Ch2单层厂房结构.ppt

第二章,单层厂房结构,21厂房结构的形式和布置,一钢结构厂房的应用,特点：承载能力大，整体刚度大，抗震性能好，耐热（但不耐火），制做安装运输方便，,二、厂房结构的组成,1、横向框架,2、屋盖结构,3、支撑体系,4、吊车梁系统,5、墙架体系,6、维护结构,三、厂房的结构设计步骤,1、结构选型及整体布置：根据工艺要求，确定厂房的长、宽尺寸，确定柱网，确定框（排）架形式及尺寸（屋架），吊车梁系统、支撑体系、墙架体系。,3、构件设计：构造、计算,4、绘制施工图,2、荷载及内力计算与组合,四、柱网和温度伸缩缝布置,1、柱网布置原则：工艺要求：生产、设备、流程、发展结构要求：稳定、强度、刚度经济合理：综合分析确定柱距规定（统一化规则、统一模数化）,等柱距柱网,不等柱距柱网,2、温度伸缩缝,按规范要求横向、纵向均应设缝（见书表2.2）。可以设单柱，也可以设双柱来实现温度缝构造,22厂房结构的框架形式,一、横向框架主要尺寸和计算简图,1、主要尺寸,跨度：Lo=Lk+2S,其中：S=B+D+b1/2,Lo=Lk+2S,S=B+D+b1/2,框架由柱脚底面到横梁下弦距离H：,基顶,地面,轨顶,肩梁,柱顶,2、计算简图,柱顶刚接,柱顶铰接,横向框架的计算高度H确定：,二、横向框架的荷载和内力,1、荷载恒载（永久荷载）活荷载（可变荷载）可变荷载按设备现行荷载规范和吊车重量（及起重量）取用2、内力分析和内力组合,三、框架柱的类型,等截面实腹,等截面格构,阶形实腹,阶形格构,双阶柱,分离式柱,四、纵向框架的柱间支撑,1、柱间支撑的作用和布置,作用：（1）保证厂房纵向刚度；（2）承受纵向荷载并传递至基础；（3）为框架柱提供平面外支撑，减小平面外计算长度。,柱间支撑的布置,2、柱间支撑的形式,2-3屋盖结构,一、屋盖结构的形式,无檩体系,有檩体系,1、屋盖结构体系,2.屋架的形式,3.托架、天窗架形式,托架,天窗架,二、屋盖支撑,1.支撑系统的组成,2、支撑的作用,（1）保证钢屋盖的空间稳定性形成几何不可变体系,（2）保证屋架受压上弦平面外稳定，同时减小下弦的受迫震动,（3）承受和传递纵向水平力,（4）增加厂房的整体刚度,3、支撑的布置及要求,（1）上弦横向水平支撑在无檩体系中，尽管有大型屋面板可以作为横向支撑，但考虑施工中条件不好，焊接质量难以保证，加上施工过程中屋盖系统的整体稳定性要求，必须设置。一般设在第一或第二柱间及温度缝区段两端的第一柱间，且其间距一般不超过60m，当厂房纵向大于66m时，跨中要增设一道。,（2）下弦横向水平支撑,要设在与上弦横向水平支撑的同一柱间。,当屋架跨度大于18m小于18m但有悬挂吊车厂房内有震动设备山墙抗风柱支在下弦上,（3）纵向水平支撑,沿纵向柱列设在屋架端节间平面内,1）硬钩吊车或抓斗等类似吊车；2）设有壁行吊车或双层吊车的厂房；3）有5t以上锻锤的厂房；4）屋盖有托架和中间屋架时；5）跨度30m,轨顶标高15m，并有大吨位吊车。,（4）垂直支撑形成几何不可变体系的必要构件，与上、下横向水平支撑一起形成“盒子”，作为几何不可变基本单元。,L30m时，两边各一道跨中一道。,L30m时，除两边及中间外，还应在端部与中部之间加设一道。,垂直支撑的布置,（5）系杆：,在横向水平支撑基础上使其它屋架形成稳定的几何不变体系，能承受压力的为刚性系杆，只能受拉的为柔性系杆，如当横向支撑设在第二柱间，则在第一柱间应设刚性系杆，以传递山墙风荷。,檩条和大型屋面板都可作为系杆使用，故上弦不另设系杆，但在屋脊及屋架两端加设系杆，以保证屋架直立,且所有系杆必须连在横向支撑节点上。,4屋盖支撑形式及截面选择,支撑受力很小。因此，通常按容许长细比（刚度）选截面，一般按压杆设计。截面形式可为单角钢，也可为双角钢，与屋架用C级螺栓相连。,三、钢屋架设计,（一）屋架的要尺寸（1）跨度：,柱网轴线间距为屋架标志跨度,计算跨度是屋架两端支座反力的距离,（2）高度,a.建筑要求及运输要求(3.85m）,b.刚度要求vv,c.经济要求使桁架杆件总重最小的高度,端部高度,刚接时一般不小于跨度的1/181/10，一般为1.82.4m,缓坡梯形屋架：1.82.1m,陡坡梯形屋架为0.51m,一般梯形屋架和平行弦屋架：,三角形屋架：,中央高度,坡度,起拱,对于15m的三角形屋架和24m梯形和平行弦屋架，采用起拱，一般为L/500。,(二）内力分析,1、荷载汇集,屋架,2、荷载组合,（1）全部恒载+全部活载（2）全部恒载+半跨活载（3）半跨屋面板+半跨活载,3、内力计算,（1）计算假定:a.杆轴汇交于节点中心；b.节点为铰接；c.荷载集于节点（节间荷载向两相邻节点分配）（2）计算方法：a.电算；b.手算：图解法（几何不规则屋架）解析法（几何规则屋架）,（3）节间荷载引起的局部弯矩,（三）杆件截面选择,1、截面选择的原则（1）选择合理的截面形式（2）规格尽可能统一（3）经济、构造简单、施工方便,2、杆件计算长度,上弦：两块大型屋面板的宽度（保证三点焊接）下弦：平面外支撑间的长度端斜杆：(节点拉杆少，压力大)中央竖杆：（斜截面绕主轴）一般腹杆：,下,另：,3、杆件的截面形式,钢管，轻型钢屋架不加节点板，嵌固作用小,连垂直支撑的竖杆，为保证连接不偏心，选（d）,4、杆件截面设计,（1）拉杆：按净截面强度要求选择截面，并进行刚度验算；,当压力较小时可按刚度要求选择截面,（2）压杆：按稳定要求选择截面，可假设：,5、双角钢填板,拉杆：ld80i1且不少于1块压杆：ld40i1且不少于2块,6、最小角钢要求,（1）等肢角钢不小于454、不等肢角钢不小于56364,（2）承受集中荷载角钢肢最小厚度,不满足时的处理办法：,7、节点板厚度,四、节点设计,节点设计包括：上弦、下弦一般节点；屋脊节点（拼接节点）；下弦中央节点（拼接节点）；支座节点。,1）各杆的形心线应在节点上汇交于一点；2）角钢肢背至形心线的距离取5mm的模数；3）节点上腹杆与腹杆、腹杆与弦杆之间的净距不小于1520mm；,1、节点设计的一般要求,4）通常节点板伸出弦杆角钢1015mm；,5）有檩设计时，节点板缩进弦杆角钢背510mm；,6）角钢切角,7）节点板的形状应尽量归整，一般至少有两条边平行。,8）角钢截面改变,2、角钢屋架的节点设计,（1）一般节点,（2）上弦节点,（3）拼接节点,弦杆与拼接角钢之间的焊缝：,N两侧弦杆内里较大值。,弦杆与节点板之间的焊缝计算同前，但应注意N的取值,（4）支座节点,a.底板毛面积：,b.底板厚度：,c.加劲肋悬臂梁,高度