单层工业厂房

第二章单层工业厂房单层厂房对各种类型的工业生产有较大的适用性，因而其应用范围比较广泛。设有重型的机器及设备，产品较重且轮廓尺寸较大，都适合于采用单层厂房，如冶炼、轧钢、铸造、锻压、金工、装配等车间。单层厂房便于定型设计，使构件标准化、系列化、通用化，使构配件生产工厂化、施工机械化的程度提高，缩短设计和施工时间。概述第二章单层工业厂房概述单层厂房的结构类型：混合结构混凝土结构钢结构适用于无吊车或吊车吨位不超过5t，且跨度在15m以内，柱顶标高在8m以下，无特殊要求的小型厂房。适用于吊车吨位在250t以上或跨度大于36m的大型厂房或有特殊工艺要求的厂房。其它大部分厂房。第二章单层工业厂房概述单层厂房的结构型式：排架结构刚架结构有等高、不等高、锯齿形等多种形式，跨度可超过30m，高度达20～30m，吊车吨位可达150t。有三铰刚架、两铰刚架、弧形刚架等，跨度16～24m，高度6～10m，吊车吨位不大于10t。本章主要讲述钢筋混凝土铰结排架结构的单层厂房某小型厂房装配式三铰门式刚架第二章单层工业厂房概述羽毛球馆装配式门式刚架（两铰刚架，横梁反弯点处做接头）第二章单层工业厂房概述第二章单层工业厂房2.1单层工业厂房的结构组成和布置2.1单层工业厂房的结构组成和布置一、结构组成1—屋面板；2—天沟板；3—天窗架；4—屋架；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—屋架下弦横向水平支撑；14—屋架端部垂直支撑；15—柱间支撑第二章单层工业厂房2.1单层工业厂房的结构组成和布置2.1单层工业厂房的结构组成和布置二、传力路线作用在排架结构厂房的荷载地基反力横向排架第二章单层工业厂房2.1单层工业厂房的结构组成和布置2.1单层工业厂房的结构组成和布置二、传力路线作用在排架结构厂房的荷载纵向排架第二章单层工业厂房2.1单层工业厂房的结构组成和布置2.1单层工业厂房的结构组成和布置二、传力路线(竖向荷载）屋面荷载屋面板天窗架屋架柱吊车梁连系梁基础地基基础梁吊车竖向荷载纵墙重第二章单层工业厂房2.1单层工业厂房的结构组成和布置2.1单层工业厂房的结构组成和布置二、传力路线(横向水平荷载）吊车横向制动力屋面板天窗架屋架柱吊车梁基础地基纵墙横向风荷载横向地震作用第二章单层工业厂房2.1单层工业厂房的结构组成和布置2.1单层工业厂房的结构组成和布置二、传力路线(纵向水平荷载）吊车纵向制动力天窗架屋盖柱吊车梁抗风柱基础地基山墙纵向风荷载纵向地震作用第二章单层工业厂房2.1单层工业厂房的结构组成和布置2.1单层工业厂房的结构组成和布置三、结构布置柱网布置的一般原则应为：（1）符合生产工艺和使用要求；（2）建筑平面和结构方案经济合理；（3）在厂房结构形式和施工方法上具有先进性和合理性；（4）符合《厂房建筑统一化基本规则》的有关规定；（5）适应生产发展和技术革新的要求。1.柱网布置第二章单层工业厂房2.1单层工业厂房的结构组成和布置2.1单层工业厂房的结构组成和布置三、结构布置1.柱网布置也可以采用21m、27m、33m的跨度，9m的柱距。第二章单层工业厂房2.1单层工业厂房的结构组成和布置2.1单层工业厂房的结构组成和布置三、结构布置2.变形缝伸缩缝防震缝沉降缝装配式排架结构伸缩缝最大间距：室内或土中：100m；露天：70m一般不设。当厂房相邻两部分高度相差很大(如l0m以上)；两跨间吊车起重量相差悬殊；地基承载力或下卧层土质有较大差别；或厂房各部分的施工时间先后相差很长；土壤压缩程度不同等情况时应设置。防震缝宽：平行排架方向及厂房与附属建筑间设缝时：50～90mm；在厂房的纵横跨交接处设缝时：100～150mm。地震区的伸缩缝和沉降缝均应符合防震缝要求。第二章单层工业厂房2.1单层工业厂房的结构组成和布置2.1单层工业厂房的结构组成和布置三、结构布置第二章单层工业厂房2.1单层工业厂房的结构组成和布置2.1单层工业厂房的结构组成和布置三、结构布置第二章单层工业厂房2.1单层工业厂房的结构组成和布置2.1单层工业厂房的结构组成和布置三、结构布置3.支撑屋盖支撑柱间支撑上弦横向水平支撑下弦横向水平支撑下弦纵向水平支撑垂直支撑上弦水平系杆下弦水平系杆单层厂房的支撑第二章单层工业厂房2.1单层工业厂房的结构组成和布置（1）上弦横向水平支撑作用：保证屋架上弦杆在平面外的稳定和屋盖纵向水平刚度；作为山墙抗风柱顶端的水平支座，承受由山墙传来的风荷载和其它纵向水平荷载，并将其传至厂房的纵向柱列。布置原则：无檩屋盖但连接不符合要求（三点焊接、屋面板纵肋间隙用C20细石混凝土灌实）或有檩屋盖应布置上弦横向水平支撑。位置：布置在厂房两端或纵向温度区段两端；上弦横向支撑第二章单层工业厂房2.1单层工业厂房的结构组成和布置（2）下弦横向水平支撑作用：保证将屋架下弦受到的水平力传至纵向排架柱顶；防止屋架下弦的侧向振动。满足下列条件之一即需布置：①厂房跨度大于18m；②屋架下弦设有悬挂吊车或厂房内有较大的振动；③山墙抗风柱支在屋架下弦上。位置：屋架下弦水平面内，与上弦横向水平支撑在同一柱间下弦横向支撑第二章单层工业厂房2.1单层工业厂房的结构组成和布置（3）下弦纵向水平支撑作用：提高屋盖结构的横向水平刚度，保证横向水平力的纵向分布，增强排架的空间工作性能。布置原则：应根据厂房跨度、跨数和高度、屋盖承重结构方案、吊车吨位及工作制等因素来确定。有托架时必须设置。位置：与横向支撑形成封闭支撑体系；有托架的柱间和两端相邻的一个柱间。下弦横向支撑下弦纵向支撑第二章单层工业厂房2.1单层工业厂房的结构组成和布置（4）垂直支撑及水平系杆作用：垂直支撑和下弦水平系杆是用以保证屋架的整体稳定(抗倾覆)以及防止在吊车工作时(或有其他振动)屋架下弦的侧向颤动。上弦水平系杆则用以保证屋架上弦或屋面梁受压翼缘的侧向稳定(防止局部失稳)。布置原则：跨度＞18m时，应在第一或第二柱间设置端部垂直支撑并在下弦设置通长水平系杆；………垂直支撑第二章单层工业厂房2.1单层工业厂房的结构组成和布置第二章单层工业厂房2.1单层工业厂房的结构组成和布置屋盖支撑系统的作用1.保证屋盖结构的整体稳定；2.为屋架弦杆提供必要的侧向支承点，避免受压杆件侧向失稳，防止受拉杆件产生过大的振动；3.承受和传递水平荷载以及保证屋盖的安全施工和质量。设置原则：a.厂房内设置工作级别为A6～A8吊车，或吊车工作级别为A1～A5且起重量在10吨或以上；b.厂房跨度在18米及18米以上，或柱高在8米以上；c.纵向柱的总数每排在7根以下；d.设有3吨及3吨以上悬挂式吊车；e.设有露天吊车的柱列。位置：上柱支撑设在伸缩缝区段的两端和中央或临近中央的柱间；下柱支撑设在伸缩缝区段中央或临近中央的柱间。（5）柱间支撑作用：a.增强厂房的纵向刚度和稳定性。b.将屋盖系统传来的山墙风荷载和吊车纵向制动力等传至基础。第二章单层工业厂房2.1单层工业厂房的结构组成和布置第二章单层工业厂房2.1单层工业厂房的结构组成和布置2.1单层工业厂房的结构组成和布置三、结构布置4.抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁抗风柱：使山墙受到的风载一部分经抗风柱下端直接传至基础和经上端通过屋盖系统传至纵向柱列。圈梁：将墙体同厂房柱箍在一起，以加强厂房的整体刚度，防止由于地基的不均匀沉降或较大振动荷载引起对厂房的不利影响。连系梁：连系纵向柱列，以增强厂房的纵向刚度并传递风载到纵向柱列。此外，连系梁还承受其上部墙体的重量。过梁、基础梁：过梁承托门窗洞口上部墙体的重量；基础梁承托维护墙体的重量。具体布置要求见教材。第二章单层工业厂房2.1单层工业厂房的结构组成和布置2.1单层工业厂房的结构组成和布置三、结构布置4.抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁第二章单层工业厂房2.1单层工业厂房的结构组成和布置2.1单层工业厂房的结构组成和布置三、结构布置第二章单层工业厂房2.2排架计算2.2排架计算一、排架计算模型1．计算单元由相邻柱距的中线截取部分作为计算单元第二章单层工业厂房2.2排架计算2.2排架计算一、排架计算模型2．基本假定(1)柱下端固接于基础顶面，横梁铰接在柱上；(2)横梁为没有轴向变形的刚性杆件。柱的计算轴线应取上、下部柱截面的形心线。EAEA第二章单层工业厂房2.2排架计算2.2排架计算一、排架计算模型3．柱截面尺寸及柱高柱截面尺寸要能满足承载力与刚度的要求，主要取决于厂房的跨度、高度及吊车起重量等参数，可参考同类厂房或按表2.1~2.3初步选定。柱总高H=柱顶标高+基础底面标高的绝对值-初步拟定的基础高度；上柱高HU＝柱顶标高-轨顶标高+轨道构造高度+吊车梁梁高。基础底面标高基础高度室内地面标高柱顶标高轨顶标高轨道构造高度吊车梁梁高HHU第二章单层工业厂房2.2排架计算2.2排架计算二、排架荷载计算及各种荷载下排架的计算简图1．恒荷载屋盖自重P1上柱自重P2下柱自重P3吊车梁及轨道等零件自重P4支承在柱牛腿上维护结构等重量P5屋盖、吊车梁和柱的自重，以及支承在柱上的围护墙的重量等，其值可根据构件的设计尺寸和材料的重力密度进行计算；对于标准构件，可从标准图集上查出。P1P1P2P2P3P3P4P4P5第二章单层工业厂房2.2排架计算2.2排架计算二、排架荷载计算及各种荷载下排架的计算简图1．恒荷载（以屋盖自重为例）P1P1e1e0e1e0P1P1M1=P1e1M,1=P1e0M1M,1M1M1M,1M,1P1作用下排架计算简图P1仅使柱子受压，不产生其它内力，不需要进行排架内力分析第二章单层工业厂房2.2排架计算2.2排架计算二、排架荷载计算及各种荷载下排架的计算简图2．屋面活荷载雪荷载屋面均布活荷载屋面积灰荷载雪荷载：根据《荷载规范》取用屋面水平投影面上的雪荷载标准值可按下式计算：0ssrkks——雪荷载标准值，2/mkN0s——基本雪压，2/mkN，根据《荷载规范》取用r——屋面积雪分布系数，可根据各类屋面的形状从《荷载规范》中查出。第二章单层工业厂房2.2排架计算2.2排架计算二、排架荷载计算及各种荷载下排架的计算简图2．屋面活荷载PQPQe1e0e1e0PQPQMQ=PQe1M,Q=PQe0MQM,QMQM,QM,QMQPQ作用下排架计算简图排架计算时，屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，仅取两者中的较大值；屋面积灰荷载应与前面两者中的较大值同时考虑；以上三种荷载的荷载分项系数均为1.4。第二章单层工业厂房2.2排架计算2.2排架计算二、排架荷载计算及各种荷载下排架的计算简图3．吊车荷载吊车竖向荷载吊车水平荷载吊车横向水平荷载吊车纵向水平荷载第二章单层工业厂房2.2排架计算2.2排架计算3．吊车荷载——吊车竖向荷载二、排架荷载计算及各种荷载下排架的计算简图最大轮压maxp,F最小轮压minp,F当吊车起重量达到额定最大值Q，而小车同时驶到大车桥一端的极限位置时，则作用在该柱列吊车梁轨道上的压力达到最大值，称为最大轮压；此时作用在对面柱列轨道上的轮压则为最小轮压。由《起重机设计规范》查取。Fp,maxFp,minQ第二章单层工业厂房2.2排架计算2.2排架计算二、排架荷载计算及各种荷载下排架的计算简图3．吊车荷载——吊车竖向荷载两台吊车由吊车梁传给柱子的最大吊车竖向荷载的标准值与最小吊车竖向荷载标准值：maxDminD)()()()(43min,221min,1min43max,221max,1maxyyFyyFDyyFyyFDppppmax,2maxp1,pFFmin,2minp1,pFF第二章单层工业厂房2.2排架计算2.2排架计算DmaxDmine4e4DminDmaxMmax=Dmaxe4Mmin=Dmine4MmaxMmin二、排架荷载计算及各种荷载下排架的计算简图3．吊车荷载——吊车竖向荷载吊车竖向荷载作用下排架计算简图排架计算考虑多台吊车竖向荷载时，对一层吊车的单跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不宜多于2台；对一层吊车的多跨厂房的每个排架，不宜多于4