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钢筋混凝土单层厂房结构设计在现代工业建筑中，钢筋混凝土单层厂房因其结构简单、施工方便、空间利用率高等优点，被广泛应用于各类工厂、仓库等场所。
钢筋混凝土单层厂房的结构设计是一项复杂而重要的工作，需要综合考虑多方面的因素，以确保厂房的安全性、适用性和经济性。
一、设计前的准备工作在进行钢筋混凝土单层厂房结构设计之前，需要进行充分的准备工作。
首先，要收集相关的设计资料，包括厂房的工艺要求、使用功能、地质条件、气象资料等。
工艺要求决定了厂房的跨度、柱距、高度等基本参数；使用功能影响着厂房的荷载取值；地质条件和气象资料则对基础设计和屋面设计有着重要的影响。
其次，要根据收集到的资料，确定厂房的结构形式。
常见的钢筋混凝土单层厂房结构形式有排架结构和刚架结构。
排架结构由屋架、柱和基础组成，具有受力明确、计算简单的优点；刚架结构则由横梁和柱组成刚架，具有结构刚度大、节省材料的特点。
选择结构形式时，需要综合考虑厂房的跨度、高度、吊车起重量等因素。
二、结构布置结构布置是钢筋混凝土单层厂房结构设计的关键环节。
合理的结构布置不仅能够保证厂房的结构安全，还能够提高厂房的使用空间和经济性。
1、柱网布置柱网布置应根据厂房的工艺要求和使用功能确定，同时要考虑结构的合理性和经济性。
常见的柱距有 6m、9m、12m 等，跨度则根据工艺要求和吊车跨度确定，一般在 12m 至 36m 之间。
柱网布置应尽量规则、整齐，以方便施工和使用。
2、屋盖结构布置屋盖结构一般采用有檩体系或无檩体系。
有檩体系由屋架、檩条和屋面板组成，适用于小型厂房；无檩体系由屋面板直接搁置在屋架上，适用于大中型厂房。
屋盖结构的布置应考虑屋面排水、保温隔热等要求。
3、吊车梁布置吊车梁的布置应根据吊车的起重量、工作级别和跨度确定。
吊车梁一般沿厂房纵向布置，其两端支撑在柱的牛腿上。
4、支撑系统布置支撑系统包括屋盖支撑和柱间支撑。
屋盖支撑包括上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、纵向水平支撑、垂直支撑和系杆等，其作用是保证屋盖结构的空间稳定性。
钢筋混凝土单层工业厂房习题一、填空题：1、厂房屋盖结构有 、 两种类型。
2、厂房横向排架是由 、 、 组成。
3、厂房纵向排架是由 、 、 、 、 组成。
4、屋架之间的支撑包括 、 、 、 。
5、钢筋混凝土排架结构单层厂房当室内最大间距为 ，室外露天最大间距为 时，需设伸缩缝。
6、柱间支撑按其位置可分为 和 。
7、单厂排架内力组合的目的是 。
8、钢筋混凝土单层厂房排架的类型有 、 两种。
9、等高排架在任意荷载作用下的内力计算方法是 。
10、厂房柱牛腿的类型有 、 两种。
二、判断题：1、单层厂房有檩体系屋盖整体性和刚度好。
（ ）2、单层厂房无檩体系屋盖整体性和刚度好。
（ ）3、钢筋混凝土排架结构单层厂房，除基础之外，所有构件都是预制的。
（ ）4、单层工业厂房结构计算时，横向排架和纵向排架都必须计算。
（ ）5、单层工业厂房的牛腿柱的牛腿主要发生斜压破坏。
（ ）6、等高排架在任意何载作用下都可采用剪力分配法进行计算。
（ ）7、不等高排架在任意何载作用下都可采用剪力分配法进行计算。
（ ）8、排架结构内力组合时，恒载在任何情况下都参与组合。
（ ）9、风荷载分左来风和右来风，二者同时参与组合。
（ ）10、单层单跨的厂房参与组合的吊车台数最多考虑两台。
（ ）三、选择题：1、有吊车厂房结构温度区段的纵向排架柱间支撑布置原则以下列（ ）项为正确做法。
A 下柱支撑布置在中部，上柱支撑布置在中部及两端B 下柱支撑布置在两端，上柱支撑布置在中部C 下柱支撑布置在中部，上柱支撑布置在两端D 下柱支撑布置在中部及两端，上柱支撑布置在中部2、单层厂房排架柱内力组合中可变荷载的下列特点，（ ）有误。
A 吊车竖向荷载，每跨都有max D 在左、min D 在右及min D 在左、 max D 在右两种情况；每次只选一种B 吊车横向水平荷载m ax T 同时作用在该跨左、右两柱，且有正、反两个方向 C max D 或min D 必有m ax T ，但有m ax T 不一定有max D 或min D D 风荷载有左来风和右来风，每次选一种3、当单层工业厂房纵向排架柱列数（ ）时，纵向排架也需计算。
[p176]【例2.1.4-1】图2.1.4—5现浇钢筋混凝土单层厂房，屋面板顶面标高5.0m；柱基础顶面标高-0.5m；柱截面尺寸为：Z3=300mm×400mm，Z4=400mm×500mm，Z5=300mm×400mm；（注：柱中心线与轴线重合)用现场机拌C25混凝土20石泵送，求现浇混凝土工程清单项目费（不含基础，不计措施项目费)。
图2.1.4-5 现浇钢筋混凝土单层厂房解：1.清单项目编制(1)现浇柱依据计价规范清单项目，现浇柱混凝土工程清单项目为：010*********矩形柱：柱高度5.0m；柱截面尺寸0.12～0.2m2：C25混凝土20石；现场机拌。
包含的工程内容为：1)矩形柱浇捣；（2)现浇有梁板依据计价规范清单项目，现浇板混凝土工程项目为：010*********现浇有梁板：板底标高4.9m：板厚100mm；C25混凝土20石加防水粉；现场机拌。
包含的工程内容：1)有梁板浇捣；（3)现浇挑檐、天沟现浇挑檐、天沟混凝土工程项目为：010*********现浇挑檐、天沟：C25混凝土20石加防水粉；现场机拌。
包含的工程内容：1)挑檐、天沟浇捣；2.工程量计算清单工程量（1)现浇柱Z3：0.3×0.4×5.5×4=2.64（m3)（0.3+0.4）*2*5.5*4Z4：0.4×0.5×5.5×4=4.40（m3)Z5：0.3×0.4×5.5×4=2.64（m3)小计：9.68m3（2)现浇有梁板[和板并在一起的梁]WKLl：（16梁轴长-0.15×2z3-0.4×2z4)×0.2梁宽×（0.5梁高-0.1板厚)×2=2.38（m3)WLl：（16-0.15×2-0.3×2)×0.2×（0.4-0.1)×2=1.82（m3)WKL2：（10-0.2×2-0.4×2)×0.2×（0.5-0.1)×2=1.41（m3)WKL3：（10-0.25×2)×0.3×（0.9-0.1)×2=4.56（m3)板：[（10+0.2柱外边×2)×（16+0.15×2)-（0.3×0.4×8+0.4×0.5×4)柱位]×0.1板厚=16.77（m3)小计：26.94m3（3)现浇挑檐、天沟：［注意计算规则：什么情况为挑檐?］｛〔0.3×（16+0.35×2)]+[0.2×（11-0.3×2)〕｝×2×0.1=1.42（m3)[p275上]【例2.4.1－1】如图2.4.1－4所示，现浇钢筋混凝土单层厂房屋盖，屋面板顶面标高5.０m；柱基础顶面标高-0.5m；柱截面尺寸为：Z3＝300mmX400mm，Z4=400mnm×500mm，Z5=300mm×400mm。
钢筋混凝土单层工业厂房课程设计计算书根据布置要求，确定结构布置图如下图：图1一.结构选型跨度取为L=24 m（L k=24-1.5=22.5 m），轨顶标高为（10.8+2.6+0.22）=13.62m取为13.7m，吊车为中级工作级别，软钩桥式吊车30/5T、10T两台吊车的工业厂房。
1.屋面板{04G410（一）}选用标准图集中的预应力混凝土大型屋面板，板重（包括灌缝在内）标准值为1.4 kN/m2 2.屋架{04G415（三）}7. 吊车轨道联结{04G325}轨道及零件中为1 kN/m2轨道及垫层构造高度为200mm。
按A4级工作级别，Q=30T，L k=22.5m,根据吊车规格参数计算最大轮压设计值：P d=1.05×1.4×1.15×P k =1.05×1.4×1.15×290=490.25kN选用：轨道联结DGL-11，490.25kN <510 kN 满足要求。
墙厚度240mm，砖强度等级≥MU10，砂浆强度等级≥M5。
柱距为6m时窗宽3600mm，安全等级为二级，重要性系数1.0。
（1）.纵墙（柱距为6m）选用：JL-3（有门、有窗）；（2）.山墙选用：JL-24（有窗）。
二.排架柱截面尺寸确定、基础埋深确定1.排架柱截面尺寸确定材料选用：C30混凝土，f c=14.3 N.mm2 ,f tk=2.01 N.mm2 ,f t=1.43 N.mm2；钢筋：受力筋为HRB400，f y=360 N.mm2 ,Es=2.0×105 N.mm2；箍筋为HRB235，f y=210 N.mm2①．尺寸的确定轨顶标高：取10.8m；轨顶标志标高：10.8+2.734+0.22=13.75m，则取为13.8m；牛腿标高=10.8-1.2-0.19=9.41m，取为9600mm；轨顶构造标高=9.6+1.2+0.19=10.99m；柱顶标高=10.99+2.14=13.13m（取为13.8mm）；上柱高度H0=13.8-9.6=4.2m；下柱高度H L=9.6-(-0.9)=10.5m；柱计算高度H=4.2+10.5=14.7m地基基础设计等级丙级,保护层厚40mm。
钢筋混凝土单层厂房(一)单层厂房的结构类型单层厂房是各类厂房中最基本的、应用最普遍的一种；，它对各种类型的工业生产有较大的适应性，如冶金和机械工业工厂中的轧钢、炼钢，铸造，锻压、金工、装配等车间，往往设有较重的机械和设备，产品较重且轮廓尺寸较大，因而大多采用单层厂房结构。
单层厂房按其主要承重结构的材料分，有混合结构、钢结构和钢筋混凝土结构。
厂房内无吊车或吊车起重量不超过50kN、跨度在15m以内、柱顶标高在5m以内，无特殊工艺要求的小型厂房，可采用混合结构(砖柱、钢筋混凝土屋架、木屋架或轻钢屋架)。
当吊车吨位在250kN(中级工作制)以上、跨度大于36m的大型厂房或有特殊工艺要求的厂房(如设有100kN以上锻锤的车间以及高温车间的特殊部位等)，一般采用钢屋架、钢筋混凝土柱或全钢结构。
其他大部分厂房均可采用钢筋混凝土结构。
而且，目前除特殊情况外，均采用装配式钢筋混凝土结构。
单层厂房按主要结构的受力形式分有排架结构和刚架结构。
钢筋混凝土排架结构是由屋面梁或屋架、柱和基础所组成。
柱与屋架铰接，而与基础刚接(图11-75)。
根据厂房工艺和使用要求的不同，排架结构可做成等高(图11-76b)、不等高(图11-76c、d)等形式。
钢筋混凝土排架结构的刚度大，耐久性和防水性好，施工方便，目前大多数厂房均采用这一类结构。
它的跨度可达30多米，高度可达20多米，吊车吨位可达1500kN甚至更大。
图11—77为钢屋架与钢筋混凝土柱组成的排架结构，它一般用于跨度较大的厂房。
当以砖墙或砖垛代替钢筋混凝土柱时，则为砖排架结构，一般用于轻型厂房，目前常用的刚架结构是装配式钢筋混凝土门式刚架：它是由梁或屋架与柱刚接为同一构件，柱与基础一般为铰接，使基础不受弯矩，减少基础用料，同时也可减少基础变形对结构的影响，图11—78为钢筋混凝土三铰、两铰及无铰门式刚架。
(二)单层厂房结构组成和布置1．结构组成装配式钢筋混凝土排架结构是目前单层厂房中最基本的、应用比较普遍的结构形式。
钢筋混凝土单层厂房
(一)单层厂房的结构类型
单层厂房是各类厂房中最基本的、应用最普遍的一种；，它对各种类型的工业生产有较大的适应性，如冶金和机械工业工厂中的轧钢、炼钢，铸造，锻压、金工、装配等车间，往往设有较重的机械和设备，产品较重且轮廓尺寸较大，因而大多采用单层厂房结构。
单层厂房按其主要承重结构的材料分，有混合结构、钢结构和钢筋混凝土结构。
厂房内无吊车或吊车起重量不超过50kN、跨度在15m以内、柱顶标高在5m以内，无特殊工艺要求的小型厂房，可采用混合结构(砖柱、钢筋混凝土屋架、木屋架或轻钢屋架)。
当吊车吨位在250kN(中级工作制)以上、跨度大于36m的大型厂房或有特殊工艺要求的厂房(如设有100kN以上锻锤的车间以及高温车间的特殊部位等)，一般采用钢屋架、钢筋混凝土柱或全钢结构。
其他大部分厂房均可采用钢筋混凝土结构。
而且，目前除特殊情况外，均采用装配式钢筋混凝土结构。
单层厂房按主要结构的受力形式分有排架结构和刚架结构。
钢筋混凝土排架结构是由屋面梁或屋架、柱和基础所组成。
柱与屋架铰接，而与基础刚接(图11-75)。
根据厂房工艺和使用要求的不同，排架结构可做成等高(图11-76b)、不等高(图11-76c、d)等形式。
钢筋混凝土排架结构的刚度大，耐久性和防水性好，施工方便，目前大多数厂房均采用这一类结构。
它的跨度可达30多米，高度可达20多米，吊车吨位
可达1500kN甚至更大。
图11—77为钢屋架与钢筋混凝土柱组成的排架结构，它一般用于跨度较大的厂房。
当以砖墙或砖垛代替钢筋混凝土柱时，则为砖排架结构，一般用于轻型厂房，目前常用的刚架结构是装配式钢筋混凝土门式刚架：它是由梁或屋架与柱刚接为同一构件，柱与基础一般为铰接，使基础不受弯矩，减少基础用料，同时也可减少基础变形对结构的影响，图11—78为钢筋混凝土三铰、两铰及无铰门式刚架。
(二)单层厂房结构组成和布置
1．结构组成
装配式钢筋混凝土排架结构是目前单层厂房中最基本的、应用比较普遍的结构形式。
这种结构受力明确、设计与施工方便。
它通常由下列构件组成，并相互连成一整体(图
11-79)。
(1)屋盖结构、屋盖结构分无檩和有檩两种体系。
无檩体系由大型屋面板、屋面梁或屋架(包括屋盖支撑／所组成；有檩体系由小型屋面板、檩条、屋架(包括屋盖支撑)组成，屋盖结构有时还设有天窗架，托架，屋盖结构起围护和承重双重作用。
(2)柱子。
承受屋架、吊车梁、外墙和支撑传来的荷载，把它们传给基础。
(3)吊车梁。
两端简支在柱子牛腿上，主要承受吊车竖向和水平荷载。
(4)支撑。
包括屋盖支撑和柱间支撑，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性，同时起传递风载和吊车水平荷载或地震力的作用。
(5)基础。
承受柱和基础梁传来的荷载并将它传至地基。
(6)围护结构。
包括纵墙及横墙(山墙)以及由墙梁(有时还有抗风梁及抗风桁架)和基础梁等组成的墙架。
它们主要是承受墙体和构件的白重以及作用在墙面上的风荷载。
2．柱网布置
厂房承重柱(或承重墙)的纵向和横向定位轴线，在平面上排列所形成的网格，称为柱网。
柱网布置就是确定纵向定位轴线之间(柱距)和横向定位轴线之间(跨度)的尺寸。
确定柱网尺寸，即是确定柱的位置，同时也是确定屋面板、屋架和吊车梁等构件的跨度并涉及到
厂房结构构件的布置。
柱网布置应满足生产工艺流程的要求，并遵守国家有关厂房建筑统一模数制的规定，为厂房结构构件的统一、通用及施工工厂化创造条件。
柱网布置的原则一般为：
厂房跨度小于或等于18m时，应采用3m的倍数；跨度大于18m时，应采用6m的倍数。
厂房柱距应采用6m或6m的倍数。
当工艺布置有明显的优越性时，亦可采用21m、27m、33m的跨度和9m或其他柱距。
目前，一般单层厂房大多采用6m柱距，但从现代化工业发展趋势来看，扩大柱距，对增加车间的有效面积，提高设备布置和工艺布置的灵活性、机械化施工中减少结构构件的数量和加快施工进度等都是有利的。
当厂房较为高大时，采用9m或12m柱距较6m 柱距优越。
当然，由于构件尺寸增大，也给制作、运输和吊装带来不方便。
12m柱距是6m柱距的扩大模数，在大小车间相结合时，两者可配合使用，此外，12m柱距可以利用现有设备做成6m屋面板系统(有托架的)，当条件具备时又可直接采用12m屋面板(无托架的)。
所以，在选择12m柱距和9m柱距时，应优先采用前者。
3. 支撑布置
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。
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设在下弦平面内的纵向水平支撑。
4. 抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁的布置
(1)抗风柱。
当厂房高度和跨度均不大(柱顶在8m以下，跨度为9-12m)时，可在山墙设置砖壁柱作为抗风柱；当高度和跨度较大时，一般都设置钢筋混凝土抗风柱，柱外侧再贴砌山墙。
在很高的厂房中，为不使抗风柱的截面尺寸过大，可加没水平抗风梁或钢抗风桁架，作为抗风柱的中间铰支点。
抗风柱与屋架连接必须满足两个要求：一是在水平方向必须与屋架有可靠的连接以保证有效地传递风载；二是在竖向应允许两者之间有一定相对位移的可能性，以防厂房与抗风柱沉降不均匀寸产生不利影响。
(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，和柱连接仅起拉结作用。
圈梁不承受墙体重量，所以柱上不设置支承圈梁的牛腿。
圈梁的布置与墙体高度、对厂房刚度的要求以及地基情况有关。
对于一般单层厂房，可参照下列原则布置：对无桥式吊车的厂房，当墙厚≤240mm、檐高为5—8m时，应在檐口附近布置一道，当檐高大于8m时，宜增设一道，对有桥式吊车或有较大振动设备的厂房，除在檐口或窗顶布置圈梁外，尚宜在吊车梁标高处或墙中适当位置增设一道，外墙高度大干15m时还应适当增设。
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。
过梁的作用是承托窗洞口上部的墙体重量。
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，使一个构件起到两种或三种构件的作用，以节约材料，简化施工。
在一般厂房中，通常用基础梁来承托围护墙体的重量，而不另做墙基础。
基础梁底部距土壤表面应预留100mm的空隙，使梁可随柱基础一起沉降。
在基础梁下有冻胀性土时，应在梁下铺设一层干砂、碎砖或矿渣等松散材料，并留50～150mm的空隙。
这可防止土壤冻结膨胀时将梁顶裂。
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。
当厂房内有较大振动的设备或在地震区时，基础梁与柱应有可靠的连接。
(三)变形缝
在单层厂房中有时需设置变形缝，它包括伸缩缝、沉降缝和防震缝。
如果厂房长度和宽度过大，当气温变化时，将使结构内部产生很大的温度内力，严重的可使墙面、屋面等拉裂，影响使用。
为减小厂房结构中的温度应力，需要用伸缩缝将厂房结构分成几个温度区段-伸缩缝的作法是从基础顶面开始，将桕邻温度区段的上部结构完全分开，并留出一定宽度的缝隙，使上部结构在气温有变化寸，水平方向可以自山地发生变形。
温度区段的形状应力求简单，并使伸缩缝的数量最少，温度区段的长度(伸缩缝之间的距离)取决于结构类型和温度变化情况。
《混凝土规范》规定，室内的装配式钢筋混凝土排架结构的伸缩缝最大间距为lOOm，露天的装配式钢筋混凝土排架结构为70m。
一般单层厂房排架结构中不设置沉降缝．只有在特殊条件：下才考虑设置，如厂房相邻两部分高度相差很大，两跨间吊车起重量相差悬殊，地基强度或—下卧层土质有极大差别，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。
沉降缝应将建筑物从屋顶到基础全部分开，当缝两边的厂房有过大的不均匀沉降时，不致使结构产生较大的附加应力和变形，沉降缝可兼作伸缩缝，而伸缩缝不能兼作沉降缝、防震缝是为了减轻厂房地震灾害而采取的措施之一、关于防震缝详见《抗震规范》。
(四)单层厂房的受力特点
单层厂房结构所承受的主要荷载如
图11-80所示。
图11-80 单层厂房的荷载
厂房的基本承重结构为由横梁(屋面梁或屋架)与横向柱列(柱及基础)组成的横向排架，竖向荷载以及横向水平荷载主要通过横向排架传到基础和地基：除横向排架外，厂房的纵向柱列通过吊车梁、连系梁、柱间支撑等构件的联系，也形成—个骨架体系，承受作用在山墙和天窗端壁，然后通过屋盖结构传来的纵向风荷载以及吊车纵向水平荷载等(图11-81)。
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图11—81 纵向排架荷载传递示意图。
