钢结构课程设计幻灯.ppt

1、钢结构课程设计,钢屋架设计,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,2,已有的积累,数学力学房屋建筑学建筑材料,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,3,结构设计一般过程,结构体系布置 统计结构上的作用 结构分析各种构件内力 构件设计 节点设计 绘制施工图,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,4,单层工业厂房概述,单层工业厂房钢结构的应用 重型厂房 冶金厂房、重型机械制造厂房、大型飞机造船火力发电厂房 。需要较大的空间 ，对吊车要求较高 。传统的排架结构全钢厂房，耗钢量很大 。 普通或轻型厂房 采用预制混凝土柱或钢柱 ，屋面采用平板网架结构，用钢量小，整体性好等优点 。

2、门式刚架轻型结构 ，定型化生产和安装，能适应目前企业生产工艺的快速更新要求 。,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,5,单层工业厂房概述,结构组成,1.排架柱,2.屋架,3.托架,4.中间屋架,5.天窗架,6.横向水平支撑,7.纵向水平支撑,8.9.天窗支撑,10.11.柱间支撑,12.抗风柱,13.吊车梁系统,14.山墙抗风柱,15.山墙抗风桁架,16.山墙柱间支撑,横向结构 纵向结构,横向平面框架 屋盖系统 吊车梁系统 支撑系统 墙架系统,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,6,单层工业厂房概述,厂房设计程序 结构选型与整体布置 包括确定柱网尺寸及主要构件尺寸，布置各种

3、辅助结构系统，选择钢材种类。 技术设计 根据结构方案进行荷载统计，结构内力分析，计算或验算各构件所需的截面尺寸，设计各构件之间的连接。 绘制结构施工图 对钢材供应情况、加工单位的生产技术条件和安装设备等都应有所了解。,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,7,结构布置,柱网布置,温度缝布置,屋盖结构布置,单层工业厂房概述,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,8,结构布置 常用屋面材料 混凝土大型屋面板 柱距6m的工业厂房中一般采用1.56.0m的预应力混凝土大型屋面板（本身重1.4kN/m2）。混凝土屋面板需另设找平和隔热层，加上铺小石子的油毡防水层，重量为2.53kN/m2

4、。屋面自重大。但应用历史久，适应性强。,单层工业厂房概述,粘土瓦或水泥平瓦 石棉水泥波形瓦 0.2kN/m2 压型钢板 0.07kN/m20.14kN/m2 钢丝网水泥波形瓦 0.4kN/m20.5kN/m 发泡水泥复合板（太空板）0.6kN/m20.72kN/m2 瓦楞铁,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,9,支撑布置（屋盖和柱间）,支撑作用,支撑种类,支撑布置,单层工业厂房概述,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,10,某冲压车间重型钢结构厂房（用钢量大于110公斤/平方米）,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,11,某冲压车间重型钢结构厂房（用钢量大于11

5、0公斤/平方米）,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,12,某冲压车间重型钢结构厂房（用钢量大于110公斤/平方米）,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,13,某冲压车间重型钢结构厂房（用钢量大于110公斤/平方米）,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,14,某冲压车间重型钢结构厂房（用钢量大于110公斤/平方米）,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,15,某冲压车间重型钢结构厂房（用钢量大于110公斤/平方米）,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,16,某冲压车间重型钢结构厂房（用钢量大于110公斤/平方米）,2020/7/23,河北工业大学

6、土木工程学院,17,某冲压车间重型钢结构厂房（用钢量大于110公斤/平方米）,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,18,某冲压车间重型钢结构厂房（用钢量大于110公斤/平方米）,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,19,某冲压车间重型钢结构厂房（用钢量大于110公斤/平方米）,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,20,某冲压车间重型钢结构厂房（用钢量大于110公斤/平方米）,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,21,某冲压车间重型钢结构厂房（用钢量大于110公斤/平方米）,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,22,某冲压车间重型钢结构厂房（用钢

7、量大于110公斤/平方米）,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,23,某冲压车间重型钢结构厂房（用钢量大于110公斤/平方米）,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,24,钢屋架设计,钢屋架受力特点 整体受弯，杆件轴心受力，材料利用充分。屋架具有经济、能跨越更大跨度及可制作成各种形式等优点。 分类 按能承受荷载的大小、适用跨度、杆件截面的组成及构造特点可将屋架区分为普通角钢屋架（普通钢屋架）、钢管屋架和轻钢屋架等三类,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,25,钢屋架的外形、腹杆布置及尺寸 基本原则 使用要求排水，有檩陡1/31/2，无檩缓1/121/8 经济与弯矩图

8、相一致，内力均匀，腹杆长杆受拉，短杆受压 制造安装简便节点数少，便于分段制作、运输及现场安装,钢屋架设计,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,26,钢屋架的外形、腹杆布置及尺寸 常用的外形,钢屋架设计,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,27,钢屋架的外形、腹杆布置及尺寸 屋架的主要尺寸 跨度 标志跨度l（厂房跨度） 计算跨度l0支座反力间距l0=l-构造尺寸（300） 高度 跨中最大高度h（经济、刚度、建筑及运输界限3.85） 根据屋架形式和设计经验确定端高h0：1.82.1米 h=h0+1/2l0i 刚度要求屋架高度可在下列范围内采用： 梯形屋架h=(1/101/6)l

9、，三角形屋架h=(1/61/4)l 起拱 l/500,钢屋架设计,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,28,荷载统计及内力计算,荷载统计,恒荷载,活荷载,屋面构造层、屋架支撑、吊顶的自重,使用活荷、风、雪、地震作用,荷载汇集,负荷面积法求出节点力P,钢屋架设计,kN/m2，l为屋架标志跨度，以米计。,屋架及支撑自重的荷载可按下面的经验公式估算：,当屋面坡度大于30时，可不考虑雪荷载；当屋面坡度小于30时，可不考虑风荷载。,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,29,荷载统计及内力计算,荷载汇集,钢屋架设计,P=qkas,荷载设计值荷载标准值荷载分项系数,2020/7/23,河

10、北工业大学土木工程学院,30,荷载统计及内力计算 内力计算 计算简图按理想静定简支桁架确定内力 计算方法 杆力系数单位荷载作用下的杆件内力,钢屋架设计,？,数解法,平行弦桁架,图解法,梯形和三角形桁架,查表法,静力计算手册，各类桁架,其他方法,？,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,31,荷载统计及内力计算 荷载组合得到最不利内力 荷载组合各种可能同时存在的荷载情况 梯形屋架 使用阶段： 全跨恒荷载半跨活荷载 全跨恒荷载全跨活荷载 施工阶段： 屋架支撑自重半跨屋面板重半跨施工荷载重 三角形屋架 全跨恒荷载全跨活荷载,钢屋架设计,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,32,杆件

11、的 计算长度 和允许长细比 内力计算时按理想铰接桁架考虑 实际的节点构造对节点的转动约束比较显著 杆件设计时应考虑约束的影响确定计算长度 允许长细比,钢屋架设计,什么构件？,钢屋架杆件设计,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,33,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,34,钢屋架杆件设计 杆件截面形式及选择要求 经济、连接方便及必要的刚度 双角钢组成的T形截面 通过节点板和垫板相连（P73） 对压杆截面选择采用等稳定原则,钢屋架设计,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,35,钢屋架杆件设计 截面形式,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,36,钢屋架杆件设

12、计 选择一般构造要求 钢屋架杆件不宜选用小于L454或L56364的截面 一般以不超过56种为宜 需用螺栓与支撑和系杆连接的角钢，肢宽应符合下表所示要求,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,37,钢屋架杆件设计 选择一般构造要求 当采用大型屋面板时，上弦角钢伸出肢宽不宜小于70mm 直接承受大型屋面板的上弦角钢厚度(mm） 截面验算,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,38,钢屋架节点设计,一般要求,节点设计内容包括确定节点构造，计算焊缝长度，确定节点板的形状和尺寸，结合屋架施工图绘制进行。,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,39,钢屋架节点设计,典型节点设计,无节点荷载的下弦节点,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,40,钢屋架节点设计,典型节点设计,有集中荷载的上弦节点（无檩）,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,41,钢屋架节点设计,典型节点设计,有集中荷载的上弦节点（有檩）,2020/7/23,河北工业大学土木工程学院,42,钢屋架节点设计,典型节点设计,弦杆拼接节点,2020/