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7.2 钢筋混凝土柱厂房


Ⅰ  一般规定

7.2.1  单层厂房钢筋混凝土柱可采用矩形柱、工字形柱和双肢柱。抗震设计时,宜采用矩形柱、工字形柱和斜腹杆双肢柱,不宜采用薄壁工字形柱、腹板开孔工字形柱、预制腹板的工字形柱和管柱。

7.2.2  排架厂房预制柱截面形式的确定应符合下列规定:

    1  柱截面高度小于800mm时,宜采用矩形截面。

    2  截面高度为800mm~1400mm时,宜采用工字形截面。

    3  截面高度大于1400mm时宜采用双肢柱。抗震设计8度和9度时宜采用斜腹杆双肢柱。

    4  抗震设计8度和9度时,不宜采用薄壁工字形柱、腹板开孔工字形柱、预制腹板工字形柱和管柱。

    5  工字形截面柱的柱底至室内地坪以上500mm范围内以及阶形柱的上柱柱段,宜采用矩形截面。

    6  设置壁行吊车时,安装壁行吊车的柱段应采用矩形截面柱。

    7  腐蚀性等级为强、中环境的厂房柱宜采用实腹式,不应采用腹板开孔的工字形柱。

7.2.3  厂房山墙柱可采用钢筋混凝土柱,高大厂房宜采用钢柱。钢筋混凝土山墙柱的设计应符合本规范附录B的规定,并应符合下列规定:

    1  山墙柱应与屋架上弦(屋面梁顶面)铰接连接;当采用屋架且山墙柱高度较大时,山墙柱宜与屋架上弦和屋架下弦同时铰接连接。山墙柱与屋架下弦连接时,应同时设置屋架下弦横向水平支撑。

    2  山墙柱与屋架(屋面梁)连接点的位置应设在屋架的上、下弦横向支撑或屋面梁顶面横向支撑的节点处。采用屋架的屋盖结构,当山墙柱与屋架下弦的连接点不在屋盖下弦横向支撑节点处时,应在支撑中设置附加撑杆或平行于屋架下弦设置水平的钢横梁,附加撑杆或钢横梁应与山墙柱和屋盖下弦横向支撑节点相连接。

    3  山墙柱高度较大时,可根据工程的具体情况在山墙柱高的中部设置抗风桁架或抗风梁。

    4  山墙柱与屋架(屋面梁)的连接和连接件应满足计算和构造要求。连接件宜采用弯折钢板。

7.2.4  抗震设计时,单层厂房结构应根据设防类别、烈度、结构类型采用不同的抗震等级,并应符合相应的计算和构造措施要求。丙类厂房横向排架柱的抗震等级应按表7.2.4的规定确定。横向为铰接排架,纵向为刚接框架的厂房,柱的抗震等级尚应符合本规范表8.1.7中框架结构的框架的规定。

表7.2.4  单层厂房排架柱抗震等级

    注:建筑场地为Ⅰ类时,除6度外,应允许按表内降低一度所对应的抗震等级采取抗震构造措施,但相应的计算要求不应降低。

Ⅱ  结构体系和结构布置

7.2.5  钢筋混凝土柱单层厂房结构体系应符合本规范第7.1节的规定,并应符合下列规定:

    1  厂房横向抗侧力体系可采用排架或刚架。

    2  厂房纵向抗侧力体系应符合下列规定:

        1)设置桥式吊车的厂房,应采用纵向铰接框架并设置柱间支撑;

        2)无桥式吊车的厂房,宜采用纵向铰接框架并设置柱间支撑;当采用纵向刚接框架时,可不设置柱间支撑。

7.2.6  柱间支撑的布置应符合下列规定:

    1  应在厂房结构单元的中部设置上、下柱间支撑;

    2  厂房结构纵向单元较长或抗震设计8度Ⅲ、Ⅳ类场地和9度时,宜在厂房结构纵向单元长度的三分点附近柱间各设置一道上、下柱间支撑;

    3  有桥式吊车或抗震设计8度和9度时,应在厂房单元两端开间各增设一道上柱支撑。

7.2.7  柱间支撑可根据具体情况采用单片和双片形式,并应符合下列规定:

    1  等截面柱,截面高度不小于700mm时,其柱间支撑宜采用双片。

    2  有吊车厂房柱,吊车梁以上部分的柱,其柱间支撑可采用单片;当上段柱有人孔时,应采用双片。吊车梁以下部分的柱,其柱间支撑应采用双片。

    3  单片柱间支撑宜设置在柱截面中心线平面。

    4  矩形和工字形柱的双片柱间支撑,其宽度可按柱的截面高度减200mm~300mm确定。

    5  双肢柱的双片柱间支撑,宜设置在柱肢的中心线平面。

    6  双片柱间支撑间应采用缀杆连接,两片支撑间的中心距不大于600mm时,可采用横缀杆连接;中心距大于600mm时,宜采用斜缀杆连接。

7.2.8  屋架(屋面梁)选型应符合下列规定:

    1  非抗震设计跨度不大于18m时,可采用钢筋混凝土屋面梁或预应力混凝土屋面梁;抗震设计跨度不大于15m时,可采用钢筋混凝土屋面梁。

    2  符合下列情况的厂房宜采用钢屋架:

        1)跨度大于24m的厂房;

        2)抗震设计8度Ⅲ类、Ⅳ类场地和9度跨度大于18m的厂房;

        3)设置有大、中型挤压机和5t以上锻锤以及其他较大振动设备的厂房。

    3  烧结、焙烧、熔炉、熔铸和铸锭加热跨(车间)等,当屋架(屋面梁)直接承受间歇性辐射热影响,屋架(屋面梁)表面温度经常大于150℃时,应采用钢屋架,且应有隔热防护措施。

    4  抗震设计时,宜采用重心较低的钢筋混凝土屋架或预应力混凝土屋架。

    5  抗震设计时,有突出屋面天窗架的屋盖,不宜采用钢筋混凝土或预应力混凝土空腹屋架。

7.2.9  屋盖结构托架(梁)的选型应符合下列规定:

    1  采用钢屋架的厂房,应采用钢托架(梁)。

    2  柱距不大于12m时,可采用预应力混凝土托架(梁);柱距等于或大于12m时,可采用预应力混凝土托架(梁)或钢托架(梁);抗震设计时,柱距等于或大于18m的厂房,应采用钢托架。

7.2.10  有侵蚀性环境的厂房,屋架(屋面梁)和托架(梁)的选用尚应符合下列规定:

    1  不宜选用钢筋混凝土屋架(屋面梁)和钢筋混凝土托架(梁);

    2  屋架(屋面梁)和托架(梁)的设计应符合现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》GB 50046的有关规定。

7.2.11  大柱网厂房在满足建筑功能和工艺要求的条件下,可采用网架屋盖结构。网架结构的选型应结合厂房的平面、跨度、支承情况、荷载大小、屋面构造等要求综合分析确定。网架结构的设计应符合现行行业标准《空间网格结构技术规程》JGJ 7的规定,并应符合下列规定:

    1  网架支座条件应与厂房整体结构的计算简图相符合;

    2  直接承受悬挂吊车荷载并需进行疲劳验算的网架结构,其疲劳强度和构造应经过专门的试验确定。

7.2.12  屋盖结构的屋面板类型选用应符合下列规定:

    1  应采用钢筋混凝土大型屋面板、预应力钢筋混凝土大型屋面板和压型钢板等轻型板材。采用钢屋架(梁)的屋盖以及大跨度网架屋盖,应采用轻型板材的屋面板。

    2  抗震设计8度(0.30g)和9度时,跨度大于24m的厂房不宜采用大型屋面板。

7.2.13  厂房天窗的布置和选型应符合下列规定:

    1  天窗不宜从厂房结构单元端部第一开间开始设置;抗震设计8度和9度时,天窗宜从厂房结构单元端部第三开间开始设置。

    2  宜采用突出屋面高度较小的避风型天窗。抗震设计时,有条件或9度时,宜采用下沉式天窗。

    3  突出屋面的天窗可采用钢筋混凝土天窗架或钢天窗架,采用钢屋架时应采用钢天窗架。抗震设计时,宜采用钢天窗架;6度~8度时,可采用矩形截面杆件的钢筋混凝土天窗架;8度Ⅲ类、Ⅳ类场地和9度时,应采用钢天窗架。

    4  不应采用端壁板代替端部天窗架。

    5  天窗的屋盖,端壁板和侧板可采用钢筋混凝土板、预应力混凝土板和轻型板材;抗震设计时,宜采用轻型板材。

7.2.14  有檩屋盖构件的支撑布置以及屋盖构件的连接应符合下列规定:

    1  有檩屋盖的支撑布置宜符合表7.2.14的要求;

    2  檩条应与屋架焊牢,并应有足够的支承长度;

    3  双脊檩应在跨度1/3处相互拉结;

    4  屋面压型钢板应与檩条可靠连接。

表7.2.14  有檩屋盖的支撑布置

    注:1  表中厂房单元指厂房独立结构单元。

           2  天窗跨度等于或大于12m时,尚应在天窗单元端开间的天窗架中央增设竖向支撑。

7.2.15  无檩(大型屋面板)屋盖支撑的布置以及构件的连接应符合下列规定:

    1  无檩屋盖的支撑布置宜符合表7.2.15-1的规定,有中间井式天窗时宜符合表7.2.15-2的规定。屋盖采用屋面梁时,支撑的设置应符合本规范第7.2.21条的规定。

    2  跨度为6m的屋面板,其支承长度不应小于60mm;跨度大于6m的屋面板,其支承长度不应小于80mm。

    3  每块屋面板与屋架(屋面梁)应至少有3个焊接点。在伸缩缝和端墙处不能进行3个焊接点时,可沿纵肋焊两点。焊缝高度不应小于6mm。屋面板跨度6m时,焊缝长度不应小于50mm;屋面板跨度大于6m时,焊缝长度不应小于80mm。

    4  抗震设计时,靠柱列的屋面板与屋架(屋面梁)的连接焊缝长度不宜小于80mm;8度和9度时,大型屋面板端头底面的预埋件宜采用角钢并与主筋焊牢。

    5  屋面板之间的空隙应用C20细石混凝土灌实。 

    6  采用非标准屋面板时,宜采用装配整体式接头,也可将板角切掉后与屋架(屋面梁)焊牢。

    7  有天窗厂房结构单元的端开间,以及抗震设计8度和9度时,各开间宜将垂直屋架方向两侧相邻大型屋面板的顶面焊牢。

    8  屋架(屋面梁)端部顶面预埋件的锚筋,抗震设计8度时不宜小于410;9度时不宜小于412。

表7.2.15-1  无檩屋盖的支撑布置

    注:1  表中厂房单元指厂房独立结构单元。

           2  天窗跨度不小于12m时,对于应设置两侧竖向支撑的天窗,尚应在天窗架中央增设竖向支撑。

表7.2.15-2  中间井式天窗无檩屋盖支撑布置

    注:1  表中厂房单元指厂房独立结构单元。

           2  跨中竖向支撑的布置除应符合本表的规定外,尚应符合本规范第7.2.18条第3款和第4款的规定。

7.2.16  有檩屋盖和无檩屋盖符合下列条件之一时,应设置屋架下弦横向水平支撑:

    1  山墙柱与屋架下弦连接时,应在厂房结构单元的两端开间各设置一道。

    2  屋架下弦设置有沿厂房纵向行驶的悬挂吊车时,应在悬挂吊车轨道梁两个端开间各设置一道;当悬挂吊车通过温度伸缩缝时,应在通过的温度伸缩缝两边第一开间各增设一道。

    3  屋架下弦设置有沿厂房横向行驶的悬挂吊车时,应在其两侧相邻的柱间各设置一道,并宜在悬挂吊车轨道梁两端设置下弦水平支撑。

    4  屋盖系统设置下弦纵向水平支撑时,应同时在下弦纵向水平支撑两端部开间各设置一道下弦横向水平支撑。

    5  抗震设计9度时,除应符合本条第1款~第4款的规定外,尚应符合下列规定:

        1)有檩屋盖,厂房单元端开间及单元长度大于42m的柱间支撑开间应各设一道下弦横向水平支撑;

        2)无檩屋盖,厂房单元端开间及柱间支撑开间应各设一道下弦横向水平支撑。

7.2.17  有檩屋盖和无檩屋盖,屋架下弦纵向水平支撑的设置应符合下列规定:

    1  符合下列情况之一的厂房应设置屋架下弦纵向水平支撑:

        1)采用托架(梁)支承屋架(屋面梁)的厂房;

        2)柱顶高度大于24m且设有桥式吊车的厂房;

        3)设有工作级别A8桥式吊车以及设有硬钩、磁力、抓斗、夹钳和刚性料耙等桥式吊车、壁行吊车或双层桥式吊车的厂房;

        4)屋架下弦设置有起重量不小于5t悬挂吊车的厂房;

        5)厂房内设置有较大振动设备;

        6)厂房排架柱之间设有墙架柱,且以屋架下弦纵向水平支撑为支承点的厂房。

    2  有檩屋盖厂房除符合本条第1款规定的条件之一时应设置屋架下弦纵向水平支撑外,设有工作级别A4、A5和A6、A7桥式吊车,且符合表7.2.17情况的厂房,应设置屋架下弦纵向水平支撑。

表7.2.17  设置屋架下弦纵向水平支撑的条件

    注:1  表中Q为吊车的起重量。

           2  当厂房有高低跨时,可根据相邻等高度厂房的跨度数按表中数据选用。

    3  屋架下弦纵向水平支撑应沿各柱列在屋架端部节间设置,屋架下弦纵向水平支撑应与下弦横向水平支撑组成封闭的支撑系统。有高低跨的多跨厂房,高跨和低跨应按各自的标高组成相对独立的封闭支撑系统,并应符合下列规定:

        1)单跨厂房,应沿两侧柱列设置。

        2)多跨厂房,边柱列应沿柱列内侧设置;相邻跨等高的中间柱列,可根据工程的具体情况,沿柱列一侧或两侧设置;相邻跨不等高的中间柱列,应沿柱列两侧设置。

        3)对于根据本条第1款第1项的规定设置下弦纵向水平支撑的厂房,当只在部分柱间设置托架(梁)时,下弦纵向水平支撑可在设置托架(梁)的柱间及其两端相邻的一个柱间设置;当厂房结构单元内沿同一柱列间断设置托架(梁)时,宜沿厂房全长设置。

        4)对于相邻两跨长度不等的厂房,宜在平面阴角处相邻两个柱间设置纵向水平支撑。

7.2.18  有檩屋盖和无檩屋盖的跨中竖向支撑的设置应符合下列规定:

    1  跨度大于18m的厂房,非抗震设计和抗震设计6度~8度时,应在厂房单元端开间设置跨中竖向支撑。抗震设计8度时,尚应在厂房单元长度大于66m的柱间支撑开间设置跨中竖向支撑。

    2  抗震设计9度时,各种跨度的厂房应在厂房单元端开间以及厂房单元长度大于42m的柱间支撑开间设置跨中竖向支撑。

    3  设置有不小于5t锻锤的厂房,应在锻锤所在开间设置跨中竖向支撑,并应在以锻锤为中心30m的范围内,每隔一个开间设置跨中竖向支撑。

    4  跨中竖向支撑在屋架跨度方向的间距,非抗震设计和抗震设计6度~8度时不应大于15m;抗震设计9度时不应大于12m。当仅在跨中设置一道时,应设置在屋架跨度的中点位置;当在跨中设置两道时,应在跨度的1/3附近设置。

7.2.19  有檩屋盖和无檩屋盖,纵向通长水平系杆的设置应符合下列规定:

    1  下列位置应设置纵向通长水平系杆:

        1)设置跨中竖向支撑和屋架端部竖向支撑的厂房,在对应竖向支撑位置设置上弦和下弦纵向通长水平系杆;

        2)设有天窗的厂房,在天窗开洞范围内的屋架脊点处,以及天窗架与屋架(梁)连接处;

        3)抗震设计8度Ⅲ、Ⅳ类场地和9度时,梯形屋架端部上节点处;

        4)当不设置端部竖向支撑时,在柱顶支座处;

        5)采用钢屋架时,结合屋架弦杆平面外长细比或计算长度要求,需要设置水平系杆的部位。

    2  通长水平系杆的布置除应符合本条第1款的规定外,在屋架跨度方向的间距,抗震设计8度时不应大于15m,9度时不应大于12m。

    3  纵向通长水平系杆应按压杆设计。对于有檩屋盖,当上弦水平系杆位置有檩条时,可用檩条替代上弦水平系杆,但该檩条应按压弯构件设计,并应满足水平系杆的相关构造要求。

7.2.20  无檩屋盖结构的上弦横向水平支撑的设置应符合下列规定:

    1  抗震设计8度、9度时,应按本规范表7.2.14的规定设置;

    2  非抗震设计和抗震设计6度、7度时,应在厂房单元端开间各设一道。跨度小于18m的厂房,当符合下列条件之一时,可不设置上弦横向水平支撑:

        1)无天窗;

        2)无较大振动设备;

        3)吊车工作级别A1~A5且起重量不大于30t。

7.2.21  采用钢筋混凝土屋面梁的屋盖,屋盖支撑布置和构件连接应符合下列规定:

    1  有檩屋盖支撑布置应符合下列规定:

        1)应在厂房单元端开间设置屋面横向水平支撑和端部竖向支撑。设有天窗的厂房,应在天窗范围两端设置局部屋面横向水平支撑,并应在屋面梁上翼缘脊点设置通长水平系杆,天窗支撑的设置应符合本规范表7.2.14的规定;

        2)屋面梁端部高度大于900mm时,应在单元端开间及柱间支撑开间各设一道端部竖向支撑。

    2  无檩屋盖的屋盖支撑布置应符合下列规定:

        1)跨度大于15m时,应在厂房单元端开间设置屋面横向水平支撑和端部竖向支撑;抗震设计8度、9度时,应在厂房柱间支撑开间增设一道上翼缘横向支撑及两端竖向支撑。

        2)抗震设计8度、9度时,跨度等于或小于15m的屋面梁,应在厂房单元两端设置端部竖向支撑;单坡屋面梁的屋盖支撑布置,宜按屋架端部高度大于900mm的屋盖支撑的规定执行。

        3)设有天窗的厂房除应符合本款第1项、第2项的规定外,尚应在天窗单元开洞范围的两端设置局部屋面梁上横向水平支撑,并应在屋面梁上翼缘脊点设置通长水平系杆。天窗支撑的设置应符合本规范表7.2.15的规定。

    3  在屋面梁垂直方向设置悬挂吊车时,尚应在吊车轨道两端的第2个节点处各设置竖向斜撑一道;当吊车轨道跨越伸缩缝时,应在伸缩缝相邻的节点处各设置一道竖向斜撑。

    4  屋盖构件的连接应分别符合本规范第7.2.14条、第7.2.15条的有关规定。

Ⅲ  计算要点

7.2.22  钢筋混凝土柱厂房的结构分析应符合本规范第6章的规定,并应符合本节的规定。

7.2.23  厂房结构的静力计算分析应根据结构体系和结构布置以及荷载和各种作用的实际情况,采用相应的空间结构模型或平面结构模型。

7.2.24  抗震设计时,厂房结构纵向和横向地震作用计算应符合下列规定:

    1  混凝土无檩和有檩屋盖厂房,宜计及屋盖纵向和横向弹性变形,按多质点空间结构分析方法计算。

    2  厂房纵向地震作用计算尚应符合下列规定:

        1)宜计及围护墙和隔墙的有效刚度,当质量和侧向刚度分布不对称时,尚宜计及扭转的影响;

        2)柱顶高度不大于15m且跨度不大于30m的单跨厂房或平均跨度不大于30m的等高多跨厂房,宜按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的规定执行,应采用修正刚度法进行结构计算;

        3)纵墙对称布置的单跨厂房和轻型屋盖的多跨厂房,可按柱列分片采用平面排架计算模型进行计算。

    3  厂房各横向排架刚度较均匀以及轻型屋盖厂房,当柱距相等时,可采用平面排架计算模型进行横向地震作用计算;当采用平面排架计算时,应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的规定对排架柱的地震剪力和弯矩进行调整。

7.2.25  抗震设计时,符合下列规定之一的厂房,可不进行横向和纵向抗震验算:

    1  抗震设防烈度为6度的厂房;

    2  设防烈度7度Ⅰ类、Ⅱ类场地,柱顶高度不超过10m,且结构单元两端均设有山墙的单跨和等高多跨厂房;

    3  设防烈度7度时和8度(0.20g)Ⅰ类、Ⅱ类场地的露天吊车栈桥。

7.2.26  采用深基短柱基础的钢筋混凝土柱、双肢柱厂房,当深基短柱符合短柱基础的设计要求时,可不计及基础短柱对排架内力分析的影响,柱高可取自基础短柱顶面。不符合要求时,深基短柱应作为一阶柱计入结构计算简图按柱进行设计。

7.2.27  厂房柱的计算长度L0的确定应符合下列规定:

    1  刚性屋盖单层厂房等截面和单阶排架柱,露天栈桥柱,其计算长度可按表7.2.27-1的规定确定。

    2  刚性屋盖单层厂房双阶柱的排架柱计算长度可按表7.2.27-2的规定确定。

    3  单层厂房刚接框架柱的计算长度,现浇屋盖时可取从基础顶面算起的柱子全高的1.0倍;装配式屋盖时可取从基础顶面算起的柱子全高的1.25倍。

    4  山墙抗风柱的计算长度应按本规范附录B的规定确定。

表7.2.27-1  厂房排架柱和露天栈桥柱的计算长度L0

    注:1  表中H为从基础顶面算起的柱子全高,H1为从基础顶面至装配式吊车梁底面或现浇式吊车梁顶面的柱子下部高度,H2为从装配式吊车梁底面或从现浇式吊车梁顶面算起的柱子上部高度。

           2  有吊车厂房排架柱的计算长度,当计算中不计入吊车荷载时,可按无吊车厂房柱的计算长度采用,但上柱的计算长度仍可按有吊车厂房采用。

           3  表中有吊车厂房排架柱的上柱在排架方向的计算长度,仅适用于H2/H1大于或等于0.3的情况;当H2/H1小于0.3时,计算长度宜采用2.5H2

表7.2.27-2   厂房排架双阶柱的计算长度

    注:表中H1、H2、H3分别为上、中、下段柱的高度。

7.2.28  排架结构或框排架结构厂房采用双肢柱时,可按下列方法进行结构整体计算:

    1  双肢柱可按桁架或框架计算模型进行结构整体计算。斜腹杆双肢柱可按铰接桁架计算模型,平腹杆双肢柱可按多层框架结构计算模型。

    2  可近似将双肢柱折算为实腹柱进行结构整体计算。折算实腹柱的惯性矩I,在计及材料弹塑性变形和杆件局部变形影响时,可按下列公式计算:

    式中:b——柱肢的截面宽度;

              h——柱肢的截面高度;

              I1——单肢柱肢的惯性矩;

              l——柱肢截面的中心距;

              β——折减系数,平腹杆取0.6,斜腹杆取0.8。

7.2.29  屋盖支撑杆件的计算和连接构造应符合下列规定:

    1  屋盖支撑杆件应能承受和传递屋盖的水平荷载和水平地震作用,其连接的承载力应大于杆件的承载力,并应满足构造要求。

    2  横向水平支撑、纵向水平支撑的交叉斜杆可按拉杆设计,并应取相同的截面面积;横杆和非交叉斜杆以及刚性系杆应按压杆设计。

    3  支撑杆件宜采用型钢,拉杆可采用单角钢,压杆宜采用双角钢。交叉斜杆的长细比限值可取350。压杆长细比限值可取200。

7.2.30  厂房单元内设置多道柱间支撑时,各道支撑宜采用相同规格。

Ⅳ  结构构造

7.2.31  钢筋混凝土柱的截面和配筋构造除应符合本规范的规定外,尚应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的有关规定。抗震设计时尚应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的有关规定。

7.2.32  对于横向为铰接排架,纵向为刚接框架的厂房柱,其截面和配筋构造应同时满足铰接排架柱和刚接框架柱的规定要求。

7.2.33  抗震设计时,当工作平台以及刚性围护墙和隔墙与厂房柱连接,厂房柱变位受约束且剪跨比不大于2时,应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的规定采取相应的抗震构造措施。

7.2.34  柱的截面尺寸应满足承载力和变形要求,并应符合下列规定:

    1  柱的截面宽度不应小于300mm,有桥式吊车的厂房柱的截面宽度尚应满足吊车梁的支承长度要求,且不应小于400mm。

    2  柱的截面高度应符合下列规定:

        1)无桥式吊车的厂房不应小于500mm;

        2)有桥式吊车的厂房柱的下柱不应小于600mm,上柱截面高度不应小于400mm,等高多跨厂房中柱的上柱截面高度不应小于500mm;

        3)露天栈桥柱截面高度不应小于600mm。

7.2.35  工字形柱的外形构造尺寸应符合下列规定:

    1  翼缘厚度不应小于120mm。腹板厚度不宜小于100mm;抗震设计时不应小于100mm。

    2  对于腹板开孔的工字形柱,当孔的横向尺寸小于柱截面高度的1/2,孔的竖向尺寸小于相邻两孔之间的净距离时,柱的刚度可按实腹式工字形截面柱计算,但在计算截面承载力时应扣除孔洞的削弱部分;当开洞尺寸超过规定时,其刚度和承载力应按双肢柱计算。

7.2.36  双肢柱外形构造尺寸(图7.2.36-1~图7.2.36-3)应符合下列规定:

    1  双肢柱的柱肢中心宜与吊车梁中心重合。当不重合时,吊车梁中心不应超出柱肢的外边缘。

    2  柱肢截面厚度不宜小于250mm,截面宽度不宜小于500mm,且不宜小于基础顶面至肩梁顶面长度的1/25。

    3  斜腹杆双肢柱的斜腹杆设置应符合下列规定:

        1)斜腹杆轴线与水平面的夹角宜取35°~55°,且不应大于60°,宜为45°。

        2)设置吊车梁的柱肢上端应为斜腹杆的起点;两肢均设置有吊车梁时,应以承受较大吊车荷载的柱肢为斜腹杆的起点。

        3)腹杆的截面厚度不宜小于柱肢截面厚度的50%,且不应小于120mm;截面宽度宜取柱肢宽度减100mm。

    4  平腹杆双肢柱的平腹杆设置应符合下列规定:

        1)平腹杆之间的净距不宜大于肢杆截面厚度的10倍;

        2)平腹杆的线刚度kf(kf=If//Lf)宜大于柱肢线刚度kz(kz=Iz/Lz)的5倍(If和Iz分别为腹杆杆和肢柱的惯性矩);

        3)平腹杆截面厚度不宜小于400mm,截面宽度宜取柱肢宽度减100mm。

    5  双肢柱肩梁的高度应符合下列规定:

        1)肩梁截面高度不应小于600mm,且不应小于柱肢厚度的2倍,并应满足上柱和柱肢纵向钢筋锚固长度的要求;

        2)肩梁的线刚度kj(kj=Ij/Lf)与柱肢线刚度kz(kz=Iz/Lz)之比宜大于20(Ij和Iz分别为肩梁和柱肢的惯性矩)。

    6  双肢柱的柱脚,当柱脚分肢插入基础时,应采用图7.2.36-1和图7.2.36-2的形式;当基础采用单杯口时,应采用图7.2.36-3的形式。

图7.2.36-1  平腹杆双肢柱的几何尺寸

图7.2.36-2  斜腹杆双肢柱几何尺寸

图7.2.36-3  基础为单杯口时双肢柱柱脚形式

7.2.37  屋架(屋面梁)与柱的连接应符合下列规定:

    1  屋架(屋面梁)与柱可采用螺栓连接、焊接连接和钢板铰连接。抗震设计时,二级宜采用螺栓,一级宜采用钢板铰,亦可采用螺栓。

    2  屋架(屋面梁)端部支承垫板的厚度不宜小于16mm,垫板的宽度应满足局部受压承载力的要求。

7.2.38  厂房柱预埋件的设置应符合下列规定:

    1  柱顶预埋件应符合下列规定:

        1)预埋件锚板沿排架平面方向的长度宜与柱顶截面高度相同,但不应小于柱顶截面高度的1/2及300mm。

        2)预埋件锚筋的截面面积应满足计算要求,且不应少于412;抗震设计时,抗震等级二级不应少于414,抗震等级一级不应少于416。

        3)有柱间支撑的柱子,柱顶预埋件应增设抗剪钢板。

    2  支承低跨屋盖的中柱牛腿(柱肩)的预埋件,应与牛腿(柱肩)中按计算承受水平拉力部分的纵向钢筋焊接,焊接的纵向钢筋不应少于212;抗震设计时,抗震等级二级不应少于214;抗震等级一级不应少于216(图7.2.38)。

    3  柱间支撑与柱连接节点预埋件的锚件,抗震等级一级和Ⅲ、Ⅳ类场地抗震等级二级时,宜采用锚固角钢加端板;其他情况可采用HRB400级钢筋,锚固长度应符合本规范第3.8.5条的规定,且不应小于锚筋直径的30倍,不满足时应增设端板。

图7.2.38  高低跨牛腿处预埋件
 

条文说明

Ⅰ  一般规定

7.2.2  矩形截面柱构造简单、施工方便,但在偏心受压的受力状态下,不能充分发挥其材料的承载作用,费材料、自重也大,因此其截面尺寸不宜过大。工字形柱截面形状合理,能比较充分地发挥混凝土的承载作用,整体性能好,但施工比矩形截面柱复杂,且当截面较大时,吊装比较困难。双肢柱制作较复杂,其中平腹杆双肢柱构造比斜腹杆双肢柱简单,应用较广;斜腹杆双肢柱具有桁架受力特点,但制作较复杂,宜在柱承受较大水平荷载时采用。

7.2.3  山墙柱在水平方向应该与屋架(屋面梁)连接,并通过屋盖将承受的风荷载传给纵向柱列;在竖向应该允许屋架(屋面梁)与山墙柱间有一定的相对位移,因此采用弯折钢板连接,连接节点中由风荷载产生的剪力由锚筋、弯折钢板和安装螺栓承受。本条要求钢筋混凝土山墙柱的设计应符合本规范附录B的规定,其中第B.2.2条中的单柱是指下端固定而上端自由悬臂的柱。

7.2.4  国家现行标准《建筑抗震设计规范》GB50011和《冶金建筑抗震设计规范》YB9081对单层钢筋混凝土厂房排架柱的抗震设计没有划分抗震等级。本规范经过编制组研究,排架柱按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第11.1节的规定,按铰接排架柱的抗震等级采用,对于纵向柱列采用刚接框架的厂房,尚应符合多层钢筋混凝土框架结构中的框架的规定。

  结构体系和结构布置

7.2.6  上、下柱柱间支撑设置在厂房结构单元的中部时,在纵向水平力作用下,传力路线较短,尤其是当温度变化时,厂房向两端的伸缩变形较小。

7.2.8  屋面梁高度小、重心低、施工方便、侧向刚度好,适用于有较大振动和腐蚀介质的厂房,但其自重大,材料利用不充分,造价高。当钢筋混凝土屋盖结构跨度大于18m时,一般采用预应力混凝土屋架。

    预应力混凝土构件采用了高强度钢材和高强度混凝土,具有抗裂能力强、抗渗性能好、强度高、抗剪能力和抗疲劳性能好的特点。混凝土在应力条件下的腐蚀性,根据有色金属行业厂房经验,受拉部分要比受压部分严重,因此从耐久性角度来讲,预应力混凝土构件要比钢筋混凝土构件优越。

7.2.11  根据现行行业标准《空间网格结构技术规程》JGJ7-2010第1.0.4条规定,单层网壳结构不应设置悬挂吊车。网架和双层网壳结构直接承受工作级别为A3及以上的悬挂吊车荷载,当应力变化的循环次数大于或等于5×104时,应进行疲劳验算,其容许应力幅及构造应经过专门的试验确定。

7.2.13  本条关于抗震设计的规定,与国家现行标准《建筑抗震设计规范》GB50011和《冶金建筑抗震设计规范》YB9081相统一,根据震害调查和抗震设计经验,天窗架的设置应注意下列问题:

    1  第二开间起开设天窗,将使端开间每块屋面板与屋架无法焊接或焊连的可靠性大大降低而导致地震时掉落,同时也大大降低了屋面纵向水平刚度。因此规定,抗震设计时天窗宜从第三开间起设置。

    2  突出屋面的天窗架对厂房的抗震会带来不利影响。下沉式天窗的屋盖有良好的抗震性能。

    3  历次地震经验表明,不仅是天窗屋盖和端壁板,就是天窗侧板也宜采用轻型板材。

7.2.16  在下弦设有悬挂或其他设备产生纵向水平荷载时,或山墙抗风柱风荷载传至屋架下弦时,设置下弦横向水平支撑能保证纵向水平荷载或风荷载传至柱顶。

7.2.17  屋盖纵向水平支撑把吊车荷载产生的柱顶横向荷载分布到邻近的排架柱;若厂房设有托架时,还能保证托架的侧向稳定,并承受横向排架中由中间屋架传来的横向水平荷载。

    纵向水平支撑一般设置在屋架下弦。布置时,应根据具体情况,沿着所有纵向柱列或沿部分纵向柱列设在屋架端部节间内。若厂房设有下弦横向水平支撑时,纵向水平支撑应当尽可能与横向水平支撑形成封闭的支撑系统,以增强整个厂房的整体刚度。

7.2.18  屋盖竖向支撑的主要作用是保证屋架或屋面梁在安装阶段和使用阶段的侧向稳定,并提高厂房的整体刚度。

7.2.21  采用屋面梁的屋盖上弦横向水平支撑可加强屋盖结构在纵向水平面内的刚性,同时将山墙柱所承受的纵向水平力传递至两侧柱列。

    在悬挂吊车的轨道与屋面梁左、右上翼缘间设置斜撑,可将悬挂吊车的纵向水平制动力传至屋而梁的上翼缘平面。

  计算要点

7.2.23  排架结构应进行横向排架分析计算,对于设置柱间支撑的厂房,可假定纵向水平荷载全部由柱间支撑承担,不进行纵向排架分析计算;对于纵向采用刚接框架的厂房,应进行纵向框架分析计算。

    横向采用排架或刚架,纵向采用刚接框架的厂房,宜采用空间结构模型进行结构分析;大柱网结构厂房应采用空间结构模型进行结构分析。

    采用平面结构模型进行结构分析时,对于钢筋混凝土屋盖结构厂房,当桥式吊车起重量较大时,可考虑厂房结构的空间作用,对按平面结构模型进行结构计算的排架柱剪力和弯矩进行调整。

7.2.26  具有短柱深基础的厂房排架,较为精确的计算应将深基础短柱作为排架柱的组成柱段考虑。

    对于预制钢筋混凝土柱,当高杯口基础符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.2.5条的规定且满足杯壁厚度要求时,可不考虑基础短柱部分对排架的影响,厂房柱按高杯口基础的顶面为固定端考虑。

    对于现浇钢筋混凝土柱厂房,一般按基础短柱作为排架柱的组成柱段进行结构计算分析和结构设计。

  结构构造

7.2.35  工字形柱的翼缘和腹板厚度应考虑施工和使用上的要求。如果厚度不够,浇捣混凝土时就会发生困难,使用时容易碰坏,翼缘太薄则会过早开裂。

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有色金属工业厂房结构设计规范 GB51055-2014
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