第20章 单层工业建筑设计

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1、第20章单层工业建筑设计【教学目的】通过本章学习，使学生对了解单层厂房的类型与构件组成，学习如何选择单层厂房的柱网，掌握单层厂房的剖面设计，熟悉单层厂房的屋面排水设计，理解和掌握单层厂房的定位轴线设计。最终达到理解和掌握单层工业建筑设计的基本原则和方法。【教学要求】：通过本章学习，学生能够1、了解单层厂房的类型与构件组成；2、单层厂房柱网的确定原则；3、掌握单层厂房的剖面设计依据和方法；4、熟悉单层厂房的屋面排水设计；5、理解和掌握单层厂房的定位轴线设计方法。【学习重点与难点】本章重点：单层厂房的柱网选择、剖面设计。本章难点：单层厂房的定位轴线设计。【重要

2、知识点】柱网的定义、厂房高度的定义、柱顶标高的确定、横向定位轴线、纵向定位轴线20.1单层工业建筑的结构类型与构件组成单层工业建筑的结构支承方式可以分为承重墙支承与骨架支承两类。只有当工业建筑的跨度、高度、吊车荷载较小时才用承重墙承重结构，而当工业建筑的跨度、高度和吊车荷载较大时，则多采用骨架承重结构。骨架结构系由柱子、屋架或屋面大梁（或柱梁结合或其他空间结构）等承重构件组成。其结构体系可以分为刚架、排架及空间结构。其中以排架最为多见，因为梁柱间为铰接，可以适应较大的吊车荷载。在骨架结构中，内外墙一般不承重，只起到围护或分隔作用。骨架结构在内部可提供宽大通

3、畅的空间，有利于生产工艺及其设备的布置、工段的划分，也有利于生产工艺的更新和改善。20.1.1排架结构体系排架结构按材料可分为砌体结构、钢筋混凝土结构和钢结构。1.砌体结构它由砖石等砌块砌筑成柱子，钢筋混凝土屋架(或屋面大梁)、钢屋架等组成，如图20-1-1所示为砖柱、组合屋架的工业建筑。图20-1-1砖砌体结构工业建筑2.钢筋混凝土结构这种骨架结构多采取预制装配的施工方式。结构构成主要由横向骨架、纵向连系构件以及支撑构件组成，如图20-1-2所示。横向骨架主要包括屋面大梁(或屋架)、柱子、柱基础。纵向构件包括屋面板、连系梁、吊车梁、基础梁等。此外，垂直和

4、水平方向的支撑构件用以提高建筑的整体稳定件。图20-1-2装配式钢筋混凝土排架及主要构件1-边列柱；2-中列柱；3-屋面大梁；4-天窗架；5-吊车梁；7-基础梁；8-基础9-外墙；10-横梁；11-屋面板；12-地面；13-天窗扇；14散水；15-风荷载这种结构建设周期短，坚固耐久，与钢结构相比可节省钢材，造价较低，故在国内外工业建筑中应用十分广泛。但是其自重大，抗震性能比钢结构工业建筑差。图20-1-3所示为这种骨架结构几种常见的预制钢筋混凝土拄的形式。图20-1-3几种常见预制钢筋混凝土柱（a）矩形柱；（b）工子型柱；（c）（d）双肢柱；（e）管柱3.

5、钢结构钢结构工业建筑的主要承重构件全部采用钢材制作，如图20-1-4所示。这种骨架结构自重轻，抗震性能好，施工速度快，主要用于跨度巨大、空间高、吊车荷载重、高温或振动荷载大的工业建筑。对于那些要求建设速度快，早投产、早受益的工业建筑也采用钢结构。但钢结构易锈蚀，保护维修费用高，耐久性能较差，防火性能差，使用对应采取必要的防护措施。设计中究竟选择哪种骨架结构，应当根据工业建筑的用途、规模、生产工艺和起重运输设备、投资、施工条件、材料供应情况等因素综合分析而定。图20-1-4钢结构工业建筑20.1.2其他结构体系单层工业建筑的承重结构除上述排架结构外，还有其他

6、形式结构。其中一类是屋顶部分并非像排架那样采用屋架及连系构件系统，而是改用轻型屋盖，如v型折板结构、单面或双面曲壳结构、或者网架结构，如图20-1-5所示。这类结构均属空间结构，其共同特点是受力合理，能充分地发挥材料的力学性能，空间刚度大，抗震性能较强。缺陷在于施工复杂，大跨及连跨工业建筑使用时受限制较大。另一类是如门式刚架(图20-1-6)、T形板等特殊结构。门式刚架(简称门架)，是一种梁柱合一的结构形式，可用期筋混凝土制作，也可用钢结构制作；而T形板用作竖向承重构件时相当于墙柱结合的构件。但刚架属于平面结构体系，不能够承受较大的吊车荷载。图20-1-5

7、薄壳式屋顶结构图20-1-6门式刚架结构20.2单层工业建筑的柱网选择柱子在工业建筑平面上排列所形成的网格称为柱网。如图20-2-1所示，柱子纵向定位轴线之间的距离称为跨度，核向定位轴线之间的距离称作柱距。柱网尺寸是由跨度和柱距确定的，柱网的选择实际上就是选择工业建筑的跨度和柱距。工艺设计人员根招工艺流程和设备布置状况，对跨度和柱距提出初始的要求，建筑设计人员在此基础上、依照建筑及结构的设计标准，最终确定工业建筑的跨度和柱距。柱网确定的原则是：图20-2-1柱网布置示意1-柱子；2-机床；3-柱基础轮廓1.满足生产工艺要求跨度和柱距要满足设备的大小和布置方

8、式、材料和加工件的运输、生产操作和维修等生产工艺所需的空间要求。2