單層廠房鋼結(jié)構(gòu)

.,建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計,天津大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)教研室,單層廠房鋼結(jié)構(gòu),.,本章主要內(nèi)容：,吊車梁結(jié)構(gòu)體系,結(jié)構(gòu)體系與結(jié)構(gòu)布置,普通鋼屋架設(shè)計,橫向框架及框架柱設(shè)計,.,1.結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)布置,主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件,(1)框架柱(2)鋼屋架支撐構(gòu)件吊車梁制動梁天窗架托架墻架抗風(fēng)柱,.,.,結(jié)構(gòu)體系,吊車梁結(jié)構(gòu)體系,橫向平面框架,縱向平面框架,屋蓋結(jié)構(gòu),支撐系統(tǒng),墻架結(jié)構(gòu),1.結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)布置,.,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,1.結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)布置,橫向平面框架,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,縱向平面框架,.,由橫梁/鋼屋架、屋蓋支撐、天窗架、天窗支撐、托架和檁條等構(gòu)成承受屋蓋豎向荷載,1.結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)布置,吊車梁結(jié)構(gòu)體系,屋蓋結(jié)構(gòu),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,支撐系統(tǒng),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,墻架結(jié)構(gòu),1.結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)布置,.,單層廠房鋼結(jié)構(gòu)用鋼量,廠房類型（吊車起重量/軌頂標高）輕型3580kg/m2中型75170kg/m2重型200400kg/m2主要構(gòu)件用鋼量百分比框架柱30%50%鋼屋架10%40%吊車梁15%35%,1.結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)布置,.,結(jié)構(gòu)形式與布置,1.結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)布置,柱網(wǎng)布置,橫向框架形式,屋蓋結(jié)構(gòu)型式,支撐體系,墻架布置,吊車梁系統(tǒng)布置,.,橫向框架和縱向框架的柱形成柱網(wǎng),柱網(wǎng)布置,1.結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)布置,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(標準化)經(jīng)濟要求縱向柱距6m/方案比選,考慮因素,.,.,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,柱網(wǎng)布置,溫度縫設(shè)置,.,溫度區(qū)段長度限值表,1.結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)布置,.,.,橫向溫度縫在溫度縫兩側(cè)設(shè)置兩榀橫向框架軸線定位縱向溫度縫板鉸支座/活動支座,柱網(wǎng)布置,溫度縫做法,1.結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)布置,.,.,.,.,按連接方式鉸接框架/剛接框架/上剛接下懸臂框架按框架跨數(shù)單跨/雙跨/多跨,1.結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)布置,橫向框架形式,橫向框架種類,框架柱和橫梁、鋼屋架構(gòu)成橫向框架,.,.,.,.,鉸接框架柱腳彎矩大；橫向剛度差；受力明確，計算簡單；安裝方便；對基礎(chǔ)沉降適應(yīng)性強剛接框架柱腳彎矩??；橫向剛度好；受力復(fù)雜；構(gòu)造麻煩；對基礎(chǔ)沉降適應(yīng)性差,1.結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)布置,橫向框架形式,鉸接框架和剛接框架,.,在屋架上直接設(shè)置大型鋼筋混凝土屋面板屋架間距=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,1.結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)布置,屋蓋結(jié)構(gòu)形式,無檁體系,.,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/運輸安裝方便屋蓋體系構(gòu)件較多/構(gòu)造復(fù)雜/剛度較差,1.結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)布置,屋蓋結(jié)構(gòu)形式,有檁體系,.,.,.,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)在運輸/安裝中采取臨時加固措施,結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)布置,屋蓋結(jié)構(gòu)形式,屋蓋結(jié)構(gòu)選型與布置,.,屋蓋支撐和柱間支撐等構(gòu)成支撐體系,1.結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)布置,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)橫向框架受力減小屋架弦桿/框架柱的平面外計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,.,.,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，中間應(yīng)加設(shè)支撐,結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)布置,支撐體系,屋蓋支撐,.,上弦橫向支撐下弦橫向支撐下弦縱向支撐豎向支撐（垂直支撐）系桿天窗支撐,1.結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)布置,支撐體系,屋蓋支撐種類,.,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,1.結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)布置,支撐體系,屋蓋支撐布置原則,.,.,.,廠房較高時可分別設(shè)置上柱支撐/下柱支撐溫度區(qū)段不很長時，設(shè)置在溫度區(qū)段中部溫度區(qū)段較長時，在溫度區(qū)段中部1/3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,.,.,屋蓋支撐一般按簡支平行弦桁架計算柱間支撐可按懸臂平行弦桁架計算支撐受力一般較小，可按剛度要求確定構(gòu)件截面交叉支撐按拉桿設(shè)計常用截面形式：角鋼/圓鋼（張緊裝置）斜腹桿與弦桿夾角3060度,1.結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)布置,支撐體系,支撐構(gòu)件的設(shè)計,.,.,.,.,承受墻體自重/墻面風(fēng)荷載柱距24m時可改變截面一次（等肢厚，變肢寬）屋架中內(nèi)力較小的桿件一般可按剛度要求選擇截面。,普通鋼屋架桿件設(shè)計,截面規(guī)格,2.普通鋼屋架設(shè)計,.,軸心拉桿：強度,剛度=250400,普通鋼屋架桿件設(shè)計,桿件截面驗算,2.普通鋼屋架設(shè)計,.,軸心壓桿：,穩(wěn)定性,剛度=150200,凈截面強度,普通鋼屋架桿件設(shè)計,桿件截面驗算,2.普通鋼屋架設(shè)計,.,偏心壓桿：,強度,剛度=24m的吊車梁或桁架，制作時宜按跨度的1/1000起拱；分段制作、工地地面拼裝、整根吊裝。,一般設(shè)計規(guī)定,.,吊車梁設(shè)計,4.吊車梁結(jié)構(gòu)體系,吊車荷載為動荷載；首先應(yīng)確定對應(yīng)各內(nèi)力的吊車荷載的最不利位置，再計算吊車梁的最大彎矩和對應(yīng)剪力、支座最大剪力以及橫向荷載作用下的最大彎矩（制動梁）或吊車梁上翼緣的局部彎矩（制動桁架）等,吊車梁內(nèi)力計算,.,吊車梁設(shè)計,4.吊車梁結(jié)構(gòu)體系,對簡支吊車梁，最不利荷載位置及對應(yīng)內(nèi)力最大值：最大彎矩：兩個輪子作用在梁上最不利位置a2=a1/4最大彎矩Mcmax=P(L/2-a2)2/L對應(yīng)剪力Vc=P(L/2-a2)/L,吊車梁內(nèi)力計算,.,.,吊車梁設(shè)計,4.吊車梁結(jié)構(gòu)體系,對簡支吊車梁，最不利荷載位置及對應(yīng)內(nèi)力最大值：最大彎矩：三個輪子作用在梁上最不利位置a3=(a2-a1)/6最大彎矩Mcmax=P(L/2-a3)2/LPa1對應(yīng)剪力Vc=P(L/2-a3)/LP四個輪子/六個輪子,吊車梁內(nèi)力計算,.,.,吊車梁設(shè)計,4.吊車梁結(jié)構(gòu)體系,對簡支吊車梁，最不利荷載位置及對應(yīng)內(nèi)力最大值：最大剪力-梁端支座處吊車豎向荷載應(yīng)盡量靠近支座布置最大剪力Vcmax=biP/L+P,吊車梁內(nèi)力計算,.,吊車梁設(shè)計,4.吊車梁結(jié)構(gòu)體系,對簡支吊車梁，最不利荷載位置及對應(yīng)內(nèi)力最大值：吊車橫向水平荷載吊車梁最大水平彎矩：MT=TMcmaxT/P采用制動桁架時吊車梁上翼緣局部彎矩：MT=TTa/3；MT=TTa/4,吊車梁內(nèi)力計算,.,.,吊車梁設(shè)計,4.吊車梁結(jié)構(gòu)體系,焊接工字形吊車梁：變高度梁/變寬度梁加強上翼緣：厚度/寬度截面初選（組合梁設(shè)計）梁高/腹板厚度/翼緣寬度/翼緣厚度,吊車梁截面選擇,.,.,吊車梁設(shè)計,4.吊車梁結(jié)構(gòu)體系,最大彎矩截面的正應(yīng)力上翼緣的正應(yīng)力計算,吊車梁強度驗算,.,.,吊車梁設(shè)計,4.吊車梁結(jié)構(gòu)體系,最大彎矩截面的正應(yīng)力下翼緣的正應(yīng)力計算,吊車梁強度驗算,.,吊車梁設(shè)計,4.吊車梁結(jié)構(gòu)體系,支座截面的剪應(yīng)力,吊車梁強度驗算,平板式支座：,突緣式支座：,.,吊車梁設(shè)計,4.吊車梁結(jié)構(gòu)體系,腹板計算高度上邊緣局部壓應(yīng)力,吊車梁強度驗算,腹板計算高度上邊緣折算應(yīng)力,.,.,吊車梁設(shè)計,4.吊車梁結(jié)構(gòu)體系,整體穩(wěn)定設(shè)有制動結(jié)構(gòu)不用驗算整體穩(wěn)定性,吊車梁穩(wěn)定性驗算,局部穩(wěn)定翼緣寬厚比腹板高厚比/加勁肋設(shè)置,.,吊車梁設(shè)計,4.吊車梁結(jié)構(gòu)體系,撓度計算v=v疲勞計算吊車梁應(yīng)進行疲勞驗算，可按常幅疲勞考慮,吊車梁剛度及疲勞驗算,.,吊車梁連接與構(gòu)造,4.吊車梁結(jié)構(gòu)體系,對接焊縫，質(zhì)量等級二級，與母材等強，不必驗算角焊縫：上翼緣和腹板的連接,翼緣與腹板的連接,下翼緣和腹板的連接,.,吊車梁連接與構(gòu)造,4.吊車梁結(jié)構(gòu)體系,支座加勁肋與梁腹板,突緣式支座：,平板式支座：,.,吊車梁連接與構(gòu)造,4.吊車梁結(jié)構(gòu)體系,橫向加勁肋與上翼緣連接處應(yīng)切角；橫向加勁肋上端應(yīng)與上翼緣刨平頂緊后焊接，下端宜在距受拉翼緣50-100mm處斷開，不與受拉翼緣焊接，焊縫應(yīng)采用連續(xù)的圍焊或回焊，避免起、落??；橫向加勁肋與腹板連接焊縫不宜在加勁肋下