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1、國(guó)家級(jí)精品課程國(guó)家級(jí)精品課程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 課程主要內(nèi)容:課程主要內(nèi)容: 1 1、荷載、荷載 2 2、內(nèi)力分析、內(nèi)力分析 3 3、內(nèi)力組合、內(nèi)力組合 國(guó)家級(jí)精品課程國(guó)家級(jí)精品課程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 廠房橫向框架的計(jì)算廠房橫向框架的計(jì)算 1 1荷載荷載 l恒載:結(jié)構(gòu)自重、屋蓋及墻面等重量恒載:結(jié)構(gòu)自重、屋蓋及墻面等重量 l活載:屋面活荷載、風(fēng)、雪、活載:屋面活荷載、風(fēng)、雪、 積灰和吊車荷載、地震荷載積灰和吊車荷載、地震荷載 l作用在橫向框架上的吊車荷載:作用在橫向框架上的吊車荷載: 最大豎向壓力:最大豎向壓力: maxmax DPy minmin DPy 1 TTy 最小豎向壓力:最小豎
2、向壓力: 橫向水平力:橫向水平力: 國(guó)家級(jí)精品課程國(guó)家級(jí)精品課程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1234 yyyyy 式中,式中,Pmax,Pmin吊車每個(gè)車輪的最大及最小輪壓;吊車每個(gè)車輪的最大及最小輪壓; T1吊車每個(gè)車輪所傳來(lái)的水平橫向制動(dòng)力吊車每個(gè)車輪所傳來(lái)的水平橫向制動(dòng)力 y最不利車輪位置,各個(gè)車輪處的影響線縱坐標(biāo)之和。最不利車輪位置,各個(gè)車輪處的影響線縱坐標(biāo)之和。 l對(duì)單跨廠房,當(dāng)框架柱兩側(cè)的吊車梁同時(shí)有2臺(tái)吊車時(shí),一榀橫 向框架將同時(shí)承受4臺(tái)吊車的荷載的作用,但這是小概率事件,因 此通常設(shè)定在一榀橫向框架中參與組合的吊車臺(tái)數(shù)不多于兩臺(tái); l對(duì)多跨廠房,在同一柱距內(nèi)同時(shí)出現(xiàn)2臺(tái)以上吊車的機(jī)會(huì)
3、增加。 但考慮隔跨吊車對(duì)結(jié)構(gòu)的影響減弱和計(jì)算方便,容許在計(jì)算吊車豎 向荷載時(shí),最多考慮4臺(tái)吊車; l而在計(jì)算吊車橫向水平荷載時(shí),由于多臺(tái)吊車同時(shí)制動(dòng)的機(jī)會(huì)很 少,最多只考慮2臺(tái)吊車。 國(guó)家級(jí)精品課程國(guó)家級(jí)精品課程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 2內(nèi)力分析內(nèi)力分析 空間整體分析:復(fù)雜,軟件(空間整體分析:復(fù)雜,軟件(STS,3D3S,MST)STS,3D3S,MST) 平面框架:簡(jiǎn)單,方便平面框架:簡(jiǎn)單,方便, ,手算。手算。 l計(jì)算跨度取上段柱軸線間距離,計(jì)算跨度取上段柱軸線間距離, l計(jì)算高度取柱腳底面至屋架下弦軸線間的距離,(屋架為上升式)計(jì)算高度取柱腳底面至屋架下弦軸線間的距離,(屋架為上升式
4、) l柱腳底面至屋架端部高度形心處的距離。(屋架為下降式)。柱腳底面至屋架端部高度形心處的距離。(屋架為下降式)。 合理模型合理模型 計(jì)算模型計(jì)算模型橫向框架橫向框架 國(guó)家級(jí)精品課程國(guó)家級(jí)精品課程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22 01122 ()IA yA y u屋架的等效慣性矩:屋架的等效慣性矩: 式中,式中,A1、A2-屋架跨中上弦桿和下弦桿的截面積;屋架跨中上弦桿和下弦桿的截面積; y1、y2-屋架跨中上弦桿和下弦桿的截面形屋架跨中上弦桿和下弦桿的截面形 心至屋架中和軸的距離心至屋架中和軸的距離 - -考慮屋架高度變化和腹桿變形的修正系數(shù),考慮屋架高度變化和腹桿變形的修正系數(shù), 屋架上弦坡度1
5、/81/101/121/150 0.650.70.750.80.9 國(guó)家級(jí)精品課程國(guó)家級(jí)精品課程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) u格構(gòu)式柱的等效慣性矩:格構(gòu)式柱的等效慣性矩: 式中,式中,A1、A2分肢分肢1和分肢和分肢2的截面面積;的截面面積; x1、x2分肢分肢1的重心線和分肢的重心線和分肢2的重心線至中和軸的距離,的重心線至中和軸的距離, 22 01 122 0.9()IA xA x f hM I 2 max 0 式中:式中:Mmax簡(jiǎn)支屋架跨中的最大彎矩;簡(jiǎn)支屋架跨中的最大彎矩; h屋架跨中上下弦桿軸線間的距離;屋架跨中上下弦桿軸線間的距離; f鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 u初選截面時(shí)
6、屋架的慣性矩初選截面時(shí)屋架的慣性矩I0可先近似地按簡(jiǎn)支屋架計(jì)算可先近似地按簡(jiǎn)支屋架計(jì)算: 國(guó)家級(jí)精品課程國(guó)家級(jí)精品課程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3內(nèi)力組合內(nèi)力組合 內(nèi)力分析方法:力法、位移法、彎矩分配法,內(nèi)力分析方法:力法、位移法、彎矩分配法, 靜力計(jì)算手冊(cè)或圖表靜力計(jì)算手冊(cè)或圖表 內(nèi)力組合:考慮承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài),內(nèi)力組合:考慮承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài), 求出各控制截面上可能的最不利內(nèi)力求出各控制截面上可能的最不利內(nèi)力 (1 1)框架柱最不利內(nèi)力組合)框架柱最不利內(nèi)力組合 控制截面:柱頂、上段柱下端、下段柱上端及柱腳控制截面:柱頂、上段柱下端、下段柱上端及柱腳 還應(yīng)組合柱腳
7、錨栓的計(jì)算內(nèi)力。還應(yīng)組合柱腳錨栓的計(jì)算內(nèi)力。 +Mmax及相應(yīng)的及相應(yīng)的N、V; -Mmax及相應(yīng)的及相應(yīng)的N、V; Nmax及相應(yīng)的及相應(yīng)的M、V; Nmin及相應(yīng)的及相應(yīng)的M、V; 44 33 22 11 國(guó)家級(jí)精品課程國(guó)家級(jí)精品課程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (2 2)屋架最不利內(nèi)力組合)屋架最不利內(nèi)力組合 u 施工時(shí)先安裝屋面,再將屋架與柱固定施工時(shí)先安裝屋面,再將屋架與柱固定 屋架與柱 臨時(shí)固定 屋架與 柱固定 M1M1 M1M1 在屋蓋自重作用下簡(jiǎn)支桁在屋蓋自重作用下簡(jiǎn)支桁 架的內(nèi)力分析,架的內(nèi)力分析, 其它荷載作用下按屋架和其它荷載作用下按屋架和 框架柱剛接分析內(nèi)力框架柱剛接分析內(nèi)力
8、國(guó)家級(jí)精品課程國(guó)家級(jí)精品課程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (2 2)屋架最不利內(nèi)力組合)屋架最不利內(nèi)力組合 u 施工時(shí)先將屋架與柱固定,再安裝屋面在所有荷載作施工時(shí)先將屋架與柱固定,再安裝屋面在所有荷載作 用下均按屋架和框架柱剛接計(jì)算。用下均按屋架和框架柱剛接計(jì)算。 u 屋架端彎矩對(duì)屋架桿件的不利作用:屋架端彎矩對(duì)屋架桿件的不利作用: 原有內(nèi)力(拉桿和或壓桿)增大;原有內(nèi)力(拉桿和或壓桿)增大; 使原來(lái)受拉桿件變成受壓。使原來(lái)受拉桿件變成受壓。 國(guó)家級(jí)精品課程國(guó)家級(jí)精品課程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) u屋架端彎矩對(duì)屋架桿件的最不利作用組合:屋架端彎矩對(duì)屋架桿件的最不利作用組合: 使屋架下弦產(chǎn)生最大壓力,如圖
9、使屋架下弦產(chǎn)生最大壓力,如圖3-22(3-22(a a) )所示;所示; 使屋架上弦產(chǎn)生最大壓力,如圖使屋架上弦產(chǎn)生最大壓力,如圖3-22(3-22(b b) )所示;所示; 使腹桿產(chǎn)生最大拉力,如圖使腹桿產(chǎn)生最大拉力,如圖3-22(3-22(c c) )所示;所示; 使腹桿產(chǎn)生最大壓力,如圖使腹桿產(chǎn)生最大壓力,如圖3-22(3-22(d d) )所示;所示; 國(guó)家級(jí)精品課程國(guó)家級(jí)精品課程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 廠房橫向框架的計(jì)算廠房橫向框架的計(jì)算-小結(jié)小結(jié) 掌握作用在橫向框架上的荷載計(jì)算方法掌握作用在橫向框架上的荷載計(jì)算方法 了解橫向框架模型簡(jiǎn)化方法了解橫向框架模型簡(jiǎn)化方法 掌握框架和屋架最不
10、利內(nèi)力組合掌握框架和屋架最不利內(nèi)力組合 國(guó)家級(jí)精品課程國(guó)家級(jí)精品課程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 廠房柱設(shè)計(jì)廠房柱設(shè)計(jì) 1 1 柱的截面形式和構(gòu)造柱的截面形式和構(gòu)造 2 2 柱的截面驗(yàn)算柱的截面驗(yàn)算 3 3 階形柱變截面處的構(gòu)造階形柱變截面處的構(gòu)造 4 4 柱腳構(gòu)造和計(jì)算柱腳構(gòu)造和計(jì)算 國(guó)家級(jí)精品課程國(guó)家級(jí)精品課程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 柱的形式和構(gòu)造柱的形式和構(gòu)造 1.1.廠房柱形式廠房柱形式 廠房柱設(shè)計(jì)廠房柱設(shè)計(jì) (a)等截面柱;(b)實(shí)腹單階柱;(c)格構(gòu)單階柱; u實(shí)腹式柱:實(shí)腹式柱:構(gòu)造簡(jiǎn)單,構(gòu)造簡(jiǎn)單, 適用于柱高度適用于柱高度10m,10m,吊吊 車額定起重量車額定起重量20t20t; u階
11、形柱:階形柱:根據(jù)吊車層根據(jù)吊車層 數(shù)分為數(shù)分為單階柱單階柱和和雙階柱雙階柱, 吊車梁支承在截面改變吊車梁支承在截面改變 處,偏心小,構(gòu)造合理,處,偏心小,構(gòu)造合理, 應(yīng)用廣泛;應(yīng)用廣泛; 國(guó)家級(jí)精品課程國(guó)家級(jí)精品課程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (d)分離式柱;(e)雙階邊柱;(f )雙階中柱 u分離式柱分離式柱: 屋蓋肢屋蓋肢: :和橫梁形成框架和橫梁形成框架 吊車肢吊車肢: :承受吊車豎向荷載承受吊車豎向荷載 兩肢分別單獨(dú)承擔(dān)荷載兩肢分別單獨(dú)承擔(dān)荷載, ,減減 小吊車肢在框架平面內(nèi)的計(jì)小吊車肢在框架平面內(nèi)的計(jì) 算長(zhǎng)度算長(zhǎng)度, , 構(gòu)造、制作及安裝簡(jiǎn)單方便,構(gòu)造、制作及安裝簡(jiǎn)單方便, 但剛度較差,
12、用鋼量大,通但剛度較差,用鋼量大,通 常在擴(kuò)建廠房中采用。常在擴(kuò)建廠房中采用。 柱的截面形式和構(gòu)造柱的截面形式和構(gòu)造 1.1.廠房柱形式廠房柱形式 國(guó)家級(jí)精品課程國(guó)家級(jí)精品課程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 國(guó)家級(jí)精品課程國(guó)家級(jí)精品課程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 框架柱截面由所承受荷載大框架柱截面由所承受荷載大 小確定:小確定: 實(shí)腹柱:等截面柱實(shí)腹柱:等截面柱 (h h1m)1m)、階形柱上柱、階形柱上柱、 截面高度較小的下柱、分截面高度較小的下柱、分 離式柱的屋蓋肢和吊車肢。離式柱的屋蓋肢和吊車肢。 格構(gòu)柱:格構(gòu)柱: 階形柱的下柱(階形柱的下柱(h h1m)1m) 柱的截面寬度不宜小于柱的截面寬度不宜小于 0.4m0.4m。 用于邊列柱用于中列柱 國(guó)家級(jí)精品課程國(guó)家級(jí)精品課程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.2.柱身構(gòu)造柱身構(gòu)造 u 橫向加勁肋橫向加勁肋 腹板采用縱向加勁肋,腹板采用縱向加勁肋, 腹板的高厚比腹板的高厚比80時(shí),時(shí), 其間距約為(其間距約為(
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