单层厂房结构设计

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• 1.1.2 厂房结构的设计步骤
• 确定厂房的功能：由工艺要求和建筑要求确定建 筑方案。
• 结构的设计：结构方案布置——荷载的计算—— 内力分析——构件的设计——施工图
• 1.1.3柱网和温度伸缩缝的布置
1.1.3.1柱网布置
• 满足生产工艺的要求 • 满足结构方面的要求 • 符合经济合理的要求
• 每个截面必须组合出＋Mmax和相应的N、V； －Mmax和相应的N、V；Nmax和相应的M、V。
• 对柱脚锚栓则应组合出可能出现的最大拉力：即 Mmax和相应的N、V；－Mmax和相应的N、V。
• 柱与屋架刚接时，应对横梁的端弯矩和相应的剪 力进行组合。最不利组合可分为四组：第一组组 合使屋架下弦杆产生最大压力[图1.7(a)]；第二 组组合使屋架上弦杆产生最大压力，同时也使下 弦杆产生最大拉力[图1.7(b)]；第三、四组组合 使腹杆产生最大拉力或最大压力[图1.7(c)、(d)]。
• 布置主要决定于厂房的纵向和横向长度根据使用 经验和理论分析，钢结构设计规范规定，当温度 区段长度不超过表1.1的数值时，可不计算温度 应力。
温度伸缩缝最普遍的做法是设置双柱。
温度区段长度值
表1.1
温度区段长度（m）
结构情况
采暖房屋和非采暖地区的房屋
纵向温度区段 （垂直于屋架或构架跨 度方向）
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单层厂房结构 设计
第1章 单层厂房结构设计
1.1 厂房结构的形式与布置
• 1.1.1 厂房结构的组成
厂房结构一般是由屋盖结构、柱、吊车梁（或桁架）、 各种支撑以及墙架等构件组成的空间体系，如图1.1所 示。这些构件按其所起作用可分为下面几类：
• 横向框架 • 屋盖结构 • 支撑体系（屋盖部分支撑和柱间支撑 作用：承
型钢板作屋面和墙面材料的厂房日益广泛，常以 18m甚至24m作为基本柱距。多跨厂房的中列柱，
常因工艺要求需要“拔柱”，其柱距为基本柱距 的倍数，最大可达48m）。
1.1.3.2 温度伸缩缝布置
• 厂房平面尺寸较大时，因温度变化使上部结构产 生横向和纵向的变形，使柱内产生弯曲应力，并 可能导致屋面和墙面破裂。因此为避免产生过大 的温度变形和温度应力，应在厂房的横向或纵向 设置温度伸缩缝。
框架由柱脚底面到横梁下弦底部的距离：
式中 h
h
3
2
—地面至柱脚底面的距离。 —地面至吊车轨顶的高度，由工艺要求决定；
h 1 —吊车轨顶至屋架下弦底面的距离
1.2.1.2 计算简图
• 单层厂房框架是由柱和屋架（横梁）组成，各个 框架之间有屋面板或檩条、托架、屋盖支撑等纵 向构件相互连接在一起，故框架实际上是空间工 作的结构，应按空间工作计算才比较合理和经济， 但由于计算较繁，工作量大，所以通常均简化为 单个的平面框架（图1.5）来计算。横向框架的 计算简图 有两种类型，分为柱顶铰接和柱顶刚 接
SL0 Lk 2S
• 1.2.1 横向框架主要尺寸和计算简图
1.2.1.1 主要尺寸
框架的主要尺寸见图1.3所示。 框架的跨度，一般取为上部柱中心线间的横向距离
(1.1)
• 式中 —桥式吊车的跨度；
• S—由吊车梁轴线至上段柱轴线的距离（图1.4），应
满足下式要求：
（1.2）
• B—吊车桥架悬伸长度，可由行车样本查得；
• 可变荷载有：风、雪荷载、积灰荷载、屋面均布 活荷载、吊车荷载、地震荷载等。这些荷载可由 荷载规范和吊车规格查得。
– 1.2.2.2 内力分析和内力组合
• 框架内力分析可按结构力学的方法进行，也可利 用现成的图表或计算机程序分析框架内力。
• 为了计算框架构件截面，必须将框架在各种荷载 作用下所产生的内力进行最不利组合。列出上、 下段柱的上下端截面中的弯矩M、轴向力N和剪 力V。此外还包括柱脚锚固螺栓的计算内力。
• 横向框架的计算高度取值分为四种情况，详见图 1.6
• 框架的计算跨度L（或L1、L2）取为两上柱由线 之间的距离。
• 1.2.2 横向框架的荷载和内力
– 1.2.2.1 荷载
• 作用在横向框架上的荷载可分为永久荷载和可变 荷载两种。
• 永久荷载有：屋盖各级组织主、柱、吊车梁系统、 墙架、墙板及设备管道和的自重。这些重量可参 考有关资料、表格、公式进行估计。
• 符合柱距规定要求（按《厂房建筑统一化基本规 则》和《建筑统一模数制》的规定：结构构件的
• 统一化和标准化可降低制作和安装的工作量。对 厂房横向，当厂房跨度L≤18m时，其跨度宜采用 3m的倍数；当厂房跨度L＞18m时，其跨度宜采 用6m的倍数。只有在生产工艺有特殊要求时， 跨度才采用21m、27m、33m等。对厂房纵向， 以前基本柱距一般采用6m或12m；现在采用压
• D—吊车外缘和柱内边缘之间的必要空隙：当吊车起 重量不大于500KN时，不宜小于80mm；当吊车起重 量大于或等于750KN时，不宜小于100mm；当在吊车 和柱之间需要设置安全走道时，则D不得小于400mm。
• —上段柱宽度。
• b S1 的取值：对于中型厂房一般采用0.75m或1m，重型
厂房则为1.25m甚至达2.0m。
载 连系） • 吊车梁和制动梁（或制动桁架） • 墙架
厂房结构演示
1——屋架 2——托架 3——上弦横向支撑 4——制动桁架 5——横向平面框架 6——吊车梁 7——屋架竖向支撑 8——檩条 9、10——柱间支撑 11——框架柱 12——中间柱 13——墙架梁
1
2
5 3 4
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图1.1厂房结构示例
7 8 9
• 厂房横向框架的柱脚一般与基础刚接
• 柱顶可分为铰接和刚接两类
铰接 对基础不均匀沉陷及温度影响敏感性小 ， 节点构造容易处理 ，屋架端部不产生弯矩 ，下 弦杆始终受拉 。柱顶铰接时下柱的弯矩较大， 厂房横向刚度差
刚接 厂房较高，吊车的起重量大，对厂房刚度 要求较高时，钢结构的单跨厂房常采用柱顶刚接 方案
横向温度区段（沿 屋架或构架跨度方 向）
支座斜 杆和支 座竖杆
其0 屋
露天结构
120
100
125
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——
1.2 厂房结构的框架形式
• 厂房的主要承重结构通常采用框架体系，困为框 架体系的横向刚度较大，且能形成矩形的内部空 间，便于桥式吊车运行，能满足使用上的要求。