單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

dd1第2章單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1單層廠房的結(jié)構(gòu)類型與結(jié)構(gòu)體系2.2排架結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計(jì)2.4柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)2.5屋面構(gòu)件2.6吊車梁設(shè)計(jì)要點(diǎn)2.1結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)體系單層廠房依據(jù)其跨度、高度和吊車起重量等因素的不同可采用混合結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)。1、混合結(jié)構(gòu)：由磚柱、屋架（鋼筋混凝土屋架或木屋架或輕鋼屋架）屋面梁、基礎(chǔ)組成。適用于無吊車或吊車噸位不超過5t，且跨度在15m以內(nèi)，柱頂標(biāo)高在8m以下，無特殊工藝要求的小型廠房。2、混凝土結(jié)構(gòu)：由混凝土柱、鋼筋混凝土屋架或輕鋼屋架、基礎(chǔ)組成。適用于跨度在36m以內(nèi)，柱頂或者檐口標(biāo)高在20m以下，起重量200t以下中型廠房。

3、鋼結(jié)構(gòu)：當(dāng)?shù)踯噰嵨辉?50t（中級(jí)載荷狀態(tài)）以上，或跨度大干36m的大型廠房，或有特殊工藝要求的廠房(如設(shè)有10t以上鍛錘的車間以及高溫車間的特殊部位等)，一般采用鋼屋架、鋼筋混凝土柱或全鋼結(jié)構(gòu)。從結(jié)構(gòu)型式上分為剛架和排架。1、排架：柱與屋架鉸接，與基礎(chǔ)剛接。結(jié)構(gòu)傳力明確，構(gòu)造簡單，施工亦較方便。常用于吊車噸位10t以下，跨度16~24m，高度6~10m。

鋸齒型排架等高排架不等高排架2、剛架：柱與屋架（橫梁）剛接，與基礎(chǔ)鉸接。優(yōu)點(diǎn)：梁柱合一，結(jié)構(gòu)輕巧。缺點(diǎn)：剛度差，易產(chǎn)生跨變，施工麻煩。應(yīng)用：吊車噸位10t以下，跨度18m以下，檐口高度10m以下。2.2結(jié)構(gòu)組成及荷載傳遞2.2.1結(jié)構(gòu)組成屋蓋結(jié)構(gòu)、橫向平面排架、縱向平面排架、吊車梁、支撐、基礎(chǔ)、圍護(hù)系統(tǒng)。71）屋面板2）天溝板3）天窗架4）屋架5）托架6）吊車梁7）排架柱8）抗風(fēng)柱9）基礎(chǔ)10）連系梁11）基礎(chǔ)梁12）天窗架垂直支撐13）屋架下弦橫向支撐14）屋架垂直支撐15）柱間支撐無檁體系：由屋面板、天溝板、天窗架、屋架、托架、及屋蓋支撐組成。剛度大。1.屋蓋結(jié)構(gòu)屋蓋結(jié)構(gòu)可分有檁體系和無檁體系兩種。有檁體系：由小型屋面板、檁條及屋蓋支撐組成。剛度小。2.縱、橫向平面排架橫向平面排架：包括橫梁(屋架)、柱及基礎(chǔ)

橫向平面排架縱向平面排架：包括縱向柱列、基礎(chǔ)、連系梁、吊車架、柱間支撐

縱向平面排架1—下部柱間支撐；2—上部柱間支撐；3—柱頂系桿；4—吊車梁；5—柱3142252圍護(hù)結(jié)構(gòu)：包括縱墻、山墻、墻梁、抗風(fēng)柱、基礎(chǔ)梁承受的荷載：主要是墻體和構(gòu)件的自重以及作用在墻面上的風(fēng)荷載等。2.2.2荷載傳遞橫向排架是主要的承重結(jié)構(gòu)，屋架、排架柱和基礎(chǔ)是主要的承重構(gòu)件。吊車豎向荷載屋面荷載吊車梁屋面板檁條墻體荷載豎向荷載排架柱屋架或屋面梁吊車橫向水平荷載吊車梁吊車縱向水平荷載柱間支撐縱墻風(fēng)荷載縱墻墻梁山墻風(fēng)荷載山墻墻梁抗風(fēng)柱水平荷載屋蓋結(jié)構(gòu)柱間支撐基礎(chǔ)地基墻梁墻梁墻梁

單層廠房荷載傳遞路線示意圖2.3結(jié)構(gòu)布置

柱網(wǎng)布置

變形縫

單廠支撐

抗風(fēng)柱

圈梁、聯(lián)系梁、過梁、基礎(chǔ)梁

基礎(chǔ)

14一、柱網(wǎng)布置2.1.3單層排架結(jié)構(gòu)布置廠房承重柱(或承重墻)的定位軸線，在平面上排列所形成的網(wǎng)格，稱為柱網(wǎng)。柱網(wǎng)是豎向承重構(gòu)件縱橫向定位軸線所形成的網(wǎng)格。廠房跨度在18m及以下時(shí)，應(yīng)采用擴(kuò)大模數(shù)30M數(shù)列，即9m、12m、15m和18m；在18m以上時(shí)，應(yīng)采用擴(kuò)大模數(shù)60M數(shù)列，即24m、30m、36m等。當(dāng)跨度在18m以上，工藝布置有明顯優(yōu)越性時(shí)，也可采用擴(kuò)大模數(shù)30M數(shù)列，即21m、27M和33m等跨度。＜18m30M數(shù)列

30M數(shù)列60M數(shù)列15M數(shù)列＞18m60M數(shù)列60M數(shù)列柱網(wǎng)與定位軸線示意圖15M數(shù)列15M數(shù)列15M數(shù)列15M數(shù)列60M數(shù)列60M數(shù)列60M數(shù)列60M數(shù)列60M數(shù)列60M數(shù)列60M數(shù)列60M數(shù)列16二、定位軸線墻、邊柱與縱向定位軸線的關(guān)系：D柱距6米、無吊車或邊柱外緣和墻內(nèi)緣與軸線重合，稱封閉結(jié)合。柱距6米、邊柱外緣和墻內(nèi)緣與軸線之間加聯(lián)系尺寸D=125，稱非封閉結(jié)合。柱距12米、或聯(lián)系尺寸D=250、500。17中柱與縱向定位軸線的關(guān)系：等高跨上柱中心線與縱向軸線重合h/2h/2單柱高低跨雙柱高跨高跨A=D高跨A=B+C高跨A=B+C+DA=DCBA=B+CCBA=B+C+DD18三、變形縫設(shè)置伸縮縫橫向伸縮縫一般采用雙柱；縱向伸縮縫一般采用單柱?？拐鹂p當(dāng)廠房平、立面布置復(fù)雜或結(jié)構(gòu)高度、剛度相差很大時(shí)設(shè)置?？p寬：高度不超過15m可采用70mm；超過15m時(shí)，7度下每增高5m，加寬20mm。減少廠房溫度應(yīng)力的影響而設(shè)。上部結(jié)構(gòu)斷開，下部結(jié)構(gòu)不斷開。伸縮縫的最大間距：排架結(jié)構(gòu)：100m（室內(nèi)或者土中），70m（露天）；縫寬不小于50mm。19沉降縫一般不設(shè)。下列情況之一設(shè)：相鄰部位高差很大，超過10m；相鄰跨吊車起重量懸殊；下臥土層有很大變化；各部分施工時(shí)間相差很長。上、下部結(jié)構(gòu)都要斷開。特別注意：伸縮縫和抗震縫的基礎(chǔ)可以不分開，但沉降縫的基礎(chǔ)處必須斷開。沉降縫、伸縮縫的設(shè)置必須符合抗震縫的要求。

20四、廠房的剖面布置高度自室內(nèi)地面至柱頂?shù)母叨葢?yīng)為300的倍數(shù)；自室內(nèi)地面至牛腿的高度應(yīng)為300的倍數(shù)；自室內(nèi)地面至吊車軌道的標(biāo)志高度應(yīng)為600的倍數(shù)。凈空要求屋架下弦與吊車架外輪廓線的距離；吊車架外緣與內(nèi)緣的間距軌道中心線與縱向軸線的距離凈空21五、支撐布置柱間支撐作用：保證廠房縱向排架的剛度和穩(wěn)定；將水平荷載傳至基礎(chǔ)。位置：伸縮縫區(qū)段中央或臨近中央。位置：伸縮縫區(qū)段兩端。屋架垂直支撐及水平系桿作用：增加屋架的側(cè)向穩(wěn)定，防止上下弦桿的側(cè)向顫動(dòng)。上弦橫向水平支撐是由交叉角鋼和屋架組成的水平桁架，布置在溫度區(qū)段的兩端，其作用是加強(qiáng)屋蓋結(jié)構(gòu)縱向水平面內(nèi)的剛性，保證屋架上弦桿在平面外的穩(wěn)定。還可將山墻抗風(fēng)柱所承受的縱向水平力傳到縱向柱列上去。

（1）上弦橫向水平支撐具有以下情況之一時(shí)，應(yīng)設(shè)上弦橫向水平支撐：（1）跨度度較大的無檁體系屋蓋，當(dāng)屋面板與屋架連接點(diǎn)的焊接質(zhì)量不能保證，且山墻抗風(fēng)柱與屋架上弦連接時(shí)；（2）廠房設(shè)有天窗，當(dāng)天窗遇到廠房端部的第二柱間或通過伸縮縫時(shí)，由于天窗區(qū)段內(nèi)沒有屋面板，屋蓋縱向水平剛度不足，屋架上弦側(cè)向穩(wěn)定性較差，應(yīng)在第一或第二柱間的天窗范圍內(nèi)設(shè)置上弦水平支撐，并在天窗范圍內(nèi)沿縱向設(shè)置一至三道受壓的縱向水平系桿；（3）在鋼屋架屋蓋系統(tǒng)中，上弦橫向水平支撐的間距以不超過60m為宜。屋架上弦橫向水平支撐1—上弦橫向支撐；2—屋架上弦；3—?jiǎng)傂韵禇U伸縮縫區(qū)段伸縮縫區(qū)段21第一柱間第二柱間第二柱間第一柱間第一柱間21331212（2）下弦橫向水平支撐

下弦橫向水平支撐是由交叉角鋼和屋架下弦組成的水平桁架，布置在溫度區(qū)段的兩端。下弦橫向與縱向水平支撐1—下弦橫向水平支撐；2—屋架下弦；3—垂直支撐；4—水平系桿；5—下弦縱向水平支撐；6—托架213第一柱間伸縮縫區(qū)段伸縮縫區(qū)段21445121256第一柱間第一柱間具有以下情況之一時(shí)，應(yīng)設(shè)下弦橫向水平支撐：

1）當(dāng)抗風(fēng)柱與屋架下弦連接，縱向水平力通過屋架下弦傳遞時(shí)；

2）廠房內(nèi)有較大的振動(dòng)源，如設(shè)有硬構(gòu)橋式吊車或5t級(jí)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)置在屋架下弦時(shí)，這時(shí)可在懸掛吊車的軌道盡端柱間設(shè)置下弦橫向水平支撐；

4）鋼結(jié)構(gòu)屋蓋在一般情況下都應(yīng)設(shè)置下弦橫向水平支撐；只是當(dāng)廠房跨度較?。ㄈ缧∮诨虻扔?8m），且沒有懸掛吊車，廠房無較大振動(dòng)源時(shí)，可以不設(shè)。（3）縱向水平支撐

縱向水平支撐一般是由交叉角鋼等鋼桿件和屋架下弦第一節(jié)間組成的水平桁架。213第一柱間伸縮縫區(qū)段伸縮縫區(qū)段21445121256第一柱間第一柱間下弦橫向與縱向水平支撐1—下弦橫向水平支撐；2—屋架下弦；3—垂直支撐；4—水平系桿；5—下弦縱向水平支撐；6—托架縱向水平支撐作用（5）：加強(qiáng)屋蓋結(jié)構(gòu)在橫向水平面內(nèi)的剛性。在屋蓋設(shè)有托架時(shí)，還可以保證托架上弦的側(cè)向穩(wěn)定，并將托架區(qū)域內(nèi)的橫向水平風(fēng)力有效地傳到相鄰柱子上去。213第一柱間伸縮縫區(qū)段伸縮縫區(qū)段21445121256第一柱間第一柱間

當(dāng)具有以下情況之一時(shí)，應(yīng)設(shè)置縱向水平支撐：

1）廠房內(nèi)設(shè)有托架時(shí)：該支撐布置在托架所在的柱間，并向兩端各延伸一個(gè)柱間；

2）廠房內(nèi)設(shè)有軟鉤橋式吊車，但廠房高大，吊車噸位較重時(shí)（如單跨廠房柱高15~18m以上，中級(jí)工作制吊車30t以上時(shí)）。這時(shí)，等高多跨廠房一般可沿邊列柱的屋架下弦端部各布置一道通長的縱向支撐；跨度較小的單跨廠房可沿下弦中部布置一道通長的縱向支撐；

3）廠房內(nèi)設(shè)有硬鉤橋式吊車或5t級(jí)以上的鍛錘時(shí)。這時(shí)可沿邊柱列設(shè)置縱向水平支撐。當(dāng)?shù)踯噰嵨淮蠡驅(qū)S房剛度有特殊要求時(shí)，可沿中間柱列適當(dāng)增設(shè)縱向水平支撐；

4）當(dāng)廠房已設(shè)有下弦橫向水平支撐時(shí)，則縱向水平支撐應(yīng)盡可能與橫向水平支撐連接，以形成封閉的水平支撐系統(tǒng)。（4）垂直支撐和水平系桿

垂直支撐:由角鋼與屋架直腹桿組成

＞3000600060006000＜3000＞30006000（a）（b）（c）（d）屋蓋垂直支撐型式＜300012屋架垂直支撐1—支座垂直支撐；2—跨中垂直支撐1垂直支撐作用：使屋面?zhèn)鱽淼目v向水平力能可靠地傳到柱頂。保證屋架平面外穩(wěn)定。屋架垂直支撐和水平系桿布置1—屋架；2—端部垂直支撐；3—跨中垂直支撐；4—?jiǎng)傂韵禇U；5—柔性系桿；6—系桿伸縮縫區(qū)段224伸縮縫區(qū)段1116321133322345566226662（1）當(dāng)屋架端部高度（外包尺寸）大于1.2m時(shí)，為了使屋面?zhèn)鱽淼目v向水平力能可靠地傳到柱頂以及施工時(shí)的平面外穩(wěn)定，應(yīng)在屋架兩端各設(shè)一道垂直支撐；（2）屋架跨中的垂直支撐，可按下表的規(guī)定設(shè)置；廠房跨度L（m）L=12~1818＜L≤2424＜L≤3030＜L≤36不設(shè)端部垂直支撐設(shè)端部垂直支撐不設(shè)端部垂直支撐設(shè)端部垂直支撐屋架跨中垂直支撐設(shè)置要求不設(shè)一道兩道一道三道兩道（３）天窗架的垂直支撐一般在兩側(cè)柱處設(shè)置，當(dāng)天窗寬度大于12m時(shí)，還應(yīng)在中央設(shè)置一道，沿房屋的縱向，屋架的垂直支撐與上、下弦橫向水平支撐宜布置在同一柱間。注：布置兩道時(shí)，宜在跨度三分之一附近或天窗架側(cè)柱處設(shè)置；布置三道時(shí)，宜在跨度四分之一附近和跨度中間處設(shè)置。屋架垂直支撐布置系桿的作用是充當(dāng)屋架上下弦的側(cè)向支承點(diǎn)。系桿一般通長設(shè)置，一端最終連接于垂直支撐或上下弦橫向水平支撐的節(jié)點(diǎn)上。系桿分為柔性系桿、剛性系桿。伸縮縫區(qū)段224伸縮縫區(qū)段1116321133322345566226662系桿可按下列規(guī)定設(shè)置：（1）在屋架上弦平面內(nèi)，大型屋面板的肋、檁條起到系桿的作用。在進(jìn)行屋蓋結(jié)構(gòu)安裝，屋面板就位以前，在屋脊及屋架兩端設(shè)置系桿能保證屋架上弦有較好的平面外剛度。在有天窗時(shí)，由于在天窗范圍內(nèi)沒有屋面板或檁條，在屋脊節(jié)點(diǎn)處設(shè)置系桿對(duì)于保證屋架的穩(wěn)定有重要作用；（2）在屋架下弦平面內(nèi)，由于沒有屋面板或檁條，一般應(yīng)在跨中或跨中附近設(shè)置柔性系桿，此外，還要在兩端設(shè)置剛性系桿；（3）當(dāng)設(shè)置屋架跨度中部的垂直支撐時(shí)，一般沿每一垂直支撐的垂直平面內(nèi)設(shè)置通長的上下弦系桿，屋脊和上弦結(jié)點(diǎn)處需設(shè)置上弦受壓系桿，下弦節(jié)點(diǎn)處可設(shè)置下弦受拉系桿；當(dāng)設(shè)置屋架端部垂直支撐時(shí)，一般在該支撐沿垂直面內(nèi)設(shè)置通長的剛性系桿；（4）當(dāng)設(shè)置下弦橫向水平支撐或縱向水平支撐時(shí)，均應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的下弦受壓系桿，以形成水平桁架；（5）天窗側(cè)柱處應(yīng)設(shè)置柔性系桿；（6）當(dāng)屋架橫向水平支撐設(shè)置在端部第二柱間時(shí)，第一柱間所有系桿均應(yīng)該是剛性系桿。屋架垂直支撐和水平系桿布置1—屋架；2—端部垂直支撐；3—跨中垂直支撐；4—?jiǎng)傂韵禇U；5—柔性系桿；6—系桿伸縮縫區(qū)段224伸縮縫區(qū)段1116321133322345566226662（5）天窗架支撐天窗架支撐有天窗上弦水平支撐和天窗架間的垂直支撐兩種（如圖）。作用：保證天窗架上弦側(cè)向穩(wěn)定和天窗架整體穩(wěn)定。天窗支撐布置1—天窗上弦水平支撐；2—天窗端部垂直支撐；3—屋架；4—?jiǎng)傂韵禇U；5—柔性系桿11221245533天窗架上弦水平支撐布置：當(dāng)屋蓋為有懔體系或雖為無檁體系但大型屋面板與屋架的連接不能起整體作用，應(yīng)將上弦水平支撐布置在天窗端部的第一柱距內(nèi)。天窗架的垂直支撐布置：天窗架的垂直支撐應(yīng)與屋架上弦水平支撐布置在同一柱距內(nèi)（在天窗端部第一柱距內(nèi)），一般在天窗兩側(cè)設(shè)置，當(dāng)天窗寬度大于12m時(shí)，還應(yīng)在中央設(shè)置一道（圖a）。為了不妨礙天窗開啟，也可設(shè)置在天窗斜桿平面內(nèi)（圖b）。通風(fēng)天窗設(shè)置檔風(fēng)板時(shí)，在天窗端部的第一柱距內(nèi)應(yīng)設(shè)置擋風(fēng)板柱的垂直支撐。天窗垂直支撐1—天窗上弦水平支撐；2—天窗端部垂直支撐；3—擋風(fēng)板立柱垂直支撐；4—連系桿12312l246000600060006000(a)(b)A—AAA（6）.柱間支撐柱間支撐交叉形鋼桿件（型鋼或鋼管）組成。柱間支撐的形式一般分為六類柱間支撐形式1—十字交叉形支撐；2—空腹門形支撐；3—實(shí)空腹門形支撐；4—八字形支撐；5—斜柱型支撐；6—人字形支撐lllh1h1h1h2h2h2h3h311123456通常宜采用十字交叉形支撐交叉桿件的傾角為350~550之間。在特殊情況下可以來用其它形式的支撐。當(dāng)l／h＞2時(shí)采用人字形支撐，l／h＞2.5時(shí)采用八字形支撐，l為柱距，h為垂直支撐的豎向分隔高度（圖）；當(dāng)柱距為12m，且h2較小時(shí)，采用斜柱式支撐比較合理。

柱間支撐是縱向平面排架中最主要的抗側(cè)力構(gòu)件，其作用是承受縱向水平荷載和提高縱向剛度。

柱間支撐當(dāng)單層廠房屬下列情況之一時(shí)，應(yīng)設(shè)置柱間撐：1)設(shè)有重級(jí)工作制吊車，或中、輕工作制吊車起重量在10t及10t上時(shí)；2)廠房跨度在18m及18m以上，或柱高＞8m時(shí)；3)縱向柱的總數(shù)每排在7根以下時(shí)4)設(shè)有3t及3t以上的懸掛吊車時(shí)；5)露天吊車棧橋的的柱列；柱間支撐的設(shè)置方式如圖所示。柱間支撐1—下部柱間支撐；2—上部柱間支撐；3—柱頂系桿；4—吊車梁；5—柱3142252六、

圍護(hù)結(jié)構(gòu)布置1.抗風(fēng)柱

廠房的圍護(hù)結(jié)構(gòu)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。使墻面受到的風(fēng)荷載一部分(靠近縱向柱列的區(qū)格)直接傳至縱向柱列，另一部分則經(jīng)抗風(fēng)柱下端直接傳至基礎(chǔ)，上端通過屋蓋系統(tǒng)傳至縱向柱列。

抗風(fēng)柱及其連接抗風(fēng)柱與屋架相連必須滿足兩個(gè)條件：水平方向可靠連接垂直方向允許有一定的相對(duì)位移抗風(fēng)柱的柱腳一般采用插入基礎(chǔ)杯口的固接方式，與屋架鉸接。2.

圈梁、連系梁、過梁和基礎(chǔ)梁的布置圈梁：加強(qiáng)廠房的整體剛度，以防止地基不均勻沉降對(duì)建筑物的危害。對(duì)無橋式吊車的廠房，當(dāng)墻厚＜240mm，檐口標(biāo)高為5~8m時(shí)，應(yīng)在檐口附近布置一道。當(dāng)檐口高度大于8m時(shí)宜增設(shè)一道。對(duì)有橋式吊車或較大振動(dòng)設(shè)備的廠房，除在檐口或窗頂布置圈梁外，宜在吊車梁標(biāo)高處或其它適當(dāng)位置增設(shè)一道；外墻高度大于15m時(shí)還應(yīng)適當(dāng)增設(shè)。圈梁宜連續(xù)地設(shè)在同一水平面上，并形成封閉狀；當(dāng)圈梁被門窗洞口截?cái)鄷r(shí)，應(yīng)在洞口上部增設(shè)相同截面的附加圈梁。圈梁的搭接長度l≥2h且≥1000l≥2h且≥1000h圈梁的構(gòu)造要求：圈梁的截面寬度宜與墻厚相同，當(dāng)墻厚h＞240mm時(shí)，圈梁的寬度不宜小于2h／3。圈梁高度應(yīng)為砌體每皮厚度的倍數(shù)，且不小于120mm。圈梁的縱向鋼筋不宜小于4φ10，鋼筋的搭接長度為1.2la(la為鋼筋錨固長度)，箍筋間距不大于300mm。當(dāng)圈梁兼作過梁時(shí)，過梁部分配筋應(yīng)增加按過梁計(jì)算確定的鋼筋數(shù)量。圈梁可采用現(xiàn)澆或預(yù)制裝配現(xiàn)澆接頭方式?；炷翉?qiáng)度等級(jí)，現(xiàn)澆的不宜低于C15,預(yù)制的不宜低于C20。連系梁：連系梁的作用是連系縱向柱列，以增強(qiáng)廠房的縱向剛度并傳遞風(fēng)荷載到縱向柱列；此外，連系梁還承受其上部的墻體的重量。連系梁通常是預(yù)制的，兩端擱置在柱牛腿上，其連接可采用螺栓連接或焊接連接。過梁：在砌體中(圍護(hù)結(jié)構(gòu))承擔(dān)洞口上的荷載。在進(jìn)行廠房結(jié)構(gòu)布置時(shí)，應(yīng)盡可能將圈梁、連系梁和過梁結(jié)合起來,使一個(gè)構(gòu)件起到兩個(gè)或三個(gè)構(gòu)件的作用，以節(jié)約材料，簡化施工。482.2.1分析模型一、計(jì)算單元

從整體結(jié)構(gòu)中選取有代表性的一部分作為計(jì)算的對(duì)象，該部分稱為計(jì)算單元。單層工業(yè)廠房是由縱橫向排架組成的空間結(jié)構(gòu)。為方便，可簡化為縱、橫向平面排架分別進(jìn)行分析。除進(jìn)行抗震和溫度應(yīng)力分析，縱向排架一般不計(jì)算。二、結(jié)構(gòu)簡圖柱子下端固接于基礎(chǔ)頂面，橫梁與柱鉸接；橫梁為沒有軸向變形的剛桿。2.2排架結(jié)構(gòu)分析ABuHHAB計(jì)算單元1234549三、荷載計(jì)算恒載屋蓋自重上柱自重下柱自重吊車梁及軌道自重活載屋面活載吊車荷載形式、大小、作用位置、方向。風(fēng)荷載雪荷載或積灰荷載懸墻自重50150750恒載下計(jì)算簡圖恒載下軸力圖恒載51風(fēng)向風(fēng)載屋面可變荷載屋面活載屋面雪荷載屋面積灰荷載52吊車荷載豎向荷載橫向水平荷載縱向水平荷載最大輪壓與最小輪壓當(dāng)小車吊有額定起重量開到橋架某一極限位置時(shí)，在這一側(cè)產(chǎn)生的輪壓；與最大輪壓相對(duì)應(yīng)的另一側(cè)輪壓稱最小輪壓。K橋式吊車按照使用的頻繁程度分為輕級(jí)(A1~A3)、中級(jí)(A4、A5)、重級(jí)(A6、A7)和特重級(jí)(A8)四個(gè)載荷狀態(tài)。53最大輪壓與最小輪壓最大輪壓可從產(chǎn)品目錄中查得；最小輪壓可由下式確定：吊車豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值如果兩臺(tái)吊車相同，則xP2maxP1maxP1maxP2maxK1K2y2y3y4y1=1B1B254吊車橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值（小車吊有重物剎車時(shí)引起的慣性力）傳力過程：小車慣性力大車吊車梁排架柱作用位置：吊車梁頂面作用方向：垂直軌道——橫向制動(dòng)系數(shù)。每個(gè)輪子上的橫向水平制動(dòng)力：如果吊車相同，同樣，利用影響線可以確定柱子受到的水平力55活載下計(jì)算簡圖56吊車縱向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值按一側(cè)所有制動(dòng)輪最大輪壓之和的10%確定：（大車行駛中剎車引起的慣性力）作用位置：軌道頂面作用方向：沿軌道方向多臺(tái)吊車的組合系數(shù)2臺(tái)輕、中級(jí)重、特重級(jí)4臺(tái)輕、中級(jí)重、特重級(jí)3臺(tái)輕、中級(jí)重、特重級(jí)對(duì)于一層吊車廠房：水平荷載最多考慮2臺(tái)；多跨時(shí)，豎向荷載最多考慮4臺(tái)。572.2.2等高排架的內(nèi)力計(jì)算一、柱的抗側(cè)剛度設(shè)柱頂作用一單位力發(fā)生的位移為，

代表柱頂發(fā)生單位側(cè)向位移時(shí)柱內(nèi)的剪力，定義為柱的抗側(cè)（推）剛度，用D表示。與、有關(guān)。58二、剪力分配法柱頂作用集中荷載由平衡條件：由物理?xiàng)l件：由幾何條件：可求得：稱為柱i的剪力分配系數(shù)。59任意荷載作用在柱頂加上不動(dòng)鉸支座，利用圖表求出內(nèi)力和支座反力；將支座反力反向作用于柱頂，求出內(nèi)力；將上述兩種情況的內(nèi)力疊加。602.2.3水平位移計(jì)算為了保證吊車的正常運(yùn)行，需要控制廠房的水平位移。正常使用極限狀態(tài)，考慮一臺(tái)最大吊車的橫向水平荷載作用，吊車梁頂處的水平位移應(yīng)滿足：且（輕、中級(jí)工作制）（重、特重級(jí)工作制）ABHK當(dāng)時(shí)可不驗(yàn)算相對(duì)位移。612.3排架柱設(shè)計(jì)2.3.1荷載組合1.2×恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值+1.4×1項(xiàng)活荷載標(biāo)準(zhǔn)值（對(duì)于單層排架結(jié)構(gòu)，可以采用簡化組合）可變荷載效應(yīng)控制1.2×恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值+1.4×0.90×(2項(xiàng)或2項(xiàng)以上活荷載標(biāo)準(zhǔn)值）永久荷載效應(yīng)控制1.35×恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值+1.4×所有活荷載的組合值IIIIIIIIIIII2.3.2內(nèi)力組合一、控制截面構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)一般選取若干個(gè)可靠度較低因而對(duì)整個(gè)構(gòu)件起控制作用的截面進(jìn)行設(shè)計(jì)，這些截面稱為控制截面。62二、組合內(nèi)容￠最大彎矩及相應(yīng)的軸力和剪力；￠最大軸力相應(yīng)的彎矩和剪力；￠最小軸力及相應(yīng)的彎矩和剪力。三、注意事項(xiàng)每一項(xiàng)組合必須包括恒荷載產(chǎn)生的內(nèi)力；有T必有D，有D可以沒有T；組合最大軸力和最小軸力時(shí)，軸力為零的項(xiàng)應(yīng)考慮進(jìn)去。鋼筋砼N~M曲線**632.3.3混凝土柱截面設(shè)計(jì)平腹桿斜腹桿宜用矩形柱；工字形宜用雙肢柱。一、截面形式宜用工字形柱；或矩形柱；從剛度要求出發(fā)，需滿足表2-3的要求。64二、截面配筋取最不利內(nèi)力組合，按偏壓構(gòu)件設(shè)計(jì)。偏壓構(gòu)件的承載力計(jì)算需用到計(jì)算長度。，相應(yīng)的計(jì)算長度

為

。對(duì)兩端為不動(dòng)鉸支座的構(gòu)件，其臨界荷載為：對(duì)于其它支承的構(gòu)件，將其換算為具有與兩端鉸支座相同臨界荷載的受壓構(gòu)件，即65根據(jù)桿系穩(wěn)定理論：對(duì)于雙跨排架，偏于安全，規(guī)范分別取

和

。無吊車荷載HH對(duì)于等高等截面單跨排架，66有吊車荷載考慮房屋的空間作用，即不僅考慮同一排架內(nèi)各柱參加工作；而且還考慮相鄰排架的協(xié)同工作。因此，可將上端近似簡化為不動(dòng)鉸支座。HuHHl當(dāng)

，

時(shí)，

。規(guī)范分別取

和

。變截面上段：變截面下段：，67三、吊裝驗(yàn)算￠驗(yàn)算內(nèi)容：承載力和裂縫寬度；￠荷載：自重，考慮動(dòng)力系數(shù)1.5；￠安全等級(jí)：降一級(jí)，乘系數(shù)0.9。四、構(gòu)造如果不滿足，增加吊點(diǎn)或調(diào)整配筋。682.3.4牛腿設(shè)計(jì)長牛腿短牛腿一、試驗(yàn)研究應(yīng)力分布￠牛腿上部主拉應(yīng)力跡線基本上與牛腿邊緣平行；￠牛腿下部主壓應(yīng)力跡線大致與ab連線平行；￠牛腿中、下部主拉應(yīng)力跡線是傾斜的。69裂縫開展￠當(dāng)達(dá)到極限值的20~40%，出現(xiàn)垂直裂縫①；￠在極限荷載的40~60%，出現(xiàn)第一條斜裂縫②；￠約極限荷載的80%，突然出現(xiàn)第二條斜裂縫③。①②③破壞形態(tài)￠剪切破壞￠斜壓破壞￠彎壓破壞￠局部承壓破壞70截面尺寸二、截面設(shè)計(jì)（截面尺寸、截面配筋、構(gòu)造）截面高度根據(jù)斜截面抗裂，按下式確定：——作用在牛腿頂部的豎向力標(biāo)準(zhǔn)組合值；——作用在牛腿頂部的水平力標(biāo)準(zhǔn)組合值；——裂縫控制系數(shù)，需作疲勞驗(yàn)算的牛腿取0.65，其余0.8；b——牛腿寬度，同柱寬；a——考慮安裝偏差20mm，當(dāng)a<0取a=0。為防止局部受壓破壞，加載板尺寸應(yīng)滿足：71截面配筋抵抗豎向力產(chǎn)生的彎矩所需鋼筋近似取抵抗水平力所需鋼筋72構(gòu)造水平箍筋：彎起鋼筋：范圍內(nèi)箍筋總面積不少于應(yīng)設(shè)彎起筋，不能用縱向鋼筋兼作彎起鋼筋面積不少于不少于2根，2.5.1概述屋面板屋架（屋面梁）無檁體系檁條屋架（屋面梁）有檁體系瓦（瓦楞鐵皮、石棉瓦、波形鋼板、鋼絲網(wǎng)水泥板）2.5屋面構(gòu)件2.5.2屋架設(shè)計(jì)74一、屋架種類混凝土屋架鋼筋混凝土三角形屋架鋼筋混凝土折線形屋架預(yù)應(yīng)力混凝土折線形屋架預(yù)應(yīng)力混凝土梯形屋架預(yù)應(yīng)力混凝土直腹桿屋架鋼屋架組合屋架三角形鋼屋架梯形鋼屋架矩形鋼屋架曲拱鋼屋架75二、屋架形式與桿件尺寸要求高跨比1/10~1/6，外形應(yīng)接近簡支梁的彎矩圖?；炷廖菁芄?jié)間長度：上弦3米、4.5米、6米；下弦4.5米、6米；桿件尺寸：上弦不小于200×180；下弦不小于200×140；腹桿不小于100×100；長細(xì)比不大于40（拉）、35（壓）鋼屋架節(jié)間長度：上弦1.5米或3米，有檁體系0.8~3m；下弦3米；長細(xì)比：受壓150；受拉350（250）76三、屋架內(nèi)力分析1.計(jì)算模型按多跨折線連續(xù)梁計(jì)算上弦彎矩（主彎矩）；按鉸接桁架計(jì)算桿件軸力。2.荷載自重（建筑層、屋面板、屋架、支撐）活載（屋面活載、雪載、積灰載）施工荷載773.荷載組合恒載+全跨[屋面活載（雪載）+積灰載]；恒載+半跨雪載或灰載；屋架與支撐自重+半跨[屋面板自重+施工荷載]。4.內(nèi)力上弦：彎矩和軸向壓力；腹桿和下弦：軸力。78四、鋼屋架構(gòu)件設(shè)計(jì)1.桿件的計(jì)算長度平面內(nèi)弦桿、支座斜桿、支座豎桿其他腹桿平面外弦桿支座斜桿、支座豎桿和其他腹桿斜平面支座斜桿、支座豎桿其他腹桿（側(cè)向支承點(diǎn)間距）79當(dāng)弦桿側(cè)向支承點(diǎn)間的距離為兩倍節(jié)間長度，且兩個(gè)節(jié)間桿件的內(nèi)力不等時(shí)，平面外計(jì)算長度按下式?。褐?，—較大的壓力，取正號(hào)；—較小的壓力或拉力，拉力取負(fù)號(hào)。802.截面選型屋架上弦：平面外計(jì)算長度一般為平面內(nèi)計(jì)算長度的兩倍，如無局部彎矩，故宜采用短肢相拼的T形截面，支座斜桿：因平面內(nèi)和平面外計(jì)算長度相等，采用長肢相拼的T形截面比較合理；如有較大的局部彎矩，可采用長肢相拼的T形截面，以提高平面內(nèi)的抗彎能力，此時(shí)81屋架下弦：平面外計(jì)算長度一般很大，故宜采用短肢相拼的T形截面。計(jì)算長度范圍內(nèi)的墊板數(shù)不應(yīng)少于2塊。其他腹桿：因T形截面，與豎向支撐相連的豎腹桿宜采用等肢角鋼組成的十字形截面，使節(jié)點(diǎn)連接不偏心；軸力特別小的腹桿也可采用單角鋼。，宜采用等肢角鋼組成的50~8015~2040i(80i)III—I823.截面計(jì)算軸心拉桿：軸心壓桿：（強(qiáng)度要求，當(dāng)截面無削弱時(shí)可不計(jì)算）（穩(wěn)定要求）假定長細(xì)比（弦桿70~100，腹桿100~120）查得值計(jì)算A，同時(shí)算出根據(jù)選擇角鋼，用實(shí)際的進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算，如不滿足重新選擇，直至滿足。83偏心受拉：—截面塑性發(fā)展系數(shù)，動(dòng)力荷載取1；—受拉最大纖維的凈截面抵抗矩。偏心受壓：強(qiáng)度要求：—受壓最大纖維的凈截面抵抗矩。平面內(nèi)穩(wěn)定：—平面內(nèi)軸壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)；—平面內(nèi)受壓纖維毛截面抵抗矩—?dú)W拉臨界力；—等效彎矩系數(shù)。平面外穩(wěn)定：—受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)；—等效彎矩系數(shù)。844.節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)一般要求￠各桿件的形心線應(yīng)盡量與屋架幾何軸線重合，并匯交于節(jié)點(diǎn)中心，考慮到施工方便，肢背到軸線的距離可取5mm的倍數(shù)；￠對(duì)變截面弦桿，宜采用肢背平齊的連接方式，變截面的兩部分形心線的中線應(yīng)與屋架幾何軸線重合；桿件形心線桿件形心線屋架軸線85￠節(jié)點(diǎn)板上各桿件之間的凈距不宜小于20mm；￠桿件端部宜采用直切，即切割面與軸線垂直，為了減小節(jié)點(diǎn)板也可采用斜切。允許的斜切形式不允許的斜切形式86計(jì)算與構(gòu)造選定節(jié)點(diǎn)板厚度節(jié)點(diǎn)板厚度：根據(jù)最大內(nèi)力選用，見表2-10。計(jì)算焊縫長度確定節(jié)點(diǎn)板大小焊縫計(jì)算：￠一般節(jié)點(diǎn)計(jì)算腹桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫時(shí)，桿件的內(nèi)力按照桿件的最大內(nèi)力取值，而計(jì)算弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫時(shí)，桿件的內(nèi)力按照二節(jié)間之間的最大內(nèi)力差取值：肢背：肢尖：內(nèi)力分配系數(shù)角鋼拼接形式K1K2等邊角鋼0.70.3不等邊角鋼短肢相拼0.750.25不等邊角鋼長肢相拼0.650.35一、種類二、形狀與尺寸三、內(nèi)力分析四、構(gòu)件設(shè)計(jì)87￠有集中荷載的節(jié)點(diǎn)有集中荷載時(shí)，弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫需考慮弦桿內(nèi)力與集中荷載的共同作用。上弦為了擱置屋面板，常將節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)肢背而采用塞焊。塞焊可作為兩條的角焊縫計(jì)算，因焊縫質(zhì)量不易保證，焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以0.8的折減系數(shù)。肢背：肢尖：B

單廠設(shè)計(jì)2.1組成與布置2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計(jì)2.5.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計(jì)2.5屋面構(gòu)件2.5.2屋架設(shè)計(jì)一、種類二、形狀與尺寸三、內(nèi)力分析四、構(gòu)件設(shè)計(jì)88假定集中荷載由肢背塞焊縫承擔(dān)；上弦相鄰節(jié)間內(nèi)力差由肢尖焊縫承擔(dān)。有集中荷載時(shí)，上弦節(jié)點(diǎn)亦可按下述方法計(jì)算。肢背塞焊縫肢尖角焊縫——為肢尖焊縫至桿件形心的距離。其中單廠設(shè)計(jì)2.1組成與布置2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計(jì)2.5.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計(jì)2.5屋面構(gòu)件2.5.2屋架設(shè)計(jì)一、種類二、形狀與尺寸三、內(nèi)力分析四、構(gòu)件設(shè)計(jì)89￠弦桿的拼接節(jié)點(diǎn)拼接角鋼采用與弦桿相同的截面。拼接角鋼的長度應(yīng)按拼接角鋼與弦桿的連接焊縫長度確定，，對(duì)下弦桿取d=10~20mm，對(duì)上弦桿取d=30~50mm，l不宜小于600mm。單廠設(shè)計(jì)2.1組成與布置2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計(jì)2.5.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計(jì)2.5屋面構(gòu)件2.5.2屋架設(shè)計(jì)一、種類二、形狀與尺寸三、內(nèi)力分析四、構(gòu)件設(shè)計(jì)90其中連接焊縫長度上弦按弦桿最大內(nèi)力確定：下弦按下弦截面面積等強(qiáng)度確定：對(duì)于上弦假定集中荷載由肢背的塞焊縫承擔(dān)，肢尖焊縫承擔(dān)上弦內(nèi)力的15%，并考慮此力產(chǎn)生的偏心彎矩。弦桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫長度對(duì)于下弦按兩側(cè)下弦較大內(nèi)力的15%和兩側(cè)下弦的內(nèi)力差兩者中的大值計(jì)算；單廠設(shè)計(jì)2.1組成與布置2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計(jì)2.5.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計(jì)2.5屋面構(gòu)件2.5.2屋架設(shè)計(jì)一、種類二、形狀與尺寸三、內(nèi)力分析四、構(gòu)件設(shè)計(jì)91￠支座節(jié)點(diǎn)支座節(jié)點(diǎn)包括節(jié)點(diǎn)板、加勁肋、底板和錨栓等。當(dāng)采用混凝土排架柱時(shí)，底板的尺寸根據(jù)混凝土局部受壓承載力確定，厚度一般取20mm；節(jié)點(diǎn)板的大小由桿件與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫長度確定，下弦水平肢的底面與支座底板之間的凈距不應(yīng)小于水平肢的寬度和130mm；加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的垂直焊縫可假定其承擔(dān)支座反力25%計(jì)算，并考慮焊縫為偏心受力；單廠設(shè)計(jì)2.1組成與布置2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計(jì)2.5.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計(jì)2.5屋架構(gòu)件2.5.2屋架設(shè)計(jì)一、種類二、形狀與尺寸三、內(nèi)力分析四、構(gòu)件設(shè)計(jì)92支座節(jié)點(diǎn)板、加勁板與支座底板的水平連接焊縫按下式計(jì)算：錨栓預(yù)埋于支撐構(gòu)件的混凝土中，直徑一般取20~25mm，底板上的錨栓孔直徑一般為錨栓直徑的2~2.5倍。單廠設(shè)計(jì)2.1組成與布置2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計(jì)2.5.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計(jì)2.5屋架構(gòu)件2.5.2屋架設(shè)計(jì)2.5.3屋面其他構(gòu)件一、屋面板二、檁條三、托架四、天窗架2.5.3屋面其它構(gòu)件932.6.1概述2.6吊車梁設(shè)計(jì)要點(diǎn)吊車梁直接承受吊車荷載，并構(gòu)成縱向排架，加強(qiáng)廠房縱向剛度，傳遞縱向荷載。是單層工業(yè)廠房的重要構(gòu)件。吊車梁按材料可分為：混凝土吊車梁鋼吊車梁組合吊車梁變截面吊車梁等截面吊車梁魚腹式折線式實(shí)腹式下?lián)问借旒苁较聯(lián)问降踯嚵簩?shí)腹式吊車梁桁架式吊車梁952.6.2吊車梁受力特點(diǎn)承受兩組移動(dòng)的集中荷載（

和

）；吊車荷載是重復(fù)荷載，需進(jìn)行疲勞驗(yàn)算；吊車荷載具有動(dòng)力特性；對(duì)吊車豎向荷載應(yīng)乘以動(dòng)力系數(shù)μ，輕、中級(jí)軟鉤1.05，重級(jí)1.1，硬鉤1.3。吊車荷載是偏心荷載，將對(duì)吊車梁（無制動(dòng)梁時(shí)）產(chǎn)生扭矩。為了承擔(dān)橫向水平力，對(duì)于鋼吊車梁一般需設(shè)置制動(dòng)梁或制動(dòng)桁架單廠設(shè)計(jì)2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計(jì)2.6.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計(jì)2.5屋架構(gòu)件2.6吊車梁2.6.2受力特點(diǎn)96彎曲中心每個(gè)輪子產(chǎn)生的扭矩：靜力計(jì)算考慮兩臺(tái)吊車疲勞驗(yàn)算考慮一臺(tái)吊車，且不考慮橫向水平荷載按影響線可求出吊車梁的單廠設(shè)計(jì)2.2結(jié)構(gòu)分析2.3排架柱設(shè)計(jì)2.6.1概述2.4基礎(chǔ)設(shè)計(jì)2.5屋架構(gòu)件2.6吊車梁2.6.2受力特點(diǎn)972.6.3混凝土吊車梁（等截面）設(shè)計(jì)要點(diǎn)一、計(jì)算內(nèi)容靜力計(jì)算彎、剪、扭承載力裂縫寬度和撓度疲勞驗(yàn)算正截面（驗(yàn)算正截面受壓區(qū)混凝土邊緣的應(yīng)力和受拉鋼筋的應(yīng)力）斜截面（驗(yàn)算中和軸處混凝土的主拉應(yīng)力及箍筋和彎起