《砼结构与砌体结构设计》第3章 单层工业厂房

中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 1/1813.1 概述概述3.2 排架结构的组成、构件选型和布置排架结构的组成、构件选型和布置3.3 排架计算排架计算3.4 单层厂房柱单层厂房柱3.5 柱下单独基础柱下单独基础3.6 单层工业厂房抗震设计简介单层工业厂房抗震设计简介3 单层工业厂房单层工业厂房 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 2/1813 单层工业厂房单层工业厂房 单层厂房排架结构组成、构件选型和布置单层厂房排架结构组成、构件选型和布置 排架荷载及内力计算排架荷载及内力计算 单层厂房柱及牛腿设计单层厂房柱及牛腿设计 柱下单独基础设计柱下单独基础设计 单层厂房排架结构组成和构件布置单层厂房排架结构组成和构件布置 排架荷载及内力计算排架荷载及内力计算 牛腿设计牛腿设计 柱下单独基础设计柱下单独基础设计 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 3/1813 单层工业厂房单层工业厂房3.1概述概述 (1.0学时学时)3.2排架结构的组成、构件排架结构的组成、构件 选型和布置选型和布置 (3.0学时学时)3.3排架计算排架计算 (4.0学时学时)3.4单层厂房柱单层厂房柱 (2.0学时学时)3.5柱下单独基础柱下单独基础 (3.0学时学时)3.6单层工业厂房抗震设计单层工业厂房抗震设计 简介简介 (1.0学时学时)单单层层工工业业厂厂房房14学学时时新结构与新技术新结构与新技术模块模块(1.5学时学时)结构设计模结构设计模块块(3.0学时学时)结构分析模结构分析模块块(5.5学时学时)结构概念设计结构概念设计模块模块(4.0学时学时)1.04.00.50.53.00.20.31.31.70.51.0 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 4/1813.1 概述概述3.1.1 工业厂房的分类工业厂房的分类3.1.2 单层工业厂房的特点单层工业厂房的特点3.1.3 单层工业厂房结构的类型单层工业厂房结构的类型 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 5/1813.1.1 工业厂房的分类3.1.1 工业厂房的分类工业厂房的分类 单层厂房 机械、冶金等重工业；唐山渤海冶金重工业单层厂房唐山渤海冶金重工业单层厂房徐州恒鑫机械重工业单层厂房徐州恒鑫机械重工业单层厂房 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 6/1813.1.1 工业厂房的分类3.1.1 工业厂房的分类工业厂房的分类深圳怡龙电子工业多层厂房深圳怡龙电子工业多层厂房 上海南汇康桥轻工业多层厂房上海南汇康桥轻工业多层厂房 单层厂房 多层厂房 机械、冶金等重工业；食品、电子、精密仪器制造等轻工业； 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 7/1813.1.1 工业厂房的分类 单层厂房 多层厂房 层数混合厂房 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。3.1.1 工业厂房的分类工业厂房的分类张家港张家港DIC化工厂层数混合厂房化工厂层数混合厂房 开封火电厂层数混合厂房开封火电厂层数混合厂房 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 8/1813.1.2 单层工业厂房的特点 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 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 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 基础受力大：基础受力大：对地质有较高要求对地质有较高要求3.1.2 单层工业厂房的特点单层工业厂房的特点 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 9/1813.1.2 单层工业厂房的特点 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及厂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、立面及围护结构等房的高度、剖面、立面及围护结构等 起重运输或设备起重运输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地等影厂房内的起重吊车、运输通道及设备检修场地等影 响厂房主要构件的设计响厂房主要构件的设计 卫生卫生方面的需要：方面的需要： 建立良好工作环境，解决采光、通风、三废、余建立良好工作环境，解决采光、通风、三废、余 热、湿气及噪音等对环境的污染。热、湿气及噪音等对环境的污染。3.1.2 单层工业厂房的特点单层工业厂房的特点 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 10/1813.1.3 单层工业厂房结构的类型3.1.3 单层工业厂房结构的类型单层工业厂房结构的类型 混合结构混合结构: 砖柱RC/木/轻钢屋架 钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构: RC柱RC/钢屋架 钢结构钢结构： 钢柱钢屋架吊车吨位吊车吨位5t，跨度，跨度15m，柱顶标高，柱顶标高8m小型厂房小型厂房吊车吨位吊车吨位25t，或跨度，或跨度36m或特殊工艺厂房或特殊工艺厂房其它情况其它情况 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 11/1813.1.3 单层工业厂房结构的类型 有有刚性排架刚性排架(屋架或横梁变形很小，可忽略，)和和柔性排柔性排架架(屋架或横梁变形较大，不能忽略)之分。 刚性排架刚性排架常简称为排架排架，其，其屋架 (或屋面梁)看成是刚度无穷大的 一根横梁，柱顶与屋架(或屋面梁) 铰接铰接，柱底与基础刚接刚接。 是目前单层厂房结构的基本形式。 排架结构；排架结构； 刚架结构刚架结构 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 12/1813.1.3 单层工业厂房结构的类型 跨度 30m，高度可达2030m，吊车吨位可达150T。 有单跨、多跨，等高、不等高、锯齿形单跨、多跨，等高、不等高、锯齿形等多种形式。单跨单跨多跨、等高多跨、等高不等高不等高锯齿形锯齿形 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 13/1813.1.3 单层工业厂房结构的类型 特点：特点：屋架/屋面梁与柱刚接刚接，柱与基础一般为铰接铰接。 有两铰门式两铰门式或三铰门式三铰门式刚架之分。 优点：优点：梁柱合一，结构轻巧，制作简单。 缺点：缺点：刚度较差，产生跨变，梁柱转角易产生裂缝。 一般适用吊车吨位10T，跨度1824m，柱顶标高68m的金工、机修、装配及喷漆等车间和仓库。三铰门架三铰门架两铰门架两铰门架两铰门架两铰门架 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 14/1813.2 排架结构的组成、构件选型和布置排架结构的组成、构件选型和布置3.2.1 结构组成和荷载传递路径结构组成和荷载传递路径3.2.2 主要构件的选型主要构件的选型3.2.3 柱网布置和变形缝柱网布置和变形缝3.2.4 支撑的作用及布置原则支撑的作用及布置原则3.2.5 围护结构布置围护结构布置 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 15/1813.2.1 结构组成和荷载传递路径3.2.1 结构组成和荷载传递路径结构组成和荷载传递路径1 屋面板屋面板2 天沟板天沟板3 天窗架天窗架5 托架托架6 吊车梁吊车梁7 排架柱排架柱8 抗风柱抗风柱9 基础基础10 连系梁连系梁11 基础梁基础梁12 天窗架垂直支撑天窗架垂直支撑13 屋架下弦横向支撑屋架下弦横向支撑14 屋架垂直支撑屋架垂直支撑15 柱间支撑柱间支撑4 屋架屋架 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 16/1813.2.1 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 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 17/1813.2.1 结构组成和荷载传递路径有檩体系有檩体系无檩体系无檩体系 有有檩体系：檩体系：l小型屋面板l檩条l屋架l屋盖支撑 无无檩体系：檩体系：l大型屋面板l屋面梁/屋架l屋盖支撑 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 18/181 横向排架是单层工业厂房的基本承重基本承重结构。 组成：组成：l屋架/屋面梁l横向柱列l基础 主要承受：主要承受：l屋盖荷载l吊车荷载l纵墙风荷载l纵墙自重3.2.1 结构组成和荷载传递路径横向排架结构横向排架结构 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 19/181 组成：组成：l 屋面板l 吊车梁l 纵向柱列l 柱间支撑 作用：作用：l 保证厂房结构的纵向稳定性和刚度；l 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：l 荷载较小，内力较小；l 构件数量多，刚度大。3.2.1 结构组成和荷载传递路径通常不必计算通常不必计算纵向排架结构纵向排架结构 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 20/1813.2.1 结构组成和荷载传递路径山墙及抗风柱山墙及抗风柱 组成：组成：l纵墙l横墙（山墙）l抗风柱l连系梁、基础梁等 作用：作用：l承受墙体和构件的自重；l承受作用在墙面上的风荷载等。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 21/1813.2.1 结构组成和荷载传递路径构件名称构件名称构件作用构件作用备注备注屋屋盖盖结结构构屋面板屋面板承受屋面构造层自重、屋面活荷载、雪荷载、积灰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梁），具有覆盖、围护和传递荷载的作用支撑在屋架（屋支撑在屋架（屋面梁）或檩条上面梁）或檩条上天沟板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、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，并将它们传给屋架施工荷载等，并将它们传给屋架天窗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，并将它们传给屋架的荷载及天窗上的风荷载等，并将它们传给屋架托架托架当柱距比屋架间距大时，用以支撑屋架，并将荷载当柱距比屋架间距大时，用以支撑屋架，并将荷载传给柱传给柱屋架或屋架或屋面梁屋面梁与柱形成横向排架结构，承受屋盖上的全部竖向荷与柱形成横向排架结构，承受屋盖上的全部竖向荷载，并将它们传给柱载，并将它们传给柱檩条檩条支撑小型屋面板（或瓦材），承受屋面板传来的荷支撑小型屋面板（或瓦材），承受屋面板传来的荷载，并将它们传给屋架载，并将它们传给屋架有檩体系屋盖中有檩体系屋盖中采用采用 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 22/1813.2.1 结构组成和荷载传递路径构件名称构件名称构件作用构件作用备注备注支支撑撑体体系系屋盖屋盖支撑支撑加强屋盖结构空间刚度，保证屋架的稳定，将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风荷载传给排架结构柱间柱间支撑支撑加强厂房的纵向刚度和稳定性，承受并传递纵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向水平荷载至排架柱或基础柱柱排架柱排架柱承受屋盖结构、吊车梁、外墙、柱间支撑等传承受屋盖结构、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同时为横向排架和纵向排架中的构件纵向排架中的构件抗风柱抗风柱承受山墙传来的风荷载，并将它们传给屋盖结承受山墙传来的风荷载，并将它们传给屋盖结构和基础构和基础也是围护结构的一也是围护结构的一部分部分其其他他吊车梁吊车梁承受吊车竖向和横向或纵向水平荷载，并将它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们分别传给横向或纵向排架简支在柱牛腿上简支在柱牛腿上基础基础承受柱、基础梁传来的全部荷载，并将它们传承受柱、基础梁传来的全部荷载，并将它们传给地基给地基 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 23/1813.2.1 结构组成和荷载传递路径构件名称构件名称构件作用构件作用备注备注围围护护结结构构外纵墙外纵墙山墙山墙厂房的围护构件，承受风荷载及其自重厂房的围护构件，承受风荷载及其自重连系梁连系梁连系纵向柱列，增强厂房的纵向刚度，并将风荷载连系纵向柱列，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传递给纵向柱列，同时还承受其上部墙体的重量圈梁圈梁加强厂房的整体刚度，防止由于地基不均匀沉降或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较大振动荷载引起的不利影响过梁过梁承受门窗洞口上部墙体的重量，并将它们传给门窗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两侧墙体基础梁基础梁承受围护墙体的重量，并将它们传给基础承受围护墙体的重量，并将它们传给基础 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 24/1813.2.1 结构组成和荷载传递路径 荷载种类：荷载种类：l 恒载恒载l 活载活载排架结构的荷载排架结构的荷载w 吊车竖向荷载吊车竖向荷载w 吊车横向制动力吊车横向制动力w 吊车纵向制动力吊车纵向制动力w 风荷载风荷载w 施工荷载施工荷载w 积灰荷载积灰荷载w 地震作用地震作用w 其它荷载其它荷载 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 25/1813.2.1 结构组成和荷载传递路径排架结构的荷载排架结构的荷载荷载按荷载按方向方向划分：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 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 26/1813.2.1 结构组成和荷载传递路径 总体荷载传递路径：总体荷载传递路径：基基 础础荷荷 载载排架柱排架柱地地 基基总体传力路径总体传力路径 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 27/1813.2.2 主要构件的选型3.2.2 主要构件的选主要构件的选型型方案设计阶段方案设计阶段技术设计阶段技术设计阶段施工图阶段施工图阶段 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 节点大样图 工业设计要求工业设计要求 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 28/1813.2.2 主要构件的选型 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。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 29/1813.2.2 主要构件的选型 无檩无檩体系屋盖体系屋盖：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。 布置：布置：支撑在屋架/屋面梁或檩条上。 作用：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），具有覆盖覆盖、 围护围护和和传递荷载传递荷载的作用。 有檩有檩体系屋盖体系屋盖：小型屋面板。小型屋面板。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 30/1813.2.2 主要构件的选型 常用屋面板常用屋面板:序号序号构件名称构件名称形式形式特点特点1PC 屋面板屋面板水平刚度好水平刚度好;适用于中、重型和振动适用于中、重型和振动较大、对屋面要求较高的厂房较大、对屋面要求较高的厂房;卷材卷材防水最大坡度防水最大坡度1/5，非卷材防水，非卷材防水1/42PCF型屋面板型屋面板材料省，水平刚度、防水效果较预材料省，水平刚度、防水效果较预应力混凝土屋面板差；适用于中、应力混凝土屋面板差；适用于中、轻型非保温厂房，坡度轻型非保温厂房，坡度1/4-1/83PC夹心保温屋面板夹心保温屋面板承重、保温、防水三重作用；适用承重、保温、防水三重作用；适用于一般保温厂房；坡度于一般保温厂房；坡度1/8-1/124PC槽瓦槽瓦材料省，屋面轻，但刚度差。适用材料省，屋面轻，但刚度差。适用于非保温、积灰少的中小型厂房；于非保温、积灰少的中小型厂房；坡度坡度1/3-1/55RC 挂瓦板挂瓦板挂瓦板密排，上铺粘土瓦，有平整挂瓦板密排，上铺粘土瓦，有平整的平顶，适用于粘土瓦的轻型厂房的平顶，适用于粘土瓦的轻型厂房和仓库和仓库;坡度坡度1/2-1/2.5 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 31/1813.2.2 主要构件的选型 布置：布置：搁在屋架或屋面梁上，有正放正放和斜放斜放两种。 作用：作用：l起着支承小型屋面板并将屋面荷载传给屋架的作用；l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。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 32/1813.2.2 主要构件的选型 常用常用檩条檩条序号序号构件名称构件名称形式形式规格规格适用条件适用条件1RC型檩条型檩条L=6m 间距间距3m瓦材屋面的各类厂房瓦材屋面的各类厂房2RC T型檩条型檩条L=6m 间距间距3m瓦材屋面的各类厂房瓦材屋面的各类厂房3PC型檩条型檩条L=6m 或或9m瓦材屋面的各类厂房瓦材屋面的各类厂房4PC T型檩条型檩条L=6m 间距间距3mL=12m 间距间距6m瓦材屋面的各类厂房瓦材屋面的各类厂房5钢檩条钢檩条L=6m 间距间距1.5m无腐蚀性水汽产生的无腐蚀性水汽产生的厂房，承受轻型瓦材厂房，承受轻型瓦材6冷弯薄壁冷弯薄壁型钢檩条型钢檩条 L=6m 间距间距1.1m无腐蚀性水汽产生的无腐蚀性水汽产生的厂房，承受轻型瓦材厂房，承受轻型瓦材 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 33/1813.2.2 主要构件的选型l拱式拱式(三铰拱三铰拱/两铰拱两铰拱)：适用于15m以下的厂房。l桁架式桁架式(三角形三角形/梯形梯形/折线形折线形/拱形拱形)：适用于1836m的厂房。l抗震要求：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。 屋架及屋面梁的选用： 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 34/1813.2.2 主要构件的选型 常用屋架和屋面梁常用屋架和屋面梁序序号号构件构件名称名称形式形式跨度跨度(m)允许允许荷载荷载特点及适用条件特点及适用条件1PC单坡单坡屋面梁屋面梁9/12450高度小、重心低、侧向刚度好，高度小、重心低、侧向刚度好，施工方便，但自重大，经济指施工方便，但自重大，经济指标差标差;适用于振动大及有腐蚀介适用于振动大及有腐蚀介质的厂房。坡度质的厂房。坡度1/18-1/122PC双坡双坡屋面梁屋面梁12/15/184503RC两铰两铰拱屋架拱屋架9/12/15300上弦上弦RC，下弦角钢，自重轻。，下弦角钢，自重轻。适用于中小型厂房。卷材防水适用于中小型厂房。卷材防水最大坡度最大坡度1/5，非卷材防水，非卷材防水1/44RC三铰三铰拱屋架拱屋架9/12/15300顶节点铰接，其他同上顶节点铰接，其他同上5PC两铰两铰拱屋架拱屋架9/12/15/18300上弦先张法上弦先张法PC，下弦角钢，其，下弦角钢，其他同上他同上6RC组合组合屋架屋架12/15/18300上弦及受压为上弦及受压为RC，下弦及受拉，下弦及受拉为角钢，自重轻。适用于中轻为角钢，自重轻。适用于中轻型厂房。坡度型厂房。坡度1/4 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 35/1813.2.2 主要构件的选型 常用屋架和屋面梁常用屋架和屋面梁序序号号构件名称构件名称形式形式跨度跨度(m)允许允许荷载荷载特点及适用条件特点及适用条件7RC三角形三角形屋架屋架12/15300屋架上设檩条及挂瓦板。自重大，屋架上设檩条及挂瓦板。自重大，适用于有檩体系的中小型厂房。适用于有檩体系的中小型厂房。坡度坡度1/2-1/38RC折线形折线形屋架屋架15/18350外形合理，屋面坡度合适。适用外形合理，屋面坡度合适。适用于卷材防水屋面的厂房于卷材防水屋面的厂房9PC折线形折线形屋架屋架18/21/24/27/30400-350适用于卷材防水屋面的大中型厂适用于卷材防水屋面的大中型厂房房10PC折线形折线形屋架屋架18/21/24350外形合理，自重轻。适用于卷材外形合理，自重轻。适用于卷材防水屋面的中型厂房，坡度防水屋面的中型厂房，坡度1/411PC梯形屋梯形屋架架18-30350自重大、刚度好，适用于卷材防自重大、刚度好，适用于卷材防水屋面的高温及井式或横向天窗水屋面的高温及井式或横向天窗的中、重型厂房。坡度的中、重型厂房。坡度1/10-1/1212PC直腹杆直腹杆屋架屋架15-36250构造简单，但端部坡度陡。适用构造简单，但端部坡度陡。适用于井式或横向天窗的厂房于井式或横向天窗的厂房 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 36/1813.2.2 主要构件的选型 采光和通风要求。 削弱屋盖的整体刚度，应加强支撑，宜采用钢结构。 主要有M形和W形两种。钢筋混凝土门形天窗架钢筋混凝土门形天窗架W形天窗架形天窗架Y形天窗架形天窗架多压杆式钢天窗架多压杆式钢天窗架桁架式钢天窗架桁架式钢天窗架 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 37/1813.2.2 主要构件的选型 三角形三角形折线形折线形 作用：作用： 支撑中间屋面梁(屋架)，柱距屋面板(檩条宽度) 常用形式：常用形式： 12m跨PC桁架式托架。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 38/1813.2.2 主要构件的选型 作用：作用：l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;l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。 选型依据：选型依据：l吊车的起重量；吊车的起重量；l工作级别；工作级别；l台数；台数；l厂房的跨度；厂房的跨度；l柱距柱距等。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 39/1813.2.2 主要构件的选型 常用吊车梁常用吊车梁序号序号构件名称构件名称跨度跨度(m)适用起重量适用起重量(t)形状示意形状示意1RC厚腹吊车梁厚腹吊车梁6轻级：轻级：3-50中级：中级：3-30重级：重级：5-202RC薄腹吊车梁薄腹吊车梁6轻级：轻级：3-50中级：中级：3-30重级：重级：5-203组合式轻型吊车组合式轻型吊车梁梁4/6轻、中级：轻、中级：54组合式吊车梁组合式吊车梁6/12轻、中级：轻、中级：55先张先张PC等截面吊等截面吊车梁车梁6轻级：轻级：5-125中级：中级：5-75重级：重级：5-50 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 40/1813.2.2 主要构件的选型 常用吊车梁常用吊车梁序号序号构件名称构件名称跨度跨度(m)适用起重量适用起重量(t)形状示意形状示意6后张后张PC等等截面吊车梁截面吊车梁6轻级：轻级：15-100中级：中级：5-100重级：重级：5-507后张后张PC鱼鱼腹式吊车梁腹式吊车梁6中级：中级：15-125重级：重级：10-1008后张后张PC鱼鱼腹式吊车梁腹式吊车梁12中级：中级：5-100重级：重级：5-509先张部分先张部分PC吊车梁吊车梁6轻、中级：轻、中级：30 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 41/1813.2.2 主要构件的选型 柱的形式：柱的形式： 矩形柱、工字形柱、双肢柱等。常常用用柱柱的的形形式式 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。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 42/1813.2.2 主要构件的选型 作用：作用：承受全部重量和作用力。 常用形式：常用形式：目前一般采用单独的杯形基础。桩基础桩基础阶梯形基础阶梯形基础锥形基础锥形基础深埋高杯口基础深埋高杯口基础 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 43/1813.2.3 柱网布置和变形缝3.2.3 柱网布置和变形缝柱网布置和变形缝跨度跨度柱距柱距 跨度跨度：厂房纵向纵向定位轴线之间的尺寸； 柱距柱距：厂房横向横向定位轴线之间的尺寸。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 44/1813.2.3 柱网布置和变形缝厂房建筑模数协调标准厂房建筑模数协调标准规定： 跨度：跨度：l 跨度跨度18m： 3m的倍数进级(30M)；l 跨度跨度18m： 6m的倍数进级(60M) 允许21m/27m/33m等30M进级。 柱距柱距：l采用扩大模数6m的倍数进级(60M) ；l也可采用9m的柱距；l或利用托架扩大柱距。柱网布置的模数柱网布置的模数 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 45/1813.2.3 柱网布置和变形缝 减少温度应力，保证厂房正常使用。 从基础顶面开始，将上部结构完全断开设缝。 间距（GB50010-2002）： 露天露天70m； 在室内或土中在室内或土中100m剪应力剪应力剪应力剪应力主拉应力主拉应力主拉应力主拉应力裂缝裂缝 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 46/1813.2.3 柱网布置和变形缝 作用：作用：防止厂房发生不均匀沉降 设置：设置：从基础至屋顶完全断开设缝。剪应力剪应力剪应力剪应力裂缝裂缝主拉应力主拉应力主拉应力主拉应力 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 47/1813.2.3 柱网布置和变形缝 作用：作用：减少厂房震害； 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； 缝宽：一般为缝宽：一般为50-70mm。 设置部位：设置部位：l平面、立面复杂；平面、立面复杂；l结构高度及刚度变化较大；结构高度及刚度变化较大；l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。 地震区：伸缩缝、沉降缝均应符合防震缝要求。地震区：伸缩缝、沉降缝均应符合防震缝要求。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 48/1813.2.4 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。 支撑的分类支撑的分类：l屋盖支撑：屋盖支撑：上弦横向水平支撑、上弦横向水平支撑、 下弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、 纵向水平支撑、纵向水平支撑、 垂直支撑、垂直支撑、 纵向水平系杆、纵向水平系杆、 天窗架支撑等天窗架支撑等l柱间支撑：柱间支撑：上柱柱间支撑、上柱柱间支撑、 下柱柱间支撑下柱柱间支撑3.2.4 支撑的作用及布置原则支撑的作用及布置原则 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 49/1813.2.4 支撑的作用及布置原则 构成：构成： 沿跨度方向用交叉角钢在两榀屋架间上弦平面屋架间上弦平面内及天窗架间上弦平天窗架间上弦平面面内布置水平支撑，和屋架上弦杆构成水平桁架。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 50/1813.2.4 支撑的作用及布置原则 作用：作用：l保证屋架上弦的侧向稳定性；保证屋架上弦的侧向稳定性；l增强屋盖的整体刚度；增强屋盖的整体刚度；l承受并传递纵向水平荷载。承受并传递纵向水平荷载。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 51/1813.2.4 支撑的作用及布置原则变形缝横向水平支撑横向水平支撑 有有檩体系中的布置：檩体系中的布置：l布置在伸缩缝区段的两端布置在伸缩缝区段的两端l有时可设在第二柱间有时可设在第二柱间 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 52/1813.2.4 支撑的作用及布置原则变形缝上弦横向水平支撑l有连接可靠的大型屋面板；有连接可靠的大型屋面板； ( (可不设可不设) )l设有通过端部第二柱间或伸缩缝的天窗设有通过端部第二柱间或伸缩缝的天窗; ; ( (设置设置) )l采用钢筋砼拱形或梯形屋架。采用钢筋砼拱形或梯形屋架。( (应设应设) ) 无无檩体系中的布置：檩体系中的布置： 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 53/1813.2.4 支撑的作用及布置原则 构成：构成： 作用：作用：l 将山墙风荷载及纵向水平荷载传至 纵向柱列；l 防止屋架下弦侧向振动。 l沿跨度方向用交叉角钢，在两榀屋 架间下下弦平面内布置水平支撑，与 屋架下弦杆构成的水平桁架。l与上上弦横向水平支撑在同一柱间形 成空间稳定性。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 54/1813.2.4 支撑的作用及布置原则 布置：布置：l抗风柱与屋架下弦连接传递纵向水平力时；l设有硬钩桥吊或5T锻锤等振动设备时； ll 18m且下弦设有形成封闭支撑系统的纵向水平支撑时；l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。 纵向纵向横向横向 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 55/1813.2.4 支撑的作用及布置原则 构成：构成：l沿着厂房纵向，在屋架间下弦第一节间位置，连续布置十字交叉支撑组成的水平桁架。l下弦纵向与横向水平支撑应形成封闭封闭系统。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 56/1813.2.4 支撑的作用及布置原则 作用：作用：l加强屋盖结构的横向水平刚度；l保证横向水平荷载的纵向分布，加强厂房的空间工作；l保证托架上弦的侧向稳定；l传递山墙风荷载及纵向水平荷载。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 57/18122233(a)(b)(c)横向托架纵向纵向3.2.4 支撑的作用及布置原则 布置：布置：l为保证厂房空间刚度，应尽可能与横向水平支撑形成封闭的水平支撑系统；l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；l厂房设有托架，应沿托架一侧设置下弦纵向水平支撑。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 58/1813.2.4 支撑的作用及布置原则 作用：作用：l保证屋架或天窗架平面外的稳定；l将纵向水平力由屋架上弦平面传至屋架下弦平面内。 构成：构成：l 一般由角钢杆件与屋架直腹杆或天窗架立柱组成垂直桁架。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 59/1813.2.4 支撑的作用及布置原则 设置：设置：l垂直支撑与屋架下弦横向水平支撑应布置在同一柱间；垂直支撑与屋架下弦横向水平支撑应布置在同一柱间；l当跨度跨度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； l伸缩缝区间长度伸缩缝区间长度60m时，应在柱间支撑部位增设一道垂直支撑；l 设有3T锻锤锻锤的厂房，应在其所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。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 60/1813.2.4 支撑的作用及布置原则 分类：分类：l刚性刚性系杆：系杆：既能承拉又能承压，常为双角钢杆件或RC杆件。l柔性柔性系杆：系杆：只能承受拉力，多为单角钢，截面较小。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 61/1813.2.4 支撑的作用及布置原则 作用：作用：l上弦水平系杆是为保证屋架上弦或屋面梁受压翼缘侧向稳定；l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。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 62/1813.2.4 支撑的作用及布置原则 布置：布置：l当设置垂直支撑时，对未设垂直支撑的屋架间，应在相应于垂直支撑平面内的屋架上弦和下弦节点处，设置通长水平系杆。l 跨中设垂直支撑时，宜沿其纵向垂直平面设通长上弦刚性上弦刚性和下下弦柔性系杆弦柔性系杆；端部设垂直支撑时，一般沿其铅垂面设通长下弦下弦刚性系杆刚性系杆。l 设有下弦横向或纵向水平支撑时，均应设置相应的下弦刚性系下弦刚性系杆杆，以形成水平桁架。l 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道通长上弦刚性系杆上弦刚性系杆，以保证屋架上弦侧向稳定。l 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、下弦刚性系杆上、下弦刚性系杆。l大型屋面板的肋、有檩体系的檩条大型屋面板的肋、有檩体系的檩条可起到系杆的作用。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 63/1813.2.4 支撑的作用及布置原则 构成：构成：l天窗架上弦横向水平支撑；l天窗架间垂直支撑；l水平系杆。 作用作用：l保证天窗上弦侧向稳定；l传递天窗端壁风荷载。 布置：布置：l垂直支撑设置在天窗两侧；l横向水平支撑和垂直支撑均设置在天窗端部第一柱间内；l未设置上弦横向水平支撑的天窗架间上弦节点设置柔性系杆。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 64/1813.2.4 支撑的作用及布置原则 构成：构成：l包括上柱支撑和下柱支撑。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 65/1813.2.4 支撑的作用及布置原则 构成：构成：l包括上柱支撑和下柱支撑。l由交叉钢杆件组成，交叉倾角宜取45。l有十字交叉形支撑十字交叉形支撑和门架式支撑门架式支撑等形式。十字交叉形支撑十字交叉形支撑门架式支撑门架式支撑 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 66/1813.2.4 支撑的作用及布置原则 作用：作用：l提高厂房的纵向刚度和稳定性;l传递纵向水平力到两侧柱列。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 67/1813.2.4 支撑的作用及布置原则 设置工况：设置工况：l当设有A6A8的吊车，或A1A5的吊车起重量10t时；l厂房跨度跨度18m，或柱高柱高8m时；l厂房每列纵向柱总数纵向柱总数7根根时或设有3t以上的悬挂吊车以上的悬挂吊车时；l露天吊车栈桥露天吊车栈桥的柱列。 布置要求：布置要求：l上柱上柱柱间支撑：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。l下柱下柱柱间支撑：柱间支撑：在伸缩缝区段中部与上柱柱间支撑相应的位置。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 68/1813.2.5 围护结构布置3.2.5 围护结构布置围护结构布置主要包括：主要包括： 屋面板屋面板的布置（详见3.2.2节(3)款点的论述） 抗风柱抗风柱的布置 圈梁圈梁的布置 连系梁连系梁的布置 过梁过梁的布置 基础梁基础梁的布置 墙体墙体(板板)等的布置1617 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 69/1813.2.5 围护结构布置 对承受风荷载较大的山墙，设置抗风柱将山墙分成区格，使部分风荷载通过抗风柱传给基础或经屋盖系统传给纵向排架。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 70/1813.2.5 围护结构布置 抗风柱与其他构件的连接抗风柱与其他构件的连接：l一般与基础刚接基础刚接；l与屋架之间采用弹簧板弹簧板连接：竖向可移动、水平连接可靠；l当屋架设有下弦横向水平支撑时，可与下弦铰接下弦铰接；l厂房沉降量较大时，宜采用槽形孔螺栓连接螺栓连接。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 71/1813.2.5 围护结构布置 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。 作用：作用：l将墙体与排架柱、抗风柱等箍在一起，以增强厂房的整体性；l防止因地基不均匀沉降或较大振动荷载对厂房产生不利影响。附加圈梁的设置附加圈梁的设置 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 72/1813.2.5 围护结构布置 连系梁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、连系梁圈梁、连系梁和过梁和过梁结合起来，使一种梁能兼作两种或三种梁的作使一种梁能兼作两种或三种梁的作用用，以简化构造，节约材料，方便施工。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 73/1813.2.5 围护结构布置 单层厂房中，一般采用基础梁基础梁来承托围护墙体的重量，并将其传至柱基顶面，而不另做墙基础，以使墙体和柱的沉降变形一致。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 74/1813.3 排架计算排架计算3.3.1 计算简图计算简图3.3.2 荷载计算荷载计算3.3.3 剪力分配法计算排架内力剪力分配法计算排架内力3.3.4 力法计算不等高排架内力力法计算不等高排架内力3.3.5 排架内力组合排架内力组合3.3.6 考虑整体空间作用的计算考虑整体空间作用的计算3.3.7 纵向柱距不等的排架内力计算纵向柱距不等的排架内力计算3.3.8 复式排架的简化计算复式排架的简化计算3.3.9 排架的横向刚度验算排架的横向刚度验算 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 75/1813.3.1 计算简图3.3.1 计算简图计算简图 单层厂房排架结构实为实为空间空间结构。结构。 简化计算：简化计算：l在跨度方向按横向平面排架横向平面排架计算；l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横向平面排架面排架进行计算。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 76/1813.3.1 计算简图 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。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 77/1813.3.1 计算简图 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刚杆。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 78/1813.3.1 计算简图 简化：简化：l排架柱的轴线分别取上、下柱截面的形心线；l当为变截面柱时，排架柱轴线为一折线折线；l屋面梁或屋架为一刚性杆刚性杆。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 79/1813.3.1 计算简图 柱总高H = 柱顶标高 基础顶面标高（-0.5m）。 上柱高度= 柱顶标高 牛腿顶面标高。 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 。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 80/1813.3.1 计算简图 为简化计算简化计算，通常以(c)图作为计算简图； 计算跨度以厂房轴线L为准，并只需在柱变截面处增加一个力偶M； M等于上柱传下的竖向力乘以上下柱几何中心线的间距e。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 81/1813.3.2 荷载计算3.3.2 荷载计算荷载计算 屋盖屋盖恒载F1