房屋建筑学第十一章.ppt
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1、第十一章 工业建筑构造概述,了解工业建筑的特点,熟悉单层工业厂房的结构类型及主要结构构件;了解厂房内部的起重运输设备以及它们对厂房建筑的影响;掌握单层工业厂房的柱网尺寸和定位轴线的划分原则和标定方法。,第一章 目 录,1.工业建筑的特点和分类,工业建筑是各种不同类型的工厂为工业生产需要而建造的各种不同用途的建筑物、构筑物的总称,主要是指那些可以在其中进行和实现各种生产工艺过程的生产用房及必需的辅助用房。工业建筑也称工业厂房。工业厂房首先必须满足生产要求,能够布置生产设备,同时必须创造良好的生产环境,以保证生产的顺利进行,并努力营造有利于保护工人的身体健康的空间环境。厂房建筑也和民用建筑一样,要
2、体现适用、安全、经济、美观的建筑方针。,第十一章 工业建筑构造概述,第十一章 工业建筑构造概述,一、工业建筑的特点,由于工业建筑的核心功能是满足生产的需要,因此和民用建筑相比,工业厂房具有以下特点。1.生产工艺布置决定厂房建筑平面空间布局和结构形式 厂房的生产工艺流程是生产的全部过程。厂房的建筑设计是在工艺设计人员提出的工艺流程要求的基础上进行的,厂房的空间和结构必须满足生产工艺布置的要求,为产品生产及工人劳动创造良好的环境。,2工业厂房内部空间大,结构承载力大 大多数厂房由于生产要求设备多、体量大,各部分生产关系密切并有多种起重及运输设备通行,致使厂房内形成较大较高的空间。同时厂房要求结构构
3、件承受较大的荷载,有时伴有较大的振动,如吊车的起动和停止。因此,工业厂房对结构设计要求较高。3厂房屋顶面积大,构造复杂 由于厂房内部空间大,形成较大的屋顶面积,特别是在多跨厂房及热加工车间中,为满足室内采光、通风等要求,屋顶上通常设有天窗。同时还有屋面的防水和排水问题,导致屋顶结构和构造复杂。,第十一章 工业建筑构造概述,需满足生产工艺的某些特殊要求 由于生产工艺复杂多样,往往形成了各种不同的生产环境。为保证产品质量保护生产工人身体健康及生产安全,厂房设计中常要采取一些技术措施解决这些特殊问题。如热加工车间,生产中会产生大量余热及有害烟尘等,需加强厂房的通风。又如精密机构、生物及制药厂房等,要
4、求保持室内空气具有一定的温度、湿度、洁净度等,需采取空气调节、防尘等技术措施。也有的厂房有防振、防磁等要求。厂房内部设备多 为了满足生产的需要,厂房内部要布置数量众多,种类和规格各异,工作状况多样的机器设备,它们的存在给厂房的建筑和结构提出了新的要求。,第十一章 工业建筑构造概述,二、工业建筑的分类,1.按厂房用途分类(1)生产用工业厂房:是工业建筑的主体;(2)辅助生产用工业厂房:如机修、工具等车间;(3)仓储用工业厂房:是指用于存贮原料、半成品和成品的厂房,主要包括各类库房;(4)动力用工业厂房:是指为生产提供动力的厂房,如发电厂、动力锅炉房,煤气站等;(5)运输用工业厂房:是指为生产车辆
5、提供服务的厂房,如各类车库。,第十一章 工业建筑构造概述,2.按厂房内部生产环境分类(1)热加工车间(2)冷加工车间(3)有侵蚀性介质作用的车间(4)恒温恒湿车间(5)洁净车间,第十一章 工业建筑构造概述,3按厂房的层数分类(1)单层厂房 优点是内外设备布置及联系方便等,缺点是占地多、土地利用率低。单层厂房可以是单跨,也可以多跨联列(图11.1)。(2)多层厂房 多高层厂房占地面积少、造型美观,应予以提倡。(3)单一多层联合厂房 厂房空间由单层和多层组合而成,主要是根据内部设备布置和生产需要而定。,第十一章 工业建筑构造概述,第十一章 工业建筑构造概述,图 11.2多层及联合厂房,图 11.1
6、单跨及多跨单层厂房,按厂房承重结构形式分类(1)墙承重结构厂房:由墙体承担厂房的全部荷载,多用于小型、无吊车或吊车起重量较小的厂房。(2)骨架承重结构厂房:由钢筋混凝土或钢骨架承担厂房的全部荷载,如排架结构、刚架结构、框架结构厂房,是当前工业厂房普遍采用的结构形式。,第十一章 工业建筑构造概述,1.2工业厂房的结构类型,工业厂房的结构类型主要有砖混结构、框架结构、排架结构、刚架结构等几种类型。,第十一章 工业建筑构造概述,一、砖混结构,主要指由砖墙(砖柱)、屋面大梁或屋架等结构构件组成的单层厂房(图11.3)。由于这种结构的综合性能较薄弱,只能适用于跨度、高度、吊车荷载等较小以及地震烈度较低的
7、单层厂房。,第十一章 工业建筑构造概述,图 11.3单层砖混结构厂房,钢筋混凝土框架结构厂房类似于民用建筑中的框架结构(图11.4),多用于轻工、电子行业的多层厂房。,二、框架结构,第一章 民用建筑构造概述,图11.4框架结构多层厂房,三、排架结构,排架结构是我国目前单层厂房中应用较多的一种基本结构形式,有钢筋混凝土排架(现浇或预制装配施工)和钢排架两种类型,有时也可以在钢筋混凝土排架柱上设置钢屋架。它由柱基础、柱子、屋面大梁或屋架等横向排架构件和屋面板、连系梁、支撑等纵向连系构件组成。横向排架起承重作用,纵向连系构件起纵向支撑、保证结构的空间刚度和稳定性作用。排架结构主要适用于跨度、高度、吊
8、车荷载较大及地震烈度较高的单层厂房建筑。,第十一章 工业建筑构造概述,四、刚架结构,第十一章 工业建筑构造概述,刚架结构的主要特点是屋架与柱子合并为同一构件,其连接处为整体刚接,单层厂房中的刚架结构主要是门式刚架(图11.5)。门式刚架构件类型少、制作简便,比较经济,室内空间宽敞、整洁。在高度不超过 10m、跨度不超过18m的纺织、印染等厂房中应用较普遍。,图 11.5 门式钢架厂房,实行改革开放以来,我国钢材供应逐步增加,特别是压型彩色钢板等的推广运用,我国单层厂房中越来越多地采用钢结构或轻钢屋盖结构等(图11.6)。在实际工程中,钢筋混凝土结构、钢结构等可以组合应用,也可以采用网架、折板、
9、马鞍板、壳体等屋盖结构(图11.7),第十一章 工业建筑构造概述,图 11.6钢结构厂房,第十一章 工业建筑构造概述,图 11.7其他结构厂房形式,11.3排架结构单层工业厂房的结构组成,排架结构单层厂房的结构构件主要由基础、桩、屋 架(屋面梁)等横向排架构件和基础梁、屋面板、连系梁、圈梁、吊车梁等纵向连系构件以及抗风桩、支撑等三方面构件组成,图11.8 是钢筋混凝土排架结构单层厂房的举例。排架结构厂房多采用装配式结构,我国编制有系列的构件标准图集,供实际工程选型使用。,第十一章 工业建筑构造概述,第十一章 工业建筑构造概述,图11.8单层厂房结构组成1-屋面板;2-天沟板;3-天窗架;4-屋
10、架;5-托架;6-吊车梁;7-排架柱;8-抗风柱;9-基础;10-连系梁;11-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,一、基础,第十一章 工业建筑构造概述,单层厂房采用排架结构时,其柱下基础通常采用预制或现浇杯口基础(由于其剖面形状像杯子,所以俗称杯口基础),杯口基础是典型的独立式基础。当伸缩缝两侧有双桩时,可采用双杯口基础(图11.9)。,图 11.9杯口基础,第十一章 工业建筑构造概述,图11.8单层厂房结构组成9-基础,二、基础梁,第十一章 工业建筑构造概述,单层厂房排架结构的外墙通常为自承重墙,其墙下一般不做条形基础,而是支承
11、于基础梁上。优点是构造简单、施工方便、可以避免墙体与排架柱之间的不均匀沉降,减少墙体的工作量。基础梁可以预制安装,也可以现场浇筑。,第十一章 工业建筑构造概述,图11.8单层厂房结构组成11-基础梁,三、柱,第十一章 工业建筑构造概述,排架结构单层厂房的柱子是厂房的主要承重构件,通常有矩形柱、工字形柱、双肢柱等形式(图11.10)。矩形柱外形简单,施工方便,两个方向受力性能均较好,但混凝土用量多,自重大,主要适用于截面积尺寸在400 mm 600mm 以内及吊车较小的中小型厂房。工字形柱是将矩形柱受力较小的横截面中部的混凝土省去,其优点是受力合理、质量较轻、经济(可以节约混凝土30%50%,钢
12、材15%20%),但制作较复杂,主要适用于截面及受力较大的厂房。,第十一章 工业建筑构造概述,图11.10单层厂房柱子,第十一章 工业建筑构造概述,图11.8单层厂房结构组成7-排架柱,四、屋架及屋面梁柱,屋架或屋面梁是单层厂房排架结构中的主要结构构件之一,它的特点是跨度较大。屋面梁采用钢筋混凝土,为了减轻自重,充分发挥混凝土的作用,使之受力合理,一般做成薄腹梁的形式。屋架一般有三角形、梯形、折线形、拱形等多种类型,并分为预应力混凝土屋架和钢屋架两类。,第十一章 工业建筑构造概述,第十一章 工业建筑构造概述,图11.8单层厂房结构组成4-屋架,单层厂房排架结构中的连系梁主要有两方面作用,一是作
13、为水平构件起水平连系及支撑作用,以增加结构的空间整体刚度;二是当墙体较高时(15m),连系梁需承受墙重,以减小基础梁的荷载。小型厂房一般在吊车梁附近设一道连系梁,当厂房较高时,可以放置多道。连系梁一般为矩形截面,搁置在柱的牛腿上。,第十一章 工业建筑构造概述,五、连系梁,第十一章 工业建筑构造概述,图11.8单层厂房结构组成10-连系梁,六、吊车梁,当厂房根据生产工艺要求需布置吊车作为内部起重的运输设备时,沿厂房纵向需布置吊车梁,以便安装起吊行车运行轨道。吊车梁主要有预应力钢筋混凝土吊车梁及钢吊车梁两种形式,搁置在排架柱的牛腿上。,第十一章 工业建筑构造概述,第十一章 工业建筑构造概述,图11
14、.8单层厂房结构组成6-吊车梁,七、圈梁,高度较大或振动较大的单层厂房应在砌体墙中布置圈梁,以加强墙与柱间的联结,保证墙体的稳定性,并增加厂房结构的整体刚度。圈梁沿墙高每隔4-6左右设一道,连系梁若水平交圈可视同为圈梁。圈梁可预制安装,也可现浇。,第十一章 工业建筑构造概述,第十一章 工业建筑构造概述,单层厂房山墙承受较大的水平风荷载,为保证山墙的稳定,排架结构单层厂房中的自承重山墙处需设置抗风柱。抗风柱的布置原则有两点,一是在柱的选型上一般与排架柱同型;二是沿山墙每隔 6m 左右设置。抗风柱应达到屋架上位高度,以方便柱与山墙及屋架间的连接。,八、抗风柱,第十一章 工业建筑构造概述,图11.8
15、单层厂房结构组成8-抗风柱,排架结构单层厂房的支撑包括柱间支撑和屋盖支撑。其作用是加强厂房结构的空间刚度,保证结构构件在安装和使用阶段的稳定和安全。柱间支撑宜用交叉形式,通常采用钢结构(见图11.8),屋盖支撑由屋架间的垂直支撑。屋架下弦平面内的纵向水平支撑等组成(图11.11)。支撑虽非厂房中的主要物件,却是连系主要结构件以构成整体的重要组成部分,在设计和施工中应予以足够的重视。,第十一章 工业建筑构造概述,九、支撑,第十一章 工业建筑构造概述,图11.8单层厂房结构组成15-柱间支撑,第十一章 工业建筑构造概述,图11.8单层厂房结构组成 12-天窗架垂直支撑13-屋架下弦横向水平支撑 1
16、4-屋架端部垂直支撑 15-柱间支撑,第十一章 工业建筑构造概述,图 11.11屋盖支撑,为满足生产的需要,厂房内往往需要设置必要的起重运输设备。厂房内的起重运输设备主要有三类:一是板车、电瓶车、汽车、火车等地面运输设备;二是安装在厂房上部空间的各种类型的起重吊车;三是各种输送管道、传送带等。在这些起重运输设备中,以吊车对厂房的布置、结构选型等影响最大。吊车主要有悬挂式单轨吊车、梁式吊车、桥式吊车以及悬臂式吊车等类型。,第十一章 工业建筑构造概述,11.4厂房内部起重运输设备,悬挂式单轨吊车是一种简便的、主要布置在呈条状布置的生产流水线上部的起重和运输设备(图11.12)。它由钢导轨和电动葫芦
17、两部分组成,电动葫芦安装在工字形钢导轨上,钢导轨悬图 11.12 悬挂式单轨吊车挂在屋架下弦或屋面大梁上。电动葫芦可沿钢导轨以直线、曲线或分岔往返运行。也可以悬挂在环形导轨上,但其转弯半径应符合相关的设备要求。,第十一章 工业建筑构造概述,一、悬挂式单轨吊车,悬挂式单轨吊车布置方便、运行灵活,可以手动操作,也可以电动操作,但起重量较小,多在小型厂房或厂房局部应用。由于轨道悬挂在屋架下弦或屋面大梁上,屋盖结构应有较大的刚度。,第十一章 工业建筑构造概述,图 11.12悬挂式单轨吊车,梁式吊车由梁架和电动葫芦组成,其梁架可悬挂在屋架下弦或屋面梁上,也可支承于吊车梁上(图11.13)。工作时,吊车梁
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