钢筋混凝土结构单层厂房简介.ppt

第9章 钢筋混凝土结构单层厂房简介,9.1 单层厂房的结构组成和结构布置,钢筋混凝土单层工业厂房结构有两种基本类型：排架结构与刚架结构，如图9.1所示。,9.1.1 单层厂房的结构组成,图9.1 钢筋混凝土单层工业厂房的两种基本类型（a）排架结构（b）刚架结构,排架结构是由屋架(或屋面梁)、柱、基础等构件组成，柱与屋架铰接，与基础刚接。此类结构能承担较大的荷载，在冶金和机械工业厂房中应用广泛，其跨度可达30m，高度2030m，吊车吨位可达150t或150t以上。,9.1.1 单层厂房的结构组成,刚架结构的主要特点是梁与柱刚接，柱与基础通常为铰接。因梁、柱整体结合，故受荷载后，在刚架的转折处将产生较大的弯矩，容易开裂；另外，柱顶在横梁推力的作用下，将产生相对位移，使厂房的跨度发生变化，故此类结构的刚度较差，仅适用于屋盖较轻的厂房或吊车吨位不超过l0t，跨度不超过l0m的轻型厂房或仓库等。,图9.2 单层厂房的结构组成 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；ll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,9.1.1 单层厂房的结构组成,钢筋混凝土铰结排架结构的单层厂房通常由下列结构构件所组成。(1)屋盖结构 分无檩和有檩两种体系，前者由大型屋面板、屋面梁或屋架(包括屋盖支撑)组成；后者由小型屋面板、檩条、屋架(包括屋盖支撑)组成。屋盖结构有时还有天窗架、托架，其作用主要是维护和承重(承受屋盖结构的自重、屋面活载、雪载和其它荷载，并将这些荷载传给排架柱)，以及采光和通风等。,9.1.1 单层厂房的结构组成,(2)横向平面排架 由横梁(屋面梁或屋架)和横向柱列(包括基础)组成，它是厂房的基本承重结构。厂房结构承受的竖向荷载(结构自重、屋面活载、雪载和吊车竖向荷载等)及横向水平荷载(风载和吊车横向制动力、地震作用)主要通过它将荷载传至基础和地基，如图9.3所示。,9.1.1 单层厂房的结构组成,图9.3 单层厂房的横向排架及其荷载示意图,9.1.1 单层厂房的结构组成,(3)纵向平面排架 由纵向柱列(包括基础)、连系梁、吊车梁和柱间支撑等组成，其作用是保证厂房结构的纵向稳定性和刚度，并承受作用在山墙和天窗端壁并通过屋盖结构传来的纵向风载、吊车纵向水平荷载(图9.4)、纵向地震作用以及温度应力等。(4)吊车梁 简支在柱牛腿上，主要承受吊车竖向和横向或纵向水平荷载，并将它们分别传至横向或纵向排架。,9.1.1 单层厂房的结构组成,图 9.4 纵向排架示意图,9.1.1 单层厂房的结构组成,(5)支撑 包括屋盖和柱间支撑，其作用是加强厂房结构的空间刚度，并保证结构构件在安装和使用阶段的稳定和安全。同时起传递风载和吊车水平荷载或地震力的作用。(6)基础 承受柱和基础梁传来的荷载并将它们传至地基。(7)围护结构 包括纵墙和横墙(山墙)及由墙梁、抗风柱(有时还有抗风梁或抗风桁架)和基础梁等组成的墙架。这些构件所承受的荷载，主要是墙体和构件的自重以及作用在墙面上的风荷载。,9.1.1 单层厂房的结构组成,9.1 单层厂房的结构组成和结构布置,(1)柱网布置,9.1.2 单层厂房的结构布置,柱网布置的一般原则应为：符合生产和使用要求；建筑平面和结构方案经济合理；在厂房结构形式和施工方法上具有先进性和合理性；符合厂房建筑统一化基本规则的有关规定；适应生产发展和技术革新的要求。厂房跨度在18及以下时，应采用3的倍数；在18以上时，应采用6的倍数。厂房柱距应采用6或6的倍数，如图9.5。当工艺布置和技术经济有明显的优越性时，亦可采用21、27、33的跨度和9柱距或其它柱距。,9.1.2 单层厂房的结构布置,(2)变形缝 变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝三种。伸缩缝的具体做法见建筑构造通用图集 在一般单层厂房中可不做沉降缝，只有在特殊情况下才考虑设置，如厂房相邻两部分高度相差很大(如l0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。防震缝是为了减轻厂房地震灾害而采取的有效措施之一。,9.1.2 单层厂房的结构布置,支撑的作用和布置原则 在装配式钢筋混凝土单层厂房结构中，支撑虽非主要的构件，但却是连系主要结构构件以构成整体的重要组成成分。实践证明，如果支撑布置不当，不仅会影响厂房的正常使用，甚至可能引起工程事故，所以应予以足够的重视。,9.1.2 单层厂房的结构布置,(1)屋盖支撑 屋盖支撑包括设置在屋面梁(屋架)间的垂直支撑、水平系杆以及设置在上、下弦平面内的横向支撑和通常设置在下弦水平面内的纵向水平支撑。1)屋面梁(屋架)间的垂直支撑及水平系杆。2)屋面梁(屋架)间的横向支撑。3)屋面梁(屋架)间的纵向水平支撑。,9.1.2 单层厂房的结构布置,(2)柱间支撑 柱间支撑的作用主要是提高厂房的纵向刚度和稳定性。对于有吊车的厂房，柱间支撑分上部和下部两种，前者位于吊车梁上部，用以承受作用在山墙上的风力并保证厂房上部的纵向刚度；后者位于吊车梁下部，承受上部支撑传来的力和吊车梁传来的吊车纵向制动力，并把它们传至基础，如图9.6所示。,9.1.2 单层厂房的结构布置,图9.6 各类支撑平面图,9.1.2 单层厂房的结构布置,一般单层厂房，凡属下列情况之一者，应设置柱间支撑：1)设有臂式吊车或3t及大于3t的悬挂式吊车时；2)吊车工作级别为A6A8或吊车工作级别为A1A5且在10t或大于10t时；3)厂房跨度在18m及大于18m或柱高在8m以上时；4)纵向柱的总数在7根以下时；5)露天吊车栈桥的柱列。,9.1.2 单层厂房的结构布置,当柱顶纵向水平力没有简捷途径传递时，则必须设置一道通长的纵向受压水平系杆(如连系梁)。柱间支撑杆件应与吊车梁分离，以免受吊车梁竖向变形的影响。柱间支撑宜用交叉形式，交叉倾角通常在3555间。当柱间因交通、设备布置或柱距较大而不宜或不能采用交叉式支撑时，可采用图9.7所示的门架式支撑。,9.1.2 单层厂房的结构布置,图9.7 门架式支撑,9.1.2 单层厂房的结构布置,抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁的作用及布置原则(1)抗风柱 单层厂房的端墙(山墙)，受风面积较大，一般需要设置抗风柱将山墙分成几个区格，使墙面受到的风载一部分(靠近纵向柱列的区格)直接传至纵向柱列，另一部分则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。,9.1.2 单层厂房的结构布置,(a)抗风柱(b)弹簧板连接(c)螺栓连接图9.8 抗风柱及连接示意图,9.1.2 单层厂房的结构布置,(2)圈梁、连系梁、过梁和基础梁 当用砖作为厂房围护墙时，一般要设置圈梁、连系梁、过梁及基础梁。圈梁的作用是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。圈梁设置于墙体内并与柱用钢筋拉结。圈梁不承受墙体重量，所以柱上不设置支承圈梁的牛腿。,9.1.2 单层厂房的结构布置,连系梁的作用是连系纵向柱列，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。连系梁通常是预制的，两端搁置在柱牛腿上，其连接可采用螺栓连接或焊接连接。过梁的作用是承托门窗洞口上部墙体重量。在进行厂房结构布置时，应尽可能将圈梁，连系梁和过梁结合起来，以节约材料、简化施工，使一个构件在一般厂房中，能起到两种或三种构件的作用。,9.1.2 单层厂房的结构布置,基础梁与柱一般不要求连接，将基础梁直接放置在柱基础杯口上或当基础埋置较深时，放置在基础上面的混凝土垫块上，如图9.9所示。施工时，基础梁支承处应座浆。,图9.9 基础梁的位置,9.1.2 单层厂房的结构布置,9.2 主要构件的类型及其与柱的链接,单层厂房在我国已使用多年，对其中各类结构构件，除排架与及柱基础外，都已统一标准化，制订了标准的图集。设计时，可根据厂房的跨度、高度及吊车重量等具体情况，并考虑当地材料供应，施工条件及技术经济指标等因素，合理选用标准构件而不必另行设计。,9.2 主要构件的类型及其与柱的链接,(1)屋面板 单层厂房常用的屋面板类型和特点见表9.1。其中第13种适用于无檩体系屋盖；第4、5种适用于有檩体系屋盖，需配合表9.2的檩条使用。檩条的作用是支撑小型屋面板并把屋面板上的荷载传递到屋架。常见的檩条类型见表9.2。,(2)屋架与屋面梁 屋架和屋面梁是厂房结构最主要的承重构件之一，常用的屋架形式、跨度、特点及适用条件见表9.3。(3)吊车梁吊车梁是厂房结构中承受吊车荷载的构件，常用的吊车梁及适用条件见表9.4。,9.2 主要构件的类型及其与柱的链接,(4)柱 柱是单层工业厂房中主要的承重构件，其常用截面形式有矩形截面、工字形截面以及双肢柱截面等，见图9.10。矩形柱外形简单，施工方便，但自重大，浪费材料，仅用于一般小型厂房或上柱，截面高度小于500mm；工字形柱受力合理，节省材料，自重较轻，广泛用于各类中型厂房，截面高度为6001200mm；双肢柱较工字形柱更节省材料，适用于重型厂房。,9.2 主要构件的类型及其与柱的链接,图9.10柱的截面形式,（a）矩形截面柱；(b)工字形截面柱；(c)平腹杆双肢柱；(d)斜腹杆双肢柱,9.2 主要构件的类型及其与柱的链接,(5)基础 单层厂房常用柱下独立基础（图9.11），这种基础分为阶形和锥形两种形式。由于其与预制柱的连接部分做成杯口，故也称为杯口基础。由于地质条件的影响，需要基础深埋，但为了方便施工，要求柱子有统一的长度，为此，需将杯口升高，形成高杯口基础。高杯口基础由杯口、短柱、底板组成。,9.2 主要构件的类型及其与柱的链接,图9.11柱下独立基础的形式,（a）阶形基础；（b）锥形基础；（c）高杯口基础,9.2 主要构件的类型及其与柱的链接,图9.12桩基础,9.2 主要构件的类型及其与柱的链接,9.2 主要构件的类型及其与柱的链接,9.2 主要构件的类型及其与柱的链接,9.2 主要构件的类型及其与柱的链接,9.3 排架柱,9.3.1 柱的形状,单层厂房柱的形式很多，常用的见图9.13，分为下列几种：矩形截面柱：如图9.13a所示，其外形简单，施工方便，但自重大，经济指标差，主要用于截面高度的偏压柱。,9.3 排架柱,9.3.2 柱的设计,柱的设计一般包括确定柱截面尺寸、截面配筋设计、构造、绘制施工图等。当有吊车时还需要进行牛腿设计。,9.3 排架柱,9.3.3 牛腿设计,单层厂房排架柱一般都带有短悬臂(牛腿)以支承吊车梁、屋架及连系梁等，并在柱身不同标高处设有预埋件，以便和上述构件及各种支撑进行连接，如图9.14所示。下面分别就牛腿和预埋件的设计进行讨论。,（a）边柱牛腿；（b）中柱牛腿；（c）支承屋架牛腿图9.14 几种常见的牛腿形式,9.3.3 牛腿设计,图9.16 牛腿的各种破坏形态(a)剪切破坏(b)、(c)斜压破坏(d)弯压破坏(e)局压破坏,9.3.3 牛腿设计,图9.17 牛腿的计算简图,9.3.3 牛腿设计,图 牛腿尺寸的构造要求,9.3.3 牛腿设计,牛腿配筋的构造要求,9.3.3 牛腿设计,本章小结,1.单层工业厂房的结构形式有排架结构与刚架结构，排架结构的特点：柱顶与横梁铰接，柱底与基础固接。2.单层工业厂房由屋盖结构、吊车梁、柱、支撑、基础及围护结构等组成。支撑包括屋盖支撑及柱间支撑两大类，主要作用是增强厂房整体性能与空间刚度，保证平面外的稳定，传递纵向荷载与水平地震荷载等。3.柱的计算长度的确定并进行吊装验算；4.对牛腿进行设计包括牛腿尺寸、计算牛腿配筋以及构造要求等。,