混凝土结构设计混凝土结构设计第第 3 3 章章 单层厂房结构单层厂房结构第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构本章主要内容及重点本章主要内容及重点概述 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 横向排架结构内力分析 柱的设计 柱下独立基础设计 主要内容：主要内容：重点：重点：第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构3.1 3.1 概概 述述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：单层厂房多层厂房层数混合 的厂房如精密仪表、电子、食品等工业如化学工业、热电厂等如冶金或机械厂的炼钢、轧钢、铸造、锻压、金工、装 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 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构3.1 3.1 概概 述述混合结构 钢筋混凝 土结构 2 单层厂房的分类 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 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 （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： 钢结构 除上述情况以外的单层厂房均可采用混凝土结构。而且除特 殊情况之外，一般均采用装配式钢筋混凝土结构第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构3.1 3.1 概概 述述2 单层厂房的分类 排架结构门式刚架结构（3）按承重结构体系可分为：排架结构和刚架结构 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构3.2 3.2 结构组成结构组成1 结构组成 单层厂房结构是由一些构件组成的一个复杂的空间受力体系，可将结构 整体分为以下几个子结构体系:单层厂房结构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. 柱间支撑第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构3.2 3.2 结构组成结构组成屋盖结构 有檩体系 无檩体系 由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋 盖支撑组成，有时还包括有天窗架 和托架等构件 由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖 支撑所组成屋盖结构1 结构组成 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构3.2 3.2 结构组成结构组成横向排架 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 地基横向平面排架组成及荷载图1 结构组成 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构3.2 3.2 结构组成结构组成纵向排架 结 构由连系梁、吊车梁、纵向柱列、柱间支撑和基础等构件组 成的纵向平面骨架。作用是保证厂房结构的纵向稳定性和刚度，承受吊车纵向水平荷载、纵向水平地震作用、温度 应力以及作用在山墙及天窗架端壁并通过屋盖结构传来的 纵向风荷载等围护结构 位于厂房的四周，包括纵墙、横墙（山墙）、抗风柱、连 系梁、基础梁等构件。这些构件所承受的荷载，主要是墙 体和构件的自重以及作用在墙面上的风荷载纵向平面排架 组成及荷载图1 结构组成 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构3.2 3.2 结构组成结构组成单层厂房结构中，纵向平面排架和横向平面排架间主要通过屋盖结构和支撑体系相连接而形成空间结构，各构件及其作用为单层厂房结构构件及其作用 构件名称构件作用备备注 屋 盖 结结 构屋面板承受屋面构造层层自重、屋面活荷载载、雪荷载载、积积 灰荷载载以及施工荷载载等，并将它们传给们传给 屋架（屋 面梁），具有覆盖、围护围护 和传递传递 荷载载的作用支撑在屋架（屋 面梁）或檩檩条 上 天沟板屋面排水并承受屋面积积水及天沟板上的构造层层自 重、施工荷载载等，并将它们传给们传给 屋架 天窗架形成天窗以便于采光和通风风，承受其上屋面板传传 来的荷载载及天窗上的风风荷载载等，并将它们传给们传给 屋 架 托架当柱距比屋架间间距大时时，用以支撑屋架，并将荷 载传给载传给 柱1 结构组成 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构3.2 3.2 结构组成结构组成构件名称构件作用备备注 屋 盖 结结 构屋架或 屋面梁与柱形成横向排架结结构，承受屋盖上的全部 竖竖向荷载载，并将它们传给们传给 柱檩檩条支撑小型屋面板（或瓦材），承受屋面板传传来 的荷载载，并将它们传给们传给 屋架有檩檩体系屋盖 中采用 柱排架柱承受屋盖结结构、吊车车梁、外墙墙、柱间间支撑等 传传来的竖竖向和水平荷载载，并将它们传给们传给 基础础同时为时为 横向排 架和纵纵向排架 中的构件 抗风风 柱承受山墙传墙传 来的风风荷载载，并将它们传给们传给 屋盖 结结构和基础础也是围护结围护结 构 的一部分 支 撑 体 系屋盖 支撑加强屋盖结结构空间刚间刚 度，保证证屋架的稳稳定， 将风风荷载传给载传给 排架结结构 柱间间 支撑加强厂房的纵纵向刚刚度和稳稳定性，承受并传递传递 纵纵向水平荷载载至排架柱或基础础1 结构组成 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构3.2 3.2 结构组成结构组成构件名称构件作用备备注 围围 护护 结结 构外纵墙纵墙 山墙墙厂房的围护围护 构件，承受风风荷载载及其自重连连系梁连连系纵纵向柱列，增强厂房的纵纵向刚刚度，并将风风荷 载传递给纵载传递给纵 向柱列，同时还时还 承受其上部墙墙体的重 量 圈梁加强厂房的整体刚刚度，防止由于地基不均匀沉降或 较较大振动动荷载载引起的不利影响 过过梁承受门门窗洞口上部墙墙体的重量，并将它们传给门们传给门 窗两侧墙侧墙 体 基础础梁承受围护墙围护墙 体的重量，并将它们传给们传给 基础础 吊车车梁承受吊车竖车竖 向和横向或纵纵向水平荷载载，并将它们们 分别传给别传给 横向或纵纵向排架简简支在柱 牛腿上 基础础承受柱、基础础梁传传来的全部荷载载，并将它们传给们传给 地基1 结构组成 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构3.3 3.3 结构布置结构布置工业设计要求方案设计阶段技术设计阶段施工图阶段 确定柱网布置等平面问题问题 1 厂房结构的设计步骤一个建设项设项 目的设计设计 ，一般包括工艺设计艺设计 、建筑设计设计 、结结构设计设计 和设设 备设计备设计 （如水、暖、电电等）等几方面。就单层单层 厂房结结构设计设计 而言，可分为为 方案设计设计 、技术设计术设计 和施工图绘图绘 制等三个阶阶段。确定结结构形式、标标高等剖面问题问题 选择结选择结 构构件类类型 确定结结构布置 确定结结构计计算简图简图 荷载计载计 算及排架内力分析 结结构构件（柱、基础础等）设计设计 结结构布置图图（屋面、柱、基础础等） 构件布置与配筋图图 节节点大样图样图 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构3.3 3.3 结构布置结构布置2 屋盖支撑布置（1）上弦横向水平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、纵向水平系杆、天窗架支撑等。构成：沿厂房跨度方向用交叉角钢钢、直腹杆和屋架上弦杆构成的水平 桁架。 作用：保证证屋架上弦的侧侧向稳稳定性；增强屋盖的整体刚刚度；作为为山墙墙 抗风风柱的顶顶端水平支座，承受由山墙传墙传 来的风风荷载载和其他纵纵向水平荷 载载，并传传至厂房纵纵向柱列。 布置：当屋盖为为有檩檩体系，或屋盖为为无檩檩体系，但屋面板与屋架的 连连接质质量不能保证证且抗风风柱与屋架上弦连连接，每一伸缩缝缩缝 区段端部 第一或第二柱间间布置；当设设有天窗，且天窗通过过厂房端部的第二柱间间 或通过过伸缩缝缩缝 ，应应在第一或第二柱间间的天窗范围围内设设置，并在天窗 范围围内沿纵纵向设设置13道通长长的受压压系杆，将天窗范围围内各榀屋架 与上弦横向水平支撑连连系起来。 第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构3.3 3.3 结构布置结构布置上弦横向水平支撑布置2 屋盖支撑布置第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构3.3 3.3 结构布置结构布置（2）下弦横向水平支撑构成：沿厂房跨度方向用交叉角 钢钢、直腹杆和屋架下弦杆构成的 水平桁架 。作用：将山墙风墙风 荷载载及纵纵向水平 荷载传载传 至纵纵向柱列；防止屋架下 弦侧侧向振动动。 布置：当屋架下弦设设有悬悬挂吊车车 ，或厂房内有较较大振动动，或山墙墙 风风荷载载通过过抗风风柱传传至屋架下 弦，应应在每一伸缩缝缩缝 区段两端的 第一或第二柱间设间设 置，宜与上弦 横向水平支撑设设置在同一柱间间。 下弦横向水平支撑布置2 屋盖支撑布置第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构3.3 3.3 结构布置结构布置（3）纵向水平支撑构成：由交叉角钢钢、直杆和屋架下弦第一节间组节间组 成的纵纵向水平桁架 。作用：加强屋盖结结构的横向水平刚刚度；保证证横向水平荷载载的纵纵向分布 ，加强厂房的空间间工作；保证证托架上弦的侧侧向稳稳定。 布置：当设设有软钩桥软钩桥 式吊车车且厂房高度大 、吊车车起重量较较大， 应应在屋架下弦端节间节间 沿厂房纵纵向通长长或局 部设设置一道；当已设设 有下弦横向水平支撑 时时，为为保证证厂房空间间 刚刚度，应应尽可能与横 向水平支撑连连接，以 形成封闭闭的水平支撑 系统统。纵向水平支撑布置2 屋盖支撑布置第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构3.3 3.3 结构布置结构布置（4）垂直支撑构成：由角钢钢杆件与屋架直腹杆组组成的垂直桁架，形式为为十字交叉形 或W形。作用：保证证屋架受荷后在平面外的稳稳定；传递纵传递纵 向水平力。 布置：应应与下弦横向水平支撑布置在同一柱间间内。当厂房跨度小于18m且无天窗时时，一般可不设设垂直支撑和水 平系杆；当厂房跨度1830m、屋架间间距为为6m、采用大型屋面板时时， 应应在每一伸缩缝缩缝 区段端部的第一或第二柱间间，屋架跨中设设 置一道垂直支撑；当屋架跨度大于30m时时，应应在每一伸缩缝缩缝 区段端部的第一或 第二柱间间，屋架跨度1/3左右的节节点处设处设 置两道垂直支撑。 2 屋盖支撑布置第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构3.3 3.3 结构布置结构布置垂直支撑和水平系杆布置图2 屋盖支撑布置第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构3.3 3.3 结构布置结构布置（5）水平系杆构成：分为为上弦水平系杆和下弦水平系杆 。作用：上弦水平系杆是为为保证证屋架上弦或屋面梁受压压翼缘缘的侧侧向稳稳定 ； 下弦水平系杆是为为防止在吊车车或有其它水平振动时动时 屋架下弦侧侧向颤动颤动 。 布置：当屋盖设设置垂直支撑时时，未设设置垂直支撑的屋架间间，在相应应 于垂直支撑平面内的屋架上弦和下弦节节点处处，设设置通长长的水平系杆。刚刚性系杆（压压杆）：凡设设在屋架端部主要支承节节点处处和屋架上弦 屋脊节节点处处的通长长水平系杆，均应应采用刚刚性系杆；当屋架横向水 平支撑设设在伸缩缝缩缝 区段两端的第二柱间间内时时，第一柱间间内的水平 系杆均应应采用刚刚性系杆。 柔性系杆（拉杆）：其余均可采用柔性系杆。 2 屋盖支撑布置第三章第三章 单层厂房结构单层厂房结构3.3 3.3 结构布置结构布置（6）天窗架支撑构成：包括天窗架上弦横向水平支撑、天窗架间间的垂直支撑和水平系杆。作用：保证证天窗架上弦的侧侧向稳稳定 ；将天窗端壁上的风风荷载传给载传给 屋架 。 布置：纵纵向位置（柱间间） ：一般天窗架上弦横向水平支撑和垂直支撑均设设 置在天窗端部第一柱间间内。横向位置（道） ：一般垂直支撑设设置在天窗两侧侧。水平系杆 ：在未设设置上弦横向水平支撑的天窗架间设间设 置；应应在上 弦节节点处设处设 置柔性系杆；对对有檩檩屋盖体