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1 前言
单层工业厂房能够提供一个大的室内生产空间，在厂房一般容易装备水平和竖直运输工具（吊车），并且单层厂房构建形式标准化，便于定型设计和工业化施工。因此，在工业建筑中得到广泛的应用。如重工业生产重的炼钢、铸造、装配、机修、金工；轻工业生产中的纺织等车间的厂房大多数均采用单层工业厂房。
厂房依据其生产规模，单层厂房可分为大、中、小型厂房。依据组成材料，单层厂房可分为混合结构厂房、钢结构厂房和钢筋混凝土结构厂房。文献[1]认为：对无吊车，或吊车吨位不超过50KN，跨度在15m 以内，柱距在6m 以内，无特殊要求的小型厂房，一般采用钢筋混凝土或轻钢屋架，承重砖柱作为主要承重构件。对有重型吊车（如1500KN 以上的吊车），跨度在36m 以上，常选用钢屋架，钢筋混凝土柱或全钢结构。
按结构形式，单层厂房可分为排架结构和刚架结构两种。排架结构主要是由屋架（或屋面梁）、柱和基础组成，柱与屋面梁铰接，与基础刚接。根据生产工艺和使用要求的不同，排架结构可做成等高、不等高和锯齿形等多种形式，是目前单层厂房结构的基本结构形式,其跨度可超过30m，高度可达（20~30m）或更高，吊车吨位可达150t甚至更大。排架结构传力明确，构造简单，施工较方便；刚架结构主要是指装配式钢筋混凝土门式刚架，柱和梁刚接成一个构件，柱常与基础铰接。钢架顶节点做成铰接的，称为三铰钢架，做成刚接的称为两铰钢架，为便于施工吊装，两铰钢架通常做成三段，在横梁中弯矩为零（或很小）的截面处设置接头，用焊接或螺旋连接成整体。文献[2]认为：我国于20世纪60年代初期开始在轻型厂房中采用混凝土刚架结构，目前已很少用了，但钢的刚架结构仍用得很广泛。
2 关于厂房结构设计文献回顾
2.1厂房的结构组成与布置
单层厂房的结构组成主要包括: 屋盖结构、纵（横）向平面排架和围护结构。屋盖结构的作用主要是围护和承重荷载，排架是厂房的基本承重结构，围护主要承受其他荷载，如墙体和构件的自重以及作用在墙面的风荷载。
单层厂房的结构布置包括厂房平面布置、支撑布置和围护结构布置等。
厂房的平面布置主要是柱网的布置，文献[3]认为：柱网布置的原则，首先满足生产工艺及使用要求，在此前提下力求建筑平面和结构方案经济合理；另外，还应遵守厂房建筑统一化基本规则的规定，为厂房设计标准化、生产工厂化和施工机械化创造条件。厂房承重柱或承重的纵向定位轴线的距离，称为跨度；横向定位轴线的距离，称为柱距。文献[1]认为：柱距一般采用6m 时是最经济的。纵向定位轴线与横向定位轴线在平面上构成的网格，称为柱网。
厂房的支撑布置分为屋盖支撑及柱间支撑两部分。主要作用是：保证结构构件的稳定与正常工作；增强厂房的整体稳定性和空间刚度；把纵向风荷载、吊车纵向水平荷载及水平地震作用等传递到主要承重构件；保证在施工安装阶段结构构件的稳定。文献[4]认为：工程实践证明，如果支撑布置不当，不仅会影响厂房的正常使用，甚至可能引起工程事故，应给予足够的重视。
单层厂房中的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、地震作用，以及地基产生不均匀沉降所引起的内力。
2.2构件选型和截面尺寸确定
单层厂房结构的结构构件有屋面板、天窗架、支撑、吊车梁、墙板、连系梁、基础梁、柱和基础等。除柱和基础外，这些构件一般都可以根据工程的具体情况，从工业厂房结构构件标准图集中选用合适的标准构件，不必另行设计。柱和基础一般应进行设计，故应先确定其截面尺寸。钢筋混凝土柱的形式可分为单肢柱和双肢柱两类。文献[4]认为:柱的截面尺寸是根据截面承载力和截面刚度两个条件决定的，后者是保证吊车正常运行避免吊车轮和轨道过早磨损的重要条件。厂房的基础一般采用柱下独立基础，其主要形式有杯形基础、高杯基础、爆扩桩基础和预制桩基础等。文献[4]认为:基础底面尺寸是根据基底反力和地基承载力由计算确定。基础高度和外形尺寸根据工程经验通过计算拟定。
2.3荷载计算与内力组合
作用在排架上的荷载分为恒荷载和活荷载两类。恒荷载一般包括屋盖自重、上柱自重、下柱自重、吊车梁和轨道零件自重、以及有时支撑在牛腿上的围护结构等重力等。活荷载一般包括屋面活荷载，吊车荷载，均布风荷载以及作用在屋盖支承处的集中风荷载等。单层厂房在使用过程中构件的自重主要属于竖向荷载，风荷载、吊车的水平荷载主要属于水平荷载。其中竖向荷载主要由横向排架承担，水平则由横向排架和纵向排架共同承担。
在计算内力的时候首先应致力于求出控制截面的内力而不一定是所有截面的内力，它们对构件的截面设计有着控制作用。当求出了各种荷载单独作用下控制截面上的内力以后，有两个问题需要解决：第一个问题是荷载组合，第二个问题是内力组合。荷载组合需要找出几种荷载作用下的最不利截面同时达到活荷载其设计值的可能性，内力组合需要找出在轴向力、弯矩和水平剪力搭配的钢筋量最大。文献[5]认为：内力组合时应注意以下几点：（1）每次组合都必须包括恒荷载项; （2）每次组合以一种内力为目标来决定荷载项的取舍；（3）当取 N为组合目标时，应使相应 M 绝对值尽可能的大； （4）风荷载项中有左风和右风两种，每次组合只能取其中的一种；（5）对于吊车荷载需要注意它们之间的关系。
2.4厂房抗震设计
单层钢筋混凝土柱厂房的震害一般表现是：6度、7度地震区主体结构完好，少数围护砖墙开裂外闪，个别围护砖墙倒塌；在8度区，随着场地类别不同，主题结构有不同程度破坏；在9度区主题结构破坏严重。文献[6]认为：不少资料还表明，震害轻重与场地类别密切相关，当结构自振周期与场地周期相接近时会产生类似的共振从而加大震害。单层钢筋混凝土厂房纵向抗震能力较差。此外还存在一些构件间联结构造单薄、支撑系统较弱、构件强度不足等薄弱环节，当发生地震时首先破坏。
关于厂房如何抗震布置文献[7]认为：厂房体型复杂活有贴建房屋和构筑物时，宜设防震缝；在厂房纵横跨交接处、大柱网厂房或不设柱间支撑的厂房，防震缝跨度可采用100mm—150mm，其他情况可采用50mm—90mm；厂房屋架宜采用钢屋架或重心较低的预应力混凝土、钢筋混凝土屋架；柱宜采用矩形、工字形截面柱或斜腹杆双肢柱等。
3 结语
由于厂房结构具有空间大、平面布局灵活多样的特点，满足了人们不断追求使用个性化的要求。随着社会的不断发展和人们物质生活水平的提高，工业厂房将会得到较大发展。设计厂房时，设计人应首先判断设计方案的可行性，对可能碰到的问题，提前采取措施予以解决，并对所有计算结果认真分析、判断，准确无误后方可应用于实际工程。
综上所述,在编写过程中让我自己学到了很多关于我的毕业设计 (某高校实验室厂房设计)的知识,在做厂房设计时要根据规范以及实际的环境,在满足生产工艺设计的要求下，合理的选择结构布置形式和构造做到经济合理，既安全可靠又能使厂房发挥更多功能（保温、隔热、防水等），争取将毕业设计做的最好。
参考文献
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