1、 钢排架（一）知识点要求：掌握排架柱与基础连接的方式，掌握排架柱与屋架的连接的方式以及其构造；了解排架与连系梁、支撑等构件的连接；知道排架施工图的表示方法，学会钢排架施工图的阅读；知道施工图的阅读；了解排架柱的制作，知道屋架拼接的施工流程以及排架安装。第一节 钢排架的构造排架由屋面梁或屋架、柱和基础组成，排架柱与基础固接，排架横梁与柱铰接。如图 7-1-1。图 7-1-1 排架形式通过对单层工业厂房的实际结构三维立体图的观察，可以让我们对实际构件有更直观的了解，单层厂房构造图如图 7-1-2 所示：图 7-3 铰接和刚接组合形式图 7-1-2 单层厂房构造简图1柱；2屋架；3吊车梁；4天窗架；
2、5柱间支撑一、排架柱与基础的连接（一）柱的类型1、柱的结构形式可以分为以下几种：（1）等截面柱：沿整个柱高度截面不变的柱如图 7-1-3 所示。一般适用于无吊车或吊起重量较小的轻型厂房。图 7-1-3 等截面柱（2）阶形柱：沿柱高度截面变化的柱，通常采用的有单阶柱和双阶柱两种，如图 7-1-4 所示。阶形柱有吊车的钢结构厂房中被广泛采用。图 7-1-4 阶形柱（a） 、 （b ） 、 （c ）为单阶柱， （d） 、 （e）为双阶柱（3）分离式柱：有两根独立柱肢，分别支撑屋盖横梁和吊车梁，并由水平连接钢板沿两柱肢高将两者连接成整体的柱，分离式柱制造比较简单，制作安装方便，但用钢量比阶形柱多，厂房
3、排架刚度比阶形柱要小，一般在厂房预留扩建时或厂房边列柱外侧设有露天吊车柱时，采用这种柱。（4）组合柱：钢与混凝土组成的柱，一般都是下柱采用钢筋混凝土结构，上柱采用钢结构。目前国内一些重型厂房中采用这类柱，以节省钢材并可以减轻柱本身的重量。随着我国钢材产量和品种规格的不断增加，以及建筑材料的革新，特别是轻型屋面材料的问世，这种组合柱将会逐渐由全钢结构柱所代替。2、柱的截面形式排架柱的结构形式有二种，即：实腹式和格构式。实腹式柱的截面形式如图 7-1-5 所示，格构式柱的截面形式如图 7-1-6 所示。7-1-5 实腹式柱截面积图 7-1-6 格构式柱截面选择柱的截面形式时，应根据柱的高度及其所承
4、受的荷载和所需要的截面的大小选择构造简单便于安装的形式。等截面柱的上柱，由于受力较小，一般采用截面较小的实腹式截面，常用的截面形式为对称焊接型工字形，如图 7-1-5（a）所示。自从我国自行生产宽翼缘 H型钢后，这类焊接工字形截面可以直接宽翼缘 H 型钢代替，如图 7-1-5（b）所示。宽翼缘H 型钢的翼缘宽度最宽可以做到比截面高度还要大的尺寸，完全可适用等截面实腹式柱和阶形柱的上柱。这样可以大大减少和加工的工作量。等截面实腹式柱的截面，也可以选择方形或长方形的钢管截面，如图 7-1-5（e）（g） ，前两种为冷弯焊接钢管，后一种为钢板焊接钢管。阶形柱的下段柱，除承受上柱的荷载外，还需要承受吊
5、车荷载。当下柱的截面高度小于或等于 1000mm 时，可以采用实腹式柱，其截面如图 7-1-5（c）或（d）所示，当下柱的截面高度超过 1000mm 时，一般均采用格构式柱，其常用的截面形式如图 7-1-6 所示，其中图（a） 、 （c ） 、 （d）和（e ）截面用于边列柱，图（b）和（ f）截面用于中列柱。所有工字形截面都可以采用宽翼缘 H 型钢，除非截面高度较大，我国无此规格，此时可采用三块钢板焊接的工字形截面。双阶柱的中段柱，除承受上柱的荷载外，还承受上层吊车荷载，同时要在腹板上开设通行孔。为了简化肩梁构造和增大柱的刚度，建议采用如图 7-1-5（c） 、 （d）所示的实腹式截面形式。
6、（二）柱脚形式及安装要求刚接柱脚不仅传递竖向荷载和水平荷载外，还要传递弯矩，计算和构造较为复杂，在工程中被普遍采用。刚性柱脚就其构造形式可分为三种形式：露出式柱脚如图 7-1-7（a） 、 （b）所示，埋入式或插入式柱脚如图 7-1-7（c） 、 （d）所示，以及外包式柱脚，如图 7-1-7（e）所示。若按柱脚的结构形式则可分为整体式柱脚和分离式柱脚，如图 7-1-7 所示。露出式柱脚和埋入式柱脚均可采用整体式柱脚和分离式柱脚两种。整体式柱脚一般只用于实腹式柱和截面较大的格构式柱。钢柱的安装一般采用三种方法，即采用钢垫板方案、混凝土垫块方案和调平螺帽与调平钢板方案。1、采用钢垫板方案时，一般在
7、柱脚底板下四处设置钢垫板，每处钢垫板不宜超过三层，柱脚底板与基础顶面之间留出 40 一 60mm 的灌浆层。钢柱安装校正后，先将柱脚底板与钢垫板以及垫板之间均以点焊固定，再灌注混凝土或水泥砂浆，如图 7-1-8 所示。图 7-1-7 柱脚示意图（a）整体式柱脚；（b）分离式柱脚；（c ）埋入式柱脚；（d）插入式柱脚；（e）外包式柱脚 图 7-1-8 采用钢垫板的柱脚安装方案2、对于重大型宜采用钢筋混凝土预制垫块的方案图 7-1-9。此时，混凝土垫块上表面必须保持平整并用水准仪找平至设计标高，然后在垫块四周用高标号细石混凝土固定，待达到混凝土强度后再吊装。3、对于一般钢柱而言，特别是较轻型的钢柱
8、可采用调平螺帽的方案，即在每个柱的柱脚锚栓上配置双螺帽，其中一个螺帽设置在柱底板的下面，用来调整柱底板的标高如图 7-1-10所示。若柱本身重量较重，可采用调整螺帽上放置一块平面尺寸与柱底板相同，厚度为3mm 的调平钢板方案（7-1-10） ，先用调平螺帽将调平钢板校正到设计标高，然后再吊装柱子。完成钢柱安装工序后，将上部结构全部安装校正完毕，再将钢柱底面与基础顶面间的空隙用不收缩的高强度等级的水泥砂浆或细石混凝土浇灌密实。一般柱脚底板的底面与基础顶面间的空隙小于 50mm 时，可采用水泥砂浆浇灌，超过 50mm 则应采用细石混凝土浇灌。最后将柱子的柱脚锚栓螺母拧紧，并将螺母与垫板以及垫板与柱
9、脚锚栓支承托座焊牢。图 7-1-9 采用提凝士垫块的柱脚安装方案图 7-1-10 采用调平螺帽和调平钢板的柱脚安装二、排架柱与屋架的连接（一）屋盖支撑1、屋架上弦横向水平支撑有檩屋盖，在屋架与屋架上弦之间设置一组交叉的钢系杆再结合檩条，使屋架上弦沿屋面组成了水平桁架，支撑大大增强了屋盖体系的整体刚度，并将山墙部分风荷载传递到厂房两侧的纵向柱列，保证了屋架上弦或屋面梁上翼缘的侧向稳定。无檩屋盖，当屋面为大型屋面板且无天窗时，采用屋面板与屋架或屋面梁三点焊接，且屋面板纵肋间的空隙用C20 细石混凝土灌实，能保证屋盖平面的稳定，并能传递山墙的风荷载，则认为可起到上弦横向支撑的作用，不需再设屋架上弦横
10、向水平支撑。如图 7-1-11（a） 。2、屋架下弦横向水平支撑下弦横向水平支撑的作用是保证将屋架下弦受到的水平力传至纵向排架柱顶。所以，当屋架下弦设有悬挂吊车或受到其它水平力，如抗风柱与屋架下弦连接时，则应设置下弦横向水平支撑。如图 7-1-11（b） 。3、屋架间垂直支撑与水平系杆屋架间的垂直支撑和下弦水平系杆是用以保证屋架的整体稳定，防止在吊车工作时或有其他振动时屋架下弦的侧向颤动。上弦水平系杆的作用则是保证屋架上弦或屋面梁受压翼缘的侧向稳定。当屋面梁或屋架的跨度 l18m，且无天窗时，一般可不设垂直支撑和水平系杆；当 l18m 时，应在第一或第二柱间的屋架跨中设置一道垂直支撑，并在各榀
11、屋架跨中的下弦中点处设置钢筋混凝土水平系杆，当为梯形屋架时还应在屋架支座处设垂直支撑；当屋架跨度 l30m 时，则须再增设一道屋架垂直支撑和钢筋混凝土水平系杆。如图 7-1-11（c ） 。图 7-1-11 屋盖支撑布置(a)上弦横向水平支撑及上弦纵向系杆平面布置图；(b)下弦横向和纵向水平支撑平面布置； (c)屋架垂直支撑布置4、屋架的纵向水平支撑下弦纵向水平支撑是为了提高厂房的刚度，保证横向水平力纵向分布，增强排架的空间工作而设置的。如果厂房设有横向支撑时，则纵向支撑应尽可能同横向支撑形成封闭的支撑体系。当设有托架时，必须设置纵向水平支撑。如果只在部分柱间设有托架，则必须在设有托架的柱间和
12、两端相邻的一个柱间设置纵向水平支撑，以承受屋架传来的风力。如图 7-1-11（b） 。（二）柱子与屋架的连接排架结构：屋架和柱铰接，柱与基础一般为刚接。柱一般与基础固接，与屋梁上弦铰接，根据具体情况也可与屋架的上下弦同时铰接。柱与屋架连接必须满足两个要求：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，二是在竖向允许两者之间有相对位移的可能性，以防止因抗风柱与排架柱之间产生不均匀沉降而对厂房结构产生不利影响。所以，柱和屋架一般采用竖向可以移动、水平向又有较大刚度的弹簧板连接；如果柱的沉降差较大时，则宜采用螺栓连接，如图 7-1-12 所示。(a)焊接连接 （b）螺栓连接7-1-12
13、 屋架与柱子的连接1-上弦杆；2-下弦杆；3-节点板；4- 加劲肋；5-底板三、排架与连系梁、支撑等构件的连接（一）柱间支撑1、为确保房屋承重结构的正常工作，一般需要沿房屋纵向柱之间设置柱间支撑，其作用是：（1）用以保证房屋的纵向稳定和空间刚度；（2）确定柱在排架平面外的计算长度；（3）承受房屋端部山墙风力、吊车纵向刹车荷载、温度应力和地震作用，并将上述荷载传至基础上。2、柱间支撑由以下各部分组成：（1）在吊车梁以上至屋架下弦设置的上段柱的柱间支撑，以及当为双阶柱时，上下两层吊车梁之间设置的中段柱的柱间支撑；（2）在吊车梁以下至柱脚处设置的下段柱的柱间支排；（3）屋架端部的垂直支撑和屋架端部上
14、下弦标高处的纵向系杆、吊车梁、辅助衍架以及柱本身等都是柱间支撑体系的组成部分，如图 7-1-13 所示。图 7-1-13 柱间支撑的组成1-屋架端部垂直支撑；2-上段柱间支撑； 3-下段柱间支撑；4-吊车梁( 或辅助衍架)；5-柱；6-屋架端部上、下弦水平系杆3、柱间支撑的形式主要有下列四种：（1）十字形交叉支撑，如图 7-1-14(d)所示，这种支撑由于传力直接，构造简单，用料较省，刚度也大，因此是常用的一种形式。（2）空腹式门形支撑，如图 7-1-14(a)、(b)、(c)所示，这种支撑用料较多，刚度也较差，只有在特殊需要时如该处要设门洞或放设备)才采用。（3）八字形支撑，如图 7-1-1
15、4(a)、(b)所示。对于上柱，当柱距 l 与柱间支撑的高度 h之比大于 2.5 时，可采用这种支撑。（4）人字形支撑，如图 7-1-14(c)所示。对于上柱，当柱距 l 与柱间支撑的高度 h 之比大于 2 时，可采用这种支撑。图 7-1-14 柱间支撑的形式l-字形支撑；2-腹式门形支撑；3- 字形交叉义撑；4-字形支撑4、布置往间支撑时应满足下列要求：（1）应满足房屋生产净空的要求；（2）应满足房屋纵向刚度的要求，同时还应考虑柱间支撑的设置对房屋结构温度变形的影响，及由此产生的附加应力；（3）柱间支撑的设置应与屋盖支撑布置相协调，一般均与屋盖上、下弦横向支撑及垂直支撑设在同一柱距内；（4）每一温度区段的每一列柱，一般均应设置柱间支撑。5、柱间支撑布置的原则：
