经典单层厂房课程设计

经典单层厂房课程设计（共5篇）

1.经典单层厂房课程设计 篇一

单层厂房有哪些设计要点？

单层厂房内一般按水平方向布置生产线，这种厂房结构简单，可以采用大跨度、大进深；便于使用重型起重运输设备，地面上可安装重型设备；可以利用天窗采光、通风。单层厂房的适应性强，既可用于生产重型产品，又可用于生产轻型产品；既可建成大跨度、大面积的，也可建小跨度、小面积的。但是占地大，相应地增加了室外道路、管线和运输线路的长度。

可采用单跨或多跨（联跨）平面，各跨多平行布置，也可有垂直跨。厂房多呈矩形，一些热加工车间厂房常采用п形、形，

生活用房和辅助用房多沿柱边布置或利用吊车的死角处，也可集中建在厂房附近或贴建于厂房四周，但不宜过多，以免妨碍厂房采光和通风。

单层厂房柱距多用6米，间或采用9、12、18米等，跨度也采用以3米为基本参数，以便于构件的定型化。多跨厂房各跨的高度不同，应适当调整，以简化构件和构造处理，改善采光、通风效果。

单层厂房结构通常用钢筋混凝土构架体系，特殊高大或有振动的厂房可用钢结构体系。在不需要重型吊车或大型悬挂运输设备时，还可采用薄壳、网架、悬索（见悬挂结构建筑）等大型空间结构，以扩大柱网，增加灵活性。

2.经典单层厂房课程设计 篇二

因钢结构房屋自重轻、用钢省、造价低、施工周期短、抗震性能好、跨度大等优点, 深受制作、安装企业和广大业主的喜欢。在钢结构高速发展的情况下, 生产工艺和生产设备的不断更新改进, 特别是单层层高很高的工业厂房的出现, 给从事结构设计的工作人员造成不少的设计困扰, 本文借以下工程进行结构分析讨论。

1 工程概况

本工程地点位于福建的某厂区, 其檐口高为51.800m、刚架间距15m、跨度16m, 带一部10t电动单梁吊车 (地面操作) , 牛腿面标高为48.90m的高大单层钢结构厂房。因为有一高大的生产设备, 中间不允许有任何阻碍物, A轴~B轴间在13.2m标高处以下需预留运输通道 (详见图1、图2) 。

2 设计的选用

2.1 设计参数、规范的选用

本工程建筑抗震设防类别丙类, 抗震设防烈度7度, 设计基本加速度为0.15g, 所在场地设计地震分组为第一组, 场地类别为II类, 基本风压为0.7 k N/m2, 地面粗糙度B类, 风荷载体型系数取1.4, 依据《高层民用建筑钢结构技术规程》[2]附表1.1第1项次规定。因层高为51.8m则不再适用于《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》, 需按照《钢结构设计规范》[3]《建筑抗震设计规范》[4]及《高层民用建筑钢结构技术规程》[2]作为设计依据。其结构的体系和布置, 应具有必要的刚度和承载力、良好的变形能力和耗能能力以及合理的地震作用传递途径。避免因部分结构或构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力。避免因局部削弱或突变形成薄弱部位, 产生过大的应力集中或塑性变形集中, 对可能出现的薄弱部位, 采取加强措施, 宜积极采用轻质高强材料。

2.2 设计体系的选用

本工程如采用普通的门式刚架体系或纯框架结构体系都难于满足风荷载作用下结构侧向变形的要求。针对本工程高大的特点及所在地区的自然条件, 结构选型采用框架支撑体系 (见图3、图4) 。

2.2.1 钢架方向 (16轴、18轴) 结构布置

由于A轴~B轴间在13.2m标高下需要预留运输通道, 支撑体系无法直接“落地”, 下段钢柱需要惯性矩较大的截面。若采用实腹式的H型钢柱, 所需截面较大才能满足高厚比、宽厚比及侧移的要求。用钢量较大, 不经济, 故该方案不采用。本工程采用格构柱, 考虑到柱截面变化过渡的需要, 格构柱设至标高20.2m。柱肢截面为BH750×450×14×20的焊接H型钢, (Q345B) 柱肢中心间距为2.2m, 标高20.2m以上采用焊接H型钢柱, 截面为BH550×380×10×16 (Q345B) , 上下柱连接采用1m高肩梁的方式过渡。

横向在标高13.20、19.20、24.70、30.20、35.70、41.20和46.70m位置设置水平桁架。竖向在分别在离轴线5m位置设置两道抗风柱。并在两者间设置了网状的柱间交叉支撑, 角度为46° (见图4) 。

设置水平桁架, 可避免抗风柱必须“落地”挡住通道, 减少抗风柱跨度。抗风柱采用上下铰接节点, 其风荷载产生的水平集中力直接传递于水平桁架, 再由水平桁架传力与钢柱。另设置抗风柱减少了墙梁的跨度, 使其控制在5~7.5m之间, 减少了墙梁的用钢量。

2.2.2 开间方向 (a轴、b轴) 结构布置

为了使柱间交叉支撑的角度控制在30~60°间将立面划分为9个交叉区间。分别在标高6.60、13.20、19.20、24.70、30.20、35.70、41.20和46.70m位置设置水平桁架, 纵横两方向桁架互相搭接, 在相应标高位置处形成闭合的桁架结构体系, 使结构各区间的抗侧力刚度中心与水平作用合力中心在同一水平线上, 进而提高结构的整体刚度 (见图5) 。a轴、b轴跨度15m, 立面设置1道竖向抗风柱, 柱间支撑角度为37°。

水平桁架的弦杆采用钢方管口180×180×5.0, 腹杆采用圆钢管Φ89×3.0。全长由工厂焊接加工后, 再运至现场高强螺栓连接 (见图5) 。

2.2.3 钢架方向 (17轴) 结构布置

17轴钢架跨度16m, 立面划分为9个交叉区间 (见图6) 。由于水平桁架的跨度较大, 在风荷载和自重情况下其平面外 (竖直方向) 稳定不容易满足设计要求。本工程采用了Φ114×3.0的圆钢管按45°斜角将水平桁架的内弦杆斜拉于抗风柱上, 形成三角形稳定体系。其斜拉钢管作为水平桁架的平面外支撑点, 大幅度减少了水平桁架平面外计算长度, 从而进一步减少水平桁架的用钢量。

本工程柱间“十字”交叉支撑均采用圆钢管, 截面在Φ325×9.0~Φ219×6.0之间, 管径厚比<40。按压杆计算其容许长细比≤120。节点处采用14厚钢板穿透水平桁架, 再与柱间支撑高强螺栓连接, 抗风柱端部开槽插入柱间支撑的连接板, 再用高强螺栓连接锁紧 (见图7) 。

3 结构电算结果

本工程吊车梁的跨度为15m, 由于吊车位置较高, 吊车水平力对刚度影响较大, 为了提高吊车运行的稳定性, 故采用有制动桁架的吊车梁, 其挠度按1/1000控制。檩条和墙梁风荷载的相关参数按《建筑结构荷载规范》[1]的有关规定。考虑到本工程对风荷载较敏感, 除了考虑风振系数及高度变化系数外, 其基本风压乘以系数1.05的提高。

结构计算采用PKPM-SATWE程序进行三维空间计算, 考虑了双向地震作用, 另外采用PK进行单榀钢架的复核计算。由于水平桁架建模较为繁琐, 则对模型进行了简化, 采用等刚度的实腹式钢梁替代结构中的水平桁架, 而后水平桁架另作单独计算复核。整体电算分析结果为振动周期T1=0.4230s, T2=0.4030s, T3=0.2981s, T3/T1=0.70<0.9, 满足规范周期比不大于0.9要求。其X方向最大值层间位移角:1/655, Y方向最大值层间位移角:1/782, 均小于规范规定的1/400。在风荷载作用下, 顶点最大位移1/1278, 小于规范规定的1/500。在构件计算方面, 格构柱柱肢最大应力比为0.73, 缀条最大应力比为0.86。柱间支撑最大正截面强度验算应力比为0.59, 稳定验算应比为0.89。其余次构件强度应力比计算均控制在0.85以内。

4 结语

对于这种高大单层的钢结构工程, 主要由风荷载起控制作用, 水平受力后由墙梁传递给抗风柱, 抗风柱再传力于水平桁架, 水平桁架的集中力传递给钢柱, 最后由钢柱与柱间支撑共同传力与基础, 完成力的传递。通过水平桁架的变形协调与支撑共同作用, 形成框架支撑的结构体系, 能够有效减少结构的侧移, 且结构的受力和层间刚度变化都比较均匀, 使得整体结构更加经济安全。

摘要：某高大单层钢结构厂房工程, 其最高檐口高度为51.800m, 刚架间距15m, 跨度16m, 带一部10t电动单梁吊车, 牛腿面标高为48.90m。本工程结构采用框架支撑的结构体系, 模型采用PKPM的钢结构框架三维结构体系建模, 用SATWE计算软件进行结构整体分析, 最后用PK复核计算。在结构整体布局、计算分析和节点构造等方面进行了有效处理, 整体设计满足规范要求, 设计成果经济合理。

关键词：高大单层钢结构,水平抗风桁架,格构柱

参考文献

[1]GB50009-2012建筑结构荷载规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2012

[2]JGJ99-98高层民用建筑钢结构技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社, 1998

[3]GB50017-2003钢结构设计规范[S].北京:中国计划出版社, 2003

3.单层厂房参观实习报告 篇三

据了解，小孟工业园是贵阳市重点规划建设的一类工业园区，发展制造、电子信息、烟草医药及绿色食品三条产业链。围绕这三条产业链，小孟工业园区规划了特种车辆、工程机械、矿用机械产业聚集区;航空、汽车整车及零部件产业聚集区;烟草及绿色食品产业聚集区;配套协作企业集中区等5个产业聚集区。

当我们到达的时候发现，在这三条产业链中，作为烟草和绿色食品聚集区地带已经建成并投入使用。本来我还在疑惑，食品的卫生环境要求那么要，和其他的机械车辆等的厂房制造在一起会不会影响产品的质量。后来我知道，原来是我自己考虑太少了。因为两种不同产业链之间相隔甚远，并且当时的施工人员告诉我们，小孟工业园其实并不是你们看到的这一点点，它的未来发展规划是到你们花溪那边。工业园的总规划面积是83平方公里，而你们看到的不过是冰山一角而已。当时我就在唏嘘，到底未来的工业园会成为什么样子?

经过协商，我们先去了在建的厂房区。首先引入眼帘的工程项目介绍吸引了我。一个是项目改造，占地107.4亩，总投资7.8亿元，项目占地面积28.6万平方米;另一个是中煤盘江重工项目，占地面积1000亩，总投资25亿元，项目建筑面积为11.8万平方米。

感到庆幸的是，在建的这些厂房中，有些基本竣工，有些正在建设中，而有些又是刚刚起步。尽管我们不是一直守在这里，但可以从工程的对比和观察中学到厂房建设的过程和一些基本的细部构造。 这是一个建好的厂房，从外观上可以看到，它是一个单层工业厂房，属于装配式钢筋混凝土排架结构。使用的是大型板材墙，横向带窗板。而且颜色上是蓝色与灰色调的结合，看上去线条分明，错落有致。正因为没有砖墙吧，即使在在建的厂房门内部，也没有看到单边柱或者是双边柱的细部尺寸构造。

当然，窗户的设置让我明白了自己前不久在做设计的`时候犯的错误。当时我用的是一排窗户，所以比较高也很宽，导致开窗不便，通风不善，而且对于窗和墙的细部构造处的处理变得很困难。开通双排窗户就解决了这类担忧，而且在采光上也更容易符合使用要求。

还有天窗的设置，从第二幅图依稀可以看到厂房顶部的天窗，一个是平天窗，一个是下凹天窗，整个厂房内部也是两种窗户类型的间隔布置，既符合了传统的对称美，又很好的结合了两种天窗的优势。这一点是书上没有的，所以我也学会了在实践中增强专业知识的理解和积累。只有实践和理论的结合才能成为一个社会应用型人才。

对此的一点疑问是，除了大门处设置了屋檐外，所有的窗户及其屋顶都没有设置挡雨板，难道不怕下雨吗?我正疑惑着，一个同学解答了我的问题，他说很多的挡雨板不是像我们课本上画的那么明显，那是为了让你理解，实际上从天窗的布置就可以知道，挡雨板其实就是在一些细部处的加宽加厚的处理。亦或者是通过天沟、排水和风向的选择等措施解决挡雨的问题。

这是在厂房外面的围墙处理，开始我以为是水管，后来好多同学都不同意，他们说哪有管径这么小的水管，应该是电线管，当时看四周确实有如路灯之类的基础设施，所以很同意他们的看法，同时也对自己常识了解太少而惭愧。

还有，左边的图可以发现，砖是突出一些的，这是为了整个围墙的良好衔接做基础。砖的铺砌方式都是一顺一丁，这也是强度最高的一种铺砌方式。

下面是厂房的大门，一个已经完善，一个在建。他们的一个共同点就是人流货流的异门布置。这种组合方式易使人、货流分流明确，互不交叉打扰，对于生产上要求洁净的厂房尤其适用。

由于厂房位于较低地段，所以在与道路衔接的地方都有边坡，坡度不是很大，是由钢筋和混凝土做成的，当时看到的就是很多的钢筋插到土里层，然后浇灌混凝土，感觉好浪费的，但是如果没有这些防护措施，万一发生滑坡，道路不通，厂房受损，后果也是难以想象的，所以说在防护方面的投资也是很大的。

在构造柱处，我看到了工人正在绑扎钢筋，一根柱子有6根受力筋，直径大概在16mm左右，用箍筋间隔300mm左右固定一次。而在与柱子对称的道路的另一边，有些工人在铺麻袋。当时我很好奇，就跟那些人请教。他们说刚铺好的水泥地面，要用湿麻袋盖一下，防止水分蒸发严重，水泥强度不达标。只有温度较高的时候才这样做，像是冬天，是不需要的。

在厂房内部，长达160多米，但是确实没有找到伸缩缝，不知道为什么。每隔几根柱子就会有两根斜支撑。屋内设有排水设施。横快6米，纵跨9米，在其中一跨中，还进行降低地面标高的方式，正在开挖。我想到我们老师曾经说过可以对如果有些工艺要求局部高度的话，为了节省材料，降低造价，可以对需要出进行局部处理，比如就是这里的局部降低标高的做法。

据观察，几个厂房额吊车形式都是桥式吊车，而且吊车上有一个工作人员可以自由进出的大盒子，里边用爬梯与吊车梁连接。在整个梁上，布置有大概一米宽的人行道，还没有安装栏杆，上面有工作人员走动，这大概就是所谓的吊车走廊吧。

生活服务及办公用房的布置是在厂房内部的一边，设置为两层，层高大概3米，在宽20多米的跨度上拥有两个楼梯。

除了水管大都安装在柱子旁边外，很多的电线管道也大都顺着工字钢的内部连接，大大节省了管线布置的空间，同时也很巧妙的把视觉上的美观和功能要求结合在了一起。

往房顶看的话，除了可以看到两种天窗的组合外，还能看到水平垂直支撑和斜支撑的衔接，桁架与梁柱的结合，以及天窗和侧窗的通风采光的构造和形式。透过窗台，可以看到很多黄色粘稠物，大厅后才知道是一种保温材料。仅仅的夹在窗框外与墙板之间。

在另外一个框架结构的厂房那里，我们看到了一些工作人员在测量标高，也有一些人在绑好的钢筋那里冲洗。我就问一个负责人员，他告诉我说，要先把泥土给冲洗干净，然后才能浇灌混凝土，这样钢筋和混凝土的粘结才有保证，同时强度才能满足要求。而测标高是为了后来的水泥的铺砌和找平做准备。

在那里，房顶开窗的面积多达70以上，可能是工艺的要求，我当时在想这里可能是做未来的机械零件加工厂吧，因为采光特别好。在里面的部分地区有局部的2层处理。厂房的办公区域也是在一边，但是有一点我当时没有理解就是，虽说是局部2层处理，但是整个厂房都设置有统一的楼梯和走廊，在厂房内部的周围。大概也是所谓的功能要求吧。感觉特别像汽车零部件加工厂一样。

在已经投入使用的烟草公司，我们看到了龙爪式的玻璃墙。在这里，窗户特别小，采用的是纵向悬窗和百叶窗的组合。进去之后才发现，里面虽说有灯光，但是很黑。该烟草公司的厂房有一个主大门，是设在背对交通线上。三扇小门和三扇大门的组合，设置来了一个悬臂大挑板作为门檐。跨度高达数十米。

4.经典单层厂房课程设计 篇四

《建筑构造》教案(魏海林)单层厂房基本构造

预备知识：

1． 民用建筑屋面排水方式； 2．民用建筑屋面、地面构造。章节组成： 11.1 单层厂房外墙 11.2 单层厂房屋面 11.3 单层厂房地面

主要知识点：砌体墙、大型板材外墙、轻质板材墙、厂房排水方案、天沟、接缝、构件自防水、厂房地面构造、地面接缝、地面缩缝和分格缝、地面排水、地沟、坡道

11.1 单层厂房外墙

11.1.1 砌体墙

砌体墙在单层工业厂房中，除跨度小于15m，吊车吨位小于5t时，作为承重和围护结构之用外，一般只起围护作用。砖墙的厚度一般为240mm和365mm，其它砌体墙厚度200～300mm。11.1.1.1 墙体的位置

由于墙体属于自承重墙，墙下不单作条形基础，而是通过基础梁将砖墙的重量传给基础。当墙身的高度大于15m时，应加设连系梁来承托上部墙身。

墙身一般在柱子外侧，形成封闭结合。也可以把墙体砌在柱子中间，以增加排架的刚度，对抗震有利。11.1.1.2 砌体墙与柱子的连接

围护墙应与柱子牢固拉接，还应与屋面板、天沟板或檩条拉接。拉接钢筋的设置原则是：上下间距为500～620mm，钢筋数量为2Φ6，伸入墙体内部不少于500mm。

11.1.2 大型板材墙

墙板的类型

按墙板的性能分：保温墙板和非保温墙板；

按墙板的材料、构造和形状分：钢筋混凝土槽形板、烟灰膨胀矿渣混凝土平板、钢丝网水泥折板、预应力钢筋混凝土板等。11.1.2.1 墙板布置

1、墙板横向布置：墙板长度和柱距一致，利用柱来作墙板的支承或悬挂点，竖缝由柱身遮挡，不易渗透风雨，是应用较多的一种方式。

2、墙板竖向布置：不受柱距限制，布置灵活，遇到穿墙孔洞时便于处理。但墙板的固定须设置连系梁，其构造复杂，竖向板缝多，易渗漏雨水。安徽广播电视大学建筑工程教学部

《建筑构造》教案(魏海林)

3、墙板混合布置：布置较为灵活，但板型较多，难以定型化，并且构造较为复杂。

厂房的山墙上形成山尖形，从立面设计要求可作出多种处理方案。11.1.2.2 墙板与柱的连接构造

1、柔性连接：通过设置预埋铁件和其他辅助件使墙板和排架柱相连接。适用于地基构成不均匀、沉降较大或有较大振动影响的厂房。

2、刚性连接：在柱子和墙板中先分别设置预埋铁件，安装时用角钢或Ф6的钢筋焊接连牢。宜用于地震设防烈度≤7度的地区和地基构成均匀，振动影响不大的厂房。

11.1.3 轻质板材墙

对不要求保温、隔热的热加工车间、防爆车间、仓库建筑等的外墙，可采用轻质板材墙。

11.1.3.1 彩色涂层钢板

具有绝缘、耐酸碱、耐油等优点，并具有较好的加工性能，可切段、弯曲、钻孔、铆边、卷边。彩色涂层钢板是用自攻螺钉将板固定在型钢墙筋上。竖向布板和横向布板均可。

11.1.3.2 彩色压型钢板复合墙板

以轻质保温材料为芯层，经复合加工而成的轻质、保温墙板，有塑料复合墙板、复合隔热板隔热夹心板等多种。其特点为：质量轻、保温性好、耐腐蚀、耐久、立面美观、施工速度快。复合板的安装是依靠吊件，把板材挂在基体墙身的骨架上，用焊接法把吊件与骨架焊牢。其水平缝为搭接缝，垂直缝为企口缝。

11.2 单层厂房屋面

11.2.1 屋面排水

厂房屋面排水方式应根据气候条件、厂房高度、生产工艺特点、屋面面积大小等因素综合考虑。一般可参考表11-1来选择。11.2.1.1 无组织排水

某些有特殊要求的厂房，如屋面容易积灰的冶炼车间，屋面防水要求很高的铸工车间以及对内排水的铸铁管具有腐蚀作用的炼铜车间、某些化工厂房等均宜采用无组织排水

无组织排水的挑檐长度L要求一般可根据檐口高度H确定，如图11-9。

高低跨厂房的高低跨相交处，若高跨为无组织排水时，在低跨屋面的滴水范围内要加铺一层滴 图11-9 无组织排水 水板做保护层。11.2.1.2 有组织排水

1、挑檐沟外排水：采用该方案时，水流路线的水平距离不应超过20m，以免造成屋面渗水。当厂房为高低跨时，可先将高跨的雨水排至低跨屋面，然后从低跨挑檐沟安徽广播电视大学建筑工程教学部

《建筑构造》教案(魏海林)引入地下。

2、长天沟外排水：多用于单层厂房。在多跨厂房中，可沿纵向天沟向厂房两端山墙外部排水，形成长天沟外排水。长天沟板端部做溢流口，以防止在暴雨时因竖管来不及泄水而使天沟浸水。

3、内排水：严寒地区多跨单层厂房宜选用内排水方案。优点是不受厂房高度限制，屋面排水组织较灵活，适用于多跨厂房，严寒地区采用内排水可防止因结冻胀裂引起屋檐和外部雨水管的破坏。

4、内落外排水：当厂房跨数不多时(如仅有三跨)，可用悬吊式水平雨水管将中间天沟的雨水引导至两边跨的雨水管中，构成内落外排水。优点是可以简化室内排水设施，生产工艺的布置不受地下排水管道的影响，但水平雨水管易被灰尘堵塞，有大量粉尘积于屋面的厂房不宜采用。11.2.2 屋面防水

11.2.2.1 卷材防水屋面节点构造

1、接缝：大型屋面板相接处的缝隙，必须用C20细石混凝土灌缝填实。在无隔热(保温)层的屋面上，屋面板短边端肋的交接缝(即横缝)处的卷材应加以处理，一般采用在横缝上加铺一层干铺卷材延伸层的做法。

2、挑檐：屋面为无组织排水时，可用外伸的檐口板形成挑檐，有时也可利用顶部圈梁挑出挑檐板。挑檐处应处理好卷材的收头，以防止卷材起翘、翻裂。通常可采用卷材自然收头和附加镀锌铁皮收头的方法。

3、纵墙外天沟：南方地区较多采用外天沟外排水的形式，其槽形天沟板一般支承在钢筋混凝土屋架端部挑出的水平挑梁上或钢屋架、钢筋混凝土屋面大梁端部的钢牛腿上。在天沟内应加铺一层卷材。雨水口周围应附加玻璃布两层。外天沟的防水卷材也应注意收头处理，因天沟的檐壁较矮，为保证屋面检修、清灰的安全，可在沟外壁设铁栏杆。

4、中间天沟：设于等高多跨厂房的两坡屋面之间，一般用两块槽形天沟板并排布置。其防水处理、找坡等构造方法与纵墙内天沟基本相同。直接利用两坡屋面的坡度做成的“V”形“自然天沟”仅适用于内排水(或内落外排水)。

图11-15 中间天沟构造

5、长天沟：当采用长天沟外排水时，必须在山墙上留出洞口，天沟板伸出山墙，该洞口可兼做溢水口用，洞口的上方应设置预制钢筋混凝土过梁。长天沟及洞口处应安徽广播电视大学建筑工程教学部

《建筑构造》教案(魏海林)注意卷材的收头处理，如图11-16所示。

图11-16 长天沟外排水构造

6、泛水

（1）山墙泛水 做法与民用建筑基本相同。振动较大的厂房，可在卷材转折处加铺一层卷材，山墙一般应采用钢筋混凝土压顶，以利于防水和加强山墙的整体性。（2）纵向女儿墙泛水 应注意天沟与女儿墙交接处的防水处理。

（3）高低跨处泛水 如在厂房平行高低跨处无变形缝，而由墙梁承受高跨侧墙墙体荷载时，墙梁下需设牛腿。因牛腿有一定高度，因此高跨墙梁与低跨屋面之间必然形成一个大空隙，这段空隙应采用较薄的墙来填充，并做泛水处理，如图11-19所示。

(a)、(b)有天沟高低跨泛水；(c)无天沟高低跨泛水

图11-19 高低跨处泛水

（4）变形缝泛水 屋面的横向变形缝处最好设置矮墙泛水，以免水溢入缝内，缝的上部应设置能适应变形的镀锌铁皮盖缝或预制混凝土压顶板，如图11-20(a)所示。如横向变形缝处不设矮墙泛水，其构造如图11-20(b)所示。安徽广播电视大学建筑工程教学部

《建筑构造》教案(魏海林)

(a)有矮墙泛水；(b)无矮墙泛水 图11-20 屋面横向变形缝示例

11.2.2.2 钢筋混凝土构件自防水屋面

概念：利用钢筋混凝土板本身的密实性，对板缝进行局部防水处理而形成防水的屋面。

特点：具有省工、省料、造价低和维修方便的优点。缺点是混凝土暴露在大气中容易引起风化和碳化，板面后期容易出现裂缝而引起渗漏。油膏和涂料易老化，接缝的搭盖处易产生飘雨等情况。

1、嵌缝式、脊带式防水：板缝嵌油膏防水。若在嵌缝上面再粘贴一层卷材(玻璃布较好)作防水层，则成为脊带式防水，其防水性能较嵌缝式为佳。

2、搭盖式防水：构造原理和瓦材相似,如用F型屋面板做防水构件，板的纵缝上下搭接，横缝和脊缝用盖瓦覆盖(图11-23)。

安徽广播电视大学建筑工程教学部

《建筑构造》教案(魏海林)

图11-23 F板屋面铺设情况及节点构造

11.3 单层厂房地面

11.3.1 地面的组成

主要由面层、垫层和地基组成。另需增加一些其他层次，如结合层、找平层、防水(潮)层、保温层和防腐蚀层等。11.3.1.1 地基

当地基土质较弱或地面承受荷载较大时，对地面的地基应采取加强措施。一般的做法是先铺灰土层，或干铺碎石层，或干铺泥结碎石层，然后辗压压实。11.3.1.2 垫层

其厚度主要根据作用在地面上的荷载经计算确定。当地面直接安装中小型设备、有较大的荷载且不允许面层变形或裂缝，或有侵蚀性介质及大量水的作用时，采用刚性垫层。其材料有混凝土、沥青混凝土、钢筋混凝土等。当地面有重大冲击、剧烈振动作用或储放笨重材料时(有时伴有高温)，采用柔性垫层。其材料有砂、碎石、矿渣、灰土、三合土等。有时也把灰土、三合土作的垫层称半刚性垫层。11.3.1.3 面层

面层直接承受各种物理和化学作用。根据生产特征和对面层的使用要求选择。地面的名称按面层的材料名称而定。11.3.2 地面的类型及构造

按面层材料分：素土夯实、石灰三合土、水泥砂浆、细石混凝土、木板、陶土板等。安徽广播电视大学建筑工程教学部

《建筑构造》教案(魏海林)按使用性质分：一般地面和特殊地面(如防腐、防爆等)。按构造分：整体面层和板、块材面层两类。工业厂房常见地面构造见教材表11-2。

11.3.3 地面细部构造

11.3.3.1 缩缝、分格缝

当采用混凝土作垫层时，垫层应设置纵向、横向缩缝。纵向缩缝根据要求采用平头缝(图11-24a)或企口缝(图11-24b)，其间距一般为3～6m；横向缩缝宜采用假缝(图11-24c)其间距为6～12m。

在混凝土垫层上作细石混凝土面层时，其面层应设分格缝，分格缝应与垫层的缩缝对齐；如采用沥青类面层或块材面层时，其面层可不设缝；设有隔离层的水玻璃混凝土、耐碱混凝土面层的分格缝可不与垫层的缩缝对齐。

图11-24 垫层缩缝

11.3.3.2 地面的接缝

1、变形缝

位置：应与建筑结构的变形缝处理一致，且贯穿地面各构造层(图11-25(a))。在一般地面与振动大的设备(如锻锤、破碎机等)的基础之间应设变形缝；在承受荷载相差较大的两地段间也设置变形缝。

构造要求：变形缝的宽度为20～30mm，用沥青砂浆或沥青胶泥填缝。若面层为块料时，面层不再留缝(图11-25(b))。设有分格缝的大面积混凝土作垫层的地面，可不另设地面伸缩缝。在地面承受荷载较大，经常有冲击、磨损、车辆通过频繁等强烈机械作用的地面边缘须用角钢或钢板焊成护边。

图11-25 地面变形缝构造

2、交界缝

在交界处的垫层中预埋钢板焊接角钢嵌边，或用混凝土预制板加固(图11-26a、b)。当厂房内铺设有铁轨时，应考虑道渣及枕木安装方便，在距铁轨两侧不小于850mm的地带采用板、块材地面。为使铁轨不影响其他车辆和行人的通行，轨顶应与地面相平(图 11-26c)。

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图11-26 不同地面的交界缝

3、地面与墙间的接缝

地面与墙间的接缝处均设踢脚线，有水冲洗的车间需做墙裙，厂房中踢脚线高度不应小于150mm，踢脚线的的材料一般与地面面层相同，但须注意以下几点：(1)混凝土及沥青地面其踢脚线一般采用水泥砂浆；(2)块料地面的踢脚线可采用水磨石；

(3)设有隔离层的地面，其隔离层应延伸至踢脚线的高度，同时还应注意边缘的固结问题；

(4)当有腐蚀介质和水冲洗的车间，踢脚线的高度应为200～300mm，并和地面一次施工减少缝隙。11.3.3.3 地面排水

有腐蚀性液体作用的地段，不应流向柱、设备基础、墙根等处，而要做反向的斜坡。一般排水坡度根据地面材料和适用性质定。

厂房地面排水沟多用明沟，一般沟宽为lOOmm～250mm，沟底最浅处为1OOmm,沟底纵向坡度为0.5％。沟边与墙面或柱边距应≥150mm，并与地面一道施工。沟、地漏四周及地面转角处的隔离层，应适当增加层数。地漏中心线与墙柱边缘距应≦400mm。

11.3.3.4 地沟

厂房内各种管道缆线(如电缆、采暖、压缩空气、蒸汽管道等)需设在地沟中。地沟由沟壁、底板和盖板组成。常用有砖砌地沟和混凝土地沟(见图11-28)。

地沟上一般都设盖板，盖板表面应与地面标高相平。

当地沟穿过外墙时，应做好室内外管沟接头处的构造。

图11-28 地沟

11.3.3.5 坡道

厂房室内外高差一般为150mm。为便于通行车辆，在门口外侧须设置坡道。坡道宽度应大于门洞宽度1200mm，坡度一般为10％～15％，最大不超过30％。当坡安徽广播电视大学建筑工程教学部

《建筑构造》教案(魏海林)度>10％且潮湿，坡道应在表面作齿槽防滑，若有铁轨通入，则坡道设在铁轨两侧。轻钢结构厂房构造

章节组成： 12.1 概述 12.2 门式刚架 12.3 屋架 12.4 檩条

12.5 轻型围护结构

主要知识点：轻型屋面类型、檩条、门式刚架、角钢、T型钢屋架、轻型围护结构

12.1 概 述

概念：轻型钢结构是在普通钢结构的基础上发展起来的一种新型结构形式，它包括所有轻型屋面下采用的钢结构。

特点：有较好的经济指标。不仅自重轻、钢材用量省、施工速度快，而且它本身具有较强的抗震能力，并能提高整个房屋的综合抗震性能。组成：由基础梁、柱、檩条、层面和墙体组成（图12-1）。

图12-1 轻钢结构

承重结构：一般采用门式刚架(图12-2)、屋架(图12-3)和网架(图12-4)为承重结构，其上设檩条、屋面板(或板檩合一的轻质大型屋面板)，下设柱(对刚架则梁柱合一)、基础，柱外侧有轻质墙架，柱内侧可设吊车梁。

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图12-2 门式刚架

图12-3 屋架

12.2 门式刚架

图12-4 网架(一)

12.2.1 刚架的形式及特点

图12-4 网架(二)形式：刚架结构是梁、柱单元构件的组合体，其形式应用较多的为单跨、双跨或多跨的单、双坡门式刚架(根据需要可带挑檐或毗屋)，如图12-5所示。

图12-5 门式刚架的形式 安徽广播电视大学建筑工程教学部

《建筑构造》教案(魏海林)特点：

1、采用轻型屋面，不仅可减小梁柱截面尺寸，基础也相应减小。

2、在多跨建筑中可做成一个屋脊的大双坡屋面，为长坡面排水创造了条件。

3、刚架的侧向刚度有檩条的支撑保证，省去纵向刚性构件，并减小翼缘宽度。

4、刚架可采用变截面，截面与弯矩成正比；变截面时根据需要可改变腹板的高度和厚度及翼缘的宽度，做到材尽其用。

5、刚架的腹板可按有效宽度设计，即允许部分腹板失稳，并可利用其屈曲后强度。

6、竖向荷载通常是设计的控制荷载，但当风荷载较大或房屋较高时，风荷载的作用不应忽视。在轻屋面门式刚架中，地震作用一般不起控制作用。

7、支撑可做得较轻便。将其直接或用水平节点板连接在腹板上，可采用张紧的圆钢。

8、结构构件可全部在工厂制作，工业化程度高。

12.2.2 门式刚架节点构造

12.2.2.1 横梁和柱连接及横梁拼接

门式刚架横梁与柱的连接，可采用端板竖放（图12-6(a)）、端板斜放（图12-6(b)）和端板平放（图12-6(c)）。横梁拼接时宜使端板与构件外缘垂直（图12-6(d)）。

图12-6 刚架横梁与柱的连接及横梁的拼接

主刚架构件的连接应采用高强度螺栓，吊车梁与制动梁的连接宜采用高强度螺栓摩擦型连接。

12.2.2.2 刚架柱脚

门式刚架轻型房屋钢结构的柱脚宜采用平板式铰接柱脚。当有必要时，也可采用刚性柱脚。12.2.2.3 牛腿

牛腿的构造见图12-9。

图12-9 牛腿的节点构造

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12.3 屋 架

12.3.1 屋架的结构形式

屋架的结构形式主要取决于所采用的屋面材料和房屋的使用要求。

轻型钢屋架：以三角形屋架、三角拱屋架和梭形屋架为主。与普通钢屋架的设计方法原则相同，只是轻型钢屋架的杆件截面尺寸较小，连接构造和使用条件稍有不同。轻型梯形屋架：如图12-10，属平坡屋架，屋面系统空间刚度大，受力合力，施工方便。屋架跨度一般为15～30m，柱距6～12m，通常以铰接支承于混凝土柱顶。屋架的杆件材料一般采用角钢、T型钢、热轧H型钢或高频焊接轻型H型钢以及冷弯薄壁型钢(截面见图12-11)。双角钢可组成T形或十字形截面。

图12-10 轻型梯形钢屋架

图 12-11 冷弯薄壁型钢屋架杆件截面

12.4 檩 条

12.4.1 檩条的形式

檩条宜优先采用实腹式构件，也可采用空腹式或格构式构件。檩条一般为单跨简支构件，实腹式檩条也可是连续构件。12.4.1.1 实腹式檩条

包括槽钢檩条、高频焊接轻型H型钢檩条、卷边槽形冷弯薄壁型钢檩条、卷边Z形冷弯薄壁型钢檩条（直卷边Z形和斜卷边Z形），其截面形式如图12-13所示。

图12-13 实腹式檩条 安徽广播电视大学建筑工程教学部

《建筑构造》教案(魏海林)12.4.1.2 空腹式檩条

由角钢的上、下弦和缀板焊接组成，其主要特点是用钢量较少，能合理地利用小角钢和薄钢板，因缀板间距较密，拼装和焊接的工作量较大，故应用较少。12.4.1.3 格构式檩条

可采用平面桁架式、空间桁架式及下撑式檩条。

12.4.2 檩条的连接构造

12.4.2.1 檩条在屋架(刚架)上的布置和搁置

1、为使屋架上弦杆不产生弯矩，檩条宜位于屋架上弦节点处。当采用内天沟时，边檩应尽量靠近天沟。

2、实腹式檩条的截面均宜垂直于屋面坡面。对槽钢和Z形钢檀条，宜将上翼缘肢尖(或卷边)朝向屋脊方向，以减小屋面荷载偏心而引起的扭矩。

3、桁架式檩条的上弦杆宜垂直于屋架上弦杆，而腹杆和下弦杆宜垂直于地面。

4、脊檩方案。

实腹式檩条应采用双檩方案，屋脊檩条可用槽钢、角钢或圆钢相连，见图12-14。桁架式檩条在屋脊处采用单檩方案时，虽用钢量较省，但檩条型号增多，构造复杂，故一般以采用双檩为宜。

图12-14 脊檩方案(双檩)12.4.2.2 檩条与屋面的连接

檩条与屋面应可靠连接，以保证屋面能起阻止檩条侧向失稳和扭转的作用，这对一般不需验算整体稳定性的实腹式檩条尤为重要。

檩条与压型钢板屋面的连接，宜采用带橡胶垫圈的自攻螺钉。12.4.2.3 檩条的拉条和撑杆

拉条和撑杆的布置参见图12-15，互相采用螺栓连接。

图12-15 拉条和撑杆布置图

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《建筑构造》教案(魏海林)12.5 轻型围护结构

12.5.1 轻型墙面屋面类型

12.5.1.1 压型钢板

采用热镀锌钢板或彩色镀锌钢板，经辊压冷弯成各种波型，具有轻质、高强、美观、耐用、施工简便、抗震、防火等特点。12.5.1.2 太空板

以高强水泥发泡工艺制成的人工轻石为芯材，以玻璃纤维网(或纤维束)增强的上下水泥面层及钢(或混凝土)边肋复合而成的新型轻质墙面和屋面板材，具有刚度好、强度高、延性好等特点，有良好的结构性能和工程应用前途。12.5.1.3 加气混凝土屋面板

是一种承重、保温和构造合一的轻质多孔板材，以水泥(或粉煤灰)、矿渣、砂和铝粉为原料，经磨细、配料、浇筑、切割并蒸压养护而成，具有质量轻、保温效能好、吸声好等优点。因系机械化生产，板的尺寸准确，表面平整，一般可直接在板上铺设卷材防水，施工方便。

12.5.2 压型钢板墙面和屋面节点构造

12.5.2.1 轻型彩色涂色压型钢板墙面节点构造

压型钢板墙面的构造主要解决的问题是：固定点要牢靠、连结点要密封、门窗洞口要做防排水处理。

主要节点包括单块墙板的构造、墙面板的连接构造、墙面板的转角构造、墙身的窗洞口构造。

12.5.2.2 轻型彩色涂层压型钢板屋面节点

主要包括挑檐檐口节点、内天沟节点、屋脊节点、女儿墙泛水节点、屋面变形缝节点

本讲小结

1.单层厂房外墙主要起围护作用，目前使用比较广泛的有砌体墙、大型板材、轻 质板材三大类。大型板材墙的墙板布置方式有横向、竖向和混合布置，它与柱子的连接分柔性连接和刚性连接；轻质板材墙按材料分有石棉水泥波瓦、镀锌铁皮波瓦、塑料波瓦、压型钢（铝）板、玻璃钢波瓦、彩色压型钢板复合板等。

2.厂房屋面排水方式和民用建筑一样，分无组织排水和有组织排水两种。按屋面 部位不同，可分屋面排水和檐口排水两部分，其排水方式应根据气候条件、厂房高度、生产工艺特点、屋面面积大小等因素综合考虑。

3.厂房屋面柔性防水节点重点要处理好泛水、接缝、檐口、天沟等部位。钢筋混 凝土构件自防水屋面也是大型厂房屋面的常用形式，其缝的处理有嵌缝式、脊带式和搭盖式。

4.工业厂房地面的组成与民用建筑基本相同，也是由面层、垫层和地基组成。附加层次有结合层、找平层、防水(潮)层、保温层和防腐蚀层等。另外，要特别注意一些特殊部位的构造处理，如地面的缩缝和分格缝、地面接缝的处理，以及地沟。其它的，还要解决好厂房地面的排水和坡道的设置。安徽广播电视大学建筑工程教学部

《建筑构造》教案(魏海林)5.轻型钢结构是一种近几年来发展起来的一种新型结构形式除基础以外，整个轻型钢结构都是由型钢组成的钢结构。这种钢结构的形式一般采用门式刚架、屋架和网架。

6.门式刚架是梁、柱单元构件的组合体。由单跨、双跨或多跨等多种形式。梁柱构件之间多用高强螺栓连接。

7.轻型钢结构屋架，跨度一般为15-30m，柱距为6-12m。屋架杆件材料一般采用 角钢、T型钢、H型钢及冷弯薄壁型钢，构件之间多系用焊接形式。

8.檩条一般采用实腹式模钢、H型钢、卷边模形冷弯薄壁型钢、卷边Z型冷弯薄壁型钢。

5.经典单层厂房课程设计 篇五

关键词：钢管混凝土柱,工业厂房,用钢量,降低成本

1 钢管混凝土结构的优点

钢管混凝土结构是指在钢管之内填充混凝土而形成的组合材料。在工业厂房中主要是采用圆钢管，圆钢管因能有效地约束核心混凝土，从而其混凝土的抗压强度和变形能力都显著提高。钢管混凝土具有强度高、重量轻、塑性好、耐疲劳、耐冲击等优点。此外还具有一些在施工工艺方面的独特优点：(1)钢管本身就是耐侧压的模板。(2)钢管本身就是钢筋。(3)钢管本身又是劲性承重骨架。

2 以具体工程为例介绍钢管混凝土柱的作用

在单层工业厂房结构设计中，钢管混凝土柱主要应用于下柱，下面以一个具体工程为例对此进行介绍。邯钢设备制造有限公司新建铸铁车间为单层工业厂房，建筑面积8448m2，共三跨，每跨有2台Q=32/5t桥式吊车，工作级别为A5级，轨顶标高10.020m。北京中冶设备研究设计总院有限公司建筑院设计，厂房采用钢结构，上柱为实腹H形，下柱为双肢钢管混凝土柱，腹杆为Φ140X5钢管（不灌注混凝土），屋面采用梯形钢屋架，H型钢檩条，压型钢板屋面板；吊车梁为实腹工字型断面钢吊车梁；墙面板为压型钢板，卷边C型钢墙梁，墙皮柱间距6m。该工程在柱子系统和屋面系统节约大量钢材，本文着重介绍柱子系统，除去上柱及肩梁与一般钢结构柱子计算方法一样不做比较外，下柱采用钢管混凝土结构比普通钢结构节约钢材50%左右。

计算荷载取值：

(1)屋面荷载：活荷载0.5考虑积灰荷载0.3

(2)风荷载：0.45

(3)地震烈度：7·（0.15g)

计算软件采用中国建筑科学研究院的PKPM-STS软件，用框排架模块计算。基本模型为排架平面内柱脚与基础刚接，上柱与屋架铰接；排架平面外柱脚与基础按铰接计算，靠柱间支撑保证平面外稳定。下柱支撑为双片交叉支撑，采用H250X125X6X9轧制H型钢分别与两个柱肢相连。下面仅对边列柱计算结果进行比较。

经计算当采用钢管混凝土结构时柱子断面见图1。

下柱为Φ355X6钢管，腹杆为Φ140X5。钢管中采用泵送顶升浇灌法浇注C40混凝土；上柱采用H600X350X12X16焊接H型钢；上下柱均为Q235B钢。钢柱的稳定应力比为0.8，平面外计算长细比为75，钢管外径与壁厚比值d/t=59，均满足《钢管混凝土结构设计与施工规程》3.1.5条的要求。整个下柱用钢量（不含肩梁）为1363kg。

在相同条件下下柱采用H型钢格构式双肢柱断面，经计算，断面为双H型钢H500X250X8X12，腹杆为双角钢L100X8。上柱同样为H600X350X12X16焊接H型钢；上下柱均为Q235B钢。应力比为0.85，长细比为120。整个下柱用钢量（不含肩梁）为1998kg。经比较每根柱子钢管混凝土结构比纯钢结构柱子可以节省钢材635kg，效果非常显著。同时腹杆采用钢管结构比采用双角钢结构减少了大量的焊接工作量。

3 满足适合采用钢管混凝土结构的条件

3.1 轨顶标高不宜太高，因为钢管混凝土结构格构式柱子对于柱子的长细比要求较高，《钢管混凝土结构设计与施工规程》表3.1.5规定格构式柱子长细比限值为80，所以如下柱过高，则由于长细比的限制而导致钢管直径过大，使钢管混凝土的强度不能充分利用。

3.2 钢管混凝土柱子受压强度很高，但是受拉和受弯强度相对较差所以格构式柱子在除节点之外的部位不宜连接使柱子承受水平力的构件。

4 采用钢管混凝土柱子时的注意事项

4.1 因为钢管混凝土结构一般管径较小，推荐采用泵送顶升浇灌法浇注混凝土以保证混凝土浇灌质量。应注意尽量采用骨料较小的混凝土，当采用泵送顶升浇灌法时一般为0.5～3cm，水灰比不大于0.45，塌落度不应小于15cm，当有穿心部件时，粗骨料粒径宜减小为0.5～2cm。为满足塌落度的要求，应掺适量减水剂。为减少收缩量，也可掺入适量的混凝土微膨胀剂。

4.2 柱子主要承重钢管尽量采用螺旋形缝焊接管或无缝钢管，焊接钢管必须采用对接焊缝，并达到与母材等强。钢管接长时也应采用等强度的破口焊缝。格构式柱子肩梁部位肩梁腹板和柱间支撑节点板穿过钢管时，穿过的板件与钢管宜采用破口焊缝。在工程实践中曾经发生过因为穿心板件与钢管焊接强度不足，导致在进行泵送顶升浇灌法浇灌混凝土时在焊接部位开焊。

4.3 柱肢和腹杆焊接时应避免使焊缝重合或交叉。

5 结束语

工程实践表明，钢管混凝土与钢结构相比，在保持自重相近和承载能力相同的条件下，可节省钢材50%，同时焊接工作量可大幅减小。因为钢管混凝土结构采用圆形钢管，外观新颖，造型美观大方。随着钢管混凝土设计与施工水平的不断提高，必将得到更大的推广。

参考文献

[1]《钢结构设计规范》GB50017-2003.