第3章 单层工业厂房

中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计3单层工业厂房主要学习内容：单层厂房排架结构的组成、构件选型和布置排架荷载及内力计算单层厂房柱及牛腿的设计柱下单独基础的设计学习重点与难点：单层厂房排架结构的组成和构件的布置排架荷载及内力计算牛腿的设计柱下单独基础的设计中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计3.1概述3.2排架结构的组成、构件选型和布置3.3排架计算3.4单层厂房柱3.5柱下单独基础3.6单层工业厂房的新进展3单层工业厂房中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计3.1概述唐山渤海冶金重工业单层厂房中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计3.1概述恒鑫机械重工业单层厂房中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计3.1概述深圳怡龙电子工业多层厂房中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计3.1概述上海南汇康桥轻工业多层厂房中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计3.1概述张家港DIC化工厂层数混合厂房中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计3.1概述开封火电厂层数混合厂房中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计工业厂房按层数可分为：单层厂房→多层厂房→层数混合厂房→3.1概述机械、冶金等重工业；食品、电子、精密仪器制造等轻工业；化学工业、热电站等。中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计(1)结构特点跨度大，高度大，荷载大：构件内力和截面尺寸大；常承受吊车、机械设备动力等荷载：结构设计时应考虑动力荷载的影响；结构空旷：几乎无内隔墙，仅在四周设墙和柱；基础受力大：对地质有较高要求。3.1.1单层厂房的特点中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计(2)工艺设计特点生产工艺流程的需要→车间内生产工艺流程确定厂房结构的平面布置及厂房的高度、剖面、立面及围护结构等；起重运输或设备安装检修的需要→厂房内的起重吊车、运输通道及设备检修场地等影响厂房主要构件的设计；卫生方面的需要→建立良好的工作环境，解决采光、通风、三废、余热、湿气及噪音等对环境的污染。3.1.1单层厂房的特点中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计(1)按结构材料分3.1.2单层工业厂房结构的类型混合结构砖柱＋RC/木/轻钢屋架钢筋混凝土结构RC柱＋RC/钢屋架钢结构钢柱＋钢屋架吊车吨位≤5t，跨度≤15m，柱顶标高≤8m小型厂房吊车吨位≥25t，或跨度≥36m或特殊工艺厂房中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计(2)按结构形式分3.1.2单层工业厂房结构的类型排架结构刚架结构•刚性排架－－屋架或横梁变形很小，可忽略•柔性排架－－屋架或横梁变形较大，不能忽略•两铰门式•三铰门式中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计单层厂房结构的基本形式跨度≥30m，H=20～30m，吊车吨位可达150t。特点：屋架/屋面梁刚度大柱顶与屋架/屋面梁铰接柱底与基础刚接。单跨多跨等高排架结构刚体3.1.2单层工业厂房结构的类型中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计不等高锯齿形排架结构3.1.2单层工业厂房结构的类型中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计刚架结构特点：屋架/屋面梁与柱刚接，柱与基础一般为铰接。三铰门架两铰门架两铰门架优点：梁柱合一，结构轻巧，制作简单缺点：刚度较差，产生跨变，梁柱转角易产生裂缝一般适用吊车吨位≤10T，跨度≤18～24m，柱顶标高≤6～8m的金工、机修、装配及喷漆等车间和仓库3.1.2单层工业厂房结构的类型中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计本节的知识结构3.2排架结构的组成、选型和布置屋盖结构单层厂房排架结构布置横向排架纵向排架围护结构单层厂房排架结构组成单层厂房排架结构构件选型屋面板檩条天窗架/托架排架柱吊车梁基础柱网变形缝支撑体系围护结构屋架/屋面梁中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计(1)结构的组成3.2.1结构组成和荷载传递路径屋盖结构横向平面排架纵向平面排架围护结构1屋面板2天沟板3天窗架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屋架下弦横向支撑14屋架垂直支撑15柱间支撑4屋架中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计(1)结构的组成3.2.1结构组成和荷载传递路径1基础2基础梁3排架柱4抗风拄5联系梁6吊车梁7屋架8屋面板9天沟10屋架上弦支撑11屋架下弦横向水平支撑；12屋架下弦纵向水平支撑，13屋架竖向支撑14柱间支撑15围护墙中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计屋盖结构有檩体系小型屋面板檩条屋架屋盖支撑无檩体系大型屋面板屋面梁/屋架屋盖支撑有檩体系无檩体系3.2.1结构组成和荷载传递路径中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计横向排架横向排架是单层工业厂房的基本承重结构。组成屋架/屋面梁横向柱列基础作用：主要承受包括屋盖荷载吊车荷载纵墙风荷载纵墙自重横向排架结构3.2.1结构组成和荷载传递路径中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计纵向排架组成：屋面板吊车梁纵向柱列柱间支撑作用保证厂房结构的纵向稳定性和刚度；承受纵向水平吊车荷载、地震作用及风荷载等.受力特点及设计荷载较小，内力较小构件数量多，刚度大通常不必计算纵向排架结构3.2.1结构组成和荷载传递路径中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计围护结构组成：纵墙横墙（山墙）抗风柱连系梁、基础梁等作用承受墙体和构件的自重；承受作用在墙面上的风荷载等。山墙及抗风柱3.2.1结构组成和荷载传递路径中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计主要结构构件及其作用构件名称构件作用备注屋盖结构屋面板承受屋面构造层自重、屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载以及施工荷载等，并将它们传给屋架（屋面梁），具有覆盖、围护和传递荷载的作用支撑在屋架（屋面梁）或檩条上天沟板屋面排水并承受屋面积水及天沟板上的构造层自重、施工荷载等，并将它们传给屋架天窗架形成天窗以便于采光和通风，承受其上屋面板传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，并将荷载传给柱屋架或屋面梁与柱形成横向排架结构，承受屋盖上的全部竖向荷载，并将它们传给柱檩条支撑小型屋面板（或瓦材），承受屋面板传来的荷载，并将它们传给屋架有檩体系屋盖中采用3.2.1结构组成和荷载传递路径中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计构件名称构件作用备注支撑体系屋盖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柱间支撑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柱排架柱承受屋盖结构、吊车梁、外墙、柱间支撑等传来的竖向和水平荷载，并将它们传给基础同时为横向排架和纵向排架中的构件抗风柱承受山墙传来的风荷载，并将它们传给屋盖结构和基础也是围护结构的一部分其他吊车梁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简支在柱牛腿上基础承受柱、基础梁传来的全部荷载，并将它们传给地基主要结构构件及其作用(续)3.2.1结构组成和荷载传递路径中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计构件名称构件作用备注柱排架柱承受屋盖结构、吊车梁、外墙、柱间支撑等传来的竖向和水平荷载，并将它们传给基础同时为横向排架和纵向排架中的构件抗风柱承受山墙传来的风荷载，并将它们传给屋盖结构和基础也是围护结构的一部分其他吊车梁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简支在柱牛腿上基础承受柱、基础梁传来的全部荷载，并将它们传给地基支撑体系屋盖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柱间支撑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主要结构构件及其作用(续)3.2.1结构组成和荷载传递路径中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计主要结构构件及其作用(续)构件名称构件作用备注围护结构外纵墙山墙厂房的围护构件，承受风荷载及其自重连系梁连系纵向柱列，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圈梁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过梁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基础梁承受围护墙体的重量，并将它们传给基础3.2.1结构组成和荷载传递路径中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计荷载种类恒载活载吊车竖向荷载吊车横向制动力吊车纵向制动力风荷载施工荷载积灰荷载地震作用其它荷载(2)荷载及其传递路径排架结构的荷载3.2.1结构组成和荷载传递路径中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计荷载按方向划分：竖向荷载横向水平荷载纵向水平荷载(2)荷载传递路径基础荷载排架柱地基3.2.1结构组成和荷载传递路径总体传力路径中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计总体荷载传递路径3.2.1结构组成和荷载传递路径中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计（1）单层厂房结构的设计步骤3.2.2主要构件的选型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——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工业设计要求中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计（2）结构构件的选型原则经济合理：减少材料用量、减轻自重；工艺和建筑设计要求；荷载作用情况施工条件和构件供应情况；各种构件的适应范围和技术经济指标。3.2.2主要构件的选型中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计(2)主要构