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单层工业厂房结构设计

引言

单层工业厂房的结构设计主要包括以下几个内容：
1.单层厂房结构布置；
2.结构构件的选型；
3.排架结构设计；
①荷载计算：恒、屋面活载（或雪载或积灰荷载）、风载、吊车荷载；
②内力计算；
③内力组合；
④截面设计
4.基础设计；
5.其它构件设计（抗风柱、预埋件等）；
6.施工图的绘制。
以下结合一具体实例，详细对单层厂房结构设计的各步骤进行讲解。
例题：某金工车间为双跨等高无天窗厂房，跨度24m，柱距为6m，车间总
长为66m（不考虑伸缩缝）。厂房每跨各设一台20/5t及5t中级工作制吊车，吊
车轨顶标高+9.90m。基本风压为0.30kN/m2，基本雪压0.2kN/m2，7度抗震设
防。厂址地形平坦，厂区地层自上而下为：
（1）耕土层：厚约0.5m；

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（2）黄土状亚粘土：可塑稍湿，厚约2m，地基承载力标准值fk=180kN/m；

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（3）中砂：中密，很湿，厚约4～5m，地基承载力标准值fk=280kN/m；

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（4）卵石：其颗粒空隙由中砂填充，中密，厚约5～7m，fk=600kN/m；
（5）基岩：表层中等风化，本层钻进深度2m。
厂区地层（除表土层）承载能力较高，是建筑的良好地基。厂区冲积层潜
水，据4～5份观测资料，地下水位高程为-8.00m，根据调查及对有关资料分
析，厂区最高水位为-6.00m，且无腐蚀性。
供建厂使用的主要材料有：
（1）钢材：钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构所需的钢筋种类、型钢及

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钢板可保证供应并备有各种规格。
（2）水泥：普通硅酸盐水泥，可配制C10～C40级混凝土。
（3）砖：普通粘土空心砖，强度等级为MU7.5。
（4）其它：如砂石、石灰等地方材料均能按设计要求供应。柱子可在现场
预制。该项目的施工单位有较高的施工水平，如果设计采用国家标准图及普通
作法，其施工质量均能达到设计及施工验收规范的要求。
建筑构造：
（1）屋面：卷材防水屋面，其做法为：
三毡四油上铺小石子防水层
80mm泡沫砼保温层
20mm厚1：3水泥砂浆找平层
预应力混凝土大型屋面板
（2）墙体：240mm厚砖墙，水泥砂浆粉刷内外墙面，铝合金门窗。
（3）地面：室内为混凝土地面，室内外高差150mm。
设计任务：
1．单层厂房结构布置；
2．选用标准构件；
3．排架柱及柱下基础设计。
设计内容：
1．确定上、下柱的高度及截面尺寸；
2．选用屋面板、天窗架、屋架、基础梁、吊车梁及轨道连接件；
3．计算排架所承受的各项荷载；
4．计算各种荷载作用下排架的内力；
5．柱及牛腿的设计，柱下单独基础设计；
6．绘制施工图
（1）结构布置图（屋架、天窗架、屋面板、屋盖支撑布置；吊车梁、柱及
柱间支撑、墙体布置）；
（2）基础施工图（基础平面布置图及配筋图）；
（3）柱施工图（柱模板图、柱配筋图）。

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第一节单层厂房结构布置

一、结构平面布置
在结构平面布置中，厂房的跨度在18m和18m以下，一般取3m的倍数

（30M0）；在18m以上，一般取6m的倍数（60M0）。必要时也允许采用

21m，27m，33m的跨度。厂房的柱距，一般取6m或6m倍数（60M0），个别

也有取9m的柱距。
结构平面的主要尺寸都由轴线表示。跨度方向的轴线称为纵向定位轴线，

以A、、BC……表示；柱距方向的轴线称为横向定位轴线，以①、②、
③、……表示。轴线的尺寸应符合上述模数的规定。
一）定位轴线
和轴线划分紧密相关的构件是屋面板和屋架（屋面梁）。轴线尺寸均采用
标志尺寸或标志尺寸的倍数。所谓标志尺寸是构件的实际尺寸加上两端必要的

构造尺寸。例如，大型屋面板的实际尺寸是1490×5970mm，标志尺寸是1500
×6000mm；18m屋面大梁的实际跨度是17950mm，标志跨度是18000mm。
1、纵向定位轴线
屋架（屋面大梁）的标志尺寸为3m的倍数，是与大型屋面板的标志宽度相
配合的，而纵向定位轴线亦与屋架（屋面大梁）的标志尺寸相吻合，如图1。
一般说来，当纵向定位轴线和屋架的标志尺寸相应，屋面板铺至屋架边缘①，屋

架的标志尺寸与纵墙内皮重合时，这种轴线称为封闭式纵向定位轴线。
但是，纵向定位轴线还与吊车和柱子截面尺寸有关。为了吊车和柱子间的

构造连接以及吊车安全行驶的需要，吊车的轨距LK要小于厂房的标志跨度LL(
亦即纵向定位轴线的间距），使得吊车轨道中心离开纵向定位轴线一段距离

（图2a）。工程中大量遇到的吊车轨距多是LLK=−5.1m，例如LK为13.5m，
16.5m，22.5m等，吊车轨道中心至纵向定位轴线的距离为

（LL−K2/)=750mm。

①如果屋架的跨度较大，屋架上弦斜边的实际长度与屋面板宽度方向的标志尺寸不相应时，可加铺宽度
小于一般屋面板的嵌