工业厂房钢筋砼排架结构设计探讨.docVIP

工业厂房钢筋砼排架结构设计探讨 工业厂房钢筋砼排架结构设计探讨 张鲁鹰１宋春霞２ 1.山东电力工程咨询院有限公司 摘 250013；2.国核电力规划设计研究院 100094 要：所谓排架结构是指由屋架、柱和基础组成，柱与屋架铰接，而与基础刚接的一种结构形式。排架结构具有传力明确，构造简单，方 便施工等特点，特别适用于厂房大空间的特殊要求。屋盖结构主要由屋面板，屋架和天窗架组成。屋面板起覆盖、围护作用；屋架承受屋架结构自重和屋面活荷载，并将这些荷载传至排架柱；天窗架主要用于通风采光。屋面板是由其上覆建筑面层做法（恒载）与屋面活荷载的基本组合设计值来确定的。屋架也是由屋面恒载（包括屋面板自重）与活载的基本组合设计值来确定。 关键词：排架柱网支撑基础 一、排架结构概念 所谓排架结构是指由屋架、柱和基础组成，柱与屋架铰接，而与基础刚接的一种结构形式。排架结构具有传力明确，构造简单，方便施工等特点，特别适用于厂房大空间的特殊要求。 二、排架结构设计概述 排架结构主要由屋盖结构、横向平面排架、纵向平面排架、支撑、基础和围护结构等结构构件组成。下面将通过对这些结构构件的确定详述排架结构设计的步骤和方法。 三、排架结构设计步骤及方法1.确定柱网 所谓柱网就是指厂房柱的定位轴线在平面上排列所形成的网络。柱网布置的恰当与否将直接影响到厂房结构的经济性、合理性。柱网的布置是根据工艺的要求来确定的，要满足生产和使用的要求。 屋盖结构设计 在建筑平面确定好之后，就可以进行结构构件的设计了，首先是屋盖结构的设计。屋盖结构主要由屋面板，屋架和天窗架组成。屋面板起覆盖、围护作用；屋架承受屋架结构自重和屋面活荷载，并将这些荷载传至排架柱；天窗架主要用于通风采光。屋面板是由其上覆建筑面层做法（恒载）与屋面活荷载的基本组合设计值来确定的。屋架也是由屋面恒载（包括屋面板自重）与活载的基本组合设计值来确定。另外，天窗架的选择也比较简单，根据所需天窗的跨度和形式即可确定。这三种构件均有相应的结构图集可供选择。 2.横向平面排架设计 所谓横向平面排架是指由屋架和横向柱列组成，是厂房的基本承重结构。关于排架柱的设计，可分为以下几步： （1）进行荷载统计，确定作用在柱上的荷载值及作用位置 作用在柱上的荷载主要有屋面荷载（包括屋面板、屋架及天窗架）、吊车轨道连接荷载、吊车荷载和风荷载等。其中屋面荷载和吊车梁荷载均为构件自重均匀分配到每榀排架的两颗柱上。吊车荷载由竖向荷载和水平荷载组成。竖向荷载根据最大轮压、最小轮压乘以影响线纵标和折减系数获得，水平荷载则由每个轮子的水平荷载值乘以影响线纵标和折减系数获得，应当注意的是，对于一榀排架而言，竖向荷载的最大和最小值必成对出现在每榀的左右两柱上，而水平荷载最大值则同时同向出现在每榀的左右两柱上的吊车梁顶面处。对于风荷载，是由基本风压以及风压高度系数、体型变化系数等综合确定，作用在柱顶以下的风荷载按均布考虑，而作用在柱顶至屋脊间的风荷载按水平集中荷载考虑。 （2）横向排架计算 关于横向排架的计算模型，遵从两个基本假定，即：柱下端固接于基础顶面，横梁铰接在柱上，横梁为没有横向变形的刚杆。横向排架的计算方法为剪力分配法。值得一提的是，当柱截面高度较大时， 万方数据 下柱宜采用工字形截面，既减少了砼用量，降低了成本，又减轻了自重，便于吊装及管线布置。但根据《建筑抗震规范》第9.1.4条规定，柱底至室内地坪以上500mm范围内和阶形柱的上柱宜采用矩形截面。在单层厂房中，通常采用柱侧伸出的牛腿来支撑屋架（屋面梁）、托架、吊车梁等构件。牛腿截面高度一般以斜截面抗裂度为控制条件，即以控制其在使用阶段不出现或仅出现细微裂缝为准。 3.纵向平面排架设计 纵向平面排架由柱、连系梁、吊车梁和柱间支撑组成。其作用是保证厂房结构的纵向稳定性和刚性，并承受山墙及屋盖结构传来的纵向风荷载，吊车纵向水平荷载等。关于吊车梁的选择是根据所选起重机的最大轮压、起重机重、小车重、车宽、轮距等技术参数确定。关于柱间支撑的设计见支撑设计部分。 4.支撑设计 支撑包括屋盖和柱间支撑。其作用是加强厂房结构的空间刚度，同时将风荷载、吊车荷载，水平地震作用等传递给主要承重构件。屋盖支撑包括上、下弦水平支撑、垂直支撑及纵向水平系杆。上、下弦水平支撑应布置在每一个伸缩缝区段两端的第一个柱距内。垂直支撑应与屋架下弦水平支撑布置在同一柱间，同时应在屋架跨度中点增设一道垂直支撑。当有天窗架时，还应在屋脊节点处增设水平系杆。对于柱间支撑，分为上柱柱间支撑和下柱柱间支撑，柱间支撑应布置在临近中央区段，上柱柱间支撑应在厂房两端第一个柱距内也同时设置。 基础设计 基础承受上部传来的荷载并将他们传给地基。根据地质情况可选择不同的基础形式，最常见的是现浇杯口独立基础。在计算基础是应注意，除考虑柱传来