混凝土结构及砌体结构-第十二章单层工业厂房结构

1. 永久荷载
２、可变荷载计算
（1）屋面活荷载 包括：屋面均布活荷载、雪荷载、屋面积灰荷载。 屋面均布活荷载：为施工或检修荷载，一般按《荷载 规范》取用，当荷载较大时，可按实际荷载计算。 屋面雪荷载：Sk=µrS0 屋面积灰荷载：由《荷载规范》中查得。 屋面活载组合：考虑到上述三种活载同时出现的可能 性，《荷载规范》规定：屋面均布活载与雪荷载不 同时考虑，取二者中的较大者。
2、工业建筑的分类
按厂房用途分类
①.主要生产厂房 用于完成由原料到成品的主要生产工序的厂房。例如， 机械制造厂中的铸造车间、机械加工车间及装配车间 等。
②.辅助生产厂房
为主要生产厂房服务的各类厂房。例如，机械制造厂
中的机修车间、工具车间等。
③.动力用厂房
为全厂提供能源和动力供应的厂房。例如，机械制造厂 中的变电站、发电站、锅炉房压缩空气站等。 ④.储藏用库房 用来储存生产原料、半成品或成品的仓库。例如，油料

垂直支撑与水平系杆：在相邻两屋架之间的同一铅 垂面上，用十字交叉角钢连接两屋架的上下弦节点， 构成屋架间垂直支撑，设置要求为： 当厂房跨度L＝18 m~30 m时，在第一或第二 柱间设一道垂直支撑； 当跨度L＞30 m时，应在屋架跨度的1/3节点处 设两道垂直支撑； 对于梯形屋架，还应在端部设垂直支撑。 在未设垂直支撑的其余各柱间，应在对应于垂 直支撑的平面内沿屋架上弦和下弦节点设置通长的 水平系杆。 垂直支撑如图所示。

构件选型
屋盖结构构件、支承、吊车梁、墙板、连系
梁和基础梁等可在工业厂房构件标准图集中 选用合适的构件。 柱和基础进行设计。
柱的选型
厂房柱常用的柱形有：矩形截面柱、工字形
截面柱、双肢柱。 1、矩形截面柱（如图 (a)所示）。 特点：外形和构造简单，制作方便， 但构件自重大，材料用量多，经济指 标较差。 用途：主要用于轴心受压柱、现浇柱 及截面高度小于500 mm的装配式偏心 受压柱。

2 变形缝的布置 厂房的变形缝包括三种：伸缩缝、沉降缝、防震 缝。 3 围护结构 围护结构包含抗风柱、圈梁、连系梁、过梁、 基础梁及墙体。 （1）抗风柱 布置在山墙内侧，将山墙分成几个区段，使山 墙上的风荷载一部分直接传给纵向柱列，另一部分 通过抗风柱下传至基础，上由屋盖传至纵向柱列。 抗风柱上部与屋盖铰接,下部与基础固接。当厂 房柱高 ,跨度L =9~12 m时，可采用砖壁柱作抗风柱， 一般都采用钢筋混凝土抗风柱。
柱的选型
2、工字形截面柱（如图 (b)所示） 特点：比矩形柱的自重小，省材料， 且承载力及刚度也较大。 用途：当柱截面高度为 600mm~1200 mm时,广泛应用。
柱的选型
3、双肢柱（如图 (c)(d)所示） 形式：有平腹杆双肢柱与斜腹杆双 肢柱两种。该柱是在矩形柱或工字形 柱的基础上，为了减小自重在中部挖 出一些洞而形成。 特点：自重轻、省材料、受力合理。 但整体刚度差、构造较复杂，一般用 于水平荷载较大或柱高较大的厂房 中。
钢结构
钢筋混凝土
用于上述之间的中型厂房。由于钢筋 混凝土单层厂房结构具有整体性好、抗侧刚度大、造价相对 较低等优点，故在实际工程中被较多采用。
4.结构形式
排架结构和刚架结构
排架结构——由横梁（或屋架）、立柱和基础三部分 组成。其特点是梁与柱铰接，柱子与基础为固接。 刚架结构——也是由梁、柱及基础所组成。所不同的 是梁与柱为刚性连接，柱与基础为铰接。
12.3.1 排架的计算简图的确定

对该结构进行简化以得到计算简图，简化原则如 下： 1、柱下端与基础为刚接，上端与屋架为铰接。 2、厂房的屋盖平面内为刚性，不发生轴向变 形。
12.3.1 排架的计算简图的确定

如果是双跨厂房，其平面布置图及横剖面图如图 (a)(b)所示，计算简图如 (c)所示。

②
横向平面排架 横向平面排架是由屋架（屋面梁）、横 向柱列和基础组成，是单层厂房的基本承重 结构。
③
纵向平面排架
④
围护结构
2荷载传递
①、荷载
主要荷载可分为两大类：竖向荷载和水平荷载
竖向荷载包括：屋盖自重、屋面荷载、雪荷载、吊车竖向荷载、 柱重、墙重等。 水平荷载包括：横向水平风荷载、吊车横向制动力、水平地震 作用等。
支撑系统布置 （1）屋盖支撑 横向水平支撑：在第一或第二柱间，沿厂 房跨度方向用十字交叉角钢与屋架上弦或下 弦相连形成水平桁架。 角钢与屋架上弦杆相连称为上弦横向水平 支撑,如图所示。
2
角钢与屋架下弦杆相连称为下弦横向水平支 撑,如图所示。
纵向水平支撑：设在屋架下弦端部节间，沿
厂房纵向，用十字交叉角钢与下弦杆相连。 支撑可沿纵向全长设置，也可在局部设置。 如图所示。
于i柱的抗侧刚度与整个排架柱 总的杭侧刚度的比值,且


Δui值可按附录B(B1)计算，由Δui可求出分配系数ηi，从而求 出各柱顶剪力Vi，最后按静定悬臂柱求出在已知Vi作用下的柱 截面内力。 由此可见，剪力分配法就是将作用在顶部的水平集中力F 按抗侧刚度分配给各柱,再按静定悬臂柱求解柱子内力的方法。
（3）其他荷载作用下
根据上述解题原理，可求出任意荷载（如
Dmax 、 Tmax 等）作用下柱子的内力，不同的 荷载作用下，在不动铰支座中所产生的支反 力Ri，可分别按附录B(B2) 、附图B(B3) 、附 图B(B4) 、附图B(B5) 、附图B(B6) 、附图 B(B7)求解。计算步骤与风荷载作用下的步骤 完全相同。
（ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ）在任意荷载作用下 均布风荷载作用下
①将原结构分解为(b)和(c)两个部 分
②求解(b)排架的柱顶剪力Vi1 Vi1=Ri ③求出总支反力 ④求解(c)排架的柱顶剪力Vi2 ⑤迭加图中(b)与(c)各柱顶的剪力， 得柱顶总剪力
反力R1和R2 可用附录 B(B8)求出。
⑥根据柱顶剪力Vi及柱上所受均布 荷载计算各柱的弯矩。
12.3.2 排架荷载计算
任务：确定作用在排架上 各种荷载的性质、大小及 作用位置。 永久性荷载包括：屋盖 自重G1；悬墙自重G2 ；吊 车梁、轨道及连接件自重 G3 ；上柱自重G4 ；下柱自 重G5等。 可变荷载包括：屋面活 荷载Q1；吊车竖向荷载 Dmax及Dmin；吊车横向水 平荷载Tmax；均布风荷载 q1及q2；屋盖支撑处的集 中风荷载Fw等。

２、可变荷载计算
（4）风荷载Wk
B——计算单元宽度，一般B=6 m或12 m。 γQ ——可变荷载分顶系数， γQ =1.4。 注意：风荷载是变向的，在排 架分析时，应考虑左吹风与右吹 风两种情况。
12.3.3 排架内力分析


内力分析的任务——确定排架柱在各种荷载作用下，各控制 截面上的内力，并绘制出排架柱的弯矩图、轴力图及剪力图 （M图、N图及V图）。 等高排架的内力分析 等高排架——指各柱顶标高均相同的排架。 等高排架的特点——当横梁刚度EA视为无穷大时，各柱柱 顶具有相同的水平位移，即u1=u2=…ui=…un，如图所示。
柱形选择应考虑厂房柱的承载能力，横向刚度、 吊车情况、柱高、柱距等因素。
柱的选型
柱形选择应考虑厂房柱的承载能力，横向刚度、吊 车情况、柱高、柱距等因素。一般可参考下表初定。
续表
续表
12.3 排架计算
12.3.1 排架的计算简图的确定

任务：将实际的厂房简化为一理想的力学模型。 厂房的平面布置如图所示。
②、荷载的传递途径
12.2 单层工业厂房的结构组成和布置
1、平面布置 任务： 确定柱网尺寸、厂房跨度、变形缝的位置。 （1）柱网布置 柱网——各排架柱的纵向、横向定位轴线形成的网格。 任务——确定纵横定位轴线在平面上的相对位置。 布置原则： 满足生产工艺及使用要求： 遵守国家有关厂房建筑统一模数的规定，提高设计标准化 水平。《厂房建筑统一化基本规则》规定：厂房跨度Ｌ应满 足： 当L<18 m时,以3 m为模数,即9 m、12 m、15 m、18 m。 当L>18 m时,以6 m为模数,即24 m、30 m、36 m，……. 厂房柱距一般为6 m,当有特殊要求时,也可有7.5m、9m柱 距。

由于Dmax可以发生在左柱，也可以发生在右 柱，因此计算时应考虑图示的两种情况。
２、可变荷载计算

（3）吊车横向水平荷载 Tmax——指载有额定最大 起重量的小车在行驶中突 然刹车在排架柱上产生的 水平制动力。 Tmax的作用位置——在吊 车梁顶面。有正反两个方 向。
２、可变荷载计算

（3）吊车横向水平荷载
库、金属材料库、成品库等。
⑤.运输工具用房 用于停放、检修各种运输工具的库房。例如，汽车库、 电瓶车库等。

3.结构类别 砖混结构
主要用于厂房跨度小于15 m，高度小 于8 m的无吊车的小型厂房。砖混结构的主要缺点是承载力 较低，整体性差。 主要用于厂房跨度大于36m，吊车起重量 大于150 t的大型厂房。钢结构造价较高。

（2）圈梁 作用：增加墙体的整体性及厂房的整体刚度，防止由于地 基不均匀沉降或较大振动的荷载对墙体产生的不利影响。 设置：置于围护墙内，在同一标高处连续设置形成封闭的 环。设置位置根据厂房具体情况确定，即： 当檐口标高小于8 m时，在檐口附近设一道圈梁； 当檐口标高大于8 m时，宜增设一道； 对有桥式吊车的厂房，还应在吊车梁标高处增设一道。 （3）基础梁 基础梁是用来承托上部围护墙的重量，并将其传给基础， 使墙体与柱子具有相同的沉降，因而在有落地墙体处均应布 置基础梁。基础梁一般是直接放置在柱基的杯口上，当基础 埋深较深时，可将基础梁放置在砼垫块上。
计算Tmax时与Dmax一样，考 虑2台吊车作用，并且按大 车行驶到最不利位置时小车 同时刹车的情况考虑。根据 大车轮子所产生的水平推力 T 可按下式计算Tmax 。