重型厂房结构设计.ppt

1、2.1.2屋架外形和腹杆形式，2.1.2.1桁架应用桁架是指由两端互相连接的直杆组成的网格结构。在大多数情况下，桁架中的构件只承受轴向拉力或压力。应力在截面上分布均匀，桁架材料经济，结构自重小，易于形成各种形状以适应不同的用途。在工业和民用建筑中，当跨度较大时，用梁作为屋顶的承重结构是不经济的，所以总是用桁架。2.1.2.2桁架的形状和腹杆的形式。屋架的形状通常为三角形、梯形、平行弦杆和人字形。桁架的形状取决于屋顶的用途、材料、构造、连接、刚度和排水坡度。在制造简单的情况下，桁架形状应尽可能接近其弯矩图。腹板构件的布置应尽可能长，而短构件应承受压力。网络成员的数量应该少，总长度应该短。斜腹杆的

2、倾角一般为3060，以使荷载作用在节点上，避免弦杆承受局部弯矩。接头的结构应简单合理，便于制造。根据腹杆的排列，有不同的类型：芬克型，其特点是长腹杆受拉，短腹杆受压，受力合理，应广泛使用。三角形屋架构件少、节点少、压杆长，比芬克屋架具有更好的抗震性能，适用于跨度小于18m的屋架。单对角线，腹杆和节点较多，长腹杆受拉，但夹角较小，适用于下弦杆带顶棚的屋架。人字型，适用范围：小跨度、大坡度、轻型屋面材料的檩条系统。特点：形状和弯矩图不合适，弦杆内力分布不均匀，支座附近内力大，近跨中部小，横向刚度小。上弦杆和下弦杆的交角较小，端节点结构复杂。上弦杆或下弦杆可以变成虚线或陡峭的梯形，以改善应力和连接结

3、构。根据腹杆布置，有人字形和2个梯形屋架，其特点是腹杆总长短，节点少。根据由对角线和弦组成的支承点，可分为两种类型：底部支承和顶部支承。自上而下，自下而上，2-梯形屋架，细分，特点：可以避免节点之间的直接荷载(非节点荷载)。单斜杆型的特点：大部分腹杆受压，杆件数量多，总长度大，应用少。特征形状接近弯矩图，弦的内力沿跨度均匀分布，材料经济，用途广泛。适用范围适用于屋面坡度较缓、跨度较大的无檩条屋面结构。屋架高度梯形屋架的中间高度一般为(1/101/8)L，刚与柱连接的梯形屋架的端部高度一般为(1/161/12)L，通常取2 . 02 . 5米。对于与柱铰接的梯形屋架，端部高度可根据中跨经济高度和

4、上弦坡度确定。3.人字桁架上下弦可以平行，坡度为1/201/10，节点结构相对统一；上弦杆和下弦杆可以具有不同的斜度，或者下弦杆具有一部分水平截面以改善屋架的应力。一般情况下，中跨高度为2 . 02 . 5米，当跨度超过36米时，可采用较大的高度，但不应超过3米。端部高度通常为跨度的1/181/12。4.具有平行弦杆的屋架的上弦杆和下弦杆是水平的，并且杆和节点是标准化的并且易于制造。屋架形状不接近弯矩分布图，弦杆内力分布不均匀。通常用于支架和支撑系统。确定桁架形式的2.1.2.3原则：1 .为满足使用要求，屋架的形状应与屋面材料的排水要求相适应。三角形屋架：适用于波纹石棉瓦和波纹铁皮交叉腹板构

5、件主要用于支撑可能从不同方向受力的系统。细分网成员，交叉网成员，3。制造简单，运输安装方便，结构简单，构件的夹角为3060度；杆和节点的数量很少；杆件尺寸均匀，节点结构均匀，分段制作，便于运输和安装；4.综合技术经济效果好，桁架主要尺寸2.1.2.4确定，即屋架跨度L和高度H，L根据用途和工艺要求确定；h由经济条件、刚度条件、运输限制、屋顶坡度和其他因素决定。三角形：H(1/61/4)L梯形屋架：中间为H(1/101/6)L，末端为H0(1/161/10)L(通常为1.8-2.1米)。钢屋盖由屋顶、屋架和支撑组成。2.1.3屋顶支撑，其他：支架、天窗、檩条等。房屋横向刚度大，整体性和耐久性好；

6、屋面板自重，屋面和下部结构使用大量材料，不利于抗震。屋架间距灵活，构件重量轻，施工安装方便；屋顶构件很多，整体刚度差。一般用于预应力混凝土大型屋面板和其他重型屋面，屋面板直接放置在屋架上。常用于轻型屋面材料的情况。平面屋架在屋架平面外刚度和稳定性差，不能承受水平荷载。因此，为了使屋架结构具有足够的空间刚度和稳定性，有必要在屋架之间设置支撑系统。上弦杆水平支撑下弦杆水平支撑下弦杆垂直支撑拉杆，组成，檩条屋面板，图216屋顶支撑功能示意图，1。确保屋顶结构的几何稳定性。几何变形屋架倾斜，几何不变屋架稳定，2.1.3.1屋顶支撑功能，2。为了确保屋顶的刚性和空间完整性，横向水平支撑是水平放置(或接近

7、水平放置)的桁架，支撑是柱或垂直支撑。纵向水平支撑：提高屋架的面内(横向)抗弯刚度，使框架协同工作，形成空间整体性，减少横向水平荷载下的变形。为弦杆提供适当的横向支撑点可用作屋架弦杆的横向支撑点，减少弦杆超出屋架平面的计算长度，确保上弦杆在压力下的横向稳定性，并保持下弦杆在张力下有足够的横向刚度。4.承担并传递水平荷载，如风荷载传递、吊机水平荷载和地震荷载。5.安装时保证结构的稳定性和方便性；2.支撑的布置，上弦水平支撑一般应设置在房屋两端或纵向温度段两端的第一柱或第二柱之间，最大间距为60m否则，应在中间添加一个或多个支架。有时可以布置在第二根柱子之间，但第一根柱子之间应设置刚性拉杆，以支撑

8、端部屋架并传递端墙的风力。1)上弦杆横向水平支撑，2)下弦杆横向水平支撑，当跨度为L18m时；配备起重能力大于5吨的吊机；大型振动设备安装在车间内。与上弦横向水平支撑设置在同一根柱子之间。但是，当屋架跨度相对较小(18米)且没有起重机或其他振动设备时，可不提供下弦横向水平支撑。3)纵向和横向支撑。当房屋较高、跨度较大、空间刚度较高时，有支架支撑中间屋架，或重型或大吨位的中间工作桥式起重机或壁式起重机，或锻锤等大型振动设备；应在屋架端部节间平面设置纵向水平支撑。一般情况可以省略。当屋架间距为12m时，通常布置在屋架下弦的平面内。当屋架间距为12m时，应布置在屋架的上弦平面内。竖向支撑与屋架的上下

9、弦水平支撑连接梯形屋架无跨度，两端各设一个。如果有支架，应该用支架代替。竖向支撑和上下弦横向水平支撑设置在同一立柱之间。拉杆，功能：安装时，拉杆可以保证所有没有横向水平支撑的屋架稳定在上弦杆和屋架的平面之外，第一根立柱之间的刚性拉杆可以将山墙的风荷载传递给横向水平支撑。分类：刚性系杆(可承受拉力和压力)和柔性系杆(只能承受拉力)。设置：上弦杆和下弦杆一般设置在竖向支撑平面内；屋面节点和主支撑节点应设置刚性拉杆，天窗侧柱和下弦杆跨度的中间或附近应设置柔性拉杆。当屋架的横向支撑布置在末端的第二根柱子之间时，第一根柱子之间的所有系杆应为刚性系杆。2.1.3.3屋顶支撑杆和支架的计算原理，屋顶桁架支架

10、是平行弦杆桁架，其弦杆也可以作为支撑桁架的弦杆，斜腹杆一般是交叉的，与弦杆相交的角度在30到60之间。横向水平支撑节点间距通常为屋架上弦节点间距的24倍，纵向水平支撑宽度约为6m。支撑中的交叉斜杆和柔性系杆是根据系杆设计的，通常由单角钢制成；非交叉对角线、弦杆、横杆和刚性拉杆的设计应采用双角钢制成的丁字截面或十字形截面，横杆和刚性拉杆一般采用十字形截面，使其在两个方向上具有同等的稳定性。屋顶支撑承受的应力较小，截面尺寸通常由构件的允许长细比和结构要求决定。荷载计算刚架内力计算、计算原理、计算单元、简化、单层建筑结构、平面框架、永久荷载(恒载)、屋面檩条恒载、其他构件自重和围护结构自重。可变荷载

11、(活载)屋顶活载、雪荷载、灰尘荷载、风荷载和起重机荷载3。建筑荷载、荷载计算、风荷载：标准值：Z风压高度变化系数S形状系数Z风振系数风荷载的标准值Wk沿垂直于建筑表面的方向作用，为方便起见，将其投影在水平面上。刚架计算单元的宽度b和跨度方向长度h范围内的风荷载合力为：投影在水平面上的Po值为：为了简化计算，引入等效惯性矩，将格构柱和屋架转化为实心腹杆进行内力分析。等效惯性矩：在刚架内力计算中，a和a是格构柱两条腿(或屋架上弦杆和下弦杆)的截面积x，以及两条腿(屋架上弦杆和下弦杆)的截面质心到格构柱截面中性轴的距离。反映剪力和几何形状的修正系数。=0.9平行弦=0.8上弦斜率i=0.1=0.7上

12、弦斜率i=0.125，对于屋架，其等效惯性矩为：h为上弦和下弦截面质心之间的距离。当屋架尺寸未确定时，等效惯性矩可通过以下公式估算。屋顶荷载作用下Mmax简支屋架的跨中弯矩。f弦抗拉强度设计值。内力分析：根据叠加原理，只需要对几种基本类型进行内力分析。单跨刚架：(1)永久荷载；(2)屋面活载；(3)左风(右风载荷)；(4)起重机左(右)制动力；(5)起重机小车接近左侧(右侧)时的重力。根据建筑结构荷载规范(GB50009)，结构设计应根据结构在使用过程中可能同时出现的荷载、承载力极限状态和正常使用极限状态以及组合规则，将荷载效应组合起来，并取最不利组合进行设计。内力组合的原则，对于一般刚(架)

13、架，在设计时要根据承台的极限状态(1)基本假设是荷载通常集中在节点上，假设屋架的每个杆件都是一个理想的直杆，每个杆件的轴线在同一平面上，在节点的中心相交，每个节点都是一个理想的铰链，忽略了实际节点产生的二次应力。(2)节间荷载引起的局部弯矩除了将节间荷载分配给相邻节点外，还应计算节间荷载引起的局部弯矩。(3)内力计算和荷载组合全跨恒载全跨活载：即全跨永久荷载全跨屋面活载或雪荷载(以较大者为准)全跨灰尘荷载吊机荷载。全跨恒载和半跨活载：即全跨永久荷载、半跨屋面活载(或半跨雪荷载)、半跨灰尘荷载和吊机荷载。对于带有大型混凝土屋面板的屋架，应考虑安装期间可能的半跨荷载：即屋架、支架和天窗的活载。屋架

14、的上弦杆和下弦杆以及支座附近的腹杆在作用时会产生最不利的杆件内力；中跨附近的腹杆可由两种荷载组合控制。中间腹杆：两端或一端嵌入程度较大，被认为是弹性嵌入。Lox=0.8l，(1)在桁架平面内，a .弦杆、支撑斜杆和支撑竖杆：它们的线刚度较大，但两端节点的埋置程度较低，因此它们被视为两端铰接构件。Lox=l，2.3.2钢筋的计算长度和允许长细比，1。下弦杆计算长度：取纵向和水平支撑节点与系杆之间或系杆之间的距离。腹杆：由于节点的平面外刚度很小，对构件的嵌固作用很小，所以腹杆两端被视为铰接，所以lOy=l，(2)在桁架平面外，它取决于弦杆横向支撑点之间的距离。上弦杆，无檩条方案：有檩条方案：能保证

15、两块屋面板在三点焊接上弦杆时的宽度，Loy=L1 (L13m)，L1。当檩条与支撑点交叉和断开时：lOy=l1当檩条与支撑点交叉和连接时：lOy=l1/2，由单侧连接的单角钢和双角钢组成的十字形杆件受力后可能会失去对角稳定性。由于两端节点有一定的嵌入作用，斜面的计算长度略有减小(除支撑斜杆和支撑竖杆外)，l0=0.9l (4)当其他桁架受压弦的横向支撑点之间的距离为节间长度的两倍，且两个截面之间的弦的内力不相等时，桁架平面外弦的计算长度应按以下公式计算：其中：Nl为较大压力，计算时取正值；N2较小的压力或拉力，在计算时，取正压力和负拉力，但不小于0.5升，(3)斜平面内腹杆的计算长度，而在确定

16、桁架弦杆和单个腹杆的长细比时，计算长度应按下表采用。l分量的几何长度(节点中心之间的距离)；l1桁架弦杆横向支撑点之间的距离；2.钢筋的允许长细比为系杆和压杆规定了允许长细比。2.3.3钢筋的截面形式，对于轴向受压钢筋，建议使钢筋对两个主轴具有相似的稳定性，即使两个方向的长细比接近相等。基本上，钢筋采用两种角钢组成的丁字截面或横剖面，双角钢组成的丁字截面也可以用工字钢制成的丁字截面代替。单角钢可用于应力较小的小钢筋。当=，可以使用两个等边角钢截面或TM截面；通常采用不等角钢短腿连接截面，或TW截面来满足长细比要求。当有节间荷载时，可采用不等角钢长肢连接或TN截面。当没有节间荷载时，宜采用短肢不等角钢连接的截面；下弦杆：受力较小的腹杆(如次梁等次梁)可