單元15單層工業(yè)廠房質量工程課件

1、單元15 單層工業(yè)廠房學習目標 （1）了解單層廠房排架結構的組成。 （2）掌握柱網(wǎng)、變形縫、支撐系統(tǒng)、圍護結構的布置要求。 （3）掌握單層廠房各構件與柱連接的構造要求。技能目標（1）了解和認識實際單層工業(yè)廠房組成構件。 （2）學會布置廠房中的柱網(wǎng)、支撐和維護結構。 （3）熟悉工程中變形縫的設置部位及設置要求。第1頁，共27頁。15.1 單層廠房特點及類型15.1.1 單層工業(yè)廠房的特點 單層工業(yè)廠房是工業(yè)建筑中普遍采用的一種形式。由于生產工藝流程和車間內部運輸比較容易組織，地面上能夠放置較重的機器設備和產品等原因。所以，重工業(yè)生產如煉鋼、鑄造、金工，輕工業(yè)生產如紡織，多采用單層廠房。如圖15-

2、1所示單層廠房結構構件組成。圖15-1 廠房結構構件組成第2頁，共27頁。 單層工業(yè)廠房不僅要滿足生產工藝的要求，還要滿足布置起重設備運輸設備、生產設備及勞動保護的要求。因此單層廠房結構一般跨度大、高度高，結構構件承受的荷載大、內力大、截面尺寸大、用料多。廠房還考慮動力荷載（如吊車荷載、動力機械設備荷載）的作用。15.1.2 單層工業(yè)廠房的基本結構目前，我國鋼筋混凝土單層廠房的結構形式主要有排架結構和剛架結構兩種。（1）排架結構。排架結構由屋架（或屋面梁）、柱和基礎組成，柱與屋架鉸接，與基礎剛接。根據(jù)生產工藝和使用要求不同，排架結構可做成單跨、多跨，等高、不等高和鋸齒形等多種形式，如圖15-2

3、a所示。（2）剛架結構。目前常用的剛架結構是裝配式鋼筋混凝土門式剛架，如圖15-2（b）所示。其特點是柱和橫梁剛接成一個構件，柱與基礎通常為鉸接。剛架頂節(jié)點做成鉸接的，稱為三鉸剛架，是靜定結構；做成剛接的稱為兩鉸剛架，是超靜定結構。（a）排架結構 （b）剛架結構圖15-2 鋼筋混凝土單層廠房結構的基本類型第3頁，共27頁。15.2 單層廠房排架結構的組成15.2.1 屋蓋系統(tǒng)屋蓋系統(tǒng)包括：屋面板、天溝板、天窗架、屋架或屋面梁、托架和檁條。屋蓋系統(tǒng)的作用：承受屋面上的豎向荷載，并與廠房柱組成排架承受結構的各種荷載。屋蓋系統(tǒng)的分類：1）有檁體系；2）無檁體系。有檁體系：由小型屋面板、檁條、屋架和屋

4、蓋支撐系統(tǒng)組成（圖15-3（a），這種屋蓋的構造和荷載傳遞均比較復雜，整體性和空間剛度較差，因此目前較少采用。無檁體系：由大型屋面板（包括天溝板）、屋架及屋蓋支撐系統(tǒng)組成（圖15-3（b），有時還包括天窗架和托架等構件。這種屋蓋的屋面剛度大，整體性好，構件數(shù)量和種類較少，施工速度快，適用范圍廣，是單層廠房中最常用的屋面形式。適用于具有較大噸位吊車或有較大振動的大、中型或重型工業(yè)廠房。第4頁，共27頁。（a）有檁體系 （b）無檁體系圖15-3 屋蓋系統(tǒng)15.2.2 梁柱系統(tǒng)梁柱系統(tǒng)包括：排架柱、抗風柱、吊車梁、基礎梁、連系梁、圈梁和過梁。 梁柱系統(tǒng)作用：1)排架柱：承受屋蓋系統(tǒng)、吊車梁、外墻和支

5、撐傳來的各種荷載，并將它們傳給基礎；2)抗風柱：承受山墻傳來的風荷載，并將其傳給屋蓋結構和基礎，它也是圍護結構的一部分；3)吊車梁:主要承受吊車梁豎向荷載和水平荷載，并將它們傳給排架結構；第5頁，共27頁。4)基礎梁：承受墻體重量，并將其傳給基礎；5)連系梁：是縱向柱列的連系構件，承受梁上墻體重量，并將其傳給柱子；6)圈梁：圈梁的作用是加強廠房的整體剛度和墻體的穩(wěn)定性。7)過梁：過梁的作用是承受門窗洞口上部墻體的重量及上層樓面梁板傳來的荷載。15.2.3 基礎 基礎包括柱下獨立基礎和設備基礎兩種。其作用是承受排架柱子和基礎梁以及設備傳來的荷載，并將它們傳給地基?；A常采用柱下獨立基礎形式，有階

6、形和錐形兩種。15.2.4 支撐及圍護系統(tǒng)第6頁，共27頁。支撐系統(tǒng):包括屋蓋支撐和柱間支撐。支撐雖非主要承重構件，但卻支撐的設置對加強廠房的空間剛度和整體性，保證結構構件在安裝和使用時的穩(wěn)定性和安全性起到重要作用。另外支撐還能夠傳遞山圍護系統(tǒng):包括廠房四周外圍護墻、門窗、屋面板等。其作用是承受風荷載、雪荷載、構件自重及作用于其上的活荷載等，并將其傳給連系各主要承重構件。墻風荷載、吊車水平荷載和地震作用等。柱子。15.3 單層廠房排架結構的布置15.3.1 柱網(wǎng)布置柱網(wǎng)布置的原則：應滿足廠房生產工藝及使用要求；同時應滿足國家有關廠房建筑統(tǒng)一模數(shù)的規(guī)定；建筑和結構經濟合理；適應生產發(fā)展和技術革新

7、的要求。第7頁，共27頁。柱距一般取6 m或6 m的倍數(shù)，個別可以采用9m柱距。廠房柱距一般采用6 m較為經濟，但采用擴大的柱距可增加車間有效面積；提高設備布置和工藝布置的靈活性；減少結構構件的數(shù)量和加快施工進度。當然，由于構件尺寸增大，給制作和運輸當廠房跨度不大于18 m時，以3 m為模數(shù)，即9 m、12 m、18 m；當跨度大于18 m時，以6 m為模數(shù)，即24 m、30 m、36 m等。但當工藝布置和技術經濟指標有明顯優(yōu)勢時，也可采用21 m、27 m、33 m等。帶來不便，對機械設備的能力也有更高的要求。15.3.2 變形縫變形縫包括三種：伸縮縫、沉降縫、防震縫。（1）伸縮縫 當廠房長

8、度和寬度過大，外界氣溫變化時，在結構內部產生的溫度應力可使墻面、屋面拉裂，影響正常使用。為減小廠房的溫度應力，可設置伸縮縫將廠房結構分成若干溫度區(qū)段。 第8頁，共27頁。伸縮縫的做法有雙柱式（如圖15-4a所示）和滾軸式（如圖15-4b所示）。雙柱式用于沿橫向設置的伸縮縫，而滾軸式用于沿縱向設置的伸縮縫。（a）雙柱式 （b）滾軸式圖15-4 單層廠房伸縮縫的構造（2）沉降縫 （3）防震縫 如廠房相鄰兩部分高差很大（10 m以上）；兩跨間吊車起重量相差懸殊；地基承載力或下臥層土質有巨大差別；土壤壓縮程度不同等情況。沉降縫應將建筑物從基礎到屋頂全部分開，當兩邊發(fā)生不同沉降時不致相互影響。防震縫是為

9、減輕震害而采取的措施之一。當廠房平面、立面復雜，結構高度或剛度相差很大時，通過設置防震縫將相鄰部分分開，地震區(qū)的廠房，其伸縮縫和沉降縫均應符合防震縫的要求。第9頁，共27頁。15.3.3 支撐的布置 單層廠房是裝配式結構，它是通過將一個預制構件在現(xiàn)場進行拼裝、連接而組成。為了保證廠房在施工階段和使用階段結構的穩(wěn)定性、整體性和總體剛度，而且還為使廠房水平荷載最合理的傳給主要受力構件或基礎，應在廠房中合理布置支撐。實踐證明：支撐布置不當，不僅會影響廠房的正常使用，甚至可能引起工程事故。所以必須引起高度重視。支撐分為兩大類：一是屋蓋支撐；二是柱間支撐。1.屋蓋支撐1）屋架（屋面梁）上弦橫向水平支撐屋

10、架（屋面梁）上弦橫向水平支撐是廠房跨度方向用十字交叉角鋼、直腹桿與屋架（屋面梁）上弦共同構成的水平桁架。作用：是保證屋架（屋面梁）上弦側向穩(wěn)定性，增強屋蓋的整體剛度，同時可將抗風柱傳來的風荷載和其他縱向水平荷載傳至縱向排架柱頂。第10頁，共27頁。布置原則：通常當大型屋面板與屋架（屋面梁）有三點焊接，屋面板縱筋的空隙用細石砼灌實，能保證屋蓋平面的穩(wěn)定并能傳遞山墻傳來的水平力時，則認為起上弦水平支撐的作用，所以不必設置上弦橫向水平支撐。屋蓋為有檁體系或跨度較大的無檁體系屋蓋，當屋面板與屋架（屋面梁）的連接質量不符合要求，且抗風柱與屋架的上弦連接時，應在伸縮縫區(qū)段兩端第一或第二柱間各設一道上弦橫向

11、水平支撐。如圖15-5。廠房設有天窗時，由于天窗區(qū)段內沒有屋面板，屋蓋縱向水平剛度不足，應在伸縮縫兩端天窗架兩端柱間的天窗架下面設置上弦橫向水平支撐，并在天窗范圍內沿縱向設置一至三道通常的的受壓系桿，如圖15-5。第11頁，共27頁。圖15-5 屋架上弦橫向水平支撐 第12頁，共27頁。屋架下弦橫向水平支撐：用十字交叉角鋼、直腹桿與屋架下弦組成的水平桁架。作用：是將山墻抗風柱傳來的風荷載及其縱向水平荷載傳至縱向排架柱頂，同時防止屋架下弦的側向顫動。布置原則：具有下列情況之一時，應設置橫向水平支撐。山墻抗風柱與屋架下弦連接傳遞縱向水平力時；有縱向運行的懸掛吊車，且吊點設在屋架下弦時；廠房內有較大

12、的振動設備時（如設有硬鉤橋式吊車或50kN以上的鍛錘時）。布置位置：廠房端部及伸縮縫區(qū)段兩端的第一或第二柱間內設置如圖15-6所示。并且宜與上弦橫向水平支撐設置在同一柱間，以形成空向桁架體系。2）屋架（屋面梁）間下弦橫向水平支撐第13頁，共27頁。圖15-6 屋架下弦橫、縱向水平支撐3）屋架（屋面梁）間下弦縱向水平支撐屋架（屋面梁）縱向水平支撐常設置在屋架下弦第一節(jié)間，它與屋架下弦橫向水平支撐可形成封閉的水平支撐系統(tǒng)，以增強廠房的整體性。屋架（屋面梁）縱向水平支撐作用是加強屋蓋的橫向水平剛度，保證橫向水平力的縱向分布，加強廠房的空間工作，同時保證托架上弦的側向當廠房設有軟鉤橋式吊車，但柱頂高度

13、和吊車起重量較大時（如廠房的柱高15m，中級工作制吊車，起重量300 kN以上時）；或廠房設有穩(wěn)定。托架支撐屋蓋時，均必須設置屋架之間的縱向水平支撐,如圖15-6所示.第14頁，共27頁。4）屋架（屋面梁）間垂直支撐和水平系桿 屋架垂直支撐： 是由角鋼與屋架中的直腹桿組成的垂直桁架?？勺龀墒纸徊嫘位騇形，由屋架高度而異。水平系桿一般為鋼筋砼或鋼桿件。 作用：屋架垂直支撐和下弦水平系桿，可保證屋架的整體穩(wěn)定，防止局部失穩(wěn).布置原則：當廠房跨度大于18米時，應在伸縮縫區(qū)段兩端第一或第二柱間的跨中設置一道垂直支撐，并在跨中設置通常的下弦水平系桿如圖15-7（a）。當跨度大于30m時，則須增設一道垂

14、直支撐和縱向水平系桿如圖15-7（）。當采用梯形屋架時，還應在伸縮縫區(qū)段兩端第一或第二柱間的屋架端部設置垂直支撐和通長下弦水平系桿圖15-7（b）。當屋架下弦設有懸掛吊車時，在懸掛吊車所在節(jié)點處，應設置屋架間縱向垂直支撐圖15-8所示。第15頁，共27頁。（a）18 ml30 m （b）l30 m圖15-7 屋架間垂直支撐和水平系桿第16頁，共27頁。圖15-8 懸掛吊車節(jié)點處垂直支撐 5）天窗架間的支撐天窗架間的支撐包括：天窗上弦橫向水平支撐和天窗架端部垂直支撐。其所用材料同屋架上弦橫向水平支撐及屋架端部垂直支撐。作用：加強天窗系統(tǒng)的空間剛度，并將天窗端壁所承受的水平荷載傳遞給屋架系統(tǒng)。布置

15、原則：具有下列情況之一時，應設置天窗架的支撐。當屋蓋為有檁體系時；雖為無檁體系，但大型屋面板與天窗架的連接不符合要求時。布置位置：天窗范圍內兩端的第一柱間設置天窗架上弦橫向水平支撐，天窗架端部垂直支撐。在未設有上弦橫向水平支撐的天窗架間在上弦節(jié)點處布置柔性系桿如圖15-9所示，對有檁體系、檁條可以代替柔性系桿。第17頁，共27頁。 圖15-9 天窗架支撐 第18頁，共27頁。柱間支撐分為：上柱柱間支撐和下柱柱間支撐。柱間支撐一般采用交叉角鋼組成。當柱間因交通，設備布置成柱距大而不能采用交叉斜桿式支撐時，可采用門架式支撐如圖15-10(a)所示。作用：主要是提高廠房的縱向剛度和穩(wěn)定性，并能承受山

16、墻上的縱向風荷載及吊車縱向水平力，并傳至縱向柱列。布置原則：具有下列情況之一時，應設置柱間支撐設有重級工作制的吊車或中、輕級工作制吊車起重量 時；廠房跨度18m，或柱高8m時；縱向柱的總數(shù)每排在7根以下時；設有懸臂式吊車或起重量30KN的懸掛吊車時；露天吊車的柱列。2.柱間支撐100KN第19頁，共27頁。設置位置：上柱柱間支撐位于吊車梁上部一般設在溫度區(qū)段兩端與屋蓋橫向水平支撐相對應的柱間，以及溫度區(qū)段中部或接近中部柱間；下柱柱間支撐設在溫度區(qū)段中部與上柱柱間支撐相應的位置。如圖15-10(b)所示。當廠房吊車起重量50kN，且柱間設有強度和穩(wěn)定性足夠的墻體并能與柱起整體作用時，可不設柱間支

17、撐。（a）柱間支撐的形式 （b）柱間支撐的設置位置圖15-10 柱間支撐第20頁，共27頁。15.3.4 圍護結構的布置圍護結構的墻體一般沿廠房四周布置。墻體中一般布置有抗風柱、圈梁、過梁、連系梁、基礎梁等。1.抗風柱1）抗風柱的作用廠房山墻的受風面積大，一般需設置抗風柱將山墻分為幾個區(qū)格，使墻面受到的風荷載通過柱上、柱下傳給柱列和基礎。2）抗風柱的選用 當廠房高度和跨度均不大（如柱頂高度小于或等于8 m，跨度912 m）時，抗風柱可采用磚壁柱；當廠房高度和跨度較大時，一般均采用鋼筋混凝土抗風柱，柱外側再砌筑山墻。 3）抗風柱與屋架連接必須滿足兩個要求（1）在水平方向必須與屋架有可靠的連接，以

18、保證有效地傳遞風荷載。（2）在豎向應允許兩者之間有一定相對位移的可能性，以防廠房與抗風柱沉降不均勻時產生的不利影響。第21頁，共27頁。4）抗風柱的間距 抗風柱的間距一般為6 m，但有時根據(jù)需要及屋架節(jié)間間距采用 當 廠房高度很大時，為了減少抗風柱的截面尺寸，可在山墻內側加設水平抗風梁或抗風桁架，作為抗風柱的中間鉸支點?？癸L梁還可兼作吊車修理平臺，一般設于吊車梁的水平面上，梁的兩端與吊車梁上翼緣連接，使抗風梁所受到的風荷載通過吊車梁傳遞給縱向柱列。4.5 m、7.5 m、9 m等。2圈梁、過梁、連系梁及基礎梁當用磚砌體作為廠房圍護墻時，一般要設置圈梁、連系梁、過梁和基礎梁。（1） 圈梁作用：增

19、加廠房的整體性和穩(wěn)定性，防止地基不均勻沉降和較大振動引起的不利影響。第22頁，共27頁。布置原則：對無橋式吊車的廠房： 廠房的檐口高度8m時，宜在檐口適當部位增設一道圈梁。 廠房的檐口高度8m時，宜在墻體適當部位增設一道圈梁。對有橋式吊車的廠房： 除檐口或窗頂處設置一道外，應在吊車梁標高或墻體適當部位增設一道圈梁；外墻高度在15m以上時，應根據(jù)墻體高度適當增設圈梁；有振動設備的廠房，除滿足上述要求外，每隔4m距離，應有一道圈梁。 圈梁應連續(xù)設置在墻體的同一水平面內，除伸縮縫處斷開外，其余部分應沿整個廠房形成封閉狀。當圈梁被門窗洞口切斷時，應在洞口上部設置一道附加圈梁，其截面不應小于被切斷的圈梁

20、，兩者搭接長度如圖15-11（a）所示。第23頁，共27頁。圈梁寬度宜與墻體厚度相同，截面高度不小于120mm縱向鋼筋不小于410，箍筋不大于6250，圈梁與柱的拉結鋼筋一般為210212如圖15-11（b）所示。（a）附加圈梁搭接及圈梁剖面構造 （b）圈梁與柱拉結圖15-11 圈梁搭接及圈梁與柱的拉結第24頁，共27頁。（2） 連系梁 連系梁一般為預制構件，其截面形成有矩形和L形兩種。連系梁兩端支承在柱外側的牛腿上。作用：承受上部墻體傳來的荷載，并傳給柱，同時可增強廠房的縱向剛度。布置原則：當廠房的高度超過一定限度（如大于15m）時，宜設置連系梁。（3）基礎梁基礎梁用來承托圍護墻體的重量，并將其傳至柱基礎頂面，而不另設墻體基礎，這種做法使墻體和柱的沉降變形一致?；A梁多為預制，兩端直接放置在基礎杯口上，當基礎埋置較深時，可將基礎梁放在混凝土墊塊上如圖1512所示?；A梁底部距土層表面應留100mm左右的