混凝土与砌体结构授课教案[1]

第12章 钢筋混凝土柱单层厂房

§12.1 单层厂房结构形式、结构组成和结构布置

12.1.1单层厂房结构形式

我国目前混凝土单层厂房主要有排架结构和刚架结构

(1) 排架结构

排架结构是由“屋面板—屋架(屋面梁)—柱”组成的单层工业厂房传统的结构型式，也称之为“板—架—柱”结构体系。柱与屋架铰接、与基础刚接。按照跨数的多少可分为单跨和多跨排架；按厂房高度不同又可分为等高和不等高排架；按照屋盖结构的组成可分为无檩屋盖、有檩屋盖。

目前，在我国工业建设中主要采用的是钢筋混凝土排架结构，故本章将仅限于讨

论这种单厂结构。 （2）门式刚架结构

门式刚架是一种梁柱合一的钢筋砼结构，常作为中小型厂房的主体结构，它的跨度一般在9～21米，吊车起重不超过10吨为宜。门式刚架有三铰、二铰、无铰三种型式，可做成单跨或多跨结构。

目前钢结构门式刚架用途广泛。

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12.1.2 单层厂房的组成与传力路线 1.结构组成 （1）屋盖结构

单层厂房的屋盖结构分无檩体系和有檩体系两种。无檩体系由大型屋面板（包括天沟板）、天窗架、屋架和屋盖支撑组成。有檩体系由小型屋面板(或瓦材)、檩条、天窗架、屋架和屋盖支撑组成。 （2）横向平面排架

横向剖面是由屋架、柱、基础组成的横向平面骨架，称为横向排架。它是厂房的基本承重结构，厂房的主要荷载（竖向荷载、横向水平荷载及横向水平地震作用）是通过它传给地基的。

横向平面排架结构上主要荷载的传力途径如下： ★竖向荷载──

①雪、屋面荷载→屋面板→屋架→横向排架柱→基础→地基； ②吊车轮压→吊车梁→柱牛腿→横向排架柱→基础→地基； ③墙体荷载→墙梁(或基础梁)→横向排架柱→基础→地基。 ★水平荷载──

①风荷载→墙体→横向排架柱→基础→地基；

②吊车横向水平制动力→吊车梁→横向排架柱→基础→地基

（3）纵向平面排架

纵向剖面是由连系梁、吊车梁、纵柱列、柱间支撑和基础组成的纵向平面骨架，称为纵向排架。作用在厂房上的纵向荷载，如山墙上的风荷载、吊车纵向制动力、纵向水平地震作用等，均是由它传到地基的。

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纵向平面排架结构上主要荷载的传力途径如下： ★水平荷载──

①风荷载→山墙→抗风柱→屋盖横向水平支撑→连系梁(或受压系杆)→纵向排架柱(柱间支撑)→基础→地基；

②吊车纵向水平制动力→吊车梁→纵向排架柱(柱间支撑)→基础→地基。 （4）吊车梁

吊车梁一般为预制，简支在柱的牛腿上，吊车梁是直接承受吊车动力荷载的构件。主要承受吊车竖向荷载、横向或纵向水平荷载，并将它们分别传至横向或纵向平面排架。

（5）支撑。单层厂房的支撑包括屋盖支撑和柱间支撑两种，其作用有3个方面：是加强厂房结构的空间刚度，保证结构构件在安装和使用阶段的稳定和安全，同时起着把风荷载、吊车水平荷载或水平地震作用等传递到相应承重构件的作用。 （6）基础。基础承受柱和基础梁传来的荷载并将它们传至地基。

（7）围护结构。围护结构包括纵墙、横墙（山墙）。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等。

（8）屋盖。随着技术进步和我国钢产量的大幅度增加，现在我国大多数单层厂房都已采罔钢屋盖，所以在本章中将不再讲述混凝土屋盖的内容。 2．传力路线

单层厂房结构的传力路线。单层厂房给构所承受的竖向荷载和水平荷载，基本上都是传递给排架柱，再由柱传至基础及地基的。主要荷载的传力路线：

屋面竖向荷载→屋面板→屋面梁或屋架→排架柱→基础→地基 吊车竖向荷载→吊车梁→牛腿（柱）→基础→地基 吊车横向刹车力→吊车梁→排架柱→基础→地基 吊车纵向刹车力→柱间支撑→排架柱→基础→地基

屋盖?柱间支撑－基础 →地基 山墙风荷载→山墙→抗风柱→???基础12.1.3 单层厂房的结构布置 1 柱网与定位轴线 （1）柱网

厂房承重柱的纵向定位轴线的距离，称为跨度。横向定位轴线的距离称为柱距。纵横向定位轴线在平面上形成的网格称为柱距。柱网布置首先满足生产工艺及使用的要求，同时为了

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保证结构构件标准化种定型化，还应遵守统一模数制的要求。 （2）纵向定位轴线 （3）横向定位轴线

横向定位轴线一般通过柱截面的几何中心，用编号①、②、③?表示。在厂房纵向尽端处饣横向定位轴线位于山墙内边缘，并把端柱中心线内移600mm，同样在伸缩缝两侧的柱中心线也须向两边各移600mm，伸缩缝中心线与横向定位轴线重合。 2．变形缝

变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝。

如果厂房长度和跨度过大，当气温变化时，由于温度变形将使结构内部产生很大的温度应力，严重的可使墙面、屋面和构件等拉裂，影响使用。为减少厂房结构中的温度应力，可设置伸缩缝将厂房结构分成若干温度区段。

伸缩缝应从基础顶面开始，将两个温度区段的上部结构构件完全分开，并留出一定宽度的缝隙，使上部结构在气温有变化时，水平方向可以较自由地发生变形，不致引起房屋开裂。

温度区段的长度（伸缩缝之间的距离），取决于结构类型和温度变化情况。《混凝土结构设计规范》对钢筋混凝土结构伸缩缝的最大距离作了规定，见本书附录8。 沉降缝：在有些情况下，为避免厂房因基础不均匀沉降而引起开裂和损坏，需在适当部位用沉降缝将厂房划分成若干刚度较一致的单元。在一般单层厂房中可不做沉降缝，只有在特殊情况下才考虑设置，如厂房相邻两部分高度相差很大（如10m以上），两跨间吊车吨位相差悬殊，地基承载力或下卧层土质有巨大差别，或厂房各部分的施工时间先后相差很长，地基土的压缩程度不同等情况。沉降缝应将建筑物从屋顶到基础全部分开，以使在缝两边发生不同沉降时不致损坏整个建筑物，沉降缝可兼做伸缩缝。

防震缝是为了减轻厂房震害而采取的措施之一。在地震区，当厂房平、立面布置复杂，结构高度或刚度相差很大，以及在厂房侧边贴建生活间、变电所、炉子间等披屋时，应设置防震缝将相邻两部分分开。地震区的伸缩缝和沉降缝均应符合防震缝要求，3缝合一。

3 单层厂房的支撑

就整体而言，支撑的主要作用是：增强厂房的整体稳定性和空间刚度；把纵向风荷载、吊车纵向水平荷载及水平地震作用等传递到主要承重构件；保证在施工安装阶段结构构件的稳定。

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