單層重型廠房總體的結(jié)構(gòu)認(rèn)識

1、單層重型廠房總體的結(jié)構(gòu)認(rèn)識內(nèi)容提要學(xué)習(xí)重點(diǎn)：主要內(nèi)容：1、單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的組成；2、單層廠房鋼結(jié)構(gòu)各部分的構(gòu)成與作用；3、鋼結(jié)構(gòu)的連接。 1、單層廠房的結(jié)構(gòu)組成;2、單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)體系布置.1 單層廠房結(jié)構(gòu)的組成與布置 請分析右圖所示單層廠房結(jié)構(gòu)的組成。 2014.9 單層廠房結(jié)構(gòu)的組成廠房結(jié)構(gòu)是由框架、屋蓋、柱、吊車梁、墻架、支撐及基礎(chǔ)等構(gòu)件組合而成的空間剛性骨架。 吊車梁結(jié)構(gòu)體系框架體系 屋蓋體系 墻架體系 支撐體系 橫向平面框架 縱向平面框架由框架柱和橫梁/鋼屋架構(gòu)成承受全部豎向荷載和橫向水平荷載由框架柱、柱間支撐、吊車梁等構(gòu)成承受全部縱向水平荷載由橫梁/鋼屋架、屋蓋支撐、天窗架、

2、天窗支撐、托架和檁條等構(gòu)成承受屋蓋豎向荷載由吊車梁和制動系統(tǒng)構(gòu)成承受吊車豎向荷載和吊車水平荷載由屋蓋支撐、柱間支撐和天窗支撐等構(gòu)成保證結(jié)構(gòu)空間剛度和穩(wěn)定性由墻架/抗風(fēng)柱等構(gòu)成承受山墻墻體重量和墻面風(fēng)荷載 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)用鋼量廠房類型（吊車起重量/軌頂標(biāo)高）輕型 3580kg/m2中型 70200kg/m2重型 170400kg/m2主要構(gòu)件用鋼量百分比框架柱 15%35%鋼屋架 20%60%吊車梁 10%40% 結(jié)構(gòu)形式與布置柱網(wǎng)布置變形縫布置屋蓋結(jié)構(gòu)布置支撐布置墻架布置吊車梁系統(tǒng)布置 單層廠房結(jié)構(gòu)的布置 結(jié)構(gòu)布置的規(guī)劃要求設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)工廠化施工機(jī)械化橫向框架和縱向框架的柱形成柱網(wǎng) 柱網(wǎng)布置

3、工藝要求地上設(shè)備/地下設(shè)備/功能變動結(jié)構(gòu)要求所有柱列采用相等柱間距/設(shè)置托架(標(biāo)準(zhǔn)化)經(jīng)濟(jì)要求縱向柱距6m/方案比選考慮因素 單層廠房結(jié)構(gòu)的布置 變形縫布置 單層廠房結(jié)構(gòu)的布置變形縫包括伸縮縫（溫度縫）、防震縫和沉降縫結(jié)構(gòu)溫度變形溫度變形受到約束產(chǎn)生溫度應(yīng)力設(shè)置溫度縫（橫向/縱向）釋放溫度變形減小溫度應(yīng)力1.結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)布置 變形縫布置溫度縫設(shè)置 結(jié)構(gòu)情況 縱向溫度區(qū)段橫向溫度區(qū)段柱頂為剛接柱頂為鉸接采暖房屋和非采暖地區(qū)的房屋熱車間和采暖地區(qū)的非采暖房屋露天結(jié)構(gòu) 220m120m150m180m100m125m120m- 溫度區(qū)段長度限值表 單層廠房結(jié)構(gòu)的布置橫向溫度縫在溫度縫兩側(cè)設(shè)置兩榀橫

4、向框架軸線定位縱向溫度縫板鉸支座/活動支座變形縫布置溫度縫做法 單層廠房結(jié)構(gòu)的布置地震區(qū)的伸縮縫尚應(yīng)符合防震縫的要求。 當(dāng)廠房的平、立面布置復(fù)雜時(shí)需設(shè)防震縫。 由高度或剛度相差很大的部分組成時(shí)需設(shè)防震縫。 變形縫布置防震縫的布置 單層廠房結(jié)構(gòu)的布置防震縫的做法做法與伸縮縫相似地面以上兩側(cè)構(gòu)件應(yīng)完全分開防震縫的寬度防震縫寬度由廠房和地震烈度等情況確定一般單層廠房：5090mm；縱橫跨交接處：100150mm當(dāng)廠房相鄰部分的高度、荷載、吊車起重量或基礎(chǔ)體系相差很大，或地基條件有嚴(yán)重差異等情況，以防止結(jié)構(gòu)或屋面、墻面等在過大的基礎(chǔ)不均勻沉降下發(fā)生裂縫或破壞。 變形縫布置沉降縫的布置 單層廠房結(jié)構(gòu)的布

5、置沉降縫的做法一般是把兩側(cè)的結(jié)構(gòu)包括基礎(chǔ)全部分開，使各自可以獨(dú)立地自由沉降。 沉降縫的做法也應(yīng)符合伸縮縫和防震縫的要求，兼起這兩種縫的作用。 單層廠房結(jié)構(gòu)的布置普通鋼屋架為平面桁架，適用跨度1836m構(gòu)件一般為雙角鋼組成的T形截面，采用節(jié)點(diǎn)板連接優(yōu)點(diǎn)：取材容易/構(gòu)造簡單/制造安裝方便/剛度好缺點(diǎn)：型鋼板件較厚，屋架用鋼量較大 普通鋼屋架屋架外形應(yīng)與屋面材料的排水要求相適應(yīng)。 屋架結(jié)構(gòu)形式1）滿足使用要求 單層廠房結(jié)構(gòu)的布置確定屋架形式的原則屋架外形應(yīng)盡量和彎矩圖接近，使上下弦桿 內(nèi)力沿跨度方向分布較均勻，腹桿受力較小；腹桿的布置宜使短桿受壓，長桿受拉； 荷載布置在節(jié)點(diǎn)上，減少弦桿局部受彎。 2

6、）滿足經(jīng)濟(jì)要求3）滿足制造、安裝、運(yùn)輸要求屋架構(gòu)造簡單，桿件夾角3060；桿件與節(jié)點(diǎn)數(shù)量少；分段制造，便于運(yùn)輸與安裝；梯形屋架 普通鋼屋架的形式屋架外形平行弦屋架三角形屋架其他曲拱形屋架腹桿受力小/排水坡度大大弦桿內(nèi)力不均勻/與柱鉸接，剛度差中小跨度、輕型屋面腹桿等長/桿件類型少/節(jié)點(diǎn)構(gòu)造相同/標(biāo)準(zhǔn)化/工業(yè)化排水困難/桁架高度未隨彎矩變化/弦桿內(nèi)力不均勻受力性能好制作加工不方便/可改進(jìn)為折線形 單層廠房結(jié)構(gòu)的布置平行弦屋架： 單斜式/菱形/K形/十字交叉形三角形屋架：芬克式/單斜式梯形屋架：人字式/再分式曲拱形屋架：新月式 普通鋼屋架的形式腹桿布置 單層廠房結(jié)構(gòu)的布置根據(jù)工藝/使用要求確定考慮

7、屋面板寬度模數(shù)常用跨度：12m/15m/18m/21m/24m/27m/30m/36m 普通鋼屋架主要尺寸屋架跨度屋架高度根據(jù)經(jīng)濟(jì)/剛度/建筑/屋面坡度/運(yùn)輸條件等條件確定三角形屋架：（1/61/4）L梯形屋架： 跨中（1/101/6）L； 端部（鉸接）（剛接）運(yùn)輸高度：節(jié)間尺寸上弦節(jié)間尺寸根據(jù)屋面做法確定無檁體系：大型屋面板 有檁體系：檁條間距 屋面荷載盡量直接作用在上弦節(jié)點(diǎn)上在屋架上直接鋪放屋面板 鋼筋混凝土屋面板、鋼筋加氣混凝土等；屋架間距=屋面板跨度（6m/12m）橫向剛度大/整體性好/構(gòu)造簡單/耐久性好/構(gòu)件種類少/工期短屋面自重大，結(jié)構(gòu)用鋼量大，抗震不利 屋蓋結(jié)構(gòu)形式無檁體系 單層

8、廠房結(jié)構(gòu)的布置有檁體系屋架上設(shè)置檁條，檁條上鋪設(shè)輕型屋面材料屋架間距=檁條跨度檁條間距=屋面板跨度結(jié)構(gòu)用鋼量省/運(yùn)輸安裝方便屋蓋體系構(gòu)件較多/構(gòu)造復(fù)雜/剛度較差應(yīng)綜合考慮生產(chǎn)工藝/建筑造型/材料供應(yīng)/施工能力/生產(chǎn)維修等屋架間距根據(jù)屋面材料確定，屋架結(jié)構(gòu)形式應(yīng)盡量統(tǒng)一，可設(shè)托架/中間屋架屋架/托架應(yīng)采用桁架式，檁條一般為實(shí)腹式屋蓋應(yīng)設(shè)置支撐，保證結(jié)構(gòu)剛度和穩(wěn)定性考慮施工要求，方便施工，縮短工期屋蓋結(jié)構(gòu)在運(yùn)輸/安裝中采取臨時(shí)加固措施 屋蓋結(jié)構(gòu)形式屋蓋結(jié)構(gòu)選型與布置 單層廠房結(jié)構(gòu)的布置屋蓋支撐和柱間支撐等構(gòu)成支撐體系 支撐體系支撐的作用增大結(jié)構(gòu)縱向剛度，承擔(dān)縱向水平荷載增大結(jié)構(gòu)橫向剛度，協(xié)調(diào)橫向框

9、架受力減小屋架弦桿/框架柱的平面外計(jì)算長度維持托架及中間屋架的穩(wěn)定性保證安裝過程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，防止傾倒增大結(jié)構(gòu)的抗扭剛度 單層廠房結(jié)構(gòu)的布置平面屋架+檁條+屋面板+屋蓋支撐構(gòu)成具有空間剛度的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體系；兩端相鄰兩榀屋架間設(shè)置支撐，其余屋架通過系桿或檁條與之相連，縱向長度較大時(shí)，中間應(yīng)加設(shè)支撐。 支撐體系屋蓋支撐 單層廠房結(jié)構(gòu)的布置屋蓋支撐的布置原則廠房兩端設(shè)置上、下弦橫向支撐和豎向支撐屋架兩邊布置下弦縱向支撐，形成封閉體系橫向及豎向支撐間距不應(yīng)超過60m豎向支撐一般布置在屋架跨中和端豎桿平面 支撐體系 單層廠房結(jié)構(gòu)的布置屋蓋支撐的種類上弦橫向支撐下弦橫向支撐下弦縱向支撐豎向支撐系桿可在房屋的

10、兩端或橫向溫度伸縮縫間區(qū)段兩端的第一個(gè)柱間；也可布置在第二柱間，但第一柱間必須用剛性系桿與端屋架上弦牢固連接兩道橫向水平支撐的距離不宜大于60m，故當(dāng)房屋較長（60m）時(shí)，尚應(yīng)在中間柱間設(shè)橫向水平支撐。 一般和上弦橫向水平支撐布置在同一開間。 一般情況下，應(yīng)設(shè)置下弦橫向水平支撐。 但當(dāng)房屋跨度18m且未設(shè)懸掛起重運(yùn)輸設(shè)備和吊車，或者雖有吊車但噸位不大，也沒有較大振動設(shè)備，可不設(shè)置。 設(shè)置條件 當(dāng)房屋內(nèi)設(shè)有較大噸位的重級、中級工作制橋式吊車、壁行式吊車或有鍛錘等較大振動設(shè)備時(shí)。 房屋較高，跨度較大、空間剛度要求較高時(shí)。 有托架處的房屋，為了保證托架的側(cè)向穩(wěn)定，在有托架處也應(yīng)設(shè)置縱向水平支撐。 設(shè)

11、置位置 沿縱向柱列在屋架下弦端節(jié)間內(nèi)設(shè)置： 單跨廠房一般沿兩縱向柱列設(shè)置 多跨廠房則根據(jù)具體情況沿全部或部分縱向柱列設(shè)置。 所有屋架均應(yīng)設(shè)置豎向支撐梯形屋架 當(dāng)跨度30m時(shí)，一般只需在屋架兩端及跨中豎桿平面內(nèi)布置三道豎向支撐； 當(dāng)屋架跨度30m時(shí)，應(yīng)在兩端和在跨度L/3處或天窗架處各布置一道豎向支撐；三角形屋架 當(dāng)跨度18m時(shí)，僅在跨中設(shè)置一道豎向支撐； 多當(dāng)跨度18m時(shí)可根據(jù)具體情況設(shè)置兩道。 天窗架豎向支撐 當(dāng)一般在天窗架的兩側(cè)布置，當(dāng)天窗的寬度大于12m時(shí)，還應(yīng)在天窗中央設(shè)置一道。 系桿分為剛性系桿和柔性系桿設(shè)置原則 當(dāng)在上弦橫向水平支撐或豎向支撐的節(jié)點(diǎn)處，應(yīng)沿房屋縱向通長設(shè)置柔性系桿；

12、 當(dāng)在有天窗時(shí)，應(yīng)沿屋脊設(shè)置剛性系桿 上弦橫向水平支撐布置在第二柱間時(shí)，第一柱間必須布置剛性系桿； 在屋架下弦中部，一般設(shè)一道或兩道柔性系桿； 支承節(jié)點(diǎn)處應(yīng)設(shè)置剛性系桿。 特殊情況 屋架上弦平面內(nèi)，大型屋面板可起系桿作用，所以一般只在屋脊及兩端設(shè)系桿，當(dāng)采用檁條時(shí)，連接可靠的檁條可代替系桿。 無天窗時(shí)屋蓋支撐布置有天窗時(shí)支撐的布置 圖 2.8 托架處縱向支撐布置豎向支撐布置廠房較高時(shí)可分別設(shè)置上柱支撐/下柱支撐溫度區(qū)段不很長時(shí)，設(shè)置在溫度區(qū)段中部溫度區(qū)段較長時(shí)，在溫度區(qū)段中部L/3范圍內(nèi)設(shè)置兩道柱間支撐溫度區(qū)段兩端設(shè)置上柱支撐傳遞山墻風(fēng)荷1.結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)布置 支撐體系柱間支撐布置 單層廠房結(jié)

13、構(gòu)的布置柱間支撐的布置間距及位置柱間支撐柱間支撐的布置柱間支撐的形式 支撐體系 單層廠房結(jié)構(gòu)的布置柱間支撐分為上柱支撐和下柱支撐設(shè)置原則 下柱支撐應(yīng)布置在溫度區(qū)段中部，但在短而高的廠房中，溫度應(yīng)力不大，下柱支撐布置在廠房的兩端，可以提高廠房的縱向剛度； 溫度區(qū)段不大于120m時(shí)，可以在溫度區(qū)段的中央設(shè)置一道柱間支撐。 溫度區(qū)段大于120m時(shí)，應(yīng)在溫度區(qū)段中間L/3范圍布置兩道下層支撐，但是兩道下層支撐之間的距離又不宜大于60m。 上柱支撐應(yīng)布置在溫度區(qū)段的兩端以及有下柱支撐的柱間。 這樣，便于傳遞從屋架橫向支撐傳來的縱向力。 上柱支撐 在溫度區(qū)段兩端用單斜桿外，其余上柱支撐用交叉腹桿或其他形式。 下柱支撐 下柱支撐用交叉腹桿最為經(jīng)濟(jì)，剛度也大。 在某些車間中，當(dāng)采用交叉斜腹桿的支撐妨礙生產(chǎn)操作或交通時(shí)，可采用門架式支撐。 柱間