1、12 单层厂房主要学习内容：主要学习内容：单层厂房排架结构的组成、构件选型和布置 排架荷载及内力计算 单层厂房柱及牛腿的设计 柱下单独基础的设计学习重点与难点：学习重点与难点：单层厂房排架结构的组成和构件的布置 排架荷载及内力计算 牛腿的设计 柱下单独基础的设计12.1 概述（1 1）厂房首先要满足生产工艺的要求，并为厂房首先要满足生产工艺的要求，并为工厂创造良好的劳动卫生条件，以利提高产品质量工厂创造良好的劳动卫生条件，以利提高产品质量和劳动生产率。和劳动生产率。（2 2）厂房内一般都有笨重的机器设备、起重厂房内一般都有笨重的机器设备、起重运输设备（吊车）等，这就要求厂房有较大的空间。运输设
2、备（吊车）等，这就要求厂房有较大的空间。同时，厂房结构要承受较大的静、动荷载以及振动同时，厂房结构要承受较大的静、动荷载以及振动或撞击力等。或撞击力等。（3 3）有的厂房在生产过程中会散发大量的余有的厂房在生产过程中会散发大量的余热、烟尘、有害气体、有侵蚀性的液体以及生产噪热、烟尘、有害气体、有侵蚀性的液体以及生产噪音等，这就要求厂房有良好的通风和采光。音等，这就要求厂房有良好的通风和采光。12.1.1 单层工业厂房的特点及结构形式单层工业厂房的特点及结构形式（4 4）生产过程往往需要各种工程技术管网，生产过程往往需要各种工程技术管网，如上下水、热力、压缩空气、煤气、氧气管道和电如上下水、热力
3、、压缩空气、煤气、氧气管道和电力供应等。厂房设计时应考虑各种管道的铺设要求力供应等。厂房设计时应考虑各种管道的铺设要求和它们的荷载。和它们的荷载。（5 5）生产过程中有大量的原料、加工零件、生产过程中有大量的原料、加工零件、半成品、成品、废料等需要用电瓶车、汽车或火车半成品、成品、废料等需要用电瓶车、汽车或火车进行运输。厂房设计时应考虑所采用的运输工具的进行运输。厂房设计时应考虑所采用的运输工具的通行问题。通行问题。12.1 概述概述唐山渤海冶金重工业单层厂房12.1 概述概述恒鑫机械重工业单层厂房12.1 概述概述12.1 概述概述12.1 概述概述上海南汇康桥轻工业多层厂房 12.1 概述
4、概述张家港DIC化工厂层数混合厂房 12.1 概述概述开封火电厂层数混合厂房工业厂房按工业厂房按层数层数可分为：可分为：单层厂房 多层厂房 层数混合厂房 12.1 概述概述机械、冶金等重工业；食品、电子、精密仪器制造等轻工业；化学工业、热电站等。结构特点结构特点v 跨度大，高度大，荷载大：跨度大，高度大，荷载大：构件内力和截面尺寸大；构件内力和截面尺寸大；v 常承受吊车、机械设备动力等荷载：常承受吊车、机械设备动力等荷载：结构设计时应考虑动力荷载的影响；结构设计时应考虑动力荷载的影响；v 结构空旷：结构空旷：几乎无内隔墙，仅在四周设墙和柱；几乎无内隔墙，仅在四周设墙和柱；v 基础受力大：基础受
5、力大：对地质有较高要求。对地质有较高要求。12.1.1 单层厂房的特点(2)(2)工艺设计特点工艺设计特点v 生产生产工艺流程工艺流程的需要的需要 车间内生产工艺流程确定厂房结构的平面布置车间内生产工艺流程确定厂房结构的平面布置及厂房的高度、剖面、立面及围护结构等；及厂房的高度、剖面、立面及围护结构等；v 起重运输起重运输或设备或设备安装检修安装检修的需要的需要 厂房内的起重吊车、运输通道及设备检修场厂房内的起重吊车、运输通道及设备检修场地等影响厂房主要构件的设计；地等影响厂房主要构件的设计；v 卫生卫生方面的需要方面的需要建立良好的工作环境，解决采光、通风、三废、建立良好的工作环境，解决采光
6、、通风、三废、余热、湿气及噪音等对环境的污染。余热、湿气及噪音等对环境的污染。12.1.1 单层厂房的特点 按结构材料分按结构材料分12.1.2 单层工业厂房结构的类型 混合结构混合结构 砖柱砖柱RC/RC/木木/轻钢屋架轻钢屋架 钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构 RCRC柱柱RC/RC/钢屋架钢屋架 钢结构钢结构 钢柱钢屋架钢柱钢屋架吊车吨位5t，跨度15m，柱顶标高8m小型厂房吊车吨位25t，或跨度36m或特殊工艺厂房其它情况其它情况 按结构形式分按结构形式分12.1.2 单层工业厂房结构的类型 排架结构排架结构 刚架结构刚架结构 刚性排架屋架或横梁变形很小，可忽略 柔性排架屋架或横梁变形较大
7、，不能忽略 两铰门式 三铰门式v 单层厂房结构的基本形式单层厂房结构的基本形式v 跨度跨度 30m，H=2030m，吊车吨位可达，吊车吨位可达150t。v 特点：屋架特点：屋架/屋面梁刚度大屋面梁刚度大 柱顶与屋架柱顶与屋架/屋面梁屋面梁铰接；铰接；柱底与基础柱底与基础刚接刚接。单跨单跨多跨多跨等高等高 排架结构排架结构刚体12.1.2 单层工业厂房结构的类型不等高不等高锯齿形锯齿形 排架结构排架结构12.1.2 单层工业厂房结构的类型 刚架结构刚架结构v 特点：屋架特点：屋架/屋面梁与柱屋面梁与柱刚接刚接，柱与基础一般为，柱与基础一般为铰接铰接。三铰门架两铰门架两铰门架v 优点：优点：梁柱合
8、一，结构轻巧，制作简单梁柱合一，结构轻巧，制作简单v 缺点：缺点：刚度较差，产生跨变，梁柱转角易产生裂缝刚度较差，产生跨变，梁柱转角易产生裂缝v 一般适用吊车吨位一般适用吊车吨位10T10T，跨度，跨度181824m24m，柱顶标高，柱顶标高6 6 8m 8m的金工、机修、装配及喷漆等车间和仓库的金工、机修、装配及喷漆等车间和仓库12.1.2 单层工业厂房结构的类型u 本节的知识结构12.1.2 排架结构的组成、选型和布置排架结构的组成、选型和布置屋盖结构单层厂房排架结构布置横向排架纵向排架围护结构单层厂房排架结构组成单层厂房排架结构构件选型屋面板檩 条天窗架/托架排架柱吊车梁基 础柱 网变形
9、缝支撑体系围护结构屋架/屋面梁(1)结构的组成结构的组成12.1.2 结构组成和荷载传递路径 屋盖结构屋盖结构 横向平面排架横向平面排架 纵向平面排架纵向平面排架 围护结构围护结构1 屋面板2 天沟板3 天窗架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 屋架下弦横向支撑14 屋架垂直支撑15 柱间支撑4 屋架(1)结构的组成结构的组成12.1.2 结构组成和荷载传递路径1基础 2基础梁3排架柱4抗风柱5连系梁6吊车梁7屋架8屋面板9天沟10屋架上弦支撑11屋架下弦横向水平支撑；12屋架下弦纵向水平支撑，13屋架竖向支撑14柱间支撑15围护墙
10、屋盖结构有檩体系小型屋面板檩条屋架屋盖支撑无檩体系大型屋面板屋面梁/屋架屋盖支撑有檩体系无檩体系12.1.2结构组成和荷载传递路径 横向排架 横向排架是单层工业厂房的基本承重结构。组成组成横梁（屋架/屋面梁）横向柱列基础 作用：作用：主要承受包括主要承受包括屋盖荷载吊车荷载纵墙风荷载纵墙自重横向排架结构横向排架结构12.1.2结构组成和荷载传递路径 纵向排架组成：组成：连系梁 吊车梁 纵向柱列 柱间支撑 基础作用作用 保证厂房结构的纵向稳定性和刚度；保证厂房结构的纵向稳定性和刚度；承受纵向水平吊车荷载、地震作用及风荷载等。承受纵向水平吊车荷载、地震作用及风荷载等。受力特点及设计受力特点及设计
11、荷载较小，内力较小 构件数量多，刚度大通常不必计算通常不必计算纵向排架结构纵向排架结构12.1.2 结构组成和荷载传递路径 围护结构 组成：组成：纵墙纵墙 横墙（山墙）横墙（山墙）抗风柱抗风柱 连系梁、基础梁等连系梁、基础梁等 作用作用 承受墙体和构件的自重；承受墙体和构件的自重；承受作用在墙面上的风荷载等。承受作用在墙面上的风荷载等。山墙及抗风柱12.1.2 结构组成和荷载传递路径 主要结构构件及其作用主要结构构件及其作用12.1.2 结构组成和荷载传递路径 主要结构构件及其作用主要结构构件及其作用(续续)12.1.2 结构组成和荷载传递路径 主要结构构件及其作用主要结构构件及其作用(续续)
12、12.1.2 结构组成和荷载传递路径 主要结构构件及其作用主要结构构件及其作用(续续)12.1.2 结构组成和荷载传递路径 荷载种类v 恒载恒载v 活载活载吊车竖向荷载吊车竖向荷载吊车横向制动力吊车横向制动力吊车纵向制动力吊车纵向制动力风荷载风荷载施工荷载施工荷载积灰荷载积灰荷载地震作用地震作用其它荷载其它荷载(2)荷载及其传递路径荷载及其传递路径排架结构的荷载12.1.2 结构组成和荷载传递路径荷载按方向方向划分：竖向荷载竖向荷载 横向水平荷载横向水平荷载 纵向水平荷载纵向水平荷载(2)荷载传递路径荷载传递路径基 础荷 载排架柱地 基12.1.2 结构组成和荷载传递路径总体传力路径 总体荷载
13、传递路径总体荷载传递路径12.1.2 结构组成和荷载传递路径（1 1）单层厂房结构的设计步骤）单层厂房结构的设计步骤12.1.2 主要构件的选型 方案设计阶段技术设计阶段施工图阶段 确定柱网布置等平面问题 确定结构形式、标高等剖面问题 选择结构构件类型 确定结构布置 确定结构计算简图 荷载计算及排架内力分析 结构构件（柱、基础等）设计 结构布置图（屋面、柱、基础等）构件布置与配筋图 工业设计要求节点大样图（2 2）结构构件的选型原则）结构构件的选型原则 经济合理：减少材料用量、减轻自重；工艺和建筑设计要求；荷载作用情况 施工条件和构件供应情况；各种构件的适应范围和技术经济指标。12.1.2 主
14、要构件的选型(2)主要构件选型 屋面板屋面板v 无檩体系屋盖：大型屋面板，适用于保温或不保温卷材防水屋面。：大型屋面板，适用于保温或不保温卷材防水屋面。v 有檩体系屋盖：小型屋面板。：小型屋面板。v 布置：支撑在屋架/屋面梁或檩条上。v 作用：承受屋面构造层自重、屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载以及施工荷载等，并将它们传给屋架（屋面梁），具有覆盖、围护和传递荷载的作用。12.1.2 主要构件的选型 常用屋面板常用屋面板12.1.2 主要构件的选型 檩条檩条v 布置：搁在屋架或屋面梁上v 作用：支承小型屋面板并将屋面荷载传给屋架；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
15、。12.1.2 主要构件的选型常用常用檩条檩条12.1.2 主要构件的选型 屋架和屋面梁屋架和屋面梁 拱式(三铰拱/两铰拱)：适用于15m以下的厂房。桁架式(三角形/梯形/折线形/拱形)：适用于1836m的厂房。抗震要求：优先采用低重心或重量轻的PC屋架/钢屋架/轻钢屋架。屋架和屋面梁是厂房结构最主要的承重构件之一，它与柱形成横向排架结构，承受屋盖上的全部竖向荷载，并将它们传给柱。v屋架及屋面梁的选用屋架及屋面梁的选用:12.1.2 主要构件的选型 常用屋架和屋面梁常用屋架和屋面梁12.1.2 主要构件的选型 常用屋架和屋面梁常用屋架和屋面梁(续续)12.1.2 主要构件的选型 天窗架天窗架v
16、 采光和通风要求。v 削弱屋盖的整体刚度，应加强支撑，宜采用钢结构。v 主要有M形和W形两种。钢筋混凝土门形天窗架W形天窗架Y形天窗架多压杆式钢天窗架桁架式钢天窗架12.1.2 主要构件的选型 托架托架三角形三角形折线形折线形v 作用：支撑中间屋面梁/屋架 柱距屋面板/檩条宽度v 常用形式：12m跨PC桁架式托架。12.1.2 主要构件的选型 吊车梁吊车梁v 吊车梁的作用：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；将厂房的纵向荷载传递至纵向柱列、加强厂房纵向刚度等。v 吊车梁的选型依据：吊车的起重量吊车的起重量 工作级别工作级别 台数台数 厂房的跨度厂房的跨度 柱距柱距等12.1.
17、2 主要构件的选型 常用吊车梁常用吊车梁12.1.2 主要构件的选型 常用吊车梁常用吊车梁(续续)12.1.2 主要构件的选型v 柱的形式：柱的形式：矩形柱、工字形柱、双肢柱等。柱柱v 截面尺寸：截面尺寸：h500mm 采用矩形矩形实腹柱；h600800mm 采用工字形工字形或矩形矩形柱；h9001200mm 采用工字形工字形柱；h13001500mm 采用工字形工字形或双肢双肢柱。常用柱的形式12.1.2 主要构件的选型v作用：承受全部重量和作用力。v常用形式：目前一般采用单独的杯形基础。基础基础桩基础阶梯形基础锥形基础深埋高杯口基础12.1.2 主要构件的选型12.1.3 单层工业厂房的结
18、构布置 单层厂房单层厂房承重柱或承重墙的纵向和横向定位轴线承重柱或承重墙的纵向和横向定位轴线在平在平面上形成的有规律的网格称为面上形成的有规律的网格称为柱网柱网。相邻纵向定位轴线相邻纵向定位轴线间间的距离称为的距离称为跨度跨度，相邻横向定位轴线相邻横向定位轴线的距离称为的距离称为柱距柱距。确定柱网尺寸时，首先要确定柱网尺寸时，首先要满足生产工艺要求满足生产工艺要求，尤其是，尤其是工艺设备的布置；其次是根据建筑材料、结构形式、施工工艺设备的布置；其次是根据建筑材料、结构形式、施工技术水平、经济效果，以及提高建筑工业化程度和建筑处技术水平、经济效果，以及提高建筑工业化程度和建筑处理、扩大生产、技术
19、改造等方面因素来确定；此外，还应理、扩大生产、技术改造等方面因素来确定；此外，还应满足模数制的要求满足模数制的要求。1.柱网的布置柱网的布置(1)(1)柱网布置柱网布置跨度跨度柱距柱距2.柱网布置和变形缝 跨度跨度：厂房纵向定位轴线之间的尺寸；柱距柱距：厂房横向定位轴线之间的尺寸。跨度：跨度：v 跨度18m：3m的倍数进级(30M)；v 跨度18m：6m的倍数进级(60M)允许24m/30m/36m等30M进级。柱距柱距：采用扩大模数6m的倍数进级(60M)；也可采用9m的柱距；或利用托架扩大柱距。柱网布置的模数厂房建筑模数协调标准厂房建筑模数协调标准规定：v 作用：减少温度应力，保证厂房正常
20、使用。作用：减少温度应力，保证厂房正常使用。v 设置：设置：从基础顶面至上部结构完全断开设缝从基础顶面至上部结构完全断开设缝。v 最大间距：最大间距：混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范（GB50010-2011GB50010-2011）室外露天室外露天70m70m；室内或土中室内或土中100m100m。(2)(2)变形缝变形缝 伸缩缝伸缩缝 沉降缝沉降缝 v 作用：防止厂房发生不均匀沉降v 设置：从基础至屋顶完全断开设缝。相邻厂房高度差异大地基差别大 防震缝防震缝 v 作用：减少厂房震害；v 设置：从基础顶面至上部结构完全断开设缝从基础顶面至上部结构完全断开设缝；v 缝宽：一般为一般为507
21、0mm。v 设置部位：设置部位：平面、立面复杂；平面、立面复杂；结构高度及刚度变化较大；结构高度及刚度变化较大；厂房侧边贴建生活间、变电所等坡屋；厂房侧边贴建生活间、变电所等坡屋；v 地震区：伸缩缝、沉降缝均应符合防震缝要求。（1 1）支撑的作用：）支撑的作用：3.支撑的作用及布置原则 施工阶段和使用阶段保证厂房结构的几何稳定性；几何稳定性；保证厂房结构的纵横向水平刚度及空间整体性空间整体性；提供侧向支撑，改善结构的侧向稳定性侧向稳定性；传递水平荷载水平荷载至主要承重构件或基础。支撑的分类：u 屋盖支撑u 柱间支撑u 上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑u 下弦横向水平支撑下弦横向水平支撑u 纵向
22、水平支撑纵向水平支撑u 垂直支撑垂直支撑u 纵向水平系杆纵向水平系杆u 天窗架支撑等天窗架支撑等u 上柱柱间支撑上柱柱间支撑u 下柱柱间支撑下柱柱间支撑（2 2）屋盖支撑）屋盖支撑 上弦横向上弦横向水平支撑水平支撑v 构成：构成：沿跨度方向用交叉角钢、直腹杆和屋架上弦杆构成水平桁架。v 作用：作用：保证屋架上弦的侧向稳定性；增强屋盖的整体刚度；承受并传递纵向水平荷载。变形缝横向水平支撑横向水平支撑 上弦横向上弦横向水平支撑水平支撑v 有檩体系中的布置有檩体系中的布置 布置在伸缩缝区段的两端 有时可设在第二柱间变形缝上弦横向水平支撑 上弦横向上弦横向水平支撑水平支撑v 无檩体系的布置：无檩体系的
23、布置：有连接可靠的大型屋面板；(可不设可不设)设有通过端部第二柱间或伸缩缝的天窗;(设设)采用钢筋砼拱形或梯形屋架。(应设应设)下弦横向下弦横向水平支撑水平支撑v 构成：构成：沿跨度方向用交叉角钢、直腹杆和屋架下弦杆构成的水平桁架。v 作用：作用：将山墙风荷载及纵向水平荷载传至纵向柱列；防止屋架下弦侧向振动。下弦横向下弦横向水平支撑水平支撑v 布置：抗风柱与屋架下弦连接传递纵向水平力时；设有硬钩桥吊或5T锻锤等振动设备时；设有吊点屋架下弦的纵向纵向或横向横向运行的悬挂吊车时；l 18m且下弦设有纵向水平支撑时(形成封闭水平支撑系统)。纵向纵向横向横向 下弦纵向下弦纵向水平支撑水平支撑v 构成：
24、构成：由交叉角钢、直杆和屋架下弦第一节间组成的纵向水平桁架。v 作用：作用：加强屋盖结构的横向水平刚度；保证横向水平荷载的纵向分布，加强厂房的空间工作；保证托架上弦的侧向稳定；传递山墙风荷载及纵向水平荷载。22233(a)(b)(c)横向托架 下弦纵向下弦纵向水平支撑水平支撑纵向纵向v 布置：当已设有下弦横向水平支撑时，为保证厂房空间刚度，应尽可能与横向水平支撑连接，以形成封闭的水平支撑系统；当设有软钩桥式吊车且厂房高度大、吊车起重量较大，应在屋架下弦端节间沿厂房纵向通长或局部设置一道；厂房设有托架，应沿托架一侧设置下弦纵向水平支撑。垂直垂直支撑支撑v 作用：作用：保证屋架或天窗架平面外的稳定
25、；将纵向水平力由屋架上弦平面传至屋架下弦平面内。v 构成：构成：一般由角钢杆件与屋架的直腹杆或天窗架的立柱组成的垂直桁架。垂直支撑及系杆的布置 垂直垂直支撑支撑v 设置：设置：垂直支撑与屋架下弦横向水平支撑应布置在同一柱间；当厂房跨度小于18m且无天窗时，一般可不设垂直支撑和水平系杆；当厂房跨度1830m、屋架间距6m、采用大型屋面板时，应在每一伸缩缝区段端部的第一或第二柱间，屋架跨中设置一道垂直支撑；当屋架跨度大于30m时，应在每一伸缩缝区段端部的第一或第二柱间，屋架跨度1/3左右的节点处设置两道垂直支撑。伸缩缝区间长度60m时，应在柱间支撑部位增设一道垂直支撑；设有3T锻锤的厂房，应在其所
26、处柱间及其以锻锤为中心的30m范围内的屋架间，每跨连续增设一道垂直支撑。水平系杆v 分类：刚性系杆：刚性系杆：既能承拉又能承压，一般为双角钢杆件或RC 杆件；柔性系杆：柔性系杆：只能承受拉力，多为单角钢，截面较小。v 作用：上弦水平系杆是为保证屋架上弦或屋面梁受压翼缘的侧向稳定；下弦水平系杆是为防止在吊车或有其它水平振动时屋架下弦侧向颤动。水平系杆水平系杆v 布置：布置：当屋盖设置垂直支撑时，未设置垂直支撑的屋架间，在相应于垂直支撑平面内的屋架上弦和下弦节点处，设置通长的水平系杆。跨中设垂直支撑时，一般沿其纵向垂直平面设通长上弦刚性上弦刚性和下弦柔下弦柔性系杆性系杆；端部设垂直支撑时，一般沿其
27、铅垂面设通长下弦刚性系杆下弦刚性系杆。设有下弦横向或纵向水平支撑时，均应设相应的下弦刚性系杆下弦刚性系杆，以形 成水平桁架。天窗侧柱处应设柔性系杆柔性系杆，在天窗范围内沿纵向设13道通长上弦刚上弦刚性系杆性系杆，以保证屋架上弦侧向稳定。当屋架横向水平支撑设在端部第二柱间时，应在第一柱间设置上、下上、下弦刚性系杆弦刚性系杆。天窗架支撑天窗架支撑v 构成：构成：天窗架上弦横向水平支撑天窗架间的垂直支撑水平系杆。v 作用作用：保证天窗架上弦的侧向稳定；传递天窗端壁上的风荷载。v 布置：布置：垂直支撑设置在天窗两侧当横向水平支撑和垂直支撑均设置在天窗端部第一柱间内未设置上弦横向水平支撑的天窗架间的上弦
28、节点处设置柔性系杆；柱间支撑柱间支撑v 构成：构成：由交叉钢杆件组成，交叉倾角宜取45v 作用：作用：提高厂房的纵向刚度和稳定性;传递纵向水平力到两侧柱列。十字交叉形支撑 门架式支撑v 形式：形式：柱间支撑柱间支撑v 适用工况：适用工况：当设有A6A8的吊车，或A1A5的吊车起重量10t时 厂房跨度18m，或柱高8m时 厂房每列纵向柱总数7根时或设有3t以上的悬挂吊车时 或露天吊车栈桥的柱列应应设置柱间支撑设置柱间支撑。上柱柱间支撑：上柱柱间支撑：一般在伸缩缝区段两端与屋盖横向水平支撑相对应的柱间以及伸缩缝区段中央或临近中央的柱间。下柱柱间支撑：下柱柱间支撑：在伸缩缝区段中部与上柱柱间支撑相应
29、的位置。布置要求：布置要求：4.围护结构布置 屋面板的布置 抗风柱的布置 圈梁的布置 连系梁的布置 过梁的布置 基础梁的布置 墙体(板)等构件的布置 抗风柱抗风柱的布置 一般与基础刚接，与屋架上弦铰接；当屋架设有下弦横向水平支撑时，可与下弦铰接；抗风柱与屋架之间采用弹簧板连接：竖向可移动、水平刚度较大的；如厂房沉降量较大时，宜采用槽形孔螺栓连接。抗风柱与其他构件的连接抗风柱与其他构件的连接：圈梁的布置v 构成：构成：设置于墙体内并与柱子连接的现浇钢筋混凝土构件。v 作用作用 将墙体与排架柱、抗风柱等箍在一起，以增强厂房的整体刚度；防止由于地基的不均匀沉降或较大的振动荷载对厂房产生不利影响。连系
30、梁及过梁布置 连系梁除承受墙体荷载外，还具有连系纵向柱列、增强厂房的纵向刚度、传递纵向水平荷载的作用。当墙体开有门窗洞口时，需设置钢筋混凝土过梁，以支承洞口上部墙体的重量。在进行围护结构布置时，应尽可能地将圈梁、连系梁和过梁结合起来，使一种梁能兼作两种或三种梁的作用，以简化构造，节约材料，方便施工。基础梁布置 在单层厂房中，一般采用基础梁来承托围护墙体的重量，并将其传至柱基础顶面，而不另做墙基础，以使墙体和柱的沉降变形一致。当基础梁上围护墙较高当基础梁上围护墙较高(如：如：15m以上以上)，墙体不能，墙体不能满足承载力要求，或基础梁不能承担其上墙重时，可设满足承载力要求，或基础梁不能承担其上墙
31、重时，可设置连系梁。当厂房的围护墙不高，柱基础埋深较小，且置连系梁。当厂房的围护墙不高，柱基础埋深较小，且地基较好时，可不设置地基较好时，可不设置基础梁基础梁，采用墙下条形基础。，采用墙下条形基础。基础基础 单层厂房的柱下基础一般采用单层厂房的柱下基础一般采用单独基础单独基础。这种基础。这种基础按外形不同，分为按外形不同，分为阶形基础阶形基础和和锥形基础锥形基础，如图，如图2.14所示。所示。为了便于预制柱的插入，并保证柱与基础的整体性，这为了便于预制柱的插入，并保证柱与基础的整体性，这种基础与预制柱的连接部分常做成杯口状，故统称种基础与预制柱的连接部分常做成杯口状，故统称杯形杯形基础。基础。
32、当柱传来的荷载较大，或地基承载力较小，采用单当柱传来的荷载较大，或地基承载力较小，采用单独的杯形基础所需底面积较大，导致相邻基础非常接近独的杯形基础所需底面积较大，导致相邻基础非常接近时，可采用时，可采用柱下条形基础柱下条形基础(如图如图2.162.16所示所示)。当地基土质。当地基土质很不均匀，可能发生影响厂房正常使用的不均匀沉降时，很不均匀，可能发生影响厂房正常使用的不均匀沉降时，也宜采用也宜采用条形基础条形基础。如果柱传来的荷载很大，而基础的。如果柱传来的荷载很大，而基础的持力层又很深，则应考虑采用持力层又很深，则应考虑采用桩基础桩基础(如图如图2.172.17所示所示)。12.2排架计
33、算排架计算12.2.1 计算简图 单层厂房结构实际上是一单层厂房结构实际上是一空间结构。空间结构。v 简化计算 在跨度方向按横向平面排架横向平面排架计算，在柱距方向按纵向平面排架纵向平面排架计算。纵向平面排架的柱列较多、抗侧移刚度较大，一般不考虑该方向柱列承受弯矩的影响，因此最终简化成横向平面排架进行计算。排架计算的主要内容：计算简图荷载计算内力分析内力组合(1)(1)计算单元计算单元 在结构平面图上由相邻柱距的中线截出一个典型的区段，作为横向排架的计算单元。12.2.1 计算简图(2)(2)基本假定基本假定 屋架/屋面梁与柱顶铰接铰接；柱下端固接固接于基础顶面；横梁为轴向变形可忽略的刚杆。v
34、 简化：排架柱的轴线分别取上、下柱截面的形心线；当为变截面柱时，排架柱轴线为一折线折线，屋面梁或屋架为一刚性杆刚性杆。根据上述假定及简化，可得到横向排架的计算简图计算简图。v 假定假定：12.2.1 计算简图(3)(3)计算简图计算简图v 柱总高H=柱顶标高 基础顶面标高（-0.5m）。v 上柱高度Hu=柱顶标高 牛腿顶面标高。v 牛腿顶面标高=吊车轨顶标高 吊车梁及其轨道构造高度之和。简化计算简化计算计算跨度以厂房的轴线L为准，变截面处增加力偶M=P e。12.2.1 计算简图 屋盖屋盖恒载F1(屋面板及构造层、天窗架、屋架及支撑自重屋面板及构造层、天窗架、屋架及支撑自重)上柱上柱自重F2、
35、牛腿牛腿自重F3、下柱下柱自重F6 吊车梁吊车梁及轨道、连接件等自重F4 围护墙体围护墙体自重F5(柱牛腿上连系梁、围护墙、柱上的墙板柱牛腿上连系梁、围护墙、柱上的墙板)屋面屋面活载Q1 吊吊 车车 荷 载 风载风载q、Fw恒载恒载活载活载吊车横向横向水平荷载Tmax吊车竖向竖向荷载Dmax、DminF1F3F6F4F3F2F1F2F4F5Fwq吸风吸风q1q2FwF612.2.2 荷载计算 包括屋面板及构造层、天窗架、屋架及支撑的自重。F1的作用位置：的作用位置：采用屋架屋架：通过屋架上、下弦中心线的交点作用于柱顶；采用屋面梁屋面梁：通过梁端支承垫板的中心线作用于柱顶。(1)(1)屋盖恒载屋
36、盖恒载F F1 112.2.2 荷载计算v 将屋面横梁截断，在柱顶加以不动铰支座不动铰支座，简化为一次超静定悬臂梁计算；v 柱顶偏心屋面恒载移至相应上柱或下柱的截面中心线处，并附加偏心弯矩。F1作用内力计算简图作用内力计算简图F1内力计算简图12.2.2 荷载计算 对竖向偏心荷载F2、F3、F4、F5换算成轴心荷载和偏心弯矩时，相应的换算偏心弯矩为：M2=F2e2 ，式中 e2为上、下柱轴线间的距离，作用于下柱柱顶截面中心；M3=F3 e3 ，式中 e3为牛腿截面中心线至下柱中心线的距离，作用于牛腿梯形截面中心；M4=F4 e4，式中 e4为吊车梁纵向至下柱截面中心线之间的距离，作用于吊车梁轨
37、道中心；M5=F5 e5，式中 e5为连系梁中心线至柱中心线间的距离，作用于柱上牛腿连系梁截面中心。(2)恒载恒载F2、F3、F4、F512.2.2 荷载计算 (3)屋面活荷载Q1 包括屋面均布活荷载、雪荷载及积灰荷载，按屋面的水平投影面积计算。屋面均布活荷载：一般不上人的钢筋混凝土屋面：一般不上人的钢筋混凝土屋面：0.5kN/m2 轻屋面、瓦材屋面：轻屋面、瓦材屋面：0.3kN/m2 积灰荷载：由建筑结构荷载规范（GB50009-2012）查得 雪荷载：屋面均布活荷载不与雪荷载同时组合，取大值参与组合。屋面均布活荷载不与雪荷载同时组合，取大值参与组合。作用位置及计算方法同屋盖恒载F1。rk0
38、SS12.2.2 荷载计算(4)吊车竖向荷载Dmax、Dmin和横向水平荷载Tmax单层厂房中的桥式吊车单层厂房中的桥式吊车吊车荷载的分布吊车荷载的分布12.2.2 荷载计算 单层工业厂房中的吊车，按单层工业厂房中的吊车，按主要承重结构的形式主要承重结构的形式分为分为单梁单梁式吊车式吊车和和桥式吊车桥式吊车；按吊钩的种类分为软钩吊车和；按吊钩的种类分为软钩吊车和硬钩吊车硬钩吊车；按；按动力来源又分为动力来源又分为手动吊车手动吊车和和电动吊车电动吊车。在实际工程中应根据使用。在实际工程中应根据使用要求确定，目前多采用电动吊车。吊车的起重量标有如要求确定，目前多采用电动吊车。吊车的起重量标有如15
39、/3t或或20/5t等时，表明吊车的主钩额定起重量为等时，表明吊车的主钩额定起重量为15t或或20t，副钩额定起，副钩额定起重量为重量为3t或或5t，主、副钩的起重量不会同时出现。，主、副钩的起重量不会同时出现。厂房设计时，厂房设计时，按主钩额定起重量考虑。按主钩额定起重量考虑。考虑吊车在工作中的繁重程度，按考虑吊车在工作中的繁重程度，按利用等级利用等级（吊车在使用期吊车在使用期内要求的总工作循环次数内要求的总工作循环次数）和）和载荷状态载荷状态（吊车荷载达到其额定值吊车荷载达到其额定值的频繁程度的频繁程度），将吊车划分为），将吊车划分为A1A8共共8个工作级别。吊车的个工作级别。吊车的工工作
40、级别作级别与过去采用的与过去采用的吊车工作制吊车工作制的对应关系为：的对应关系为：A1A3相应于相应于轻轻级工作制级工作制，例如用于检修设备的吊车；，例如用于检修设备的吊车；A4，A5相应于相应于中级工作制中级工作制；A6，A7相应于相应于重级工作制重级工作制，例如轧钢厂房中的吊车；，例如轧钢厂房中的吊车；A8相应于相应于超重级工作制超重级工作制。吊车荷载作用的方向和位置吊车荷载作用的方向和位置v 吊车荷载传递路径：轮压作用于轨道 吊车梁 牛腿 柱12.2.2 荷载计算kkPQgGPmax,min,21 吊车竖向荷载设计值吊车竖向荷载设计值Dmax、Dmin 吊车吊起额定起重量在运行过程中，对
41、排架柱牛腿顶面产生的最大或最小的竖向压力。v 计算方法：根据简支梁支座反力影响线的原理：多台吊车荷载的折减系数 参与组合的吊车台数：单跨厂房排架不宜多于2台；多跨厂房的排架不宜多于4台。12.2.2 荷载计算ikkyPDmax,max,ikkyPDmin,min,吊车横向水平荷载吊车横向水平荷载设计值设计值Tmax 小车起吊重物在启动和制动时产生的横向水平力。对于一般的四轮吊车运行时，单轮横向水平刹车力标准值为计算方法计算方法式中，Q 吊车的额定起重量；g 小车重量；a 横向水平荷载系数。12.2.2 荷载计算)(4gQTk 规范规定：规范规定：无论单跨或多跨厂房，计算Tmax时，最多考虑两台
42、吊车，并考虑多台吊车时的荷载折减系数。吊车横向水平荷载吊车横向水平荷载设计值设计值Tmax 根据简支梁支座反力影响线的原理，作用于排架柱上的吊车横向水平荷载为：12.2.2 荷载计算kkikPTDyTTmax,maxmax吊车荷载作用下的计算简图吊车荷载作用下的计算简图 纵向运行的桥机在启动或突然刹车，由于吊车自重和吊物自重的惯性产生的吊车纵向制动力。吊车纵向水平荷载标准值T0，按作用在一边轨道上所有刹车轮的最大轮压之和的10%采用：式中，m起重量相同的吊车台数，n吊车每侧的制动轮数。吊车纵向水平荷载吊车纵向水平荷载设计值设计值T0m0ax10nTPmTm12.2.2 荷载计算 风荷载标准值：
43、风荷载标准值：式中,w0基本风压；z 风振系数，对单层厂房取z 1；z风压高度变化系数，分A、B、C、D四类；s风载体型系数。(5)风荷载风荷载q1/q2/Fw0KzZSww 12.2.2 荷载计算 柱顶以下按均布考虑,z按柱顶高度取值；柱顶以上以集中荷载形式作用于柱顶，z按天窗檐或厂房檐口高度取值。工程简化工程简化 q1，q2：作用于柱顶以下计算墙面上的均布风荷载；Fw：作用于柱顶以上的集中风荷载，包括屋面风荷载合力的水平分力及屋架端部高度范围内墙体迎风面和背风面风荷载的合力。12.2.2 荷载计算v 排架内力分析方法：柱顶水平位移相等的排架等高排架剪力分配法 柱顶水平位移不相等的排架不等高
44、排架力法12.2.3 剪力分配法计算排架内力v 剪力分配法适用工况：荷载对称，结构不对称 结构对称，荷载不对称 用剪力分配法计算等高排架用剪力分配法计算等高排架luuIIn,HH,)n(C 1113301、单阶悬臂柱的抗侧移刚度、单阶悬臂柱的抗侧移刚度llIECHnIEHuc033c3)11(1 3u1要使柱顶产生单位水平要使柱顶产生单位水平位移，需在柱顶施加位移，需在柱顶施加1/u的水平力。的水平力。u1反映了柱抵抗侧移的能反映了柱抵抗侧移的能力，称为力，称为抗侧移刚度抗侧移刚度，记作记作D0。1u 112、柱顶作用水平集中力时的剪力分配、柱顶作用水平集中力时的剪力分配用剪力分配法计算等高排
45、架用剪力分配法计算等高排架D01D02D03uuuF无轴向变形无轴向变形无轴向变形无轴向变形FFVVV321FuDuDuD0302010i030201DFDDDFu010i1DDFV020i2DDFV030i3DDFVuDV011uDV022uDV033F1F2F3010i1DDFV020i2DDFV030i3DDFVF1F2F3用剪力分配法计算等高排架用剪力分配法计算等高排架2、柱顶作用水平集中力时的剪力分配、柱顶作用水平集中力时的剪力分配iD0nD0iD01FFDDFVii00ii?i3、任意荷载作用时的剪力分配、任意荷载作用时的剪力分配用剪力分配法计算等高排架用剪力分配法计算等高排架Tm
46、axTmaxABTmaxTmaxABABBARR BARR TmaxTmaxABBARR ATmaxARBTmaxBRRA、RB可由可由附图附图9求出求出TmaxTmax3、任意荷载作用时的剪力分配、任意荷载作用时的剪力分配用剪力分配法计算等高排架用剪力分配法计算等高排架TmaxTmaxABTmaxTmaxABABBARR BARR TmaxTmax 在排架柱顶附在排架柱顶附加不动铰支座以加不动铰支座以阻止水平位移，阻止水平位移，求出水平反力求出水平反力R。得到得到VA1、VB1 撤销附加撤销附加的不动铰支的不动铰支座，取消荷座，取消荷载，将反力载，将反力R反向反向施加于施加于排架柱顶。排架柱
47、顶。得到得到VA2、VB2 叠加上述两种叠加上述两种状态下的柱顶剪状态下的柱顶剪力，得实际柱顶力，得实际柱顶剪力。按悬臂柱剪力。按悬臂柱分析得排架柱实分析得排架柱实际内力。际内力。3、任意荷载作用时的剪力分配、任意荷载作用时的剪力分配TmaxTmaxTmaxTmaxTmaxTmaxABABABBARR BARR ATmaxARBTmaxBRA1ARV B1BRV AB)(BARR)(BAA2ARRV)(BAB2BRRVTmaxA2A1AVVVB2B1BVVVAAVBTmaxBV力法计算不等高排架内力 将刚性横梁切开，代以基本未知力：不等高排架在任意荷载作用下，由于高、低跨的柱顶位移不相等，因此
48、不能用剪力分配法求解，其内力通常用结构力学中的力法进行分析。力法计算不等高排架内力 根据横梁两端的水平位移相等的变形条件，利用结构力学中的力法进行求解：12xx1221()0()0aabbbcaaccddcbxxFxx 112212aaaaabbbbcccccbdddxFxxxxx abcd 12.2.4、内力组合、内力组合 在排架所受的多种荷载中，除结构自重为恒载外，其余均为在排架所受的多种荷载中，除结构自重为恒载外，其余均为活载。多种活载同时作用在结构上，又同时使其内力达到最大值活载。多种活载同时作用在结构上，又同时使其内力达到最大值的概率极小，因此对活荷载来说，应引入的概率极小，因此对活
49、荷载来说，应引入荷载组合系数荷载组合系数c，考，考虑虑荷载组合荷载组合的问题。的问题。通过以上方法可求得排架任意截面任意截面的内力，截面设通过以上方法可求得排架任意截面任意截面的内力，截面设计时取用计时取用何截面何截面内力？内力？控制截面控制截面的概念。的概念。在每种可能的荷载组合下，通过剪力分配法，都可得出一组在每种可能的荷载组合下，通过剪力分配法，都可得出一组内力内力（M，V，N），），称为称为内力组合内力组合，那组内力组合，那组内力组合最不利最不利？1、控制截面、控制截面控制截面：构件某一区段内对截面配筋起控制作用的截面。上上 柱柱下下 柱柱 一般上柱底面一般上柱底面I-I截面截面（牛腿
50、顶面）（牛腿顶面）内力最大，故一般内力最大，故一般I-I截面截面为上柱的控为上柱的控制截面制截面 一般下柱顶面一般下柱顶面-截面截面（牛腿（牛腿顶面以下截面）和顶面以下截面）和-截面截面（基础（基础顶面以上截面）内力较大，为下柱的顶面以上截面）内力较大，为下柱的控制截面，同时控制截面，同时-截面截面为基础设为基础设计设计的依据计设计的依据2、荷载组合、荷载组合恒载恒载屋面活载屋面活载吊车活载吊车活载风载风载以上荷载可能出现的荷载组合有以上荷载可能出现的荷载组合有8种，分别是：种，分别是：1）荷载组合时，可变荷）荷载组合时，可变荷载组合系数如何取值？载组合系数如何取值？2）哪个荷载组合得出的）哪
