房屋建筑学13单层厂房基本构造、轻钢结构厂房构造(共15页).doc

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11单层厂房基本构造11.1单层厂房外墙11.1.1砌体墙砌体墙在单层工业厂房中，除跨度小于15m，吊车吨位小于5t时，作为承重和围护结构之用外，一般只起围护作用。砖墙的厚度一般为240mm和365mm，其它砌体墙厚度200～300mm。11.1.1.1墙体的位置由于墙体属于自承重墙，墙下不单作条形基础，而是通过基础梁将砖墙的重量传给基础。当墙身的高度大于15m时，应加设连系梁来承托上部墙身。墙身一般在柱子外侧，形成封闭结合。也可以把墙体砌在柱子中间，以增加排架的刚度，对抗震有利。11.1.1.2砌体墙与柱子的连接围护墙应与柱子牢固拉接，还应与屋面板、天沟板或檩条拉接。拉接钢筋的设置原则是：上下间距为500～620mm，钢筋数量为2Φ6，伸入墙体内部不少于500mm。11.1.2大型板材墙墙板的类型按墙板的性能分：保温墙板和非保温墙板；按墙板的材料、构造和形状分：钢筋混凝土槽形板、烟灰膨胀矿渣混凝土平板、钢丝网水泥折板、预应力钢筋混凝土板等。11.1.2.1墙板布置1、墙板横向布置：墙板长度和柱距一致，利用柱来作墙板的支承或悬挂点，竖缝由柱身遮挡，不易渗透风雨，是应用较多的一种方式。2、墙板竖向布置：不受柱距限制，布置灵活，遇到穿墙孔洞时便于处理。但墙板的固定须设置连系梁，其构造复杂，竖向板缝多，易渗漏雨水。3、墙板混合布置：布置较为灵活，但板型较多，难以定型化，并且构造较为复杂。厂房的山墙上形成山尖形，从立面设计要求可作出多种处理方案。11.1.2.2墙板与柱的连接构造1、柔性连接：通过设置预埋铁件和其他辅助件使墙板和排架柱相连接。适用于地基构成不均匀、沉降较大或有较大振动影响的厂房。2、刚性连接：在柱子和墙板中先分别设置预埋铁件，安装时用角钢或Ф6的钢筋焊接连牢。宜用于地震设防烈度≤7度的地区和地基构成均匀，振动影响不大的厂房。11.1.3轻质板材墙对不要求保温、隔热的热加工车间、防爆车间、仓库建筑等的外墙，可采用轻质板材墙。11.1.3.1彩色涂层钢板具有绝缘、耐酸碱、耐油等优点，并具有较好的加工性能，可切段、弯曲、钻孔、铆边、卷边。彩色涂层钢板是用自攻螺钉将板固定在型钢墙筋上。竖向布板和横向布板均可。11.1.3.2彩色压型钢板复合墙板以轻质保温材料为芯层，经复合加工而成的轻质、保温墙板，有塑料复合墙板、复合隔热板隔热夹心板等多种。其特点为：质量轻、保温性好、耐腐蚀、耐久、立面美观、施工速度快。复合板的安装是依靠吊件，把板材挂在基体墙身的骨架上，用焊接法把吊件与骨架焊牢。其水平缝为搭接缝，垂直缝为企口缝。11.2单层厂房屋面11.2.1屋面排水厂房屋面排水方式应根据气候条件、厂房高度、生产工艺特点、屋面面积大小等因素综合考虑。一般可参考表11-1来选择。11.2.1.1无组织排水某些有特殊要求的厂房，如屋面容易积灰的冶炼车间，屋面防水要求很高的铸工车间以及对内排水的铸铁管具有腐蚀作用的炼铜车间、某些化工厂房等均宜采用无组织排水无组织排水的挑檐长度L要求一般可根据檐口高度H确定，如图11-9。高低跨厂房的高低跨相交处，若高跨为无组织排水时，在低跨屋面的滴水范围内要加铺一层滴图11-9无组织排水水板做保护层。11.2.1.2有组织排水1、挑檐沟外排水：采用该方案时，水流路线的水平距离不应超过20m，以免造成屋面渗水。当厂房为高低跨时，可先将高跨的雨水排至低跨屋面，然后从低跨挑檐沟引入地下。2、长天沟外排水：多用于单层厂房。在多跨厂房中，可沿纵向天沟向厂房两端山墙外部排水，形成长天沟外排水。长天沟板端部做溢流口，以防止在暴雨时因竖管来不及泄水而使天沟浸水。3、内排水：严寒地区多跨单层厂房宜选用内排水方案。优点是不受厂房高度限制，屋面排水组织较灵活，适用于多跨厂房，严寒地区采用内排水可防止因结冻胀裂引起屋檐和外部雨水管的破坏。4、内落外排水：当厂房跨数不多时(如仅有三跨)，可用悬吊式水平雨水管将中间天沟的雨水引导至两边跨的雨水管中，构成内落外排水。优点是可以简化室内排水设施，生产工艺的布置不受地下排水管道的影响，但水平雨水管易被灰尘堵塞，有大量粉尘积于屋面的厂房不宜采用。11.2.2屋面防水11.2.2.1卷材防水屋面节点构造1、接缝：大型屋面板相接处的缝隙，必须用C20细石混凝土灌缝填实。在无隔热(保温)层的屋面上，屋面板短边端肋的交接缝(即横缝)处的卷材应加以处理，一般采用在横缝上加铺一层干铺卷材延伸层的做法。2、挑檐：屋面为无组织排水时，可用外伸的檐口板形成挑檐，有时也可利用顶部圈梁挑出挑檐板。挑檐处应处理好卷材的收头，以防止卷材起翘、翻裂。通常可采用卷材自然收头和附加镀锌铁皮收头的方法。3、纵墙外天沟：南方地区较多采用外天沟外排水的形式，其槽形天沟板一般支承在钢筋混凝土屋架端部挑出的水平挑梁上或钢屋架、钢筋混凝土屋面大梁端部的钢牛腿上。在天沟内应加铺一层卷材。雨水口周围应附加玻璃布两层。外天沟的防水卷材也应注意收头处理，因天沟的檐壁较矮，为保证屋面检修、清灰的安全，可在沟外壁设铁栏杆。4、中间天沟：设于等高多跨厂房的两坡屋面之间，一般用两块槽形天沟板并排布置。其防水处理、找坡等构造方法与纵墙内天沟基本相同。直接利用两坡屋面的坡度做成的“V”形“自然天沟”仅适用于内排水(或内落外排水)。图11-15中间天沟构造5、长天沟：当采用长天沟外排水时，必须在山墙上留出洞口，天沟板伸出山墙，该洞口可兼做溢水口用，洞口的上方应设置预制钢筋混凝土过梁。长天沟及洞口处应注意卷材的收头处理，如图11-16所示。图11-16长天沟外排水构造6、泛水（1）山墙泛水做法与民用建筑基本相同。振动较大的厂房，可在卷材转折处加铺一层卷材，山墙一般应采用钢筋混凝土压顶，以利于防水和加强山墙的整体性。（2）纵向女儿墙泛水应注意天沟与女儿墙交接处的防水处理。（3）高低跨处泛水如在厂房平行高低跨处无变形缝，而由墙梁承受高跨侧墙墙体荷载时，墙梁下需设牛腿。因牛腿有一定高度，因此高跨墙梁与低跨屋面之间必然形成一个大空隙，这段空隙应采用较薄的墙来填充，并做泛水处理，如图11-19所示。(a)、(b)有天沟高低跨泛水；(c)无天沟高低跨泛水图11-19高低跨处泛水（4）变形缝泛水屋面的横向变形缝处最好设置矮墙泛水，以免水溢入缝内，缝的上部应设置能适应变形的镀锌铁皮盖缝或预制混凝土压顶板，如图11-20(a)所示。如横向变形缝处不设矮墙泛水，其构造如图11-20(b)所示。(a)有矮墙泛水；(b)无矮墙泛水图11-20屋面横向变形缝示例11.2.2.2钢筋混凝土构件自防水屋面概念：利用钢筋混凝土板本身的密实性，对板缝进行局部防水处理而形成防水的屋面。特点：具有省工、省料、造价低和维修方便的优点。缺点是混凝土暴露在大气中容易引起风化和碳化，板面后期容易出现裂缝而引起渗漏。油膏和涂料易老化，接缝的搭盖处易产生飘雨等情况。1、嵌缝式、脊带式防水：板缝嵌油膏防水。若在嵌缝上面再粘贴一层卷材(玻璃布较好)作防水层，则成为脊带式防水，其防水性能较嵌缝式为佳。2、搭盖式防水：构造原理和瓦材相似,如用F型屋面板做防水构件，板的纵缝上下搭接，横缝和脊缝用盖瓦覆盖(图11-23)。图11-23 F板屋面铺设情况及节点构造11.3单层厂房地面11.3.1地面的组成主要由面层、垫层和地基组成。另需增加一些其他层次，如结合层、找平层、防水(潮)层、保温层和防腐蚀层等。11.3.1.1地基当地基土质较弱或地面承受荷载较大时，对地面的地基应采取加强措施。一般的做法是先铺灰土层，或干铺碎石层，或干铺泥结碎石层，然后辗压压实。11.3.1.2垫层其厚度主要根据作用在地面上的荷载经计算确定。当地面直接安装中小型设备、有较大的荷载且不允许面层变形或裂缝，或有侵蚀性介质及大量水的作用时，采用刚性垫层。其材料有混凝土、沥青混凝土、钢筋混凝土等。当地面有重大冲击、剧烈振动作用或储放笨重材料时(有时伴有高温)，采用柔性垫层。其材料有砂、碎石、矿渣、灰土、三合土等。有时也把灰土、三合土作的垫层称半刚性垫层。11.3.1.3面层面层直接承受各种物理和化学作用。根据生产特征和对面层的使用要求选择。地面的名称按面层的材料名称而定。11.3.2地面的类型及构造按面层材料分：素土夯实、石灰三合土、水泥砂浆、细石混凝土、木板、陶土板等。按使用性质分：一般地面和特殊地面(如防腐、防爆等)。按构造分：整体面层和板、块材面层两类。工业厂房常见地面构造见教材表11-2。11.3.3地面细部构造11.3.3.1缩缝、分格缝当采用混凝土作垫层时，垫层应设置纵向、横向缩缝。纵向缩缝根据要求采用平头缝(图11-24a)或企口缝(图11-24b)，其间距一般为3～6m；横向缩缝宜采用假缝(图11-24c)其间距为6～12m。在混凝土垫层上作细石混凝土面层时，其面层应设分格缝，分格缝应与垫层的缩缝对齐；如采用沥青类面层或块材面层时，其面层可不设缝；设有隔离层的水玻璃混凝土、耐碱混凝土面层的分格缝可不与垫层的缩缝对齐。图11-24垫层缩缝11.3.3.2地面的接缝1、变形缝位置：应与建筑结构的变形缝处理一致，且贯穿地面各构造层(图11-25(a))。在一般地面与振动大的设备(如锻锤、破碎机等)的基础之间应设变形缝；在承受荷载相差较大的两地段间也设置变形缝。构造要求：变形缝的宽度为20～30mm，用沥青砂浆或沥青胶泥填缝。若面层为块料时，面层不再留缝(图11-25(b))。设有分格缝的大面积混凝土作垫层的地面，可不另设地面伸缩缝。在地面承受荷载较大，经常有冲击、磨损、车辆通过频繁等强烈机械作用的地面边缘须用角钢或钢板焊成护边。图11-25地面变形缝构造2、交界缝在交界处的垫层中预埋钢板焊接角钢嵌边，或用混凝土预制板加固(图11-26a、b)。当厂房内铺设有铁轨时，应考虑道渣及枕木安装方便，在距铁轨两侧不小于850mm的地带采用板、块材地面。为使铁轨不影响其他车辆和行人的通行，轨顶应与地面相平(图11-26c)。图11-26不同地面的交界缝3、地面与墙间的接缝地面与墙间的接缝处均设踢脚线，有水冲洗的车间需做墙裙，厂房中踢脚线高度不应小于150mm，踢脚线的的材料一般与地面面层相同，但须注意以下几点：(1)混凝土及沥青地面其踢脚线一般采用水泥砂浆；(2)块料地面的踢脚线可采用水磨石；(3)设有隔离层的地面，其隔离层应延伸至踢脚线的高度，同时还应注意边缘的固结问题；(4)当有腐蚀介质和水冲洗的车间，踢脚线的高度应为200～300mm，并和地面一次施工减少缝隙。11.3.3.3地面排水有腐蚀性液体作用的地段，不应流向柱、设备基础、墙根等处，而要做反向的斜坡。一般排水坡度根据地面材料和适用性质定。厂房地面排水沟多用明沟，一般沟宽为lOOmm～250mm，沟底最浅处为1OOmm,沟底纵向坡度为0.5％。沟边与墙面或柱边距应≥150mm，并与地面一道施工。沟、地漏四周及地面转角处的隔离层，应适当增加层数。地漏中心线与墙柱边缘距应≮400mm。11.3.3.4地沟厂房内各种管道缆线(如电缆、采暖、压缩空气、蒸汽管道等)需设在地沟中。地沟由沟壁、底板和盖板组成。常用有砖砌地沟和混凝土地沟(见图11-28)。地沟上一般都设盖板，盖板表面应与地面标高相平。当地沟穿过外墙时，应做好室内外管沟接头处的构造。图11-28地沟11.3.3.5坡道厂房室内外高差一般为150mm。为便于通行车辆，在门口外侧须设置坡道。坡道宽度应大于门洞宽度1200mm，坡度一般为10％～15％，最大不超过30％。当坡度>10％且潮湿，坡道应在表面作齿槽防滑，若有铁轨通入，则坡道设在铁轨两侧。12轻钢结构厂房构造章节组成：12.1概述12.2门式刚架12.3屋架12.4檩条12.5轻型围护结构主要知识点：轻型屋面类型、檩条、门式刚架、角钢、T型钢屋架、轻型围护结构12.1概述概念：轻型钢结构是在普通钢结构的基础上发展起来的一种新型结构形式，它包括所有轻型屋面下采用的钢结构。特点：有较好的经济指标。不仅自重轻、钢材用量省、施工速度快，而且它本身具有较强的抗震能力，并能提高整个房屋的综合抗震性能。组成：由基础梁、柱、檩条、层面和墙体组成（图12-1）。图12-1轻钢结构承重结构：一般采用门式刚架(图12-2)、屋架(图12-3)和网架(图12-4)为承重结构，其上设檩条、屋面板(或板檩合一的轻质大型屋面板)，下设柱(对刚架则梁柱合一)、基础，柱外侧有轻质墙架，柱内侧可设吊车梁。图12-2门式刚架图12-3屋架图12-4网架(二)图12-4网架(一)12.2门式刚架12.2.1刚架的形式及特点形式：刚架结构是梁、柱单元构件的组合体，其形式应用较多的为单跨、双跨或多跨的单、双坡门式刚架(根据需要可带挑檐或毗屋)，如图12-5所示。图12-5门式刚架的形式特点：1、采用轻型屋面，不仅可减小梁柱截面尺寸，基础也相应减小。2、在多跨建筑中可做成一个屋脊的大双坡屋面，为长坡面排水创造了条件。3、刚架的侧向刚度有檩条的支撑保证，省去纵向刚性构件，并减小翼缘宽度。4、刚架可采用变截面，截面与弯矩成正比；变截面时根据需要可改变腹板的高度和厚度及翼缘的宽度，做到材尽其用。5、刚架的腹板可按有效宽度设计，即允许部分腹板失稳，并可利用其屈曲后强度。6、竖向荷载通常是设计的控制荷载，但当风荷载较大或房屋较高时，风荷载的作用不应忽视。在轻屋面门式刚架中，地震作用一般不起控制作用。7、支撑可做得较轻便。将其直接或用水平节点板连接在腹板上，可采用张紧的圆钢。8、结构构件可全部在工厂制作，工业化程度高。12.2.2门式刚架节点构造12.2.2.1横梁和柱连接及横梁拼接门式刚架横梁与柱的连接，可采用端板竖放（图12-6(a)）、端板斜放（图12-6(b)）和端板平放（图12-6(c)）。横梁拼接时宜使端板与构件外缘垂直（图12-6(d)）。图12-6刚架横梁与柱的连接及横梁的拼接主刚架构件的连接应采用高强度螺栓，吊车梁与制动梁的连接宜采用高强度螺栓摩擦型连接。12.2.2.2刚架柱脚门式刚架轻型房屋钢结构的柱脚宜采用平板式铰接柱脚。当有必要时，也可采用刚性柱脚。12.2.2.3牛腿牛腿的构造见图12-9。图12-9牛腿的节点构造12.3屋架12.3.1屋架的结构形式屋架的结构形式主要取决于所采用的屋面材料和房屋的使用要求。轻型钢屋架：以三角形屋架、三角拱屋架和梭形屋架为主。与普通钢屋架的设计方法原则相同，只是轻型钢屋架的杆件截面尺寸较小，连接构造和使用条件稍有不同。轻型梯形屋架：如图12-10，属平坡屋架，屋面系统空间刚度大，受力合力，施工方便。屋架跨度一般为15～30m，柱距6～12m，通常以铰接支承于混凝土柱顶。屋架的杆件材料一般采用角钢、T型钢、热轧H型钢或高频焊接轻型H型钢以及冷弯薄壁型钢(截面见图12-11)。双角钢可组成T形或十字形截面。图12-10轻型梯形钢屋架图12-11冷弯薄壁型钢屋架杆件截面12.4檩条12.4.1檩条的形式檩条宜优先采用实腹式构件，也可采用空腹式或格构式构件。檩条一般为单跨简支构件，实腹式檩条也可是连续构件。12.4.1.1实腹式檩条包括槽钢檩条、高频焊接轻型H型钢檩条、卷边槽形冷弯薄壁型钢檩条、卷边Z形冷弯薄壁型钢檩条（直卷边Z形和斜卷边Z形），其截面形式如图12-13所示。图12-13实腹式檩条12.4.1.2空腹式檩条由角钢的上、下弦和缀板焊接组成，其主要特点是用钢量较少，能合理地利用小角钢和薄钢板，因缀板间距较密，拼装和焊接的工作量较大，故应用较少。12.4.1.3格构式檩条可采用平面桁架式、空间桁架式及下撑式檩条。12.4.2檩条的连接构造12.4.2.1檩条在屋架(刚架)上的布置和搁置1、为使屋架上弦杆不产生弯矩，檩条宜位于屋架上弦节点处。当采用内天沟时，边檩应尽量靠近天沟。2、实腹式檩条的截面均宜垂直于屋面坡面。对槽钢和Z形钢檀条，宜将上翼缘肢尖(或卷边)朝向屋脊方向，以减小屋面荷载偏心而引起的扭矩。3、桁架式檩条的上弦杆宜垂直于屋架上弦杆，而腹杆和下弦杆宜垂直于地面。4、脊檩方案。实腹式檩条应采用双檩方案，屋脊檩条可用槽钢、角钢或圆钢相连，见图12-14。桁架式檩条在屋脊处采用单檩方案时，虽用钢量较省，但檩条型号增多，构造复杂，故一般以采用双檩为宜。图12-14脊檩方案(双檩)12.4.2.2檩条与屋面的连接檩条与屋面应可靠连接，以保证屋面能起阻止檩条侧向失稳和扭转的作用，这对一般不需验算整体稳定性的实腹式檩条尤为重要。檩条与压型钢板屋面的连接，宜采用带橡胶垫圈的自攻螺钉。12.4.2.3檩条的拉条和撑杆拉条和撑杆的布置参见图12-15，互相采用螺栓连接。图12-15拉条和撑杆布置图12.5轻型围护结构12.5.1轻型墙面屋面类型12.5.1.1压型钢板采用热镀锌钢板或彩色镀锌钢板，经辊压冷弯成各种波型，具有轻质、高强、美观、耐用、施工简便、抗震、防火等特点。12.5.1.2太空板以高强水泥发泡工艺制成的人工轻石为芯材，以玻璃纤维网(或纤维束)增强的上下水泥面层及钢(或混凝土)边肋复合而成的新型轻质墙面和屋面板材，具有刚度好、强度高、延性好等特点，有良好的结构性能和工程应用前途。12.5.1.3加气混凝土屋面板是一种承重、保温和构造合一的轻质多孔板材，以水泥(或粉煤灰)、矿渣、砂和铝粉为原料，经磨细、配料、浇筑、切割并蒸压养护而成，具有质量轻、保温效能好、吸声好等优点。因系机械化生产，板的尺寸准确，表面平整，一般可直接在板上铺设卷材防水，施工方便。12.5.2压型钢板墙面和屋面节点构造12.5.2.1轻型彩色涂色压型钢板墙面节点构造压型钢板墙面的构造主要解决的问题是：固定点要牢靠、连结点要密封、门窗洞口要做防排水处理。主要节点包括单块墙板的构造、墙面板的连接构造、墙面板的转角构造、墙身的窗洞口构造。12.5.2.2轻型彩色涂层压型钢板屋面节点主要包括挑檐檐口节点、内天沟节点、屋脊节点、女儿墙泛水节点、屋面变形缝节点本讲小结1.单层厂房外墙主要起围护作用，目前使用比较广泛的有砌体墙、大型板材、轻质板材三大类。大型板材墙的墙板布置方式有横向、竖向和混合布置，它与柱子的连接分柔性连接和刚性连接；轻质板材墙按材料分有石棉水泥波瓦、镀锌铁皮波瓦、塑料波瓦、压型钢（铝）板、玻璃钢波瓦、彩色压型钢板复合板等。2.厂房屋面排水方式和民用建筑一样，分无组织排水和有组织排水两种。按屋面部位不同，可分屋面排水和檐口排水两部分，其排水方式应根据气候条件、厂房高度、生产工艺特点、屋面面积大小等因素综合考虑。3.厂房屋面柔性防水节点重点要处理好泛水、接缝、檐口、天沟等部位。钢筋混凝土构件自防水屋面也是大型厂房屋面的常用形式，其缝的处理有嵌缝式、脊带式和搭盖式。4.工业厂房地面的组成与民用建筑基本相同，也是由面层、垫层和地基组成。附加层次有结合层、找平层、防水(潮)层、保温层和防腐蚀层等。另外，要特别注意一些特殊部位的构造处理，如地面的缩缝和分格缝、地面接缝的处理，以及地沟。其它的，还要解决好厂房地面的排水和坡道的设置。5.轻型钢结构是一种近几年来发展起来的一种新型结构形式除基础以外，整个轻型钢结构都是由型钢组成的钢结构。这种钢结构的形式一般采用门式刚架、屋架和网架。6.门式刚架是梁、柱单元构件的组合体。由单跨、双跨或多跨等多种形式。梁柱构件之间多用高强螺栓连接。7.轻型钢结构屋架，跨度一般为15-30m，柱距为6-12m。屋架杆件材料一般采用角钢、T型钢、H型钢及冷弯薄壁型钢，构件之间多系用焊接形式。8.檩条一般采用实腹式模钢、H型钢、卷边模形冷弯薄壁型钢、卷边Z型冷弯薄壁型钢。9.轻型钢结构屋面通常采用压型钢板、太空板、加气混凝土板形式。