或有特殊工艺

要求的大型厂房。

●混凝土结构：除上述情况以外的单层工业厂房，均采用混凝土结构，一

般采用装配式钢筋混凝土结构。

结构体系（竖向承重结构）：

●装配式钢筋混凝土排架结构：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。

●装配式钢筋混凝土刚架结构（门式结构）：由横梁、柱和基础组成。

柱顶与横梁刚接，为同一构件，柱底与基础一般为铰接，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 单层工业厂房结构组成（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。主要作用是承受屋盖结构的自重、屋面活荷载、雪荷载和其他荷载，并将这些荷载传递给排架柱，同时有利于采光和通风。

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。它将厂房承受的竖向荷载（包括结构自重、屋面活荷载、雪荷载和吊车竖向荷载）以及横向水平荷载（包括风荷载、吊车横向制动力和横向水平地震作用等）传递给基础和地基。

●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。它承受吊车纵向水平荷载、纵向水平地震作用、温度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。它的作用是保证厂房结构的纵向稳定性和刚度。

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。

吊车荷载是单层工业厂房结构的主要荷载。按照国家标准GB3811-83《起重机设计规范》的规定，吊车工作级别分为A1～A8八级和轻级、中级、重级和超重级四个工作制，具体划分方法，见附表6.1和6.2。

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（柱距）和横向定位轴线之间（跨度）的尺寸。见图2.3.1。

柱网尺寸确定以后，承重柱的位置、屋面板、屋架、吊车梁和基础梁等构件的跨度和位置也随之确定。

柱网布置的原则：满足生产工艺要求和使用要求，力求建筑平面和结构方案经济合理；遵守厂房建筑统一化基本规则的规定，为厂房设计标准化、生产工厂化和施工机械化创造条件。

跨度与柱距，模数，见教科书，P100。

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

为了保证厂房在施工和使用过程中的可靠性，需要设置各种支撑。

1、屋盖支撑

●上弦横向水平支撑（图 2.3.2）：沿厂房跨度方向，用交叉角钢、直腹杆

和屋架上弦杆共同构成的水平桁架。

●下弦横向水平支撑（图 2.3.3）：在屋架下弦平面内，由交叉角钢、直腹

杆和屋架下弦杆组成的水平桁架。

●纵向水平支撑（图 2.3.3）：由交叉角钢、直腹杆和屋架下弦第一节间组

成的纵向水平桁架

●垂直支撑和水平系杆（图 2.3.4）：垂直支撑为由角钢杆件与屋架直腹杆

组成的垂直桁架。水平系杆分为上、下弦水平系杆。

天窗架支撑（图 2.3.5）：包括天窗架上弦横向水平支撑和天窗架之间的垂直支撑。

2、柱间支撑：

柱间支撑是纵向平面排架中，最主要的抗侧力结构，其作用是承受由抗风柱和屋盖横向水平支撑传来的山墙风荷载，由屋盖结构传来的纵向水平地震作用以及由吊车梁传来的吊车纵向水平制动力，并将它们传给基础。另外，柱间支撑还能提高厂房结构的纵向刚度。

柱间支撑一般由交叉形钢杆件（型钢或钢管）组成，交叉杆件的倾角通常为35o～55o。

柱间支撑分为：上柱柱间支撑与下柱柱间支撑。

柱间支撑与伸缩缝（图2.3.6）。

2.3.3 围护结构布置

围护结构，包括屋面板、墙体、抗风柱、圈梁、连系梁、过梁、基础梁等构件其作用是，承受风、积雪、雨水、地震作用，以及地基产生不均匀沉降所引起的内力。

1、抗风柱