排架结构

2.1排架结构的特点2.2排架结构的类型2.3排架结构的组成2.4排架结构承受的主要荷载2.5主要构件的选型2.6单层厂房排架结构设计步骤第二章排架结构2.1排架结构的特点在结构上：1、在厂房结构设计时须考虑动力荷载的影响；2、须按要求设置伸缩缝。（厂房平面尺寸较大，纵横向过宽，温度变化较大）在建筑上：1满足生产工艺流程的要求（跨度，跨数、柱距，厂房高度）；2满足采光、通风、隔热、保温等物理要求；3满足生产需要的起重、运输、设备安装与检修等需要；4要考虑敷设辅助设备的各种管线和地沟。在施工上：1构件种类多、自重大，吊车工作量大；2机械化程度高，须多种工种协同作业；(设备、电器、工业管道安装）3设备基础埋置深，精度要求高。钢筋混凝土排架结构：根据生产工艺与使用要求跨数分：单跨、双跨和多跨高度：等高、不等高和锯齿形2.2排架结构的类型目前：单层工业厂房结构形式中：跨度可达30m或更高，吊车吨位可达150t或更大。排架传力明确，构造简单，构件标准化，施工机械化。2.3排架结构的组成屋盖结构——有檩体系无檩体系——由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋盖支撑组成，有时还包括有天窗架和托架等构件——由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖支撑所组成屋盖结构结构组成单层厂房排架结构通常由下列构件组成：屋面板、屋架、吊车梁、排架柱、抗风柱、基础、基础梁等1屋盖结构:有檩屋盖和无檩屋盖有檩屋盖：小型屋面板、檩条、屋架及屋盖支撑组成。用于小型厂房。无檩屋盖：大型屋面板、屋面梁或屋架、屋盖支撑组成。用于大、中型厂房。2横向平面排架：屋面梁、横向柱列及柱基础。厂房主要荷载通过它传给基础。3纵向平面排架：纵向柱列、基础、连系梁及柱间支撑。主要传递厂房纵向水平力及材料的温度和收缩变形而产生的内力，传递给基础。4围护结构：纵墙、横墙、墙梁、抗风柱和基础梁等组成，主要承受墙自重和作用于墙面的风荷载。——横向排架结构由横梁、横向柱列及其基础所组成的平面骨架，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横向平面排架组成及荷载图结构组成——纵向排架结构由连系梁、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刚度，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围护结构——位于厂房的四周，包括纵墙、横墙（山墙）、抗风柱、连系梁、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纵向平面排架组成及荷载图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备注屋盖结构屋面板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支撑在屋架（屋面梁）或檩条上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，并将它们传给屋架天窗架形成天窗以便于采光和通风，承受其上屋面板传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，并将荷载传给柱结构组成构件名称构件作用备注屋盖结构屋架或屋面梁与柱形成横向排架结构，承受屋盖上的全部竖向荷载，并将它们传给柱檩条支撑小型屋面板（或瓦材），承受屋面板传来的荷载，并将它们传给屋架有檩体系屋盖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撑体系屋盖支撑加强屋盖结构空间刚度，保证屋架的稳定，将风荷载传给排架结构柱间支撑加强厂房的纵向刚度和稳定性，承受并传递纵向水平荷载至排架柱或基础结构组成构件名称构件作用备注围护结构外纵墙山墙厂房的围护构件，承受风荷载及其自重连系梁连系纵向柱列，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圈梁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过梁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基础梁承受围护墙体的重量，并将它们传给基础吊车梁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简支在柱牛腿上基础承受柱、基础梁传来的全部荷载，并将它们传给地基结构组成2.4排架结构承受的主要荷载1.恒荷载：屋面自重、柱自重、墙体自重、吊车梁及轨道连接的自重；2.吊车荷载：吊车的垂直轮压（竖向荷载）和水平制动力（水平荷载）；3.风荷载：用基本风压计算的作用在厂房各个部分表面上的风压；4.雪荷载；5.屋面均布活荷载，屋面积灰荷载；6.地震荷载：地震时作用的惯性力。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排架结构竖向荷载的传递屋面结构排架柱基础地基吊车梁墙体重量墙梁连系梁基础梁吊车屋面荷载荷载传递吊车荷载排架结构水平荷载的传递吊车梁排架柱基础地基柱间支撑吊车水平荷载抗风柱纵墙墙梁风荷载横向纵向风荷载吊车荷载2.5主要构件的选型1、选型的原则1）经济合理p36表2.22）工艺和建筑设计满足要求3)荷载或对负荷的限制条件4）施工条件2、主要构件的选型1）屋面板：无檩体系中，屋面板1.5×6m预应力混凝土板，特殊情况可采用3×6m、1.5×9m、3×12m2）檩条：用于有檩体系中，跨度4m、6m，也有9m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。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。（1）屋盖结构构件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。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。各种形式的屋面板3屋架及屋面梁：根据厂房的生产使用、跨度大小、吊车吨位、施工条件、技术经济指标和建筑要求等综合考虑。屋架的的形式：三角形（跨度较小）、梯形、折线形（18m~36m折线形屋架受力最合理）。屋面梁的外形：单坡和双坡；梁截面可分为I形和T形；一般跨度不大于18m。4天窗架：有通风采光要求时设置；天窗架跨度6m、9m。采用最多是钢筋混凝土三铰拱钢架。5托架：当厂房柱距大于大型屋面板或檩条的跨度时，则沿纵向柱列设置托架。常用的托架预应力混凝土桁架、钢桁架。跨度可达12m、18m、24m。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。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。各种形式屋架的内力（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。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。吊车梁的类型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。主要构件的选型柱（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。柱的形式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。31牛腿设计主拉应力迹线主压应力迹线0ha0ha长牛腿短牛腿一、试验研究Fa0hh•应力分布¢牛腿上部主拉应力迹线基本上与牛腿边缘平行；¢牛腿下部主压应力迹线大致与ab连线平行；¢牛腿中、下部主拉应力迹线是倾斜的。32•裂缝开展¢当达到极限值的20~40%，出现垂直裂缝①；¢在极限荷载的40~60%，出现第一条斜裂缝②；¢约极限荷载的80%，突然出现第二条斜裂缝③。F①②③•破坏形态¢剪切破坏1.0/0ha¢斜压破坏75.0~1.0/0ha¢弯压破坏75.0/0haF¢局部承压破坏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。基础的类型34独立基础形式：•平板式基础（杯形基础）(a)、(b)、(c)•板肋式基础（杯口、肋板预制）(d)•壳体基础(e)•倒圆台板式基础(f)•桩基a)b)杯口杯底预制柱c)底板肋d)e)f)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。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每平方米建筑面积总用量（kg/m2）每种构件用量占材料总用量的百分比（%）屋面板屋架吊车梁柱基础钢材18~2025~3020~3020~3218~258~12混凝土0.13~0.1830~408~1210~1515~2025~35项目屋盖柱、梁基础墙地面门窗其他百分比（%）30~5010~205~1010~184~75~113~5表2.3厂房各部分造价占土建总造价的百分比表2.2中型厂房各种构件材料用量表2.6单层厂房排架结构设计步骤单层厂房柱网及定位轴线一、柱网布置单层厂房定位轴线是确定厂房主要承重构件位置及其标志尺寸的基准线，同时也是厂房施工放线和设备定位的依据。其设计应执行《厂房建筑模数协调标准》GBJ6-86的有关规定。定位轴线的划分是在柱网布置的基础上进行的。柱网布置即为确定跨度和柱距。柱网布置既是确定柱的位置，也是确定屋面板、屋架和吊车梁等构件尺寸(跨度)的依据，并涉及结构构件的布置。跨度－纵向定位轴线之间的尺寸柱距-横向定位轴线之间的尺寸跨度柱距抗风柱排架柱排架结构平面布置图二、横向定位轴线（一）中间柱与横向定位轴线的联系屋架（或屋面梁）支承在柱子的中心线上，中间柱的横向定位轴线与柱的中心线相重合。横向温度伸缩缝和防震缝处采用双柱双屋架，设两条横向定位轴线，两柱的中心线应从定位轴线向缝的两侧各移600mm。两条定位轴线间的插入距离A值，等于伸缩缝或防震缝的缝宽C。该处两条横向定位轴线与相邻横向定位轴线之间的距离与其他柱距保持一致。(二)横向伸缩缝、防震缝处柱与横向定位轴线的联系(三)山墙与横向定位轴线的联系半砖或半砖的倍数（1）封闭式结合的纵向定位轴线：当吊车起重量≤20T时，此时，纵向定位轴线采用封闭式结合，轴线与边柱外缘重合。（2）非封闭式结合的纵向定位轴线：吊车起重量Q＝30T／5T由于吊车起重量、柱距、跨度、有否安全走道板等因素的影响，边柱与纵向定位轴线的联系有两种情况：a.封闭式结合的纵向定位轴线b.非封闭式结合的纵向定位轴线三、纵