轻、重型单层工业厂房钢结构设计区别与联系.pptx

轻、重型单层工业厂房钢结构设计,1概念2结构3荷载4吊车梁的设计计算,1概念,轻型单层工业厂房厂房高度不是很大（如20m以下）、仅配置起重量较小的吊车设备（不超过15t）或不配置吊车设备的单层工业厂房。,重型单层工业厂房内部配置重型设备、管线以及车间具有很大高度的工业厂房，相对轻型厂房，这类结构可以称之为重型工业厂房。,归纳总结：按车间内吊车的起重量：轻型厂房（20t以内，A1、A2、A3）安装,维修用的电动梁式吊车.手动梁式吊车.中型厂房（20t100t，A4、A5）机械加工车间用的软钩桥式吊车重型厂房（100t350t，A6、A7）繁重工作车间软钩桥式吊车特重型厂房（350t以上，A8）冶金用桥式吊车,连续工作的电磁,抓斗桥式吊车,2结构,轻型单层工业厂房柱、柱间支撑、吊车梁、连系梁、墙、屋面梁、屋面、屋面支撑（檩条等）。,重型单层工业厂房柱、托架、吊车梁、制动梁或制动桁架、墙、屋架、天窗架、檩条等。,轻型单层工业厂房结构体系,重型单层工业厂房结构体系,结构布置,轻型结构形式：单跨、双跨、多跨,（a）单跨双坡刚架,（b）双跨双坡刚架,（c）四跨双坡刚架,（d）带挑檐刚架,特点：（1）实腹式框架梁（2）柱脚铰接（3）等截面柱或者变截面柱,重型厂房横向框架的形式,10,特点：（1）屋架：三角形、梯形、矩形（2）柱脚刚接（3）阶梯柱,轻型计算简图,重型计算简图,12,横向框架的主要尺寸,框架的跨度：一般取为上部柱中心线间的横向距离，可由下式定出：,13,L0=Lk+2S,Lk-为吊车的跨度，一般为0.5m的倍数；S-为吊车梁轴线到上柱轴线的距离。S=B+D+b1/2。对于起重不大于75t的吊车，常为750mm。,B-为吊车架悬臂部分长度D-为吊车外缘与柱内边缘之间必须的空隙，由吊车的吨位及是否需要走道确定。有检修时，不小于400mm。b1-上柱宽。,14,框架柱的计算高度H取决于屋架与柱的连接方式。,当屋架刚度无限大，H取柱脚到屋架下弦杆轴线间的距离，图（a）当屋架刚度为有限大小，H取柱脚到屋架截面形心的距离，图（b）当屋架在柱顶为铰接时，H取柱底到主要支承构件的节点的距离，图（c）和（d）。,（a）,H,（b）,（c）,（d）,采用长圆孔螺栓连接,15,3荷载,轻型和重型单层工业厂房所承受的荷载种类大体相同永久荷载、活荷载、风荷载、雪荷载、吊车荷载、地震作用,地震作用,抗震设防区的重型厂房都应考虑地震作用的计算。,图4-6重型厂房考虑地震作用时的分析模型,吊车系统,吊车系统,吊车梁系统,承受横向水平力作用，加强吊车梁的上翼缘：（1）上翼缘的钢板加厚加宽（2）制动梁或制动桁架,吊车荷载,图4-5桥式吊车概念,G、g、Q-吊车桥架自重，小车自重和吊车起重量,(1)竖向荷载最大轮压与最小轮压的标准值：,(2)横向水平荷载：小车沿桥架移动时因刹车引起的制动力横向：小车移动的方向，每个车轮作用在轨道上的横向水平荷载的标准值：,-吊车横向荷载系数,(3)重级工作制吊车行走时摆动引起的横向水平力。,(4)纵向水平荷载：吊车桥架沿吊车梁运行时因制动产生的制动力，方向与吊车轨道一致。每个制动轮的纵向水平制动力标准值：,4吊车梁的设计计算,吊车梁按支承情况可分为简支和连续的。按结构体系可分为实腹式、下撑式和桁架式。,图4-39吊车梁的类型(a)简支实腹吊车梁;(b)连续实腹吊车梁;(c)、(d)、(e)下撑式吊车梁;(f)、(g)桁架式吊车梁,(1)吊车竖向荷载设计值,(2)横向水平荷载设计值：,-竖向轮压动力系数,-吊车每个车轮的最大轮压标准值,-每个车轮作用在轨道上的横向水平荷载的标准值,作用于每个轮压处由吊车摆动引起的横向力设计值：,-考虑吊车上的走道荷载，积灰荷载等的荷载增大系数,(3)吊车纵向水平荷载设计值,(4)制动梁或制动桁架的平台板上的竖向荷载,吊车梁走道上的活荷载一般可取2kN/m2,(5)当吊车梁与辅助桁架还承受屋盖或墙架的荷载时，还应按实际情况计算。,计算力及吊车台数组合表表4-5,内力分析,竖向荷载全部由吊车梁承受；横向水平制动力由制动结构承受；纵向水平制动力由吊车梁支座下翼缘与柱子的连接来承受并传递；吊车梁的上翼缘需考虑竖向和横向水平荷载共同作用产生的内力。在选择和验算吊车梁的截面前，必须算出吊车梁的绝对最大弯矩以及相同轮位下制动结构的弯矩和剪力。,吊车梁内力计算,计算最大弯矩时的布置,吊车梁内力计算,吊车梁设计,1.截面选择（1）梁的高度在确定吊车梁的高度时，应考虑经济、刚度要求、建筑净空要求和腹板钢板规格。近似把吊车梁作为承受均布荷载的简支梁：,非重级工作制吊车梁的最小高度为：,重级工作制吊车梁的最小高度为：,（2）腹板的厚度吊车梁的腹板厚度一般按经验公式、支座处抗剪要求和局部挤压条件来选定。1）经验公式：,H-梁的高度，以“m”计,2）抗剪要求：,3）局部挤压应力计算：,（3）翼缘尺寸腹板的高度和厚度确定后，可求翼缘所需的面积A1。,非重级工作制吊车梁：,重级工作制吊车梁：,翼缘厚度应不小于8mm；翼缘宽度一般为（1/51/3）h当上翼缘轨道用压板连接时，翼缘宽度不大于300mm考虑到局部稳定，翼缘宽度应不大于30t（Q235）或24t（Q345）,2.构件计算（1）强度计算,吊车梁的截面强度计算公式表4-6,强度计算最不利点,（2）整体稳定验算（计算方法参考第2章）,（3）刚度验算1）竖向挠度计算,（4）疲劳计算,-疲劳验算处截面的最大、最小弯矩；疲劳容许应力幅,（5）局部稳定计算,板件的宽厚比限值和加劲肋的设置,图4-42腹板加劲肋纵横向布置示意图,1）受压翼缘与纵向加劲肋之间的区格,2）受拉翼缘与纵向加劲肋之间的区格,3）在受压翼缘与纵向加劲肋之间设有短加劲肋区格（参考4-43）,（5）翼缘与腹板的连接计算,上下翼缘与腹板的连接采用连续的角焊缝。上翼缘焊缝主要承受翼缘和腹板间的水平剪力和吊车轮压引起的竖向剪应力。,上翼缘与腹板的连接焊缝,下翼缘与腹板的连接焊缝,图4-43焊透的T形连接焊缝,例4.2焊接实腹式吊车梁设计,1.设计资料,吊车资料表例4-2A,（2）走道荷载，2kN/m2；（3）采用简支焊接实腹式工字型吊车梁，跨度为12m；（4）制动结构用焊接实腹式制动梁，宽度为1m；（5）吊车梁用Q345钢，焊条用E50型。,2.内力计算,3.截面选择,（1）梁的高度按经济高度,对净空无特殊要求，采用腹板高度,（2）腹板厚度按经验公式：,按抗剪要求,按局部挤压要求,选用腹板：160014,（3）翼缘尺寸,试用50022,（4）截面几何特征毛截面几何特性,净截面几何特性制动梁的截面特性（毛截面和净截面）4.承载能力和刚度验算(1)强度验算,（2）整体稳定验算本吊车梁有制动梁，整体稳定不需