1、第三章 單層廠房排架結構第一節 概述1 工業廠房的分類 工業廠房由于生產性質、工藝流程、機械設備和產品的不同，按層數分類，可分為：單層廠房多層廠房層數混合的廠房如精密儀表、電子、食品等工業如化學工業、熱電廠等如冶金或機械廠的煉鋼、軋鋼、鑄造、鍛壓、金工、裝配等車間，一般因設有大型機器或設備，產品較重且輪廓尺寸較大，故宜直接在地面上生產而設計成單層廠房 一、單層廠房的應用和類型2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第一節 概述混合結構 鋼筋混凝土結構 2 單層廠房的分類 對無吊車或吊車噸位不超過50kN、跨度在15m以內、柱頂標高不超過8m且無特殊工藝要求的小型廠房，可采用混合結構 對有重型

2、吊車、跨度大于36m或有特殊工藝要求的大型廠房，可采用全鋼結構或由鋼筋混凝土柱與鋼屋架組成的結構 （1）按生產規模可分為：大型、中型和小型 ； （2）按主要承重材料可分為： 鋼結構 除上述情況以外的單層廠房均可采用混凝土結構。而且除特殊情況之外，一般均采用裝配式鋼筋混凝土結構一、單層廠房的應用和類型2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第一節 概述2 單層廠房的分類 排架結構 門式剛架結構 （3）按承重結構體系可分為：排架結構和剛架結構 一、單層廠房的應用和類型2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第一節 概述二、單層廠房的特點1、生產工藝流程和車間內部運輸比較容易組織。2、可充分利用

3、地基承載力，在地面上放置較重的、產生較大振動的機器設備和產品。3、可以在屋蓋上設置天窗，用于天然采光和自然通風。4、擴建和改建比較方便。5、單層廠房的構件形式標準化，便于定型設計和工業化施工，縮短設計和施工時間。單層廠房缺點：占地面積大。2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第一節 概述三、單層廠房排架結構的設計步驟2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第二節 排架結構單層廠房的組成和結構布置一、單層廠房的組成 單層廠房結構是由一些構件組成的一個復雜的空間受力體系，可將結構整體分為以下幾個子結構體系:屋蓋系統、排架系統、基礎、支撐系統、圍護系統單層廠房結構1. 屋面板2. 天溝板 3.

4、 天窗架 4. 屋架 5. 托架 6. 吊車梁 7.排架柱 8. 抗風柱 9. 基 礎 10. 連系梁 11. 基礎梁12. 天窗架垂直支撐 13. 屋架下弦橫向水平支撐14.屋架端部垂直支撐 15. 柱間支撐2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第二節 排架結構單層廠房的組成和結構布置橫向排架 結 構 由橫梁、橫向柱列及其基礎所組成的平面骨架，是廠房的基本承重結構。廠房承受的豎向荷載及橫向水平荷載主要通過橫向平面排架傳至基礎及地基橫向平面排架組成及荷載圖一、單層廠房的組成 2022/9/20第三章 單層廠房排架結構 縱向排架 結 構 由連系梁、吊車梁、縱向柱列、柱間支撐和基礎等構件組成的

5、縱向平面骨架。作用是保證廠房結構的縱向穩定性和剛度，承受吊車縱向水平荷載、縱向水平地震作用、溫度應力以及作用在山墻及天窗架端壁并通過屋蓋結構傳來的縱向風荷載等圍護結構 位于廠房的四周，包括縱墻、橫墻（山墻）、抗風柱、連系梁、基礎梁等構件。這些構件所承受的荷載，主要是墻體和構件的自重以及作用在墻面上的風荷載縱向平面排架組成及荷載圖第二節 排架結構單層廠房的組成和結構布置一、單層廠房的組成 2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第二節 排架結構單層廠房的組成和結構布置 單層廠房結構中，縱向平面排架和橫向平面排架間主要通過屋蓋結構和支撐體系相連接而形成空間結構，各構件及其作用為單層廠房結構構件及

6、其作用 構件名稱構件作用備注屋蓋結構屋面板承受屋面構造層自重、屋面活荷載、雪荷載、積灰荷載以及施工荷載等，并將它們傳給屋架（屋面梁），具有覆蓋、圍護和傳遞荷載的作用支撐在屋架（屋面梁）或檁條上天溝板屋面排水并承受屋面積水及天溝板上的構造層自重、施工荷載等，并將它們傳給屋架天窗架形成天窗以便于采光和通風，承受其上屋面板傳來的荷載及天窗上的風荷載等，并將它們傳給屋架托架當柱距比屋架間距大時，用以支撐屋架，并將荷載傳給柱一、單層廠房的組成 2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第二節 排架結構單層廠房的組成和結構布置構件名稱構件作用備注屋蓋結構屋架或屋面梁與柱形成橫向排架結構，承受屋蓋上的全部豎

7、向荷載，并將它們傳給柱檁條支撐小型屋面板（或瓦材），承受屋面板傳來的荷載，并將它們傳給屋架有檁體系屋蓋中采用柱排架柱承受屋蓋結構、吊車梁、外墻、柱間支撐等傳來的豎向和水平荷載，并將它們傳給基礎同時為橫向排架和縱向排架中的構件抗風柱承受山墻傳來的風荷載，并將它們傳給屋蓋結構和基礎也是圍護結構的一部分支撐體系屋蓋支撐加強屋蓋結構空間剛度，保證屋架的穩定，將風荷載傳給排架結構柱間支撐加強廠房的縱向剛度和穩定性，承受并傳遞縱向水平荷載至排架柱或基礎一、單層廠房的組成 2022/9/20構件名稱構件作用備注圍護結構外縱墻山墻廠房的圍護構件，承受風荷載及其自重連系梁連系縱向柱列，增強廠房的縱向剛度，并將風

8、荷載傳遞給縱向柱列，同時還承受其上部墻體的重量圈梁加強廠房的整體剛度，防止由于地基不均勻沉降或較大振動荷載引起的不利影響過梁承受門窗洞口上部墻體的重量，并將它們傳給門窗兩側墻體基礎梁承受圍護墻體的重量，并將它們傳給基礎吊車梁承受吊車豎向和橫向或縱向水平荷載，并將它們分別傳給橫向或縱向排架簡支在柱牛腿上基礎承受柱、基礎梁傳來的全部荷載，并將它們傳給地基第三章 單層廠房排架結構一、單層廠房的組成 第二節 排架結構單層廠房的組成和結構布置2022/9/20第三章 單層廠房排架結構二、單層廠房的其他結構形式 第二節 排架結構單層廠房的組成和結構布置2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第二節 排架

9、結構單層廠房的組成和結構布置 1、模數和定位軸線 三、承重結構構件的布置 2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第二節 排架結構單層廠房的組成和結構布置 1、模數和定位軸線 三、承重結構構件的布置 2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第二節 排架結構單層廠房的組成和結構布置 1、模數和定位軸線 三、承重結構構件的布置 2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第二節 排架結構單層廠房的組成和結構布置 2、變形縫伸縮縫、沉降縫、抗震縫 三、承重結構構件的布置 2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第二節 排架結構單層廠房的組成和結構布置 2、變形縫伸縮縫、沉降縫、抗震縫 三、承重結

10、構構件的布置 2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第二節 排架結構單層廠房的組成和結構布置 3、廠房的高度 三、承重結構構件的布置 2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第二節 排架結構單層廠房的組成和結構布置 4、天窗的布置 三、承重結構構件的布置 2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第二節 排架結構單層廠房的組成和結構布置 5、基礎的布置 三、承重結構構件的布置 2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第二節 排架結構單層廠房的組成和結構布置 上弦橫向水平支撐布置（一） 屋蓋支撐2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第二節 排架結構單層廠房的組成和結構布置（2）下弦橫

11、向水平支撐構成：沿廠房跨度方向用交叉角鋼、直腹桿和屋架下弦桿構成的水平桁架 。作用：將山墻風荷載及縱向水平荷載傳至縱向柱列；防止屋架下弦側向振動。 布置：當屋架下弦設有懸掛吊車，或廠房內有較大振動，或山墻風荷載通過抗風柱傳至屋架下弦，應在每一伸縮縫區段兩端的第一或第二柱間設置，宜與上弦橫向水平支撐設置在同一柱間。下弦橫向水平支撐布置（一） 屋蓋支撐2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第二節 排架結構單層廠房的組成和結構布置（4）垂直支撐構成：由角鋼桿件與屋架直腹桿組成的垂直桁架，形式為十字交叉形或W形。作用：保證屋架受荷后在平面外的穩定；傳遞縱向水平力。 布置：應與下弦橫向水平支撐布置在

12、同一柱間內。當廠房跨度小于18m且無天窗時，一般可不設垂直支撐和水平系桿；當廠房跨度1830m、屋架間距為6m、采用大型屋面板時，應在每一伸縮縫區段端部的第一或第二柱間，屋架跨中設置一道垂直支撐；當屋架跨度大于30m時，應在每一伸縮縫區段端部的第一或第二柱間，屋架跨度1/3左右的節點處設置兩道垂直支撐。 （一） 屋蓋支撐2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第二節 排架結構單層廠房的組成和結構布置 垂直支撐和水平系桿布置圖（一） 屋蓋支撐2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第二節 排架結構單層廠房的組成和結構布置（5）水平系桿構成：分為上弦水平系桿和下弦水平系桿 。作用：上弦水平系桿

13、是為保證屋架上弦或屋面梁受壓翼緣的側向穩定；下弦水平系桿是為防止在吊車或有其它水平振動時屋架下弦側向顫動。 布置：當屋蓋設置垂直支撐時，未設置垂直支撐的屋架間，在相應于垂直支撐平面內的屋架上弦和下弦節點處，設置通長的水平系桿。剛性系桿（壓桿）：凡設在屋架端部主要支承節點處和屋架上弦屋脊節點處的通長水平系桿，均應采用剛性系桿；當屋架橫向水平支撐設在伸縮縫區段兩端的第二柱間內時，第一柱間內的水平系桿均應采用剛性系桿。 柔性系桿（拉桿）：其余均可采用柔性系桿。 （一） 屋蓋支撐2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第二節 排架結構單層廠房的組成和結構布置（6）天窗架支撐構成：包括天窗架上弦橫向水

14、平支撐、天窗架間的垂直支撐和水平系桿。作用：保證天窗架上弦的側向穩定 ；將天窗端壁上的風荷載傳給屋架 。 布置：縱向位置（柱間） ：一般天窗架上弦橫向水平支撐和垂直支撐均設置在天窗端部第一柱間內。橫向位置（道） ：一般垂直支撐設置在天窗兩側。水平系桿 ：在未設置上弦橫向水平支撐的天窗架間設置；應在上弦節點處設置柔性系桿；對有檁屋蓋體系，檁條可以代替柔性系桿。 （一） 屋蓋支撐2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第二節 排架結構單層廠房的組成和結構布置天窗架支撐布置（一） 屋蓋支撐2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第二節 排架結構單層廠房的組成和結構布置（二） 柱間支撐布置 構成：

15、由交叉鋼桿件組成，交叉傾角宜取45，支撐鋼構件的截面尺寸需經承載力和穩定計算確定 。 柱間支撐是縱向平面排架中最主要的抗側力構件。作用：提高廠房的縱向剛度和穩定性；將吊車縱向水平制動力、山墻及天窗端壁的風荷載、縱向水平地震作用等傳至基礎。柱間支撐作用示意圖2022/9/20第三章 單層廠房排架結構分類：對于有吊車的廠房，按其位置可分為上柱柱間支撐和下柱柱間支撐。 上柱柱間支撐 ：位于牛腿上部，并在柱頂設置通長的剛性系桿；承受作用在山墻及天窗壁端的風荷載，并保證廠房上部的縱向剛度。 下柱柱間支撐 ：位于牛腿下部；承受上部支撐傳來的內力、吊車縱向制動力和縱向水平地震作用等，并將其傳至基礎 。 形式

16、：十字交叉形；當柱間要通行或放置設備，或柱距較大而不宜采用交叉支撐時，可采用門架式支撐。 門架式柱間支撐（二） 柱間支撐布置 第二節 排架結構單層廠房的組成和結構布置2022/9/20布置：當設有A6A8的吊車，或A1A5的吊車起重量10t時或廠房跨度18m，或柱高8m時或廠房每列縱向柱總數7根時或設有3t以上的懸掛吊車時或露天吊車棧橋的柱列，應設置柱間支撐。上柱柱間支撐設置：一般在伸縮縫區段兩端與屋蓋橫向水平支撐相對應的柱間以及伸縮縫區段中央或臨近中央的柱間 。 下柱柱間支撐設置：在伸縮縫區段中部與上柱柱間支撐相應的位置 。 第二節 排架結構單層廠房的組成和結構布置（二） 柱間支撐布置 第三

17、章 單層廠房排架結構2022/9/20優點：縱向水平荷載作用下傳力路線較短；廠房兩端的溫度伸縮變形較小；廠房縱向構件的伸縮受柱間支撐的約束較小，所引起的結構溫度應力也較小。 柱間支撐與伸縮變形的關系第三章 單層廠房排架結構（二） 柱間支撐布置 第二節 排架結構單層廠房的組成和結構布置2022/9/201、圍護結構是屬于非結構構件2、在墻體中設置圈梁、過梁、墻梁3、圈梁設置原則： 圈梁宜封閉，截面寬度與墻厚相同，高度不小于180mm， 縱筋412 梯形屋架端部上弦和柱頂各設一道第三章 單層廠房排架結構五、圍護結構的布置 第二節 排架結構單層廠房的組成和結構布置2022/9/20第三章 單層廠房排

18、架結構第三節 排架的荷載計算及內力分析一、排架結構單層廠房的荷載種類和傳力路徑豎向荷載：構件和設備的自重、吊車起吊重物時的荷載、檢修施工荷載、 雪荷載或積灰荷載。水平荷載：風荷載、吊車水平制動荷載、水平地震作用。2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第三節 排架的荷載計算及內力分析一、排架結構單層廠房的荷載種類和傳力路徑1、橫向平面排架的荷載及其傳遞路徑2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第三節 排架的荷載計算及內力分析一、排架結構單層廠房的荷載種類和傳力路徑2、縱向平面排架的荷載及其傳遞路徑2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第三節 排架的荷載計算及內力分析二、排架分析時的計

19、算假定和計算簡圖 （1）計算單元：可在結構平面圖上由相鄰柱距的中線截出一個典型的區段，作為排架的計算單元。 計算單元和計算模型2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第三節 排架的荷載計算及內力分析 （2）基本假定和計算簡圖 ：為了簡化計算，對于鋼筋混凝土排架結構通常作如下假定：柱下端與基礎頂面為剛接；柱頂與排架橫梁（屋架或屋面梁）為鉸接；橫梁（即屋架或屋面梁）為軸向剛度很大的剛性連桿。 根據上述假定，可得到橫向排架的計算簡圖。二、排架分析時的計算假定和計算簡圖2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第三節 排架的荷載計算及內力分析橫向排架的計算簡圖二、排架分析時的計算假定和計算簡圖202

20、2/9/20第三章 單層廠房排架結構三、排架上的荷載標準值 作用在橫向排架結構上的荷載有恒載、屋面活荷載、雪荷載、積灰荷載、吊車荷載和風荷載等，除吊車荷載外，其它荷載均取自計算單元范圍內。 （1）恒載 ：屋蓋自重G1 ：屋蓋自重包括屋架或屋面梁、屋面板、天溝板、天窗架、屋面構造層以及屋蓋支撐等重力荷載。懸墻自重G2 ：當設有連系梁支承圍護墻體時，排架柱承受著計算單元范圍內連系梁、墻體和窗等重力荷載。吊車梁和軌道及連接件自重G3 。柱自重G4（G5） ：第三節 排架的荷載計算及內力分析2022/9/20 恒載作用位置及相應的排架計算簡圖第三節 排架的荷載計算及內力分析三、排架上的荷載標準值 第三

21、章 單層廠房排架結構2022/9/20 （2）屋面活荷載 ：包括屋面均布活荷載、屋面雪荷載和屋面積灰荷載三部分。其荷載分項系數均為1.4。屋面均布活荷載 ：屋面水平投影面上的屋面均布活荷載標準值，按下列情況取：不上人的屋面為0.5kN/m2；上人的屋面為2.0kN/m2。屋面雪荷載 ：屋面水平投影面上的雪荷載標準值 (kN/m2) 式中: 為基本雪壓 (kN/m2)； 為屋面積雪分布系數。屋面積灰荷載 ：對設計生產中有大量排灰的廠房及其臨近建筑時，應考慮屋面積灰荷載的影響。屋面均布活荷載不與雪荷載同時考慮，取兩者中的較大值；當有屋面積灰荷載時，積灰荷載應與雪荷載或不上人的屋面均布活荷載兩者中的

22、較大值同時考慮。注：三、排架上的荷載標準值 第三章 單層廠房排架結構第三節 排架的荷載計算及內力分析2022/9/20吊車豎向荷載 ： 和 的標準值按下式計算式中 、 表示第 臺吊車的最大輪壓和最小輪壓； 與吊車輪壓相對應的支座反力影響線的豎向坐標值。 當計算吊車梁及其連接的強度時，吊車豎向荷載應乘以動力系數。 A1A5軟鉤吊車動力系數為1.05，A6A8軟鉤吊車、硬鉤吊車動力系數取1.1注：計算排架考慮多臺吊車豎向荷載時，對單跨廠房的每個排架，參與組合的吊車臺數不宜多于2臺；對多跨廠房的每個排架，不宜多于4臺。 （3）吊車荷載 ：第三節 排架的荷載計算及內力分析三、排架上的荷載標準值 第三章

23、 單層廠房排架結構2022/9/20吊車橫向水平荷載 ：吊車總的橫向水平荷載可按下式取值：式中 吊車的額定起重量； 小車重量； 重力加速度； 橫向水平荷載系數。三、排架上的荷載標準值 第三章 單層廠房排架結構第三節 排架的荷載計算及內力分析Q (t)10t及以下12%1650t10%75t及以上8%硬鉤吊車20%懸掛吊車、手動吊車、電動葫蘆02022/9/20 對于一般四輪橋式吊車，大車每一輪子傳遞給吊車梁的橫向水平制動力 為： 式中 為第 個大車輪子的橫向水平制動力。考慮多臺吊車水平荷載時，對單跨或多跨廠房的每個排架，參與組合的吊車臺數不應多于2臺。注：三、排架上的荷載標準值 第三章 單層廠

24、房排架結構第三節 排架的荷載計算及內力分析2022/9/20吊車縱向水平荷載： 吊車縱向水平荷載標準值T0，按作用在一邊軌道上所有剎車輪的最大輪壓之和的10%采用，即式中，n為施加在一邊軌道上所有剎車輪數之和，對于一般的四輪吊車，n=1。無論單跨或多跨廠房，在計算吊車縱向水平荷載時，一側的整個縱向排架上最多只能考慮2臺吊車。注：三、排架上的荷載標準值 第三章 單層廠房排架結構第三節 排架的荷載計算及內力分析2022/9/20多臺吊車的荷載折減系數： 多臺吊車對排架同時出現極端荷載的可能性較小，所以多臺吊車的豎向荷載和水平荷載的標準值應乘以折減系數。三、排架上的荷載標準值 第三章 單層廠房排架結

25、構第三節 排架的荷載計算及內力分析參與組合的吊車臺數吊車工作級別A1A5A6A820.900.9530.850.9040.80.852022/9/20式中 基本風壓值（kN/m2），是以當地比較空曠平坦地面上離 高度z處的風振系數； 風壓高度變化系數，與地面粗糙度有關； 風荷載體型系數。 地10m高處統計所得的50年一遇10分鐘平均最大風速為標準確定的風壓值； （4）風荷載 ： 垂直于建筑物表面上的風荷載標準值 （kN/m2）按下式計算： 三、排架上的荷載標準值 第三章 單層廠房排架結構第三節 排架的荷載計算及內力分析2022/9/20四、等高排架內力分析 （1）柱頂水平集中力作用下等高排架內

26、力分析 ： 在柱頂水平集中力作用下，等高排架各柱頂側移相等，沿橫梁與柱的連接處將各柱的柱頂切開，在各柱頂的切口上作用一對相應的剪力 。柱頂水平集中力作用下等高排架的變形和內力第三章 單層廠房排架結構第三節 排架的荷載計算及內力分析2022/9/20式中 第 i 根排架柱的抗側移剛度（或抗剪剛度），即懸臂 第 i 根排架柱的剪力分配系數，按下式計算： 求得柱頂剪力Vi 后，用平衡條件可得排架柱各截面的彎矩和剪力。當排架結構柱頂作用水平集中力F時，各柱的剪力按其抗剪剛度與各柱抗剪剛度總和的比例關系進行分配。柱柱頂產生單位側移所需施加的水平力注：四、等高排架內力分析 第三章 單層廠房排架結構第三節

27、排架的荷載計算及內力分析2022/9/20剪力分配系數必滿足 。 各柱的柱頂剪力Vi僅與F 的大小有關，而與其作用在排架左側或右側柱頂處位置無關，但F 的作用位置對橫梁內力有影響。 （2）任意荷載作用下等高排架內力分析 ：等高排架在任意荷載作用下，為了利用剪力分配法求解，通常可采用以下三個步驟來進行這種情況下的排架內力分析。對承受任意荷載作用的排架，先在排架柱頂部附加一個不動鉸支座以阻止其側移，則各柱為單階一次超靜定柱，應用柱頂反力系數可求得各柱反力Ri及相應的柱端剪力，柱頂假想的不動鉸支座總反力為 。第三節 排架的荷載計算及內力分析四、等高排架內力分析 第三章 單層廠房排架結構2022/9/

28、20撤除假想的附加不動鉸支座，將支座總反力R反向作用于排架柱頂，應用剪力分配法可求出柱頂水平力R作用下各柱頂剪力 。將前面的計算結果相疊加，可得到在任意荷載作用下排架柱頂剪力 ，然后可求出各柱的內力。 任意荷載作用下等高排架內力分析第三章 單層廠房排架結構四、等高排架內力分析 第三節 排架的荷載計算及內力分析2022/9/20五、不等高排架內力分析 不等高排架在任意荷載作用下，由于高、低跨的柱頂位移不相等，因此，不能用剪力分配法求解，其內力通常用結構力學中的力法進行分析。 式中 ， ， ， 為基本結構的柔度系數，可由單位力彎矩圖圖乘得到； 、 為載常數。兩跨不等高排架內力分析第三章 單層廠房排

29、架結構第三節 排架的荷載計算及內力分析2022/9/20六、單層廠房排架內力分析中的空間作用問題 1 單層廠房空間作用的概念 當各榀排架柱頂均受有水平集中力R，且廠房兩端無山墻時每一榀排架都相當于一個獨立的平面排架。當各榀排架柱頂均受有水平集中力R，但廠房兩端有山墻時，山墻則通過屋蓋等縱向聯系構件對其它各榀排架有不同程度的約束作用，使各榀排架柱頂水平位移呈曲線分布，且 。當僅其中一榀排架柱頂作用水平集中力R，且廠房兩端無山墻時，則直接受荷排架通過屋蓋等縱向聯系構件，受到非直接受荷排架的約束，使其柱頂的水平位移減小，即 。當僅其中一榀排架柱頂作用水平集中力R，但廠房兩端有山墻時，則直接受荷載排架

30、受到非受荷排架和山墻兩種約束，故各榀排架的柱頂水平位移將更小，即 。第三章 單層廠房排架結構第三節 排架的荷載計算及內力分析2022/9/20 廠房空間作用分析 當結構布置或荷載分布不均勻時，由于屋蓋等縱向聯系構件將各榀排架或山墻聯系在一起，故各榀排架或山墻的受力及變形都不是單獨的，而是相互制約。這種排架與排架，排架與山墻之間的相互制約作用，稱為廠房的整體空間作用。 單層廠房整體空間作用的程度主要取決于屋蓋的水平剛度、荷載類型、山墻剛度和間距等因素。六、單層廠房排架內力分析中的空間作用問題 第三章 單層廠房排架結構第三節 排架的荷載計算及內力分析2022/9/20 2 單層廠房結構空間分配系數

31、 根據試驗資料及理論分析，給出了吊車荷載作用下單層單跨的空間工作分配系數。廠房空間工作示意圖六、單層廠房排架內力分析中的空間作用問題 第三章 單層廠房排架結構第三節 排架的荷載計算及內力分析2022/9/20廠 房 情 況吊車起重量（t）廠房長度（m）6060有檁屋蓋兩端無山墻或一端有山墻300.900.85兩端有山墻300.85無檁屋蓋兩端無山墻或一端有山墻75 廠房跨度（m）1227271227270.900.850.850.80兩端有山墻750.80單跨廠房空間作用分配系數六、單層廠房排架內力分析中的空間作用問題 第三章 單層廠房排架結構第三節 排架的荷載計算及內力分析2022/9/20

32、 1 荷載效應組合原則 對于一般排架結構，荷載效應組合的設計值S應從下列組合值中取最不利值確定：由可變荷載效應控制的組合 由永久荷載效應控制的組合七、排架的荷載效應組合第三章 單層廠房排架結構第三節 排架的荷載計算及內力分析2022/9/20 2 注意事項 永久荷載任何情況下都存在。 在吊車豎向荷載中，同一柱的同一側牛腿上有Dmax或Dmin作用，兩者只能選擇一種參加組合。有吊車水平荷載時，必有垂直荷載；反之不一定。吊車橫向水平荷載Tmax同時作用在同一跨內的兩個柱子上，向左或向右，組合時只能選取其中一個方向。 七、排架的荷載效應組合第三章 單層廠房排架結構第三節 排架的荷載計算及內力分析風有

33、左來風和右來風兩種情況，每次只選其中一項參加組合。 2022/9/20一、柱的結構形式和截面尺寸 （1）柱的形式：主要有排架柱和抗風柱兩類。 鋼筋混凝土排架柱一般由上柱、下柱和牛腿組成，其結構形式可概括為單肢柱和雙肢柱兩類。上柱一般為矩形截面或環形截面；下柱的截面形式較多，根據其截面形式可分為矩形截面柱、I形柱、雙肢柱和管柱等幾類。 柱的形式抗風柱一般由上柱和下柱組成，無牛腿，上柱為矩形截面，下柱一般為 I形截面。第三章 單層廠房排架結構第四節 單層廠房柱的設計2022/9/20一、柱的結構形式和截面尺寸第三章 單層廠房排架結構第四節 單層廠房柱的設計2022/9/20 （2）柱的截面尺寸：

34、柱的截面尺寸除應滿足承載力的要求外，還應保證具有足夠的剛度，以免廠房變形過大，造成吊車輪與軌道過早磨損，影響吊車的正常運行，或導致墻體和屋蓋產生裂縫，影響廠房的正常使用。 柱的截面尺寸除了考慮吊車起重量和柱的類型兩個因素外，還應考慮廠房跨數和高度、柱的型式、圍護結構的材料和構造、施工和吊裝等。第三章 單層廠房排架結構第四節 單層廠房柱的設計一、柱的結構形式和截面尺寸2022/9/201 柱的計算長度 在對柱進行受壓承載力計算或驗算時，柱的偏心距增大系數 或穩定系數 與柱的計算長度有 關。混凝土結構設計規范根據單層廠房的實際支承及受力特點，結合工程經驗所給出的計算長度 。 采用剛性屋蓋的單層工業

35、廠房柱和露天吊車棧橋柱的計算長度柱的類型排 架 方 向垂直排架方向有柱間支撐無柱間撐無吊車廠房柱單 跨1.5H1.0H1.2H兩跨及多跨1.25H1.0H1.2H有吊車廠房柱上 柱2.0Hu1.25Hu1.5Hu下 柱1.0Hl0.8Hl1.0Hl露天吊車柱和棧橋柱2.0Hl1.0Hl第三章 單層廠房排架結構第四節 單層廠房柱的設計二、矩形和工形截面排架柱的配筋計算2022/9/20 2 柱的控制截面 控制截面是指對截面配筋起控制作用的截面。當柱高度較大時，下柱中間某截面也可能為控制截面。當柱上作用有較大的集中荷載（如懸墻重量等）時，可根據其內力大小還需將集中荷載作用處的截面作為控制截面。第三

36、章 單層廠房排架結構第四節 單層廠房柱的設計二、矩形和工形截面排架柱的配筋計算2022/9/20 3 不利內力組合 通常選擇以下四種內力組合作為截面最不利內力組合： +Mmax及相應的N，V； Mmax及相應的N，V； Nmax及相應的M，V； Nmin及相應的M，V。第三章 單層廠房排架結構第四節 單層廠房柱的設計二、矩形和工形截面排架柱的配筋計算2022/9/20 4 柱的平面外承載力驗算 一般情況下，柱的平面外承載力按軸心受壓構件驗算，柱截面上的混凝土和全部縱向鋼筋共同參加工作。 當吊車的起重量大于50t，或大于30t，且柱距為12m時，需要進行雙向偏壓下的承載力驗算。 第三章 單層廠房

37、排架結構第四節 單層廠房柱的設計二、矩形和工形截面排架柱的配筋計算2022/9/20三、牛腿的設計 在廠房結構鋼筋混凝土柱中，常在其支承屋架、托架、吊車梁和連系梁等構件的部位，設置從柱側面伸出的短懸臂，稱為牛腿。 牛腿按承受的豎向力作用點至牛腿根部柱邊緣水平距離的不同分為兩類： 時為長牛腿，按懸臂梁進行設計； 時為短牛腿 ，是一個變截面短懸臂深梁。第三章 單層廠房排架結構第四節 單層廠房柱的設計1 牛腿的分類2022/9/202 牛腿的受力特點和破壞形態 試驗研究表明，從加載至破壞，牛腿大體經歷彈性、裂縫出現與開展和最后破壞三個階段。 彈性階段 ：通過 環氧樹脂牛腿模型的光彈試驗，得到了主應力

38、跡線。牛腿的應力狀態第三章 單層廠房排架結構第四節 單層廠房柱的設計三、牛腿的設計 2022/9/20裂縫出現與開展階段 ： 試驗表明，當荷載達到極限荷載的20%40%時，由于上柱根部與牛腿交界處的主拉應力集中現象，在該處首先出現自上而下的豎向裂縫，裂縫細小且開展較慢，對牛腿的受力性能影響不大； 當荷載達到極限荷載的40%60%時，在加載墊板內側附近出現一條斜裂縫，其方向大體與主壓應力軌跡線平行。 第三章 單層廠房排架結構第四節 單層廠房柱的設計三、牛腿的設計 2022/9/20破壞階段 ：隨a/h0值的不同，牛腿主要有以下幾種破壞形態： 彎壓破壞 剪切破壞 牛腿的破壞形態斜壓破壞第三章 單層

39、廠房排架結構第四節 單層廠房柱的設計三、牛腿的設計 2022/9/203 牛腿的截面尺寸 牛腿的截面寬度與柱寬相同。 牛腿截面尺寸通常以不出現斜裂縫作為控制條件。設計時以下列經驗公式作為抗裂控制條件來確定牛腿的截面尺寸： 式中Fvk、Fhk分別為作用于牛腿頂部按荷載效應標準組合計算的豎 裂縫控制系數； a豎向力的作用點至下柱邊緣的水平距離向力和水平拉力值；b牛腿寬度； h0牛腿與下柱交接處的垂直截面有效高度。第三章 單層廠房排架結構第四節 單層廠房柱的設計三、牛腿的設計 2022/9/20 牛腿尺寸及配筋 為了防止牛腿頂面加載墊板下混凝土的局部受壓破壞，墊板下的局部壓應力應滿足式中：A為局部受

40、壓面積；fc為混凝土軸心抗壓強度設計值。第三章 單層廠房排架結構第四節 單層廠房柱的設計三、牛腿的設計 2022/9/204 牛腿的配筋設計和構造要求 計算簡圖：試驗研究表明，牛腿在豎向力和水平拉力作用下，其受力特征可以用由牛腿頂部水平縱向受力鋼筋為拉桿和牛腿內的斜向受壓混凝土為壓桿組成的三角桁架模型來描述。 牛腿的計算簡圖第三章 單層廠房排架結構第四節 單層廠房柱的設計三、牛腿的設計 2022/9/20縱向受力鋼筋計算 ：在豎向力設計值Fv和水平拉力設計值Fh共同作用下，通過對 A 點取力矩平衡可得：近似取 ， ，則由上式可得縱向受力鋼筋總截面面積As為式中 Fv、Fh分別為作用在牛腿頂部的

41、豎向力設計值和水平拉力設計值； a意義同前，當a0.3h0時，取a=0.3h0； fy為縱向受拉鋼筋強度設計值。 第三章 單層廠房排架結構第四節 單層廠房柱的設計三、牛腿的設計 2022/9/20牛腿配筋構造構造要求 ：第三章 單層廠房排架結構第四節 單層廠房柱的設計三、牛腿的設計 2022/9/205 水平箍筋及彎起鋼筋 在牛腿的截面尺寸滿足公式的抗裂條件后，可不進行斜截面受剪承載力計算，只需按下述構造要求設置水平箍筋和彎起鋼筋。 水平箍筋的直徑應取6-12mm，間距100-150mm，且在上部2h0/3范圍內的水平箍筋總截面面積不應小于承受豎向力的受拉鋼筋截面面積的1/2。 當牛腿的剪跨比

42、a/h00.3時，宜設置彎起鋼筋。 縱向受拉鋼筋不得兼作彎起鋼筋。 彎起鋼筋的錨固同縱向受力鋼筋。 第三章 單層廠房排架結構第四節 單層廠房柱的設計三、牛腿的設計 2022/9/20 柱的混凝土強度等級不宜低于C20，縱向受力鋼筋直徑d不宜小于12mm，全部縱向鋼筋的配筋率不宜超過5% 。 柱內縱向鋼筋的凈距不應小于50mm；對水平澆筑的預制柱，其上部縱向鋼筋的最小凈間距不應小于30mm和1.5d(為鋼筋的最大直徑)，下部縱向鋼筋的最小凈間距不應小于25mm和d。 偏心受壓柱中垂直于彎矩作用平面的縱向受力鋼筋以及軸心受壓柱中各邊的縱向受力鋼筋，其中距不宜大于300mm。第三章 單層廠房排架結構

43、第四節 單層廠房柱的設計四、矩形和I形截面排架柱的構造2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第四節 單層廠房柱的設計四、矩形和I形截面排架柱的構造2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第四節 單層廠房柱的設計五、柱與其他構件的連接2022/9/20第三章 單層廠房排架結構第四節 單層廠房柱的設計六、雙肢柱的設計要點雙肢柱的內力按單跨多層框架或桁架進行分析。平腹桿雙肢柱的肢桿按偏心受壓構件設計，腹桿按受彎構件設計。斜腹桿基本為軸壓或軸拉構件。2022/9/20七、抗風柱的設計 抗風柱承受山墻傳來的風荷載，其外邊緣與廠房橫向封閉軸線重合，離屋架中心線600mm。為了避免抗風柱與端屋架相碰，

44、應將抗風柱的上部截面高度適當減小，形成變截面柱。抗風柱計算簡圖（1）抗風柱尺寸的確定 抗風柱截面尺寸除了滿足有關截面尺寸的限值外，上柱截面尺寸不宜小于350mm300mm，下柱截面高度不宜小于600mm。 抗風柱的柱頂標高應低于屋架上弦中心線50mm；同時抗風柱變階處的標高應低于屋架下弦底邊200mm。 第三章 單層廠房排架結構第四節 單層廠房柱的設計2022/9/20（2）計算簡圖及內力分析 抗風柱頂部一般支承在端屋架的上弦節點處，支承點可視為不動鉸支座； 柱底部固定于基礎頂面； 當屋架下弦設有橫向水平支撐時，抗風柱亦可與屋架下弦相連接，作為抗風柱的另一個不動鉸支座；當在山墻內側設置水平抗風

45、梁或抗風桁架時，則抗風梁（或桁架）也為抗風柱的一個支座。 由于山墻的重量一般由基礎梁承受，故抗風柱主要承受風荷載，若忽略抗風柱自重，則可按變截面受彎構件進行設計。 當山墻處設有連系梁時，則抗風柱可按變截面的偏心受壓構件進行設計。第三章 單層廠房排架結構第四節 單層廠房柱的設計七、抗風柱的設計2022/9/20八、矩形和I形截面柱施工時的運輸和吊裝驗算 柱在其自重作用下為受彎構件，其計算簡圖和彎矩圖如圖所示，一般取上柱柱底、牛腿根部和下柱跨中三個控制截面。 柱的吊裝方式及計算簡圖第三章 單層廠房排架結構第四節 單層廠房柱的設計2022/9/20 檁條：檁條擱在屋架或屋面梁上，起著支承小型屋面板并

46、將屋面荷載傳給屋架的作用。它與屋架間用預埋鋼板焊接，并與屋蓋支撐一起保證屋蓋結構的整體剛度和穩定性。各種形式的屋面板一、屋面板第五節 單層廠房屋蓋結構的設計第三章 單層廠房排架結構2022/9/20一、屋面板第五節 單層廠房屋蓋結構的設計第三章 單層廠房排架結構2022/9/20 屋面梁和屋架：按型式可分為屋面梁、兩鉸（或三鉸）拱屋架和桁架式屋架三大類。屋面梁：屋面梁的外形有單坡和雙坡兩種。兩鉸（或三鉸）拱屋架 ：兩鉸拱的支座節點為鉸接，頂節點為剛接；三鉸拱的支座節點和頂節點均為鉸接。兩鉸拱的上弦為鋼筋混凝土構件，三鉸拱的上弦可用鋼筋混凝土或預應力混凝土構件。 兩鉸（或三鉸）拱屋架 二、屋面梁和屋架第五節 單層廠房屋蓋結構的設計第三章 單層廠房排架結構2022/9/20桁架式屋架 ：當廠房