混凝土单层厂房的结构形式_钢筋混凝土单层厂房结构形式和布置特点分析

时间：2019-01-23 03:32:11　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：钢筋混凝土单层结构是厂房结构形式的一种，在厂房建筑中广泛运用，其结构形式和布置特点是该类厂房结构建筑施工的设计的主要内容，直接影响到厂房的稳定性和实用性。文章将就钢筋混凝土单层厂房结构形式和布置特点进行分析。
　　关键词：钢筋混凝土；单层厂房；结构形式；布置特点
　　中图分类号：TU278 文献标识码：B 文章编号：1009-9166（2011）0020(C)-0174-02
　　一、单层厂房的特点
　　如果按厂房层数分类，工业厂房可分为单层厂房和多层厂房。一般而言，多层厂房主要是用于化工、电子、食品、精密机械制造等轻工业；而单层厂房则是工业建筑中最普遍的一种形式。相较而言，单层厂房不同于多层厂房或民用建筑，其自身具有以下特点。
　　（一）总体而言，单层厂房结构具有“三大”，即高度大、跨度大、承受的荷载大。因此，其完全可以构成较大的空间，能够顺利的布置大型设备、生产重型产品，对许多类型的工业生产都有很大的适应性，能够满足工业生产的众多需求。
　　（二）在单层厂房内可使用水平各种如桥式、梁式吊车的运输设备。所以，设计人员在进行结构设计时，都会考虑动力荷载的影响，这就为厂房的稳定性打下了基础。而且如果能够充分利用地基的承载力，可以根据生产的需要布置大型设备基础，生产重型产品。也可以可利用屋盖设置实现天然采光和自然通风的完美效果，同时也可以在不采用人工照明和机械通风的情况下，尽量布置较大跨度和多跨的大面积厂房。
　　（三）因为单层厂房的结构较为简单，因此容易进行改、扩建，能够适应生产发展的需要。而且，单层厂房结构也方便于定型设计，能够实现构配件标准化、通用化、系列化，这样就大大提高了构配件生产工业化和现场施工机械化的程度，进而有效的缩短设计和施工时间。当然。单层厂房占地多，因此在设计时应予注意，尽量合理的规划，合理的利用土地资源。
　　综上所述，单层厂房和许多优点，能够较好地满足各种类型的工业生产的需求，所以应用十分广泛。比如说，机械制造、纺织、交通运输、冶金、矿山和建筑材料等工业厂房的车间适宜采用单层厂房。
　　二、单层厂房结构形式
　　按承重结构的材料不同单层厂房可分为三种，即混合结构、混凝土结构和钢结构。通常来说，如果场内没有吊车，或者说吊车起重量控制在5t之内、跨度在15m以内、柱顶标高在8m以下，而且也没有特殊工艺要求的小型厂房，都可以选择使用由混凝土柱、钢筋混凝土屋架或木屋架或轻钢屋架组成的混合结构。如果吊车吨位超过250t、跨度大于36m的大型厂房，以及有特殊要求的厂房，例如高温车间或有较大振动设备的车间的厂房结构，通常都需要选择钢屋架和混凝土柱或选择全钢结构。除上述两种情况外，其他单层工业厂房一般采用混凝土结构，并且除特殊建筑结构以外，通常都是优先选择装配式钢筋混凝土结构的。
　　按承重结构形式单层厂房可分为两种，即排架结构和刚架结构。排架结构的主要构件有屋架（或屋面梁）、柱和基础。柱与屋架铰接，与基础刚接。排架结构可设计成等高或不等高、单跨或多跨和锯齿形等多种形式，选择哪种形式要根据生产工艺和使用要求的不同而进行不同的选择。
　　（一）从目前的情况上看，排架结构是单层厂房的最基本的形式，一半来说起跨度可超过30m，高度可达20―30m，甚至更大，吊车吨位可达150t以上。此类结构传力明确，构造简单，因此施工方便，实用而有效。目前在结构的设计与施工已有了丰富的经验。
　　排架结构组成。装配式钢筋混凝土单层厂房结构是由多种构件组成的空间整体，按照各组成构件的功能作用不同，我们可以把装配式钢筋混凝土单层厂房结构分为三种，即屋盖结构、纵横向平面排架结构和围护结构。
　　按照当前的厂房结构使用情况看，屋盖结构在单层厂房结构中使用广泛，而且占很大比重，具体来说，无不管是在材料用量，还是在土建造价上，它约占全部工程的40％―50％。屋盖结构又可以分两种，即有檩体系和无檩体系两种。无檩体系主要是由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋盖支撑组成，当然，根据工程的需要有时还设有天窗架和托架等构件。这种屋盖的主要特点是整体性好、刚度大、构件数量和种类较少，而且施工快捷，是单层厂房中应用十分广泛的一种形式；有檩体系是主要由檩条、屋架、小型屋面板及屋盖支撑组成的。这种屋盖的构造和荷载传递与无檩体系相比，是比较复杂的，而且其整体性和刚度也较差，一般只是适用于中、小型厂房。横向平面排架由横梁和横向柱列组成，其是厂房的基本承重构件。厂房承受的竖向荷载，主要是包括屋面荷载、结构自重、雪荷载和吊车竖向荷载等，也包括横向水平荷载，如风荷载、水平横向制动力和横向水平地震作用等，这些荷载都是通过横向平面排架传递到基础和地基的。
　　（二）钢架结构。与排架结构相同，刚架也是由横梁、柱和基础组成的，但不同的是，刚架的柱与横梁刚接为同一构件，而与基础一般为铰接，有时也用刚接。从目前的使用情况上看，常用的刚架是装配式钢筋混凝土门式刚架。按其横梁形式的不同，门式刚架分为两种，即人字形门式刚架和弧形门式刚架。按其顶节点的连接方式不同，门式刚架又分为两种，即三铰门式刚架和两铰门式刚架，前者是静定结构，后者是超静定结构。
　　门式刚架的主要特点是：梁柱合一，构件种类少，制作较简单，结构轻巧；门式刚架的横梁是人字形或弧形，内部空间较大；门式刚架立柱与横梁的截面高度可随内力的增减而变化，构件截面一般为矩形，当跨度和高度较大时，也可做成工字形或空腹式，以节约材料和减轻自重。
　　三、单层厂房结构布置
　　一般来说，在完成了单层厂房的结构类型和结构体系确定之后，接着就可以按照厂房生产工艺等各项要求进行厂房结构布置，主要包括厂房平面布置、支撑布置和围护结构布置等。
　　（一）平面布置
　　1、柱网布置。确定柱网是结构布置的第一步。所谓的柱网就是指厂房承重柱（或承重墙）的纵向和横向定位轴线所形成的网格。而柱网布置就是要确定纵向定位轴线之间的距离和横向定位轴线之间的距离。在完成柱网尺寸的确定后，就可以顺利的确定承重柱的位置，当然关于屋架、屋面板、吊车梁和基础梁等构件的跨度及位置，也能够确定下来了。在单层厂房结构的布置中，设计和施工人员必须要重视柱网的布置工作，因为柱网布置直接影响厂房结构的经济合理性和先进性，同时还与生产使用密切相关。
　　2、变形缝布置。厂房的变形缝主要有三种，即伸缩缝、沉降缝和防震缝。结构类型、施工方法和结构所处的环境，决定温度区段（伸缩缝之间的距离）的长度。装配式钢筋混凝土排架结构伸缩缝最大间距有具体的规定，设计和施工人员需要根据实际情况，按照相关标准进行设计和施工。
　　（二）支撑布置
　　一般来说在装配式钢筋混凝土单层厂房中，除排架结构柱下端与基础采用刚接外，其他如屋面板与屋架、屋架与柱顶、连系梁与柱子、吊车梁等构件间，都会采用铰接。这种方案的优点有：施工便捷，可以很好的适应地基的不均匀沉降；缺点有：厂房的整体刚度和稳定性差，无法有效地传递水平荷载。所以，为了有效的保证厂房在施工和使用过程中的整体性和空间刚度，就需要再设置各种支撑。
　　厂房支撑分为两种，即屋盖支撑和柱间支撑。从整体上看，支撑的主要作用是保证结构构件的稳定与正常工作；增强厂房的整体稳定性与空间刚度；传递如纵向风荷载、吊车纵向水平荷载及水平地震作用等水平荷载，到主要承重构件。此外，施工人员在施工安装阶段，还需要考虑具体情况，合理的设置临时支撑以保证结构构件的稳定。
　　结语：钢筋混凝土单层厂房结构形式和布置是单层厂房建筑设计和施工必须要考虑的重要因素。相关部门必须要科学把握，精心施工，保证其形式选择正确，其施工方法及布置科学合理，最终保证整个厂房的安全和稳定，保证生产的顺利进行。
　　
　　作者单位：广西硕�建设投资有限公司
　　作者简介：龚俊伟，研究方向：工业与民用建筑。
　　参考文献：
　　[1]冯朝甫.对单层厂房施工特点及施工技术的探析[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2010年06期.
　　[2]完颜绍君.单层工业厂房震害分析预测[J].工程与建设,2010年03期.
　　[3]张秀梅,陈刚花.单层工业厂房轻型钢结构的应用[J].科技资讯,2010年19期.
　　

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