五、单层工业厂房构造

5单层工业厂房构造单层工业厂房结构多采用排架结构。排架结构厂房主要是由横向排架、纵向联系构件及支撑组成。本章主要讲述厂房各种承重构件的特点及主要构造，还具体介绍了单层工业厂房的柱网尺寸及定位轴线本章提要本章内容5.1单层工业厂房的结构组成和类型5.2单层工业厂房定位轴线5.3单层工业厂房主要结构构件5.4单层工业厂房的外墙构造5.5单层工业厂房的地面构造5.6单层工业厂房的门窗及天窗构造5.7单层工业厂房屋面的构造5.1单层工业厂房的结构组成和类型在厂房建筑中支承各种荷载作用的构件所组成的骨架，称为结构。厂房结构稳定、耐久是靠结构构件连接在一起，组成一个结构空间来保证的。装配式钢筋混凝土单层工业厂房结构主要是由横向排架和纵向联系构件以及支撑所组成，如图5.1所示。5.1.1单层工业厂房结构组成横向排架包括屋架或屋面梁、柱和柱基础。横向排架的特点是把屋架或屋面梁视为刚度很大的横梁，它与柱的连接为铰接，柱与基础的连接为刚接。它的作用主要是承受屋盖、天窗、外墙及吊车梁等纵向连系构件包括吊车梁、基础梁、连系梁、圈梁、大型屋面板等，这些构件的作用是连系横向排架并保证横向排架的稳定性，形成厂房的整个骨架结构系统，并将作用在山墙上的风力和吊车纵向支撑系统包括屋盖支撑和柱间支撑两大类。它单层厂房除骨架之外，还有外围护结构，它包括厂房四周的外墙、抗风柱等，它主要起围护或分隔作用。图5.1单层厂房的组成单层厂房结构按其承重结构的材料分，有混合结构、钢筋混凝土结构和钢结构混合结构是由墙或带壁柱墙承重，屋架用钢筋混凝土、钢木结构或轻钢结构，适用于吊车起重量小于10t，跨度15m以内的小型厂房。大中型厂房多采用钢4.1.2单层工业厂房的结构类型5.1.2.1按承重结构的材料分单层厂房结构按其主要承重结构的形式分，有排架结构和刚架结构排架结构是单层厂房中应用比较普遍的结构形式。除用于一般单层厂房外，还用于跨度和高度均大，且有较大吨位的吊车或有较大震动荷载的大型钢筋混凝土门式刚架的基本特点是柱和屋架（横梁）合并为同一个构件，柱与基础的连接多为铰接。它用于屋盖较轻的无桥式吊车或吊车吨位较小、跨度和高度亦不大的中小型厂房。5.1.2.2按承重结构的形式分5.2单层工业厂房定位轴线在厂房中，为支承屋盖和吊车需设柱子，一般在纵横向定位轴线相交处设柱子。厂房柱子纵横向定位轴线在平面上形成有规律的网格称为柱网，如图5.2所示5.2.1柱网尺寸图5.2跨度和柱距示意图单层厂房中柱子纵向定位轴线间的距离称为跨度我国现行标准《厂房建筑模数协调标准》（GBJ6—86）规定，跨度在18m以下时，应采用扩大模数30M数列，即9、12、15、18m；在18m以上时应采用扩大模数60M数列，即24、30、36m5.2.1.1跨度我国现行标准《厂房建筑模数协调标准》（GBJ6—86）规定，柱距应采用扩大模数60M数列，常用6m柱距，有时也采用12m单层厂房山墙处的抗风柱柱距宜采用扩大模数15M数列，即4.5、6和7.5m5.2.1.2柱距厂房的定位轴线分横向和纵向两种。与横向排架平面平行的称为横向定位轴线，与横向排架平面垂直的称为纵向定位轴线5.2.2定位轴的定位方法（1）除山墙端部柱和横向变形缝两侧柱以外，厂房纵向柱列（包括中柱和边柱）中的中间柱的中心线应与横向定位轴线相重合，且横向定位轴线通过屋架中心线和屋面板、吊车梁等构件的横向接缝，如图5.3所示5.2.2.1横向定位轴线（2）山墙为非承重墙时，墙内缘应与横向定位轴线相重合，且端部柱及端部屋架的中心线应自横向定位轴线向内移600mm，如图5.4所示山墙为承重墙时，墙内缘与横向定位轴线间的距离应按砌体的块材类别分别为半块或半块的倍数或墙厚的一半，如图5.5所示（3）横向变形缝处柱与横向定位轴线的定位在横向伸缩缝或防震缝处，采用双柱及两条定位轴线。柱的中心线均应自定位轴线向两侧各移600mm，如图5.6所示，两条横向定位轴线分别通过两侧屋面板、吊车梁等纵向构件的标志尺寸端部，两轴线间所需缝的宽度ae应符合有关国家标准规定。图5.3中间柱与横向定位轴线的定位图5.4非承重山墙与横向定位轴线的定位图5.5承重山墙与横向定位轴线的定位图5.6伸缩缝、防震缝处柱与横向定位轴线的定位纵向定位轴线的定位都是按照屋架跨度的标志（1）在有梁式或桥式吊车的厂房中，厂房跨度与吊车跨度两者关系为：S=L-2e图5.75.2.2.2纵向定位轴线吊车轨道中心线至厂房纵向定位轴线间的距离e的确定与下列的因素有关：①上柱的截面高度h；②吊车端部至轨道中心线的距离B（即吊车的侧方宽度尺寸，其值可在《通用桥式起重机界限尺寸》中查在实际工程中，由于吊车形式、起重量、厂房跨度、高度和柱距不同以及是否设置安全走道板等条件不同，外墙、边柱与纵向定位轴线的定位有下①封闭结合当h+B+Cb≤e时，可采用纵向定位轴线、边柱外缘和外墙内缘三者相重合的定位方式，使上部屋面板与外墙之间形成“封闭结合”的构造。这种纵向定位轴线称为“封闭轴线”，如图5.8（a）所示②非封闭结合当柱距≥6m，吊车起重量及厂房跨度较大时，由于B、Cb、h均可能增大，可能出现h+B+Cbe的情形时，需将边柱的外缘从纵向定位轴线向外移出一定尺寸ac，使e+ae≥h+B+Cb，保证结构的安全，如图5.8（b）所示。当采用非封闭结合这种纵向定位轴线称为“非封闭轴线”。此时，屋顶上部空隙处需做构造处理，通常加设补充构件，如图5.9所示。（2）当等高跨厂房没有设纵向伸缩缝时，中柱宜设单柱和一条纵向定位轴线，纵向定位轴线与上柱中心线相重合。当设插入距时中柱可采用单柱及两条纵向定位轴线，其插入距ae应符合3M数列，即300mm及其整数倍，柱中心线宜与插入距中心线相重合。如图5.10所示。当等高跨中柱设有纵向伸缩缝时，中柱可采用单柱并设两条纵向定位轴线，伸缩缝一侧的屋架应搁置在活动支座上，两条定位轴线间插入距ai为伸缩缝的宽度ac，如图5.11所示。（3）不等高跨中柱与纵向定位轴线的定位不等高处采用单柱且高跨为“封闭结合”时，且封墙底面高于低跨屋面时，宜采用一条纵向定位轴线，即纵向定位轴线与高跨上柱外缘、封墙内缘及低跨屋架标志尺寸端部相重合，如图45.12（a）所示；当封墙底面低于屋面时，应采用两条纵向定位轴线，且ai=t，如图5.12（b）所示当高跨需采用“非封闭结合”时，应采用两条纵向定位轴线。如图5.12（c）、（d）所示不等高跨处采用单柱设纵向伸缩缝时，低跨的屋面或屋面梁搁置在活动支座上，不等高跨处应采用两条纵向定位轴线，并设插入距。其插入距ai可根据封墙的高低位置及高跨是否“封闭结合”确定，如图5.13所示。②设双柱时的纵向定位轴线当不等高跨高差悬殊或吊车起重量差异较大或需设防震缝时，常在不等高跨处采用双柱，并用两条纵向定位轴线，如图5.14所示图5.7吊车跨度与厂房跨度的关系L—厂房跨度；S—吊车跨度；e—吊车轨道中心线至厂房纵向定位轴线的距离图5.8边柱与纵向定位轴线的定位(a)封闭结合；(b)非封闭结合图5.8边柱与纵向定位轴线的定位(a)封闭结合；(b)非封闭结合图5.9“非封闭结合”屋面板与墙空隙的处理图5.10等高跨中柱单柱（无纵向伸缩缝）的纵向定位轴线图5.11等高跨中柱单柱（有纵向伸缩缝）的纵向定位轴线图5.12图5.13不等高跨中柱单柱(有纵向伸缩缝)与纵向定位轴线的定位图5.14不等高跨设中柱双柱与纵向定位轴线的定位在有纵横跨的厂房中，应在交接处设置伸缩缝或防震缝，将两者断开，使纵横跨在结构上各自独立，因此需设双柱并采用各自的定位轴线。两轴线与柱的定位分别按山墙处柱横向定位轴线和边柱纵向定位轴线的定位方法，如图5.15所示。4.2.2.3纵横跨相交处柱与定位轴线的定位图5.15纵横跨相交处的定位轴线(a)、(b)单墙方案；(c)、(d)双墙方案5.3单层工业厂房主要结构构件屋盖起围护和承重作用。它包括两部分：（1）覆盖构件，如屋面板或檩条、瓦等；（2）承重构件，屋盖结构形式大致可分为有檩体系和无檩体系两种，如图5.16所示5.3.1屋盖结构图5.16屋盖结构形式(a)有檩体系；(b)无檩体系（1）屋架屋架按其形式可分为三角形、拱形、梯形、折线形等。按制作材料分，有普通钢筋混凝土屋架和预应力钢筋混凝土屋架，如图5.17所示（2）屋面梁屋面梁也叫薄腹梁，有单坡和双坡两种，其截面形式有T形和工字形两种，如图5.18所示。5.3.1.1屋盖承重结构（3）屋架与柱的连接屋架与柱的连接有焊接和螺栓连接两种。焊接是在屋架或屋面梁端部支承部位的预埋件底部焊上一块垫板，待屋架就位校正后，与柱顶预埋钢板焊接牢固，如图5.19（a）所示。螺栓连接是在柱顶伸出预埋螺栓，在屋架（或屋面梁）端部支承部位焊上带有缺口的支承钢板，就位校正后，用螺栓拧紧，如图5.19（b）所示（4）屋架托架当厂房全部或局部柱距为12m时，屋架间距仍保持6m时，需在12m柱距间设置托架来支承中间屋架，通过托架将屋架上的荷载传递给柱子，如图5.20所示图5.17常见的钢筋混凝土屋架形式(a)三角形；(b)组合式三角形；(c)预应力三角拱；(d)拱形；(e)预应力梯形；(f)折线形图5.18钢筋混凝土工字形屋面大梁图5.19屋架与柱的连接(a)焊接方式；(b)螺栓连接方式图5.20预应力钢筋混凝土托架（G433）(a)托架；（b）托架布置（1）屋面板在无檩体系中大型屋面板的常用标志尺寸为1.5m×6m，为配合屋架尺寸和檐口做法还有嵌板、檐口板等，如图5.21所示（2）檩条与小型屋面板或槽瓦在有檩体系屋面中，檩条支承槽瓦或小型屋面板，并将屋面荷载传给屋架。檩条与屋架上弦焊接，如图5.22所示5.3.1.2屋盖的覆盖构件图5.21预应力钢筋混凝土屋面板、檐口板、嵌板(a)屋面板；(b)檐口板；(c)嵌板图5.22檩条与屋架的连接（1）柱的类型柱按材料分有钢筋混凝土柱和钢柱两种。钢筋混凝土柱又可分为单肢柱和双肢柱两大类。单肢柱截面形式有矩形、工字形及单管圆形。双肢柱截面形式有双肢矩形或双肢圆形管柱，用腹杆（平腹杆或斜腹杆）连接而成。如图5.23所示5.3.2柱、基础及基础梁5.3.2.1柱（2）柱的尺寸应经济合理，同时要满足构造要求。柱的构造尺寸和外形要求如图5.24所示。厂房结构中的屋架、托架、吊车梁和连系梁等构件，常由设在柱上的牛腿支承。其截面尺寸必须满足抗裂和构造要求。牛腿的构造要求如图5.25所示。抗风柱与屋架的连接采用竖向可以移动、水平方向又具有一定刚度的弹簧板连接，如图5.26所示。为确保柱与屋架、吊车梁、连系梁或圈梁、砖墙或大型屋面板、柱间支撑等处的连接，应在柱上埋设铁件，如钢板、螺栓及锚拉钢筋等，如图5.27所示图5.23钢筋混凝土柱类型(a)矩形柱；(b)工字形柱；(c)预制空腹板工字形柱；(d)单肢管柱；(e)双肢柱；(f)平腹杆双肢柱；(g)斜腹杆双肢柱；(h)双肢管柱图5.24(a)工字形；(b)双肢柱图5.25牛腿的构造要求图5.26抗风柱与屋架连接图5.27柱子预埋铁件单层厂房的基础采用什么类型的基础，主要取决于上部结构荷载的大小和性质以及工程地质条件等。一般情况下采用独立的杯形基础。在基础的底部铺设混凝土垫层，厚度为100mm。图5.28为现浇柱下基础的构造，图5.29为预制柱下杯形基础的构造。4.3.2.2基础图5.28现浇柱下基础图5.29预制柱下杯形基础当厂房采用钢筋混凝土排架结构时，由于墙与柱所承担荷载的差异大，为防止基础产生不均匀沉降，一般厂房将外墙或内墙砌筑在基础梁上，基础梁两端搁置在柱基础的杯口上，如图5.30所示。基础梁的顶面标高通常比室内地面低50mm，以便门洞口处的地面做面层保护基础梁。基础梁与柱的连接与基础埋深有关，当基础埋深较浅时，可将基础梁直接或通过混凝土垫块搁置在基础顶面。当基础埋置较深时，用牛腿支承基础梁。5.3.2.3基础梁基础梁下面的回填土一般不需夯实，应留有不少于100mm的空隙，以利于沉降。在寒冷地区为避免土壤冻胀引起基础梁反拱而开裂，在基础梁下面及周围填≥300mm厚的