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亚博竞彩官网钢结构单层厂房结构图片很好_图

时间:2020-07-06 01:57

  钢结构单层厂房结构图片很好_图片/文字技巧_PPT制作技巧_实用文档。第七章 单层厂房结构 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 本章目录 7.1 厂房结构的形式和布置 7.2 厂房结构的框架形式 7.3 屋盖结构 7.4 框架柱设计特点 7.5 轻型门式刚架结构

  第七章 单层厂房结构 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 本章目录 7.1 厂房结构的形式和布置 7.2 厂房结构的框架形式 7.3 屋盖结构 7.4 框架柱设计特点 7.5 轻型门式刚架结构 7.6 吊车梁设计特点 7.7 墙架体系 基本要求 1. 熟悉单层厂房结构形式及布置,钢屋盖结构构造和设计 计算。 2. 了解轻型门式刚架的构造和设计。 钢结构 设计 3. 了解吊车梁的构造与设计。 4. 掌握框架柱的设计。 第七章 单层厂房结构 第7.1节 厂房结构的形式和布置 本节目录 1. 厂房结构的组成 2. 厂房结构的设计步骤 3. 柱网和温度伸缩缝的布置 基本要求 1.了解厂房结构的组成 2.了解厂房的设计步骤及柱网伸缩缝的布置 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 7.1.1 厂房结构的组成 (a)无檩屋盖 大型屋面板 上弦横向支撑 垂直支撑 天窗架 屋架 钢结构 设计 柱间支撑 (b)有檩屋盖 上弦横向支撑 檩条 拉条 柱间支撑 柱间支撑 屋架 图7.1.1 厂房结构的组成 第七章 单层厂房结构 其构件按作用可分为: ◆横向框架 由柱和屋架组成,是厂房的主要承重体系。 ◆屋盖结构 承担屋盖荷载,包括横向框架的横梁、托 架、中间屋架、天窗架、檩条等。 ◆支撑体系 包括屋盖部分的支撑和柱间支撑等,作用 有二:承担纵向水平荷载;把主要承重体系连成空间的整体 结构,保证厂房结构必需的刚度和稳定。 ◆吊车梁和制动梁(或制动衔架)主要承受吊车竖向及水 平荷载。 ◆墙架 承受墙体的自重和风荷载。 次要的构件:梯子、走道、门窗等。在某些厂房中, 钢结构 还有工作平台。 设计 第七章 单层厂房结构 7.1.2 厂房结构的设计步骤 (1)规划厂房的建筑和结构 (2)静力计算 (3)构件及连接设计 (4)绘制施工图 7.1.3 柱网和温度伸缩缝的布置 7.1.3.1 柱网布置 进行柱网布置时,应注意以下几方面的问题: ◆满足生产工艺的要求 ◆满足结构的要求 尽可能将柱布置在同一的横向 钢结构 设计 轴线上。 第七章 单层厂房结构 ◆符合经济合理的要求 确定方案时应进行综合比 较。 ◆符合柱距规定要求 对厂房横向,当跨度L≤18m 时,其跨度宜采用3m的倍数;当厂房跨度L≥18m时,其 跨度宜采用6m的倍数。对厂房纵向,以前基本柱距一般 采用6m或12m,现在采用压型钢板作屋面和墙面材料的 厂房日益广泛,常以18m甚至24m作为基本柱距。多跨 厂房的中列柱,常因工艺要求需要“拔柱”。其柱距为 基本柱距的倍数,最大可达48m。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 s 计算单元 2a 计算单元 钢结构 设计 c a a a (a) cc a c aaaaaaa (b) c aa 插入距 图7.1.2 柱网布置和温度伸缩缝 (a)各列柱距相等(b)中间柱有拔柱 第七章 单层厂房结构 7.1.3.2 温度伸缩缝 设置温度伸缩缝是为了避免产生过大的温度变形和和 温度应力。 在纵向,常采用温度伸缩缝将厂房分成伸缩时互不影 响的温度区段。按规范规定,当温度区段长度不超过表 7.1时,可不计算温度应力。 钢结构 设计 表7.1 温度区段长度值 结构情况 采暖房屋和非采暖地区的房屋 热车间和采暖地区的非采暖房屋 露天结构 温度区段长度(m) 纵向温度区段 横向温度区段(沿屋架或构架跨度方向) (垂直于屋架或构架跨度方向) 柱顶为刚接 柱顶为铰接 220 120 150 180 100 125 120 — — 第七章 单层厂房结构 温度伸缩缝最普通的做法是设置双柱。即在缝的两旁布 置两个无任何纵向构件联系的横向框架,使温度伸缩缝的中 线和定位轴线重合;在设备布置条件不允许时,可采用“插 入距”的方式。 为节约钢材也可采用单柱温度伸缩缝,即在纵向构件 (如托架、吊车梁等)支座处设置滑动支座,但构造复杂。 当厂房宽度较大时,也应该按规范规定布置纵向温度伸 缩缝。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 第7.2节 厂房结构的框架形式 本节目录 1.横向框架主要尺寸和计算简图 2.横向框架的荷载和内力 3.框架柱的类型 4.纵向框架的柱间支撑 基本要求 1.了解厂房框架柱的类型及柱间支撑 2.掌握横向框架的计算 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 7.2.1 横向框架主要尺寸和计算简图 7.2.1.1 主要尺寸 L0 框架的主要尺寸见图 7.2.1。框架的跨度,一 S h1 Lx H1 般取为上部柱中心线 横向距离,可由下式定出: H2 钢结构 设计 L0 ?Lk ?2S h3 式中 图7.2.1 横向框架的主要尺寸 Lk ——桥式吊车的跨度; 第七章 单层厂房结构 钢结构 设计 S——由吊车梁轴线 线的距离,应满足下式要求 S ? B ? D ? b1 / 2 b1 B——吊车桥架悬伸长度,可由 b1/2 行车样本查得; DB S Lx h1 D ——车外缘和柱内边缘之间的 必要空隙:当吊车起重量不大于 500kN时,不宜小于80mm;当 吊车起重量大于或等于750kN时, 不宜小于100mm;当在吊车和柱 之间需要设置安全走道时,则D 不得小于400mm; h2 图7.2.2 柱与吊车梁轴线 间的净距 第七章 单层厂房结构 b1——上段柱宽度。 S的取值:对于中型厂房一般采用0.75m或1m,重 型厂房则为1.25m甚至达2.0m。 框架由柱脚底面到横梁下弦底部的距离: 式中: H ? h1 ? h2 ? h3 h3—地面至柱脚底面的距离。中型车间约为0.8-1.0, 重型车间为1.0~1.2; h2—地面至吊车轨顶的高度,由工艺要求定; 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 h1——吊车轨顶至屋架下弦底面的距离: h1 ? A? 100 ? ?150 ~ 200??mm? 式中: A为吊车轨道顶面至起重小车顶面之间的距离; 100mm是为制造、安装误差留出的空隙; (150~200)mm则是考虑屋架的挠度和下弦水平支 撑角钢的下伸等所留的空隙。 吊车梁的高度可按(1/5~1/12)L选用,L为吊车梁的 跨度,吊车轨道高度可根据吊车起重量决定。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 7.2.1.2 计算简图 通常简化为平面框架计算。 框架计算单元应使纵向每列柱至少有一根柱参加 框架工作,同时将受力最不利的柱划入计算单元中。 对于各列柱距均相等的厂房,只计算一个框架。 对有拔柱的计算单元,一般以最大柱距作为划分计算 单元的标准,其界限可以采用柱距的中心线,也可以 采用柱的轴线,如采用后者,则对计算单元的边柱只 应计入柱的一半刚度,作用于该柱的荷载也只计入一 半。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 H1 H H2 H1 H H2 钢结构 设计 L L1 L2 (a) (b) 图7.2.3 横向框架的计算简图 (a)柱顶刚接(b)柱顶铰接 第七章 单层厂房结构 对于由格构式横梁和阶形柱(下部柱为格构柱)所组成 的横向框架,需要将惯性矩(对高度有变化的桁架式横梁按 平均高度计算)乘以折减系数0.9简化成实腹式横梁和实腹 式柱。对柱顶刚接的横向框架,当满足下式的条件时,可 近似认为横梁刚度为无穷大: K AB ? 4 K AC 式中 K AB ——横梁在远端固定使近端A点转动单位角时在 A点所需施加的力矩值; KAC ——柱在A点转动单位角时在A点所需施加的力 矩值。 框架的计算跨度L(或L1、L2)取为两上柱轴线之间的距 离。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 横向框架的计算高度H:柱顶刚接时,可取为柱脚底面至框 架下弦轴线的距离(横梁假定为无限刚性),或柱脚底面至横梁 端部形心的距离(横梁为有限刚性);柱顶铰接时,应取为柱脚 底面至横梁主要支承节点间距离。对阶形柱应以肩梁上表面作 分界线将H划分为上部柱高度H1和下部柱高度H2。 H1 H H2 H1 H H2 H1 H H2 长圆孔相连 H1 H H2 钢结构 设计 (a) (b) (c) (d) 图7.2.4 横向框架的高度取值方法 第七章 单层厂房结构 7.2.2 横向框架的荷载和内力 7.2.2.1 荷载 作用在横向框架上的荷载有永久荷载、可变荷载、施工 荷载。 永久荷载:屋盖系统、柱、吊车梁系统、墙架、墙板及 设备管道等的自重。可参考有关资料、表格、公式进行估计。 可变荷载:风、雪荷载、积灰荷载、屋面均布活荷载、 吊车荷载等。可由荷载规范和吊车规格查得。 施工荷载:考虑在施工中采取临时性措施。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 7.2.2.2 内力组合分析 框架内力分析可按结构力学的方法进行,也可利用计算 图表或计算机程序。 对于单跨刚架,分别以荷载标准值分析以下情况: ◆永久荷载; ◆屋面活荷载; ◆左(或右)风荷载; ◆吊车左(或右) 刹车力; ◆吊车小车靠近左(或右)时的重力。 然后,按照承载能力极限状态或正常使用极限状态组合。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 最不利的内力组合 ①受弯构件最多只需四种内力组合: ? ? Ⅰ: M ? max , N ? ? Ⅱ: M ? max , N ? ? Ⅲ : V? max , M ? ? Ⅳ: V? max , M ②压弯构件最多只需四种内力组合: ? ? Ⅰ: M ? max , N ? ? Ⅲ : N ? max , M ? ? Ⅱ : M ? max , N Ⅳ: ? ? N ? max , M 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 柱与屋架刚接时,应对横梁的端弯矩和相应的剪力进行组 合。最不利组合可分为四组: ◆使屋架下弦杆产生最大压力; ◆使屋架上弦杆产生最大压力,同时也使下弦杆产生最大 拉力; ◆使腹杆产生最大拉力 ◆使腹杆产生最大压力 组合时考虑施工情况,只考虑屋面恒载所产生的支座端弯 矩和水平力的不利作用,不考虑它的有利作用。 M M M M H (a) H H (b) H M M M M H (c) H H (d) H 钢结构 设计 图7.2.5 第七章 单层厂房结构 7.2.3 框架柱的类型 框架柱按结构形式可分为等截面柱、阶形柱和分离 式柱三大类。 等截面柱有实腹式和格构式两种,通常采用实腹式。 等截面柱将吊车梁支于牛腿上,构造简单,但吊车竖向 荷载偏心大,只适用于吊车起重量Q<150kN,或无吊 车且厂房高度较小的轻型厂房中。 阶形柱用钢量比等截面柱节省。也分为实腹式和格 构式两种。 框架柱形式见图7.2.6 。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 H H 室内地面标高 柱底标高 (a) (b) (c) H2 H1 H3 钢结构 设计 室内地面标高 柱角底面标高 (d) (e) (f) 图7.2.6 框架柱的形式 (a)等截面实腹柱;(b)等截面格构柱; (c)阶形实腹柱;(d)阶形格构柱; (e)双阶柱;(f)分离式柱 第七章 单层厂房结构 分离式柱:由支承屋盖结构的屋盖肢和支承吊车梁或吊车 桁架的吊车肢所组成,两柱肢之间用水平板相连接。 屋盖肢承受屋面荷载、风荷载及吊车水平荷载,按压弯构 件设计;吊车肢在框架平面内的稳定性依靠连在屋盖肢上的水 平连系板保证。吊车肢仅承受吊车的竖向荷载,当吊车梁采用 突缘支座时,按轴心受压构件设计,当采用平板支座时,仍按 压弯构件设计。 分离式柱构造简单,制作和安装比较方便,但用钢量比阶 形柱多,且刚度较差,只宜用于吊车轨顶标高低于10m、且吊 车起重量Q≥750kN,或者相邻两跨吊车的轨顶标高相差很悬殊, 而低跨吊车起重量Q≥500kN。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 7.2.4 纵向框架的柱间支撑 7.2.4.1 柱间支撑的作用和布置 柱间支撑的作用为: ◆组成坚强的纵向构架,保证厂房的纵向刚度; ◆承受厂房端部山墙的风荷载、吊车纵向水平荷载 及温度应力等,在地震区尚应承受厂房纵向的地震力, 并传至基础。 ◆可作为框架柱在框架平面外的支点,减少柱在框 架平面外的计算长度。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 柱间支撑由两部分组成:在吊车梁以上的部分称为 上层支撑。吊车梁以下部分称为下层支撑,下层柱间支撑 与柱、吊车梁在纵向组成刚性很大的悬臂桁架。为了使纵 向构件在温度发生变化时能较自由地伸缩,下层支撑应该 设在温度区段中部。只有当吊车位置高而车间总长度又很 短(如混铁炉车间)时,下层支撑设在两端才是合理的。 当温度区段小于90m时,在它的中央设置一道下层支 撑[图7.2.7 (a)] ;如果温度区段长度超过90m,则在它的1/3 点处各设一道支撑[图7.2.7 (b)] 。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 钢结构 设计 (a) (b) 图7.2.7 柱间支撑的布置 第七章 单层厂房结构 上层柱间支撑又分为两层,第一层在屋架端部高度 范围内属于屋盖垂直支撑。第二层在屋架下弦至吊车梁 上翼缘范围内。 为了传递风力,上层支撑需要布置在温度区段端部。 此外,在有下层支撑处也应设置上层支撑。上层柱间支 撑宜在柱的两侧设置,只有在无人孔而柱截面高度不大 的情况下才可沿柱中心设置一道。下层柱间支撑应在柱 的两个肢的平面内成对设置;与外墙墙架有联系的边列 柱可仅设在内侧,但重级工作制吊车的厂房外侧也同样 钢结构 设计 设置支撑。 第七章 单层厂房结构 7.2.4.2 柱间支撑的形式和组成 柱间支撑按结构形式可分为十字交叉式、八字式、 门架式等,如图7.2.8 。 (a) (b) (c) (d) (e) 图7.2.8 柱间支撑的形式 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 十字交叉支撑使用最为普遍,其斜杆倾角宜为45。左 右。上层支撑在柱间距大时可改用斜撑杆;下层支撑高而 不宽者可以用两个十字形,高而刚度要求严格者可以占用 两个开间。 当柱间距较大或十字撑妨碍生产空间时,可采用门架 式支撑。 上层柱间支撑承受端墙传来的风力;下层柱间支撑除 承受端墙传来的风力以外,还承受吊车的纵向水平荷载。 在同一温度区段的同一柱列设有两道或两道以上的柱间支 撑时,则全部纵向水平荷载(包括风力)由该柱列所有支撑 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 共同承受。当在柱的两个肢的平面内成对设置时,在吊车 肢的平面内设置的下层支撑,除承受吊车纵向水平荷载外, 还承受与屋盖肢下层支撑按轴线距离分配传来的风力;靠 墙的外肢平面内设置的下层支撑,只承受端墙传来的风力 与吊车肢下层支撑按轴线距离分配受力。 交叉杆、上层斜撑杆、门形下层支撑的主要杆件一般 按柔性杆(拉杆)设计,交叉杆趋向于受压的杆件不参与工 作,其他的非交叉杆以及水平横杆按压杆设计。某些重型 车间,对下层柱间支撑的刚度要求较高,往往交叉杆的两 杆均按压杆设计。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 第7.3节 屋盖结构 本节目录 1.屋盖结构的形式 2.屋盖支撑 3.简支屋架设计 4.刚接屋架(框架横梁)设计特点 基本要求 1.了解屋盖的形式和支撑 2.掌握简支屋架的设计 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 7.3.1 屋盖的结构形式 7.3.1.1 屋盖结构体系 (1)无檩屋盖 ◆无檩屋盖一般用于预应力混凝土大型屋面板等重型 屋面,将屋面板直接放在屋架或天窗架上。 ◆ 预应力混凝土大型屋面板的跨度通常采用6m,有 条件时也可采用12m。当柱距大于所采用的屋面板跨度时, 可采用托架(或托梁)来支承中间屋架。 ◆ 采用无檩屋盖的厂房,屋面刚度大,耐久性也高。 由于大型屋面板与屋架上弦杆的焊接常常得不到保证,只 能有限地考虑它的空间作用,屋盖支撑不能取消。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 (2)有檩屋盖 有檩屋盖常用于轻型屋面材料的情况。如压型钢 板、压型铝合金板、石棉瓦、瓦楞铁皮等。 对石棉瓦和瓦楞铁皮屋面,屋架间距通常为6m; 当柱距大于或等于12m时,则用托架支承中间屋架。对 于压型钢板和压型铝合金板屋面、屋架间距常大于或 等于12m,当屋架间距为12~18m时,宜将檩条直接 支承于钢屋架上;当屋架间距大于18m时,以纵横方向 的次桁架(或梁)来支承檩条较为合适。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 采用彩色压型钢板和压型铝板作屋面材料的有檩 屋盖体系,制作方便,施工速度快。当压型钢板和压 型铝板与檩条进行可靠连接后,形成一深梁,能有效 地传递屋面纵横方向的水平力(包括风荷载及吊车制 动力等),能提高屋面的整体刚度。这一现象可称为 应力蒙皮效应。随着我国《冷弯型钢受力蒙皮结构设 计规范》的颁布,在墙面、屋面均采用压型钢板作围 护材料的房屋设计中已逐步开始考虑应力蒙皮效应对 屋面刚度的贡献。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 7.3.1.2 屋架的形式 屋架外形常用的有三角形、梯形、平行弦和人字形等。 屋架的外形首先取决于建筑物的用途,其次应考虑用 料经济施工方便、与其他构件的连接以及结构的刚度等问 题。此外,还取决于屋面材料要求的排水坡度。 在制造简单的条件下,桁架外形应尽可能与其弯矩图 接近,这样能使弦杆受力均匀,腹杆受力较小。腹杆的布 置应使内力分布趋于合理,尽量用长杆受拉、短杆受压, 腹杆的数目宜少,总长度要短,斜腹杆的倾角一般在 30。~60。之间,腹杆布置时应注意使荷载都作用在桁架 的节点上(石棉瓦等轻屋面的屋架除外),避免由于节间荷 载而使弦杆承受局部弯矩,节点构造要求简单合理,便于 钢结构 设计 制造。 第七章 单层厂房结构 三角形桁架 ◆用于陡坡屋面(i>1/3)的有檩屋盖体系 ◆特点:通常与柱子只能铰接,房屋的整体横向刚度较 低;对简支屋架来说,外形与荷载作用下的弯矩图相差悬殊, 致使这种屋架弦杆受力不均,支座处内力较大,跨中内力较 小,弦杆的截面不能充分发挥作用;支座处上、下弦杆交角 过小内力较大,使支座节点构造复杂。 三角形屋架的腹杆布置常用的几种形式: 钢结构 设计 (a) (b) (c) (d) 图7.3.1 三角形屋架的形式 第七章 单层厂房结构 三角形屋架的腹杆布置常用的有芬克式[图7.3.1 1(a)、(b)]和人字式[图7.3.l(d)]。芬克式的腹杆虽然较 多,但它的压杆短、拉杆长,受力相对合理,且可分为两个 小桁架制作与运输较为方便。人字式腹杆的节点较少,但受 压腹杆较长,适用于跨度较小(L≤18 m)的情况,但是,人 字式屋架的抗震性能优于芬克式屋架,所以在强地震烈度地 区,跨度大于18 m时仍常用人字式腹杆的屋架。单斜式腹杆 的屋架(图7.3.1(c)],其腹杆和节点数目均较多,只适用 于下弦需要设置天棚的屋架,一般情况较少采用。由于某些 屋面材料要求檩条的间距很小,不可能将所有檩条都放置在 节点上,从而使上弦产生局部弯矩,因此,三角形屋架在布 钢结构 设计 置腹杆时,要同时处理好檩距和上弦节点之间的关系。 第七章 单层厂房结构 尽管从内力分配观点看,三角形屋架的外形存在 着明显的不合理性,但是从建筑物的整个布局和用途 出发,在屋面材料为石棉瓦、瓦楞铁皮以及短尺压型 钢板等需要上弦坡度较陡的情况下,往往还是要用三 角形屋架的。三角形屋架的高度,当屋面坡度为(1/ 3 ~ 1/2)时,高度H=(l/6~1/4)L。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 梯形屋架 ◆用于屋面坡度较为平缓的无檩屋盖体系 ◆特点:它与简支受弯构件的弯矩图形比较接近,弦杆 受力较为均匀。梯形屋架与柱的连接可以做成铰接也可以做 成刚接。刚性连接可提高建筑物的横向刚度。 梯形屋架的腹杆体系可采用单斜式、人字式和再分式。 一般情况下,与柱刚接的屋架宜采用下承式;与柱铰接时则 采用上承式、下承式均可。 3000 3000 (a) 3000 (b) 1500 钢结构 设计 (c) (d) 图7.3.2 梯形屋架 第七章 单层厂房结构 由于下承式使排架柱计算高度减小又便于在下弦 设置屋盖纵向水平支撑,故以往多采用之,但上承式 使屋架重心降低,支座斜腹杆受拉,且给安装带来很 大的方便,近年来逐渐推广使用。当桁架下弦要做天 棚时,需设置吊杆[图7.3.2(b)虚线所示]或者采用单 斜式腹杆[图7.3.2(a)]。当上弦节间长度为3m,而大 型屋面板宽度为1.5 m时,常采用再分式腹杆[图7.3.1 2(d)]将节间减小至1.5m,有时也采用3m节间而使上弦 承受局部弯矩,虽然构造较简单但耗钢量增多,一般 钢结构 设计 很少采用。 第七章 单层厂房结构 人字形屋架 人字形屋架,上、下弦可以平行;也可以有不同坡度,或 者下弦有一水平段。如图7.3.3(a)(b)(c)(d)所示。坡度常为 1/20~1/10,屋架中部高度一般为2.0~2.5m,跨度大于36m 时可取较大高度,但不宜超过3m。端部高度一般为跨度的 1/18~1/12。 (a) (b) (c) (d) 钢结构 设计 (e) (f) (g) 图7.3.3 人字形屋架和平行弦桁架 第七章 单层厂房结构 平行弦桁架 平行弦桁架[图7.3.3(e)(f) (g)] 在构造方面有突出 的优点,弦杆及腹杆分别等长、节点形式相同、能保 证桁架的杆件重复率最大,且可使节点构造形式统一, 便于制作工业化。 平行弦桁架还可用于单坡屋架、吊车制动桁架、 栈桥和支撑构件等。腹杆布置通常采用人字式[图 7.3.3(e)(f)],用作支撑桁架时腹杆常采用交叉式[图 7.3.3(g)] 。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 7.3.1.3 托架、天窗架的形式 支承中间屋架的桁架称为托架。 托架一般采用平行弦桁架,腹杆采用带竖杆的人字 形体系。直接支承于钢筋混凝土柱上的托架常用下承式, 支于钢柱上的托架常用上承式。 托架高度应根据所支承的屋架端部高度、刚度要求、 经济要求以及有利于节点构造的原则来决定。一般取跨 度的1/5~1/10,托架的节间长度一般为2m或3m。 当托架跨度大于18m时,可做成双壁式[图7.3.4 (c)],此时,上下弦杆采用平放的H型钢,以满足平面外 刚度要求。托架与柱的连接通常做成铰接,屋架与托架 的连接宜采用铰支的平接。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 钢结构 设计 n×3000 n×3000 n×3000 n×3000 n×3000 (a) n×3000 n×3000 n×3000 n×3000 3×2000 n×3000 3×2000 (b) (c) (d) 图7.3.4 托架形式 (a)上承式托架;(b)下承式托架; (c)双壁式桁架截面;(d)单壁式桁架截面; 第七章 单层厂房结构 厂房中天窗的形式可分为纵向天窗、横向天窗和井 式天窗等。 纵向天窗的天窗架形式一般有竖杆式(图7.3.5a) 、 三角拱式(图7.3.5b)和三支点式(图7.3.5c) 。 钢结构 设计 (a) ~6000 ~6000 (b) ~9000 ~6000 ~9000 ~9000 (c) 图7.3.5 天窗架形式 ~12000 第七章 单层厂房结构 多竖杆式天窗架[图7.3.5(a)]构造简单,传给屋架的荷 载较为分散,安装时通常与屋架在现场拼装后再整体吊装, 可用于天窗高度和宽度不太大的情况。 三铰拱式天窗架[图7.3.5(b)]由两个三角形桁架组成, 它与屋架的连接点最少,制造简单,通常用作支于混凝土屋 架的天窗架。由于顶铰的存在,安装时稳定性较差,当与屋 架分别吊装时宜进行加固处理。 三支点式天窗架[图7.3.5(c)]由支于屋脊节点和两侧柱 的桁架组成。它与屋架连接的节点较少,常与屋架分别吊装, 施工较方便。 天窗架的宽度和高度应根据工艺和建筑要求确定,一般 宽度为厂房跨度的1/3左右,高度为其宽度的(1/5~1/2)。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 有时为了更好地组织通风,避免房屋外面气流的干 扰,对纵向天窗还设置有挡风板。挡风板有竖直式[图 7.16(a)]、侧斜式[图7.16(b)]和外包式[图7.16(c)]三 种,通常采用金属压型板和波形石棉瓦等轻质材料,其 下端与屋盖顶面应留出至少50mm的空隙。挡风板挂于挡 风板支架的檩条上。挡风板支架有支承式和悬挂式。支 承式的立柱下端直接支承于屋盖上,上端用横杆与天窗 架相连。支承式挡风板支架的杆件少,省钢材,但立柱 与屋盖连接处的防水处理复杂。悬挂式挡风板支架则由 连接于天窗架侧柱的杆件体系组成。挡风板荷载全部传 给天窗架侧柱。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 7.3.2 屋盖支撑 屋架在其自身平面内为几何形状不可变体系,并具 有较大的刚度,能承受屋架平面内的各种荷载。但是, 平面屋架本身在垂直于屋架平面的侧向(称为屋架平面 外)刚度和稳定性则很差,不能承受水平荷载。因此, 为使屋架结构有足够的空间刚度和稳定性,必须在屋架 间设置支撑系统(图7.3.6)。 上弦横向水平支撑 檩条或 屋面板 钢结构 设计 屋架 下弦横向水平支撑 (a) (b) 图7.3.6 屋盖支撑作用示意图 垂直支撑 第七章 单层厂房结构 (1)支撑的作用 ◆保证结构的空间整体作用; ◆避免压杆侧向失稳,防止拉杆产生过大的振动; ◆承担和传递水平荷载(如风荷载、悬挂吊车水平 荷载和地震荷载等); ◆保证结构安装时的稳定与方便 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 (2)支撑的布置 700~800 3000~6000 钢结构 设计 6000 屋架上弦平面 横向水平支撑 纵向水平支撑 12000 1 1 2 2 ≤60m ≤60m 屋架下弦平面 檩条 垂直支撑 垂直支撑 ≤60m 檩条 ≤60m 系杆 1-1 (a) 隔撑 2-2 (b) 图7.3.7 有檩屋盖的支撑布置 (a)屋架间距为6m时;(b)屋架间距为12m时; 第七章 单层厂房结构 钢结构 设计 6000 屋架上弦平面 1 2 6000 屋架上弦平面 1 3 3 2 屋架下弦平面 1-1 屋架下弦平面 天窗架上弦平面 2-2 3-3 (a) (b) 图7.3.8 无檩屋盖的支撑布置 (a)屋架间距为6m无天窗架的屋盖支撑布置时;(b)天窗未到尽端的屋盖支撑布置; 第七章 单层厂房结构 屋盖支撑系统可分为:横向水平支撑、纵向水平支 撑、垂直支撑和系杆。 ◆上弦横向水平支撑 设置在屋架上弦和天窗架上弦,一般在房屋两端或 纵向温度区段两端。有时在山墙承重,或设有纵向天窗, 但此天窗又未到温度区段尽端而退一个柱间断开时,为 了与天窗支撑配合,可将屋架的横向水平支撑布置在第 二个柱间,但在第一个柱间要设置刚性系杆以支持端屋 架和传递端墙风力。两道横向水平支撑间的距离不宜大 于60m,当温度区段长度较大时,尚应在中部增设支撑, 以符合此要求。 当屋架间距>12m时,上弦水平支撑还应予以加强, 以保证屋盖的刚度。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 ◆下弦横向水平支撑 当屋架间距<12m时,尚应在屋架下弦设置横向水 平支撑,但当屋架跨度比较小(L<18m)又无吊车或其他 振动设备时,可不设下弦横向水平支撑。 当屋架间距≥12m时,由于在屋架下弦设置支撑不便, 可不必设置下弦横向水平支撑,但上弦支撑应适当加强, 并应用隅撑或系杆对屋梁下弦侧向加以支承。 屋架间距≥18m时,如果仍采用上述方案则檩条跨度 过大,此时宜设置纵向次桁架,使主桁架(屋架)与次桁架 组成纵横桁架体系,次桁架间再设置檩条或设置横梁及檩 钢结构 条,同时,次桁架还对屋架下弦平面外提供支承。 设计 第七章 单层厂房结构 ◆纵向水平支撑 当房屋较高、跨度较大、空间刚度要求较高时,设有支 承中间屋架的托架为保证托架的侧向稳定时,或设有重级或 大吨位的中级工作制桥式吊车、壁行吊车或有锻锤等较大振 动设备时,均应在屋架端节间平面内设置纵向水平支撑。纵 向水平支撑和横向水平支撑形成封闭体系将大大提高房屋的 纵向刚度。 屋架间距<12m时,纵向水平支撑通常布置在屋架下弦 平面,但三角形屋架及端斜杆为下降式且主要支座设在上弦 处的梯形屋架和人字形屋架,也可以布置在上弦平面内。 屋架间距≥12m时,纵向水平支撑宜布置在屋架的上弦 钢结构 设计 平面内。 第七章 单层厂房结构 钢结构 设计 ◆垂直支撑(图7.3.9) 无论有檩屋盖或无檩屋盖,通常均应设置垂宜支撑。屋架 的垂宜支撑应与上、下弦横向水平支撑设置在同一柱间。 对三角形屋架的垂直支撑,当屋架跨度≤18m时,可仅在跨 度中央设置一道;当跨度18m时,宜设置两道(在跨度1/3左右 处各一道)。 对梯形屋架、人字形屋架或其他端部有一定高度的多边形 屋架,必须在屋架端部设置垂宜支撑,此外尚应按下列条件设 置中部的垂宜支撑:当屋架跨度≤30m时,可仅在屋架跨中布置 一道垂直支撑,当跨度>30m时,则应在跨度l/3左右的竖杆平 面内各设一道垂直支撑;当有天窗时,宜设置在天窗侧腿的下 面。若屋架端部有托架时,就用托架等代替,不另设端部垂直 支撑。 与天窗架上弦横向支撑类似,天窗架垂直撑也应设置在天 窗架端部以及中部有屋架横向支撑的柱间[图7.3.8(b)] ,并应在 天窗两侧柱平面内布置[图7.3.9(b)]。 第七章 单层厂房结构 对多竖杆和三支点式天窗架,当其宽度>12m时,尚应在 中央竖杆平面内增设一道。 L<12m 钢结构 设计 L≤30m (a) L>30m (b) L≤18m (c) L>18m (d) 6000 (e) 6000 6000 12000 (f) (g) (h) 图7.3.9 垂直支撑的布置和形式 >3600 <2400 2400 ~3600 2400 ~3600 第七章 单层厂房结构 ◆系杆 作用:为了支持未连支撑的平面屋架和天窗架,保 证其稳定和传递水平力。 布置原则: 屋架上弦平面内,对无檩体系,在屋脊处和屋架端 部处;对有檩体系,在纵向天窗下的屋脊处。 屋架下弦平面内,当屋架间距为6m时,应在屋架端 部处、下弦杆有弯折处、与柱刚接的屋架下弦端节间受 压但未设纵向水平支撑的节点处、跨度>18m的芬克式 屋架的主斜杆与下弦相交的节点处等部位设置。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 当屋架间距≥12m时,支撑杆件截面将大大增加,多 多耗钢材,比较合理的做法是将水平支撑全部布置在上 弦平面内,并利用檩条作为支撑体系的压杆和系杆,而 作为下弦侧向支承的系杆可用支于檩条的隅撑代替。 设计:设计时分为刚性系杆(既能受拉又能受压)和 柔性系杆(只能受拉) 。屋架主要支承节点处的系杆,屋 架上弦脊节点处的系杆均宜用刚性系杆,当横向水平支 撑设置在房屋温度区段端部第二个柱间时,第一个柱间 的所有系杆均为刚性系杆,其他情况的系杆可用柔性系 杆。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 (3)支撑的计算和构造 支撑中的交叉斜杆以及柔性系杆按拉杆设计,通常用单角钢 做成;非交叉斜杆、弦杆、横杆以及刚性系杆按照压杆设计,宜 采用双角钢做成T形截面或十字形截面,其中横杆和刚性系杆常 用十字形截面使两个方向具有等稳定性。屋盖支撑杆件的节点板 厚度通常采用6mm,对重型厂房屋盖宜采用8mm。 对于如图7.3.10所示的支撑桁架,通常将斜腹杆视为柔性 杆件,只能受拉,不能受压。因而,受压杆件退出工作,如图 7.3.10中虚线所示,每节间只有受拉的斜腹杆参与工作。 W/2 W W W W W W/2 W/2 W W W W W W W W/2 钢结构 设计 (a) (b) 图7.3.10 支撑桁架杆件的内力计算简图 第七章 单层厂房结构 7.3.3 简支屋架设计 7.3.3.1 屋架的内力分析 (1)基本假定 假定节点处的所有杆件轴线在同一平面内相交于一 点(节点中心),而且各节点均为理想铰接。荷载集中作 用于节点(屋架作用有节间荷载时,可将其分配到相邻 的两个节点)。即简化为桁架。 按上述理想体系内力求出的应力是桁架的主要应力, 由于节点实际具有的刚性所引起的次应力,以及因制作 偏差或构造等原因而产生的附加应力,其值较小,设计 钢结构 时一般不考虑。 设计 第七章 单层厂房结构 钢结构 设计 (2)局部弯矩的处理方法 节间荷载引起的局部弯矩,一般采用简化计算。 当屋架上弦杆有节间荷载作用时,上弦杆的局部弯矩可 近似地采用:端节间的正弯矩取0.8M0,其他节间的正弯矩和 节点负弯短(包括屋脊节点)取0.6M0,M0为将相应弦杆节间 作为单跨简支梁求得的最大弯矩。 0.6M0 0.6M0 0.6M0 0.6M0 0.6M0 0.6M0 0.6M0 0.8M0 图7.3.11 局部弯矩作用的计算简图 第七章 单层厂房结构 (3) 内力计算和荷载组合 荷载规范规定:屋架的荷载组合要按组合式(1.29)和按组 合式(1.30)进行。与柱铰接的屋架应考虑下列荷载作用情况: 第一是全跨荷载:所有屋架都应进行全跨满载时的内力计 算。即全跨永久荷载+全跨屋面活荷载或雪荷载(取两者的较大 值)+全跨积灰荷载+悬挂吊车荷载。有纵向天窗时,应分别计 算中间天窗处和天窗端壁处的屋架杆件内力。 第二是半跨荷载:全跨永久荷载+半跨屋面活荷载(或半跨 雪荷载)+半跨积灰荷载+悬挂吊车荷载。采用大型混凝土屋面 板的屋架,尚应考虑安装时可能的半跨荷载:屋架及天窗架 (包括支撑)自重+半跨屋面板重+半跨屋面活荷载。采用半跨荷 钢结构 载是考虑到有可能会引起腹杆内力“变号”。 设计 第七章 单层厂房结构 第三是对轻质屋面材料的屋架,一般应考虑负风压的影 响。即当屋面永久荷载(荷载分项系数γG取为1.0)小于负风压 (荷载分项系数γQ取为1.4)时,屋架的受拉杆件在永久荷载与 风荷载联合作用下可能受压。求其内力时,可假定屋架两端 支座的水平反力相等。一般的做法是:只要负风压的竖向分 力大于永久荷载,即认为屋架的拉杆将反号变为压杆,但此 压力不大,将其长细比控制不超过250即可,不必计算风荷 载作用下的内力。 第四是轻屋面的厂房,当吊车起重量较大(Q≥300kN)应考 虑按框架分析求得的柱顶水平力是否会使下弦内力增加或引 起下弦内力变号。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 7.3.3.2 杆件的计算长度和容许长细比 (1)杆件的计算长度 确定桁架弦杆和单系腹杆的长细比时,其计算长度 来Lo应按表7.2的规定采用。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 钢结构 设计 ◆桁架平面内 实际上桁架节点具有一定的刚 (a) 性,杆件两端均系弹性嵌固。当某一 压杆因失稳而屈曲,端部绕节点转动 时[图7.3.12(a)]将受到节点中其他 杆件的约束。实践和理论分析证明, lox=0.8l (b) 约束节点转动的主要因素是拉杆。汇 交于节点中的拉杆数量愈多,则产生 的约束作用愈大,压杆在节点处的嵌 固程度也愈大,其计算长度就愈小。 l2 l1 根据这个道理,可视节点的嵌固程度 来确定各杆件的计算长度。弦杆、支 图7.3.12 桁架弦杆的计算长度 座斜杆和支座竖杆取 l0x ? l ;其他受 (a)桁架杆件在桁架平面内的计算长度; 压腹杆,取 l0x ? 0.8l 。 (b) 桁架杆件在桁架平面外的计算长度; 第七章 单层厂房结构 ◆桁架平面外 原则上,屋架弦杆在平面外的计算长度,应取侧向 支承点间的距离。 上弦:有檩屋盖中,通常,檩条可视为屋架弦杆的 支撑点。在无檩屋盖中,大型屋面板能起一定的支撑作 用,一般取2块屋面板的宽度,但不大于3.0m。 下弦:视有无纵向水平支撑,取纵向水平支撑节点与系 杆或系杆与系杆间的距离。 腹杆:因节点在桁架平面外的刚度很小,对杆件没 有什么嵌固作用,故所有腹杆均取 l0y ? l 。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 ◆斜平面 单面连接的单角钢杆件和双角钢组成的十字形杆件, 因截面主轴不在桁架平面内,有可能斜向失稳,杆件两 端的节点对其两个方向均有一定的嵌固作用,因此,斜 平面计算长度略作折减,亚博竞彩官网支座斜杆和支座竖杆取 l0 ? l , 其他取 l0 ? 0.9l 。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 ◆其他 如桁架受压弦杆侧向支承点间的距离为两倍节间长度, 且两节间弦杆内力不等时[图7.3.13],该弦杆在桁架平面外 的计算长度按下式计算: l0 ? ? l1 ??? 0.75 ? 0.25 N2 N1 ???? 但不小于0.5l1 式中: N1 ——较大的压力,计算时取正值; N2 ——较小的压力或拉力,计算时压力取正值,拉力 取负值。 l1 钢结构 设计 N1 N2 图7.3.13 侧向支撑点间压力有 变化的弦杆平面外计算长度 第七章 单层厂房结构 桁架再分式腹杆体系的受压主斜杆[见图7.3.14(a)], 在桁架平面外的计算长度也按上式确定(受拉主斜杆仍取 l1);在桁架平面内的计算长度则采用节点中心间距离。 (a) (b) l1 钢结构 设计 图7.3.14 压力有变化的受压腹杆 平面外计算长度 (2)杆件的容许长细比 具体规定见第四章轴心受力构件表4.1和表4.2。 第七章 单层厂房结构 钢结构 设计 7.3.3.3 杆件的截面形式 原则上应考虑构造简单、施工方便、易于连接,使其具有一 定的侧向刚度并且取材容易等要求。对轴心受压杆件,宜使杆件对 两个主轴有相近的稳定性。 (1)单壁式屋架杆件的截面形式 通常采用由两个角钢组成的T形截面或十字形截面。受力较小 的次要杆件可采用单角钢。如今,很多情况可用H型钢剖开而成的T 型钢来代替双角钢组成的T形截面。 y y y x y x y x xx xx x y ly=(1.35~1.5)lx (a) y ly=(2.6~2.9)lx (b) y ly=(0.75~0.9)lx (c) yx (d) yx (e) y y y x x x x x x y ly=(1.8~2.1)lx (f) 图7.3.15 y ly=(0.82~1.4)lx (g) y ly=(0.45~0.79)lx (h) 单壁式屋架杆件角钢截面 第七章 单层厂房结构 对节间无荷载的上弦杆,在一般的支撑布置情况下, 计算长度Loy≥2Lox,为使轴压稳定系数φx与φy接近,一 般应满足iy≥2ix,因此,宜采用不等边角钢短肢相连的 截面[图7.3.15(b)]或TW型截面[图7.3.15(f)],当Loy=Lox 时,可采用两个等边角钢截面[图7.3.15(a)]或TM型截面 [图7.3.15(g)];对节间有荷载的上弦杆,为了加强在桁 架平面内的抗弯能力,也可采用不等边角钢长肢相连的截 面或TN型截面。 下弦杆在一般情况下LoyLox ,通常采用不等边角钢 短肢相连的截面或TW型截面以满足长细比要求。 支座斜杆Loy=Lox时,宜采用不等边角钢长肢相连或等 边角钢的截面,连有再分式杆件的斜腹杆因Loy=2Lox ,可 采用等边角钢相并的截面。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 其他一般腹杆,因其Loy=L ,Lox=0.8,即Loy=1.25Lox , 故宜采用等边角钢相并的截面。连接垂直支撑的竖腹杆, 使连接不偏心,宜采用两个等边角钢组成的十字形截面 [图7.2 6(d)];受力很小的腹杆(如再分杆等次要杆 件),可采用单角钢截面。 用H型钢沿纵向剖开而成的T型钢来代替传统的双角钢T 形截面,用于桁架弦杆,可以省去节点板或减小节点板尺 寸,零仵数量少,用钢量少(约节约钢材10%),用工量 少(省工15%~20%)。易于涂油漆且提高其抗腐蚀性能, 延长其使用寿命,降低造价(16%~20%)。因此,有很广 阔的发展前景。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 (2)双壁式屋架杆件的截面形式 屋架跨度较大时,弦杆等杆件较长,单榀屋架的横向 刚度比较低。为保证安装时屋架的侧向刚度,对跨度≥42m 的屋架宜设计成双壁式。其中由双角钢组成的双壁式截面 可用于弦杆和腹杆,横放的H型钢可用于大跨度重型双壁式 屋架的弦杆和腹杆。 钢结构 设计 (a) (b) (c) 图7.3.16 双壁式屋架杆件的截面 第七章 单层厂房结构 (3)双角钢杆件的填板 双角钢组成T形或十字形截面,杆件按实腹式杆件计算。 为了保证两个角钢共同工作,必须每隔一定距离在两个 角钢间加设填板,使它们之间有可靠连接。 50~80 1 15~20 10~15 钢结构 设计 l1 l1 1 (a) 1 1 l1 l1 (b) 图7.3.17 桁架杆件中的填板 第七章 单层厂房结构 填板的宽度:一般取50~80mm;填板的长度:对T 形截面应比角钢肢伸出10~20mm,对十字形截面则从 角钢肢尖缩进10~15mm,以便于施焊。填板的厚度与 桁架节点板相同。 填板的间距:对压杆l1≤40i1,拉杆l1≤80i1,在T形截 面中,i1为一个角钢对平行于填板自身形心轴的回转半径; 在十字形截面中,i1为一个角钢的最小回转半径,填板应 沿两个方向交错放置。在压杆的桁架平面外计算长度范 围内,至少应设置两块填板。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 7.3.3.4 杆件的截面选择 (1)一般原则 ①优先选用肢宽而薄的板件或肢件组成截面以增 加截面的回转半径,但受压构件应满足局部稳定的要求。 板件或肢件的最小厚度为5mm,对小跨度屋架可用到 4mm。 ②角钢杆件或T型钢的悬伸肢宽不得小于45mm。 直接与支撑或系杆相连的最小肢宽,应根据连接螺栓的 直径d而定:d=16mm时,为63mm;d=18mm时,为70mm; d=20mm时,为75mm。垂直支撑或系杆如连接在预先焊于 桁架竖腹杆及弦杆的连接板上时,则悬伸肢宽不受此限。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 ③屋架节点板(或T型钢弦杆的腹板)的厚度,可根 据下表取用。 梯形、人字形屋架腹杆最大内力或 三角形屋架弦杆端节间内力(kN) Q235钢单壁式焊接屋架节点板厚度选用表 ≤170 171~290 291~510 511~680 681~910 911~1290 1291~1770 1771~3090 中间节点板厚度(mm) 6~8 8 10 12 14 16 18 20 支座节点板厚度(mm) 10 10 12 14 16 18 20 22 注:1、节点板钢材为Q345钢或Q390 钢、Q420 钢时,节点板厚度可按表中数值适当减小; 2、本表适用于腹杆端部用侧焊缝连接的情况; 3、无竖腹杆相连且自由边无加劲肋加强的节点板,应将受压腹杆内力乘以1.25后再查表。 ④跨度较大的桁架(例如≥24m)与柱铰接时,弦杆宜 根据内力变化而改变截面,但半跨内一般只改变一次。变 截面位置宜在节点处或其附近。改变截面的做法通常是变 肢宽而保持厚度不变,以便处理弦杆的拼接构造。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 ⑤同一屋架的型钢规格不宜太多,以便订货。如选出的 型钢规格过多,可将数量较少的小号型钢进行调整,同时 应尽量避免选用相同边长或肢宽而厚度相差很小的型钢, 以免施工时产生混料错误。 ⑥当连接支撑等的螺栓孔在节点板范围内且距节点板边 缘距离≥100mm时,计算杆件强度可不考虑截面的削弱。 [图7.29] ⑦单面连接的单角钢杆件,考虑 受力时偏心的影响,在按轴心受 拉或轴心受压计算其强度、稳定 性以及连接时,钢材和连接的强 度设计值应乘以相应的折减系数 钢结构 (见附表1.4)。 设计 第七章 单层厂房结构 (2)杆件的截面选择 对轴心受拉杆件由强度要求计算所需的面积,同 时应满足长细比要求。 对轴心受压杆件和压弯构件要计算强度、整体稳 定、局部稳定和长细比。具体计算方法见第4章、第6 章。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 7.3.3.5 钢桁架的节点设计 (1)节点设计的一般要求 ①原则上,桁架应以杆件的形心线为轴线并在节 点处相交于一点。为了制作方便,通常取角钢背或T型 钢背至轴线mm的倍数。 ②当沿长度弦杆截面有改变时,一般将拼接处两侧 弦杆表面对齐,此时宜采用受力较大的杆件形心线 。当两侧形心线偏移的距离e不超过较 大弦杆截面高度的5%时,可不考虑此偏心影响。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 M=N1e N1 N2 e 钢结构 设计 (a) (b) 图7.3.18 弦杆轴线的偏心 当偏心距离e超过上述值,或者由于其他原因使节点处有 较大偏心弯矩时,应将此弯矩根据线刚度分配于各杆。计算公 式为: ? Mi ? M ? Ki Ki 式中 M ——节点偏心弯矩,对图7.3.18的情况,M=N1e; Ki ——所计算杆件线刚度; ? Ki ——汇交于节点的各杆件线刚度之和。 第七章 单层厂房结构 ③在屋架节点处,腹杆与弦杆或腹杆与腹杆之间焊 缝的净距,不宜小于10mm;杆件之间的空隙不小于1520mm[图7.3.19] ,以便制作,且可避免焊缝过分密集, 致使钢材局部变脆。 L L 1 1 15 ~ 20 钢结构 设计 ≥150 ≥150 正确 (a) (b) 图7.3.19 单斜杆与弦杆的连接 不正确 第七章 单层厂房结构 ④角钢端部的切割一般垂直于其轴线(a)] 。 有时为减小节点板尺寸,允许切去一肢的部分[图 7.3.20(b) 、(c)] ,但不允许将一个肢完全切去而另一肢 伸出的斜切[图7.3.20(d)] 。 钢结构 设计 不允许 ab c d 图7.3.20 角钢端部的切割 第七章 单层厂房结构 ⑤节点板的外形应简单而规则,宜至少两边平行, 一般采用矩形、平行四边形和直角梯形等。节点板边缘 与杆件轴线(a)]。单斜杆 与弦杆的连接应不出现连接的偏心弯矩[图7.3.19(a)] , 一般应根据杆件截面尺寸和腹杆端部焊缝长度画出大样 图来确定,但考虑施工误差,宜将此平面尺寸适当放大。 L L 1 1 15 ~ 20 钢结构 设计 ≥150 ≥150 正确 (a) (b) 图7.3.19 单斜杆与弦杆的连接 不正确 第七章 单层厂房结构 ⑥支承大型混凝土屋面板的上弦杆,当支承处的总 集中荷载(设计值)超过下表规定的数值时、弦杆的伸出 肢容易弯曲,应对其采用[图7.3.21]的做法予以加强。 弦杆不加强的最大节点荷载 角钢(或T型钢翼缘板)厚 Q235 8 10 12 14 16 度(mm)、当钢材为 Q345、Q390 7 8 10 12 14 支撑处总集中荷载设计值(KN) 25 40 55 75 100 t=8~12 t=8~12 钢结构 设计 加劲肋 t=8~12 图7.3.21 上弦角钢的加强 加劲肋 第七章 单层厂房结构 (2)角钢桁架的节点设设计 角钢桁架是指弦杆和腹杆均用角钢做成的桁架。 ①一般节点 一般节点是指无集中荷载和无弦杆拼接的节点。 节点板应伸出弦杆10~15mm以便焊接。腹杆与节点板的 连接焊缝按第3章角钢角焊缝承受轴心力方法计算。 15~20 10~15 15~20 钢结构 设计 N1 N2 图7.3.22 屋架下弦的中间节点 第七章 单层厂房结构 弦杆与节点板的连接焊缝,应考虑承受弦杆相邻节 间内力之差 ?N ? N2 ? N1,按下列公式计算其焊脚尺寸: h ? 肢背焊缝 f1 ?1?N 2?0.7lw f w t (7.8) 式中 h ? 肢尖焊缝 f2 ? 2 ?N 2?0.7lw f w t ?1、?2——内力分配系数,可取?1 ffw ——角焊缝强度设计值。 ? (7.9) 2 3 ;? 2 ? 1 3 。 通常因△N很小,实际所需的焊脚尺寸可由构造要求 确定,并沿节点板全长满焊。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 ②有集中荷载的节点 为便于大型屋面板或檩条连接角钢的放置, 常将节点板缩 进上弦角钢背,如图7.3.23。缩进距离不小于(0.5t+2)mm, 也不宜大于t,t为节点板厚度。角钢背凹槽的塞焊缝可假定只 承受屋面集中荷载,按下式计算其强度: ?f ? Q 2? 0.7hf1lw ? ?f f w f (7.10) 式中 Q ——节点集中荷载垂直于屋面的分量; hf1 ——焊脚尺寸,取 hf1 ? 0.5t。 ?f ——正面角焊缝强度增大系数。对承受静力荷载 和间接承受动力荷载的屋架,?f ? 1.22;对直接 钢结构 设计 承受受动力荷载的屋架 ?f ? 1.0 。 第七章 单层厂房结构 Q N1 N2 e hf2 (a) hf1 N1 N2 hf2 hf2 (b) e hf1 hf2 钢结构 设计 (c) c (d) 图7.3.23 屋架上弦节点(受集中荷载作用) 第七章 单层厂房结构 实际上因 Q 不大,可按构造满焊。 弦杆相邻节间的内力差 ?N ? N2 ? N1 ,则由弦杆角钢 肢尖与节点板的连接焊缝承受,计算时应计入偏心弯矩 M ? ?N ?e(e 为角钢肢尖至弦杆轴线距离),按下式计算: 钢结构 设计 对 ?N : 对M : ?f ? ?N 2 ? 0.7hf2lw ?f ? 6M 2 ? 0.7hf2 lw2 (7.11) (7.12) 验算式为: 2 ???? ? ? f f ???? ? ? 2 f ? ffw (7.13) 式中 hf2 ——肢尖焊缝的焊脚尺寸。 第七章 单层厂房结构 钢结构 设计 当节点板向上伸出不妨碍屋面构件的放置,或因相邻弦 杆节间内力差?N 较大,胶尖焊缝不满足上式时,可将节点 板部分向上伸出[图7.3.23(c)]或全部向上伸出[图7.3.23(d)] 。 此时弦杆与节点板的连接焊缝应按下列公式计算: 肢背焊缝 ??1?N ?2 ? ?0.5Q?2 2? 0.7hf1lw1 ? ffw (7.14) 肢尖焊缝 ??2?N ?2 ? ?0.5Q?2 2? 0.7hf2lw2 ? ffw (7.15) 式中: hf1、lw1 ——伸出肢背的焊缝焊脚尺寸和计算长度 hf2、lw2 ——肢尖焊缝的焊脚尺寸和计算长度。 第七章 单层厂房结构 ③角钢桁架弦杆的拼接及拼接节点 弦杆的拼接分为工厂拼接和工地拼接两种。 工厂拼接的位置通常在节点范围以外。 工地拼接的位置一般在节点处,但以拼接角钢传递弦 杆内力。拼接角钢宜采用与弦杆相同的截面,使弦杆在拼 接处保持原有的强度和刚度。 为了使拼接角钢与弦杆紧密相贴,应将拼接角钢的棱 角铲去,为便于施焊,还应将拼接角钢的竖肢切去△= (t+hf+5)mm,式中t为角钢厚度,hf为拼接焊缝的焊脚尺 寸。连接角钢截面的削弱,可以由节点板(拼接位置在节 点处)或角钢之间的填板(拼接位置在节点范围外)来补偿。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 屋脊节点处的拼接角钢,一般采用热弯成形。当屋面 坡度较大且拼接角钢肢较宽时,可将角钢竖肢切口再弯折 后焊成。工地焊接时,为便于现场安装,拼接节点要设置 安装螺栓。此外,为避免双插,应使拼接角钢和节点板不 连在同一运输单元上,有时也可把拼接角钢作为单独的运 输零件。 △ 钢结构 设计 钻孔后切去 铲成弧面或斜面 冷弯后对焊 (a) (b) (c) 图7.3.24 拼接节点 第七章 单层厂房结构 拼接角钢或拼接钢板的长度,应根据所需焊缝长度决 定。 接头一侧的连接焊缝总长度应为: ?lw ? N 0.7? hf f w f (7.16) 式中 N——杆件的轴心力,取节点两侧弦杆内 力的较大值。 双角钢的拼接中,上式得出的焊缝计算长度∑Lw 按四条焊缝平均分配。 弦杆与节点板的连接焊缝,应按式(7.8)和式(7.9) 计算,公式中的△N取为相邻节间弦杆内力之差或弦 杆最大内力的1 5%,两者取较大值。当节点处有集 中荷载时,则应采用上述△N值和集中荷载Q值按式 钢结构 设计 (7.1 4)和式(7.1 5)验算。 第七章 单层厂房结构 ④角钢桁架的支座节点 屋架与柱子的连接可以做成铰接或刚接。支承于混凝 土柱或砌体柱的屋架一般都是按铰接设计,而屋架与钢柱的 连接则可为铰接或刚接。 支于混凝土柱的支座节点由节点板、底板、加劲肋和锚 栓组成。支座节点的中心应在加劲肋上,加劲肋起分布支承 处支座反力的作用,它还是保证支座节点板平面外刚度的必 要零件。为便于施焊,屋架下弦角钢背与支座底板的距离e (图7.3.25、图7.3.26)不宜小于下弦角钢伸出肢的宽度,也 不宜小于130mm。屋架支座底板与柱顶用锚栓相连,锚栓预 埋于柱顶,直径通常为20~24mm。为便于安装时调整位置, 底板上的锚栓孔径宜为锚栓直径的2~2.5倍,屋架就位后再 加小垫板套住锚栓并用工地焊缝与底板焊牢,小垫板上的孔 钢结构 径只比锚栓直径大(1~2)mm。 设计 第七章 单层厂房结构 加劲肋 1 底板 垫板 b 1 e 节点板 a b1 a1 1-1 切口c 加劲肋 R/4 图7.3.25 三角形屋架的支座节点 钢结构 设计 图7-3-26 人字形或梯形屋架 支座节点 加劲肋 切口c b a 节点板 e 底板 第七章 单层厂房结构 支座节点由节点扳、底板、加劲肋和锚栓组成。支座 节点的传力路线是:桁架各杆件的内力通过杆端焊缝传给 节点板,然后经节点板与加劲肋之间的垂直焊缝,把一部 分力传给加劲肋,再通过节点板、加劲肋与底扳的水平焊 缝把全部支座压力传给底板,最后传给支座。因此,支座 节点应进行以下计算: 支座底板的毛面积应为: 式中 R —支座反力; A ? ab ? R fc ? A0 (7.17) f c—支座混凝土局部承压强度设计值; A0 —锚栓孔的面积。 按计算需要的底板面积一般较小,主要根据构造要求(锚 钢结构 设计 栓孔直径、位置以及支承的稳定性等)确定底板的平面尺寸。 第七章 单层厂房结构 支座底板的厚度按底板下柱顶反力作用产生的弯矩决定, 其方法与柱脚底板厚度相同。例如,图7. 3.25的底板经节点 板及加劲肋分隔后成为两相邻边支承的四块板,其单位宽度的 弯矩按下式计算: M ? ?qa12 (7.18) P102(4.43) 式中 q —底板下反力的平均值,q=R/(A- A0); β—系数,由b1/a1值按表4.8查得; a1 、b1—对角线长度及其中点至另一对角线)。 底板的厚度应为: t? 6M f (7.19) P102(4.45) 钢结构 为使柱顶反力比较均匀,底板厚度不宜小于16mm。 设计 第七章 单层厂房结构 加劲肋 1 底板 垫板 b 1 e 节点板 a b1 a1 1-1 切口c 加劲肋 R/4 图7.3.25 三角形屋架的支座节点 钢结构 设计 图7-3-26 人字形或梯形屋架 支座节点 加劲肋 切口c b a 节点板 e 底板 第七章 单层厂房结构 加劲肋的高度由节点板的尺寸决定,其厚度取等于或略 小于节点板的厚度。加劲肋可视为支承于节点板上的悬臂梁, 一个加劲肋通常假定传递支座反力的1/4,它与节点板的连接 焊缝承受剪力 V ? R 4 和弯矩M ? V ? b 4并应按下式验算: ???? 2 ? V 0.7hf lw ?2 ?? ? ? ???? 2 ? 6M 0.7hf lw2 ? f ?2 ?? ? ? ffw 底板与节点板、加劲肋的连接焊缝按承受全部支座反力 计算。验算式为: ? ? f ? R 0.7hf lw ? ?f f w f 其中焊缝计算长度之和∑Lw =2a+2(b-t-2c)-12hf,t和c分别为 钢结构 设计 节点板厚度和加劲肋切口宽度(图7. 3.25、图7.3.26)。 第七章 单层厂房结构 (3)T型钢作弦杆的屋架节点 采用T型钢作屋架弦杆,当腹杆也用T型钢或单角钢时, 腹杆与弦杆的连接不需要节点板。 当腹杆采用双角钢时,有时需设节点板,节点板与弦 杆采用对接焊缝,此焊缝承受弦杆相邻节间的内力差 ?N ? N2 ? N1 以及内力差产生的偏心矩M ? ?N ?e ,可按 下式进行计算: 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 ? 1.5?N ? lwt ? f w v ? ? ?Ne 1 6 tlw2 ? f t w 或f cw 7.22 7.23 式中 lw ——由斜腹杆焊缝确定的节点板长度,若无 引弧板施焊时要除去弧坑; t ——节点板厚度,通常取与T型钢腹板等厚 或相差不超过1mm; f w v ——对接焊缝抗剪强度设计值; 钢结构 f tw、f w c ——对接焊缝抗拉、抗压强度设计值。 设计 第七章 单层厂房结构 角钢腹杆与节点板的焊缝计算同角钢格架,由于节点 板与T型钢腹板等厚(或相差1mm),所以腹杆可伸入T型 钢腹板(见图7.3.27),这样可减小节点板尺寸。 N1 N2 e 加劲肋 钢结构 设计 图7.3.27 T型钢作弦杆的屋架节点 第七章 单层厂房结构 7.3.3.6 节点处板件的计算 (1)连接节点处的板件在拉、剪作用下的强度,必要 时应按下列公式进行抗撕裂计算: ? N / (?i Ai ) ? f (7.24) 式中 ?i ? 1/ 1? 2 cos2 ?i N —作用于板件的拉力, (7.25) Ai ? tli —第i段破坏面的截面积,当为螺栓(或铆钉) 连接时取净截面面积 t —板件的厚度; 钢结构 设计 li —第i破坏段的长度,应取板件中最危险的 破坏线); ? i —第i段的拉剪折算系数; ? i —第i段破坏线与拉力轴线的夹角。 第七章 单层厂房结构 N α2 l2 α1 α3 l3 l1 (a) N l2 l1 (b) N l1 l3 (c) 钢结构 设计 图7.3.28 板件的撕裂 (a)焊缝连接;(b) 螺栓(铆钉)连接; 第七章 单层厂房结构 (2)角钢桁架节点板的强度还可用“有效宽度法”计算: ? ? N be t ? f (7.26) 式中: be— 应—取板净件宽的度有,效图宽中度θ为,应当力用扩螺散栓角(,或可铆取钉为)连30接。时。, (a) N (b) N 钢结构 设计 θ θ θθ be be 图7.3.29 板件的有效宽度 第七章 单层厂房结构 (3)为了保证桁架节点板在斜腹杆压力作用下的稳定性 受压腹杆连接肢端面中点沿腹杆轴线方向至弦杆边缘的净距 离c[参见图7.3.23 ],应满足下列条件; ◆对有竖腹杆的节点板,c t ? 15 235 f ; y ◆对无竖腹杆的节点板,c t ? 10 235 fy ;且 N ? 0.8betf (4)在采用上述方法计算节点板的强度和稳定时,尚应 满足下列要求: ◆节点板边缘与腹杆轴线。; ◆斜腹杆与弦杆的夹角应在30。~60。之间; ◆节点板的自由边长度lf与厚度t比不得大于 60 235 fy 否则应沿自由边设加劲肋予以加强。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 7.3.3.7 钢屋盖施工图 施工图是在钢结构制造厂加工制造的主要依据,必须 十分重视。当屋架对称时,可仅绘半榀屋架的施工图,大 型屋架则需按运输单元绘制。施工图的绘制特点和要求说 明如下: (1)通常在图纸左上角绘一屋架简图,简图比例视图 纸空隙大小而定,图中一半注上几何长度(mm),另一半 注上杆件的计算内力(kN)。当梯形屋架跨度L24m或三角 形屋架跨度L15m时,挠度较大,影响使用与外观,制造 时应考虑起拱,拱度约为L/500(图7.55),起拱值可注 在简图中,也可以注在说明中。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 (2)施工图的主要图面用以绘制屋架的正面,图,上、 下弦的平面图,必要的侧面图和剖面图,以及某些安装节 点或特殊零件的大样图。屋架施工图通常采用两种比例尺: 杆件轴线,以免图幅太大;节点(包 括杆件截面、节点板和小零件)一般为1:10~1:15,可 清楚地表达节点的细部构造要求。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 钢结构 设计 (3)安装单元或运送单元是构件的一部分或全部,在安装过 程或运输过程中,作为一个整体来安装或运送的。一般屋架可划 分为两个或三个运送单元,但可作为一个安装单元进行安装。在 施工图中应注明各构件的型号和尺寸,并根据结构布置方案、工 艺技术要求、各部位连接方法及具体尺寸等情况,对构件进行详 细编号。编号的原则是,只有在两个构件的所有零件的形状、尺 寸、加工记号、数量和装配位置等全部相同时,才给予相同的编 号。不同种类的构件(如屋架、天窗架、支撑等),还应在其编 号前面冠以不同的字母代号(例如屋架用W、天窗架用TJ、支撑 用C等)。此外,连支撑、系杆的屋架和不连支撑、系杆的屋架 因在连接孔和连接零件上有所区别,一般给予不同编号W1、W2、 W3等,但可以只绘一张施工图。如图7. 48及图7.54是按连支撑 的W2绘制的。同时,在W2才有的螺孔和在W2、W3才有的零件处注 明“W2”和“W2、W3”字样。这样就可以在同一张图上表示三种 不同编号的屋架。如果将连支撑、系杆和不连支撑、系杆的屋架 做得相同,则只需一个编号,而且吊装简便。 第七章 单层厂房结构 (4)在施工图中应全部注明各零件(杆件和板件)的定位 尺寸、孔洞的位置,以及对工厂加工和工地施工的所有要求。 定位尺寸主要有:杆件轴线至角钢肢背的距离,节点中心至所 连腹杆的近端端部距离,节点中心至节点板上、下和左、右边 缘的距离等。 (5)在施工图中应注明各零件的型号和尺寸,对所有零件 也必须进行详细编号,并附材料表。表中角钢要注明型号和长 度,节点板等板仵要注明长、宽和厚度。零件编号按主次、上 下、左右一定顺序逐一进行。完全相同的零件用同一编号,两 个零件的形状和尺寸完全一样而开孔位置等不同但系镜面对称 的,亦用同一编号,不过应在材料表中注明正、反的字样以示 区别(如图7. 48中的零件1 0等)。材料表一般包括各零件的 截面、长度、数量(正、反)和质量(单重、共重和合重)。 材料表的用处主要是配料和算出用钢指标,其次是为吊装时配 钢结构 备起重运输设备,还可使一切零件毫无遗漏地表示清楚。 设计 第七章 单层厂房结构 (6)施工图的说明应包括所用钢材的钢号、焊条型号、 焊接方法和质量要求,图中未注明的焊缝和螺孔尺寸, 以及油漆、运输和加工要求等图中未表现的其他内容。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 7.3.4 刚接屋架(框架横梁)设计特点 与框架柱铰接的屋架,通常忽略水平力,但当屋面为轻屋 面而柱的吊车荷载较大时,屋架弦杆的轴向力也较大,故不可 忽略。 与柱刚接的屋架,其杆件的内力可先按简支桁架分析,支 座处弯矩的化成力偶考虑。如图7.3.30。 钢结构 设计 H1 h0 H1 A H1 B H1 图7.3.30 屋架支座弯矩化成力偶作用 第七章 单层厂房结构 下弦端节间可能受压时,长细比的控制应按压杆考虑, 即:仅在恒载与风载联合作用下受压时,???=250。在恒载 与风载和吊车荷载联合作用下受压时 ???=150。若下弦杆在 屋架平面内的长细比或稳定性不能满足要求时,可予以加强。 钢结构 设计 (a) (b) 图7.3.31 屋架下弦杆受压时的加强方法 (a)加撑杆;(b) 加强弦杆截面; 第七章 单层厂房结构 屋架与柱采用刚接连接 时,如图7.3.32,可认为上 弦的最大内力由上盖板传递。 下弦节点的连接螺栓承受水 平拉力和偏心弯矩。此处一 般属小偏心,螺栓拉力的计 算方法见连接一章。 上盖板 柱 支撑 端板 屋架 H 支托 钢结构 设计 图7.3.32 屋架与柱刚接 第七章 单层厂房结构 屋架下弦节点板与支承端板的连接焊缝受支座反力 R和最大水平力H1,(拉力或压力)以及偏心弯矩M=H1e1 按下式计算: ???? 2 ? R 0.7hf lw ?2 ?? ? ? 1 ? 2 f ???? 2 ? H1 0.7hf lw2 ? 6H1e1 2? 0.7hf lw2 ?2 ?? ? ? f w f 式中 ?f ——正面角焊缝强度增大系数,当间接承受 动态荷裁时(例如屋架设有悬挂车) ?f ? 1.22 当直接承受动态荷载时,?f ? 1.0 ; e1 ——水平力至焊缝中心的距离。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 下弦节点的支承端板在水平拉力H作用下受弯,近 似按嵌固于两列螺栓间的梁式板计算,所需厚度为: 式中: t ? 3 N maxl1 2Sf Nmax——一个螺栓所受的最大拉力; l1 ——两竖列螺栓的距离; S ——受力最大螺栓的端距加螺栓竖向间距的一半。 考虑到支座反力可能偏心,故按加大25%计算。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 第7.4节 框架柱设计特点 本节目录 1.柱的计算长度 2.柱的截面验算 3.肩梁的构造和计算 4.托架与柱的连接 基本要求 1.了解柱与其他构件的连接方式 2.掌握柱的构造特点和计算方法 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 7.4.1 柱的计算长度 H1 l1 △ N1 l1 △N H2 l2 l2 △ N1 △N N1 △N N1 △N 钢结构 设计 (a) N2 N2 (b) N2 (c) N2 (d) 图7.4.1 单阶柱框架的失稳 柱在框架平面内的计算长度:与柱的形式和两端支 承情况有关。 第七章 单层厂房结构 等截面柱:按压弯构件一章的单层有侧移框架柱确定。 阶形柱,其计算长度是分段确定的。 柱在框架平面外的计算长度: 当设有吊车梁和柱间支撑而无其他支承构件时,上 段柱的计算长度取制动结构顶面到屋盖纵向水平支撑或 托架支座之间柱的高度;下段柱的计算长度取柱脚底面 至肩梁顶面高度。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 7.4.2 柱的截面验算 单阶柱的上柱,一般为实腹工字形截面,选取最不 利的内力组台,按第6章的计算方法进行截面验算。 阶形柱的下段柱一般为格构式压弯构件,需要验算 在框架平面内的整体稳定以及屋盖肢与吊车肢的单肢稳 定。计算单肢稳定时,应注意分别选取对所验算的单肢 产生最大压力的内力组合。 对格构柱,还需按吊车肢单独承受最大吊车垂直轮 压 Rmax 行补充验算。此时,吊车肢承受的最大压力为: 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 N1 ? Rmax ? ?N ? ? Rmax y2 a ? ?M ? MR a ? 式中: Rmax——吊车竖向荷载及吊车梁自重等所产生的最大计算压 力; M ——使吊车肢受压的下段柱计算弯矩,其中包括 Rmax 的 作用: N ——与M相应的内力组合的下段柱轴向力; M R ——仅由Rmax作用对下段柱产生的计算弯矩,与M、N同 一截面; y2 ——下柱截面重心轴至屋盖肢重心线的距离; a ——下柱屋盖肢和吊车肢重心线间的距离。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 当吊车梁为突缘支座时,其支反力沿吊车肢轴线传递,吊 车肢按承受铀心压力Nl计算单肢的稳定性。 当吊车梁为平板式支座时,尚应考虑由于相邻两吊车梁支 座反力差(R1一R2)所产生的框架平面外的弯矩: My=(R1一R2)e My分布如图7-4-2所示。吊车肢按实腹式压弯杆验算在弯 矩作用平面内(即框架平面外)的稳定。 My 钢结构 设计 H2 ee 1 2 My R2 R1 图7.4.2 吊车肢的弯矩计算图 第七章 单层厂房结构 7.4.3 肩梁的构造和计算 由上盖板、下盖板、腹板及垫板组成。有以下两种: (1)单壁式肩梁 (b) 1 6 4 钢结构 设计 1-1 1 (c) 2 5 6 1 1 4 1-1 (d) N1 3 R1’ NM2 1 R1 R2’ M2 R2 RA a1 RB a (a) 图7.4.3 肩梁的受力和单壁式肩梁构造 第七章 单层厂房结构 单壁式肩梁的上柱内翼缘应开槽口插入肩梁腹板,由角焊 缝连接,其受力为: R1 ? N1 2 ? M1 a1 式中 M1、N1 ——上柱下端 R1 使绝对值最大的最不利内力组 合中的弯矩和轴压力。 a 1——上柱两翼缘中心间的距离。 钢结构 设计 肩梁腹板按跨度为a,受集中荷载R1的简支梁计算。 肩梁与下柱屋盖肢的连接焊缝按肩梁腹板反力RA计算, 肩梁与下柱吊车肤的连接焊缝按肩梁腹板反力RB计算。当吊 车梁为突缘支座时应按(Rmax+RB)计算, Rmax为吊车荷载传 给柱的最大压力。 第七章 单层厂房结构 吊车梁为平板支座时,吊车肢加劲肋按吊车梁最大支座 反力计算端面承压应力和连接焊缝,加劲肋高度不宜小于 500mm,其上端应刨平顶紧盖板。 (2)双壁式肩梁 计算方法与单壁式基本相同,只是在计算腹板时,应考 虑两块肢板共同受力。 MN 钢结构 设计 1 h x x 1 1-1 l (a) (b) 图7.4.4 双壁式肩梁构造 第七章 单层厂房结构 7.4.4 托架与柱的连接 1 钢结构 设计 1 1-1 (a) 图7.4.5 托架(双壁式)支于钢柱 第七章 单层厂房结构 2 屋架 托架 钢结构 设计 下承式屋架 2 2-2 图7.4.6 托架(单壁式)支于混凝土柱 第七章 单层厂房结构 第7.5节 轻型门式刚架结构 本节目录 1.结构形式和布置 2.作用效应计算 3.构件设计特点 4.连接和节点设计特点 基本要求 1.了解轻型门式刚架的形式和布置 2.掌握构件的设计 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 7.5.1 结构形式和布置 (1)结构形式 单跨 双跨 多跨 钢结构 设计 带挑檐刚架 带毗屋刚架 图7.5.1 门式刚架的形式 单坡屋盖 第七章 单层厂房结构 门式刚架屋面的坡度宜取1/8~1/20。 柱脚多采用铰接平板支座,用于工业厂房且有桥式吊车 时,宜设计成刚接。 (2)建筑尺寸 跨度:应取横向刚架柱轴线m为模数; 高度:应取地坪至柱轴线m,必要时可适当放大; 门式刚架的合理间距:考虑刚架跨度、荷载条件及使用 要求等因素,一般宜取6m、7.5m、9m,最大可用12m; 挑檐长度:可根据使用要求确定,宜为0.5~12m,其上 翼缘坡度取与刚架斜梁坡度相同。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 (3)结构平面布置 纵向温度区段长度不大于300m,横向温度区段长 度不大于150m。在多跨钢架局部抽掉中柱处,可布置 托架。山墙处可设置山墙墙架,或直接采用门式刚架。 (4)墙梁布置 侧墙采用压型钢板时,墙梁布置在刚架柱的外侧, 其间距确定综合考虑墙板规格和计算要求;6度以下的 抗震设防烈度,可考虑用砌体作侧墙。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 (5)支撑布置 ①在每个温度区段或分期建设的区段中,应分别设 置能独立构成空间稳定结构的支撑体系。 ②在设置柱间支撑的开间,应同时设置屋盖横向支 撑,以构成几何不变体系。 ③柱间支撑的间距应根据房屋纵向受力情况及安装 条件确定,一般取30~40m;有吊车时不宜大于60m; 当房屋高度较大时,柱间支撑应分层设置。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 7.5.2 荷载计算及荷载组合 永久荷载:包括屋面材料、檩条、刚架、墙架、支 撑等结构自重和悬挂荷载(吊顶、天窗、管道、门窗 等)。屋面材料等结构自重可参照第7.4节和《建筑结构 荷载规范》的规定计算。悬挂荷载按实际情况取用。 可变荷载:包括屋面均布活荷载、雪荷载、积灰荷 载、风荷载及吊车荷载等。当采用压型钢板轻型屋面时, 屋面竖向均布活荷载的标准值(按水平投影面计算)应 取0.5kN/m2;对于受荷水平投影面积大于60m2的刚架构 件可取不小于0.3kN/m2(刚架横梁多属此种情况)。 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 雪荷载、积灰荷载及吊车荷载按《建筑结构荷载规范》 的规定计算。 对于风荷载,由于(轻钢)门式刚架这类轻型房屋钢结 构,其屋面坡度一般较小,高度也较低(属低层房屋体系), 故其风荷载的计算不能完全按照《建筑结构荷载规范》(主 要为风荷载体型系数μs),若按其计算门式刚架的风荷载则 会引起结构在大多数情况偏于不安全,甚至严重不安全。因 此,《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》对风荷载的计算 制定了如下的规定: 钢结构 设计 第七章 单层厂房结构 ?k ? ?s?z?0 (7.34) 式中 ωk—风荷载标准值(kN/m2); ω0—基本风压,按《建筑结构荷载规范》规定值乘以 1.05采用; μz—风荷载高度变化系数,按《建筑结构荷载规范》 规定采用,当高度小于10 m时,应按10m高度处的数值采用; μs—风荷载体型系数(考虑内、外风压最大值的组合, 且含阵风系数。

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