混凝土结构设计规范-结构布置规定

1.厂房平面布置

（1）柱网布置 柱网是指厂房承重柱的纵向和横向定位轴线所形成的网络。柱网布置就是确定纵向定位轴线之间（跨度）和横向定位轴线之间（柱距）的尺寸。柱网尺寸确定后，承重柱的位置、屋面板、屋架、吊车梁和基础梁等构件的跨度和位置也随之确定。

柱网布置的原则如下：

1）在满足生产工艺及使用要求的前提下，力求建筑平面和结构方案经济合理。

2）为保证结构构件标准化和定型化，应遵守《厂房建筑模数协调标准》规定的统一模数制，以100mm为基本单位，用“M”表示，并规定建筑的平面和竖向协调模数的基数值均应取扩大模数3M。对于跨度和柱距尺寸的一般规定如下：当厂房跨度小于或等于18m时，跨度应取3m（30M）的倍数，即9m、12m、15m和18m；当厂房跨度大于18m时，跨度应取6m（60M）的倍数，即24m、30m、36m等，如图3-8所示；当工艺布置及技术经济指标有明显优势时，也可采用21m、27m和33m等跨度。厂房柱距一般采用6m（60M）；当工艺有特殊要求时，可局部抽柱，即采用12m；对某些有扩大柱距要求的厂房，也可采用9m及12m。

图3-8 纵向定位轴线与起重机的关系

3）柱网布置还应适当考虑施工条件，以及今后一定时期内的生产发展及技术革新要求。

（2）定位轴线 厂房定位轴线包括纵向定位轴线和横向定位轴线两类。它是确定厂房主要承重构件相互位置的基准线，同时也是施工放线和设备定位的依据。其中，沿厂房柱距方向的轴线称为纵向定位轴线，一般用编号A、B、C…表示；沿厂房跨度方向的轴线称为横向定位轴线，一般用编号①、②、③…表示，如图3-9所示。

定位轴线之间的距离与主要构件的标志尺寸是一致的。标志尺寸是构件的实际尺寸加上两端必要的构造尺寸。如大型屋面板的实际尺寸为1490mm×5970mm，标志尺寸为1500mm×6000mm；18m屋面梁（或屋架）的实际跨度为17950mm，标志跨度为18000mm，如图3-10所示。当横向定位轴线之间的距离与屋面板、吊车梁、连系梁等主要构件的标志尺寸相一致，或纵向定位轴线之间的距离与屋架、屋面梁等主要构件的标志尺寸相一致时，构件的端头与端头及端头与墙内缘相重合，不留缝隙，形成封闭结合，这种轴线称为封闭式定位轴线；否则，形成非封闭式结合，称为非封闭式定位轴线。

图3-9 柱网布置和定位轴线

图3-10 封闭式纵向定位轴线

1）纵向定位轴线。对无起重机或起重机起重量不大于30t的厂房，边柱外缘和纵墙内缘应与纵向定位轴线相重合，如图3-8b和图3-10所示；对起重机起重量大于30t的厂房，纵向定位轴线还与起重机的起重量和柱截面尺寸有关。为确保吊车梁和柱之间的构造连接以及起重机的安全行驶，纵向定位轴线之间的距离L和起重机轨距L_k之间存在如下关系（见图3-8a）：

L=L_k+2e （3-1）

式中 L_k——起重机跨度，即起重机轨道中心线间的距离，可由起重机规格查得；

e——e=B₁+B₂+B₃起重机轨道中心线至纵向定位轴线间的距离，一般取750mm，当起重机起重量大于75t时，宜取为1000mm；

B₁——起重机轨道中心线至起重机桥架外边缘的距离，可由起重机规格查得；

B₂——起重机桥架外边缘至上柱内边缘的净空高度，当起重机起重量不大于50t时，取B₂≥80mm，当起重机起重量大于50t时，取B₂≥100mm；

B₃——边柱的上柱截面高度或中柱边缘至其纵向定位轴线的距离。

①对厂房的边柱，当计算求得e=B₁+B₂+B₃≤750mm时，取e=750mm，纵向定位轴线可以与纵墙内边缘重合，其纵向定位轴线为封闭式，如图3-8b所示；当e＞750mm时，纵向定位轴线在距起重机轨道中心线750mm处，不与纵墙内边缘重合，其纵向定位轴线为非封闭式，如图3-8c所示。非封闭轴线与纵墙内边缘之间的距离称为联系尺寸，根据起重机起重量的大小可取150mm、250mm或500mm。

②对多跨等高厂房，当e≤750mm时，取e=750mm，纵向定位轴线一般与中柱的上柱中心线重合，如图3-8d所示；当e＞750mm时，需设两条定位轴线，此两条定位轴线间的距离称为插入距，插入距的中心线与上柱的中心线重合，如图3-8e所示。

③对多跨不等高厂房，当相邻两跨不等高时，纵向定位轴线一般与较高部分厂房上柱的外边缘重合，如图3-8f所示；当e＞750mm时，必须增设一条纵向定位轴线，如图3-8g所示，且插入距的值一般可取150mm、250mm。

2）横向定位轴线。横向定位轴线一般通过柱截面的几何中心。当横向定位轴线与屋面板的标志尺寸一致时，厂房尽端横向定位轴线与山墙内边缘重合；同时，将山墙处端柱中心线内移600mm，此时端部屋面板为一端悬臂板，其目的是使端部屋架与抗风柱和山墙的位置不发生冲突。这时屋面板端头与山墙内边缘重合，形成封闭式的横向定位轴线，如图3-11所示。为了使与山墙处屋面板的构造统一，伸缩缝两侧的柱中心线也须向两边各移600mm，使伸缩缝中心线与横向定位轴线重合，如图3-11所示。

（3）变形缝设置 变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝三种。

图3-11 厂房的横向定位轴线

1）伸缩缝的设置。由于结构埋入地下部分和暴露地上部分所处环境的温度变化不同，温度伸缩变形将导致厂房柱顶产生侧移，使结构产生温度应力。如果厂房的长度和宽度过大，当气温变化时，将使结构内部产生很大的温度应力；严重时可将墙面、屋面等构件拉裂，影响厂房的正常使用。由于温度应力与厂房的长度（或宽度）成正比，故为减小结构中的温度应力，可设置伸缩缝，将厂房结构分成几个温度区段。温度区段的长度取决于结构类型、施工方法和结构所处的环境等因素，附表F为《混凝土结构设计规范》规定的钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距。伸缩缝应从基础顶面开始，将两个温度区段的上部结构构件完全分开，并留有一定的宽度，使上部结构在气温有变化时，水平方向可以自由变形。

2）沉降缝的设置。单层厂房排架结构对地基不均匀沉降有较好的适应能力，故在一般单层厂房中可不设沉降缝；但当厂房相邻两部分高度差大于10m，相邻两跨间起重机起重量相差悬殊，地基承载力或下卧层土质有较大差别，或厂房各部分的施工时间先后相差很长致使土壤压缩程度不同等情况时，应考虑设置沉降缝。沉降缝应将建筑物从屋顶到基础完全分开，使缝两侧的结构可以自由沉降而互不影响。

3）防震缝的设置。位于地震区的单层厂房，当因生产工艺或使用要求而使其平、立面布置复杂，或结构相邻两部分的刚度和高度相差较大，以及在厂房侧边布置附属用房（如生活间、变电所等）时，应设置防震缝将相邻两部分分开。防震缝应沿厂房全高设置，两侧应布置墙或柱，基础可不设缝。为避免地震时防震缝两侧结构相互碰撞，防震缝应具有必要的宽度。防震缝的宽度根据抗震设防烈度和缝两侧中较低一侧房屋的高度确定。当厂房需要设置伸缩缝、沉降缝和防震缝时，三缝宜设置在同一位置处，并应符合防震缝的宽度要求。

（4）厂房剖面设计 厂房设计时须按生产工艺要求和有无起重机等因素，确定室内地面至屋架下弦地面及起重机轨道顶面的距离，分别以屋架下弦地面和起重机轨道顶面的标高来表示。对无起重机厂房，屋架下弦地面标高由设备高度和生产需要来确定；对有起重机厂房，根据起吊工作需要的净空，可按下式确定起重机轨道标高（见图3-12）

H₂=max（h₁+h₂+h₃+h₄+h₅，h₁+h₂+h₈+h₅） （3-2）

图3-12 厂房剖面高度示意图

屋架下弦底面的标高可按下式确定

H₁=h₂+h₆+h₇ （3-3）

式中 h₁——厂房内最高设备的高度，由工艺要求确定；

h₂——起吊重物时的超越安全高度，一般不小于500mm；

h₃——最大起吊重物的高度；

h₄——最小吊索高度；

h₅——起重机底面至起重机轨顶高度；

h₆——起重机轨顶至起重机小车顶面的尺寸；

h₇——起重机安全行驶所需的空隙尺寸，一般不小于220mm；

h₈——司机室至起重机底面的高度，可由起重机规格查取。

GB/T 50006—2010《厂房建筑模数协调标准》规定，一般厂房自室内地面至屋架下弦底面的高度为300mm（3M）的倍数；对有起重机厂房，自室内地面至起重机轨顶的标志高度为600mm（6M）的倍数，至非排架柱牛腿顶面的高度为300mm（3M）的倍数。

对多跨连续单层厂房，应按下列原则确定各相邻跨的高度：①当高跨一侧仅有一个低跨时，若高度差不大于2m，可不设高低跨；②当高跨一侧连续有两个低跨时，若高度差不大于1.8m，可不设高低跨；③当高跨一侧连续有三个或更多个低跨时，若高度差不大于1.5m，可不设高低跨。

2.支撑布置

支撑起着联系厂房各主要承重构件以构成空间受力骨架的作用。单层厂房中的支撑分为屋盖支撑和柱间支撑两大类，应结合厂房跨度、高度、屋架形式、有无天窗、起重机起重量和工作制、有无振动设备以及抗震设防等情况进行合理的布置。下面主要讲述各类支撑的作用和布置原则。

（1）屋盖支撑 屋盖支撑包括上、下弦横向水平支撑、纵向水平支撑、垂直支撑与纵向水平系杆、天窗架支撑等。

1）上弦横向水平支撑。上弦横向水平支撑是沿厂房跨度方向用交叉角钢、直腹杆和屋架上弦杆共同构成的水平桁架。其作用是保证屋架上弦杆在平面外的稳定和屋盖纵向水平刚度，同时还作为山墙抗风柱顶端的水平支座，承受由山墙传来的风荷载和其他纵向水平荷载，并将其传至厂房的纵向柱列。当屋盖为有檩体系，或虽为无檩体系但屋面板与屋架的连接质量不能保证，且山墙抗风柱将风荷载传至屋架上弦时，应在每一伸缩缝区段端部第一或第二柱间布置上弦横向水平支撑，如图3-13a所示；当厂房设有天窗，且天窗通过厂房端部的第二柱间或通过伸缩缝时，应在第一或第二柱间的天窗范围内设置上弦横向水平支撑，并在天窗范围内沿纵向设置一至三道通长的受压系杆，将天窗范围内各榀屋架与上弦横向水平支撑联系起来，如图3-13b所示。

图3-13 上弦横向水平支撑布置

2）下弦横向水平支撑。在屋架下弦平面内，由交叉角钢、直腹杆和屋架下弦杆组成的水平桁架，称为下弦横向水平支撑。其作用是将山墙风荷载及纵向水平荷载传至纵向柱列，同时防止屋架下弦的侧向振动。当屋架下弦设有悬挂式起重机或厂房内有较大的振动，以及山墙风荷载通过抗风柱传至屋架下弦时，应在每一伸缩缝区段两端的第一或第二柱间设置下弦横向水平支撑，如图3-14所示，并且宜与上弦、下弦横向水平支撑设置在同一柱间，以形成空间桁架体系。

3）纵向水平支撑。下弦纵向水平支撑是由交叉角钢、直杆和屋架下弦第一节间组成的纵向水平桁架。其作用是加强屋盖结构的横向水平刚度，保证横向水平荷载的纵向分布，加强厂房的空间作用，同时保证托架上弦的侧向稳定。当厂房内设有软钩桥式起重机且厂房高度大、起重机起重量较大（如等高多跨厂房柱高大于15m，起重机工作级别为A₄～A₅，起重量大于50t）或厂房内设有硬钩桥式起重机或设有大于5t悬挂式起重机或设有较大振动设备以及厂房内因抽柱或柱距较大而需设置托架时，应在屋架下弦端节间沿厂房纵向通长或局部设置一道下弦纵向水平支撑，如图3-15a所示；当厂房已设有下弦横向水平支撑时，为保证厂房空间刚度，纵向水平支撑应尽可能与横向水平支撑连接，以形成封闭的水平支撑系统，如图3-15b所示。

图3-14 下弦横向水平支撑布置

图3-15 纵向水平支撑布置

4）垂直支撑和纵向水平系杆。由角钢杆件与屋架直腹杆组成的垂直桁架，称为屋盖垂直支撑。其作用是保证屋架承受荷载后在平面外的稳定并传递纵向水平力，因此应与下弦横向水平支撑布置在同一柱间内。水平系杆分为上、下弦水平系杆。上弦水平系杆可保证屋架上弦或屋面梁受压翼缘的侧向稳定；下弦水平系杆可防止在起重机或有其他水平振动时屋架下弦发生侧向颤动。

当厂房跨度小于18m且无天窗时，一般可不设垂直支撑和水平系杆；当厂房跨度为18～30m、屋架间距为6m、采用大型屋面板时，应在每一伸缩缝区段端部的第一或第二柱间设置一道垂直支撑；当跨度大于30m时，应在屋架跨度1/3左右的节点处设置两道垂直支撑；当屋架端部高度大于1.2m时，还应在屋架两端各布置一道垂直支撑，如图3-16所示；当厂房伸缩缝区段大于90m时，还应在柱间支撑柱距内增设一道屋架间垂直支撑。

当屋盖设置垂直支撑时，应在未设置垂直支撑的屋架间，在相应于垂直支撑平面内的屋架上弦和下弦节点处设置通长的水平系杆。凡设在屋架端部主要支承节点处和屋架上弦屋脊节点处的通长水平系杆，均采用刚性系杆（压杆），其余均可用柔性系杆（拉杆）；当屋架横向水平支撑设在伸缩缝区段两端的第二柱间内时，第一柱间内的水平系杆均应用刚性系杆。

图3-16 垂直支撑和水平系杆布置

5）天窗架支撑。天窗架支撑包括天窗架上弦横向水平支撑、天窗架间的垂直支撑和水平系杆。其作用是保证天窗架上弦的侧向稳定和将天窗端壁上的风荷载传给屋架。天窗架上弦横向水平支撑和垂直支撑一般均设置在天窗端部第一柱间内；当天窗区段较长时，还应在区段中部设有柱间支撑的柱间内设置垂直支撑。垂直支撑一般设置在天窗的两侧；当天窗架跨度大于或等于12m时，还应在天窗中间竖杆平面内设置一道垂直支撑；天窗有挡风板时，在挡风板立柱平面内也应设置垂直支撑。在未设置上弦横向水平支撑的天窗架间，应在上弦节点处设置柔性系杆；对有檩无盖体系，檩条可以代替柔性系杆。图3-17所示为天窗架支撑布置图。

（2）柱间支撑 柱间支撑是纵向平面排架中最主要的抗侧力构件，其作用是提高厂房的纵向刚度和稳定性，并将起重机纵向水平制动力、山墙及天窗端壁的风荷载、纵向水平地震作用等传至基础。对于有起重机的厂房，按其位置可分为上柱柱间支撑和下柱柱间支撑。上柱柱间支撑位于起重机梁上部，并在柱顶设置通长的刚性系杆，用以承受作用在山墙及天窗端壁的风荷载，并保证厂房上部的纵向刚度；下柱柱间支撑位于吊车梁下部，承受上部支撑传来的内力、起重机纵向制动力和纵向水平地震作用等，并将其传至基础，如图3-18所示。

图3-17 天窗架支撑布置

图3-18 柱间支撑作用示意图

单层厂房有下列情况之一时，应设置柱间支撑：①设有工作级别为A₆～A₈的起重机，或A₁～A₅的起重机起重量在10t或10t以上时；②厂房跨度不小于18m，或柱高不小于8m时；③厂房纵向柱的总数每列在7根以下时；④设有3t以上的悬挂式起重机时；⑤露天起重机栈桥的柱列。

上柱柱间支撑一般设在伸缩缝区段两端与屋盖横向水平支撑相对应的柱间，以及伸缩缝区段中央或临近中央的柱间；下柱柱间支撑设置在伸缩缝区段中部与上柱柱间支撑相应的位置。这种布置方法，在纵向水平荷载作用下传力路线较短，且当温度变化时，厂房两端的伸缩变形较小，同时厂房纵向构件的伸缩受柱间支撑的约束较小，因而所引起的温度应力也较小。如下柱柱间支撑布置在伸缩缝区段的一端，则传力路线较长，同时厂房的伸缩变形也增大一倍；如下柱柱间支撑布置在伸缩缝区段的两端，由于厂房纵向伸缩受柱间支撑的约束较大，因此结构不易发生伸缩变形。后两种设置方式都会引起较大的温度应力，设计中应予以避免。

柱间支撑通常由交叉钢杆件（型钢或钢管）组成，交叉倾角一般为35°～55°，宜取45°；支撑钢构件的截面尺寸需经承载力和稳定计算确定。当柱间要通行或放置设备，或柱距较大而不宜采用交叉支撑时，可采用门架式支撑，如图3-19所示。

3.围护结构布置

支撑钢构件的截面尺寸需经承载力和稳定计算确定。当柱间要通行或放置设备，或柱距较大而不宜采用交叉支撑时，可采用门架式支撑，如图3-19所示。

围护结构主要包括屋面板、墙体、抗风柱、圈梁、连系梁、过梁、基础梁等构件。其作用是承受风、积雪、雨水、地震等荷载作用，以及地基不均匀沉降所引起的内力。下面主要讨论抗风柱、圈梁、连系梁、过梁及基础梁的作用及布置原则。

图3-19 柱间支撑作用示意图

（1）抗风柱 厂房山墙的受风面积较大，一般需设抗风柱，将山墙分成几个区段，使墙面受到的风荷载一部分（靠近纵向柱列区段）直接传给纵向柱列，另一部分则经抗风柱下端传至基础和经抗风柱上端通过屋盖系统传至纵向柱列。

当厂房高度及跨度均不大（如柱顶高度在8m以下，跨度不大于12m）时，可在山墙设置砖壁柱作为抗风柱；当厂房高度和跨度较大时，一般均采用钢筋混凝土抗风柱，柱外侧再贴砌山墙。当厂房高度很大时，山墙所受的风荷载很大，为减小抗风柱的截面尺寸，可在山墙内侧设置水平抗风梁或钢抗风桁架，如图3-20a、图3-20b所示，作为抗风柱的中间支座。抗风梁一般设于吊车梁的水平面，可兼作起重机的修理平台，梁的两端与吊车梁上翼缘连接，使一部分风荷载通过吊车梁传递给纵向柱列。

抗风柱一般与基础刚接，与屋架上弦铰接；当屋架设有下弦横向水平支撑时，也可与下弦铰接或同时与上、下弦铰接。抗风柱与屋架的连接方式应满足以下两个要求：一是在水平方向必须与屋架有可靠的连接，以保证有效地传递风荷载；二是在竖直方向应允许两者之间可产生一定的相对位移，以防止抗风柱与屋架沉降不均匀时产生不利影响。因此，两者之间一般采用竖向可以移动、水平方向又有较大刚度的弹簧板连接（见图3-20c）；如厂房沉降量较大时，宜采用槽形孔螺栓连接（见图3-20d）。

（2）圈梁、连系梁、过梁和基础梁 当厂房采用砌体围护墙时，一般需要设置圈梁、连系梁、过梁和基础梁。

1）圈梁。圈梁是设置于墙体内并与柱子连接的现浇钢筋混凝土构件，其作用是将墙体与排架柱、抗风柱等箍在一起，以增强厂房的整体刚度，防止由于地基的不均匀沉降或较大的振动荷载对厂房产生不利影响。圈梁与柱连接仅起拉结作用，不承受墙体自重，故柱子上不必设置支承圈梁的牛腿。

图3-20 抗风柱及其连接构造

圈梁的布置与墙体的高度、对厂房刚度的要求以及地基等情况有关。对无起重机厂房，当檐口标高小于8m时，应在檐口附近设置一道圈梁；当檐口标高大于8m时，宜在墙体适当部位增设一道圈梁。对于有桥式起重机的厂房，除在檐口附近或窗顶处设置一道圈梁外，尚应在吊车梁标高处或墙体适当部位增设一道圈梁；外墙高度大于15m时，还应适当增设。对于有振动设备的厂房，沿墙高的圈梁间距不应超过4m。

圈梁应连续设置在墙体内的同一水平面上，除伸缩缝处断开外，其余部分应沿整个厂房形成封闭状。当圈梁被门窗洞口切断时，应在洞口上部设置附加圈梁，其截面尺寸不应小于被切断的圈梁，如图3-21a所示。围护墙体应每隔8～10皮砖（500～600mm）通过构造钢筋与柱拉结，如图3-21b所示。

2）连系梁。当厂房高度较大（如15m以上）、墙体的砌体强度不足以承受本身自重，或设置有高侧跨的悬墙时，需在墙下布置连系梁。连系梁一般为预制构件，两端支承在柱外侧的牛腿上，通过牛腿将墙体荷载传给柱子。连系梁与柱之间可采用螺栓连接或焊接。连系梁除承受墙体荷载外，还具有连系纵向柱列、增强厂房的纵向刚度、传递纵向水平荷载的作用。

3）过梁。当墙体开有门窗洞口时，需设置钢筋混凝土过梁，以支承洞口上部墙体的重量。单独设置的过梁宜采用预制构件，两端搁置在墙体上的支承长度不宜小于240mm。在进行围护结构布置时，应尽可能地将圈梁、连系梁和过梁结合起来，使一种梁能兼起两种或三种梁的作用，以简化构造、节约材料、方便施工。

图3-21 圈梁搭接及围护墙与柱的拉结

4）基础梁。在单层厂房中，一般采用基础梁来承托围护墙体的重量（而不另做墙基础），并将其传至柱基础顶面，以使墙体和柱的沉降变形一致。基础梁常用截面形式有矩形、梯形和倒L形，可直接由标准图集选用。基础梁一般设置在边柱的外侧，两端直接放置在柱基础的顶面，不要求与柱连接；当基础埋置较深时，可将基础梁放置在混凝土垫块上（见图3-22）。基础梁顶面低于室内地面的距离不应少于50mm，底面距土层的表面应预留100mm左右的空隙，使梁可随柱基础一起沉降。在寒冷地区，应在梁下敷设一层干砂、砂渣等松散材料，防止冬季冻土上升将梁顶裂。

图3-22 基础梁布置