【正文】 分離式柱 (圖 d)由支承屋蓋結(jié)構(gòu)的 屋蓋肢 和支承吊車梁或吊車桁架的 吊車肢 所組成，兩柱肢之間用 水平板相連接 。階形柱還根據(jù)房屋內(nèi)設(shè)單層吊車或雙層吊車做成單階柱或雙階柱。 按截面有 實腹式和格構(gòu) 式兩種，通常采用實腹式 (圖 a)。 在地震區(qū)應(yīng)參照 《 建筑抗震設(shè)計規(guī)范 》 進行 偶然組合 。 柱與桁架 剛接 時，應(yīng)對橫梁的端彎矩和相應(yīng)的剪力進行組合。 為了計算（ 設(shè)計 ）框架構(gòu)件的截面，必須將框架在各種荷載作用下所產(chǎn)生的內(nèi)力進行 最不利組合 。 吊車垂直輪壓及橫向水平力一般根據(jù)同一跨間、 兩臺滿載吊車 并排運行的 最不利情況考慮 ，對多跨單層廠房鋼結(jié)構(gòu)一般只考慮 4臺吊車 作用。 雪荷載一般不與屋面均布活荷載同時考慮， 積灰荷載 與雪荷載或屋面均布活荷載兩者中的較大者同時考慮。 可變荷載有 ： 風(fēng)、雪荷載、積灰荷載、屋面均布活荷載、吊車荷載、地震作用 等。對階形柱應(yīng)以肩梁上表面作分界線將 H劃分為上部柱高度 H1和下部柱高度 H2。對于各列柱距均相等的單層廠房鋼結(jié)構(gòu)，只計算一個框架。對一些剛度要求較高的廠房（如設(shè)有雙層吊車，裝備硬鉤吊車等），尤其是單跨重型廠房，宜采用剛接框架。 ? 分離式柱： 吊車肢 ,屋蓋肢 優(yōu)點：減小兩肢在框架平面內(nèi)的計算長度 , 兩肢分別單獨承擔(dān)荷載 。輕鋼廠房 采用的 門式剛架 屬于 橫梁與柱剛接 ，而且由于結(jié)構(gòu)自重與傳統(tǒng)單層廠房鋼結(jié)構(gòu)相比大為減輕，沉降問題不甚嚴(yán)重，因而是一種較好的結(jié)構(gòu)形式。如按跨度來分，則有 單跨、雙跨和多跨 。 沉降縫 用于廠房相鄰部分的 高度、荷或 、 吊車起重量或基礎(chǔ)體系相差很大 或地基條件有 嚴(yán)重差異 等情況以防止結(jié)構(gòu)或屋面、墻面等在過大的 基礎(chǔ)不均勻沉降下發(fā)生裂縫或破壞 。 當(dāng)廠房寬度較大時，也應(yīng)該按規(guī)范規(guī)定布置 縱向溫度伸縮縫 。 圖 溫度伸縮縫最普遍的做法是 設(shè)置雙柱 。 溫度伸縮縫的布置 決定于廠房鋼結(jié)構(gòu)的 縱向和橫向長度 。 但是當(dāng)工藝布置和技術(shù)經(jīng)濟有明顯的優(yōu)越性時，也可采用 21m、 27m、 33m等。為了保證車間的 正常使用 ，使廠房具有必要的 剛度 ，應(yīng)盡量將柱布置在 同一橫向軸線上 ，以便與屋架或橫梁組成 橫向框架 ，提供盡可能大的 橫向剛度 。廠房是直接為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的，不同性質(zhì)的廠房具有不同的 生產(chǎn)工藝流程 ，各種工藝流程所需主要設(shè)備、產(chǎn)品尺寸和生產(chǎn)空間都是決定跨度和柱距的主要因素。這樣，可以在廠房中更多地利用 標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)配件 ，甚至對同類型廠房做出廣泛適用的標(biāo)推設(shè)計，目前；我國已有梯形鋼屋架，鋼天窗架．鋼托架．鋼吊車梁（包括制動梁或珩架）等構(gòu)件和相應(yīng)支律體系和 連接 構(gòu)造的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖集 。 規(guī)劃的主要內(nèi)容是確定車間的平面和高度方向的主要尺寸和控制標(biāo)高．布置柱網(wǎng)確定變形縫的位置和做法．并選擇 主要承重結(jié)構(gòu) 〔 橫向平面框架、縱向平面框架、屋蓋結(jié)構(gòu)、吊車梁結(jié)構(gòu)等）體系、布置和形式等。 (5)、 墻架 承受墻體的 自重和風(fēng)荷載 。這些構(gòu)件按其作用可分為下面幾類： (1)、 橫向框架 由 柱 和它所支承的 屋架或屋蓋橫梁組成 ，是單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的 主要承重體系 ，承受結(jié)構(gòu)的自重、風(fēng)、雪荷載和吊車的豎向與橫向荷載，并把這些荷載傳遞到基礎(chǔ)。 ◆ 本章教學(xué)內(nèi)容：本章討論的內(nèi)容有以下四部分： ? 第一部分：單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的 組成 和布置 ? 第二部分：鋼屋蓋的 支撐體系 ；實腹式檁條的 計算 ? 第三部分： 普通鋼屋架設(shè)計 ? 第四部為： 吊車梁的設(shè)計 ◆ 本章重點： 普通鋼屋架設(shè)計。? 第八章 單層廠房結(jié)構(gòu) ◆ 本章學(xué)習(xí)目標(biāo)：通過本章的學(xué)習(xí)，要求掌握單層廠房鋼結(jié)構(gòu)及鋼屋蓋的組成。 ◆ 本章難點：普通鋼屋架設(shè)計、吊車梁的設(shè)計。 (2)、 屋蓋結(jié)構(gòu) 承擔(dān)屋蓋荷載的結(jié)構(gòu)體系，包括橫向框架的 屋架、托架、中間屋架、天窗架、檁條 等。 此外，還有一些次要的構(gòu)件如梯子、走道、門窗等。 合理規(guī)劃結(jié)構(gòu) 設(shè)計 車間 平面和高度 尺寸、 布置柱網(wǎng) 和溫度 伸縮縫 確定 框架的 主要尺寸 靜力計算 、 構(gòu)件及連接 設(shè)計 施工圖 。 柱網(wǎng)和溫度伸縮縫的布置 一、柱網(wǎng)布置 柱網(wǎng)布置就是確定單層廠房鋼結(jié)構(gòu) 承重柱在平面上的排列 ，即確定它們的 縱向和橫向定位軸線 所形成的 網(wǎng)格 。柱的位置（包括柱下基礎(chǔ)的位置）應(yīng)和地上（地下）設(shè)備、機械及起重運輸設(shè)備等相協(xié)調(diào)。 (3) 應(yīng)符合 經(jīng)濟合理的原則 。 廠房的柱距一般采用 6m較為經(jīng)濟，當(dāng)工藝有特殊要求時，可局部抽柱，即柱距做成 12m、 24m對某些有擴大柱距要求的單層廠房鋼結(jié)構(gòu)也可采用 9m及 48m柱距?？v向很長的廠房在溫度變化時，縱向構(gòu)件伸縮的幅度較大，引起整個結(jié)構(gòu)變形，使構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，并可能導(dǎo)致墻體和屋面的破壞。即在縫的兩旁布置兩個 無任何縱向構(gòu)件聯(lián)系的橫向框架 ，使溫度伸縮縫的中線和定位軸線重合 (圖 ,a)；在設(shè)備布置條件不允許時，可采用 插入距的方式 (圖 ,b)，將縫兩旁的柱放在同一基礎(chǔ)上，其軸線間距一般可采用 1m，對于重型廠房由于柱的截面較大，可能要放大到 2m，有時甚至到 3m，方能滿足溫度伸縮縫的構(gòu)造要求。 當(dāng)單層廠房位于 地震區(qū) 時，其伸縮縫尚應(yīng)符合 防震縫 的要求。 橫向框架的結(jié)構(gòu) 框架的類型 單層廠房的基本承重結(jié)構(gòu)通常采用 框架結(jié)構(gòu)體系 。 橫梁與柱鉸接 的框架，在傳統(tǒng)單層廠房鋼結(jié)構(gòu)中?？梢姷?。 橫向框架梁與柱的連接形式： 剛接框架：（ a)、（ b）橫梁與柱子的剛接連接 鉸接框架：（ c）橫梁與柱子的鉸接連接。 主要尺寸 框架的主要尺寸如圖 。在多跨時，特別在吊車起重量不很大和采用輕型圍護結(jié)構(gòu)時，適宜采用鉸接框架。 對有 抽柱的計算單元 ，一般以 最大柱距作為劃分計算單元的標(biāo)準(zhǔn) ，其界限可以采用柱距的中心線，也可以采用柱的軸線，如采用后者，則對計算單元的邊柱只應(yīng)計入柱的一半剛度，作用于該柱的荷載也只計入一半。 圖 作用在橫向框架上的荷載可分為 永久荷載和可變荷載兩種 。這些荷載可由荷載規(guī)范和吊車規(guī)格查得。 荷載化為均布的線荷載作用于框架橫梁上。 框架內(nèi)力分析可 按結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法 進行，也可利用現(xiàn)成的圖表 或 計算機程序分析框架內(nèi)力 。 要列出上段柱和下段柱的上下端截面中的彎矩 M、軸向力 N和剪力 V。 最不利組合可分為四組 ： 第一組組合使 桁架下弦桿 產(chǎn)生最大壓力 (圖 a)；第二組組合使 桁架上弦桿 產(chǎn)生最大壓力，同時也使 下弦桿 產(chǎn)生最大拉力 (圖 ,b)；第三、四組組合使 腹桿 產(chǎn)生最大拉力或最大壓力 (圖 ,c、 d)。對單層吊車的廠房鋼結(jié)構(gòu)，當(dāng)采用 兩臺及兩臺以上吊車的豎向和水平荷載組合 時，應(yīng)根據(jù)參與組合的吊車臺數(shù)及其工作制，乘以相應(yīng)的折減系數(shù)。 等截面 柱將吊車梁支于牛腿上，構(gòu)造簡單，但吊車豎向荷載偏心大，只適用于吊車起重量 Q150kN，或無吊車且房屋高度較小的輕型鋼結(jié)構(gòu)中。階形柱的上段由于截面高度 h不大（無人孔時 h=400~600mm；有人孔時h=900~1000mm），并考慮柱與屋架、托架的連接等，一般采用工字形截面的實腹柱。吊車肢在 框架平面內(nèi)的穩(wěn)定性 就依靠連在屋蓋肢上的 水平連系板 來解決。 雙肢格構(gòu)式柱 是重型廠房階形下柱的 常見型式 ，圖 截面的常見類型。因此，對于裝備 A6~A8級吊車的單跨廠房，宜將屋架和柱子的連接以及 柱子和基礎(chǔ)的連接均作剛性構(gòu)造處理 。 柱在框架平面內(nèi)的計算長度應(yīng)通過對整個框架的穩(wěn)定分析確定，但由于框架實際上是一空間體系，而構(gòu)件內(nèi)部又存在殘余應(yīng)力，要確定臨界荷載比較復(fù)雜。 柱間支撐由兩部分組成：在吊車梁以上的部分稱為 上層支撐 ，吊車梁以下部分稱為 下層支撐 。 圖 當(dāng)溫度區(qū)段 小于 90m時，在它的 中央設(shè)置一道 下層支撐（圖 ,a）；如果溫度區(qū)段長度 超過 90m，則在它的 1/3點處各設(shè)一道支撐（圖 ,b），以免傳力路程太長。 第二層在屋架下弦至吊車梁上翼緣范圍內(nèi)。 下層柱間支撐應(yīng)在柱的兩個肢的平面內(nèi)成對設(shè)置，與外墻墻架有聯(lián)系的邊列柱可僅設(shè)在內(nèi)側(cè)，但重級工作制吊車的廠房外側(cè)也同樣設(shè)置支撐。 左右。 圖 ?上層柱間支撐 承受端墻傳來的風(fēng)力 ；下層柱間支撐除承受端墻傳來的風(fēng)力以外，還承受吊車的縱向水平荷載 。 柱間支撐的 交叉桿 和圖 d的上層斜撐桿和門形下層支撐的主要桿件一般按 柔性桿件 （拉桿）設(shè)計，交叉桿趨向于受壓的桿件不參與工作，其他的非交叉桿以及水平橫桿 按壓桿設(shè)計 。 ? ?λλ ??)()(0)(yxyxyx ilfAN ?? ??fANn??? 柱間支撐采用角鋼時，其截面不宜 小于 L45 4；采用槽鋼連接時，不宜 小于 [12。 圖 167。屋架的間距應(yīng)與屋面板的長度配合一致，通常為 6m。如壓型鋼板、壓型鋁合金板、石棉瓦、瓦楞鐵皮等。在選用屋蓋結(jié)構(gòu)體系時，應(yīng)全面考慮房屋的使用要求、受力特點、材料供應(yīng)情況以及施工和運輸條件等，以確定最佳方案。 最常用的是沿房屋縱向在屋架上設(shè)置 天窗架 （圖），該部分的檁條和屋面板由屋架上弦平面移到天窗架上弦平面，而在天窗架側(cè)柱部分設(shè)置采光窗。其支架常有支撐式和懸掛式兩種。鋼托架一般做成 平行弦桁架 ，其跨度一般不大，但所受荷載較重。 芬克式腹桿 人字式腹桿 豪式腹桿 人字式腹桿 再分式腹桿 人字式腹桿 交叉式腹桿 三角形屋架 梯形屋架 平行弦屋架 .受力合理： 1）弦桿：使各節(jié)間弦桿的 內(nèi)力相差不太大 。 ? 交叉式腹桿 ∶ 主要用于可能從不同方向受力 的支撐體系。 ? 可有效降低屋架對支撐結(jié)構(gòu)的推力。 人字形桁架 上、下弦可為平行，坡度為 1/20～ 1/10，節(jié)點構(gòu)造較為統(tǒng)一； 上、下弦可以具有不同坡度或下弦有一部分水平段，以改善屋架受力情況。 ～ 60176。 此外，還應(yīng)考慮 建筑 的需要，以及 設(shè)置天窗 等方面的要求。 三角形桁架與柱只能做成鉸接，故房屋的橫向剛度較低，且桁架弦桿的內(nèi)力變化較大， 在支座處最大，跨中較小 ，故弦桿用同一規(guī)格截面時，其承載力不能得到充分利用。 單斜式 腹桿和節(jié)點數(shù)量較多，長腹桿受拉，但夾角小，適用于下弦設(shè)置天棚的屋架。上下弦交角小，端節(jié)點構(gòu)造復(fù)雜?？缍瓤蛇_ 36m。 (3)平行弦桁架具有桿件 規(guī)格統(tǒng)一、節(jié)點構(gòu)造統(tǒng)一、便于制造等優(yōu)點 。 普通屋架的主要尺寸包括桁架的 跨度、跨中高度 及梯形桁架的端部高度 。 邊柱與縱向定位軸線的定位（非封閉結(jié)合 屋面板與外墻無空隙 邊柱與縱向定位軸線的定位（封閉結(jié)合） 上部屋面板與外墻間有空隙 桁架的 高度 應(yīng)根據(jù) 經(jīng)濟、剛度和建筑 等要求，以及屋面 坡度、運輸條件等因素確定 。 梯形桁架的屋面坡度較平坦，當(dāng)上弦坡度為 1/8～ 1/12時，跨中高度一般為 (1/6～ 1/10)L。 對跨度較大的桁架，在橫向荷載作用下將產(chǎn)生較大的 撓度 ，有損外觀并可能影響桁架的正常使用。 當(dāng)鋼屋蓋以平面桁架作為主要承重構(gòu)件時，各個平面桁架（屋架）要用 各種支撐及縱向桿件 （系桿）連成一個 空間幾何不變 的整體結(jié)構(gòu)，才能承受荷載。 (2)承受屋蓋各種縱向、橫向水平荷載（如風(fēng)載、吊車制動力、地震力等），并將其傳至屋架支座。 下面分別介紹各類支撐及系桿的 位置、組成、形式、計算和構(gòu)造 。 傳遞風(fēng)力、吊車水平力和水平地震作用的支撐，應(yīng)能使外力由作用點盡快地傳遞到結(jié)構(gòu)的支座。 上弦橫向水平支撐一般應(yīng)設(shè)置在房屋兩端或縱向溫度區(qū)段兩端的第一柱間或第二柱間，其 最大間距為 60m， 否則在中間應(yīng)增設(shè)一道或幾道支撐。 當(dāng)房屋較高 、 跨度較大 、 空間剛度要求較高時 ， 設(shè)有支承中間屋架的托架 ， 或設(shè)有重級或大噸位的中級工作制橋式吊車等較大振動設(shè)備時 ， 均應(yīng)在屋架端節(jié)間平面內(nèi)設(shè)置縱向水平支撐 。 下弦縱向水平支撐 下弦縱向水平支撐 它位于屋架下弦兩端節(jié)間處，位于屋架下弦平面， 沿房屋全長布置 ，也組成一個具有交叉斜桿及豎桿的平行弦桁架，它的端豎桿就是屋架端節(jié)間的下弦。 垂直支撐 與上、下弦橫向水平支撐布置在同一柱間。 (3)天窗架 :在有橫向水平支撐的地方也應(yīng)設(shè)置垂直支撐，布置在兩側(cè)柱平面內(nèi)，對多豎桿和三支點式天窗架，當(dāng)寬度大于 12米