单层厂房课程设计指导书 适用专业：土木工程 编制：李云云 建筑与土木工程学院土木系 2009.5
单层厂房课程设计指导书 适用专业：土木工程 编 制：李云云 建筑与土木工程学院土木系 2009.5
一教学要求 1.了解单层工业厂房的结构形式，并熟悉各类受力构件的选型、所处位置及其作用。 2掌握钢筋混凝土排架计算简图的确定、荷载计算、内力计算、内力组合、排架柱的配筋计算和构造以 及牛腿和柱下独立基础的设计与构造。 掌握钢筋混凝土单层排架结构施工图的绘制和要求。 二设计方法、步骤 1.结构选型与布置 (1)结构选型 单层排架结构根据建筑和工艺要求有单跨和多跨、等高和不等高排架，按材料分，有钢筋混凝土和砖 混排架：按受力和变形特点分，有刚性排架和柔性排架。 a,单跨和多跨：一般房屋纵向长度总比横向宽度为大，且纵向柱距比横向柱距为小，故房屋的横向刚 总比纵向则度小。若将一些性质相同或相折、路度技小而又各白独立的厂房合并，就成为多跨厂房 这样不仅可以提高结构的横向抗力，还可减小柱的截面尺寸、节约材料并减轻结构白重、提高建筑面积 的利用系数。因此，应尽可能考虑采用多跨厂房。但多跨厂房自然通风和采光困难，需设置天窗，或进 行人工采光和通风。所以，对于跨度较大以及对邻近厂房干扰较大的车间，仍宜采用单跨厂房。 b.等高和不等高：对于多跨厂房，为使结构利于抗震、受力明确合理，构件规格统一，最好应做成 等高厂房。根据工艺要求，相邻跨高差不大于1米时，可做成等高的。若高差要求大于2米，且低跨面 积超过厂房总面积的40%-50%时，则应做成不等高的 c.钢筋混凝土排架和砖混排架：钢筋混凝土排架 由钢筋混凝士屋面梁或屋架、钢筋混凝土柱及基 础组成。对于跨度在36米以内，檐口标高在20米以内，吊车起重量在200t以内的大部分工业厂房均 可采用钢筋混凝土排架，其应用十分广泛。 砖混排架由钢筋混凝土屋面梁或钢木屋架、砖柱和基础组成。其承载和骑越空间的能力较小，宜用 于跨度在15米以内，檐口标高不大于8米，吊车起重量小于5t的轻型工业厂房。 当跨度超过36米，吊车起重量在250t以上时，宜采用由钢屋架、钢筋混凝土柱及基础组成的排架。 d.刚性排架和柔性排架：刚性排架指屋面梁或屋架变形很小、内力分析时其变形可忽略不计的排架。 钢筋混凝士排架一般时属于刚性排架。柔性排架指屋面梁或屋架变形较大、内力分析时其变形不可忽略 的排架。由刚度较小的组合层架组成的排架以及由钢筋混凝士倒L形梁组成的锯齿形排架属于柔性排架。 挂架结构的选型应配合建筑设计在方案阶段进行。 (2)结构布 房的钢筋混凝土排架结构布置包括基础平面布置图，梁（吊车梁、连系梁等），柱（包括柱 间支撑)结构布置图以及屋面结构布置图（包括屋架、屋面板以及支撑布置图）。 1)基础结构平面布置 排架结构基础平面布置图的内容和表示方法有如下特点： .纵向定位轴线，排架结构边柱和边基础的定位轴线不在其中线处，通常是在柱的外边缘处：其 余的纵向定位轴线均设在柱和基础的中线处 b.横向定位轴线，边柱和边基础的定位轴线设在山墙内边缘和伸缩缝中线处，柱和基础的中线离 开定位轴线500mm:其余的横向定位轴线均设在柱和基础的中线处。 c.当伸缩缝不兼作沉降缝时，伸缩缝处可设双杯口的联合基础。 d.厂房跨度一般较大，需在山培处设抗风柱，则两端应有抗风柱的基础， e.对于单跨排架的柱下基础，通常有如下5种编号： 典型排架的柱下基础(J-1) 天窗端壁处排架的柱下基础(J2) 伸缩缝处双排架的柱下联合基础(J3) 常山墙处端部排架的柱下基础（「-4）
一 教学要求 1.了解单层工业厂房的结构形式，并熟悉各类受力构件的选型、所处位置及其作用。 2.掌握钢筋混凝土排架计算简图的确定、荷载计算、内力计算、内力组合、排架柱的配筋计算和构造以 及牛腿和柱下独立基础的设计与构造。 3.掌握钢筋混凝土单层排架结构施工图的绘制和要求。 二 设计方法、步骤 1.结构选型与布置 （1）结构选型 单层排架结构根据建筑和工艺要求有单跨和多跨、等高和不等高排架，按材料分，有钢筋混凝土和砖 混排架；按受力和变形特点分，有刚性排架和柔性排架。 a.单跨和多跨：一般房屋纵向长度总比横向宽度为大，且纵向柱距比横向柱距为小，故房屋的横向刚 度总比纵向刚度小。若将一些性质相同或相近、跨度较小而又各自独立的厂房合并，就成为多跨厂房， 这样不仅可以提高结构的横向抗力，还可减小柱的截面尺寸、节约材料并减轻结构自重、提高建筑面积 的利用系数。因此，应尽可能考虑采用多跨厂房。但多跨厂房自然通风和采光困难，需设置天窗，或进 行人工采光和通风。所以，对于跨度较大以及对邻近厂房干扰较大的车间，仍宜采用单跨厂房。 b.等高和不等高：对于多跨厂房，为使结构利于抗震、受力明确合理，构件规格统一，最好应做成 等高厂房。根据工艺要求，相邻跨高差不大于 1 米时，可做成等高的。若高差要求大于 2 米，且低跨面 积超过厂房总面积的 40％-50％时，则应做成不等高的。 c.钢筋混凝土排架和砖混排架：钢筋混凝土排架，由钢筋混凝土屋面梁或屋架、钢筋混凝土柱及基 础组成。对于跨度在 36 米以内，檐口标高在 20 米以内，吊车起重量在 200t 以内的大部分工业厂房均 可采用钢筋混凝土排架，其应用十分广泛。 砖混排架由钢筋混凝土屋面梁或钢木屋架、砖柱和基础组成。其承载和跨越空间的能力较小，宜用 于跨度在 15 米以内，檐口标高不大于 8 米，吊车起重量小于 5t 的轻型工业厂房。 当跨度超过 36 米，吊车起重量在 250t 以上时，宜采用由钢屋架、钢筋混凝土柱及基础组成的排架。 d.刚性排架和柔性排架：刚性排架指屋面梁或屋架变形很小、内力分析时其变形可忽略不计的排架。 钢筋混凝土排架一般时属于刚性排架。柔性排架指屋面梁或屋架变形较大、内力分析时其变形不可忽略 的排架。由刚度较小的组合屋架组成的排架以及由钢筋混凝土倒L形梁组成的锯齿形排架属于柔性排架。 排架结构的选型应配合建筑设计在方案阶段进行。 （2）结构布置 单层厂房的钢筋混凝土排架结构布置包括基础平面布置图，梁（吊车梁、连系梁等）、柱（包括柱 间支撑）结构布置图以及屋面结构布置图（包括屋架、屋面板以及支撑布置图）。 1） 基础结构平面布置 排架结构基础平面布置图的内容和表示方法有如下特点： a.纵向定位轴线，排架结构边柱和边基础的定位轴线不在其中线处，通常是在柱的外边缘处；其 余的纵向定位轴线均设在柱和基础的中线处。 b.横向定位轴线，边柱和边基础的定位轴线设在山墙内边缘和伸缩缝中线处，柱和基础的中线离 开定位轴线 500mm；其余的横向定位轴线均设在柱和基础的中线处。 c.当伸缩缝不兼作沉降缝时，伸缩缝处可设双杯口的联合基础。 d.厂房跨度一般较大，需在山墙处设抗风柱，则两端应有抗风柱的基础。 e.对于单跨排架的柱下基础，通常有如下 5 种编号： 典型排架的柱下基础（J-1） 天窗端壁处排架的柱下基础（J-2） 伸缩缝处双排架的柱下联合基础（J-3） 靠山墙处端部排架的柱下基础（J-4）
抗风柱柱下基础(J-5) 对于多跨排架还有内柱柱下基础（可编号为」-6），当跨度不等时，两边边柱的柱下基础也应不同。 ￡。当士质较差，培基较深时，需布置基础梁。钢筋混凝土基础梁通常采用预制构件，可根据全国 通用标准图集G320选用。 措向定位轴领 仲缩 黄向定位轴 -0 00 连系尺 500 6000 ①②③④ ○ ①②③ ⑤ 纵、横向定位轴线与柱的关系图 (a)封闭式纵向定位轴线 (6)非封闭式纵向定位轴线 2)梁、柱结构布置 单层厂房排架结构的梁、柱结构布置图通常表示地面以上、柱项以下的梁、柱等构件，如：排架柱 (包括柱间支撑入、抗风柱、吊车梁、连系梁等构件的布置。现将其选用与布置说明如下。 柱是单层厂房中的主要承重构件，通常是自行设计。按照受力作用的不同又分为排架柱和抗风柱（山 墙柱)。一般情况下，它们都是变截面柱，即单阶、二阶或三阶柱。 ①排架柱 平粮杆 ●作用一承受由屋架、吊车梁和连系梁等传来的竖向荷载及水平荷载。 ●选型一—常用的柱截面型式如上图所示，分为单肢柱（矩形、工形和环形截面）和双肢柱两类。通 常当h≤500m时，采用矩形截面柱：当h=600~800mm时，采用矩形和工形截面柱：当h=900~1200mm 时，采用工形截面柱：当h=1300~1500mm时，采用工形截面柱或双肢柱：当h≥1600mm时，采用双肢 柱。排架柱的截面是根据截面承载力和刚度来决定的
抗风柱柱下基础（J-5） 对于多跨排架还有内柱柱下基础（可编号为 J-6），当跨度不等时，两边边柱的柱下基础也应不同。 f. 当土质较差，墙基较深时，需布置基础梁。钢筋混凝土基础梁通常采用预制构件，可根据全国 通用标准图集 G320 选用。 纵、横向定位轴线与柱的关系图 (a)封闭式纵向定位轴线 (b)非封闭式纵向定位轴线 2）梁、柱结构布置 单层厂房排架结构的梁、柱结构布置图通常表示地面以上、柱顶以下的梁、柱等构件，如：排架柱 （包括柱间支撑）、抗风柱、吊车梁、连系梁等构件的布置。现将其选用与布置说明如下。 a.柱及柱间支撑 柱 柱是单层厂房中的主要承重构件，通常是自行设计。按照受力作用的不同又分为排架柱和抗风柱(山 墙柱)。一般情况下，它们都是变截面柱，即单阶、二阶或三阶柱。 ①排架柱 ●作用──承受由屋架、吊车梁和连系梁等传来的竖向荷载及水平荷载。 ●选型──常用的柱截面型式如上图所示，分为单肢柱(矩形、工形和环形截面)和双肢柱两类。通 常当 h≤500mm 时，采用矩形截面柱；当 h=600～800mm 时，采用矩形和工形截面柱；当 h=900～1200mm 时，采用工形截面柱；当 h=1300～1500mm 时，采用工形截面柱或双肢柱；当 h≥1600mm 时，采用双肢 柱。排架柱的截面是根据截面承载力和刚度来决定的
②抗风柱（山墙柱） 义 (a)抗风柱与屋果、国护墙的关系(6)计算简图（©）抗风柱顶与架上弦杆的连接 ●作用一承受高大山培面的水平风载或同时承受由连系梁传来的竖向荷载（山墙自重），如上图() 所示。 ●选型与计算简图一上柱宜采用不小于350mmX350mm的矩形截面，下柱宜采用工形或矩形载面 它的截面高度：≥600mm,且≥L./25(住为基础顶面到屋架与抗风柱连接点的距离)，截面宽度b,≥350mm 抗风柱在风载作用下的计算简图如上图)所示。抗风柱顶与屋架上弦杆的连接如上图()所示。 柱闻支排 ①组成—通常是由交叉型钢杆组成，交叉杆件的倾角ā一般为35一55（与水平面夹角），与两侧 柱一起形成竖向桁架（下图(）)。当柱间因交通、设备布置要求或柱距较大而不能采用交叉斜杆式支撑 时，可以做成门架式支撑，如下图(6)所示。柱间支撑可选用标准构件。 ②布置原则一一根据所在位置不同，分为上柱柱间支撑（位于吊车梁上部）和下柱柱间支撑（位于吊 车梁下部)。上柱柱间支撑设置在伸缩缝区段两端与屋盖横向水平支撑相对应的柱间，以及伸缩缝区段 中部的柱间：下柱柱间支撑设置在伸缩缝区段中部与上柱柱间支撑对应的柱间。 柱间支撑在下述情况下（未考虑抗震设防）需要设置：厂房跨度≥18m或柱高≥8m:设有起重量≥10t 的中、轻级工作制吊车或设有超重级、重级工作制吊车：设有壁行吊车或起重量≥3t的悬挂吊车：纵向 柱列柱的总根数少于7根：露天吊车栈桥的柱列
②抗风柱(山墙柱) (a)抗风柱与屋架、围护墙的关系 (b)计算简图 (c)抗风柱顶与屋架上弦杆的连接 ●作用──承受高大山墙面的水平风载或同时承受由连系梁传来的竖向荷载(山墙自重)，如上图(a) 所示。 ●选型与计算简图──上柱宜采用不小于 350mm×350mm 的矩形截面，下柱宜采用工形或矩形截面， 它的截面高度 h2≥600mm，且≥He/25(He 为基础顶面到屋架与抗风柱连接点的距离)，截面宽度 b2≥350mm。 抗风柱在风载作用下的计算简图如上图(b)所示。抗风柱顶与屋架上弦杆的连接如上图(c)所示。 柱间支撑 ①组成──通常是由交叉型钢杆组成，交叉杆件的倾角 α 一般为 35o～55o (与水平面夹角)，与两侧 柱一起形成竖向桁架(下图(a))。当柱间因交通、设备布置要求或柱距较大而不能采用交叉斜杆式支撑 时，可以做成门架式支撑，如下图(b)所示。柱间支撑可选用标准构件。 ②布置原则──根据所在位置不同，分为上柱柱间支撑(位于吊车梁上部)和下柱柱间支撑(位于吊 车梁下部)。上柱柱间支撑设置在伸缩缝区段两端与屋盖横向水平支撑相对应的柱间，以及伸缩缝区段 中部的柱间；下柱柱间支撑设置在伸缩缝区段中部与上柱柱间支撑对应的柱间。 柱间支撑在下述情况下(未考虑抗震设防)需要设置：厂房跨度≥18m 或柱高≥8m；设有起重量≥10t 的中、轻级工作制吊车或设有超重级、重级工作制吊车；设有壁行吊车或起重量≥3t 的悬挂吊车；纵向 柱列柱的总根数少于 7 根；露天吊车栈桥的柱列
横向水平支撑 一上柱柱间支污 下柱柱间支 (a) 米 (c) ③作用一承受纵向风荷载和吊车的纵向水平制动力、纵向地震力等，并将它们传到基础：加 强厂房的纵向水平刚度。下柱柱间支撑所以设在伸缩缝中部，是为了它既能起到支撑的作用，又不会约 束厂房沿纵向的温度与收缩变形，如上图（©）所示。 b.吊车梁、基础梁、连系梁和基础 吊车梁 移动吊车轮压 6 1-吊车轮、2-轨道、3-娜栓、4钢垫板、6-视凝士垫层、6吊车梁、7-柱 ①作用一直接承受吊车传来的移动竖向荷载和纵向、横向水平制动力，并将这些力传给柱。 ②选型一常用的吊车粱类型有钢筋混凝土T形截面吊车梁、预应力混凝土工字形截面吊车梁（等 截面或鱼腹式)、组合式吊车梁等。吊车梁可选用标准构件，设计时应根据吊车工作制、吊车跨度、吊 车起重量和吊车台数，从全国标准图通用图集G323(一)、（二）中选用符合设计要求的吊车梁
③作用──承受纵向风荷载和吊车的纵向水平制动力、纵向地震力等，并将它们传到基础；加 强厂房的纵向水平刚度。下柱柱间支撑所以设在伸缩缝中部，是为了它既能起到支撑的作用，又不会约 束厂房沿纵向的温度与收缩变形，如上图(c)所示。 b.吊车梁、基础梁、连系梁和基础 吊车梁 1-吊车轮、2-轨道、3-螺栓、4-钢垫板、5-混凝土垫层、6-吊车梁、7-柱 ①作用──直接承受吊车传来的移动竖向荷载和纵向、横向水平制动力，并将这些力传给柱。 ②选型──常用的吊车梁类型有钢筋混凝土 T 形截面吊车梁、预应力混凝土工字形截面吊车梁(等 截面或鱼腹式)、组合式吊车梁等。吊车梁可选用标准构件，设计时应根据吊车工作制、吊车跨度、吊 车起重量和吊车台数,从全国标准图通用图集 G323（一）、（二）中选用符合设计要求的吊车梁