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第二章 单层厂房结构设计 混凝土结构设计 2 单层厂房结构设计 2.1 结构类型和结构体系 方案设计： 确定结构类型和结构体系； 结构布置； 构件选型。 结构类型：根据厂房的跨度、高度和吊车起重量等因素，可采用以下结构： 混合结构：无吊车或吊车吨位不超过5t，跨度在15m以内，柱顶标高不超过8m，且无特殊工艺要求的小型厂房。 钢结构：有重型吊车（起重量大于150t），跨度大于36m，或有特殊工艺要求的大型厂房。 混凝土结构：除上述情况以外的单层工业厂房，均采用混凝土结构，一般采用装配式钢筋混凝土结构。 结构体系（竖向承重结构）： 装配式钢筋混凝土排架结构：由屋架或屋面梁、柱和基础组成，柱顶与屋架铰接，柱底与基础顶面固接。适用范围：跨度可超过30m，高度可达20～30m或更大，吊车吨位可达150t甚至更大。 装配式钢筋混凝土刚架结构（门式结构）：由横梁、柱和基础组成。柱顶与横梁刚接，为同一构件，柱底与基础一般为铰接，有时也采用刚接。如二铰门架（门架顶点为刚接）、三铰门架（门架顶点为铰接）。适用范围：无吊车或吊车吨位不超过10t，跨度不超过18m的中、小型单层厂房或仓库。 2.2 排架结构组成及荷载传递 2.2.1 单层工业厂房结构组成（图2.2.1） 1、屋盖结构 排架柱顶以上部分各构件，包括屋面板、天窗架、屋架、托架等。主要作用是承受屋盖结构的自重、屋面活荷载、雪荷载和其他荷载，并将这些荷载传递给排架柱，同时有利于采光和通风。 屋盖结构体系： 无檩屋盖结构体系：由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋盖支撑所组成，有时还包括天窗架和托架。 有檩屋盖结构体系：由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖支撑所组成。 单层工业厂房主要采用无檩屋盖结构形式。 2、纵、横向平面排架 横向平面排架（图2.2.2），由横梁（屋架或屋面梁）和横向柱列（包括基础）所组成，是厂房的基本承重结构。它将厂房承受的竖向荷载（包括结构自重、屋面活荷载、雪荷载和吊车竖向荷载）以及横向水平荷载（包括风荷载、吊车横向制动力和横向水平地震作用等）传递给基础和地基。 纵向平面排架（图2.2.3），由连系梁、吊车梁、纵向柱列（包括基础）和柱间支撑等组成。它承受吊车纵向水平荷载、纵向水平地震作用、温度应力以及作用在山墙及天窗架端壁、并通过屋盖结构传来的纵向风荷载等。它的作用是保证厂房结构的纵向稳定性和刚度。 3、围护结构 围护结构包括：纵墙、横墙（山墙）、抗风柱、连系梁、基础梁等构件。 2.2.2 荷载传递 1、荷载分类 永久荷载（恒荷载）：包括各种构件、围护结构及固定设备的自重。 可变荷载（活荷载）：包括屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载、风荷载、吊车荷载（单层工业厂房结构的主要荷载）等。 吊车荷载是单层工业厂房结构的主要荷载。按照国家标准GB3811-83《起重机设计规范》的规定，吊车工作级别分为A1～A8八级和轻级、中级、重级和超重级四个工作制，具体划分方法，见附表6.1和6.2。 上述所有荷载，按其作用方向，可分为： 竖向荷载 横向水平荷载 纵向水平荷载。 2、荷载传递 竖向荷载、横向水平荷载：通过横向平面排架传至地基，图2.2.2。 纵向水平荷载：通过纵向平面排架传至地基，图2.2.3。 竖向荷载、横向水平荷载和纵向水平荷载的传递路线，图2.2.4。 横向平面排架是主要承重结构 屋架、吊车梁、排架柱和基础是主要承重构件。 2.3 结构布置 2.3.1 厂房平面布置 1、柱网布置 柱网：厂房承重柱的纵向和横向定位轴线所形成的网络。 柱网布置：确定纵向定位轴线之间（柱距）和横向定位轴线之间（跨度）的尺寸。见图2.3.1。 柱网尺寸确定以后，承重柱的位置、屋面板、屋架、吊车梁和基础梁等构件的跨度和位置也随之确定。 柱网布置的原则：满足生产工艺要求和使用要求，力求建筑平面和结构方案经济合理；遵守厂房建筑统一化基本规则的规定，为厂房设计标准化、生产工厂化和施工机械化创造条件。 跨度与柱距，模数，见教科书，P100。 2、变形缝 伸缩缝：最大间距，见附表9.1。 沉降缝 防震缝 2.3.2 支撑布置 为了保证厂房在施工和使用过程中的可靠性，需要设置各种支撑。 1、屋盖支撑 上弦横向水平支撑（图2.3.2）：沿厂房跨度方向，用交叉角钢、直腹杆和屋架上弦杆共同构成的水平桁架。 下弦横向水平支撑（图2.3.3）：在屋架下弦平面内，由交叉角钢、直腹杆和屋架下弦杆组成的水平桁架。 纵向水平支撑（图2.3.3）：由交叉角钢、直腹杆和屋架下弦第一节间组成的纵向水平桁架 垂直支撑和水平系杆（图2.3.4）：垂直支撑为由角钢杆件与屋架直腹杆组成的垂直桁架。水平系杆分为上、下弦水平系杆。 天窗架支撑（图2.3.5）：包括天窗架上弦横向水平支撑和天窗架之间的垂直支撑。 2、柱间支撑： 柱间支撑是纵向平面排架中，最