混凝土结构课件(西安建筑科技大学)第3章_单层厂房结构

柱间支撑作用示意图
3.3 结构布置
第三章 单层厂房结构
3
柱间支撑布置
形式：十字交叉形；当柱 间要通行或放置设备，或 柱距较大而不宜采用交叉 支撑时，可采用门架式支 撑。
门架式柱间支撑
分类：对于有吊车的厂房，按其位置可分为上柱柱间支撑和下 柱柱间支撑。 上柱柱间支撑 ：位于牛腿上部，并在柱顶设置通长的刚性系 杆；承受作用在山墙及天窗壁端的风荷载，并保证厂房上部 的纵向刚度。 下柱柱间支撑 ：位于牛腿下部；承受上部支撑传来的内力、 吊车纵向制动力和纵向水平地震作用等，并将其传至基础 。
施工图阶段 ——


确定柱网布置等平面问题 确定结构形式、标高等剖面问题 选择结构构件类型 确定结构布置 确定结构计算简图 荷载计算及排架内力分析 结构构件（柱、基础等）设计 结构布置图（屋面、柱、基础等） 构件布置与配筋图 节点大样图
3.3 结构布置
第三章 单层厂房结构
2
屋盖支撑布置
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、纵向水平系杆、天窗架支撑等。 （1）上弦横向水平支撑 构成：沿厂房跨度方向用交叉角钢、直腹杆和屋架上弦杆构成的水平 桁架。 作用：保证屋架上弦的侧向稳定性；增强屋盖的整体刚度；作为山墙 抗风柱的顶端水平支座，承受由山墙传来的风荷载和其他纵向水平荷 载，并传至厂房纵向柱列。 布置：当屋盖为有檩体系，或屋盖为无檩体系，但屋面板与屋架的连 接质量不能保证且抗风柱与屋架上弦连接，每一伸缩缝区段端部第一 或第二柱间布置；当设有天窗，且天窗通过厂房端部的第二柱间或通 过伸缩缝，应在第一或第二柱间的天窗范围内设置，并在天窗范围内 沿纵向设置1～3道通长的受压系杆，将天窗范围内各榀屋架与上弦横 向水平支撑连系起来。
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 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
单层厂房结构
3.2 结构组成
第三章 单层厂房结构
层数混合 —— 如化学工业、热电厂等 的厂房
3.1 概
述
第三章 单层厂房结构
2 单层厂房的分类
（1）按生产规模可分为：大型、中型和小型 ；
（2）按主要承重材料可分为：
混合结构 ——
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
对无吊车或吊车吨位不超过5t、跨度在15m以内、柱顶标高 不超过8m且无特殊工艺要求的小型厂房，可采用混合结构
钢结构
对有重型吊车、跨度大于36m或有特殊工艺要求的大型厂房， —— 可采用全钢结构或由钢筋混凝土柱与钢屋架组成的结构
3.3 结构布置
第三章 单层厂房结构
2
屋盖支撑布置
上弦横向水平支撑布置
3.3 结构布置
第三章 单层厂房结构
2
屋盖支撑布置
（2）下弦横向水平支撑
构成：沿厂房跨度方向用交叉角 钢、直腹杆和屋架下弦杆构成的 水平桁架 。 作用：将山墙风荷载及纵向水平 荷载传至纵向柱列；防止屋架下 弦侧向振动。 布置：当屋架下弦设有悬挂吊车， 或厂房内有较大振动，或山墙风 荷载通过抗风柱传至屋架下弦， 应在每一伸缩缝区段两端的第一 或第二柱间设置，宜与上弦横向 水平支撑设置在同一柱间。
1
工业厂房的分类
工业厂房由于生产性质、工艺流程、机械设备和产品的不同，按层数分类， 可分为：
如冶金或机械厂的炼钢、轧钢、铸造、锻压、金工、装 单层厂房 —— 配等车间，一般因设有大型机器或设备，产品较重且轮 廓尺寸较大，故宜直接在地面上生产而设计成单层厂房
多层厂房 —— 如精密仪表、电子、食品等工业
3.2 结构组成
第三章 单层厂房结构
1 结构组成
构件名称
外纵墙 山墙 围 护 结 构 连系梁 圈梁 过梁 基础梁 吊车梁
构件作用
厂房的围护构件，承受风荷载及其自重 连系纵向柱列，增强厂房的纵向刚度，并将风荷载 传递给纵向柱列，同时还承受其上部墙体的重量 加强厂房的整体刚度，防止由于地基不均匀沉降或 较大振动荷载引起的不利影响 承受门窗洞口上部墙体的重量，并将它们传给门窗 两侧墙体 承受围护墙体的重量，并将它们传给基础 承受吊车竖向和横向或纵向水平荷载，并将它们分 别传给横向或纵向排架 承受柱、基础梁传来的全部荷载，并将它们传给地 基
3.3 结构布置
第三章 单层厂房结构
3
柱间支撑布置
优点：纵向水平荷载 作用下传力路线较短； 厂房两端的温度伸缩 变形较小；厂房纵向 构件的伸缩受柱间支 撑的约束较小，所引 起的结构温度应力也 较小。
柱间支撑与伸缩变形的关系
3.3 结构布置
第三章 单层厂房结构
4
围护结构布置
（1）抗风柱
抗风柱一般与基础刚 接，与屋架上弦铰接；当 屋架设有下弦横向水平支 撑时，也可与下弦铰接或 同时与上、下弦铰接。抗 风柱与屋架之间一般采用 竖向可以移动、水平方向 又有较大刚度的弹簧板连 接；如厂房沉降量较大时， 宜采用槽形孔螺栓连接。
下弦横向水平支撑布置
3.3 结构布置
第三章 单层厂房结构
2
屋盖支撑布置
（3）纵向水平支撑 构成：由交叉角钢、直杆和屋架下弦第一节间组成的纵向水平桁架 。 作用：加强屋盖结构的横向水平刚度；保证横向水平荷载的纵向分布， 加强厂房的空间工作；保证托架上弦的侧向稳定。 布置：当设有软钩桥 式吊车且厂房高度大、 吊车起重量较大，应 在屋架下弦端节间沿 厂房纵向通长或局部 设置一道；当已设有 下弦横向水平支撑时， 为保证厂房空间刚度， 应尽可能与横向水平 支撑连接，以形成封 闭的水平支撑系统。
3.3 结构布置
第三章 单层厂房结构
3
柱间支撑布置
布置：当设有A6～A8的吊车，或A1～A5的吊车起重量≥10t时或 厂房跨度≥18m，或柱高≥8m时或厂房每列纵向柱总数＜7根时或 设有3t以上的悬挂吊车时或露天吊车栈桥的柱列，应设置柱间支 撑。 上柱柱间支撑设置：一般在伸缩缝区段两端与屋盖横向水平 支撑相对应的柱间以及伸缩缝区段中央或临近中央的柱间 。 下柱柱间支撑设置：在伸缩缝区段中部与上柱柱间支撑相应 的位置 。
混凝土结构设计
第 3 章 单层厂房结构
教材作者：史庆轩 课件制作：谢启芳
课件审查：李晓文
第三章 单层厂房结构
主要内容：
概述 结构组成 结构布置 构件选型与截面设计 横向排架结构内力分析 柱的设计 柱下独立基础设计
重点：
横向排架结构内力分析 柱的设计 柱下独立基础设计
本章主要内容及重点
第三章 单层厂房结构
1 结构组成
屋盖结构 ——

有檩体系 ——
由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖 支撑所组成 由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋
无檩体系 —— 盖支撑组成，有时还包括有天窗架
和托架等构件
屋盖结构
3.2 结构组成
第三章 单层厂房结构
1 结构组成
横向排架 结 构 ——
由横梁、横向柱 列及其基础所组 成的平面骨架， 是厂房的基本承 重结构。厂房承 受的竖向荷载及 横向水平荷载主 要通过横向平面 排架传至基础及 地基
纵向水平支撑布置
3.3 结构布置
第三章 单层厂房结构
2
屋盖支撑布置
（4）垂直支撑
构成：由角钢杆件与屋架直腹杆组成的垂直桁架，形式为十字交叉形 或W形。 作用：保证屋架受荷后在平面外的稳定；传递纵向水平力。 布置：应与下弦横向水平支撑布置在同一柱间内。 当厂房跨度小于18m且无天窗时，一般可不设垂直支撑和水 平系杆； 当厂房跨度18～30m、屋架间距为6m、采用大型屋面板时， 应在每一伸缩缝区段端部的第一或第二柱间，屋架跨中设置 一道垂直支撑； 当屋架跨度大于30m时，应在每一伸缩缝区段端部的第一或 第二柱间，屋架跨度1/3左右的节点处设置两道垂直支撑。
形成天窗以便于采光和通风，承受其上屋面板传 天窗架 来的荷载及天窗上的风荷载等，并将它们传给屋 架 托架 当柱距比屋架间距大时，用以支撑屋架，并将荷 载传给柱
3.2 结构组成
第三章 单层厂房结构
1 结构组成
构件名称 构件作用 备注
屋 屋架或 与柱形成横向排架结构，承受屋盖上的全部竖 盖 屋面梁 向荷载，并将它们传给柱 结 支撑小型屋面板（或瓦材），承受屋面板传来 有檩体系屋盖 檩条 构 的荷载，并将它们传给屋架 中采用 同时为横向排 承受屋盖结构、吊车梁、外墙、柱间支撑等传 排架柱 架和纵向排架 来的竖向和水平荷载，并将它们传给基础 中的构件 柱 承受山墙传来的风荷载，并将它们传给屋盖结 也是围护结构 抗风柱 构和基础 的一部分 支 撑 体 系 屋盖 支撑 柱间 支撑 加强屋盖结构空间刚度，保证屋架的稳定，将 风荷载传给排架结构 加强厂房的纵向刚度和稳定性，承受并传递纵 向水平荷载至排架柱或基础
备注
简支在柱 牛腿上
基础
3.2 结构组成
第三章 单层厂房结构
1
厂房结构的设计步骤
一个建设项目的设计，一般包括工艺设计、建筑设计、结构设计和设备 设计（如水、暖、电等）等几方面。就单层厂房结构设计而言，可分为方案 设计、技术设计和施工图绘制等三个阶段。
工业设计要求 方案设计阶段 ——
技术设计阶段 ——
3.3 结构布置
第三章 单层厂房结构
2
屋盖支撑布置
天窗架支撑布置
3.3 结构布置
第三章 单层厂房结构
3
柱间支撑布置
柱间支撑是纵向平面排架中最主要的抗侧力构件。
构成：由交叉钢杆件 组成，交叉倾角宜取 45°，支撑钢构件的 截面尺寸需经承载力 和稳定计算确定 。
作用：提高厂房的纵 向刚度和稳定性；将 吊车纵向水平制动力、 山墙及天窗端壁的风 荷载、纵向水平地震 作用等传至基础。