重型單層工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)

1、2024/3/31,1,3.1 結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)布置3.2 計(jì)算原理3.3 鋼屋架設(shè)計(jì)3.4 吊車梁設(shè)計(jì),,,,,第三章 重型單層工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),一般說(shuō)明 屋架外形及腹桿形式 屋蓋支撐,,3.1 結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)布置,3.1.1 一般說(shuō)明,重型廠房的組成： 柱、屋架、吊車梁、天窗架、支撐。,屋蓋結(jié)構(gòu)體系：,鋼屋架—大型屋面板結(jié)構(gòu)體系,鋼屋架—檁條—輕型屋面板結(jié)構(gòu)體系,橫梁—檁條—輕型屋面板結(jié)構(gòu)體系,吊車的工

2、作制等級(jí)與工作級(jí)別的對(duì)應(yīng)關(guān)系,（按照吊車使用的頻繁程度）,1.影響柱網(wǎng)布置因素： 1）生產(chǎn)工藝流程要求： 2）結(jié)構(gòu)上的要求：在保證廠房具有必需的剛度和強(qiáng) 度的同時(shí)，注意柱距和跨度的類別盡量少些，以 利施工。 3）經(jīng)濟(jì)要求： 4）模數(shù)要求：柱距L的取值: 一般地，在跨度不小于 30m、高度不小于14m、吊車額定起重量不小于 50t時(shí)，柱距取12m較為經(jīng)濟(jì);參數(shù)較小

3、的廠房取 6m柱距較為合適。如果采用輕型圍護(hù)結(jié)構(gòu)，則取 大柱距15m，18m及24m較適宜。,3.1.1.1 柱網(wǎng)布置和計(jì)算單元,圖3-2 柱網(wǎng)布置,2.溫度收縮縫 : 超出表3-2中數(shù)值時(shí),應(yīng)考慮溫度應(yīng)力和溫度變形 的影響,溫度區(qū)段長(zhǎng)度表(m) 表3-2,拔柱：由于工藝要求或其它原因，有時(shí)需要將柱距局部加大。如圖3．2中，在縱向軸線B與橫向軸線L相交處不設(shè)柱子，因而導(dǎo)致

4、軸線k和m之間的柱距增大，這種情形有時(shí)形象地稱為拔柱。托架（托梁）：上承屋架，下傳柱子。,托架與屋架的連接 疊接：構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于施工，但托架（托 梁）受扭。,平接：可以有效地減輕托架（托梁）受扭的 不利影響，較常用。,托梁與屋架的連接,3.1.1.2 橫向框架及其截面選擇,,,橫向框架梁與柱的連接形式：剛接框架：（a)、（b）橫梁與柱子的剛接連接鉸接框架：（c）橫梁與柱子的鉸接連接。,柱

5、腳剛接：可以削減上柱柱頂?shù)膹澗刂担?增大橫向框架的剛度。 鉸接框架：橫梁與柱子鉸接，適用于吊車起 重量不很大的輕型維護(hù)結(jié)構(gòu)。 剛接框架：橫梁與柱子剛接。適用于設(shè)有 雙層吊車，裝備硬鉤吊車等的 單跨重型廠房。,階梯形柱：上段柱：實(shí)腹式,格構(gòu)式。 下段柱：綴條格構(gòu)式。 分離式柱：吊車肢,屋蓋肢,,,優(yōu)點(diǎn)：減小

6、兩肢在框架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度, 兩肢分別單獨(dú)承擔(dān)荷載 。,階梯形下柱的常見(jiàn)截面形式：,,圖3-6 雙肢格構(gòu)式柱,A6一A8級(jí)吊車的單跨廠房,,雙臂肩梁：剛度大，整體性好，適宜用于柱截 面寬度較大（不小于900mm)的情形。,肩梁 ：將各階柱段連在一起。,,肩梁,單臂肩梁,雙臂肩梁,構(gòu)造要求：肩梁慣性矩宜大于上柱的慣性矩，其線剛度與下柱單肢線剛度之比一般宜不小于25，其高跨比可控制在0.35～0.5之間。

7、,下層柱間支撐：吊車梁下部的柱間支撐,3.1.1.3 柱間支撐,上層柱間支撐：吊車梁上部的柱間支撐,1.柱間支撐的布置： 1）每列柱都要設(shè)柱間支撐。 2）多跨廠房的中列柱的柱間支撐要與邊列柱的柱 間支撐布置在同一柱間。 3）下層柱間支撐一般宜布置在溫度區(qū)段的中部， 以減少縱向溫度應(yīng)力的影響。 4）上層柱間支撐除了要在下層柱間支撐布置的柱 間設(shè)置外,還應(yīng)當(dāng)在每個(gè)溫度區(qū)

8、段的兩端設(shè)置。 5）每列柱頂均要布置剛性系桿。,吊車梁工程實(shí)例,2.柱間支撐的作用： 1）承受并傳遞縱向水平荷載： 作用于山墻上的風(fēng)荷載、吊車縱向水平荷載、 縱向地震力等。 2）減少柱在平面外的計(jì)算長(zhǎng)度。 3) 保證廠房的縱向剛度。,3.柱間支撐的形式：,桁架是指由直桿在端部相互連接而組成的格子式結(jié)構(gòu)。桁架中的桿件大部分情況下只受軸線拉力或壓力。應(yīng)力在截面上均勻分布，桁架用料經(jīng)濟(jì)，結(jié)構(gòu) 的自重小，易于構(gòu)成各種外形

9、以適應(yīng)不同的用途 。在工業(yè)與民用房屋建筑中，當(dāng)跨度比較大時(shí)用梁作屋蓋的承重結(jié)構(gòu)是不經(jīng)濟(jì)的，這時(shí)都要用桁架 。,3.1.2屋架外形及腹桿形式,3.1.2.1桁架的應(yīng)用,3.1.2.2桁架的外形及腹桿形式,3.1.2.3.確定桁架形式的原則,三角形屋架：適合于波形石棉瓦、瓦楞鐵皮, 坡度一般在1/3～1/2,梯形屋架：壓型鋼板和大型鋼筋混凝土屋面板，坡度一般在1/2～1/8,1.滿足使用要求：,2.受力合理：

10、 1）弦桿：使各節(jié)間弦桿的內(nèi)力相差不太大 。 簡(jiǎn)支屋架外形與均布荷載下的拋物線 形彎矩圖接近時(shí)，各處弦桿內(nèi)力才比 較接近。,2）腹桿：應(yīng)使長(zhǎng)桿受拉短桿受壓，且腹桿數(shù) 量宜少，腹桿總長(zhǎng)度也應(yīng)較小。,單向斜桿式：,,斜腹桿受拉 豎腹桿受壓 合理,斜腹桿受壓豎腹桿受拉不合理,再分式腹桿∶減少受壓上弦節(jié)間尺寸，避

11、 免節(jié)間的附加彎矩也減少了上 弦桿在屋架平面內(nèi)的長(zhǎng)比 。交叉式腹桿∶主要用于可能從不同方向受力 的支撐體系。,再分式腹桿,交叉式腹桿,3 .制造簡(jiǎn)單及運(yùn)輸與安裝方便 桿件數(shù)量少，節(jié)點(diǎn)少，桿件尺寸劃一及節(jié) 點(diǎn)構(gòu)造形式劃一。平行弦桁架最容易符合 上述要求。 4. 綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果好,三角形屋架下弦下沉，弦桿交角增大，方便制造，屋架重心降低

12、，提高了穩(wěn)定性。,可有效降低屋架對(duì)支撐結(jié)構(gòu)的推力。,根據(jù)不同的條件桁架形式可以有很多變化,跨度 L—工藝及使用要求 高度 H—經(jīng)濟(jì)、剛度、運(yùn)輸、坡度等 各種屋架中部高度： 三角形屋架： 中部高度H≈(1/6～1/4)L 梯形屋架 ： 中部高度H≈(1/10～1/6)L 端部高度H0≈(1.8～2.1m),3.1.2.4 桁架主要尺寸的確定,3.1.3屋蓋支撐,屋蓋上弦橫向水平支撐

13、 屋蓋下弦橫向水平支撐 屋蓋下弦縱向水平支撐 豎向支撐 系桿,,圖3．16屋蓋支撐作用示意圖,1.保證屋蓋結(jié)構(gòu)的幾何穩(wěn)定性。,幾何可變體系屋架側(cè)傾,幾何不變體系屋架穩(wěn)定,3.1.3.1屋蓋支撐的作用,2.保證屋蓋的剛度和空間整體性 橫向水平支撐是一個(gè)水平放置(或接近水平放置)的桁架,支座是柱或垂直支撐 ?？v向水平支撐：提高屋架平面內(nèi)（橫向）抗彎剛度，使框架協(xié)同工作，形成空間整體性，減少橫向水平荷載作用下的變

14、形。,3.為弦桿提供適當(dāng)?shù)膫?cè)向支承點(diǎn) 支撐可作為屋架弦桿的側(cè)向支承點(diǎn)，減小弦桿在屋架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度，保證受壓上弦桿的側(cè)向穩(wěn)定，并使受拉下弦保持足夠的側(cè)向剛度。 4.承擔(dān)并傳遞水平荷載 如傳遞風(fēng)荷載、懸掛吊車水平荷載和地震荷載。 5.保證結(jié)構(gòu)安裝時(shí)的穩(wěn)定與方便,3.1.3.2屋蓋支撐的布置,1.上弦橫向水平支撐布置原則:在有檁條或只采用大型屋面板的屋蓋中都應(yīng)設(shè)置屋架上弦橫向水平支撐，當(dāng)有天窗架時(shí)，天窗架上弦也應(yīng)設(shè)置橫

15、向水平支撐。 設(shè)置在房屋的兩端 ,一般設(shè)在第一個(gè)柱間或設(shè)在第二個(gè)柱間,間距L0≤60m。,上弦橫向水平支撐布置圖,2.下弦橫向水平支撐布置原則 ：當(dāng)跨度L≥18m；設(shè)有懸掛式吊車起重量大于5噸；廠房?jī)?nèi)設(shè)有較大的振動(dòng)設(shè)備。與上弦橫向水平支撐布置在同一柱間。,3.縱向水平支撐布置原則 ：廠房?jī)?nèi)設(shè)有托架，或有較大噸位的重級(jí)、中級(jí)工作制的橋式吊車；或有壁行吊車，或有鍛錘等大型振動(dòng)設(shè)備；以及當(dāng)房屋較高，跨度較大，空間剛度要求高時(shí)

16、 。,下弦水平支撐布置圖,4.垂直支撐布置原則 ：所有房屋中均應(yīng)設(shè)置垂直支撐。 梯形屋架在跨度L≤30m，三角形屋架在跨度L≤24m時(shí)，僅在跨度中央設(shè)置一道 。當(dāng)跨度大于上述數(shù)值時(shí)宜在跨度1／3附近或天窗架側(cè)柱外設(shè)置兩道 。梯形屋架不分跨度大小，其兩端還應(yīng)各設(shè)置 一道，當(dāng)有托架時(shí)則由托架代替 。垂直支撐與上、下弦橫向水平支撐布置在同 一柱間。,屋蓋支撐布置圖,屋架的垂直支撐布置,5.系桿 剛性系桿：能承受拉力也能承

17、受壓力的系桿。柔性系桿：只能承受拉力的系桿。作用：為沒(méi)有參與組成空間穩(wěn)定體的屋架提供 上下弦的側(cè)向支承點(diǎn)。布置原則：在垂直支撐的平面內(nèi)一般設(shè)置上下弦系桿；屋脊節(jié)點(diǎn)及主要支承節(jié)點(diǎn)處需設(shè)置剛性系桿，天窗側(cè)柱處及下弦跨中或跨中附近設(shè)置柔性系桿；當(dāng)屋架橫向支撐設(shè)在端部第二柱間時(shí)，第一柱間所有系桿均應(yīng)為剛性系桿。,各種支撐都是一個(gè)平面桁架，桁架的腹桿一般采用交叉斜桿 。,3.1.3.3 屋蓋支撐的桿件及支撐的計(jì)算原