重型单层工业厂房钢结构设计

3.1结构形式和结构布置3.2计算原理3.3钢屋架设计3.4吊车梁设计第三章重型单层工业厂房钢结构设计5/17/20231

一般说明

屋架外形及腹杆形式

屋盖支撑

3.1结构形式和结构布置一般说明重型厂房的组成：

柱、屋架、吊车梁、天窗架、支撑。屋盖结构体系：钢屋架—大型屋面板结构体系钢屋架—檩条—轻型屋面板结构体系横梁—檩条—轻型屋面板结构体系吊车的工作制等级与工作级别的对应关系工作制等级轻级中级重级特重级工作级别A1～A3A4,A5A6,A7A8（按照吊车使用的频繁程度）1.影响柱网布置因素：1）生产工艺流程要求：2）结构上的要求：在保证厂房具有必需的刚度和强度的同时，注意柱距和跨度的类别尽量少些，以利施工。

3）经济要求：4）模数要求：柱距L的取值:一般地，在跨度不小于30m、高度不小于14m、吊车额定起重量不小于50t时，柱距取12m较为经济;参数较小的厂房取6m柱距较为合适。如果采用轻型围护结构，则取大柱距15m，18m及24m较适宜。3.1.1.1柱网布置和计算单元图3-2柱网布置计算单元

2.温度收缩缝:超出表3-2中数值时,应考虑温度应力和温度变形的影响

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----

温度区段长度表(m)表3-2拔柱：由于工艺要求或其它原因，有时需要将柱距局部加大。如图3．2中，在纵向轴线B与横向轴线L相交处不设柱子，因而导致轴线k和m之间的柱距增大，这种情形有时形象地称为拔柱。托架（托梁）：上承屋架，下传柱子。托架与屋架的连接叠接：构造简单，便于施工，但托架（托梁）受扭。

平接：可以有效地减轻托架（托梁）受扭的不利影响，较常用。托梁与屋架的连接3.1.1.2横向框架及其截面选择

横向框架梁与柱的连接形式：刚接框架：（a)、（b）横梁与柱子的刚接连接铰接框架：（c）横梁与柱子的铰接连接。（a）（b）（c）柱脚刚接：可以削减上柱柱顶的弯矩值，增大横向框架的刚度。铰接框架：横梁与柱子铰接，适用于吊车起重量不很大的轻型维护结构。

刚接框架：横梁与柱子刚接。适用于设有双层吊车，装备硬钩吊车等的单跨重型厂房。阶梯形柱：上段柱：实腹式,格构式。下段柱：缀条格构式。分离式柱：吊车肢,屋盖肢

优点：减小两肢在框架平面内的计算长度,两肢分别单独承担荷载。阶梯形下柱的常见截面形式：图3-6双肢格构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，整体性好，适宜用于柱截面宽度较大（不小于900mm)的情形。肩梁：将各阶柱段连在一起。肩梁

单臂肩梁

双臂肩梁构造要求：肩梁惯性矩宜大于上柱的惯性矩，其线刚度与下柱单肢线刚度之比一般宜不小于25，其高跨比可控制在0.35～0.5之间。下层柱间支撑：吊车梁下部的柱间支撑3.1.1.3柱间支撑上层柱间支撑：吊车梁上部的柱间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.柱间支撑的布置：1）每列柱都要设柱间支撑。2）多跨厂房的中列柱的柱间支撑要与边列柱的柱间支撑布置在同一柱间。3）下层柱间支撑一般宜布置在温度区段的中部，以减少纵向温度应力的影响。

4）上层柱间支撑除了要在下层柱间支撑布置的柱间设置外,还应当在每个温度区段的两端设置。5）每列柱顶均要布置刚性系杆。

吊车梁工程实例格构柱吊车梁格构柱吊车梁吊车梁2.柱间支撑的同作用：1）承受通并传递秀纵向水销平荷载悦：作用于桐山墙上皇的风荷编载、吊角车纵向妇水平荷茄载、纵向地呼震力等惊。2）减丝式少柱报在平旋面外引的计尚算长土度。3)保证偶厂房渴的纵睛向刚义度。3.柱间支喊撑的形叙式：(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充是指韵由直蒜杆在亿端部环相互土连接乖而组剪成的且格子愤式结捧构。桁架卷中的腿杆件李大部获分情位况下让只受踢轴线绵拉力充或压照力。帅应力吧在截墓面上顺均匀恰分布底，桁租架用两料经泡济，剪结构的自纷重小填，易急于构别成各三种外臣形以路适应乏不同慰的用栏途慎。在工腾业与岂民用构房屋池建筑播中，谱当跨尊度比税较大阅时用厨梁作监屋盖院的承败重结票构是门不经脑济的梢，这赚时都瘦要用泥桁架姿。屋架外蝇形及腹例杆形式桁架的羊应用桁架归的外棚形及各腹杆强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.峰1.鼓2.海3.顾确定密桁架腾形式断的原趁则三角闹形屋著架：适合沈于波蛮形石艺棉瓦鸽、瓦及楞铁统皮,坡度一含般在1类/3～绢1/2梯形屋主架：压型翼钢板桌和大卧型钢扬筋混督凝土父屋面宫板，坡度一刘般在1仆/2～岸1/81.满足使馒用要求欢：2.受力合护理：1）弦杆荐：使各兽节间热弦杆食的内换力相风差不很太大死。简支屋饼架外形披与均布弄荷载下韵的抛物御线形弯矩唤图接近初时，各讲处弦杆惊内力才窄比较接近映。2）球腹杆滤：应使学长杆紧受拉冬短杆着受压洽，且奶腹杆暑数量宜少迟，腹杆下总长度陡也应较区小。单向牌斜杆咸式：斜腹得杆受仍拉竖腹杆药受压合理斜腹杆利受压竖腹闯杆受独拉不合理再分兄式腹宾杆∶减少当受压么上弦酱节间畅尺寸众，避免节开间的绢附加慢弯矩捷也减折少了桂上弦杆砖在屋棋架平富面内垮的长饶比倚。交叉式甲腹杆∶主要艳用于钓可能玩从不蓬同方渠向受鸟力的支踢撑体领系。再分菜式腹每杆交叉式附腹杆3.制造损简单僻及运络输与治安装冻方便杆件数绘量少，胃节点少行，杆件坊尺寸划榴一及节点构梦造形胡式划庭一。奔平行荒弦桁碧架最脱容易豪符合上述瓣要求珍。4.综合钳技术县经济加效果指好三角形叨屋架下亩弦下沉申，弦杆就交角增帮大，方念便制造放，屋架就重心降仓低，提喘高了稳席定性。可有默效降治低屋曲架对品支撑皇结构精的推尾力。根据不谣同的条拜件桁架静形式可沙以有很客多变化跨度L—工艺翠及使用邀要求高度H—经仗济、质刚度吹、运哀输、湿坡度扔等各种屋傍架中部购高度：三角劲形屋经架：中部高墨度H≈迅(1/励6～粥1/乌4)L梯形跃屋架蹲：中部高挨度H≈商(1/1颤0～1曲/6)L端部处高度秃H0≈(1.蚀8～灯2.压1m)3.1萝.2.队4桁悲架主要惧尺寸的成确定屋盖释支撑屋盖上蚁弦横向偏水平支卡撑屋盖下全弦横向法水平支笔撑屋盖嚷下弦耗纵向贩水平号支撑竖向贫支撑系杆图3．喜16屋候盖支撑倾作用示轿意图1.保证屋政盖结构疾的几何奖稳定性倒。几何锤可变端体系屋躬架侧筐倾几何达不变机体系屋润架稳鄙定屋盖支宵撑的作畅用2.保证葬屋盖尾的刚寺度和怪空间应整体航性横向水菌平支撑是一利个水贫平放员置(或接中近水杂平放置)的桁距架,支座是泛柱或垂相直支撑煤。纵向水树平支撑挥：提高屋着架平面东内（横傲向）抗弯刚公度，积使框谊架协予同工瓣作，膨形成设空间搬整体鱼性，减少茶横向紫水平听荷载丹作用棉下的宵变形吹。3.为弦洒杆提穗供适揭当的辱侧向失支承遇点支撑可霉作为屋师架弦杆例的侧向产支承点缩慧，减小扰弦杆在屋难架平副面外演的计识算长躺度，辟保证甚受压荐上弦蚂杆的侧向将稳定企，并富使受志拉下心弦保脉持足草够的徒侧向划刚度油。4.承担并美传递水飘平荷载如传递垮风荷载列、悬挂坟吊车水杂平荷载悬和地震号荷载。5.保证休结构埋安装隔时的驶稳定三与方绘便屋盖支怀撑的布夺置1.上弦卸横向违水平词支撑苏布置壮原则:在有寸檩条颗或只肃采用矛大型晕屋面花板的射屋盖搬中都遵应设宜置屋杀架上臭弦横映向水线平支危撑，柿当有勤天窗广架时棵，天斥窗架谎上弦深也应管设置陷横向潮水平写支撑垄。设置捆在房他屋的居两端,一般设懂在第一效个柱间鞭或设在拍第二个斯柱间,间距L0≤6林0m。上弦专横向血水平准支撑虎布置液图2.下弦横倦向水平银支撑布侄置原则卷：当跨俗度L≥18昂m；设有好悬挂抹式吊催车起恋重量舱大于5吨；厂房内丛设有较它大的振贿动设备垃。与上婆弦横巩向水爸平支振撑布混置在姨同一钟柱间恼。3.纵向废水平池支撑询布置恰原则支：厂房内池设有托嘱架，或前有较大您吨位的夹重级、做中级工作制迎的桥式锅吊车；或有独壁行采吊车圾，或爬有锻捞锤等偏大型兔振动智设备抱；以及端当房嫁屋较拨高，央跨度犯较大壁，空祝间刚且度要笋求高线时宗。下弦虽水平介支撑辫布置魂图4.垂直支赵撑布置丝式原则谣：所有房号屋中均透应设置菊垂直支枝撑。梯形屋伐架在跨杜度L≤3壁0m，三角渡形屋栗架在补跨度L≤2保4m时，仅屯在跨度章中央设屑置一道绩。当吴跨度大于上述钉数值时强宜在跨访度1／3附近或指天窗架溪侧柱外设稿置两俊道动。梯形屋些架不分悼跨度大脸小，其妨两端还般应各设鹊置一道然，当蓬有托足架时蚂则由经托架忽代替掌。垂直苹支撑嘱与上鲜、下骄弦横挥向水市平支气撑布局置在断同一柱间趣。屋盖签支撑韵布置三图屋架持的垂群直支茂撑布胜置5.系杆刚性系盾杆：能承晨受拉死力也从能承洲受压娇力的钱系杆扬。柔性服系杆垂：只能承夕受拉力田的系杆颈。