[PPT]單層廠房結(jié)構(gòu)和普通鋼屋蓋

1、第二章 單層廠房結(jié)構(gòu)和普通鋼屋蓋1. 單層鋼結(jié)構(gòu)廠房的組成2. 單層廠房結(jié)構(gòu)的布置3. 支撐體系4.廠房橫向框架的計(jì)算5. 廠房柱的構(gòu)造和計(jì)算6. 普通鋼屋架7. 吊車梁的設(shè)計(jì)8. 墻架體系7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系第二章 單層廠房結(jié)構(gòu)和普通鋼屋蓋1. 單層鋼結(jié)構(gòu)廠房的組成橫向框架屋蓋結(jié)構(gòu)支撐體系吊車梁墻架7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系第二章 單層廠房結(jié)構(gòu)和普通鋼屋蓋單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的鋼材用鋼材指標(biāo)輕型：3580kg/m2中型：70200kg/m2重型：170400kg/m27/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系第二章 單層廠房結(jié)構(gòu)和普通鋼屋蓋2

2、. 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的布置1 柱網(wǎng)布置工藝：生產(chǎn)工藝結(jié)構(gòu)：簡單、同一、模數(shù)經(jīng)濟(jì)：柱距的影響地址條件：山地等7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系第二章 單層廠房結(jié)構(gòu)和普通鋼屋蓋2. 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的布置2 變形縫1伸縮縫考慮溫度影響劃分溫度區(qū)段縫寬：3060mm中距c：1.0m,1.5-2m雙排柱單排柱：長圓螺栓孔、滾軸連接7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系第二章 單層廠房結(jié)構(gòu)和普通鋼屋蓋2. 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的布置3 變形縫2防震縫 考慮抗震要求 平、立面布置復(fù)雜 高度、剛度相差大 縫寬：根據(jù)抗震設(shè)防烈度和建筑物高度確定7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系第二

3、章 單層廠房結(jié)構(gòu)和普通鋼屋蓋2. 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的布置4 變形縫3沉降縫 地基差別較大 相鄰部分高度、荷載和結(jié)構(gòu)形式差別較大 縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)全部分開 縫寬：根據(jù)地基情況和建筑物高度確定7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系第二章 單層廠房結(jié)構(gòu)和普通鋼屋蓋屋蓋結(jié)構(gòu)的布置和體系 鋼屋蓋由屋面、屋架和支撐組成。屋蓋結(jié)構(gòu)體系 其它：托架、天窗、檁條等。2. 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的布置57/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系 房屋橫向剛度大，整體性、耐久性 好；屋面板自重大，屋蓋及下部結(jié)構(gòu)用料多，對抗震不利。 屋架間距靈活，構(gòu)件重量輕、施工、安裝方便；屋蓋構(gòu)件數(shù)量多，整體剛度差。無檁體系：有檁

4、體系：一般用于預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板等重型屋面，將屋面板直接放在屋架上。 常用于輕型屋面材料的情況。 7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系第二章 單層廠房結(jié)構(gòu)和普通鋼屋蓋3. 支撐體系1 平面屋架在屋架平面外的剛度和穩(wěn)定性很差，不能承受水平荷載。因此，為使屋架結(jié)構(gòu)有足夠的空間剛度和穩(wěn)定性，必須在屋架間設(shè)置支撐系統(tǒng)。 上弦橫向水平支撐 下弦橫向水平支撐 下弦縱向水平支撐 垂直支撐 系桿 組成檁條屋面板7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系第二章 單層廠房結(jié)構(gòu)和普通鋼屋蓋3. 支撐體系2保證屋蓋結(jié)構(gòu)的幾何穩(wěn)定性保證屋蓋的整體性，提高空間剛度避免壓桿側(cè)向失穩(wěn)，防止拉桿產(chǎn)生過大的

5、振動(dòng)承擔(dān)和傳遞水平荷載（如縱向和橫向風(fēng)荷載、懸掛吊車水平荷載和地震作用等）保證結(jié)構(gòu)安裝時(shí)的穩(wěn)定與方便 支撐的作用7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系第二章 單層廠房結(jié)構(gòu)和普通鋼屋蓋3. 支撐體系3支撐的布置 上弦橫向水平支撐7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系第二章 單層廠房結(jié)構(gòu)和普通鋼屋蓋3. 支撐體系4支撐的布置 下弦橫向水平支撐7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系第二章 單層廠房結(jié)構(gòu)和普通鋼屋蓋3. 支撐體系5支撐的布置 縱向水平支撐下弦縱向水平支撐當(dāng)房屋較高、跨度較大、空間剛度要求較高時(shí)，設(shè)有支承中間屋架的托架，或設(shè)有重級或大噸位的中級工作制橋式吊車

6、等較大振動(dòng)設(shè)備時(shí)，均應(yīng)在屋架端節(jié)間平面內(nèi)設(shè)置縱向水平支撐。7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系第二章 單層廠房結(jié)構(gòu)和普通鋼屋蓋3. 支撐體系6支撐的布置 屋架的垂直支撐應(yīng)與上、下弦橫向水平支撐設(shè)置在同一柱間。 垂直支撐7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系第二章 單層廠房結(jié)構(gòu)和普通鋼屋蓋3. 支撐體系7支撐的布置系桿剛性系桿（既能受拉也能受壓）柔性系桿（只能承受拉力）7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系第二章 單層廠房結(jié)構(gòu)和普通鋼屋蓋3. 支撐體系8支撐的布置柱間支撐 保證整體穩(wěn)定和縱向剛度 承受縱向力 提供柱平面外支承點(diǎn)7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)

7、院 土木系7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系第二章 單層廠房結(jié)構(gòu)和普通鋼屋蓋4. 廠房橫向框架1橫向框架形式梁與柱 ： 鉸接（排架），剛接（剛架）柱與基礎(chǔ)：一般剛接7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系第二章 單層廠房結(jié)構(gòu)和普通鋼屋蓋4. 廠房橫向框架2橫梁與框架柱的形式梁： 實(shí)腹式，桁架式柱：等截面，階形柱，分離式柱7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系第二章 單層廠房結(jié)構(gòu)和普通鋼屋蓋4. 廠房橫向框架3橫向框架計(jì)算簡介計(jì)算簡圖：平面框架荷載：永久荷載，可變荷載內(nèi)力設(shè)計(jì)：結(jié)構(gòu)力學(xué)應(yīng)力設(shè)計(jì)：控制截面最不利內(nèi)力組合，截面選擇，連接計(jì)算7/22/2022昆明理工大

8、學(xué) 建工學(xué)院 土木系第二章 單層廠房結(jié)構(gòu)和普通鋼屋蓋5. 廠房柱的構(gòu)造和計(jì)算簡介柱的截面形式柱身的構(gòu)造柱截面驗(yàn)算7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系第二章 單層廠房結(jié)構(gòu)和普通鋼屋蓋6. 普通鋼屋架1屋架的形式和主要尺寸三角形屋架，梯形屋架，平行弦屋架；跨度，跨中高度，端部高度；7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系第二章 單層廠房結(jié)構(gòu)和普通鋼屋蓋6. 普通鋼屋架2屋架桿件的內(nèi)力計(jì)算 屋架上的荷載包括恒載、活荷載、雪荷載、風(fēng)荷載、積灰荷載及懸掛荷載等。 基本假定 通常將荷載集中到節(jié)點(diǎn)上，并假定屋架各桿均為理想直桿，各桿軸線在同一平面內(nèi)且匯交于節(jié)點(diǎn)中心，各節(jié)點(diǎn)均為理想鉸接，忽

9、略實(shí)際節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的次應(yīng)力。 7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系內(nèi)力計(jì)算與荷載組合 全跨恒載+全跨活載：即全跨永久荷載+全跨屋面活載或雪荷載（取較大值）+全跨積灰荷載+懸掛吊車荷載。 全跨恒載+半跨活載：即全跨永久荷載+半跨屋面活載（或半跨雪荷載）+半跨積灰荷載+懸掛吊車荷載。 采用大型混凝土屋面板的屋架，尚應(yīng)考慮安裝時(shí)可能的半跨荷載：即屋架、支撐和天窗自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載。 屋架上、下弦桿和靠近支座的腹桿由作用時(shí)會(huì)引起桿件的最不利內(nèi)力； 跨中附近的腹桿可能由兩種荷載組合控制。7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系B.中間腹桿：兩端或一端嵌固程度較大，視為彈

10、性嵌固。lox= 0.8l(1)在桁架平面內(nèi) A.弦桿、支座斜桿、支座豎桿：本身線剛度大，但兩端節(jié)點(diǎn)嵌固程度較低，視為兩端鉸接桿件。 lox = l桿件的計(jì)算長度和容許長細(xì)比桿件的計(jì)算長度 7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系 下弦桿：取縱向水平支撐節(jié)點(diǎn)與系桿或系桿與系桿之間的距離。 腹桿：由于節(jié)點(diǎn)在平面外剛度很小，對桿件嵌固作用較小，故腹桿兩端視為鉸接，則lOy=l在桁架平面外 取決于弦桿側(cè)向支承點(diǎn)間距離。上弦桿無檁方案:有檁方案:能保證大型屋面板三點(diǎn)與上弦桿焊接時(shí):lOy=l1（l13m）l1 兩塊屋面板寬度。檁條與支撐點(diǎn)交叉不連接時(shí)：lOy=l1檁條與支撐點(diǎn)交叉連接時(shí)：lOy

11、=l1/27/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系 單面連接的單角鋼和雙角鋼組成的十字形桿件，受力后有可能斜向失穩(wěn)，由于兩端節(jié)點(diǎn)有一定的嵌固作用，故斜平面計(jì)算長度略作折減(支座斜桿和支座豎桿除外），l0=0.9l其他 如桁架受壓弦桿側(cè)向支承點(diǎn)間的距離為兩倍節(jié)間長度，且兩節(jié)間弦桿內(nèi)力不等時(shí)，該弦桿在桁架平面外的計(jì)算長度按下式計(jì)算： ， 式中：Nl較大的壓力，計(jì)算時(shí)取正值；N2較小的壓力或拉力，計(jì)算時(shí)壓力取正值，拉力取負(fù)值但不小于0.5ll腹桿在斜平面內(nèi)的計(jì)算長度7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系 確定桁架弦桿和單系腹桿的長細(xì)比時(shí)，其計(jì)算長度應(yīng)按下表規(guī)定采用。項(xiàng) 次彎曲方向弦

12、 桿腹 桿支座斜桿和支座豎桿 其他腹桿1在桁架平面內(nèi)ll0.8 l2在桁架平面外l1ll3斜平面l0.9 ll 構(gòu)件的幾何長度（節(jié)點(diǎn)中心間距離）；l1 桁架弦桿側(cè)向支承點(diǎn)間的距離；桿件的容許長細(xì)比規(guī)范中對拉桿和壓桿都規(guī)定了容許長細(xì)比。 7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系桿件的截面形式 對軸心受壓桿件，宜使桿件對兩個(gè)主軸有相近的穩(wěn)定性，即可使兩方向的長細(xì)比接近相等。 基本上采用由兩個(gè)角鋼組成的T形截面或十字形截面形式的桿件，也可用H型鋼剖開而成的T形鋼代替雙角鋼組成的T形截面。受力較小的次要桿件可采用單角鋼。7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系當(dāng)l0 x = l0y 時(shí)

13、，可采用兩個(gè)等邊角鋼截面或TM截面； 通常采用不等邊角鋼短肢相連的截面，或TW型截面以滿足長細(xì)比要求。上弦桿： 有節(jié)間荷載時(shí)，可采用不等邊角鋼長肢相連或TN型截面。 無節(jié)間荷載時(shí)，宜采用不等邊角鋼短肢相連的截面；下弦桿：7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系 受力很小的腹桿（如再分桿等次要桿件），可采用單角鋼截面。支座斜桿：其他一般腹桿：宜采用等邊角鋼相并的截面； 連接垂直支撐的豎腹桿宜采用兩個(gè)等邊角鋼組成的十字形截面；當(dāng)l0 x = l0y 時(shí)，宜采用不等邊角鋼長肢相連或等邊角鋼的截面。7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系由雙角鋼組成的T形或十字形截面桿件按實(shí)腹式桿件進(jìn)

14、行計(jì)算，必須每隔一定距離在兩個(gè)角鋼間加設(shè)填板。雙角鋼桿件的填板： 填板的間距對壓桿l140i1，拉桿l180 i1；在T形截面中，i1為一個(gè)角鋼對平行于填板自身形心軸的回轉(zhuǎn)半徑；在十字形截面中，填板應(yīng)沿兩個(gè)方向交錯(cuò)放置，i1為一個(gè)角鋼的最小回轉(zhuǎn)半徑，在壓桿的桁架平面外計(jì)算長度范圍內(nèi)，至少應(yīng)設(shè)置兩塊填板。填板的寬度一般取5080mm；填板的長度：對T形截面應(yīng)比角鋼肢伸出1020mm，對十字形截面則從角鋼肢尖縮進(jìn)1015mm。填板的厚度與桁架節(jié)點(diǎn)板相同。7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系桿件的截面選擇一般原則應(yīng)優(yōu)先選用肢寬而薄的板件或肢件組成的截面，一般板件或肢件的最小厚度為5mm。

15、角鋼桿件或T型鋼的懸伸肢寬不得小于45mm。直接與支撐或系桿相連的最小肢寬，應(yīng)根據(jù)連接螺栓的直徑d而定。屋架節(jié)點(diǎn)板（或T型鋼弦桿的腹板）的厚度，對單壁式屋架，可根據(jù)腹桿的最大內(nèi)力（對梯形和人字形屋架）或弦桿端節(jié)間內(nèi)力（對三角形屋架），按相關(guān)規(guī)范選用。跨度較大的桁架（24m）與柱鉸接時(shí)，弦桿宜根據(jù)內(nèi)力變化改變截面，半跨內(nèi)一般只改變一次。7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系同一屋架的型鋼規(guī)格不宜太多，以便訂貨。當(dāng)連接支撐等的螺栓孔在節(jié)點(diǎn)板范圍內(nèi)且距節(jié)點(diǎn)板邊緣距離100mm時(shí)，計(jì)算桿件強(qiáng)度可不考慮截面的削弱。軸心受拉桿件應(yīng)驗(yàn)算強(qiáng)度和長細(xì)比要求。軸心受壓桿件和壓彎構(gòu)件要計(jì)算強(qiáng)度、整體穩(wěn)定、

16、局部穩(wěn)定和長細(xì)比。 單面連接的單角鋼桿件，在按軸心構(gòu)件計(jì)算其強(qiáng)度或穩(wěn)定以及連接時(shí)，鋼材和連接的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以相應(yīng)的折減系數(shù)。桿件的截面選擇7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系鋼桁架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的一般要求 以桁架桿件的形心線為軸線并在節(jié)點(diǎn)處相交于一點(diǎn)，肢背至軸線的距離為5mm的倍數(shù)。 節(jié)點(diǎn)處，腹桿與弦桿或腹桿與腹桿之間焊縫的凈距，不宜小于10mm，或者桿件之間的空隙不小于1520mm。 角鋼端部的切割一般垂直于其軸線。有時(shí)允許切去一肢的部分，但不允許將一個(gè)肢完全切去而另一肢伸出的斜切。7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系 節(jié)點(diǎn)板的外形應(yīng)簡單而規(guī)則，至少宜有兩邊平行

17、，如矩形、平行四邊形和直角梯形等。節(jié)點(diǎn)板邊緣與桿件軸線的夾角不應(yīng)小于15。角鋼桁架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 一般節(jié)點(diǎn)一般節(jié)點(diǎn)是指無集中荷載和無弦桿拼接的節(jié)點(diǎn) 節(jié)點(diǎn)板的平面尺寸，一般應(yīng)根據(jù)桿件截面尺寸和腹桿端部焊縫長度畫出大樣圖來確定。7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系肢背焊縫： 腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫按角鋼角焊縫承受軸心力方法計(jì)算。節(jié)點(diǎn)板應(yīng)伸出弦桿1015mm以便焊接。弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫，應(yīng)考慮承受弦桿相鄰節(jié)間內(nèi)力之差，按下式計(jì)算: 通常因N很小，實(shí)際所需的焊腳尺寸可由構(gòu)造要求確定，并沿節(jié)點(diǎn)板全長滿焊。肢尖焊縫： 式中，N=N2-N17/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系為便于大

18、型屋面板或檁條的放置，常將節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)上弦角鋼背，縮進(jìn)距離不宜小于(0.5t+2)mm，也不宜大于節(jié)點(diǎn)板厚度t。 角鋼桁架有集中荷載的節(jié)點(diǎn) 角鋼背凹槽的塞焊縫可假定只承受屋面集中荷載，按下式計(jì)算其強(qiáng)度：式中：Q 節(jié)點(diǎn)集中荷載垂直于屋面的分量；hf1焊腳尺寸，取hf1 0.5t；f正面角焊縫強(qiáng)度增大系數(shù)。一般因Q不大，按構(gòu)造滿焊7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系 計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮偏心彎矩MNe（e為角鋼肢尖至弦桿軸線距離），按下列公式計(jì)算： 式中 hf2 肢尖焊縫的焊腳尺寸。 弦桿角鋼肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫承受弦桿相鄰節(jié)間的內(nèi)力差7/22/2022昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院 土木系當(dāng)節(jié)點(diǎn)板向上伸出不妨礙屋面構(gòu)件的放置，或因相鄰弦桿節(jié)間內(nèi)力差N較大，肢尖焊縫不滿足強(qiáng)度要求時(shí)，可將節(jié)點(diǎn)板部分向上伸出或全部向上