單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu).ppt

第11章單層廠房結(jié)構(gòu) 單層廠房結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)組成和荷載傳遞排架計(jì)算內(nèi)力組合和排架柱設(shè)計(jì)柱下獨(dú)立基礎(chǔ) 11 1單層廠房結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)體系 k 單層廠房依據(jù)其跨度 高度和吊車起重量等因素可采用混合結(jié)構(gòu) 混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu) 一 結(jié)構(gòu)類型 k 混合結(jié)構(gòu) 無吊車或吊車噸位不超過5t 跨度在15m以內(nèi) 柱頂標(biāo)高不超過8m且無特殊工藝要求的小型廠房 可采用由磚柱 鋼筋混凝土屋架或輕鋼屋架組成的混合結(jié)構(gòu) 鋼結(jié)構(gòu) 廠房內(nèi)有重型吊車 如吊車起重量大于150t 跨度大于36m或有特殊工藝要求的大型廠房 可采用全鋼結(jié)構(gòu)或由鋼筋混凝土柱與鋼屋架組成的結(jié)構(gòu) 除上述情況以外的單層工業(yè)廠房 一般采用混凝土結(jié)構(gòu) 而且除特殊情況外 一般均采用裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) k 裝配式鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)是單層工業(yè)廠房最廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式 它由屋架或屋面梁 柱和基礎(chǔ)所組成 柱頂與屋架為鉸接 柱底與基礎(chǔ)頂面為固接 分等高 不等高 單跨或多跨等多種形式 二 結(jié)構(gòu)體系 排架結(jié)構(gòu)和剛架結(jié)構(gòu) k 圖1 3 2圖1 3 3騰15 3 k 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的跨度可超過30m 高度可達(dá)20 30m或更大 吊車噸位可達(dá)150t甚至更大 門架的缺點(diǎn) 1 剛度較差 承載后會(huì)產(chǎn)生跨變 梁柱的轉(zhuǎn)角處易產(chǎn)生早期裂縫 2 翻身 吊裝和對(duì)中就位均比較麻煩 其應(yīng)用受到一定限制 k 門架的優(yōu)點(diǎn) 梁柱合一 構(gòu)件種類少 制作簡單 結(jié)構(gòu)輕巧 當(dāng)廠房的跨度和高度均較小時(shí)其經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)于排架結(jié)構(gòu) k 門架結(jié)構(gòu)一般適用于屋蓋較輕的無吊車或吊車噸位不超過10t 跨度不超過18m 檐口高度不超過10m的中 小型單層廠房或倉庫等 單層廠房是一個(gè)復(fù)雜的空間受力體系 由屋蓋結(jié)構(gòu) 縱 橫向平面排架及圍護(hù)結(jié)構(gòu)組成 k 12 2結(jié)構(gòu)組成和布置 一 結(jié)構(gòu)組成 k 1 屋蓋結(jié)構(gòu) 由排架柱頂以上部分各構(gòu)件 包括屋面板 天窗架 屋架 托架等 所組成 作用 主要是圍護(hù)和承重 承受屋蓋結(jié)構(gòu)的自重 屋面活載 雪載和其它的荷載 并將這些荷載傳給排架柱 以及采光和通風(fēng) k 屋蓋類型 無檁體系 有檁體系 屋蓋類型 無檁體系 有檁體系 無檁體系 由大型屋面板 屋架或屋面梁及屋蓋支承系統(tǒng)所組成 有時(shí)還包括天窗架和托架等構(gòu)件 特點(diǎn) 屋面剛度大 整體性好 構(gòu)件數(shù)量和種類較少 施工速度快 是單層廠房中應(yīng)用較廣泛的一種屋蓋形式 k 屋蓋類型 無檁體系 有檁體系 有檁體系 由小型屋面板 檁條 屋架及屋蓋支承所組成 特點(diǎn) 這種屋蓋的構(gòu)造和荷載傳遞都比較復(fù)雜 整體性和剛度也較差 適用于一般中 小型廠房 k k 縱 橫向平面排架 橫向平面排架由橫梁 屋架或屋面梁 和橫向柱列 包括基礎(chǔ) 所組成 是廠房的基本承重結(jié)構(gòu) 作用 將廠房中的豎向荷載 包括結(jié)構(gòu)自重 屋面活載 雪載和吊車豎向荷載等 及橫向水平荷載 包括風(fēng)載 吊車橫向制動(dòng)力 橫向水平地震作用等 傳給基礎(chǔ)和地基 k 縱向平面排架 由連系梁 吊車梁 縱向柱列 包括基礎(chǔ) 和柱間支撐等組成 作用 保證廠房結(jié)構(gòu)的縱向穩(wěn)定性和剛度 承受吊車縱向水平荷載 縱向水平地震作用 溫度應(yīng)力以及作用在山墻及天窗架端壁并通過屋蓋結(jié)構(gòu)傳來的縱向風(fēng)荷載等 k 圍護(hù)結(jié)構(gòu) 包括縱墻 橫墻 山墻 抗風(fēng)柱 連系梁 基礎(chǔ)梁等構(gòu)件 這些構(gòu)件所承受的荷載主要是墻體和構(gòu)件的自重以作用在墻面上的風(fēng)荷載 k 二 荷載傳遞 豎向荷載 k 橫向水平荷載 k 縱向水平荷載 單層廠房中的橫向排架是主要承重結(jié)構(gòu) 屋架 吊車梁 排架柱和基礎(chǔ)是主要承重構(gòu)件 k 包括平面布置 支撐布置及圍護(hù)結(jié)構(gòu)布置 三 結(jié)構(gòu)布置 1 廠房平面布置 1 柱網(wǎng)布置 廠房承重柱的縱向和橫向定位軸線所形成的網(wǎng)格 稱為柱網(wǎng) 柱網(wǎng)布置就是確定縱向定位軸線之間 跨度 和橫向定位軸線 柱距 的尺寸 布置原則 首先應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝及作用要求 在此前提下力求建筑平面和結(jié)構(gòu)方案經(jīng)濟(jì)合理 另外 還應(yīng)遵守廠房建筑統(tǒng)一化基本規(guī)則的規(guī)定 為廠房設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化 生產(chǎn)工廠化和施工機(jī)械化創(chuàng)造條件 k 2 變形縫 常設(shè)溫度縫 抗震縫及沉降縫 2 支撐布置 為了保證廠房在施工和使用過程中的可靠性 需設(shè)置各種支撐 1 屋蓋支撐 2 柱間支撐 包括上 下弦橫向水平支撐 縱向水平支撐 垂直支撐與縱向水平系桿 天窗架支撐等 1 屋蓋支撐 是沿廠房跨度方向用交叉角鋼 直腹桿和屋架上弦桿共同構(gòu)成的水平桁架 作用 保證屋架上弦桿在平面外的穩(wěn)定和屋蓋縱向水平剛度 同時(shí)還作為山墻抗風(fēng)柱頂端的水平支座 承受山墻傳來的風(fēng)荷載和其他縱向水平荷載 并將其傳至廠房的縱向柱列 a 上弦橫向水平支撐 當(dāng)屋蓋結(jié)構(gòu)的縱向水平面內(nèi)剛度不足 具有以下情況之一時(shí) 具有以下情況之一時(shí) 應(yīng)設(shè)置上弦橫向水平支撐 1 跨度較大的無檁體系屋蓋 當(dāng)屋面板與屋架連接的焊接質(zhì)量不能保證 且山墻抗風(fēng)柱將風(fēng)荷載傳至屋架上弦時(shí) 應(yīng)設(shè)置上弦橫向水平支撐 2 若能保證大型屋面板與屋架或屋面梁有三點(diǎn)焊接且屋面板縱肋間的空隙用C15或C20細(xì)石混凝土灌實(shí) 則可認(rèn)為無檁體系屋蓋剛度相當(dāng)大 無須設(shè)置上弦橫向水平支撐 3 屋面設(shè)置了天窗且天窗通到廠房端的第二柱間或通過伸縮縫時(shí) 應(yīng)在第一或第二柱間的天窗范圍內(nèi)設(shè)置上弦橫向水平支撐 并在天窗范圍內(nèi)沿縱向設(shè)置一至三道通長的受壓系桿 4 當(dāng)采用鋼筋混凝土拱形或梯形屋架的屋蓋系統(tǒng)時(shí) 應(yīng)在每一個(gè)伸縮縫區(qū)段端部的第一或第二柱間布置上弦橫向水平支撐 在屋架下弦平面內(nèi) 由交叉角鋼 直腹桿和屋架下弦桿組成的水平桁架 稱為 作用 將山墻風(fēng)荷載及縱向水平荷載傳至縱向柱列 同時(shí)防止屋架下弦的側(cè)向振動(dòng) b 下弦橫向水平支撐 當(dāng)具有以下情況之一時(shí) 應(yīng)設(shè)下弦橫向水平支撐 一般宜設(shè)于廠房端部及伸縮縫處第一柱間 并宜與上弦橫向水平支撐設(shè)置在同一柱間 以形成空間桁架體系 1 山墻抗風(fēng)柱與屋架下弦連接 縱向水平力通過下弦傳遞時(shí) 2 廠房內(nèi)有較大的振動(dòng)源 如設(shè)有硬鉤橋式吊車或5t及其以上的鍛錘時(shí) 3 有縱向運(yùn)行的懸掛吊車 或電葫蘆 且吊點(diǎn)設(shè)在屋架上弦時(shí) 可在懸掛吊車軌道盡頭的柱間設(shè)置 下弦橫向水平支撐 下弦縱向水平支撐 由交叉角鋼 直腹桿和屋架下弦第一節(jié)間組成的縱向水平桁架 稱為下弦縱向水平支撐 作用 加強(qiáng)屋蓋結(jié)構(gòu)的橫向水平剛度 c 縱向水平支撐 當(dāng)廠房內(nèi)設(shè)有軟鉤橋式吊車但廠房高度大 吊車噸位較重 如等高多跨廠房柱高大于15m 吊車工作級(jí)別為A4 A5起重量大于50t 或廠房內(nèi)設(shè)有硬鉤橋式吊車 或設(shè)有大于5t懸掛吊車 或設(shè)備以及廠房內(nèi)因抽柱或柱距較大而需設(shè)置托架時(shí) 應(yīng)在屋架下弦端節(jié)間沿廠房縱向通長或局部設(shè)置一道下弦縱向水平支撐 當(dāng)設(shè)置下弦縱向水平支撐時(shí) 為了保證廠房空間剛度 必須同時(shí)設(shè)置相應(yīng)的下弦橫向水平支撐 形成封閉的水平支撐系統(tǒng) 由角鋼桿件與屋架直腹桿組成的垂直桁架 稱為屋蓋垂直支撐 其形式為十字交叉形或W形 作用 保證屋架承受荷載后在平面外的穩(wěn)定并傳遞縱向水平力 因而應(yīng)與下弦橫向水平支撐布置在同一柱間內(nèi) d 垂直支撐和水平系桿 上弦水平系桿 保證屋架上弦或屋面梁受壓翼緣的側(cè)向穩(wěn)定 下弦水平系桿 防止在吊車或有其他水平振動(dòng)時(shí)屋架下弦發(fā)生側(cè)向顫動(dòng) 1 當(dāng)廠房跨度小于18m且無天窗時(shí) 一般可以不設(shè)垂直支撐和水平系桿 2 當(dāng)廠房跨度為18 30m 屋架間距為6m 采用大型屋面板時(shí) 應(yīng)在每一道伸縮縫區(qū)段端部第一或第二柱間設(shè)置一道垂直支撐 跨度大于30m時(shí) 應(yīng)在屋架跨度1 3左右的節(jié)點(diǎn)處設(shè)置兩道垂直支撐 當(dāng)屋架部部高度大于1 2m時(shí) 還應(yīng)在屋架兩端各布置一道垂直支撐 3 當(dāng)廠房伸縮縫區(qū)段大于90m時(shí) 還應(yīng)在柱間支撐柱內(nèi)增設(shè)一道垂直支撐 1 當(dāng)屋蓋設(shè)置垂直支撐時(shí) 應(yīng)在未設(shè)置垂直支撐屋架間 在相應(yīng)于垂直支撐平面內(nèi)的屋架上弦和下弦節(jié)點(diǎn)處 設(shè)置通長的水平系桿 2 凡設(shè)在屋架端部柱頂處和屋架上弦屋脊節(jié)點(diǎn)處的通長水平系桿 均應(yīng)休用剛性系桿 其余均可采用柔性系桿 包括天窗架上弦橫向水平支撐和天窗架間的垂直支撐 用以保證天窗架上弦的側(cè)向穩(wěn)定和將天窗端壁上的風(fēng)荷載傳給屋架 e 天窗架支撐 1 天窗架上弦橫向水平支撐和垂直支撐一般均設(shè)置在天窗端部第一柱間內(nèi) 2 當(dāng)天窗區(qū)段較長時(shí) 還應(yīng)在區(qū)段中部設(shè)有柱間支撐的柱間內(nèi)設(shè)置垂直支撐 3 垂直支撐一般設(shè)置在天窗的兩側(cè) 當(dāng)天窗架跨度 12m時(shí) 還應(yīng)在天窗中間豎桿平面內(nèi)設(shè)置一道垂直支撐 4 在未設(shè)置上弦橫向水平支撐的天窗架間 應(yīng)在上弦節(jié)點(diǎn)處設(shè)置柔性系桿 它是縱向平面排架中最主要的抗側(cè)力構(gòu)件 其作用是承受由抗風(fēng)柱和屋蓋橫向水平支撐傳來的山墻風(fēng)載 由屋蓋結(jié)構(gòu)傳來的縱向水平地震作用以及由吊車梁傳來的吊車縱向水平制動(dòng)力 并將它們傳給基礎(chǔ) 2 柱間支撐 提高廠房結(jié)構(gòu)的縱向剛度 對(duì)于有吊車的廠房 按其位置要分為上柱和下柱柱間支撐 1 上柱柱間支撐位于吊車梁上部 它設(shè)置在伸縮縫區(qū)段兩端與屋蓋橫向水平支撐相對(duì)應(yīng)的柱間以及伸縮縫區(qū)段中央或臨近中央的柱間 并在柱頂設(shè)置通長的剛性系桿以傳遞水平力 2 下柱柱間支撐位于吊車梁下部 它設(shè)置在伸縮縫區(qū)段中部與上柱柱間支撐相應(yīng)的位置 1 設(shè)有吊車工作級(jí)別A6 A8的吊車 或A1 A5的吊車起重量在10t或10t以上時(shí) 2 廠房跨度大于或等于18m 或柱高大于或等于8m時(shí) 3 廠房縱向柱的總數(shù)每列在7根以下時(shí) 4 設(shè)有3t以上的懸掛吊車時(shí) 5 露天吊車棧橋的柱列 當(dāng)單層廠房有下列情況之一時(shí) 應(yīng)設(shè)置柱間支撐 包括屋面板 墻體 抗風(fēng)柱 圈梁 連系梁 過梁 基礎(chǔ)梁等構(gòu)件 作用 承受風(fēng) 積雪 雨水 地震作用 以及地基產(chǎn)生不均勻沉降所引起的內(nèi)力 三 圍護(hù)結(jié)構(gòu)布置 當(dāng)廠房高度及跨度不大時(shí) 例如柱頂高度在8m以下 跨度為9 12m 可在山墻設(shè)置磚壁柱作為抗風(fēng)柱 當(dāng)廠房高度和跨度較大時(shí) 一般都采用鋼筋混凝土抗風(fēng)柱 柱外側(cè)再貼砌山墻 當(dāng)廠房高度很大時(shí) 山墻所受的風(fēng)荷載很大 為減小抗風(fēng)柱的截面尺寸 可在山墻內(nèi)側(cè)設(shè)置水平抗風(fēng)梁或鋼抗風(fēng)桁架 作為抗風(fēng)柱的中間支座 一部分風(fēng)荷載將通過抗風(fēng)梁或抗風(fēng)桁架直接傳給縱向柱列 1 抗風(fēng)柱 抗風(fēng)柱與屋架的連接方式應(yīng)滿足兩個(gè)要求 1 在水平方向必須與屋架有可靠的連接以保證有效地傳遞風(fēng)荷載 2 在豎向方向應(yīng)允許兩者之間產(chǎn)生一定的相對(duì)位移 以防止抗風(fēng)柱與屋架沉降不均勻時(shí)產(chǎn)生不利影響 抗風(fēng)柱一般與基礎(chǔ)剛接 與屋架上弦鉸接 當(dāng)屋架設(shè)有下弦橫向水平支撐時(shí)