单层厂房教学课件[业界精制]

单层厂房钢结构
钢屋架－檩条－轻型屋面板结构体系 优点：构件自重轻，用料省，运输安装轻便
缺点：构件较多，构造较复杂，吊装次数较多
在横向支撑或垂直支撑节点处应沿房屋通长设置系杆。 8M0，其它节间的正弯矩和节点负弯矩M2＝±0. 屋盖构件数量多，整体刚度差。 刚接：连接于钢柱上。 抗风柱支承在屋架下弦时，
图 垂直支撑的Βιβλιοθήκη 置无天窗，跨 度l<30m，布置 在屋架两端、跨 中。
无天窗，跨度 l>30m，布置在屋 架两端、跨度l/3 处。
单层厂房钢结构
垂直支撑
一般跨度房屋的系垂杆受直力很支小，撑柔性即系杆在的设相计可邻按[λ两]＝3榀50，桁400架控制的，常对用单应角钢竖截面杆； (或斜杆)间平
常用的腹杆体系人字式、交叉式、再分式。
上弦横向水平支撑一般应设置在房屋两端或纵向温度区段 两端的第一柱间或第二柱间，其最大间距为60m，否则在中间 应增设一道或几道支撑。有时可将其布置在第二个柱间，但在 第一个柱间要设置刚性系杆以支持端屋架和传递端墙风力。
单层厂房钢结构
上弦横向水平支撑，通常采用单角钢柔性铰 。
叉斜腹杆和双角钢十形或T 形截面受压横腹杆(横腹杆型式与
单层厂房钢结构
如在房屋两端的柱间内设置上弦横向支撑桁架，则屋架上 弦将屈曲成多个“半波”，从而提高上弦杆的整体稳定性，亦 即提高了承载能力。由此可见平面桁架如无支撑系统从侧面 “扶持”，将不能发挥它的承重作用。
单层厂房钢结构
屋盖支撑系统做法是： 首先在屋盖两端的两榀相邻平面屋架对应的上弦杆间、 下弦杆间、端部竖杆(或斜杆)间、以及跨中某些竖杆(或斜 杆）间，用水平、垂直和倾斜方向的支撑杆件互相联系； 这样就在垂直于两相相邻屋架的侧向形成许多水平和垂直 支撑桁架(即图中的上、下弦横向水平支撑和端部、跨中垂 直支撑)，并与两榀相邻屋架共同组成坚强的空间桁架结构 体系。

• 第四部为：吊车梁的设计
◆ 本章重点：普通钢屋架设计。
◆ 本章难点：普通钢屋架设计、吊车梁的设计。
◆ 本章学习方法建议及参考资料：本章与实际联系较紧
密，建议学生多多思考。
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Hale Waihona Puke 1单层厂房结构8.1 单层厂房钢结构的组成及布置原则
8.1.1 单层厂房钢结构的组成
单层厂房钢结构一般是由屋盖结构、柱、吊车梁、制动梁 （或制动桁架）、各种支撑以及墙架等构件组成的空间体系 （图8.1）。这些构件按其作用可分为下面几类：
进行柱网布置时，应注意以下几方面的问题： (1) 应满足生产工艺要求。厂房是直接为工
业生产服务的，不同性质的厂房具有不同的生 产工艺流程，各种工艺流程所需主要设备、产 品尺寸和生产空间都是决定跨度和柱距的主要 因素。柱的位置（包括柱下基础的位置）应和 地上（地下）设备、机械及起重运输设备等相 协调。此外，柱网布置尚应考虑未来生产发展 和生产工艺的可能变动。
(4)、吊车梁和制动梁（或制动桁架）主要承受吊 车竖向及水平荷载，并将这些荷载传到横向框架和 纵向框架上。
(5)、墙架 承受墙体的自重和风荷载。 此外，还有一些次要的构件如梯子、走道、门
窗等。在某些单层厂房钢结构中，由于工艺操作上 的要求，还设有工作平台。
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图8.3 完整最新ppt
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温度伸缩缝最普遍的做法是设置双柱。即在缝的两旁布置两
个无任何纵向构件联系的横向框架，使温度伸缩缝的中线和定位 轴线重合(图8.2,a)；在设备布置条件不允许时，可采用插入距的 方式(图8.2,b)，将缝两旁的柱放在同一基础上，其轴线间距一般 可采用1m，对于重型厂房由于柱的截面较大，可能要放大到 1.5m或2m，有时甚至到3m，方能满足温度伸缩缝的构造要求。

（2）围护结构
单层厂房的外围结构主要包括外墙、屋顶、地面、门窗及天 窗，是单层工业厂房的外壳，对于维持厂房室内良好的物理环境 起着重要的保障作用。
7.1.3 单层工业厂房内部的起重运输设备
（一）单轨悬挂式吊车
单轨悬挂式吊车按操纵方法有手动和电动两种。 此吊车由运行和提升两部分组成，安装在工字形钢轨上，钢轨 悬挂在屋架（或屋面大梁）下弦上，轨道为单轨式，布置或直或 曲。为此厂房屋顶应有较大的刚度，以适应吊车荷载的作用。悬 挂式吊车的起重量较小，一般为1~2t。
（二）其他结构
单层工业厂房的承重结构除上述骨架结构外，还有其他结 构形式。 一类是上述骨架结构中，屋顶部分改用轻型屋盖，如V 形折板结构、单面或双面曲壳结构或者网架结构。
这类结构的屋盖属于空间结构，其特点是受力合理，能充分 地发挥材料的力学性能，其空间刚度大，抗震性能较强。缺陷是施工复杂， 大跨及连跨厂房不便采用。
（3）钢结构
其主要承重构件全部采用钢材制作。 这种骨架结构自重轻，抗震性能好，施工速度快，主要用于跨 度巨大、空间高、吊车荷载重、高温或振动荷载大的厂房。但钢结 构易锈蚀，防火性能差，保护维修费用高，使用时应采取必要的防 护措施。 究竟选择哪种骨架结构，应根据厂房的用途、规模、生产工艺 和起重运输设备、施工条件、材料供应情况等因素综合分析而定。
等。
（4）储藏类建筑
储存各种原料、半成品或成品的仓库，如：材料库、成品
库等。
（5）运输工具用房
（二）按厂房生产状况分
（1）冷加工厂房
在正常温湿度状况下进行生产的车间，如：机械加工、装配等车 间。
（2）热加工厂房
在高温或熔化状态下进行生产的车间。在生产中产生大量的热量 及有害气体、烟尘。如：冶炼、铸造、锻造和轧钢等车间。

材料准备
根据工程需要，采购合格的建 筑材料、构配件和设备。
现场准备
平整场地、搭建临时设施、确 保水电供应，做好施工现场的
准备工作。
基础施工
定位放线
根据设计图纸，确定厂房各部分的准确位置。
基础施工
浇筑混凝土基础或采用其他基础结构形式， 确保厂房的稳定性和安全性。
土方开挖
按照设计要求，进行土方的挖掘和运输。
装修施工
内外墙面装修
采用涂料、瓷砖、幕墙等材料，对厂房内 外墙面进行装修。
地面处理
对厂房地面进行硬化、防滑、防腐等处理， 提高地面的使用性能。
安装门窗
根据设计要求，安装合适的门窗，确保厂 房的通风和采光性能。
装修验收
完成装修施工后，进行质量检测和验收， 确保符合设计要求。
单层工业厂房的维护与保 养
日常维护保养
日常清洁
01
保持厂房内外整洁，定期清扫灰尘和杂物，以防止积累影响设
备运行。
设备检查
02
每天检查设备运行状况，注意Fra bibliotek否有异常声音或振动，及时发
现并处理。
润滑保养
03
定期对设备进行润滑保养，保证设备正常运转，延长使用寿命。
定期检查维修
定期全面检查
根据设备运行情况和维修记录，制定定期全面检查计划，确保设 备正常运行。
于支持生产活动。
包括办公室、控制室等， 用于管理和控制整个厂 房的运行。
包括废水处理、废气排 放等设施，用于保护环
境，符合环保要求。
单层工业厂房的设计
厂房平面设计
平面布局
根据工艺流程和设备布置要求，确定各功能区域 的位置和面积，确保生产流程顺畅。
交通组织

2 单层厂房结构设计2.0 单层工业厂房结构设计基本要求本课程设计的基本要求是：●通过课程设计，掌握工业建筑设计的特点，装配式混凝土排架的受力特点；●掌握单层工业厂房荷载特点、传力路径，掌握厂房抗力构件的形式及组成方案；●掌握装配式结构中标准构件的选型；●掌握单层工业厂房排架的内力分析、内力组合和构件截面设计方法；●正确理解和运用构造措施，保证结构正常工作条件；●掌握表达设计意图的正确方法，包括各部分图纸的作用、应达到的深度和正确的表示方式。

2.1 结构类型和结构体系方案设计：●确定结构类型和结构体系；●结构布置；●构件选型。

结构类型：●混合结构●钢结构●混凝土结构结构体系：●排架结构：由屋架或屋面梁、柱和基础组成，柱顶与屋架铰接，柱底与基础顶面固接。

适用范围：跨度可超过30m，高度可达20～30m或更大，吊车吨位可达150t甚至更大。

刚架结构：由横梁、柱和基础组成。

柱顶与横梁刚接，为同一构件，柱底与基础一般为铰接，有时也采用刚接。

如二铰门架（门架顶点为刚接）、三铰门架（门架顶点为铰接）。

适用范围：无吊车或吊车吨位不超过10t，跨度不超过18m的中、小型单层厂房或仓库。

2.2 排架结构组成及荷载传递2.2.1 结构组成（图2.2.1）排架柱顶以上部分各构件，包括屋面板、天窗架、屋架、托架等。

屋盖结构体系：●无檩屋盖结构体系：由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋盖支撑所组成，有时还包括天窗架和托架。

●有檩屋盖结构体系：由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖支撑所组成。

单层工业厂房主要采用无檩屋盖结构形式。

2、纵、横向平面排架●横向平面排架（图 2.2.2），由横梁（屋架或屋面梁）和横向柱列（包括基础）所组成，是厂房的基本承重结构。

●纵向平面排架（图 2.2.3），由连系梁、吊车梁、纵向柱列（包括基础）和柱间支撑等组成。

围护结构包括：纵墙、横墙（山墙）、抗风柱、连系梁、基础梁等构件。

2.2.2 荷载传递1、荷载分类永久荷载（恒荷载）：包括各种构件、围护结构及固定设备的自重。

由图所示细部构造关系可知：
e=h+Cb+B 式中 h——上柱截面高度（mm），根据厂房高度、跨度、柱距及吊车起重量
确定；
B——吊车桥架端部构造长度（mm），即吊车轨道中心线至吊车端部外 缘的距离，可查阅吊车规格资料；
Q≤2C0b—t时—，吊C车b≥端8部0m外m；缘Q至≥上75柱t时内，缘C的b≥安10全0m净m。空C尺b值寸主（要mm考）虑，吊当车吊和车柱起子重的量
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（二）其他结构
单层工业厂房的承重结构除上述骨架结构外，还有其他结构形式。
一类是上述骨架结构中，屋顶部分改用轻型屋盖，如V形折板 结构、单面或双面曲壳结构或者网架结构。
这类结构的屋盖属于空间结构，其特点是受力合理，能充分地发挥材
料的力学性能，其空间刚度大，抗震性能较强。缺陷是施工复杂，大跨及 连跨厂房不便采用。
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工艺设计人员根据工艺流程和设备布置状况，对跨度和柱距 提出初始的要求，建筑设计人员在此基础上，依照建筑及结构的 设计原则，最终确定厂房的跨度和柱距。选择柱网时要综合考虑 以下几个方面：
（1）满足生产工艺提出的要求； （2）遵守《厂房建筑模数协调标准》的有关规定； （3）尽量扩大柱网，提高厂房的通用性； （4）满足建筑材料、建筑结构和施工等方面的技术性要求； （5）尽量降低工程造价。
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（2）钢筋混凝土结构
这种骨架结构主要由横向骨架和纵向连系构件组成。
横向骨架体系包括屋面大梁（屋架）、柱子、柱基础等。 纵向连系构件包括屋面板、连系梁、吊车梁、基础梁等。
这种结构坚固耐久，建设周期短，与钢结构相比可节省钢材， 造价较低，故在国内外工业建筑中应用十分广泛。唯其自重大， 抗震性能比钢结构厂房差。

钢筋混凝土结构厂房的缺点
总结词
钢筋混凝土结构厂房也存在一些缺点，如施 工周期长、材料成本高、重量大等。
详细描述
钢筋混凝土结构的施工需要经过多个步骤， 包括模板制作、钢筋骨架安装、混凝土浇筑 等，因此施工周期相对较长。同时，钢筋和 水泥等原材料的价格较高，导致整个结构的 造价较高。此外，由于混凝土的密度较大， 钢筋混凝土结构的重量也较大，对地基的要
施工难点
由于厂房数量较多，施工时需要解决 各个厂房之间的协调和配合问题。
某现代化工业园区的绿色钢筋混凝土单层厂房
厂房规模
该厂房占地面积约3000平方米，高度 为10米。
设备配置
厂房内配置有先进的工业设备和生产 线，以及相应的通风、照明、消防等 设施。同时，还设有能源回收和再利 用系统。
结构特点
厂房采用钢筋混凝土框架结构，横向 为排架结构，纵向为框架结构。屋顶 采用预制钢筋混凝土板，并设有太阳 能板和风力发电设备。
钢筋混凝土结构是一种由混凝土和钢筋组成的复合结构，具有强度高、耐久性好、 抗震性能优异等特点。
详细描述
钢筋混凝土结构是由水泥、骨料、水等原材料按一定比例混合，加入钢筋骨架， 经过硬化过程而形成的。其强度和耐久性均高于普通混凝土结构，能够承受较大 的荷载和抵抗各种自然灾害，如地震、风灾等。
钢筋混凝土结构厂房的优点
发展前景
可持续性发展
随着环保意识的提高，钢筋混凝 土单层厂房的可持续性发展成为 未来的重要趋势，包括节能设计、
绿色建材的使用等。
智能化发展
随着工业4.0和智能制造的推进， 钢筋混凝土单层厂房将向智能化 方向发展，实现自动化生产和信
息化管理。
多功能化与定制化
为了满足不同领域的需求，钢筋 混凝土单层厂房将向多功能化和 定制化方向发展，提供更加灵活

冶金、机械
构件的内力大、截面大、材料用量多
荷载、跨度及高度较大； 动力荷载作用(吊车荷载)；
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单层厂房的特点
按结构材料分类
1.砌体混合结构 砖柱+钢筋混凝土屋架//木屋架//轻钢结构屋架； 用于小型厂房；
2.钢筋混凝土结构 钢筋混凝土柱+钢屋架//钢筋混凝土屋架； 用于大型厂房；
选定各种结构构件、排架内力分析、柱及基础的配筋设 计在内的结构设计说明书，构件间连接的构造草图。
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第一章 单层厂房结构的组成和布置
1.1 单层工业厂房的结构组成和传力途径 1.2 单层工业厂房的结构布置 1.3 单层工业厂房的支撑系统
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单层厂房的特点
服务于生产
钢筋混凝土单层工业厂房
建筑之家
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主要设计流程
1由工艺专业向土建专业提出一系列土建设计要求。
①根据生产工艺提出厂房各功能区域的平面布局， 如厂房的跨度和跨数，各功能区域所需的长度和平面关 系，主要设备布置，交通运输等；
②根据生产条件提出对厂房各部分的技术要求， 如吊车型式、吨位和轨顶标高，主要设备埋深，采光通 风，保暖隔热，防震防腐等。
7排架柱
10连系梁
11基础梁
9基础
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15柱间支撑 10
1.1.1结构组成
1.屋盖结构
A.组成 屋面板+屋架（屋面梁）+天窗架+托架
B.分类 无檩屋盖：屋面板直接支承在屋架上，大中型厂房；
有檩屋盖：屋面板支承在檩条上，檩条支承在屋架上， 用于小型厂房。

e=750 mm。
•
e=h十k十B
• 式中：h-上柱截面高度（常用400 mm）；
•
k-安全间隙(吊车起重量W≤50t时，K≮80 mm；
W≥75t时，
•
K≮100 mm)
•
B-吊车轨道中心线到吊车端部的尺寸（表9-2）。
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• 在吊车起重量不大于20t、厂房柱距为6m的条件下,e值不 会大于750mm。
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• 三、桥式吊车
• 它是由桥架和起重行车（亦称大车和小车）组成，桥架行 驶在吊车梁的轨道上，起重行车行驶在桥架的轨道上。桥 式吊车的起重量较大，由5t到500t不等，并有主钩与副 钩之分，还可根据生产需要设置抓斗、电磁吸盘、夹钳、 料槽等专用吊具。
• 桥式吊车的跨度(Lk)，当起重量在100t之内时，为厂房 跨度(L)减去1.5m，超过100t时，则减去2m。
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• 二、梁式吊车 • 它是由梁架、工字钢轨道和电动葫芦组成。粱架可以悬挂
在屋架或屋面梁下弦的纵向轨道上，也可支承在吊车梁上 的轨道上。粱式吊车可以纵横双向运行，使用方便。行车 的操纵可以地面操纵，也可以设置操纵室凌空操纵。梁式 吊车的起重量有1t、2t、3t、5t四种。吊车的跨度(Lk)是 厂房跨度(L)减去1m（图9-6）。
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日常维护
每日巡检
对厂房的各个部位进行日常巡检，包括屋顶、墙面、地面、门窗等，确保无异常情况。
清洁保养
定期对厂房进行清洁，保持厂房内部和外部的整洁，防止灰尘和污垢积累。
设备检查
对厂房内的设备进行检查，确保设备正常运行，及时发现并处理设备故障。
定期保养
01
02
03
定期保养计划
制定定期保养计划，包括 对厂房的各个部位进行全 面检查、清洁、润滑等。
立面设计主要是对厂房的立面进行美化设计，包括墙面、屋 顶、窗户等部分的设计。立面设计需要考虑建筑物的整体风 格、色彩搭配、材料选择等因素。
立面设计还需要考虑采光、通风、保温、隔热等方面的要求 ，以满足生产工艺的需求。同时，立面设计还需要考虑建筑 物的节能、环保等方面的要求。
剖面设计
剖面设计主要是根据生产工艺的需求，确定厂房的高度和 空间布局，以满足设备安装、操作和维护的需求。剖面设 计还需要考虑采光、通风、排水等方面的要求。
维修记录管理
建立维修记录管理制度， 对每次维修和保养进行记 录，方便后续管理和追溯 。
05
单层工业厂房案例分析
案例一：某机械制造厂单层工业厂房设计
总结词
功能齐全、结构合理
详细描述
该机械制造厂的厂房设计充分考虑了生产工艺流程，合理布局了生产线和设备，确保了生产的高效进行。同时， 厂房结构设计科学，能够承受较大的负载，保证了生产的安全性。
03
单层工业厂房施工
施工准备
施工组织设计
根据工程特点、规模和要求，制定详细的施工 方案和进度计划。
施工现场准备
清理现场，平整场地，搭建临时设施，确保施 工顺利进行。
施工材料准备
根据工程需要，采购和准备各种材料，确保质 量和供应。

横向排架包括屋架或屋面梁、柱和柱基础。横向排架的特点是把屋架或屋 面梁视为刚度很大的横梁，它与柱的连接为铰接，柱与基础的连接为刚接。它
纵向连系构件包括吊车梁、基础梁、连系梁、圈梁、大型屋面板等，这些 构件的作用是连系横向排架并保证横向排架的稳定性，形成厂房的整个骨架结
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支撑系统 单层厂房除骨架之外，还有外围护结构，它包括厂房四周的外墙、抗风柱等，它主要起围护或分隔作用。
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(a)封闭结合；(b)非封闭结合
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图4.9 “非封闭结合”屋面板与墙空隙的处理
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图4.10 等高跨中柱单柱（无纵向伸缩缝）的纵向定位轴线
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图4.11 等高跨中柱单柱（有纵向伸缩缝）的纵向定位轴线
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图4.12
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当h+B+Cb≤e时，可采用纵向定位轴线、边柱外缘和外墙内缘三者相重合 的定位方式，使上部屋面板与外墙之间形成“封闭结合”的构造。这种纵向定 位轴线称为“封闭轴线”，如图4.8（a）所示
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②非封闭结合 当柱距≥6m，吊车起重量及厂房跨度较大时，由于B、Cb、h均可能增大，
可能出现h+B+Cb>e的情形时，需将边柱的外缘从纵向定位轴线向外移出一定 尺寸ac，使e+ae≥h+B+Cb，保证结构的安全，如图4.8（b）所示。
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4.2.2.1 横向定位轴线
（1） 除山墙端部柱和横向变形缝两侧柱以外，厂房纵向柱列（包括中柱和边柱）
中的中间柱的中心线应与横向定位轴线相重合，且横向定位轴线通过屋架中心 线和屋面板、吊车梁等构件的横向接缝，如图4.3所示