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工业建筑构造

　　(一)单层厂房的结构组成

　　单层厂房的骨架结构由支承各种竖向和水平荷载作用的构件组成，厂房依靠各种结构构件合理的连接为一体，组成一个完整的结构空间以保证厂房的坚固、耐久。

　　1.承重结构

　　(1)横向排架：由基础、柱、屋架组成，主要是承受厂房的各种竖向荷载。

　　(2)纵向连系构件：由吊车梁、连系梁、基础梁等组成，与横向排架构成骨架，保证厂房的整体性和稳定性。

　　(3)支撑系统构件：支撑系统包括柱间支撑和屋盖支撑两大部分。支撑构件设置在屋架之间的称为屋架支撑，设置在纵向柱列之间的称为柱间支撑。支撑构件主要传递水平荷载，起保证厂房空间刚度和稳定性的作用。

　　2.围护结构

　　单层厂房的围护结构包括外墙、屋顶、地面、门窗、天窗、地沟、散水、坡道、消防梯、吊车梯等。

　　(二)单层厂房承重结构构造

　　1.屋盖结构

　　(1)屋盖结构类型。屋盖结构根据构造不同可以分为两类：有檩体系屋盖或无檩体系屋盖。

　　(2)屋盖的承重构件

　　钢筋混凝土屋架或屋面梁是屋盖结构的主要承重构件，直接承受屋面荷载。按制作材料分为钢筋混凝土屋架或屋面梁、钢屋架、木屋架和钢木屋架。

　　折线形屋架引用了拱形屋架的合理外形，改善了屋面坡度，是目前较常采用的一种屋架形式。

　　2.柱

　　厂房中的柱由柱身(包括上柱和下柱)、牛腿及往上预埋铁件组成，柱是厂房中的主要承重构件之一，在柱顶上支承屋架，在牛腿上支承吊车梁。柱子的类型很多，按材料分为砖柱、钢筋混凝土柱、钢柱等，目前钢筋混凝土柱采用较多。

　　(1)钢筋混凝土柱。钢筋混凝土柱按截面的构造尺寸分为矩形柱、工字形柱、双肢柱、管柱等

　　矩形柱截面有方形和长方形两种，多采用长方形，截面尺寸 b×h，一般为 400mm×600mm，其特点是外形简单，受弯性能好，施工方便，容易保证质量要求;但柱截面中间部分受力较小，不能充分发挥混凝土的承载能力，自重也重，仅适用于小型厂房。

　　工字形柱截面尺寸 b×h，一般为 400mm×600mm、400mm×800mm、500mm×1500mm 等，与截面尺寸相同的矩形柱相比，承载力基本相等，但因为工字形柱将矩形柱横截面受力较小的中间部分的混凝土省去做成腹板，则可节约混凝土 30%～50%。若截面高度较大时，为了方便水、暖、电等管线穿过，又减轻柱的自重，也可在腹板上开孔。但工字形柱制作比矩形柱复杂，在大、中型厂房内采用较为广泛。

　　双肢柱由两根承受轴向力的肢杆和联系两肢的腹杆组成。其腹杆有平腹杆和斜腹杆两种布置形式。平腹杆双肢柱的外形简单，施工方便，腹杆上的长方孔便于布置管线，但受力性能和刚度不如斜腹杆双肢柱。斜腹杆双肢柱是桁架形式，各杆基本承受轴向力，弯矩很小，较省材料。当柱的高度和荷载较大，吊车起重量大于 30t，柱的截面尺寸 b×h 大于 600mm×1500mm 时，宜选用双肢柱。

　　钢筋混凝土管柱有单肢管柱和双肢管柱之分，单肢管柱的外形和等截面的矩形柱相似，可伸出支承吊车梁的牛腿。双肢管柱的外形类似双肢柱，管肢 D 为 300mm～500mm，壁厚 60mm 左右。钢筋混凝土管柱在工厂预制，可采用机械化方式生产，可在现场拼装，受气候影响较小;但因外形是圆的，设置预埋件较困难，与墙的连接也不如其它形式的柱方便。

　　(2)钢-钢混凝土组合柱。当柱较高，自重较重，因受吊装设备的限制，为减轻柱重量时一般采用钢-钢混凝土组合柱。其组合形式为上柱为钢柱，下柱为钢筋混凝土双肢柱。

　　3.基础

　　厂房基础一般多采用独立式基础。

　　4.吊车梁

　　钢筋混凝土吊车梁的类型很多，按截面形式分，有等截面的 T 形、工字形吊车梁，元宝式吊车梁、鱼腹式吊车梁、空腹鱼腹式吊车梁等。

　　(1)T 形吊车梁;

　　(2)工字形吊车梁。

　　(3)鱼腹式吊车梁。该种形式的梁受力合理，能充分发挥材料的强度和减轻自重，节省材料，可承受较大荷载，梁的刚度大，但构造和制作比较复杂，运输、堆放需设专门支垫。预应力混凝土鱼腹式吊车梁适用于厂房柱距不大于 12m，厂房跨度 12～33m，吊车起重量为 15～150t 的厂房。

　　5.支撑

　　单层厂房的支撑作用：可以使厂房形成整体的空间骨架，保证厂房的空间刚度;在施工和正常使用时保证构件的稳定和安全;承受和传递吊车纵向制动力、山墙风荷载、纵向地震力等水平荷载。单层厂房的支撑分屋架支撑和柱间支撑两类。

　　(1)屋架支撑。屋架支撑构件主要有：上弦横向支撑、上弦水平系杆、下弦横向水平支撑、下弦垂直支撑及水平系杆、纵向支撑、天窗架垂直支撑、天窗架上弦横向支撑等。支撑、系杆构件为钢构件或钢筋混凝土构件。

　　1)屋架支撑布置原则。屋架支撑应根据厂房的跨度、高度、屋盖形式、屋面刚度、吊车起重量及工作制，有无悬挂吊车和天窗设置等情况并结合抗震要求等进行合理布置。

　　①天窗架支撑。天窗上弦水平支撑一般设置于天窗两端开间和中部有屋架上弦横向水平支撑的开间处，天窗两侧的垂直支撑一般与天窗上弦水平支撑位置一致。上弦水平系杆通常设置在天窗中部节点处。

　　②屋架上弦横向水平支撑。对于有檩体系必须设置;对于无檩体系，当厂房设有桥式吊车时，通常宜在变形缝区段的两段及有柱间支撑的开间设置。支撑间距一般不大于 60m。

　　③屋架垂直支撑。一般应设置于屋架跨中和支座的垂直平面内。除有悬挂吊车外，应与上弦横向水平支撑同一开间内设置。

　　④屋架下弦横向水平支撑。一般用于下弦设有悬挂吊车或该水平面内有水平外力作用时。

　　⑤屋架下弦纵向水平支撑。通常在有托架的开间内设置。只有当柱子很高，吊车起重量很大，或车间内有壁行吊车或有较大的锻锤时，才在变形缝区段内与下弦横向水平支撑组合成下弦封闭式支撑体系。

　　⑥纵向系杆。通常在设有天窗架的屋架上下弦中部节点设置;此外，在所有设置垂直支撑的屋架端部均设置有上弦和下弦的水平系杆。

　　【2017 年真题】关于单层厂房房屋架布置原则的说法，正确的有( )。

　　A.天窗上弦水平支撑一般设置于天窗两端开间和中部有屋架上弦横向水平支撑的开间处

　　B.天窗两侧的垂直支撑一般与天窗上弦水平支撑位置一致

　　C.有檩体系的屋架必须设置上弦横向水平支撑

　　D.屋顶垂直支撑一般应设置于屋架跨中和支座的水平平面内

　　E.纵向系杆应设在有天窗的屋架上弦节点位置

　　『正确答案』ABC

　　『答案解析』本题考查的是工业建筑构造。选项 D，屋架垂直支撑一般应设置于屋架跨中和支座的垂直平面内。选项 E，纵向系杆通常在设有天窗架的屋架上下弦中部节点设置。参见教材 P80。

　　2)屋架支撑的类型。包括上、下弦横向水平支撑，上下弦纵向水平支撑，垂直支撑和纵向水平系杆(加劲杆)等。横向水平支撑和垂直支撑一般布置在厂房端部和伸缩缝两侧的第二或第一柱间上。

　　(2)柱间支撑。柱间支撑的作用是加强厂房纵向刚度和稳定性，将吊车纵向制动力和山墙抗风柱经屋盖系统传来的风力经柱间支撑传至基础。

　　柱间支撑一般用钢材制作。其交叉角一般为 35°～55°，以 45°为宜。

　　柱间支撑的布置形式如下：

　　1)有吊车或跨度小于 18m 或柱高大于 8m 的厂房，在变形缝区段中设置;有桥式吊车时，还应在变形缝区段两端开间上加设上柱支撑。

　　2)当吊车轨顶标高大于或等于 10m 时，柱间支撑应做成两层;当柱截面高度大于或等于 1.0m 时，下柱支撑宜做成双肢，各肢与柱翼缘连接，肢间用角钢连接。

　　3)当柱间需要通行、需设置设备或柱距较大，采用交叉式支撑有困难时，可采用门架式支撑。