单层工业厂房结构思考题

14题步骤加截面承载力计算和内力分析；17题第一个问答案为：按柱的类型和截面高度确定；24题答案在书本151页。

单层工业厂房的结构思考题。

1. 单层工业厂房的结构类型有哪几种？根据哪些因素的不同来采用？如何确定单层厂房选用何种结构类型？p95

答：单层厂房依据其跨度、高度和吊车起重量等因素的不同可采用混合结构、混凝土结构或钢结构。一般而言，无吊车或吊车吨位不超过 5 t,跨度在 15 m 以内，柱顶标高不超过 8 m 且无特殊工艺要求的小型厂房，可采用由砖柱、钢筋混凝土屋架或轻钢屋架组成的混合结构。

对厂房内有重型吊车(如吊车起重量大于 150 t)、跨度大于 36 m 或有特殊工艺要求的大型厂房，可采用全钢结构或由钢筋混凝土柱与钢屋架组成的结构。除上述情况以外的单层工业厂房，一般采用混凝土结构。而且除特殊情况之外，一般均采用装配式钢筋混凝土结构。

2. 混凝土单层厂房的结构体系主要有哪几种？其优缺点各是什么？分别画出它们的计算简图？p95

答：单层工业厂房常用的结构体系，主要有排架结构和刚架结构两种。排架结构：

排架结构的跨度可超过 30 m,高度可达 20～30 m 或更大，吊车吨位可达 150 t 甚至更大门架：门架的优点是梁柱合一，构件种类少，制作简单，结构轻巧，当厂房跨度和高度均较小时其经济指标稍优于排架结构。门架的缺点是刚度较差，承载后会产生跨变，梁柱的转角处易产生早期裂缝。

此外，由于门架构件呈“γ”形或“y”形，其翻身、吊装和对中就位等均比较麻烦，所以其应用受到一定的限制。计算简图：（排架结构：

柱顶与屋架为铰接，柱底与基础顶面为固接。钢架结构：与排架结构不同，门架结构中的柱与横梁刚接为同一构件，而柱与基础一般为铰接，有时也采用刚接。

）3. 单层厂房结构通常由哪些结构组成？了解各部分结构的组成、作用。p96

答：单层厂房结构通常由屋盖结构、纵、横向平面排架、围护结构组成。屋盖结构由排架柱顶以上部分各构件(包括屋面板、天窗架、屋架、托架等)所组成，其作用主要是围护和承重(承受屋盖结构的自重、屋面活载、雪载和其他荷载，并将这些荷载传给排架柱),以及采光和通风。

横向平面排架由横梁(屋架或屋面梁)和横向柱列(包括基础)所组成，是厂房的基本承重结构。厂房承受的竖向荷载及横向水平荷载主要通过横向平面排架传至基础及地基，纵向平面排架作用是保证厂房结构的纵向稳定性和刚度，承受吊车纵向水平荷载、纵向水平**作用、温度应力以及作用在山墙及天窗架端壁并通过屋盖结构传来的纵向风荷载等围护结构包括纵墙、横墙(山墙)、抗风柱、连系梁、基础梁等构件。这些构件所承受的荷载，主要是墙体和构件的自重以及作用在墙面上的风荷载。

4. 屋盖结构分为哪几种体系？采用预应力混凝土大型屋面板的屋盖体系通常为p97

答：屋盖结构分无檩和有檩两种体系。采用预应力混凝土大型屋面板的屋盖体系通常为无檩体系屋盖（p107）

5. 单层厂房中的是主要承重结构，而和是主要承重构件。p99

答：单层厂房中的横向排架是主要承重结构，而屋架、吊车梁、排架柱和基础是主要承重构件。

6. 简述柱网布置的原则及常用模数。p100

答：柱网布置的原则，首先应满足生产工艺及使用要求，在此前提下力求建筑平面和结构方案经济合理；另外，还应遵守厂房建筑统一化基本规则的规定，为厂房设计标准化、生产工厂化和施工机械化创造条件。当厂房跨度小于或等于 18 m 时，应以 3 m 为模数，即 9 m,12 m, 15 m 和18 m;当厂房跨度大于 18 m 时，应以 6 m 为模数，即 24 m,30 m,36 m 等。

7. 位于**区的单层厂房，哪些情况下应设计防震缝？防震缝的宽度如何确定？p101

答：位于**区的单层厂房，如因生产工艺或使用要求而使其平、立面布置复杂或结构相邻两部分的刚度和高度相差较大时，应设置防震缝将相邻两部分分开，防震缝的两侧应布置墙或柱。防震缝的宽度根据抗震设防烈度和缝两侧中较低一侧房屋的高度确定。

8. 单层厂房一般需要设置各种支撑，这些支撑主要起什么作用？支撑的分类有哪些？熟悉各种支撑的布置原则。p101

答：单层厂房支撑分屋盖支撑和柱间支撑两类 1.屋盖支撑包括上、下弦横向水平支撑、纵向水平支撑、垂直支撑与纵向水平系杆、天窗架支撑等。

（上弦横向水平支撑作用《我觉得会考》是保证屋架上弦杆在平面外的稳定和屋盖纵向水平刚度，同时还作为山墙抗风柱顶端的水平支座，承受由山墙传来的风荷载和其他纵向水平荷载，并将其传至厂房的纵向柱列。下弦横向水平支撑作用是将山墙风荷载及纵向水平荷载传至纵向柱列，同时防止屋架下弦的侧向振动。纵向水平支撑作用是加强屋盖结构的横向水平刚度。

垂直支撑和水平系杆垂直支撑的作用是保证屋架承受荷载后在平面外的稳定并传递纵向水平力，因而应与下弦横向水平支撑布置在同一柱间内。天窗架支撑用以保证天窗架上弦的侧向稳定和将天窗端壁上的风荷载传给屋架。 2.

柱间支撑是纵向平面排架中最主要的抗侧力构件，其作用是承受由抗风柱和屋盖横向水平支撑传来的山墙风载，由屋盖结构传来的纵向水平**作用以及由吊车梁传来的吊车纵向水平制动力，并将它们传给基础。另外，柱间支撑还能提高厂房结构的纵向刚度。详细的布置原则看书吧。

抗风柱起什么作用？何时需要布置抗风柱？抗风柱与屋架的连接应满足哪两个要求？p105

答：单层厂房的山墙受风面积较大，一般需设抗风柱将山墙分成几个区段，使墙面受到的风荷。

载，一部分( 靠近纵向柱列区段)直接传给纵向柱列，另一部分则经抗风柱下端传给基础和经抗风柱上端通过屋盖系统传至纵向柱列。当厂房高度及跨度不大时(例如柱顶高度在8 m 以下，跨度为9～12 m) ,可在山墙设置砖壁柱作为抗风柱；当厂房高度和跨度较大时，一般都采用钢筋混凝土抗风柱，柱外侧再贴砌山墙。当厂房高度很大时，山墙所受的风荷载很大，为减小抗风柱的截面尺寸，可在山墙内侧设置水平抗风梁或钢抗风桁架。

抗风柱与屋架的连接方式应满足两个要求：一是在水平方向必须与屋架有可靠的连接以保证有效地传递风荷载；二是在竖直方向应允许两者之间产生一定的相对位移，以防止抗风柱与屋架沉降不均匀时产生不利影响。

10. 圈梁起什么作用？圈梁与柱子之间如何连接？p106

答：圈梁作用是将墙体与排架柱、抗风柱等箍在一起，以增强厂房的整体刚度，防止由于地基的不均匀沉降或较大的振动荷载对厂房产生不利影响。圈梁与柱连接仅起拉结作用，不承受墙体自重，故柱子上不必设置支承圈梁的牛腿。

11. 当厂房高度较大（如15米以上）、墙体的砌体强度不足以承受本身自重时，或设置有高侧悬墙时，需在墙下布置（过梁基础梁圈梁连系梁）。p107

答：连系梁。

12. 什么时候需要设置托架？p110

答：当厂房全部或局部柱距为12 m 或12 m 以上而屋架间距仍用6 m 时，需在柱顶设置托架，以支承中间屋架。

13. 吊车梁一般根据什么因素选用？p110加截面承载力计算和内力分析；答：吊车梁一般根据吊车的起重量、工作级别、跨度和台数以及排架柱距等因素选用。

14. 排架柱的截面尺寸是根据哪两个条件确定的？简述排架柱设计的一般步骤。p112

答：排架柱的截面尺寸是根据截面承载力和截面刚度两个条件决定的。选择柱的形式、确定截面尺寸、配筋计算、吊装验算、牛腿设计加截面承载力计算和内力分析；（不确定）

15. 柱子的截面型式和截面尺寸是如何确定的？柱高h为800cm的柱，应采用什么样的截面型式？p111

答：矩形截面柱截面尺寸不宜过大，截面高度一般在700 mm 以内。在柱截面高度为600～1 400 mm 时采用工字形截面柱。

当柱的截面高度大于1 400 mm 时，宜采用平腹杆或斜腹杆双肢柱。排架柱的截面尺寸是根据截面承载力和截面刚度两个条件决定的。（有省略）应采用工字形截面柱（不确定）

16. 单层厂房基础的主要形式有哪些？基础的底面尺寸、基础高度和外形尺寸如何确定？p114

答：单层厂房一般采用柱下单独基础，其主要形式有杯形基础、高杯基础、爆扩桩基础和预制桩基础等。基础底面尺寸是根据基底反力和地基承载力由计算确定。

基础高度和外形尺寸确定方法请参考书本115页。

17. 排架柱柱子的插入深度如何确定？与什么因素有关？p115

答：按柱的类型和截面高度确定柱子插入深度应保证预制柱嵌固在基础中、满足柱内受力钢筋锚固长度要求，并应考虑吊装安装时柱的稳定性。

18. 对于钢筋混凝土排架结构，在确定其计算简图时作了哪些假定？p117

答：(1 ) 柱下端嵌固于基础，固定端位于基础顶面。(2 ) 柱顶与屋架或屋面梁为铰接，只能传递竖向轴力和水平剪力，不能传递弯矩。

(3 ) 横梁( 即屋架或屋面梁)为轴向刚度很大的刚性连杆。

19. 当单层厂房有多台吊车作用时，在进行竖向荷载组合时，规范有何相关规定？p124

答：计算排架考虑多台吊车竖向荷载时，对单跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不宜多于2 台；对多跨厂房的每个排架，不宜多于4 台。

20. 内力组合时应注意哪些问题？p136

答：(1 ) 在任何情况下，都必须考虑恒荷载产生的内力。(2 ) 在吊车竖向荷载中， dmax 或dmin 可能作用在同一跨厂房的左柱上，也可能作用在右柱上，两者只能选择一种( 取不利内力)参加组合。

(3 ) 吊车横向水平荷载tmax 作用在同一跨内的两个柱子上，向左或向右，只能选取其中一种参加组合。(4 ) 在同一跨内dmax 和dmin 与tmax 不一定同时发生，故组合dmax 或dmi n 产生的内力时，不一定要组合tmax 产生的内力。考虑到tmax 既可向左又可向右作用的特性，所以若组合了dmax 或dmin 产生的内力，则同时组合相应的tmax 产生的内力(多跨时只取一项) 才能得到最不利的内力组合。

但是，如果组合时取用了tmax 产生的内力，则必须取用相应的dmax 或dmi n 产生的内力。(5 ) 风荷载有向左、向右吹两种情况，只能选择一种参加组合。(6 ) 由于多台吊车同时满载的可能性较小，所以当多台吊车参与组合时，其内力应乘以相应的荷载折减系数。

21. 了解单层厂房整体空间工作的基本概念。在设计中，如果要考虑整体空间工作时，只对什么荷载考虑？如何计算？p132、p133

答：由于屋盖等纵向联系构件将各榀排架或山墙联系在一起，故各榀排架或山墙不能单独变形，而是相互制约。这种排架与排架，排架与山墙之间的相互制约作用，称为厂房的整体空间作用。

由于厂房内的吊车荷载为局部荷载，故在吊车荷载作用下，可按考虑厂房空间作用的方法计算排架内力。考虑厂房整体空间作用时排架内力计算步骤。

(1 ) 先假定排架柱顶无侧移，求出在吊车水平荷载tmax 作用下的柱顶反为r( 或ra , rb ) 以及相应的柱顶剪力；(2 ) 将柱顶反力r 乘以空间作用分配系数μ, 并将它反方向施加于可侧移的平面排架上，求出各柱顶剪力ηaμr ,ηbμr ;(3 ) 将上述两项计算求得的柱顶剪力叠加，即为考虑空间作用的柱顶剪力；根据柱顶剪力及柱上实际承受的荷载，可求出各柱的内力。

22. 熟悉牛腿的破坏形态及牛腿的钢筋配置计算和构造。p138

答：牛腿的三种主要破坏形态 ①弯压破坏 ②斜压破坏 ③剪切破坏。牛腿的钢筋配置计算和构造见p139

23. 柱在吊装验算时的计算简图应根据来确定。p141

答：柱在吊装验算时的计算简图应根据具体吊装方法来确定。

24. 简述吊车荷载的特点。p122

答：吊车荷载在设计时是依据吊车制造厂当时的产品规格确定的。对于一般的桥式吊车，作用在厂房横向排架上的吊车荷载有吊车竖向荷载和横向水平荷载；作用在厂房纵向排架结构上的为吊车纵向水平荷载。

计算排架考虑多台吊车竖向荷载时，对单跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不宜多于2 台；对多跨厂房的每个排架，不宜多于4 台。作用在每榀排架上的吊车竖向荷载，是由参与组合的几台吊车通过吊车梁传给柱的吊车梁支座反力。桥式吊车的卷扬机小车起吊重物后在启动或制动时将产生惯性力，即横向水平制动力。

考虑到吊车轮以很大的竖向压力压在轨顶上，它们之间的摩擦力足以传递小车制动时产生的制动力，故吊车横向水平制动力应该按两侧柱的侧移刚度大小分配。作用在排架柱上的吊车横向水平荷载是由不多于2 台且处于最不利位置的吊车横向水平制动力通过吊车梁传给柱的最大横向反力。吊车纵向水平荷载是桥式吊车在沿厂房纵向启动或制动时，由吊车自重和吊重的惯性力在纵向排架上所产生的水平制动力，它通过吊车两端的制动轮与吊车轨道的摩擦力由吊车梁传给纵向柱列或柱间支撑。

当厂房纵向有柱间支撑时，全部吊车纵向水平荷载由柱间支撑承受；当厂房无柱间支撑时，全部吊车纵向水平荷载由同一伸缩缝区段内的全部柱承受。在计算吊车纵向水平荷载引起的厂房纵向结构的内力时，无论单跨或多跨厂房，参与组合的吊车台数不应多于2 台。

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