第9章 单层厂房排架结构
9.1.4 单层厂房排架结构的计算简图
1）计算单元 由于横向排架沿厂房纵向一般为等间距均匀排列，作用于厂房上的各 种荷载(起重机荷载除外)沿厂房纵向基本为均匀分布，计算时可以通过任 意相邻纵向柱距的中心线截取出有代表性的一段作为整个结构的横向平面 排架的计算单元，如图9.4 ( a)中的阴影部分所示。除吊车等移动荷载以外， 阴影部分就是排架的负荷范围，或称从属面积。
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9.1.5 单层厂房排架结构上的荷载
1) 单层厂房排架结构的荷载类型及传力途径 单层厂房结构所承受的荷载分为竖向荷载和水平荷载两大类。 竖向荷载包括屋面上的恒载、活载、各承重结构构件及围护结构等 非承重结构构件的自重、吊车自重及吊车竖向活荷载等，分别通过 屋架、墙梁、吊车梁等构件传到柱子；水平荷载包括纵、横墙风荷 载和吊车纵、横向水平荷ห้องสมุดไป่ตู้以及水平地震作用等，分别通过墙、墙 梁、抗风柱、屋盖、柱间支撑、吊车梁等构件传给柱子。上述所有 荷载均由排架柱身传到基础及地基。 2) 单层厂房排架结构上的荷载计算 作用在排架上的荷载有恒荷载和活荷载两类。 恒荷载一般包括屋盖自重F1、上柱自重F2、下柱自重F3、吊 车梁与轨道联结件等自重F4及有时支承 在柱牛腿上的围护结构自 重F5等。
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9 .1 单层厂房的计算简图及荷载计算 9 .2 单层厂房排架内力计算 9 .3 牛腿柱及基础设计
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9 .1 单层厂房的计算简图及荷载计算
9.1.1 单层工业厂房的结构形式
单层工业厂房按其承重结构所用材料的不同，分为混合结构、 钢筋混凝土结构和钢结构。混合结构一般用于小型厂房；钢结构主 要用于大型厂房或有特殊要求的厂房；而钢筋混凝土结构单层厂房 是工业建筑中普遍采用的一种形式。 钢筋混凝土单层厂房的承重结构主要由屋架（或屋面梁）、 柱和基础组成，按主要承重结构的形式可分为排架结构和刚架结构 两种。 排架结构是柱与屋架(或屋面梁)为铰接，而与基础为刚接所组 成的结构(图9.1),具有传力明确、构造简单、施工方便等特点，适合 于预制装配，是日前常用的单层厂房的结构形式。刚架结构的特点 是柱与屋架(或屋面梁)刚接成一个构件，而与基础通常为铰接。刚 架结构有三铰门式刚架(顶节点为铰接)和两铰门式刚架(顶节点为刚 接)两种形式，如图9.2所示。本章主要介绍钢筋混凝土排架结构单 层工业厂房。
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2）计算简图 在确定计算简图时，对平面排架作如下假定： （1）横梁（屋架或屋面梁）与柱顶为铰接； （2）柱下端固接于基础顶面； （3）横梁为轴向变形可忽略的刚杆； （4）排架柱的高度由固定端算至柱顶铰接结点处，排架柱的轴线 为柱的儿何中心线。当柱为变截面柱时，取上柱和下柱截面重心的连 线，排架柱的轴线为一折线。 根据以上假定，横向排架的计算简图如图9.4(b)所示。在计算简图中， 柱总高H取基础顶面至柱顶的距离，上柱高H1为牛腿顶面至柱顶的距 离，下柱高H2为基础顶面至牛腿顶面的距离。上、下柱的截面惯性矩 分别为I1和I2，截面抗弯刚度分别取EcI1和EcI2，其中，为混凝土弹性模 量。排架的跨度L应为下柱重心线间的距离，一般取排架柱的轴线间距。
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单层厂房排架结构
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9.1.2 单层厂房排架结构的组成
单层厂房排架结构通常由下列结构构件组成并相互连接成整体，如 图9.3所示。 1）屋盖结构 混凝土屋盖结构由屋面板(包括天沟板)、屋架或屋面梁(包括屋盖 支撑)组成，有时还设有天窗架和托架等。混凝土屋盖结构分无檩和有 檩两种屋盖体系，将大型屋面板直接支承在屋架或屋面梁上的称为无 檩屋盖体系;将小型屋面板或瓦材支承在檩条上，再将檩条支承在屋架 上的称为有檩屋盖体系。在屋盖结构中，屋面板起围护作用并承受作 用在板上的荷载，再将这些荷载传至屋架或屋面梁;屋架或屋面梁是屋 面承重构件，承受屋盖结构自重和屋面板传来的活荷载，并将这些荷 载传至排架柱。天窗架支承在屋架或屋面梁上，也是一种屋面承重构 件。 2）横向平面排架 横向平面排架由横梁(屋架或屋面梁)、横向柱列和基础组成，是 厂房的基本承重结构。厂房结构承受的竖向荷载、横向水平荷载以及 横向水平地震作用都是由横向平面排架承担并传至地基的。
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9.1.3 单层厂房排架结构设计的主要工作
(1) 进行结构布置； (2) 选用标准构件； (3) 分析排架内力； (4) 计算柱和基础配筋； (5) 绘制结构构件布置图； (6) 绘制柱和基础施工图。 结构布置包括柱网布置、变形缝（包括伸缩缝、沉降缝、防 震缝）设置、支撑布置和围护结构布置等，具体布置要根据有关 规定进行。选用标准构件就是根据相应的标准图集或通用图对屋 面构件、屋架、吊车梁、柱和基础进行选型，但柱和基础往往需 要根据工程的实际情况进行设计计算。
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3）纵向平面排架 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。其作用是保证厂房结构的纵向刚度和稳定性，承受厂房结构受 到的纵向水平荷载(山墙传来的纵向风荷载、吊车纵向水平荷载等)， 并把其传给基础。通常，纵向平面排架承担的荷载较小，纵向柱子又 较多，再加上柱间支撑的加强，因而纵向平面排架的刚度较大，而内 力较小，一般可不进行计算，仅采用构造措施即可。但当纵向柱子小 于7根或需要考虑地震作用时，就要进行纵向平面排架的计算。 4）围护结构 围护结构由纵墙、横墙(山墙)、圈梁、基础梁、抗风柱等组成。这些 构件主要承受自重或墙重以及作用在墙面上的风荷载。纵墙和横墙一 般为自承重砌体墙，大型厂房也可采用预制墙板。厂房结构受到的风 荷载主要由墙体传给柱子。抗风柱承受厂房端横墙(山墙)传来的风荷 载，并将其传给屋盖结构和基础。
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2) 单层厂房排架结构上的荷载计算 活荷载一般包括屋面活荷载Q1、吊车竖向荷载Dmax（Dmin）、吊 车横向水平荷载Tmax、横向均布风荷载q1、q2及作用于排架柱顶的集 中风荷载Fw等。