建筑结构选型建筑结构选型第第2 2章章 排架结构排架结构2 2 排架结构排架结构 排架结构一般是由预制的钢筋混凝土屋架、吊车梁、排架结构一般是由预制的钢筋混凝土屋架、吊车梁、柱及基础等构件组成，是单层工业厂房中采用较多的一柱及基础等构件组成，是单层工业厂房中采用较多的一种基本结构形式。种基本结构形式。7/26/20242李广军基本特点屋面承重结构在柱顶与排架柱铰接，而柱与基础则为刚接，即在柱底形成一固定端，形成一个平面结构体系。空间受力体系。实际受力中，一种荷载的作用常对本身所在的排架起主要作用，而对邻近排架的影响较小，可以忽略不计，简化为平面排架体系。用途排架结构一般可用于单层工业厂房、空旷建筑物如仓库、车库、飞机库、食堂、剧院等2.1 2.1 排架结构的特点排架结构的特点7/26/20243李广军2.1 2.1 排架结构的特点排架结构的特点 工业厂房的主要特点：工业厂房的主要特点： 建筑上：建筑上：满足生产流程；满足生产流程；满足采光、通风、满足采光、通风、隔热、保温；隔热、保温；满足防尘、防腐蚀、恒温和恒湿；满足防尘、防腐蚀、恒温和恒湿；满足生产设备安装与检修；满足生产设备安装与检修；考虑敷设辅助设备考虑敷设辅助设备的管线和地沟。的管线和地沟。 结构上：结构上：须考虑动力荷载的影响；须考虑动力荷载的影响； 当纵向、当纵向、横向过宽时，按需要设置伸缩缝。横向过宽时，按需要设置伸缩缝。 施工上：施工上：吊装工作量大；吊装工作量大； 设备安装复杂，设备安装复杂，需多种工种协同作业；需多种工种协同作业；设备基础埋置深，精度要设备基础埋置深，精度要求高。求高。7/26/20244李广军2.2 2.2 排架结构的类型排架结构的类型钢筋混凝土排架结构钢排架结构混合排架结构砖排架结构7/26/20245李广军钢筋混凝土排架结构的类型钢筋混凝土排架结构的类型 由屋架或屋面梁、柱和基础组成。柱头与屋架铰接，由屋架或屋面梁、柱和基础组成。柱头与屋架铰接，柱下部与基础刚接。柱下部与基础刚接。 可为单跨、多跨，等高、不等高或锯齿形。可为单跨、多跨，等高、不等高或锯齿形。7/26/20246李广军2.3 2.3 排架结构的组成排架结构的组成（1）屋盖结构）屋盖结构分为：有檩体系：分为：有檩体系： 无檩体系：无檩体系：7/26/20247李广军2.3 2.3 排架结构的组成排架结构的组成（2）横向平面排架）横向平面排架 排架结构承重体系一般由多个横向横向平面排架平面排架组成，在排架之间通过支撑或连梁连接。7/26/20248李广军2.3 2.3 排架结构的组成排架结构的组成（3）纵向平面排架）纵向平面排架 排架结构承重体系一般由多个多个横向平面排架组成，在排架之间通过支撑或连梁连接。7/26/20249李广军2.3 2.3 排架结构的组成排架结构的组成（4）围护结构）围护结构 围护结构由纵墙、横墙(山墙)、墙梁、抗风柱(有时还有抗风梁或抗风桁架)和基础梁等组成，主要承受墙体自重以及作用在墙面上的风荷载。7/26/202410李广军2.4 2.4 排架结构承受的主要荷载及传力途径排架结构承受的主要荷载及传力途径(1)(1)恒荷载：包括屋盖自重、柱自重、墙体自重、吊恒荷载：包括屋盖自重、柱自重、墙体自重、吊车梁及轨道连接的自重等；车梁及轨道连接的自重等；(2)(2)吊车荷载：包括吊车的垂直轮压吊车荷载：包括吊车的垂直轮压( (竖向荷载竖向荷载) )和水和水平制动力平制动力( (水平荷载水平荷载) )；(3)(3)风荷载：用基本风压计算的作用在厂房各部分表风荷载：用基本风压计算的作用在厂房各部分表面上的风压面上的风压( (吸吸) )力；力；(4)(4)雪荷载；雪荷载；(5)(5)屋面均布活荷载、屋面积灰荷载；屋面均布活荷载、屋面积灰荷载；(6)(6)地震作用：地震时作用于厂房结构上的惯性力。地震作用：地震时作用于厂房结构上的惯性力。2.4.1 2.4.1 主要荷载：主要荷载：7/26/202411李广军2.4.2 传力途径：传力途径：屋面荷载屋顶承重结构(屋盖结构)排架柱基础；7/26/202412李广军作用于围护墙的风荷载一部分直接传于柱子；另一部分则由墙体先传至墙梁，再由墙梁传至柱子；2.4.2 传力途径：传力途径：7/26/202413李广军水平地震作用通过屋顶承重结构传至柱子2.4.2 传力途径：传力途径：7/26/202414李广军吊车制动力经由吊车梁等构件直接传至柱子2.4.2 传力途径：传力途径：7/26/202415李广军作用于排架平面内的任何荷载均通过排架传至地基，均使柱子产生弯矩、剪力、轴力等，使柱与基础均为偏心受力构件。2.4.2 传力途径：传力途径：7/26/202416李广军2.5 2.5 主要构件的选型主要构件的选型2.5.1 2.5.1 选型的原则选型的原则经济合理：工艺和建筑设计要求：荷载或对负荷的限制条件：施工条件：7/26/202417李广军2.5 2.5 主要构件的选型主要构件的选型2.5.2 2.5.2 主要构件的选型主要构件的选型屋面板：檩条：屋架和屋面梁：天窗架：托架：吊车梁：柱：矩形、工字形、双肢柱、管型预制柱。基础：7/26/202418李广军2.6 2.6 单层厂房排架结构设计步骤单层厂房排架结构设计步骤(1)初步设计阶段(2)扩大初步设计阶段(3)施工图阶段7/26/202422李广军钢排架及混合排架钢排架屋顶承重结构采用钢桁架，铰接于钢柱柱顶；混合排架屋顶承重结构采用钢结构而柱子采用钢筋混凝土结构。优点钢桁架自重轻，制作与吊装均比钢筋混凝土桁架有利（不产生裂缝），对具有较大振动的建筑物具有韧性，在地震作用下，钢结构具有很好的延性。在跨度30m时，优点更突出。有防爆要求的建筑中，为减轻屋顶重量，减少灾害常采用钢结构屋顶。7/26/202423李广军钢排架及混合排架缺点：高温环境，钢材的强度将受到影响；一般在300oC以下影响不大，而超过300oC以后，钢材的屈服点及极限强度均开始下降，当达到600oC时，强度几乎为零。防火等级不能满足二级要求（屋顶承重结构为非燃烧体，耐火极限0.5小时)；不能耐受酸气腐蚀；不宜用于湿度较大的环境；易失稳，应注意设置支撑系统。7/26/202424李广军钢、混合排架用途及构件种类大跨度的食堂、影剧院、体育馆、飞机库和重型工业车间；钢桁架作为屋面承重结构，屋面板可以采用有檩体系和无檩体系有檩体系檩条可以为型钢檩条、薄壁型钢檩条、轻型钢桁架檩条等，屋面材料可以采用瓦楞铁、压轧型钢板、石棉瓦、预制钢筋混凝土槽型瓦，波形瓦或粘土瓦等。无檩体系一般屋面可以采用预应力大型屋面板，或加筋加气混凝土屋面板，采用加筋灌缝提高刚度和防潮。7/26/202425李广军钢、混合排架用途及构件种类7/26/202426李广军钢、混合排架用途及构件种类7/26/202427李广军排架柱钢排架柱一般可以选择工字型或H型钢柱；荷载较大时，可用型钢及钢板组合成大型实腹工字型柱；荷载更大时，则可以采用带斜腹杆的双肢柱为了满足防火要求，钢结构外部应另加防火保护层；混合排架柱与钢筋混凝土排架相同7/26/202428李广军薄腹梁结构薄腹梁实质就是梁结构，属受弯构件，用于屋盖。由于跨度比较大，为了减轻结构自重，截面常用工字型或T型，因而梁腹明显地薄，故称“薄腹梁”。7/26/202429李广军薄腹梁的优缺点和运用范围制作、构造、吊装及设计等都较简单，同时由于梁的高度比桁架小，侧向刚度较大，可以降低厂房的高度且不需设置屋面支撑。自重大。所以适用跨度仅是618m范围。普通钢筋混凝土薄腹梁跨度为612m，预应力时，跨度为1218m。薄腹梁可分为单坡式和双坡式两种，根据排水方式及跨度大小选用。单坡式的梁高不变；双坡式的梁高由两边向中间逐渐增加，因梁高的变化与受力情况相符，故较省材料和更加经济。7/26/202430李广军薄腹梁的构造尺寸由施工条件、钢筋布置、构造及刚度等因素决定。梁端部高度：一般不小于600。双坡式的屋面坡度：1/81/12。梁高主要由刚度控制，以梁的造价最经济为原则单坡梁高h=（1/181/12）l，普通钢筋混凝土时；双坡梁的中间高h=（1/141/16）l，预应力时；梁腹厚度：一般60100。上翼缘宽度：取决于屋面板的支承稳定，通常250400。下翼缘宽度：取决于钢筋布置的需要，通常200300。7/26/202431李广军薄腹梁尺寸图7/26/202432李广军薄腹梁选用1预应力混凝土单坡屋面梁（G414）2预应力混凝土双坡屋面梁（G414）高度小，重心低，侧向刚度好，施工方便，但自重大，经济指标较差；适用与有较大震动和腐蚀介质的厂房。屋面坡度为1/81/127/26/202433李广军