建筑結構輔導講義:單層廠房的結構體系2


四、單層工業廠房的屋蓋結構
(一)組成
一般由屋面梁(或屋架)、屋面板、檁條、托架、天窗架、屋蓋支撐系統等組成。
1.屋面根據材料的不同分為:由輕型板材組成的有檁體系和由大型屋面板(預制)組成的無檁體系。
2.有檁體系是在屋面梁(或屋架)上鋪設檁條,檁條上放置輕型板材而成。檁條的間距1.0~5.
3.無檁體系是指在屋面梁或屋架上,直接放置預制大型鋼筋混凝土預制板的屋蓋。 大型屋面板的尺寸一般為1.
(二)屋蓋支撐系統
1.屋蓋結構的支撐系統,通常由下列支撐組成:
(1)屋架和天窗架的橫向支撐;還可分為屋架和天窗架的上弦橫向支撐以及屋架下弦
(2)屋架的縱向支撐;還可分為屋架上弦縱向支撐和屋架下弦縱向水平支撐。
(3)屋架和天窗架的垂直支撐。
(4)屋架和天窗架的水平系桿;還可分為屋架和天窗架上弦水平系桿以及屋架下弦水 平系桿。
所有支撐應與屋架、托架、天窗架和檁條(或大型屋面板)等組成完整的體系。
2.屋蓋結構的支撐形式一般可按以下要求采用:
(1)屋架和天窗架的上弦橫向支撐,屋架下弦橫向水平支撐和屋架上弦縱向支撐以及 屋架下弦縱向水平支撐,一般采用十字交叉的形式。
(2)屋架和天窗架的垂直支撐,可參考圖10-35(a)-(d)的形式選用;其中,圖10―35(c)一般用于天窗架兩側的垂直支撐,圖10-35(d)為兼作檁條的垂直支撐。
(3)屋架和天窗架的水平系桿,包括柔性系桿(拉桿)和剛性系桿(壓桿),通常,柔性系桿采用單角鋼,剛性系桿采用由兩個角鋼組成的十字形截面。
在有檁屋蓋體系中,檁條可兼作橫向支撐的承壓桿(剛性桿)。此時,充任支撐承壓桿的檁條應計算其所承受的軸心力。
3.屋蓋結構支撐是屋蓋結構的一個組成部分,它的作用是將廠房某些局部水平荷載 傳遞給主要承重結構,并保證屋蓋結構構件在安裝和使用過程中的整體剛度和穩定性。
(1)屋架和天窗架上弦橫向支撐,主要是保證屋架和天窗架上弦的側向穩定,當屋架上弦橫向支撐作為山墻抗風柱的支承點時,還能將水平風力或地震水平力傳到縱向柱列。
屋架下弦橫向水平支撐,當作為山墻抗風柱的支承點時,或當屋架下弦設有懸掛吊車 和其他懸掛運輸設備時,能將水平風力或懸掛吊車等產生的水平力或地震水平力傳到縱向 柱列;同時能使下弦桿在動荷載作用下不致產生過大的振動。
(2)屋架的縱向支撐通常和橫向支撐構成封閉的支撐體系,加強整個廠房的剛度。屋 架下弦縱向水平支撐能使吊車產生的水平力分布到鄰近的排架柱上,并承受和傳遞縱墻墻 架柱傳來的水平風力或地震水平力。當廠房設有托架時,還能保證托架的平面外穩定。
(3)屋架的垂直支撐及水平系桿主要是保證屋架上弦桿的側向穩定和縮短屋架下弦桿 平面外的計算長度。屋架端部的垂直支撐,承受由屋架橫向支撐傳來的水平風力或縱向地 震水平力;中部的垂直支撐主要是保證安裝時屋架位置的正確性。當下弦橫向水平支撐和 垂直支撐設置在廠房兩端或溫度伸縮縫區段兩端的第二個屋架間時,則第一個屋架間的下弦水平系桿,除能縮短屋架下弦平面外的計算長度外,當山墻抗風柱與屋架下弦連接時, 尚有傳遞山墻水平風力和穩定抗風柱的作用。
(4)天窗架的垂直支撐及水平系桿除了保證天窗架的側向穩定外,對于天窗架側立柱 處的垂直支撐,還能承受和傳遞由天窗架上弦橫向支撐傳來的水平風力和縱向地震水平 力;天窗中部的垂直支撐主要是為了安裝的需要而設置的。
4.在進行屋蓋結構支撐的布置時,應考慮:廠房的跨度和高度,柱網布置,屋蓋結構形式,有無天窗,吊車類型、起重量和工作制,有無振動設備,有無特殊的局部水平荷載等因素。
通常,每一溫度伸縮縫區段,或分期建設的工程,應分別設置完整的支撐系統。
5.在無檁屋蓋體系中,當采用寬度為1.
(1)每塊屋面板與屋架上弦桿或天窗架上弦桿的焊接應保證三點焊牢,在廠房端部或 溫度伸縮縫處,當不可能焊接三點時,允許沿屋面板縱肋一側焊接兩點。
(2)當屋架間距為
(3)屋面板肋間的空隙,應用150-200號的細石混凝土灌實。
(4)跨度為
6.屋架橫向支撐的設置:
屋架橫向支撐包括上弦橫向支撐和下弦橫向水平支撐;下弦橫向水平支撐一般應與上 弦橫向支撐設置在同一屋架間內。
在通常情況下,無論是有檁或無檁屋蓋體系均應設置屋架上弦橫向支撐。
在有檁屋蓋體系中,上弦橫向支撐中的承壓桿(剛性系桿)可采用檁條代替。但此時,充任承壓桿的檁條除應符合壓桿允許長細比的要求外,還應根據下述兩種情況分別求其所承受的軸心力,并取兩者中較大者對檁條驗算。
一是,當屋架上弦平面內作用有沿房屋縱向的水平荷載時,求作用于檁條的最大軸心 力;
二是,取與剛性系桿(承壓檁條)兩端相連接的兩榀屋架上弦桿的毛截面面積(C┫) 的20倍(對于Q235鋼)或30倍(對于16Mn鋼)作為作用于檁條的軸心力(kN)。
凡屬下列情況之一者,一般宜設置屋架下弦橫向水平支撐。
(1)屋架跨度≥
(2)屋架下弦設有懸掛吊車(或懸掛運輸設備),或廠房內設有橋式吊車或振動設備時;
(3)山墻抗風柱支承于屋架下弦時;
(4)采用有彎折下弦的鋼屋架時;
(5)當屋架設有通長的下弦縱向水平支撐時。
7.屋架的上弦橫向支撐和下弦橫向水平支撐,一般宜設在廠房兩端或溫度伸縮縫區段兩端的第一個屋架間內(圖10-36)或第二個屋架間內。當溫度伸縮縫區段的長度大于
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