第7章单层厂房结构.ppt

7.1厂房结构的形式和布置7.2厂房结构的框架形式7.3屋顶结构7.4框架柱设计特征7.5轻型门式刚架结构7.6吊车梁设计特征7.7墙框架系统1。熟悉单层厂房结构和布置、钢屋盖结构和设计计算。2.了解轻型门式刚架的结构和设计。3.了解吊车梁的结构和设计。4.掌握框架柱的设计。本章目录、基本要求、第7.1节植物结构的形式和布置、第1节植物结构的组成、第2节植物结构的设计步骤、第3节柱网和温度伸缩缝的布置、第1节植物结构的理解、第2节植物设计步骤和柱网伸缩缝的布置、第7节目录、基本要求、第7.1.1节植物结构的组成、第7.1.1节植物结构的组成，其组成部分可分为：横向框架由柱和屋架组成，是植物的主要承重系统。屋面结构承受屋面荷载，包括横梁、支架、中间屋架、天窗框架、檩条等。横向框架。支撑系统包括顶部支撑和柱间支撑，有两种功能：承受纵向水平荷载；主承重系统连接成一个空间整体结构，以确保必要的刚性和植物结构的稳定性。吊车梁和制动梁(或制动钳架)主要承受吊车的垂直和水平载荷。墙体框架承受墙体自重和风荷载。次要部件：梯子、走道、门窗等。在一些工厂，也有工作平台。7.1.2厂房的结构设计步骤，(1)厂房的建筑和结构的规划，(2)静力计算，(3)构件和连接设计，(4)施工图的绘制，7.1.3柱网和温度伸缩缝的布置，7.1.3.1柱网的布置，在布置柱网时应注意以下几个方面：满足生产工艺要求， 9670；满足结构要求，尽可能将立柱布置在同一横轴上。在根据经济合理的要求确定方案时，应进行综合比较。根据柱间距的要求，车间应为水平。当跨度L18m时，跨度应为3m的倍数。当厂房跨度L18m时，跨度应为6m的倍数。对于厂房的纵向，基本柱间距过去为6m或12m。现在使用压型钢板作为屋面和墙体材料的厂房越来越普遍，基本柱间距为18米或24米。由于技术要求，多跨厂房的中柱经常需要“拔出”。柱间距是基本柱间距的倍数，最大值为48m。7.1.3.2温度膨胀节设置为避免过度的温度变形和温度应力。在纵向方向上，温度膨胀节通常用于将设备分成在膨胀和收缩期间彼此不影响的温度段。根据规范，当温度段的长度不超过表7.1时，温度应力不可计算。为了节省钢材，也可以采用单柱温度伸缩缝，即在纵向构件(如支架、吊车梁等)的支座处设置滑动支座。)，但结构复杂。当车间宽度较大时，还应根据规范布置纵向温度伸缩缝。温度伸缩缝最常见的方式是设置双柱。即在接头的两侧设置两个不与任何纵向构件连接的横向框架，使温度伸缩缝的中心线与定位轴线重合；当设备布置条件不允许时，可采用“插入距离”法。第7.2节厂房结构框架形式，1。横向框架2的主要尺寸和计算草图。横向框架3的载荷和内力。框架柱4的类型。纵向框架1的柱间支撑。了解2号厂房框架柱和柱间支撑的类型。掌握横向框架的计算2。目录、基本要求、7.2.1横向框架主要尺寸及计算简图、7.2.1.1主要尺寸、框架主要尺寸框架从柱底部到梁下弦杆底部的距离为：其中： H3从地面到柱底部的距离。中型车间约为0.8-1.0，重型车间约为1.0-1.2；H2从地面到起重机轨道顶部的高度，由工艺要求决定；式中：A为起重机轨道顶面与小型升降顶面之间的距离；100毫米是为制造和安装误差预留的间隙；(150 200) mm是考虑屋架的挠度和下弦水平支撑角向下延伸的间隙。吊车梁的高度可按(1/5 1/12)选择，L为吊车梁的跨度，吊车轨道的高度可根据吊车的起吊重量确定。吊车轨道顶部与屋架下弦杆底部之间的距离为：7.2.1.2计算图，通常简化为平面框架计算。框架计算单元应在纵向每列至少有一列参与框架工作，同时计算单元应包括最不利应力的列。对于柱间距相等的植物，只计算一个框架。对于有拉柱的计算单元，一般以最大柱距作为划分计算单元的标准，其边界可以采用柱距的中心线或柱的轴线。如果采用后者，计算单元的侧柱只应考虑柱刚度的一半和作用在柱上的荷载的一半。对于由格构梁和阶梯柱组成的横向框架(下柱为格构柱)，惯性矩(按桁架梁随高度变化的平均高度计算)应乘以0.9的折减系数，简化为实腹梁和实腹柱。对于柱顶刚连接的横向框架，当满足下列条件时，梁的刚度可近似视为无穷大：框架的计算跨度L(或L1，L2)取为两个上部柱轴线之间的距离。横向框架的计算高度h:当柱的顶部刚刚连接时，可以取柱的底面到框架下弦轴的距离(梁假定为无限刚度)，或柱的底面到梁的端部质心的距离(梁假定为有限刚度)；当柱顶铰接时，应以柱底面与梁的主支撑节点之间的距离为准。对于阶梯柱，h应以肩梁的上表面为分界线分为上柱高H1和下柱高H2。7.2.2横向框架荷载和内力，7.2.2.1荷载，横向框架上的荷载有永久荷载、可变荷载、施工荷载。永久荷载：屋面系统、立柱、吊车梁系统、墙体框架、墙板和设备管道等的自重。可参考相关数据、表格和公式进行估算。可变荷载：风荷载、雪荷载、积灰荷载、屋面均布活载、吊车荷载等。可以通过负载规格和起重机规格进行检查。施工荷载：考虑在施工期间采取临时措施。7.2.2.2内力组合分析，框架的内力分析可以根据结构力学的方法进行，也可以使用计算图表或计算机程序。对于单跨刚架，分别用荷载标准值分析下列工况：永久荷载；屋顶活载；左(或右)风载荷；起重机的左(或右)制动力；起重机小车靠近左侧(或右侧)时的重力。然后，根据承载力极限状态或正常使用极限状态的组合。最不利的内力组合，受弯构件最多只需要四种内力组合：:受弯构件最多只需要四种内力组合：:当柱与屋架刚连接时，梁的端部弯矩和相应的剪力应组合最不利的组合可分为四组：使屋架下弦产生最大压力；使屋架上弦产生最大压力，下弦同时产生最大张力；使腹杆产生最大张力使腹杆产生最大预应力时考虑施工情况分离柱：由支撑屋面结构的屋面肢和支撑吊车梁或吊车桁架的吊车肢组成，两肢用水板连接。屋面肢承受屋面荷载、风荷载和吊车水平荷载，并按受弯构件设计；起重机臂在框架平面内的稳定性由连接到屋顶臂的水平连接板来保证。起重机臂只承受起重机的垂直载荷。吊车梁采用法兰支撑时，按轴向受压构件设计。当采用平支撑时，它仍然被设计成按压弯曲构件。分体柱结构简单，制造和安装方便，但比阶梯柱用钢量大，刚性差。仅适用于轨顶标高低于10m且起重机起重量Q750kN的起重机，或相邻两跨起重机轨顶标高相差很大，而低跨起重机起重量Q500 kN。7.2.4纵向框架的柱间支撑，以及7.2.4.1柱间支撑的作用和布置。柱间支撑的作用如下：形成坚固的纵向框架，保证厂房的纵向刚度；承受厂房末端山墙的风荷载、吊车的纵向水平荷载和温度应力等。在地震区，厂房的纵向地震力应由基础承担并传递给基础。可作为框架柱离开框架平面的支点，减少计算出的柱离开框架平面的长度。柱间支撑由两部分组成：吊车梁上方的部分称为上部支撑。吊车梁的下半部分称为下支座，下柱间支座、柱和吊车梁形成一个纵向刚度很大的悬臂桁架。为了允许纵向构件在温度变化时自由膨胀和收缩，下部支架应位于温度段的中间。只有当起重机位于高处且车间的总长度很短时(例如，混合炉车间)，在两端设置下支架才是合理的。当温度截面小于90m时，在其中心提供一个下部支架(图7 . 2 . 7(a)；如果温度区段的长度超过90m，应在其1/3点处各提供一个支架(图7.2.7(b)。上部柱间支撑分为两层。第一层属于屋架端部高度范围内的屋面竖向支撑。第二层是从屋架的下弦到吊车梁的上翼缘。为了传输风力，需要将上部支架布置在温度段的末端。此外，在有下支撑的地方也应提供上支撑。上部柱间支撑应布置在柱的两侧，只有在无孔且柱截面高度不大时，才能沿柱中心布置一个支撑。下部柱间支撑应成对布置在柱的两个分支平面内；与外墙框架连接的边柱只能设置在内侧，但重型起重机的车间外侧也有支撑。7.2.4.2柱间支撑的形式和组成，柱间支撑可分为十字型、八字型、门式等。根据结构形式，如图7.2.8所示。上立柱支撑着端壁的风。下部柱间支撑不仅承受来自端壁的风力，还承受起重机的纵向水平载荷。当在同一温度区段内为同一列提供两个或多个柱间支撑时，所有纵向水平荷载(包括风力)都由该列支撑。最常用的是交叉支撑，其斜杆的倾角应为45。左右摇摆。当柱间距离较大时，上部支撑可由斜撑代替。如果下支架高但不宽，可以使用两个十字形；如果支撑高且刚性要求严格，可以占用两个隔间。当立柱间距较大或横撑阻碍生产空间时，可采用龙门架支撑。一起承担。当成对布置在柱的两个肢平面中时，布置在起重机肢平面中的下支撑不仅承受起重机的纵向水平载荷，而且还承受根据轴向距离从屋顶肢的下支撑分配的风力第7.3节屋顶结构，1。屋顶结构形式2。车顶支架3。简支屋架设计4。刚性屋架(框架梁)的设计特点，1。理解屋顶形式和支撑2。掌握简支屋架的设计，本节目录，基本要求，7.3.1屋顶结构形式，7.3.1.1屋顶结构体系，(1)无檩条屋顶无檩条屋顶一般用于重型屋顶，如预应力混凝土大型屋顶板，屋顶板直接放置在屋顶桁架或天窗框架上。大型预应力混凝土屋面板跨度通常为6m，条件允许时可采用12m。当柱距大于屋面板跨度时，支架(或托梁)可用于支撑中间屋架。无檩条屋顶的厂房，屋顶刚性高，经久耐用。由于大型屋面板与屋架上弦的焊接往往得不到保证，只能有限地考虑其空间效应，不能取消屋顶支撑。(2)檩条屋面常用作轻型屋面材料。如压型钢板、压型铝合金板、石棉瓦、瓦楞铁皮等。对于石棉瓦和波纹铁屋面，屋架间距通常为6m；当柱距大于或等于12m时，中间屋架由支架支撑。对于压型钢板和压型铝合金板屋顶，屋顶桁架之间的间距通常大于或等于12m。当屋架间距为12 18m时，檩条应直接支撑在钢屋架上。当屋架之间的距离大于18m时，用次桁架(或梁)在垂直和水平方向支撑檩条更合适。7.3.1.2屋架形式，屋架形状常用三角形、梯形、平行弦和人字形等。屋架的形状首先取决于建筑的用途，其次取决于材料的经济结构、与其他部件的连接以及结构的刚度。此外，它还取决于屋面材料所需的排水坡度。在制造简单的情况下，桁架形状应尽可能接近其弯矩图，这样可以使弦向应力均匀，腹板应力小。腹杆的布置应使内力分布更加合理。长构件应用于拉伸，短构件应用于压缩。网络成员的数量应该少，总长度应该短。倾斜腹板构件的倾斜角通常为30。60 .之间，腹杆布置应注意使荷载作用在桁架节点上(除石棉瓦和其他轻型屋架屋架外)，避免弦杆因节间荷载而承受局部弯矩，节点构造要求简单合理，便于制造。三角形桁架檩条屋面系统适用于陡坡屋面(I 1/3) 特点：通常只能与柱铰接，房屋整体侧向刚度较低；对于简支屋架，其形状与荷载作用下的弯矩图之间的差异导致桁架弦杆上的应力不均匀，支撑处的内力较大，跨中的内力较小，弦杆截面的功能不足。由于上弦杆和下弦杆的交角太小，内力太大，支撑的连接结构比较复杂。三、三角形屋架常用的腹杆布置形式有几种：梯形屋架用于屋面坡度较缓的檩条屋面系统的特点：它比较接近简支受弯构件的弯矩，弦杆应力比较均匀。梯形屋架和柱之间的连接可以做成铰接的或刚性的。刚性连接可以提高建筑物的横向刚度。梯形屋架的腹杆体系可采用单斜型、人字型和细分型。正常情况下，刚与柱连接的屋架应采用下承式；与立柱铰接时，可采用上承式和下承式。人字形屋架，上下弦杆可以平行；也可以有不同的斜率，或者下弦有一个水平截面。如图7.3.3所示。坡度通常为1/20 1/10，屋架中间高度通常为2.02.5m，跨度大于36m时，宜采用较大高度，但不应超过3m。端部的高度一般为跨度的1/18 1/12。平行弦桁架在结构上有突出的优点，弦m直接支撑在钢筋混凝土柱上的支架通常是下承重型，而支撑在钢柱上的支架通常是上承重型。支架的高度应根据支撑屋架的端部高度、刚度要求、经济要求和有利于节点构造的原则来确定。一般取跨度的1/5 1/10，支架节间长度一般为2m或3m。当支架跨度大于18m时，可做成双壁式。此时，上弦和下弦采用扁平H型钢，以满足平面外刚度要求。