重型单层工业厂房钢结构设计（PPT45）

3.1结构形式式和结构构布置3.2计算原理理3.3钢屋架设设计3.4吊车梁设设计第三章重重型单单层工业业厂房钢钢结构设设计10/27/20221一般说明屋架外形及及腹杆形式式屋盖支撑3.1结构形式和和结构布置置3.1.1一般说明重型厂房的的组成：柱、屋架、、吊车梁、、天窗架、、支撑。屋盖结构体系系：钢屋架—大型屋面板板结构体系系钢屋架—檩条—轻型屋面板板结构体系系横梁—檩条—轻型屋面板板结构体系系吊车的工作作制等级与与工作级别别的对应关关系工作制等级轻级中级重级特重级工作级别A1～A3A4,A5A6,A7A8（按照吊车车使用的频频繁程度））1.影响柱网布布置因素：：1）生产工艺艺流程要求求：2）结构上的的要求：在保证厂房房具有必需需的刚度和和强度的同时，，注意柱距距和跨度的的类别尽量量少些，以以利施工。3）经济要求求：4）模数要求求：柱距L的取值:一般地，在在跨度不小小于30m、高度不小于于14m、吊车额定起起重量不小小于50t时，柱距取取12m较为经济;参数较小的的厂房取6m柱距较为合合适。如果果采用轻型型围护结构构，则取大柱距15m，18m及24m较适宜。3.1.1.1柱网布置和和计算单元元图3-2柱网布置计算单元2.温度收缩缝缝:超出表3-2中数值时,应考虑温度度应力和温温度变形的的影响响

结构情况

纵向温度区段(垂直屋架或构架跨度方向)横向温度区段(屋架或构架跨度方向)柱顶为刚接柱顶为铰接采暖房屋和非采暖地区的房屋热车间和采暖地区的非采暖房屋露天结构

220120150180100125120----温度区段长长度表(m)表3-2拔柱：由于工艺要要求或其它它原因，有有时需要将将柱距局部部加大。如如图3．2中，在纵向向轴线B与横向轴线线L相交处不设设柱子，因因而导致轴轴线k和m之间的柱距距增大，这这种情形有有时形象地地称为拔柱柱。托架（托梁梁）：上承屋架，，下传柱子子。托架与屋架架的连接叠接：构造简单，，便于施工工，但托架架（托梁）受扭。。平接：可以有效地地减轻托架架（托梁））受扭的不利影响，，较常用。。托梁与屋架架的连接3.1.1.2横向框架及及其截面选选择横向框架梁梁与柱的连连接形式：：刚接框架：：（a)、（b）横梁与柱子子的刚接连连接铰接框架：：（c）横梁与柱子子的铰接连连接。（a）（b）（c）柱脚刚接：：可以削减上上柱柱顶的的弯矩值，，增大横向框框架的刚度度。铰接框架：：横梁与柱子子铰接，适适用于吊车车起重量不很大大的轻型维维护结构。。刚接框架：：横梁与柱子子刚接。适适用于设有有双层吊车，，装备硬钩钩吊车等的的单跨重型厂厂房。阶梯形柱：：上段柱：实实腹式,格构式。下段柱：缀缀条格构式式。分离式柱：：吊车肢,屋盖肢优点：减小小两肢在框框架平面内内的计算长长度,两肢分别单单独承担荷荷载。阶梯形下柱柱的常见截截面形式：：图3-6双肢格构式式柱阶形柱的上柱起重量较小的边柱起重量≤50t的中柱起重量＞50t的中柱起重量较大的边柱特大型厂房的下柱A6一A8级吊车的单单跨厂房柱子与基础刚性连接

纵向刚度

横向刚度

柱间支撑

屋架与柱子刚性连接

双臂肩梁：：刚度大，整整体性好，，适宜用于于柱截面宽度较大大（不小于于900mm)的情形。肩梁：将各阶柱段段连在一起起。肩梁单臂肩梁双臂肩梁构造要求：：肩梁惯性矩矩宜大于上上柱的惯性性矩，其线线刚度与下下柱单肢线线刚度之比比一般宜不不小于25，其高跨比比可控制在在0.35～0.5之间。下层柱间支支撑：吊车梁下部部的柱间支支撑3.1.1.3柱间支撑上层柱间支支撑：吊车梁上部部的柱间支支撑刚性系杆刚性系杆下层柱间支撑上层柱间支撑垂直支撑1.柱间支撑的的布置：1）每列柱都都要设柱间支撑。2）多跨厂房房的中列柱柱的柱间支支撑要与边边列柱的柱柱间支撑布置置在同一柱柱间。3）下层柱间间支撑一般般宜布置在在温度区段段的中部，，以减少纵向向温度应力力的影响。。4）上层柱间支支撑除了要要在下层柱柱间支撑布布置的柱间设置外,还应当在每每个温度区区段的两端端设置。5）每列柱顶顶均要布置置刚性系杆。吊车梁工程程实例格构柱吊车梁格构柱吊车梁吊车梁2.柱间支撑的作用用：1）承受并传传递纵向水水平荷载：：作用于山墙墙上的风荷荷载、吊车车纵向水平平荷载、纵向地震力力等。2）减少柱在在平面外的的计算长度度。3)保证厂房的的纵向刚度度。3.柱间支撑的的形式：(a)单层十字形；(b)人字形；(c)门形;(d)双层十字形下层柱间支撑的形式(a)十字形；(b)人字形；(c)V字形上层柱间支撑的形式桁架是指由由直杆在端端部相互连连接而组成成的格子式式结构。桁架中的杆杆件大部分分情况下只只受轴线拉拉力或压力力。应力在在截面上均均匀分布，，桁架用料料经济，结结构的自重小，，易于构成成各种外形形以适应不不同的用途途。在工业与民民用房屋建建筑中，当当跨度比较较大时用梁梁作屋盖的的承重结构构是不经济济的，这时时都要用桁桁架。3.1.2屋架外形及及腹杆形式式3.1.2.1桁架的应用用3.1.2.2桁架的外形形及腹杆形形式芬克式腹杆人字式腹杆豪式腹杆人字式腹杆再分式腹杆人字式腹杆交叉式腹杆三角形屋架梯形屋架平行弦屋架3.1.2.3.确定桁架形形式的原则则三角形屋架架：适合于波形形石棉瓦、、瓦楞铁皮皮,坡度一般在在1/3～1/2梯形屋架：：压型钢板和和大型钢筋筋混凝土屋屋面板，坡度一般在在1/2～1/81.满足使用要要求：2.受力合理：：1）弦杆：使各节间弦弦杆的内力力相差不太太大。简支屋屋架外外形与与均布布荷载载下的的抛物物线形弯矩矩图接接近时时，各各处弦弦杆内内力才才比较接近近。2）腹杆杆：应使长长杆受受拉短短杆受受压，，且腹腹杆数数量宜少少，腹腹杆总总长度度也应应较小小。单向斜斜杆式式：斜腹杆杆受拉拉竖腹杆杆受压压合理斜腹杆杆受压压竖腹杆杆受拉拉不合理理再分式式腹杆杆∶减少受受压上上弦节节间尺尺寸，，避免节间间的附附加弯弯矩也也减少少了上上弦杆在在屋架架平面面内的的长比比。。交叉式式腹杆杆∶主要用用于可可能从从不同同方向向受力力的支撑撑体系系。再分式式腹杆杆交叉式式腹杆杆3.制造简简单及及运输输与安安装方方便杆件数数量少少，节节点少少，杆杆件尺尺寸划划一及及节点构造造形式式划一一。平平行弦弦桁架架最容容易符符合上述要要求。。4.综合技技术经经济效效果好好三角形形屋架架下弦弦下沉沉，弦弦杆交交角增增大，，方便便制造造，屋屋架重重心降降低，，提高高了稳稳定性性。可有效效降低低屋架架对支支撑结结构的的推力力。根据不不同的的条件件桁架架形式式可以以有很很多变变化跨度L—工艺及及使用用要求求高度H—经济、、刚度度、运运输、、坡度度等各种屋屋架中中部高高度：：三角形形屋架架：中部高高度H≈(1/6～1/4)L梯形屋屋架：：中部高高度H≈(1/10～1/6)L端部高高度H0≈(1.8～2.1m)3.1.2.4桁架主主要尺尺寸的的确定定3.1.3屋盖支支撑屋盖上上弦横横向水水平支支撑屋盖下下弦横横向水水平支支撑屋盖下下弦纵纵向水水平支支撑竖向支支撑系杆图3．16屋盖支支撑作作用示示意图图1.保证屋屋盖结结构的的几何何稳定定性。。几何可可变体体系屋架架侧倾倾几何不不变体体系屋架架稳定定3.1.3.1屋盖支支撑的的作用用2.保证屋屋盖的的刚度度和空空间整整体性性横向水水平支支撑是一个个水平平放置置(或接近近水平平放置)的桁架架,支座是是柱或或垂直直支撑撑。。纵向水水平支支撑：：提高屋屋架平平面内内（横横向））抗弯刚度度，使使框架架协同同工作作，形形成空空间整整体性性，减少横横向水水平荷荷载作作用下下的变变形。。3.为弦杆杆提供供适当当的侧侧向支支承点点支撑可可作为为屋架架弦杆杆的侧侧向支支承点点，减减小弦弦杆在屋架架平面面外的的计算算长度度，保保证受受压上上弦杆杆的侧向稳稳定，，并使使受拉拉下弦弦保持持足够够的侧侧向刚刚度。。4.承担并并传递递水平平荷载载如传递递风荷荷载、、悬挂挂吊车车水平平荷载载和地地震荷荷载。。5.保证结结构安安装时时的稳稳定与与方便便3.1.3.2屋盖支支撑的的布置置1.上弦横横向水水平支支撑布布置原原则:在有檩檩条或或只采采用大大型屋屋面板板的屋屋盖中中都应应设置置屋架架上弦弦横向向水平平支撑撑，当当有天天窗架架时，，天窗窗架上上弦也也应设设置横横向水水平支支撑。。设置在在房屋屋的两两端,一般设设在第第一个个柱间间或设设在第第二个个柱间间,间距L0≤60m。上弦横横向水水平支支撑布布置图图2.下弦横横向水水平支支撑布布置原原则：：当跨度度L≥18m；设有悬悬挂式式吊车车起重重量大大于5吨；厂房内内设有有较大大的振振动设设备。。与上弦弦横向向水平平支撑撑布置置在同同一柱柱间。。3.纵向水水平支支撑布布置原原则：：厂房内内设有有托架架，或或有较较大吨吨位的的重级级、中中级工作制制的桥桥式吊吊车；；或有壁壁行吊吊车，，或有有锻锤锤等大大型振振动设设备；；以及当当房屋屋较高高，跨跨度较较大，，空间间刚度度要求求高时时。。下弦水水平支支撑布布置图图4.垂直支支撑布布置原原则：：所有房房屋中中均应应设置置垂直直支撑撑。梯形屋屋架在在跨度度L≤30m，三角形形屋架架在跨跨度L≤24m时，仅仅在跨跨度中中央设设置一一道。。当当跨度度大于上述述数值值时宜宜在跨跨度1／3附近或或天窗窗架侧侧柱外设置置两道道。。梯形屋屋架不不分跨跨度大大小，，其两两端还还应各各设置置一道，，当有有托架架时则则由托托架代代替。。垂直支支撑与与上、、下弦弦横向向水平平支撑撑布置置在同同一柱间间。屋盖支支撑布布