第十章 工业建筑设计 - 图文

第十章 工 业 建 筑设计

第一节 工业建筑概述

工业建筑是为满足工业生产需要而建造的各种不同用途的建筑物和构筑物的总称，包括进行各种工业生产活动的生产用房（工业厂房）及必需的辅助用房。工业建筑与民用建筑一样，具有建筑的共性，要体现适用、安全、经济、美观的建筑方针。但由于工业建筑是产品生产和工人操作的场所，所以生产工艺将直接影响到建筑平面布局、建筑结构、建筑构造、施工工艺等，这与民用建筑又有很大的差别。

一、工业建筑的特点

1．生产工艺决定厂房的结构形式和平面布置

每一种工业产品的生产都有一定的生产程序，即生产工艺流程。为了保证生产的顺利进行，保证产品质量和提高劳动生产率，厂房设计必须满足生产工艺要求。不同生产工艺的厂房有不同的特征。

2．内部空间大

由于厂房中的生产设备多，体积大，各部分生产联系密切，并有多种起重运输设备通行，致使厂房内部具有较大的敞通空间，工业厂房对结构要求较高。例如，有桥式吊车的厂房，室内净高一般均在8m以上；厂房长度一般均在数十米，有些大型轧钢厂，其长度可达数百米甚至超过千米。

3．厂房屋顶面积大，构造复杂

当厂房宽度较大时，特别是多跨厂房，为满足室内采光、通风的需要，屋顶上往往设有天窗；为了屋面防水、排水的需要，还应设置屋面排水系统（天沟及落水管），这些设施均使屋顶构造复杂。

4．荷载大

工业厂房由于跨度大，屋顶自重大，并且一般都设置一台或数台起重量为数十吨的吊车，同时还要承受较大的振动荷载，因此多数工业厂房采用钢筋混凝土骨架承重。对于特别高大的厂房，或有重型吊车的厂房，或高温厂房，或地震烈度较高地区的厂房需要采用钢骨架承重。

5．需满足生产工艺的某些特殊要求

对于一些有特殊要求的厂房，为保证产品质量和产量、保护工人身体健康及生产安全，厂房在设计时常采取一些技术措施解决这些特殊要求。如热加工厂房所产生大量余热及有害

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烟尘的通风；精密仪器、生物制剂、制药等厂房要求车间内空气保持一定的温度、湿度、洁净度；有的厂房还需防振、防辐射等要求。

二、工业建筑的分类

由于现代工业生产类别繁多，生产工艺的多样化和复杂化，工业建筑类型很多。在建筑设计中通常按厂房的用途、层数、生产状况等方面进行分类。

（一）按用途分 1、主要生产厂房

用于完成从原料到成品的整个加工、装配等整个生产过程的厂房。例如机械制造的铸造车间、热处理车间、机械加工车间和机械装配车间等。这类厂房的建筑面积较大，职工人数较多，在全厂生产中占重要地位，是工厂的主要部分。

2、辅助生产车间

为主要生产车间服务的各类厂房。如机械制造厂的机械修理车间、电机修理车间、工具车间等。

3、动力厂房

为全厂提供能源的各类厂房。如发电站、变电所、锅炉房、煤气站、乙炔站、氧气站和压缩空气站等。动力设备的正常运行对全厂生产特别重要，故这类厂房必须有足够的坚固耐久性、妥善的安全措施和良好的使用质量。

4、储藏用建筑

储存各种原料、半成品、成品的仓库。如机械厂的金属材料库、油料库、辅助材料库、半成品库及成品库。由于所储藏物品性质的不同，在防火、防潮、防爆、防腐蚀、防质变等方面将有不同的要求，在设计时应根据不同要求按有关规范、标准采取妥善措施。

5、运输用建筑

用于停放、检修各种交通运输工具的房屋。如机车库、汽车库、起重车库、电瓶车库、消防车库和站场用房等。

6、其他

不属于上述类型用途的建筑，如水泵房、污水处理建筑等。 （二）按层数分 1、单层厂房

指层数仅为一层的工业厂房，适用于生产工艺流程以水平运输为主，有大型起重运输设备及较大动荷载的厂房。如机械制造工业、冶金工业和其他重工业等，如图10-1所示。

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图10-1 单层厂房

2、多层厂房

指层数在二层以上，一般为二～五层。多层厂房对于垂直方向组织生产及工艺流程的生产企业（如面粉厂）和设备及产品较轻的企业具有较大的适用性，多用于精密仪器、电子、轻工、食品、服装加工工业等，如图10-2所示。

图10-2 多层厂房

3、混合层数厂房

指同一厂房内既有单层又有多层的厂房，多用于化学工业、热电站等，如图10-3所示。

图10-3 混合层数厂房

（三）按生产状况分 1、热加工车间

指在高温状态下进行生产，生产过程中散发出大量热量、烟尘等有害物的车间。如铸造、炼钢、轧钢、锻压等车间等。

2、冷加工车间

指在正常温、湿度条件下进行生产的车间。如机械加工、机械装配、工具、机修等车

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间等。

3、恒温、恒湿车间

指在温度、湿度相对恒定条件下进行生产的车间。这类车间室内除装有空调设备外，厂房也要采取相应的措施，以减少室外气象条件对室内温、湿度的影响。如纺织车间、精密仪器车间、酿造车间等。

4、有侵蚀性介质作用的车间

指在含有酸、碱、盐等具有侵蚀性介质的生产环境中进行生产的车间。由于侵蚀性介质的作用，会对厂房耐久性有侵害作用，在车间建筑材料选择及构造处理上应有可靠的防腐蚀措施。如化工厂、化肥厂的某些车间，冶金工厂中的酸洗车间等。

5、洁净车间

指产品的生产对室内环境的洁净程度要求很高的车间。这类车间通常表现在无尘、无菌、无污染，如集成电路车间、医药工业中的粉针车间、精密仪表的微型零件加工车间等。

第二节 单层厂房的结构组成与类型

单层厂房的骨架结构，由支撑各种竖向的与水平的荷载作用的构件所组成。厂房依靠各种结构构件合理地连接为一整体，组成一个完整的结构空间以保证厂房的坚固、耐久。我国广泛采用钢筋混凝土排架结构和刚架结构，通常由横向排架、纵向联系构件、支撑系统构件和围护结构等几部分组成，如图10-4所示。

图10-4 单层厂房构件部位示意图

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一、横向排架

由基础、柱、屋架组成。厂房结构承受的纵向荷载（结构自重、屋面荷载、雪载和吊车竖向荷载等）及横向水平荷载（风载和吊车横向制动力、地震力）主要通过横向排架传至基础和地基，如图10-5所示。

图10-5 横向排架示意图

（一）基础

基础支撑厂房上部的全部荷载，并将荷载传递到地基中去，因此，基础起着承上传下的作用，是厂房结构中的重要构件之一。基础的类型主要取决于上部荷载的大小、性质及工程地质条件等。见图10-6、10-7、10-8所示。

1、当上部结构荷载不大，地基土质较均匀，承载力较大时，柱下多采用独立的杯形基础。若荷载轴向力大而弯矩小，且施工技术好，可采用薄壳基础和板肋基础。

2、当上部荷载较大，而地基承载力较小，柱下如采用上述独立基础，由于底面积过大使相邻基础之间的距离过小，此时可采用条形基础。这种基础刚度大，能调整纵向柱列的不均匀沉降。

3、当地基的持力层较深，地基表层土松软或为冻土，且上部荷载又较大，对地基的变形限制较严时，可考虑采用桩基础。

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图10-6 独立基础

图10- 7条形基础 图10-8 桩基础

（二）柱

排架柱是厂房结构中的主要承重构件之一，它不仅承受屋盖、吊车梁等传来的竖向荷载，，还承受吊车刹车时产生的纵向和横向荷载、风荷载等，这些荷载连同自重一起传递给基础。

1、厂房中的柱由柱身（又分为上柱和下柱）、牛腿及柱上预埋件组成。在柱顶上支承屋架，在牛腿上支承吊车梁。

2、柱的类型很多，按材料可分为钢筋混凝土柱、钢柱、砖柱等。按截面形式可分为单肢柱、双肢柱等。单肢柱的截面形式有矩形、工字形及空心管柱等；双肢柱的截面形式有平腹杆柱、斜腹杆柱、双肢管柱等。如图10-9所示。

目前单层工业厂房多采用钢筋混凝土矩形柱和工字形柱。矩形柱外形简单，施工方便，两个方向受力性能均较好，但不能充分发挥混凝土的承载能力且用量多，体重大，主要适用于截面尺寸在400mm×600mm以内及吊车较小的中小型厂房。工字形柱是将矩形柱受力较小的横截面中部的混凝土省去，一般可以节约30%～50%的混凝土和15%～20%的钢材，其特点是受力合理、质量轻、较经济，但生产制作较复杂，主要适用于截面及受力较大的厂房。双肢柱是由两根承受轴向力的肢柱和联系两根肢柱的腹杆组成，它比工字形柱受力更合理，也更经济，但施工也更复杂，主要适用于大型及重型厂房。

3、柱的预埋件是指预先埋设在柱身上与其它构件连接用的各种铁件（如钢板、螺栓及锚拉钢筋等），这些铁件的设置与柱的位置及柱与其它构件的连接方式有关，在进行柱的设

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计及施工时，应根据具体情况将这些铁件准确无误地埋在柱上。预埋件的位置及作用如图10-10 所示。

图10-9 柱子的类型

图10-10 柱的预埋件

注：1． M—1与屋架连接用埋件

2． M—2、M—3与吊车梁连接用埋件

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3． M—4、M—5与柱间支撑连接用埋件

（三）屋架（或屋面梁）

屋架或屋面梁是单层厂房排架结构中的主要结构构件之一，它直接承受屋面荷载和安装在屋架上的悬挂吊车、管道及其它工艺设备的重量，以及天窗架等荷载。屋架和柱、屋面构件连接起来，使厂房组成一个整体的空间结构，对于保证厂房的整体刚度起着重要作用。

1、屋架的类型

按材料分为混凝土屋架和钢屋架两类；按钢筋的受力情况分为预应力和非预应力两种。其中钢筋混凝土屋架在单层工业厂房中采用较多。

当厂房跨度较大时采用桁架式屋架较经济，其外形有三角形、梯形、折线形和拱形四种形式。

（1）三角形屋架

屋架的外形如等腰三角形，屋面坡度为1/2～1/5，适用于跨度9m、12m、15m的中、轻型厂房，如图10-11 所示。

图10-11三角形屋架

（2）梯形屋架

屋架的上弦杆件坡度一致，屋面坡度一般为1/10~1/12，适用于跨度为18m、24m、30m的中型厂房，如图10-12 所示。

图10-12 梯形屋架

（3）折型屋架

屋架上的弦杆件是由若干段折线形杆件组成。屋面坡度一般为1/5~1/15，适用于15m、18m、24m、36m的中型和重型工业厂房，如图10-13 所示。

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图10-13 折型屋架

（4）拱形屋架

屋架上的弦杆件是由若干段曲线形杆件组成。屋面坡度一般为1/3~1/30，适用于18m、24m、36m的中、重型工业厂房，如图10-14 所示。

图10-14拱形屋架

2、屋架与柱的连接

屋架与柱的连接方法有焊接和螺栓连接两种。焊接，就是将屋架（或屋面梁）端部支撑部位预埋铁件，吊装前先焊上一块垫板，就位后与柱顶预埋钢板通过焊接连接在一起，如图10-15（a）所示。螺丝连接是在柱顶伸出预埋螺栓，在屋架（或屋面梁）下弦端部预埋铁件，就位前焊上带有缺口的支撑钢板，吊装就位后，用螺母将屋架拧牢，为防止螺母松动，常将螺母与支撑钢板焊牢，如图10-15（b）所示。

图10-15 屋架与柱的连接

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3、屋架与屋面板的连接

每块屋面板的肋部底面均有预埋铁件与屋架（或屋面梁）上弦相应处预埋铁件相互焊接，其焊接点不少于三点，板与板缝隙均用不低于C15细石混凝土填实，如图10-16 所示。

图10-16 屋面板与屋架的连接

4、屋架与天沟板的连接

天沟板端底部的预埋铁件与屋架上弦的预埋铁件四点焊接，与屋面板间的缝隙加通长钢筋，再用不低于C15混凝土填实，如图10-17所示。

图10-17天沟板与屋架的连接

5、屋架与檩条的连接

檩条与屋架上弦的连接有焊接和螺栓连接两种，如图10-18所示。

图10-18 檩条与屋架的连接

a)檩条 b)焊接连接 c)螺栓连接

6、钢筋混凝土屋面梁

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主要用于跨度较小的厂房，有单坡和双坡之分，单坡仅用于边跨；截面有T形和工字形两种，因腹板较薄故称其为薄腹梁。屋面梁的特点是形状相对简单，制作和安装较方便，重心低，稳定性好，但自重较大。

二、纵向联系构件

纵向联系构件是由吊车梁、基础梁、连系梁、圈梁等组成，与横向排架构成骨架，保证厂房的整体性和稳定性；纵向构件主要承受作用在山墙和天窗端壁并通过屋盖结构传来的纵向风载、吊车纵向水平荷载、纵向地震力，并将这些力传递给柱子。

（一）吊车梁

根据生产工艺要求需布置吊车作为内部起重的运输设备时，沿厂房纵向布置吊车梁，以便安装吊车运行轨道。吊车梁搁置在牛腿柱上，承受吊车荷载（包括吊车起吊重物的荷载及启动或制动时产生的纵、横向水平荷载），并把它们传给柱子，同时也可增加厂房的纵向刚度。

吊车梁的类型很多，按截面形式分，有等截面的T形、I字形、元宝式吊车梁、等截面鱼腹梁、空腹鱼腹式吊车梁等；按生产制作方式分有非预应力钢筋混凝土与预应力钢筋混凝土；按材料分有钢筋混凝土吊车梁和钢吊车梁等，如图10-19所示。 a） 钢筋混凝土吊车梁 b） 预应力钢筋混凝土吊车梁 c） 钢吊车梁 图10-19 吊车梁 吊车梁与柱的连接多采用焊接连接的方法。安装前先在吊车梁底焊一块垫板，安装就位后再将垫板与柱子牛腿顶面的预埋件焊牢，以承受吊车的竖向荷载。吊车梁翼缘与上柱内缘

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的预埋件用角钢或钢板连接牢固，以承受吊车横向水平刹车力。吊车梁的对头空隙、吊车梁与柱间空隙用细石混凝土填实。如图10-20所示。

图10-20吊车梁与柱的连接

（二）基础梁

单层厂房采用钢筋混凝土排架结构时，外墙和内墙仅起围护或分隔作用。此时如果设墙下基础则会由于墙下基础所承受的荷载比柱基础小得多，而产生不均匀沉降，导致墙体开裂。因此一般厂房将外墙或内墙砌筑在基础梁上，基础梁两端架设在相邻独立基础的顶面，这样可使内、外墙和柱一起沉降，墙面不易开裂，截面形式多采用上宽下窄的梯形截面，图10-21所示。

图10-21基础梁与基础的连接

基础梁搁置的构造要求：

1、基础梁顶面标高应至少低于室内地坪50mm，高于室外地坪100mm。

2、基础梁一般直接搁置在基础顶面上，当基础较深时，可采用加垫块、设置高杯口基

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础或在柱的下部分加设牛腿等措施。

3、当基础产生沉降时，基础梁底的坚实土将对梁产生反拱作用；寒冻地区土壤冻胀也将对基础梁产生反拱作用，因此在基础梁底部应留有50～100 mm的空隙，寒冻地区基础梁底铺设厚度≥300 mm的松散材料，如矿渣、干砂，如图10-22所示。

图10-22 基础梁防冻措施

（三）连系梁

连系梁是厂房纵向柱列的的水平联系构件，主要用来增强厂房的纵向刚度，并传递风荷载至纵向柱列。

a） 连系梁截面形式及尺寸 b）连系梁与柱的连接

图10-23 连系梁与柱连接

有设在墙内与墙外两种，设在墙内的连系梁也称墙梁，有承重和非承重之分。当墙体高度超过一定限度时，砖砌体强度不足以承受其自重，可在墙体上设置连系梁，以承受其上部

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墙体的重量，并将该部分墙重通过连系梁传给柱子，这种连系梁称为承重连系梁（或墙梁），它与柱的连接需要有可靠的传力性能。承重连系梁一般为预制，搁置在牛腿柱上，采用螺栓连接或焊接连接。非承重连系梁的主要作用是在减少砖墙的计算高度，以满足其允许高厚比，同时承受墙上的水平荷载。非承重墙连系梁一般采用现浇，它与柱之间用钢筋拉接，只传递水平力而不传递竖向力，它将上部墙体的重量传给下部墙体，由墙下基础梁承受，如图10-23 所示。

（四）圈梁

圈梁是沿厂房外纵墙、山墙在墙内设置的连续封闭梁。它将墙体与厂房排架柱、抗风柱连在一起，以加强厂房的整体刚度及墙的稳定性。

圈梁的数量与厂房高度、荷载以及地基状况有关。圈梁的位置通常在柱顶设一道、吊车梁附近增设一道、如果厂房高度过高可考虑增设多道圈梁，并尽量兼做窗过梁。圈梁截面一般为矩形或L形。圈梁应与柱子伸出的预埋筋进行连接，如图10-24 所示。

图10-24 圈梁与柱连接

三、支撑系统与抗风柱 （一）支撑系统

单层厂房的支撑系统包括柱间支撑和屋盖支撑两大部分。其作用是加强厂房结构的空间刚度，保证结构构件在安装和使用阶段的稳定和安全；承受并传递水平风荷载、纵向地震力以及吊车制动时的冲击力。

1、柱间支撑

一般设在厂房变形缝的区段中部，其作用是承受山墙抗风柱传来的水平荷载和吊车产生

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的水平制动力，并传递给基础，以加强纵向柱列的整体刚性和稳定性，是必须设置的一种支撑。柱间支撑宜采用型钢制成钢构件，如图10-25所示

图10-25 柱间支撑

2、屋盖支撑

一般设在屋盖之间，其作用是保证屋架上下弦杆件在受力后的稳定，并保证将山墙传来的风荷载的传递。它包括水平支撑和垂直支撑两部分。

（1）水平支撑 一般布置在房架的上下弦杆之间，沿厂房横向或纵向布置。水平支撑有屋架上弦支撑、屋架下弦支撑、纵向水平支撑、纵向水平系杆等，如图10-26所示。

图10-26 屋盖支撑

（2）垂直支撑 是设置在屋架间的一种竖向支撑，它主要是保证屋架或屋面梁安装和使用的侧向稳定，并能提高厂房的整体刚度，如图2-9-26c)所示。

（二）抗风柱

由于单层工业厂房山墙一般比较高大，需承受较大的水平风荷载的作用，为保证山墙的稳定性，应在单层工业厂房的山墙处设置抗风柱以增加端部墙体的整体刚度和稳定性。抗风

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柱所承受的荷载一部分由抗风柱上端通过屋盖系统传递到纵向柱列，另一部分由抗风柱直接传给基础。

抗风柱的布置原则有两点：一是在柱的选型上一般与排架柱同类型；二是在不影响厂房端部开门的情况下抗风柱的间距取4．5～6m。

抗风柱截面形式常为矩形，尺寸常为400mm×600mm或400mm×800mm。抗风柱与屋架的连接多为铰接，在构造处理上必须满足以下要求：一是水平方向应有可靠的连接，以保证有效地传递风荷载；二是在竖向应使屋架与抗风柱之间有一定的相对竖向位移的可能性，以防抗风柱与厂房沉降不均匀时屋盖的竖向荷载传给抗风柱，对屋盖结构产生不利影响。因此屋架与抗风柱之间一般采用弹簧钢板连接。

四、围护结构 （一）外墙

单层厂房的外墙由于本身的高度与跨度都比较大，要承受自重和较大的风荷载，还要受到起重设备和生产设备的震动，因而必须具有足够的刚度和稳定性。

单层厂房外墙按承重方式不同分为承重墙、承自重墙和框架墙。承重墙一般用于中、小型厂房，其构造与民用建筑构造相似；当厂房跨度和高度较大，或厂房内起重运输设备吨位较大时，通常由钢筋混凝土排架柱来承受屋盖和起重运输荷载，外墙只承受自重起围护作用，这种墙称为承自重墙；某些高大厂房的墙体往往分成几段砌筑在墙梁上，墙梁支承在排架柱上，这种墙称为框架墙。承自重墙和框架墙是厂房外墙的主要形式。根据墙体材料不同，厂房外墙又可分为砌块墙、板材墙和轻质板材墙。

（二）屋盖结构

屋盖结构分为有檩体系和无檩体系两种。有檩屋盖由小型屋面板、槽板、檩条、屋架或屋面梁、屋盖支撑系统组成。其整体刚度较差，只适用于一般中、小型的厂房。无檩屋盖由大型屋面板、屋面梁或屋架等组成，其整体刚度较大，适用于各种类型的厂房。一般屋盖的组成有：屋面板、屋面架（屋面梁）、屋架支撑、天窗架、檐沟板等组成。

五、单层厂房的结构类型 （一）排架结构

排架结构是目前单层厂房中最基本的、最普遍的结构形式，柱与屋架（屋面梁）铰接，柱与基础刚接，如图10-27、图10-28 所示。屋架、柱子、基础组成了厂房的横向排架，连系梁、吊车梁、基础梁等均为纵向连系构件，它们和支撑构件将横向排架联成一体，组成坚固的骨架结构系统。依其所用材料不同分为钢筋混凝土排架结构、钢筋混凝土柱与钢屋架组

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成的排架结构和砖架结构。

图10-27 排架结构

图10-28排架结构示意图

（二）刚架结构

刚架结构是将屋架（或屋面梁）与柱子合并为一个构件，柱子与屋架（或屋面梁）的连接处为刚性节点，柱子与基础一般做成铰接。刚架结构的优点是梁柱合一，构件种类较少，结构轻巧，空间宽敞，但刚度较差，适用于屋盖较轻的无桥式吊车或吊车吨位不大、跨度和高度较小的厂房和仓库。常用的刚架结构是装配式门式刚架。门式刚架顶节点做成铰接的称为三铰门架。也可以做成两铰门式刚架。为了便于施工吊装，两铰门式刚架通常做成三段，常在横梁中弯矩为零（或弯短较小）的截面处设置接头，用焊接或螺栓连接成整体。常用的两铰和三铰刚架形式如图10-29、图10-30所示。

图10-29 门式刚架结构

a) 人字形刚架 b)带吊车人字形刚架 c)弧形拱刚架 d)带吊车弧形刚架

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图10-30 门式刚架结构示意图

第三节 厂房内部起重运输设备

为了满足生产工艺布置的需要，满足生产过程中原材料、半成品、成品的装卸、搬运以及进行设备的检修等，在厂房内部需设置适当的起重运输设备。厂房内部的起重运输设备主要有三类：一是地面运输设备，如板车、电瓶车、汽车、火车等；二是垂直运输设备，如安装在厂房上部空间的各种类型的起重吊车；三是辅助运输设备，如各种输送管道、传送带等。在这些起重设备中以各种形式的吊车对厂房的布置、结构选型等影响最大。常见的起重吊车设备主要有单轨悬挂式吊车、梁式吊车、桥式吊车和悬臂式吊车等类型。

一、 单轨悬挂式吊车

单轨悬挂式吊车是一种简便的、主要在呈条状布置的生产流水线上部的一种起重设备。它由电葫芦（即滑轮组）和工字形钢轨组成，如图2-9-31 所示。工字形钢轨悬挂在屋架下弦或屋面大梁的下面，电葫芦安装在钢轨上，按钢轨线路运行及起吊重物。

图10-31 单轨悬挂吊车

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单轨悬挂式吊车布置方便、运行灵活，可以手动操作，也可以电动操作，主要适用于5t以下货物的起吊和运输。由于轨道悬挂在屋架下弦或屋面大梁的下面，所以屋盖结构应有较大的刚度。

二、梁式吊车

梁式吊车由梁架和电葫芦组成。有悬挂式和支撑式两种类型，如图10-32 所示。悬挂式吊车是在屋架下弦或屋面梁下面悬挂双轨，在双轨上设置可滑行的单梁，在单梁上安装电葫芦。支撑式吊车是在排架柱的牛腿上安装吊车梁和钢轨，钢轨上设可滑行的单梁，单梁上安装滑轮组。两种吊车的单梁都可以按轨道纵向运行，梁上滑轮组可横向运行和起吊货物。因此，吊车可服务到厂房固定跨间的全部面积。

当梁架采用悬挂式布置时，起重量一般不超过5t，工作人员可在地面上手动或电动操纵，适用于起重工作量不大或检修设备；当梁架支撑于吊车梁上时，起重量一般不超过15 t，可以在地面上电动操纵，也可在吊车梁架一端的司机室内操纵。

图10-32 梁式吊车

三、桥式吊车

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桥式吊车由桥架和起重行车（或称小车）组成。桥式吊车是在厂房排架柱的牛腿上安装吊车梁及轨道，桥架支撑于吊车梁上，可沿吊车梁上的轨道纵向往返行驶，而起重行车则沿桥架横向移动，一般在桥架一端的起重行车上或司机室内操作，如图10-33所示。

根据运输要求，桥式吊车的起重行车上可设单钩或双钩（即主钩和副钩），也可设抓斗，用于装卸或运输散料。

由于桥式吊车是工业定型产品，应使厂房的跨度和高度与所选吊车的跨度相适应，并且满足运行安全的需要，同时在柱间适当位置设置通向吊车司机室的钢梯平台。

桥式吊车由于桥架刚度和强度较大，所以适用于跨度较大和起吊及运输较重的生产厂房，其起重范围可由5 t至数百吨，在工业建筑中应用很广。

图10-33 桥式吊车

四、悬臂吊车

常用的悬臂吊车有固定式旋转悬臂吊车和壁行式悬臂吊车两种，如图10-34 所示。固定式旋转悬臂吊车一般固定在厂房的柱子上，可旋转180○，其服务范围为以臂长为半径的半圆面积内，适用于在固定地点及供某一固定生产设备的起重、运输之用。壁行式悬臂吊车可沿厂房纵向往返行走，服务范围限定在一条一臂长为宽度的狭长矩形范围内。

图10-34 悬臂吊车

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悬臂吊车布置方便，使用灵活，一般起重量可达8～10 t，悬臂长可达8～10m，在实际工程中有一定应用。

第四节 单层厂房的柱网尺寸和定位轴线

单层厂房的定位轴线是确定厂房主要承重构件标志尺寸及相互位置的基准线，同时也是厂房设备安装及施工放线的依据。定位轴线的划分是在柱网布置的基础上进行的。

一、柱网尺寸及其选择

柱网是厂房承重柱的定位轴线在平面上排列所形成的网格。柱网尺寸的确定实际上就是确定厂房的跨度和柱距，跨度是柱子纵向定位轴线间的距离，柱距是相邻柱子横向定位轴线间的距离。通常把与横向排架平行的轴线称为横向定位轴线；与横向排架平面垂直的轴线称为纵向定位轴线。纵、横向定位轴线在平面上形成有规律的网格，如图10-35 所示。

柱网的选择与生产工艺、建筑结构、材料等因素密切相关，并符合《厂房建筑模数协调标准》（GBJ6—86）中的规定。

图10-35 单层厂房定位轴线

（一）跨度

两纵向定位轴线间的距离称为跨度。单层厂房的跨度在18m及18m以下时，取扩大模数30M数列，如9m、12m、15m、18m；在18m以上时取扩大模数60M数列，如24m、30m、36m等。

（二）柱距

两横向定位轴线的距离称为柱距。单层厂房的柱距应采用扩大模数60M数列，如6 m、

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12 m，一般情况下均采用6 m。抗风柱柱距宜采用扩大模数15M数列，如4．5 m、6 m、7．5 m。

二、定位轴线的划分及其确定

定位轴线的划分是以柱网布置为基础，并与柱网的布置相一致。厂房的定位轴线分为横向定位轴线和纵向定位轴线两种。

（一）横向定位轴线

厂房横向定位轴线主要用来标定纵向构件的标志端部，如屋面板、吊车梁、连系梁、基础梁、墙板、纵向支撑等。

1、中间柱与横向定位轴线的关系

除了靠山墙的端部柱及横向变形缝两侧的柱以外，一般中间柱的中心线与横向定位轴线相重合，且横向定位轴通过柱基础、屋架中心线及各纵向连系构件如屋面板、吊车梁等的接缝中心，如图10-36所示。

图10-36 中间柱与横向定位轴线的关系

2、山墙处横向定位轴线的关系

山墙为非承重墙时，墙内缘与横向定位轴线相重合，且端部柱的中心线应自定位轴线向内移600mm，如图10-37所示。定位轴线与山墙内缘重合保证了屋面板与山墙之间不留空隙，形成“封闭结合”，使构造简单。端柱自定位轴线内移600mm，保证了抗风柱能通至屋架上弦或屋面梁上翼处，并与之相连接。

山墙为砌体承重时，墙内缘与横向定位轴线间的距离应按砌体块料类别分别为半块或半块的倍数或墙厚的一半，以保证伸入山墙内的屋面板与砌体之间有足够的搭接长度。屋面板

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与砌体或砌体内的钢筋混凝土垫梁相连接。

图10-37 非承重山墙与横向定位轴线的关系

3、横向变形缝处柱与横向定位轴线的关系

横向伸缩缝、防震缝处的柱应采用双柱及两条横向定位轴线。柱的中心均应从定位轴线向内侧各移600mm。两轴线间加插入距αi，αi应等于伸缩缝或防震逢的宽度αe，如图10-38所示。这种定位轴线的方法，即保证了双柱间有一定的距离且有各自的基础杯口，以便于柱的安装，同时又保证了厂房结构不致因没有伸缩缝或防震逢而改变屋面板、吊车梁等纵向构件的规格，施工比较简单。

图10-38 伸缩缝、防震缝处柱与横向定位轴线的关系

（二）纵向定位轴线

纵向定位轴线主要用来标定厂房横向构件的标志端部，如屋架的标志尺寸以及大型屋面板的边缘。厂房纵向定位轴线应视其位置不同而具体确定。

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1、外墙、边柱与纵向定位轴线的关系

在有吊车的厂房中，为使吊车规格与厂房结构相协调，确定二者的关系如下：L = Lk +2e 式中 L — 厂房跨度，即纵向定位轴线间的距离；

Lk— 吊车跨度，即吊车轨道中心线间的距离（可查吊车规格资料）；

e — 吊车轨道中心线至定位轴线间的距离。一般取750 mm。当吊车为重级工作制而

需要设安全走道板，或者吊车起重量大于50t时可为1000 mm；在砖混结构的厂房中，当采用梁式吊车时，e值允许为500 mm。见图10-39所示。

e值是由上柱截面高度h，吊车端部构造尺寸B（即轨道中心线至吊车端部外缘的距离），

以及吊车运行侧方安全间隙尺寸Cb（吊车运行时，吊车与上柱内缘间的安全间隙尺寸）等因素确定的。h值由结构设计确定，一般为400～500 mm；B值由吊车生产技术要求确定，一般为186～400 mm；吊车侧方安全间隙Cb与吊车起重量的大小有关，当吊车起重量等于或小于50t时，Cb值取80 mm，吊车起重量等于或大于63t时，Cb为100 mm。

图10-39 吊车跨度与厂房跨度的关系

在实际工程中，由于吊车型式、起重量、厂房跨度、柱距以及是否设置吊车走道板等条件的不同，外墙、边柱与纵向定位轴线的关系可出现两种情况：

（1）封闭结合

当h+B+Cb≤e时，边柱外缘、墙内缘宜与纵向定位轴线相重合，此时屋架端部与墙内缘也重合，也就是说纵向定位轴线与边柱外缘、外墙内缘三者相重合，

见图2-9-40所示 。这样确定的轴线称为“封闭轴线”，形成“封闭结合”。这时屋架上可采用整数块标准屋面板（目前常用1．5m×6．0m大型板），经适当调整板缝后即可铺到屋架的标志端部，不需另设补充构件，屋面板与外墙内表面之间无缝隙，具有构造简单、施工

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方便的特点。适用于无吊车或只设悬挂式吊车的厂房。

（2）非封闭结合

当h+B+Cb＞e时，如再采用“封闭结合”的定位方法，已经不能满足吊车安全运行所需的净空尺寸。因此需将边柱外缘从定位轴线向外推移，即边柱外缘与纵向定位轴线之间增设联系尺寸αc，上部屋面板与外墙之间也出现空隙，也就是说纵向定位轴线与柱边缘、墙内缘不再重合，称为“非封闭结合”。见图10-40所示。此时屋顶上部空隙需做构造处理，处理方法一般有挑砖、加铺补充小板及结合檐沟等。

厂房是否需要设置联系尺寸及其取值多少，应根据所需吊车规格校核其实际安全间隙是否满足安全要求，此外还与柱距及吊车走道板等因素有关。

当厂房采用承重墙结构时，承重外墙的墙内缘与纵向定位轴线间的距离宜为半块砌块的倍数，或使墙体的中心线与纵向定位轴线相重合，若为带壁柱的承重墙，其内缘与纵向定位轴线相重合，或与纵向定位轴线相间半块或半块砌体的整数倍。

a）封闭结合 b) 非封闭结合

图10-40 墙、边柱与纵向定位轴线的关系

2、中柱与纵向定位轴线的关系

中柱处纵向定位轴线的确定方法与边柱相同，定位轴线与屋架或屋面大梁的标志尺寸相重合。

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（1）等高跨中柱与纵向定位轴线的定位 ①无变形缝时的等高跨中柱

等高厂房的中柱宜设单柱和一条纵向定位轴线，且上柱的中心线宜与纵向定位轴线相重合。上柱截面高度一般取600mm，以保证屋顶承重结构的支撑长度，如图10-41（a）所示。

当相邻跨内的桥式吊车起重量在30t以上，厂房柱距较大或有其他构造要求时中柱仍可采用单柱，但需设两条纵向定位轴线，两轴线间距离叫做插入距，用αi表示，此时上柱中心线与插入距中心线重合，如图10-41（b)所示。其插入距αi应符合3M数列（即300 mm或其整数倍）。当其围护结构为砌体时，αi可采用M/2（即50 mm）或其整数倍。

a）一条定位轴线 b)两条定位轴线

图10-41 等高跨中柱为单柱时的纵向定位轴线

②设变形缝时的等高跨中柱

当等高跨厂房设有纵向伸缩缝时，可采用单柱并设两条纵向定位轴线。伸缩缝一侧的屋架或屋面梁应搁置在活动支座上，两轴线间插入距αi等于伸缩缝宽αe。

图10-42 等高跨中柱为双柱时的纵向定位轴线

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等高跨厂房需设置纵向防震缝时，应采用双柱及双条纵向定位轴线。其插入距αi应根据防震缝的宽度α

e

及两侧是否“封闭结合”，分别确定为αe，或αe+αc，或αc+αe+αc，

如图10-42 （a）、（b）、（c)所示。

（2）不等高跨中柱与纵向定位轴线的定位 ①无变形缝时的不等高跨中柱

不等高跨处采用单柱时，把中柱看作是高跨的边柱；对于低跨，为简化屋面构造，一般采用封闭结合。根据高跨是否封闭及封墙位置的高低，纵向定位轴线按两种情况定位：

a．高跨采用封闭结合，且高跨封墙底面高于低跨屋面，高跨上柱外缘与封墙内缘及纵

向定位轴线相重合，宜采用一条纵向定位轴线。若封墙底面低于低跨屋面，宜采用两条纵向定位轴线，其插入距αi等于封墙厚度t，即αi=t，如图10-43（a）、（b）所示。

b．当高跨采用非封闭结合，上柱外缘与纵向定位轴线不能重合，应采用两条纵向定位轴线。插入距根据高跨封墙高度或是低于低跨屋面，分别等于联系尺寸或封墙厚度加联系尺寸αc，即αi=αc或αi=αc+ t，如图10-43（c）、（d）所示。

图10-43 高低跨处单柱与纵向定位轴线的关系 αi插入距；t封墙厚度；αc联系尺寸；t墙厚

②有变形缝时的不等高跨中柱

不等高跨处设纵向伸缩缝时，采用双柱、两条纵向定位轴线，并设插入距。其插入距α

i可根据封墙位置的高低，分别定为αi=αe或αi=αe+ t；根据高跨是否是封闭结合，分别定

为αi=αe或αi=αe+αc+ t，如图10-44所示。

（三）纵横跨相交处柱与定位轴线的联系

在纵横跨的厂房中，常在纵横跨相交处设有变形缝，使纵横跨在结构上各自独立。所以纵横跨应有各自的柱列和定位轴线，两轴线间设插入距，其定位轴线编号常以跨数较多的为

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标准。

图10-44 高低跨处双柱与纵向定位轴线的关系

第五节 单层厂房屋面与天窗

单层工业厂房屋面的功能、构造与民用建筑屋面基本相同，但由于面积大同时承受振动、高温、腐蚀、积灰等内部生产工艺条件的影响，也存在一定差异，单层工业厂房屋面具有以下特点：

1．单层厂房屋面除了承受自重、风、雪等荷载外，还要承受起重设备冲击荷载和机械振动的影响，因此要求其刚度、强度较大。

2．单层厂房体积巨大，屋面面积大，多跨成片的厂房各跨间有的还有高差，使排水路径长，接缝多，排水、防水构造复杂，并影响整个厂房的造价。

3．单层厂房屋面上常设有天窗，以便于采光与通风。设置各种采光通风天窗，不仅导致屋面荷载的增加，还使结构、构造复杂化。

4．恒温恒湿的精密车间要求屋面具有较高的保温隔热性能，有爆炸危险的厂房屋面要求防爆、泻压，有腐蚀介质的车间屋面要求防腐等。

一、单层厂房的屋面

在工业厂房的屋面构造中解决好屋面的排水和防水是厂房屋面构造的主要问题，较一般民用建筑构造复杂，同时应力求减轻自重，降低造价。

（一）屋面排水

单层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、屋面积大小等因素综合考虑。

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1、无组织排水

条件允许时，应优先选用无组织排水，如在少雨地区、屋面坡度较小和等级较低的厂房，多采用无组织排水方式。有一些特殊要求的厂房，在生产过程中会散发大量粉尘的屋面或散发腐蚀性介质的车间，容易造成管道堵塞而渗漏，宜采用无组织排水。无组织排水有檐口排水、缓长坡排水等方式。

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水板作保护层。

2、有组织排水

单层工业厂房有组织排水形式可具体归纳为以下几种： （1）挑檐沟外排水

屋面雨水汇集到悬挑在墙外的檐沟内，再从雨水管排下。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，见图10-45（a）。采用该方案时，水流路线的水平距离不应超过20米，以免造成屋面渗水。

(a) 外天沟外排水 (b) 长天沟外排水

(c) 内排水 (d) 内落外排水

1-天沟 2-立管 3-明（暗）沟 4-地下雨水管 5-悬吊管

图10-45 单层厂房屋面有组织排水形式

（2）长天沟外排水

在多跨厂房中，为了解决中间跨的排水，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，见图10-45（b）。长天沟板端部作溢流口，以防止在暴雨时因竖管来不及泻水而使天沟浸水。

该排水形式避免了在室内设雨水管，构造简单，排水简捷。 （3）内排水

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严寒地区多跨厂房宜选用内排水方案。中间天沟内排水将屋面汇集的雨水引向中间跨及边跨天沟处，再经雨水斗引入厂房内的雨水竖管及地下雨水管网，见图10-45（c）。

内排水优点是不受厂房高度限制，屋面排水较灵活，适用于多跨厂房。严寒地区采用可防止因结冻胀裂引起屋檐和外部雨水管的破坏。缺点是铸铁雨水管等金属材料消耗大，室内须设天沟，有时会妨碍工艺设备的布置，构造复杂，造价高。

（4）内落外排水

当厂房跨度不多或地下管线铺设复杂时，可用悬吊式水平雨水管将中间天沟的雨水引至两边跨的雨水管中，构成所谓内落外排水，见图10-45（d）。

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。

（二）屋面防水

单层厂房的屋面防水主要有卷材防水、构件自防水等类型。应根据厂房的使用要求和防水、排水的有机关系，结合屋盖形式、屋面坡度、材料供应、地区气候条件及当地施工经验等因素来选择合适的防水形式。

1、卷材防水

卷材防水在单层工业厂房中应用较为广泛，可分为保温和不保温两种。其构造做法与民用建筑基本相同，但厂房屋面往往承受冲击荷载、震动荷载，变形可能性大，易引起拉裂而渗漏。下面仅就几个特殊部位的构造处理加以介绍。

（1）接缝

大型屋面板相接处的缝隙，必须用细石混凝土灌缝填实。在无保温层的屋面上，屋面板短边端肋的交接缝处的卷材被拉裂的可能性较大，应加以处理。一般采用在交接缝上加铺一层干铺卷材延伸层（300㎜）的做法，效果较好。屋面板长边的交接缝处变形较小，一般不必特别处理。

（2）挑檐

屋面为无组织排水时，可用外伸的檐口板或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。见图10-46所示。

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a）

b）

a)卷材自然收头 b)附加镀锌铁皮收头

图10-46 挑檐构造

（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。见图10-47所示。

图10-47 纵墙外天沟外排水构造

（4）中间天沟

中间天沟设于等高多跨厂房的两坡屋面之间，一般用两块槽形板作天沟或去掉屋面板上的保温层而形成的自然中间天沟。见图10-48所示。

a）双槽板天沟 b) 在屋面板上直接做内天沟

图10-48 中间天沟排水构造

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（5）高低跨处泛水

如在厂房平行高低跨方向无变形缝，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，并作泛水处理。见图10-49所示。

a） 有天沟高低跨泛水 b）有天沟高低跨泛水 c）无天沟高低跨泛水

图10-49 高低跨处泛水

2、构件自防水

常用的是钢筋混凝土构件自防水屋面板，利用屋面板本身的密实性和抗渗性，对板缝进行局部处理而形成防水的屋面。构件自防水屋面具有省工、省料、造价低和维修方便的优点，但也存在容易引起风化、碳化，板面后期出现裂缝，油膏和涂料易老化等缺点。

钢筋混凝土构件自放水屋面板缝的处理方法归纳起来有嵌缝式、脊带式和搭盖式。 （1）嵌缝式、脊带式

嵌缝式构件自防水屋面是利用大型屋面板作防水构件，板缝嵌油膏防水。若在嵌缝上面再粘贴一层卷材作防水层，则成为脊带式防水，其防水性能更好。

（2）搭盖式防水

搭盖式构件自防水屋面的构造原理和瓦材相似，如用F型屋面板作防水构件，板的纵缝上下搭接，横缝和脊缝用盖瓦覆盖。这种屋面安装简便，但板形复杂，不便生产，在运输过程中易损坏等特点。

（三）屋面的保温与隔热 1、屋面的保温

屋面的保温有保温层铺在屋面板上部、保温层设在屋面板下部和保温层与承重基层相结合等三种做法。保温层铺在屋面板上部与民用建筑做法相同；保温层设在屋面板下部有直接

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喷涂保温层和吊挂保温层两种做法；保温层与承重基层相结合即把屋面板和保温层结合起来，甚至将承重、保温、防水功能三者合一，目前常用的有配筋加气混凝土屋面板和夹心钢筋混凝土屋面板。

2、屋面隔热

当厂房高度在9米以上可不考虑隔热，主要用加强通风来达到降温的目的，；当厂房高度小于9米或小于等于跨度的二分之一时宜作隔热处理，具体做法就是在屋面上架空混凝土板或预制水泥隔热拱。

二、厂房的天窗

在大跨度和多跨度的单层工业厂房中，由于面积大，仅靠侧窗不能满足自然采光和自然通风的要求，常在屋面上设置各种类型的天窗。

天窗按其在屋面的位置不同分为上凸式天窗、下沉式天窗和平天窗。 （一）上凸式天窗

上凸式天窗包括矩形天窗、M型天窗、梯形天窗等，这几种天窗构造均沿厂房纵向布置，双侧采光，是我国单层工业厂房采用最多的一种，但增加了厂房的体积和屋顶重量，结构复杂，造价高，抗震性能差。现就矩形天窗为例介绍上凸式天窗的构造。

矩形天窗主要由天窗架、天窗扇、天窗屋面板、天窗端壁、天窗侧板组成。见图10-50所示。

图10-50 矩形天窗构造

天窗侧板一般做成与屋面板长度相同的钢筋混凝土槽 1、天窗架

天窗架是天窗的承重构件，常用钢筋混凝土天窗架或钢天窗架，支承在屋架或屋面梁上，

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跨度有6米、9米、12米三种。钢筋混凝土天窗架一般由三榀或两榀预制构件拼接而成，各榀之间采用螺栓连接，支脚与屋架采用焊接；钢天窗架重量轻，制作吊装方便，常采用桁架式，其支架与屋架节点的连接一般也采用焊接，适用于较大跨度。

2、天窗屋面

天窗屋面的构造一般与厂房屋面构造相同，由于天窗宽度和高度一般均较小，故多采用无组织排水，并在天窗檐口下部的屋面上铺设滴水板；雨量多或天窗高度和宽度较大时，宜采用有组织排水。

3、天窗侧板

天窗侧板是天窗扇下的围护结构，相当于侧窗的窗台，其高度应能防止雨水溅入厂房内，并且不被积雪挡住天窗扇的开启，从厂房屋面至侧板上缘一般不小于300mm，经常有大风及多雪地区宜适当增高至400～600mm，过高会加大天窗架的高度。

天窗侧板一般做成与屋面板长度相同的钢筋混凝土槽型板，安装时将它与天窗架上的预埋件焊牢。

4、天窗端壁

天窗两侧的山墙称为天窗端壁。其作用是支承天窗屋面板，围护天窗端部。常采用预制钢筋混凝土肋型板，用于钢筋混凝土屋架，可根据天窗的跨度不同由三块或两块拼接而成。端壁板及天窗架与屋架上弦的连接均通过预埋件焊接，要求保温的车间侧板两肋之间应填入保温材料，外面再做泛水与厂房屋面连接。如图10-51所示。

图10-51 钢筋混凝土天窗端壁构造

5、天窗扇

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天窗扇多为钢材制成，按开启方式分为上悬式和中悬式，可按一个柱距独立开启分段设置，也可按几个柱距同时开启通长设置。

由于天窗位置较高，需要经常开关的天窗应设置开关器。 （二）下沉式天窗

下沉式天窗是在拟设天窗的部位把屋面板下移，铺在屋架的下弦上，利用屋架上、下弦之间的空间做成采光口或通风口。与矩形天窗相比可省去天窗架及其附件，从而降低了厂房的高度，减轻了天窗自重。根据下沉部位的不同可分为横向下沉式、纵向下沉式、井式天窗。以井式天窗为例介绍下沉式天窗的构造。

1、井式天窗的布置方式有单侧布置、两侧对称布置、两侧错开布置和跨中布置。 2、井式天窗构造组成有屋架、檩条、井底板、井口板、挡风侧墙、挡雨设施和排水装置等，如图10-52所示。

图10-52井式天窗的构造组成示例

2、井底板铺设有横向和纵向铺设两种方式。横向铺设是井底板平行于屋架摆设，铺板前应先在屋架下弦上搁置檩条；纵向铺设是把井底板直接放在屋架下弦上，可省去檩条，增加天窗垂直静空高度。

（三）平天窗

平天窗是根据采光需要设置带空洞的屋面板，在空洞上安装透光材料所形成的天窗。它具有采光效率高，不设天窗架，构造简单屋面荷载小，布置灵活等优点，但易造成太阳直接

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热辐射和眩光，防雨、防雹较差，易产生冷凝水和积灰。主要有以下三种类型：采光板、采光罩、采光带。

1、采光板是在屋面板上留孔，装平板式透光材料。

2、采光罩是在屋面板上留孔，装弧形采光材料，有固定和开启两种。 3、采光带指在屋面的纵向或横向开设6米以上采光口，装平板式透光材料。

第六节 轻钢结构工业厂房构造简介

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，它包括所有轻型屋盖下采用的钢结构。

一、 概述

轻钢结构与普通钢结构相比，有较好的经济指标。轻型钢结构不仅自重轻、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。是目前工业厂房应用较广泛且很有发展前途的一种结构。如图10-53所示。

轻型钢屋盖的用钢量一般为8～15kg/m2，与同条件下钢筋混凝土结构接近，且能节约大量的木材、水泥及其他建筑材料，将结构自重减轻为普通钢结构的70～80%，总的造价较低，也为改革笨重的结构体系创造了条件。

单层轻型房屋一般采用门式刚架为承重结构，其上设檩条、屋面板（或板檩合一的轻质大型屋面板），柱外侧有轻质墙面系统，柱内侧可设吊车梁。

图10-53 轻钢结构

二、轻钢结构工业厂房的构造 （一）门式刚架 1、刚架的形式及特点

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刚架结构是梁、柱单元构成的组合体，其形式种类多样，在单层工业厂房中应用较多的为单跨、双跨或多跨的单、双坡门式刚架。根据通风、采光的需要，这种厂房可设置通风口、采光带和天窗架等。

门式刚架结构有以下特点：

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，为长坡面屋顶创造了条件。 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，做到才尽其用。

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，风荷载的作用不容忽视。在轻屋面门式刚架中，地震作用不起控制作用。

⑦支撑可做的较轻便，将其直接或用水平节点板连接在腹板上。 ⑧结构构件可全部在工厂制作，工业化程度高。 2、门式刚架节点构造

（1）横梁和柱连接及横梁拼接。门式刚架横梁和柱连接，可采用端板竖放、端板斜放和端板平放。横梁拼接时宜使端板与构件外缘垂直。见图10-54所示。

a)端板竖放 b)端板斜放 c)端板平放 d)端板与构件外缘垂直

图10-54 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。

（2）刚架柱脚。宜采用平板式铰接柱脚，有必要时也可采用刚性柱脚。见图10-55所示。

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a)、b)平板式铰接柱脚 c)、d)刚性柱脚

图10-55 门式刚架柱脚形式 （3）牛腿 构造见图10-56所示。

图10-56 牛腿的节点构造

（二）屋架 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及房屋的使用要求。主要以三角形屋架、三角拱屋架和梭形屋架、平坡梯形钢屋架为主，如图10-57所示。轻型钢屋架与普通钢屋架在本质上无多大差别，两者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。

图10-57 轻型梯形钢屋架

2、支座节点构造

铰接梯形屋架支座节点的两种典型做法，见图10-58所示。

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图10-58 梯形屋架铰接支座节点

（三）檩条 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。

（1）实腹式檩条

实腹式檩条的截面形式如图10-59所示。

(a) (b) (c) (d) (e)

图10-59 实腹式檩条

槽钢檩条，见图10-59（a）；高频焊接轻型H型钢檩条，见图10-59（b）；卷边槽形冷弯薄壁型钢檩条，见图10-59（c）；卷边Z形冷弯薄壁型钢檩条，直卷边Z形冷弯薄壁型钢檩条，见图10-59（d），斜卷边Z形冷弯薄壁型钢檩条，见图10-59（e）。

（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。

（3）格构式檩条：格构式檩条可采用平面桁架式、空间桁架式及下撑式檩条。 2、檩条的连接构造

（1）檩条在屋架(刚架)上的布置和搁置

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。

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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。

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。

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10-60所示。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10-60 脊檩方案（双檩）

（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，这对一般不需要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丝。

（3）檩条与屋架、刚架的连接

实腹式檩条与屋架、刚架的连接处可设置角钢檩托，以防止檩条在支座处的扭转变形和倾覆。檩条端部与檩托的连接螺栓应不少于两个，并沿檩条高度方向设置。当檩条高度较小（小于120mm），排列两个螺栓有困难时，也可改为沿檩条长度方向设置。

（4）檩条的拉杆和撑杆

拉杆和撑杆的布置参见图10-61所示，互相采用螺栓连接。

图10-61 拉条和撑杆布置图

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（四）轻型围护结构

1、轻型墙面、屋面类型

轻型钢结构常采用的墙面和屋面材料有：压型钢板、太空板、加气混凝土屋面板、石棉水泥瓦和瓦楞铁等几种。

（1）压型钢板

压型钢板是目前墙面和轻型屋面有檩体系中应用最广泛的屋面材料，采用热镀锌钢板或彩色镀锌钢板，经辊压冷弯成各种波形，具有轻质、高强、美观、耐用、施工简便、抗震、防火等特点。单层板的自重为0.10～0.18kN／m2，当有保温隔热要求时，可采用双层板(两层钢板中间夹超细玻璃纤维棉、岩棉或聚氨脂等保温层)，双层板可分两大类，第一类松散组合体系由外到内依次为外层板、压型钢板、玻璃棉毯、铝薄布、檩条、内层压型钢板，其中内层可有可无，视装饰要求定。第二层为复合板体系，即将金属复合板直接固定到檩条上，复合板是用彩色涂钢板做面层，聚氨酯和聚苯乙烯泡沫做夹心材料，通过特定的生产工艺复合而成的隔热、保温夹心板。屋面全部荷载标准值(包括活荷载)一般不超过1.0kN／m2。

（2）太空板

太空板是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。其自重为0.45～0.85 kN/m2，屋面全部荷载标准值(包括活荷载)一般不超过1.5kN/m2。

太空板属板檩合一构件，在安装时，一般不需另设檩条，板与板之间留10mm的装配缝，嵌缝建议使用防水油膏。太空板上可直接铺设防水卷材，不需另设保温层及找平层，防水卷材宜使用橡塑防水卷材。太空板常用尺寸为3m×3m、1.5m×6m和3m×6m。

（3）加气混凝土屋面板

加气混凝土屋面板自重0.75～1.0kN/m2，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。

（4）石棉水泥瓦

属于传统的建筑材料，具有自重轻（约为0．2KN/㎡）、美观、施工简便等特点，但脆性大、易开裂破损，因吸水而产生收缩龟裂和挠曲变形等缺陷。

（5）瓦楞铁

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同样属于传统的建筑材料，具有自重轻（约为0．05KN/㎡）、美观、施工简便等特点，但瓦材规格尚未定型，工程使用中多为自行压制制作。

2、压型钢板墙面和屋面节点构造

（1）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、连接点要密封、门窗洞口要做防排水处理。

①单块墙板的构造 见图10-62所示。

图10-62 TRQB墙板

②墙面板的连接构造 见图10-63所示。

图10-63 墙板连接构造

③墙面板的转角构造 见图10-64所示。

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图10-64 墙板的转角构造

④墙身的窗洞口构造 见图10-65所示。

图10-65 墙身窗洞口构造

（2）屋面节点构造

①挑檐檐口节点 见图10-66所示。

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图10-66 挑檐檐口节点

②内天沟节点

端部内天沟节点如图10-67所示，中间天沟节点如图10-68所示。

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图10-67 端部内天沟节点

图10-68 中间内天沟节点

③屋脊节点 如图10-69所示。

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图10- 69屋脊构造

④女儿墙泛水节点 如图10-70所示。

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图10-70 女儿墙泛水节点构造

⑤变形缝节点

平屋面变形缝节点如图10-71所示，高低跨变形缝节点如图10-72所示。

图10-71 平屋面变形缝节点 图10-72 高低跨变形缝节点

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