第二章-排架结构

2排架结构本章提要•介绍排架结构作为单层工业厂房的主要结构形式的特点、类型及其组成•排架结构承受的主要荷载•排架结构主要构件选型方法•排架结构的设计步骤•排架结构一般由预制的钢筋混凝土屋架、吊车梁、柱、基础等组成，多用于单层工业厂房；•工业厂房与民用房屋相比，基建投资多，占地面积大，常受生产工艺条件的制约；它的主要特点有：•建筑上要满足生产工艺流程的需要；•结构上考虑动力荷载和设伸缩缝；•施工上机械化程度高；•排架结构特点：传力明确，构造简单，有利于实现设计标准化、构件生产工业化以及施工机械化，提高建筑工业化水平。2.1排架结构的特点2.2排架结构的类型•排架结构由屋架或屋面梁、柱、基础组成；•柱头与屋架铰接，柱脚与基础刚接；•排架结构的类型：根据生产工艺与使用要求，排架可做成单跨和多跨(a)，亦可做成等高、不等高(b)和锯齿形(c)等•跨度可达30m，高度可达30m以上，吊车吨位可达150t以上2.3排架结构的组成•单层厂房排架结构通常由屋面板、屋架、吊车梁、排架柱、抗风柱、基础梁、基础等构件组成•上述构件分别组成屋盖结构、横向平面排架、纵向平面排架、围护结构等•（1）屋架结构：分为有檩体系与无檩体系，有檩体系由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖支撑组成，用于小型厂房；无檩体系由大型屋面板、屋架及屋盖支撑组成，用于大、中型厂房•（2）横向平面排架：由屋架、横向柱列及基础等组成，是厂房基本承重结构吊车梁排架柱独立基础屋架剖面示意图吊车•（3）纵向平面排架：由纵向柱列、连系梁、吊车梁、柱间支撑及基础等组成，主要传递纵向水平力。•（4）围护结构：由纵墙、横墙（山墙）、抗风柱及基础梁等组成，主要承受墙体自重和其上的风荷载。主要竖向荷载：结构自重、屋面活荷载、雪荷载、吊车竖向荷载…（1）竖向荷载2.4排架结构承受的主要荷载屋面荷载吊车荷载排架示意图（2）水平作用主要水平作用：吊车水平荷载、风荷载、地震作用…风荷载排架结构竖向荷载的传递屋面结构排架柱基础地基吊车梁墙体重量墙梁连系梁基础梁吊车屋面荷载荷载传递吊车荷载排架结构水平荷载的传递吊车梁排架柱基础地基柱间支撑吊车水平荷载抗风柱纵墙墙梁风荷载横向纵向风荷载吊车荷载2.5主要构件选型•1选型原则•经济合理每平方米建筑面积总用量（kg/m2）每种构件用量占材料总用量的百分比（%）屋面板屋架吊车梁柱基础钢材18~2025~3020~3020~3218~258~12混凝土0.13~0.1830~408~1210~1515~2025~35项目屋盖柱、梁基础墙地面门窗其他百分比（%）30~5010~205~1010~184~75~113~5表2.3厂房各部分造价占土建总造价的百分比表2.2中型厂房各种构件材料用量表•考虑工艺和建设要求：厂房的跨度、下弦标高、吊车的吨位和振动、里面造型等•根据荷载对负荷的限制条件选择合适的构件•考虑施工条件：吊装能力、焊接技术及运输能力2主要构件选型无檩体系中屋面板：1.5mx6m的预应力混凝土大型屋面板；檩条：主要用于有檩体系；檩条跨度一般为4m，6m，也有9m。屋架型式有：三角形、梯形、折线形等。除三角形屋架外其余均可做成18~36m跨度，其中预应力混凝土折线形屋架应用最广泛。•屋面梁：外形有单坡和双坡两种，截面有T型或工字型，跨度一般不超过18m。•天窗架：常用的天窗架跨度有6m、9m等。用的最多的是钢筋混凝土三铰拱刚架；•托架：常用的托架有预应力混凝土桁架、刚桁架等。•吊车梁：有重级、中级、轻级工作制之分种类有钢筋混凝土等截面吊车梁、组合式吊车梁、预应力混凝土吊车梁。柱：常用的柱的形式有矩形、工字型、双肢柱、管柱基础：单层厂房的柱下基础一般采用单独杯型基础。2.6单层厂房排架结构设计步骤•工艺设计：确定厂房长度、跨度、跨数、柱网布置、厂房高度、轨顶标高；•初步设计阶段：确定柱网、结构型式、标高、结构构件类型、屋面、楼面、地面及地面做法•扩大初步设计阶段：进行水、电、暖、通等工种设计协调•施工图阶段：画出建筑、结构及其他工种设计的详细施工图。补充内容：排架结构的布置柱网布置即为确定跨度和柱距。（1）柱网布置柱网布置既是确定柱的位置，也是确定屋面板、屋架和吊车梁等构件尺寸(跨度)的依据，并涉及结构构件的布置。跨度－纵向定位轴线之间的尺寸柱距-横向定位轴线之间的尺寸跨度柱距抗风柱排架柱排架结构平面布置图屋盖支撑（2）支撑的布置下弦水平支撑上弦水平支撑垂直支撑水平系杆下弦水平支撑：防止下弦振颤；并提高建筑物整体刚度；传递并分布水平荷载上弦横向水平支撑：增强屋架上弦的稳定性；传递山墙抗风柱传来的纵向水平荷载；增强屋面结构的纵向刚度纵向垂直支撑与系杆：保证屋架安装与使用的整体稳定性；减小下弦的振颤柱间支撑作用:提高厂房纵向刚度和稳定性排架结构的计算简图柱与屋架或屋面梁为铰接、与基础为刚接横梁为没有轴向变形的刚性杆铰接刚接排架计算简图排架柱风荷载柱自重吊车垂直荷载屋盖集中风载屋盖自重吊车梁自重围护自重排架柱计算简图吊车水平荷载屋架及屋面大型屋面板本章小结•工业单层厂房的设计受生产工艺的制约，设计时应做到经济合理、安全适用。•排架结构的组成•排架结构主要构件的选型•单层厂房结构设计一般分为初步设计、扩大初步设计和施工图三个阶段。思考题（作业题）•2.1工业厂房与民用房屋相比有哪些主要特点？•2.2单层厂房排架结构主要由哪些构件组成？•2.4简述排架结构主要构件选型的原则