【正文】 第九章 工 業(yè) 建 筑 本章內(nèi)容提要 ? 工業(yè)建筑是建筑的重要組成部分，與民用建筑一樣具有建筑的共同性，但其主要是滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，因此在建筑空間、建筑結(jié)構(gòu)、建筑設(shè)備等方面具有自己的特點，生產(chǎn)工藝決定廠房的結(jié)構(gòu)形式和平面布置。 ? 單層廠房的結(jié)構(gòu)類型有鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)和剛架結(jié)構(gòu)。通常由橫向排架、縱向聯(lián)系構(gòu)件、支撐系統(tǒng)組成了廠房的 承重骨架；圍護結(jié)構(gòu)包括外墻、屋面、天窗等；廠房的起重運輸設(shè)備有懸掛吊車、梁式吊車、橋式吊車和懸臂吊車等。 ? 單層廠房的定位軸線分為橫向定位軸線和縱向定位軸線。縱、橫向定位軸線在平面上形成有規(guī)律的網(wǎng)格稱為柱網(wǎng)，柱網(wǎng)尺寸的確定實際上就是確定廠房的跨度和柱距，定位軸線的定位是以柱網(wǎng)布置為基礎(chǔ)，是設(shè)備安裝及施工放線的依據(jù)。 ? 單層廠房的屋面與民用建筑相比，面積大，開設(shè)有天窗，并且要滿足不同生產(chǎn)條件的要求。廠房屋面的排水和防水是廠房屋面構(gòu)造的主要問題；在大跨度和多跨度單層廠房中，僅靠側(cè)窗不能滿足自然采光和通風的要求，常在屋面上設(shè)置天窗，按其在屋面的位置不同分為上凸式天窗、下沉式天窗和平天窗。 ? 輕鋼結(jié)構(gòu)是在普通鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型結(jié)構(gòu)形式，它包括所有輕型屋蓋下采用的鋼結(jié)構(gòu)。單層輕鋼結(jié)構(gòu)廠房一般采用門式剛架為承重結(jié)構(gòu)，其上設(shè)檁條、輕型屋面板，柱外側(cè)有輕質(zhì)墻架，柱內(nèi)側(cè)可設(shè)吊車梁。 學習目標要求 1．了解工業(yè)建筑的特點和類型 2．掌握單層廠房的結(jié)構(gòu)類型和組成 3．掌握單層廠房定位軸線的布置原則 4．了解單層廠房常用的起重運輸設(shè)備 5．掌握屋面排水方案及主要節(jié)點構(gòu)造 6．了解天窗類型及常用天窗組成及構(gòu)造 7．掌握輕鋼結(jié)構(gòu)廠房的結(jié)構(gòu)組成及構(gòu)造要求 學習重點和難點 ? 本章學習重點：單層廠房的結(jié)構(gòu)組成和類型；定位軸線的布置；屋面排水方案及主要節(jié)點構(gòu)造；輕鋼結(jié)構(gòu)廠房的結(jié)構(gòu)組成。 ? 學習難點：構(gòu)件之間的連接及構(gòu)造要求。 第一節(jié) 工業(yè)建筑概述 一、工業(yè)建筑的特點 1．生產(chǎn)工藝決定廠房的結(jié)構(gòu)形式和平面布置 2．內(nèi)部空間大 3．廠房屋頂面積大，構(gòu)造復雜 4．荷載大 5．需滿足生產(chǎn)工藝的某些特殊要求 二、工業(yè)建筑的分類 在建筑設(shè)計中通常按廠房的用途、層數(shù)、生產(chǎn)狀況等方面進行分類。 1．按用途分 （ 1）主要生產(chǎn)廠房 （ 2）輔助生產(chǎn)車間 （ 3）動力廠房 （ 4）儲藏用建筑 （ 5）運輸用建筑 （ 6）其他 2．按層數(shù)分 （ 1）單層廠房 （ 2）多層廠房 （ 3）混合層數(shù)廠房 3．按生產(chǎn)狀況分 （ 1）熱加工車間 （ 2）冷加工車間 （ 3）恒溫、恒濕車間 （ 4）有侵蝕性介質(zhì)作用的車間 （ 5）潔凈車間 第二節(jié) 單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)組成與類型 一、單層廠房的結(jié)構(gòu)組成 1． 橫向排架：由基礎(chǔ) 、 柱 、 屋架組成 。 廠房結(jié)構(gòu)承受的縱向荷載 （ 結(jié)構(gòu)自重 、 屋面荷載 、 雪載和吊車豎向荷載等 ） 及橫向水平荷載 （ 風載和吊車橫向制動力 、 地震力 ） 主要通過橫向排架傳至基礎(chǔ)和地基 ， 如圖 95所示 。 圖 95 橫向排架示意圖 （ 1）基礎(chǔ) 基礎(chǔ)的類型 1）獨立基礎(chǔ) 杯形基礎(chǔ) ,薄殼基礎(chǔ)和板肋基礎(chǔ) ,見圖 96 2） 條形基礎(chǔ) ,見圖 97 3）樁基礎(chǔ) ,見圖 98 圖 96 獨立基礎(chǔ) a）杯形基礎(chǔ) b）薄殼基礎(chǔ) c）板肋基礎(chǔ) 圖 9 7條形基礎(chǔ) 圖 98 樁基礎(chǔ) （ 2）柱 1）廠房中的柱由柱身（又分為上柱和下柱）、牛腿及柱上預埋件組成。 2）柱的類型 ? 按材料可分為鋼筋混凝土柱、鋼柱、磚柱等 ? 按截面形式可分為單肢柱、雙肢柱等 ? 單肢柱的截面形式有矩形、工字形及空心管柱等； ? 雙肢柱的截面形式有平腹桿柱、斜腹桿柱、雙肢管柱等。如圖 99所示。 圖 99 柱子的類型 3）柱的預埋件是指預先埋設(shè)在柱身上與其它構(gòu)件連接用的各種鐵件（如鋼板、螺栓及錨拉鋼筋等），這些鐵件的設(shè)置與柱的位置及柱與其它構(gòu)件的連接方式有關(guān)，在進行柱的設(shè)計及施工時，應(yīng)根據(jù)具體情況將這些鐵件準確無誤地埋在柱上。 ? 預埋件的位置及作用如圖 910 所示。 圖 910 柱的預埋件 注 1． M— 1與屋架連接用埋件 2． M— M— 3與吊車梁連接用埋件 3． M— M— 5與柱間支撐連接用埋件 （ 3）屋架（或屋面梁） 1）屋架的類型： 按材料分為混凝土屋架和鋼屋架兩類； 按鋼筋的受力情況分為預應(yīng)力和非預應(yīng)力兩種。 當廠房跨度較大時采用桁 (heng)架式屋架較經(jīng)濟，其外形有三角形、梯形、折線形和拱形四種形式。 ① 三角形屋架 屋架的外形如等腰三角形，屋面坡度為 1/2～1/5，適用于跨度 9m、 12m、 15m的中、輕型廠房，如圖 911 所示。 圖 911三角形屋架 ② 梯形屋架 屋架的上弦桿件坡度一致，屋面坡度一般為1/10~1/12，適用于跨度為 18m、 24m、 30m的中型廠房，如圖 912 所示。 圖 912 梯形屋架 ③ 折型屋架 屋架上的弦桿件是由若干段折線形桿件組成。屋面坡度一般為 1/5~1/15，適用于 15m、 18m、24m、 36m的中型和重型工業(yè)廠房，如圖 913 所示。 圖 913 折型屋架 ④ 拱形屋架 屋架上的弦桿件是由若干段曲線形桿件組成。屋面坡度一般為 1/3~1/30，適用于 18m、 24m、36m的中、重型工業(yè)廠房，如圖 914 所示。 ? 圖 914拱形屋架 2）屋架與柱的連接：屋架與柱的連接方法有焊接和螺栓連接兩種。 ? 焊接，就是將屋架（或屋面梁）端部支撐部位預埋鐵件，吊裝前先焊上一塊墊板，就位后與柱頂預埋鋼板通過焊接連接在一起，如圖 915 （ a）所示。 ? 螺絲連接是在柱頂伸出預埋螺栓，在屋架（或屋面梁）下弦端部預埋鐵件，就位前焊上帶有缺口的支撐鋼板，吊裝就位后，用螺母將屋架擰牢，為防止螺母松動，常將螺母與支撐鋼板焊牢，如圖 915（ b）所示。 圖 915 屋架與柱的連接 a）焊接方式 b）螺栓連接方式 3）屋架與屋面板的連接 每塊屋面板的肋部底面均有預埋鐵件與屋架（或屋面梁）上弦相應(yīng)處預埋鐵件相互焊接，其焊接點不少于三點，板與板縫隙均用不低于C15細石混凝土填實，如圖 916 所示。 圖 916 屋面板與屋架的連接 4）屋架與天溝板的連接 天溝板端底部的預埋鐵件與屋架上弦的預埋鐵件四點焊接，與屋面板間的縫隙加通長鋼筋，再用不低于 C15混凝土填實，如圖 917所示。 圖 917天溝板與屋架的連接 5）屋架與檁條的連接 檁條與屋架上弦的連接有焊接和螺栓連接兩種，如圖 918所示。 圖 918 檁條與屋架的連接 a)檁條 b)焊接連接 c)螺栓連接 6）鋼筋混凝土屋面梁主要用于跨度較小的廠房，有單坡和雙坡之分，單坡僅用于邊跨；截面有 T形和工字形兩種，因腹板較薄故稱其為薄腹梁。 2．縱向聯(lián)系構(gòu)件 縱向聯(lián)系構(gòu)件是由吊車梁、基礎(chǔ)梁、連系梁、圈梁等組成，與橫向排架構(gòu)成骨架，保證廠房的整體性和穩(wěn)定性； 1）吊車梁 吊車梁類型 ? 按截面形式分，有等截面的 T形、 I字形、元寶式吊車梁、等截面魚腹梁、空腹魚腹式吊車梁等； ? 按生產(chǎn)制作方式分有非預應(yīng)力鋼筋混凝土與預應(yīng)力鋼筋混凝土； ? 按材料分有鋼筋混凝土吊車梁和鋼吊車梁等，如圖 919所示。 圖 919a 鋼筋混凝土吊車梁 圖 919b 預應(yīng)力鋼筋混凝土吊車梁 圖 919c 鋼吊車梁 ? 吊車梁與柱的連接多采用焊接連接的方法。安裝前先在吊車梁底焊一塊墊板，安裝就位后再將墊板與柱子牛腿頂面的預埋件焊牢，以承受吊車的豎向荷載。 ? 吊車梁翼緣與上柱內(nèi)緣的預埋件用角鋼或鋼板連接牢固，以承受吊車橫向水平剎車力。 ? 吊車梁的對頭空隙、吊車梁與柱間空隙用細石混凝土填實。 ? 如圖 920所示。 圖 920吊車梁與柱的連接 2）基礎(chǔ)梁 單層廠房采用鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)時，一般廠房將外墻或內(nèi)墻砌筑在基礎(chǔ)梁上，基礎(chǔ)梁兩端架設(shè)在相鄰獨立基礎(chǔ)的頂面，截面形式多采用上寬下窄的梯形截面，圖 921所示。 圖 921基礎(chǔ)梁與基礎(chǔ)的連接 ①基礎(chǔ)梁頂面標高應(yīng)至少低于室內(nèi)地坪 50mm，高于室外地坪100mm。 ②基礎(chǔ)梁一般直接擱置在基礎(chǔ)頂面上，當基礎(chǔ)較深時，可采用加墊塊、設(shè)置高杯口基礎(chǔ)或在柱的下部分加設(shè)牛腿等措施。 ③當基礎(chǔ)產(chǎn)生沉降時，基礎(chǔ)梁底的堅實土將對梁產(chǎn)生反拱作用；寒凍地區(qū)土壤凍脹也將對基礎(chǔ)梁產(chǎn)生反拱作用，因此在基礎(chǔ)梁底部應(yīng)留有 50～ 100 mm的空隙，寒凍地區(qū)基礎(chǔ)梁底鋪設(shè)厚度 ≥300 mm的松散材料，如礦渣、干砂，如圖 922所示。 基礎(chǔ)梁擱置的構(gòu)造要求： 圖 922 基礎(chǔ)梁防凍措施 3）連系梁 ? 連系梁是廠房縱向柱列的的水平聯(lián)系構(gòu)件，主要用來增強廠房的縱向剛度，并傳遞風荷載至縱向柱列。 ? 有設(shè)在墻內(nèi)與墻外兩種，設(shè)在墻內(nèi)的連系梁也稱墻梁，有承重和非承重之分。 ? 當墻體高度超過一定限度時，磚砌體強度不足以承受其自重，可在墻體上設(shè)置連系梁，以承受其上部墻體的重量，并將該部分墻重通過連系梁傳給柱子，這種連系梁稱為承重連系梁（或墻梁），它與柱的連接需要有可靠的傳力性能。 ? 承重連系梁一般為預制，擱置在牛腿柱上，采用螺栓連接或焊接連接。 ? 非承重連系梁的主要作用是在減少磚墻的計算高度，以滿足其允許高厚比，同時承受墻上的水平荷載。 ? 非承重墻連系梁一般采用現(xiàn)澆，它與