1、第二章第二章 重型厂房结构与普通钢屋盖重型厂房结构与普通钢屋盖 n2.1 2.1 单层厂房钢结构的组成单层厂房钢结构的组成 n2.2 2.2 单层厂房结构的布置单层厂房结构的布置n2.3 2.3 支撑体系支撑体系n2.4 2.4 厂房横向框架的计算厂房横向框架的计算n2.5 2.5 厂房柱的构造和计算厂房柱的构造和计算 n2.6 2.6 普通钢屋架普通钢屋架n2.7 2.7 吊车梁设计吊车梁设计n2.8 2.8 墙架体系墙架体系n 思考题思考题1-1-屋架；屋架；2-2-托架；托架；3-3-上弦横向支撑；上弦横向支撑；4-4-制动桁架；制动桁架；5-5-横向平面框架；横向平面框架；6-6-吊车
2、梁；吊车梁；7-7-竖向支撑；竖向支撑；8-8-檩条；檩条；9 9、10-10-柱间支撑；柱间支撑；11-11-框架柱；框架柱；12-12-墙架梁；墙架梁；13-13-山墙墙架柱山墙墙架柱2.1 2.1 钢结构厂房的组成钢结构厂房的组成：n1.横向框架横向框架 n横向平面框架横向平面框架：主要承受厂房结构的全部竖向荷载和主要承受厂房结构的全部竖向荷载和横向水平荷载：横向水平荷载：全部建筑物重量（屋盖、墙、结构全部建筑物重量（屋盖、墙、结构自重等）、自重等）、屋面雪荷载和其他活荷载、屋面雪荷载和其他活荷载、吊车竖向吊车竖向荷载和横向水平制动力、荷载和横向水平制动力、横向风荷载、横向风荷载、横向地
3、震横向地震作用等，作用等，n2.2.屋盖结构屋盖结构n由檩条、天窗架、屋架、托架和屋盖支撑所构成，承由檩条、天窗架、屋架、托架和屋盖支撑所构成，承受屋面荷载。受屋面荷载。n 3.支撑体系支撑体系 n 包括屋盖支撑和柱间支撑，其作用是将单包括屋盖支撑和柱间支撑，其作用是将单独的平面框架连成空间体系，从而保证了结独的平面框架连成空间体系，从而保证了结构的刚度和稳定，同时也承受构的刚度和稳定，同时也承受纵向纵向风力和吊风力和吊车的车的纵向纵向制动力。制动力。n 4.吊车梁和制动梁（制动桁架）吊车梁和制动梁（制动桁架）n吊车竖向和水平荷载由吊车梁承受。吊车梁吊车竖向和水平荷载由吊车梁承受。吊车梁两端支
4、撑于柱的变截面平台或牛腿上。在吊两端支撑于柱的变截面平台或牛腿上。在吊车梁上翼缘平面内，通常沿水平方向设置制车梁上翼缘平面内，通常沿水平方向设置制动梁或制动桁架，以便有效地将吊车的横向动梁或制动桁架，以便有效地将吊车的横向水平制动力传递到相邻的柱上。水平制动力传递到相邻的柱上。n n5.墙架墙架n 墙架一般由墙架一般由墙架梁墙架梁和和墙架柱墙架柱（也称抗风（也称抗风柱）等组成，用以柱）等组成，用以承受墙重和墙面风荷载承受墙重和墙面风荷载。当墙为自承重砖墙时只承受墙面风荷载，而当墙为自承重砖墙时只承受墙面风荷载，而全部墙重则传到底部搁置在相邻柱基础的钢全部墙重则传到底部搁置在相邻柱基础的钢筋混凝
5、土基础梁上或专设的墙基础上。筋混凝土基础梁上或专设的墙基础上。n 厂房钢结构的钢材用量指标和各类构件厂房钢结构的钢材用量指标和各类构件所占比重大致如表所占比重大致如表2.12.1。表2.1 单层厂房钢结构的钢材用量指标 车间类型车间类型轻轻 型型中中 型型重重 型型吊车起重量吊车起重量（t t）051020305075100125175200350吊车轨顶标吊车轨顶标高（高（m m）6108161016102010201626单位面积单位面积钢材用量钢材用量(Kg/m(Kg/m2 2)35355050505080807070120120909020020017170 030030030300
6、0400400各各类类构构件件所所占占钢钢材材用用量量比比 重重屋盖及屋盖及其支撑其支撑60%60%20%20%吊车梁吊车梁10%10%40%40%柱柱15%15%35%35%墙架及墙架及柱间支撑柱间支撑5%5%15%15%n 为了改善厂房结构设计的为了改善厂房结构设计的，应该对整个厂房建筑和结构进行合理规划。应该对整个厂房建筑和结构进行合理规划。n ：满足工艺和使用要求，满足工艺和使用要求，适应今后可能生产过程的变动和发展。适应今后可能生产过程的变动和发展。n ：确定车间的平面和高度方确定车间的平面和高度方向的主要尺寸和控制标高，向的主要尺寸和控制标高，布置柱网，确布置柱网，确定变形缝的位置
7、和做法，定变形缝的位置和做法，选择主要承重结选择主要承重结构构（横向平面框架、纵向平面框架、屋盖结（横向平面框架、纵向平面框架、屋盖结构、吊车梁结构等）体系、布置和形式等。构、吊车梁结构等）体系、布置和形式等。：考虑考虑设计标准化设计标准化、生产工生产工厂化厂化、施工机械化施工机械化的要求，以提高建筑工的要求，以提高建筑工业化的水平。业化的水平。n 实现方法：实现方法：模数化：模数化：是使结构布置是使结构布置的主要符合相应的模数尺寸；的主要符合相应的模数尺寸；定型化：定型化：是同类构件和结构及其连接构造尽量采用是同类构件和结构及其连接构造尽量采用相同的典型形式；相同的典型形式；统一化统一化则进
8、一步使构则进一步使构件和连接的某些主要尺寸也统一起来。这件和连接的某些主要尺寸也统一起来。这样，可以在厂房中更多地利用标准构配件，样，可以在厂房中更多地利用标准构配件，甚至对同类型厂房做出广泛适用的标准设甚至对同类型厂房做出广泛适用的标准设计。计。n目前，我国已有梯形钢屋架、钢天窗架、目前，我国已有梯形钢屋架、钢天窗架、钢托架、钢吊车梁（包括制动梁或桁架）钢托架、钢吊车梁（包括制动梁或桁架）等构件和相应支撑体系和连接构造的标准等构件和相应支撑体系和连接构造的标准设计图集设计图集。2.2 2.2 单层厂房结构的布置单层厂房结构的布置n2.2.1 2.2.1 柱网布置柱网布置n 厂房柱的纵向和横向
9、定位轴线，在平面上构成厂房柱的纵向和横向定位轴线，在平面上构成规则的网格，称为规则的网格，称为柱网柱网。柱网应根据工艺、结构和。柱网应根据工艺、结构和经济等要求布置。经济等要求布置。n 工艺要求：工艺要求：厂房的横向柱距（即跨度）和纵厂房的横向柱距（即跨度）和纵向柱距应满足生产工艺、使用和发展的要求；柱的向柱距应满足生产工艺、使用和发展的要求；柱的位置应和厂房的地上设备、起重和运输通道、地下位置应和厂房的地上设备、起重和运输通道、地下设备和设备基础、地下管道的地坑等协调。设备和设备基础、地下管道的地坑等协调。n 结构要求：结构要求：柱网布置应尽量简单，避免在同柱网布置应尽量简单，避免在同一区段
10、内设置纵横跨，尽量采用所有柱列的纵向柱一区段内设置纵横跨，尽量采用所有柱列的纵向柱距均为相等并符合模数的布置方式。距均为相等并符合模数的布置方式。n 通常情况下，通常情况下，纵向柱距的模数采用纵向柱距的模数采用6m6m；跨度的；跨度的模数采用模数采用3m3m（24m24m时）或采用时）或采用6m(246m(24时，确实需时，确实需要时仍可按要时仍可按3m)3m)。n 经济要求：纵向柱距常对钢材用量和造价有经济要求：纵向柱距常对钢材用量和造价有较大的影响。较大的影响。如增加如增加柱距，柱和基础的材料用量减柱距，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，少，而屋盖结构、吊车梁
11、和墙架的材料用量增加，并往往需要增设托架和墙架柱。并往往需要增设托架和墙架柱。n 过去我国厂房，尤其是用大型屋面板的厂房，过去我国厂房，尤其是用大型屋面板的厂房，纵向柱距大多采用纵向柱距大多采用6m6m，少数大跨度厂房也采用，少数大跨度厂房也采用9 912m12m的。对于某些跨度不大而生产布置需要更灵活的。对于某些跨度不大而生产布置需要更灵活的厂房、高度较大而吊车相对较轻的厂房，也常对的厂房、高度较大而吊车相对较轻的厂房，也常对全部柱或某些列内柱采用全部柱或某些列内柱采用12m12m柱距，但屋架间距仍柱距，但屋架间距仍为为6m6m，中间屋架由托架支承（图，中间屋架由托架支承（图2.12.1）。
12、）。n 近年来，随着近年来，随着压型钢板压型钢板等轻型屋面板的采用，等轻型屋面板的采用，屋盖结构重量大大减轻，相应的经济柱距显著增屋盖结构重量大大减轻，相应的经济柱距显著增大，一些大型厂房已采用大，一些大型厂房已采用121224m24m柱距柱距，收到较好，收到较好的经济效果。的经济效果。n 厂房端部为山墙厂房端部为山墙时，为了支承墙重和墙面风时，为了支承墙重和墙面风荷载，通常应每隔一定间距（常用荷载，通常应每隔一定间距（常用6m6m）设置抗设置抗风柱风柱。为使抗风柱和横向框架横梁（屋架）的位。为使抗风柱和横向框架横梁（屋架）的位置略为错开和抗风柱顶部连接的方便，置略为错开和抗风柱顶部连接的方便
13、，常把该处常把该处横向框架（柱和屋架）自定位轴线内移横向框架（柱和屋架）自定位轴线内移500mm500mm。在。在此此500mm500mm 范围内，檩条、屋面板、吊车梁、墙架范围内，檩条、屋面板、吊车梁、墙架梁等纵向构件从相邻开间伸臂挑出，挑出长度略梁等纵向构件从相邻开间伸臂挑出，挑出长度略小于小于500mm500mm，以便构成必要的变形缝隙。，以便构成必要的变形缝隙。图图2.2 2.2 变形缝的布置变形缝的布置2.2.2 变形缝 变形缝包括变形缝包括伸缩缝伸缩缝（温度缝）、（温度缝）、防震缝防震缝和和沉降缝沉降缝（图（图2.22.2）nn1.伸缩缝伸缩缝n 如果厂房的长度或宽度，在温度变化时
14、，如果厂房的长度或宽度，在温度变化时，纵向或横向框架的上部结构将发生较大的伸纵向或横向框架的上部结构将发生较大的伸缩变形，而基础以下仍固定于原来位置。这缩变形，而基础以下仍固定于原来位置。这种变形将使柱、墙等构件内部产生很大的内种变形将使柱、墙等构件内部产生很大的内力，严重的可使其断裂或破坏。因此，需要力，严重的可使其断裂或破坏。因此，需要用伸缩缝将厂房结构分成几个温度区段用伸缩缝将厂房结构分成几个温度区段（图（图2.22.2），以减少每个区段的伸缩量），以减少每个区段的伸缩量。n 根据使用经验和理论分析，钢结构规范根据使用经验和理论分析，钢结构规范规定当温度区段长度不超过表规定当温度区段长度
15、不超过表2.22.2的数值时，的数值时，可不计算温度应力。可不计算温度应力。n表表2.2 钢结构房屋温度区段长度限值（钢结构房屋温度区段长度限值（m）结构性质结构性质纵向温度区段纵向温度区段（垂直于屋架或构（垂直于屋架或构架跨度方向）架跨度方向）横向温度区段横向温度区段（沿屋架或构架跨度（沿屋架或构架跨度方向）方向）柱顶为柱顶为 刚接刚接柱顶为柱顶为铰接铰接采暖房屋和非采暖采暖房屋和非采暖地区的房屋地区的房屋200200120120150150热车间和采暖地区热车间和采暖地区的非采暖房屋的非采暖房屋180180100125125露天结构露天结构120120n伸缩缝做法：伸缩缝做法：n从基础顶面
16、或地面开始，将相邻区段上从基础顶面或地面开始，将相邻区段上部结构的构件完全分开部结构的构件完全分开（基础可不分开）。（基础可不分开）。上部结构采用双柱做法。上部结构采用双柱做法。n 根据气温差和结构的具体情况，缝宽根据气温差和结构的具体情况，缝宽净距取净距取 。这种做法是在横向这种做法是在横向伸缩缝处，设置伸缩缝处，设置横向平面框架横向平面框架；在纵在纵向伸缩缝处，设置向伸缩缝处，设置纵向平面框架纵向平面框架。后后者的双榀纵列柱和框架费钢较多且接缝很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。长，故规划时应尽量避免纵向伸缩缝。n 横向伸缩缝：横向伸缩缝：增加相邻两榀平
17、面框架增加相邻两榀平面框架的中距的中距c c（图（图2.32.3）一般采用）一般采用1.2m1.2m（以保证（以保证该处相邻两框架柱的柱脚间有必要缝隙该处相邻两框架柱的柱脚间有必要缝隙50mm50mm）。）。n 对有很大起重量吊车的厂房，有时需对有很大起重量吊车的厂房，有时需放大至放大至1.51.52m2m，大型平炉车间中甚至需，大型平炉车间中甚至需达达3m3m，在此在此2 2（c/2c/2）范围内，檩条、屋）范围内，檩条、屋面板、吊车梁、墙架梁等所有纵向构件都面板、吊车梁、墙架梁等所有纵向构件都从两侧相邻开间伸臂挑出，每侧挑出长度从两侧相邻开间伸臂挑出，每侧挑出长度略小于略小于c/2c/2，
18、从而使两侧挑出构件端部间，从而使两侧挑出构件端部间构成必要的伸缩缝隙。构成必要的伸缩缝隙。n 一般情况下取横向伸缩缝的中线与厂房的横向定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位轴线相重合，而相邻横向框架的中线各向两侧移进c/2c/2（图（图2.3a2.3a）。少数情况下，由于设备布置确实不）。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容许在伸缩缝处缩小柱距，则可保持横向框架的原有中距中距，而而c c作为一个额外的插入距（图作为一个额外的插入距（图2.3b2.3b）。n图2.3 横向伸缩缝处柱的布置n 纵向伸缩缝
19、：纵向伸缩缝：采用双采用双榀榀纵列柱框架时，纵列柱框架时，两排纵列柱轴线间应根据伸缩缝的需要，留两排纵列柱轴线间应根据伸缩缝的需要，留出必要的出必要的（图（图2.22.2）。）。n 单排柱的做法。单排柱的做法。适用轻屋面和吊车起适用轻屋面和吊车起重量不是很大的情况。重量不是很大的情况。n 对于横向伸缩缝：对于横向伸缩缝：缝一侧的檩条、吊车缝一侧的檩条、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。纵向自由变形，互不约束。n 对于纵向伸缩缝处：缝一侧的屋架与柱对于
20、纵向伸缩缝处：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，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。使缝两侧结构能横向变形互不约束。n2.2.防震缝防震缝n 地震区的伸缩缝尚应符合防震缝的要求。地震区的伸缩缝尚应符合防震缝的要求。当厂房的平、立面布置复杂时需设防震缝。当厂房的平、立面布置复杂时需设防震缝。由高度或刚度相差很大的部分组成时需设防由高度或刚度相差很大的部分组成时需设防震缝（图震缝（图2.22.2）。）。n 防震缝的做法防震缝的做法和伸缩缝相似，互相兼任，和伸缩缝相似，互相兼任，但防震缝必须做成但防震缝必须做成地面以上两侧构件完全分开地面以上
21、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，一般单层厂房房和地震设计烈度等情况确定，一般单层厂房取取505090mm90mm，纵横跨交接处取，纵横跨交接处取100100150mm150mmn3.沉降缝沉降缝n ，以防止结构或屋面、，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墙面等在过大的基础不均匀沉降下发生裂缝或破坏。或破坏。n 沉降缝的做法一般是沉降缝的做法一般是把两侧的结构包括把两侧的结构包括基础全部分开基础全部分开
22、，使各自可以独立地自由沉降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沉降缝的做法也应符合伸缩缝和防震缝的要求求，兼起这两种缝的作用兼起这两种缝的作用。例如图。例如图2.22.2厂房厂房中，左方横向跨的高度、跨度或吊车起重量中，左方横向跨的高度、跨度或吊车起重量常显著较大，则可用沉降缝和右方纵向跨部常显著较大，则可用沉降缝和右方纵向跨部分分开。分分开。n2.2.3 屋盖结构的布置和体系n1.1.钢屋盖支承结构：钢屋盖支承结构：n 支承于钢筋混凝土柱上支承于钢筋混凝土柱上n 支承于砖墙（加墙垛）上支承于砖墙（加墙垛）上n 以上两种通常做成简支，构造简单，安以上两种通常做成简支
23、，构造简单，安装方便。装方便。n 支承于钢柱支承于钢柱，一般用于有较重桥式吊一般用于有较重桥式吊车、有较大振动设备（如锻锤等）或有较高车、有较大振动设备（如锻锤等）或有较高温度的厂房或跨度、高度较大的房屋中温度的厂房或跨度、高度较大的房屋中，这，这时钢屋架与钢柱常做成刚接，成为单跨或多时钢屋架与钢柱常做成刚接，成为单跨或多跨的刚架结构。跨的刚架结构。n2.2.普通钢屋架的跨度普通钢屋架的跨度n ：通常情况取支座所在处房屋或柱：通常情况取支座所在处房屋或柱列轴线间的距离。列轴线间的距离。n ：名义跨度通常为：名义跨度通常为151536m36m，取，取3m3m的的模数模数。国家有标准图集。国家有标
24、准图集。n ：屋架支座中心间的距离；：屋架支座中心间的距离；，以便支座外缘能做在轴线范围以内，以便支座外缘能做在轴线范围以内，使相邻屋架间互不妨碍。使相邻屋架间互不妨碍。n在屋架简支于钢筋混凝土柱的房屋中，规定各柱列在屋架简支于钢筋混凝土柱的房屋中，规定各柱列轴线一般取：轴线一般取：对边柱取柱的外边线，对中列柱取柱对边柱取柱的外边线，对中列柱取柱的中线（阶形柱时取上段柱的中线）的中线（阶形柱时取上段柱的中线）。n n3.3.屋架的间距屋架的间距n 通常两种做法：通常两种做法：q和柱距相同和柱距相同q为柱距的一半，此时需设托架为柱距的一半，此时需设托架n4.4.屋盖结构体系屋盖结构体系：n 无檩
25、体系无檩体系:钢屋架上直接铺放屋面板钢屋架上直接铺放屋面板,常常为大型预应力混凝土屋面板为大型预应力混凝土屋面板n 有檩体系：有檩体系：钢屋架上每隔一定间距放置钢屋架上每隔一定间距放置檩条、再在檩条上放置檩条、再在檩条上放置轻型轻型屋面板。屋面板。n 图2.4 屋盖结构体系 n大型屋面板大型屋面板n 通常是预应力钢筋混凝土大型屋面板（槽形通常是预应力钢筋混凝土大型屋面板（槽形板），其两根边肋起板），其两根边肋起肋梁肋梁的作用，将屋面荷载传到的作用，将屋面荷载传到屋面板的四个角点，角点处下部预埋钢板以便与屋屋面板的四个角点，角点处下部预埋钢板以便与屋架焊接。常用大型屋面板的尺寸为架焊接。常用大型
26、屋面板的尺寸为，少数，少数情况也有用情况也有用或或、的。屋的。屋架上弦节间长度通常取等于板宽或略大（作为板间架上弦节间长度通常取等于板宽或略大（作为板间留缝），则屋架只受节点荷载；否则屋架上弦将受留缝），则屋架只受节点荷载；否则屋架上弦将受局部弯曲。局部弯曲。n钢筋加气混凝土板钢筋加气混凝土板n 兼起承重和保温作用，通常为等厚度兼起承重和保温作用，通常为等厚度平板，常用宽度平板，常用宽度0.6 m0.6 m，长度，长度2.42.46.0m6.0m，厚度厚度125125200mm200mm。相邻板间留适当板缝，。相邻板间留适当板缝，以便加强现浇钢筋混凝土板带屋面的刚以便加强现浇钢筋混凝土板带屋面
27、的刚度及其屋架间联系。板荷载均布于屋架度及其屋架间联系。板荷载均布于屋架上弦。上弦。n 此外，也可采用外表为钢筋混凝土或此外，也可采用外表为钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土、中间为保温填充层预应力钢筋混凝土、中间为保温填充层的的等。等。n无檩体系的优点无檩体系的优点n 是屋面构件的种类和数量少，构造简单，是屋面构件的种类和数量少，构造简单，安装方便，易于铺设保温层和防水层等，同时安装方便，易于铺设保温层和防水层等，同时屋盖的刚度大，整体性好，并较为耐久。屋盖的刚度大，整体性好，并较为耐久。n无檩体系的缺点无檩体系的缺点n 是屋面自重较大，使屋架和下部结构的截是屋面自重较大，使屋架和下部结构的截面和
28、用料都相应增加，对抗震也不利，并且吊面和用料都相应增加，对抗震也不利，并且吊装时构件较笨重。因此，无檩体系常用在刚度装时构件较笨重。因此，无檩体系常用在刚度要求较高的中型以上厂房和民用、工用建筑中。要求较高的中型以上厂房和民用、工用建筑中。n 有檩体系有檩体系n 有檩体系中，常用有檩体系中，常用1:21:31:21:3坡度，并常采用三坡度，并常采用三角形屋架。其做法如下：角形屋架。其做法如下：n n ：波形石棉瓦，瓦楞铁，预应力：波形石棉瓦，瓦楞铁，预应力钢筋混凝土槽瓦，钢丝网水泥折板瓦等；也可在檩钢筋混凝土槽瓦，钢丝网水泥折板瓦等；也可在檩条上，铺放木望板再放置粘土瓦、水泥瓦；近年来条上，铺
29、放木望板再放置粘土瓦、水泥瓦；近年来发展的彩色涂层压形钢板屋面等发展的彩色涂层压形钢板屋面等n 聚苯乙烯或聚氨酯夹芯保聚苯乙烯或聚氨酯夹芯保温板，常用温板，常用50250mm50250mm。当用压形钢板时最小屋面坡。当用压形钢板时最小屋面坡度可达度可达1 1：8181：2020。n檩条间距檩条间距n 根据屋面板的强度要求确定，一般可尽量做成屋架根据屋面板的强度要求确定，一般可尽量做成屋架上弦每个节点处放一根檩条；但一些较弱屋面板要求较上弦每个节点处放一根檩条；但一些较弱屋面板要求较密檩条而屋架上弦节间又不便做得过小时，则一部分檩密檩条而屋架上弦节间又不便做得过小时，则一部分檩条将放在上弦节间内
30、而使上弦杆局部受弯条将放在上弦节间内而使上弦杆局部受弯。n有檩体系的优点有檩体系的优点n 可供选用的屋面材料种类较多，屋架间距和屋面布可供选用的屋面材料种类较多，屋架间距和屋面布置比较灵活，构件重量轻、用料省、运输和安装较轻便；置比较灵活，构件重量轻、用料省、运输和安装较轻便；n有檩体系的缺点有檩体系的缺点n 屋面构件的种类和数量较多，构件较复杂，吊装安屋面构件的种类和数量较多，构件较复杂，吊装安装次数多，檩条用钢量较多，并且屋盖的整体刚度较差。装次数多，檩条用钢量较多，并且屋盖的整体刚度较差。2.3 2.3 支撑体系支撑体系n ：使厂房具有足够整体刚度和稳定：使厂房具有足够整体刚度和稳定性，
31、减少构件平面外的计算长度和传递纵向水平性，减少构件平面外的计算长度和传递纵向水平荷载。荷载。n 厂房支撑体系可分为屋盖支撑和柱间支撑两厂房支撑体系可分为屋盖支撑和柱间支撑两部分：部分：n2.3.1 2.3.1 屋盖支撑屋盖支撑n1.1.屋盖支撑的作用屋盖支撑的作用n 屋盖支撑可分为上弦横向水平支撑、下弦横屋盖支撑可分为上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、竖向支撑和系向水平支撑、下弦纵向水平支撑、竖向支撑和系杆等，它们具有下列作用：杆等，它们具有下列作用：nn保证屋盖结构的几何稳定性保证屋盖结构的几何稳定性n在屋盖体系中，仅用檩条或大型屋面在屋盖体系中，仅用檩条或大型屋面板连接
32、各榀屋架构成的体系是板连接各榀屋架构成的体系是几何可变体几何可变体系系。其在纵向荷载作用下，各个屋架就会。其在纵向荷载作用下，各个屋架就会向一侧倾倒（图向一侧倾倒（图2.5a2.5a）。如果将两榀相邻）。如果将两榀相邻的屋架用适当的支撑体系联系起来，使其的屋架用适当的支撑体系联系起来，使其首先构成稳定的空间体系（图首先构成稳定的空间体系（图2.5b2.5b），然），然后再将其余屋架用檩条或其他构件连接在后再将其余屋架用檩条或其他构件连接在这个空间稳定体系上，则可形成稳定的屋这个空间稳定体系上，则可形成稳定的屋盖结构体系。盖结构体系。(a)(b)图 2.5 屋盖的几何稳定问题n保证屋架结构的空间
33、刚度和空间整体性保证屋架结构的空间刚度和空间整体性。n屋架上弦和下弦的水平支撑与屋架弦杆组成水平桁屋架上弦和下弦的水平支撑与屋架弦杆组成水平桁架，屋架端部和中央的垂直支撑则与屋架竖杆组成架，屋架端部和中央的垂直支撑则与屋架竖杆组成桁架，都有一定的侧向抗弯刚度。因而，无论屋架桁架，都有一定的侧向抗弯刚度。因而，无论屋架结构承受竖向或纵、横向水平荷载，都能通过一定结构承受竖向或纵、横向水平荷载，都能通过一定的桁架体系把力传向支座，只发生较小的弹性变形，的桁架体系把力传向支座，只发生较小的弹性变形，即有足够的刚度和整体性。即有足够的刚度和整体性。n为弦杆提供适当的侧向支承点为弦杆提供适当的侧向支承点
34、。n支撑可作为弦杆的侧向支承点（图支撑可作为弦杆的侧向支承点（图2.62.6），减小弦杆），减小弦杆在屋架平面外的计算长度，保证受压上弦的侧向稳在屋架平面外的计算长度，保证受压上弦的侧向稳定，并使受拉下弦不会在某些动力作用下产生过大定，并使受拉下弦不会在某些动力作用下产生过大的振动。当下弦杆为折线形时，在转折点处布置侧的振动。当下弦杆为折线形时，在转折点处布置侧向支撑，是保证下弦杆平面外稳定必不可少的措施。向支撑，是保证下弦杆平面外稳定必不可少的措施。n承受和传递屋盖的纵向水平荷载。作用于山墙承受和传递屋盖的纵向水平荷载。作用于山墙的风荷载、悬挂吊车的纵向刹车力及的风荷载、悬挂吊车的纵向刹车力
35、及纵向地震作纵向地震作用用将通过屋盖支撑体系传给厂房的下部支将通过屋盖支撑体系传给厂房的下部支承承结构。结构。n保证结构安装时的稳定与方便。保证结构安装时的稳定与方便。n2.2.屋盖支撑的布置屋盖支撑的布置n（1 1）上弦横向水平支撑。）上弦横向水平支撑。在有檩体系或在有檩体系或仅仅采用大采用大型屋面板的无檩体系屋盖中型屋面板的无檩体系屋盖中设置屋架上弦横设置屋架上弦横向水平支撑。向水平支撑。n如果能保证大型屋面板有三个角与屋架焊接牢固，如果能保证大型屋面板有三个角与屋架焊接牢固，则可考虑大型屋面板起支撑作用，但由于施工条则可考虑大型屋面板起支撑作用，但由于施工条件的限制，焊接质量不易保证，故
36、一般只考虑大件的限制，焊接质量不易保证，故一般只考虑大型屋面板起系杆作用。型屋面板起系杆作用。n 可在房屋的两端或横向温度伸缩缝可在房屋的两端或横向温度伸缩缝间区段两端的第一个柱间（图间区段两端的第一个柱间（图2.72.7）.n 也可布置在第二柱间，但第一柱间也可布置在第二柱间，但第一柱间必须用刚性系杆与端屋架上弦牢固连接必须用刚性系杆与端屋架上弦牢固连接（图（图2.62.6）n 两两道道横向水平支撑的距离不宜大于横向水平支撑的距离不宜大于60m60m，故当房屋较长（，故当房屋较长（60m60m）时，尚应在）时，尚应在中间柱间设横向水平支撑。中间柱间设横向水平支撑。n 图 2.6 无天窗时屋盖
37、支撑布置图 2.7 有天窗时支撑的布置 n （2 2）下弦横向水平支撑）下弦横向水平支撑n 一般和上弦横向水平支撑布置在同一开间。一般和上弦横向水平支撑布置在同一开间。n 下弦横向水平支撑设置下弦横向水平支撑设置n n 但当房屋跨度但当房屋跨度18m18m且未设悬挂起重运输且未设悬挂起重运输设备和吊车，或者虽有吊车但吨位不大，也没有设备和吊车，或者虽有吊车但吨位不大，也没有较大振动设备，较大振动设备，。n（3 3）下弦纵向水平支撑）下弦纵向水平支撑n n 当房屋内设有较大吨位的重级、中级工作制桥式当房屋内设有较大吨位的重级、中级工作制桥式吊车、壁行式吊车或有锻锤等较大振动设备时吊车、壁行式吊车
38、或有锻锤等较大振动设备时。n 房屋较高，跨度较大、空间刚度要求较高时。房屋较高，跨度较大、空间刚度要求较高时。n 有托架处的房屋（图有托架处的房屋（图2.82.8），为了保证托架的侧向，为了保证托架的侧向稳定，在有托架处也应设置纵向水平支撑。稳定，在有托架处也应设置纵向水平支撑。n n 沿纵向柱列在屋架下弦端节间内设置：沿纵向柱列在屋架下弦端节间内设置：n 单跨厂房一般沿两纵向柱列设置单跨厂房一般沿两纵向柱列设置n 多跨厂房则根据具体情况沿全部或部分纵向柱列设多跨厂房则根据具体情况沿全部或部分纵向柱列设置。置。图图 2.8 2.8 托架处纵向支撑布置托架处纵向支撑布置n（4)4)竖向支撑竖向支
39、撑n所有房屋均应设置竖向支撑。所有房屋均应设置竖向支撑。n 在设置横向支撑的开间内，均应设置竖向支在设置横向支撑的开间内，均应设置竖向支撑。撑。，当跨度当跨度30m30m时，一般只需在屋架时，一般只需在屋架两 端 及 跨 中 竖 杆 平 面 内 布 置 三 道 竖 向 支 撑两 端 及 跨 中 竖 杆 平 面 内 布 置 三 道 竖 向 支 撑（2.9a2.9a），），当屋架跨度当屋架跨度30m30m时，应在两端和在跨时，应在两端和在跨度度/3/3处或天窗架处各布置一道竖向支撑（图处或天窗架处各布置一道竖向支撑（图2.9b2.9b）。）。，当跨度当跨度18m18m时，仅在跨中时，仅在跨中设置一
40、道竖向支撑（图设置一道竖向支撑（图2.9c2.9c）；）；当跨度当跨度18m18m时可时可根据具体情况设置两道根据具体情况设置两道（图（图2.9d2.9d）。）。，一般在天窗架的两侧布置，当天窗的宽一般在天窗架的两侧布置，当天窗的宽度大于度大于12m12m时，还应在天窗中央设置一道（图时，还应在天窗中央设置一道（图2.9b2.9b）。）。图 2.9 n（5)5)系杆系杆n 系杆有系杆有之分，之分，能承受压能承受压力的为刚性系杆力的为刚性系杆，一般由两个角钢组成十字形截，一般由两个角钢组成十字形截面；面；只能承受拉力的称为柔性系杆只能承受拉力的称为柔性系杆，一般采用单，一般采用单角钢。角钢。n
41、：在上弦横向水平支撑或竖向支撑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的节点处，应沿房屋纵向通长设置柔性系杆；在有天窗时，应沿屋脊设置刚性系杆在有天窗时，应沿屋脊设置刚性系杆；上弦横上弦横向水平支撑向水平支撑布置在第二柱间时，第一柱间必须布布置在第二柱间时，第一柱间必须布置刚性系杆；置刚性系杆；在屋架下弦中部，一般设一道或在屋架下弦中部，一般设一道或两道柔性系杆两道柔性系杆；支承节点处应设置刚性系杆支承节点处应设置刚性系杆。n 在屋架上弦平面内，大型屋面板可起系杆作用，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，所以一般只在屋
42、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。连接可靠的檩条可代替系杆。n 3.3.支撑的形式及杆件截面选择支撑的形式及杆件截面选择n 。腹杆通常采用交叉斜杆体系，屋架的弦杆兼作横向腹杆通常采用交叉斜杆体系，屋架的弦杆兼作横向水平支撑的弦杆，横向水平支撑节点间的距离为屋水平支撑的弦杆，横向水平支撑节点间的距离为屋架上弦节间距离的架上弦节间距离的2 24 4倍；纵向水平支撑的宽度取倍；纵向水平支撑的宽度取屋架下弦端节间的长度，一般为屋架下弦端节间的长度，一般为3 36m6m。n 。其腹杆形式应。其腹杆形式应根据它的宽度和高度两个方面的尺寸比例来确定。根据它的宽度和高度两个方面的尺寸比例
43、来确定。当宽度和高度相近时，宜采用交叉斜杆，当二者相当宽度和高度相近时，宜采用交叉斜杆，当二者相差较大时可采用差较大时可采用V V形或形或W W形（图形（图2.102.10）。）。图 2.10 n 屋盖支撑受力很小，一般不必计算，可屋盖支撑受力很小，一般不必计算，可按构造要求和容许长细比选择截面按构造要求和容许长细比选择截面。n n。n 当支撑桁架受力较大时，支撑桁架杆件除满当支撑桁架受力较大时，支撑桁架杆件除满足长细比限值的要求外，尚应按桁架体系计算内足长细比限值的要求外，尚应按桁架体系计算内力和选择截面力和选择截面。n 交叉斜腹杆体系的支撑桁架属静不定体系。交叉斜腹杆体系的支撑桁架属静不定
44、体系。图 2.11 支撑桁架计算简图支撑桁架计算简图n2.3.2 2.3.2 柱间支撑柱间支撑n 1.1.柱间支撑的作用柱间支撑的作用n1)1)保证厂房骨架的整体稳定和纵向刚度保证厂房骨架的整体稳定和纵向刚度。n 厂房柱在框架平面外的刚度远低于在框架平面厂房柱在框架平面外的刚度远低于在框架平面内的刚度内的刚度 ，且柱脚构造接近铰接，吊车和柱的连，且柱脚构造接近铰接，吊车和柱的连接也是铰接，接也是铰接，因此设置柱间支撑对保证厂房的，因此设置柱间支撑对保证厂房的整体稳定性和纵向刚度是不可缺的。整体稳定性和纵向刚度是不可缺的。n2)2)承受厂房的纵向力承受厂房的纵向力。n 作用于山墙的风力和吊车的纵
45、向制动力均须通过作用于山墙的风力和吊车的纵向制动力均须通过柱间支撑传至基础。柱间支撑传至基础。n3)3)在框架平面外为厂房柱提供可靠的支承点，减少在框架平面外为厂房柱提供可靠的支承点，减少柱在框架平面外的计算长度柱在框架平面外的计算长度。n2.2.柱间支撑的布置柱间支撑的布置n 柱间支撑分为柱间支撑分为n 设置原则：设置原则：。但在短而高的厂但在短而高的厂房中，温度应力不大，下柱支撑布置在厂房的两端，房中，温度应力不大，下柱支撑布置在厂房的两端，可以提高厂房的纵向刚度可以提高厂房的纵向刚度n 温度区段不大于温度区段不大于120m120m时，可以在温度区段的中央时，可以在温度区段的中央设置一道柱
46、间支撑（图设置一道柱间支撑（图2.12a2.12a）。）。温度区段大于温度区段大于120m120m时，应在温度区段中间时，应在温度区段中间1/31/3范围布置两道下层支撑，范围布置两道下层支撑，以免传力路线太长，纵向刚度不够，以免传力路线太长，纵向刚度不够，但是两道下层但是两道下层支撑之间的距离又不宜大于支撑之间的距离又不宜大于60m60m，以减少温度应力的，以减少温度应力的影响（图影响（图2.12b2.12b）。）。n。图 2.12 柱间支撑的布置间距及位置柱间支撑的布置间距及位置n 上柱支撑应布置在温度区段的两端以及有下柱上柱支撑应布置在温度区段的两端以及有下柱支撑的柱间（图支撑的柱间（图
47、2.122.12）。这样，便于传递从屋架横向）。这样，便于传递从屋架横向支撑传来的纵向力。支撑传来的纵向力。n n 上柱支撑除了在温度区段两端用单斜杆外，其余上柱支撑除了在温度区段两端用单斜杆外，其余上柱支撑用交叉腹杆或其他形式。上柱支撑用交叉腹杆或其他形式。n 下柱支撑用交叉腹杆最为经济，刚度也大。在某下柱支撑用交叉腹杆最为经济，刚度也大。在某些车间中，当采用交叉斜腹杆的支撑妨碍生产操作或些车间中，当采用交叉斜腹杆的支撑妨碍生产操作或交通时，可采用门架式支撑（图交通时，可采用门架式支撑（图2.132.13）图 2.13 门架式柱间支撑门架式柱间支撑n 柱间支撑在柱子截面中的位置柱间支撑在柱子
48、截面中的位置n 对于等截面柱的上下层柱间支撑和阶形柱的上阶支对于等截面柱的上下层柱间支撑和阶形柱的上阶支撑应布置在柱子的轴线上（图撑应布置在柱子的轴线上（图2.14a2.14a、b b、c c）；）；n 若有人孔，则移向两侧布置（图若有人孔，则移向两侧布置（图2.14d2.14d）。）。n 阶形边列柱的下柱支撑，若外缘有大型板材或墙梁阶形边列柱的下柱支撑，若外缘有大型板材或墙梁等构件连牢时，可只沿柱的内缘布置（图等构件连牢时，可只沿柱的内缘布置（图2.14a2.14a）；其他情）；其他情况的阶形柱下柱支撑，内外两侧均需布置。况的阶形柱下柱支撑，内外两侧均需布置。n 柱两侧布置支撑时，应在它们之
49、间用缀条或缀板连柱两侧布置支撑时，应在它们之间用缀条或缀板连系起来（图系起来（图2.14e2.14e）。）。n 柱间支撑截面计算柱间支撑截面计算n 柱间支撑杆件截面一般由计算确定，柱间支撑杆件截面一般由计算确定，交叉腹杆体系可按交叉腹杆体系可按拉杆计算见图拉杆计算见图2.122.12 ，门架式柱间支撑计算图式见图门架式柱间支撑计算图式见图2.132.13。图 2.14 柱间支撑与柱的位置关系2.4 2.4 厂房横向框架的计算厂房横向框架的计算n2.4.12.4.1横向框架形式和主要尺寸横向框架形式和主要尺寸n 1.1.横向框架类型横向框架类型n 根据横梁与柱连接的不同，框架有铰接与刚接根据横梁
50、与柱连接的不同，框架有铰接与刚接两类，而柱与基础的连接一般采用刚接。两类，而柱与基础的连接一般采用刚接。n n 横向刚度较差。所以只用于厂房横向刚度要求横向刚度较差。所以只用于厂房横向刚度要求不高的情况。不高的情况。n 构造简单。构造简单。n 用料较多。用料较多。图 2.15 n横梁与柱刚接横梁与柱刚接（图（图2.15a2.15a）横向刚度较大，内力分布较为均匀横向刚度较大，内力分布较为均匀n 柱的用料较为经济。柱的用料较为经济。n 刚接框架对于支座的不均匀沉降和温度作刚接框架对于支座的不均匀沉降和温度作用比较敏感，因此设计时应采取防止不均匀沉降用比较敏感，因此设计时应采取防止不均匀沉降的措施
