鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2鋼結(jié)構(gòu)廠房

1、第第二二章章2 21 1 廠房結(jié)構(gòu)的形式和布置廠房結(jié)構(gòu)的形式和布置 一鋼結(jié)構(gòu)廠房的應(yīng)用一鋼結(jié)構(gòu)廠房的應(yīng)用 特點(diǎn)：承載能力大，整體剛度大，抗震性能好，耐熱（但不耐火），制做安裝運(yùn)輸方便， 二、廠房結(jié)構(gòu)的組成1、橫向框架2、屋蓋結(jié)構(gòu)3、支撐體系4、吊車梁系統(tǒng)5、墻架體系6、維護(hù)結(jié)構(gòu)三、廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟三、廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟1 1、結(jié)構(gòu)選型及整體布置：結(jié)構(gòu)選型及整體布置： 根據(jù)根據(jù)工藝工藝要求，確定廠房的長、寬尺寸，要求，確定廠房的長、寬尺寸，確定柱網(wǎng)，確定框（排）架形式及尺寸（屋確定柱網(wǎng)，確定框（排）架形式及尺寸（屋架），吊車梁系統(tǒng)、支撐體系、墻架體系。架），吊車梁系統(tǒng)、支撐體系、墻架體系。3

2、3、構(gòu)件設(shè)計(jì)：構(gòu)造、計(jì)算構(gòu)件設(shè)計(jì)：構(gòu)造、計(jì)算 4 4、繪制施工圖 2、荷載及內(nèi)力計(jì)算與組合、荷載及內(nèi)力計(jì)算與組合四、柱網(wǎng)和溫度伸縮縫布置四、柱網(wǎng)和溫度伸縮縫布置1 1、柱網(wǎng)布置、柱網(wǎng)布置 原則：原則：工藝要求：工藝要求：生產(chǎn)、設(shè)備、流程、發(fā)展生產(chǎn)、設(shè)備、流程、發(fā)展結(jié)構(gòu)要求：結(jié)構(gòu)要求：穩(wěn)定、強(qiáng)度、剛度穩(wěn)定、強(qiáng)度、剛度經(jīng)濟(jì)合理：經(jīng)濟(jì)合理：綜合分析確定綜合分析確定柱距規(guī)定柱距規(guī)定（統(tǒng)一化規(guī)則、統(tǒng)一模數(shù)化）（統(tǒng)一化規(guī)則、統(tǒng)一模數(shù)化）等柱距柱網(wǎng)等柱距柱網(wǎng)不等柱距柱網(wǎng)不等柱距柱網(wǎng)2 2、溫度伸縮縫、溫度伸縮縫按規(guī)范要求橫向、縱向均應(yīng)設(shè)縫（見書表2.2）?？梢栽O(shè)單柱，也可以設(shè)雙柱來實(shí)現(xiàn)溫度縫構(gòu)造 2 22

3、2 廠房結(jié)構(gòu)的框架形式廠房結(jié)構(gòu)的框架形式一、橫向框架主要尺寸和計(jì)算簡圖一、橫向框架主要尺寸和計(jì)算簡圖1、主要尺寸跨度：跨度：L Lo o= =L Lk k+2+2S S其中：其中：S S= =BB+ +DD+ +b b1 1/2/2L Lo o=L=Lk k+2+2S SS S= =BB+ +DD+ +b b1 1/2/2 框架由柱腳底面到橫梁下弦距離框架由柱腳底面到橫梁下弦距離HH： 基頂基頂?shù)孛娴孛孳夗斳夗敿缌杭缌褐斨?21hhhH)mm)(200150(1001 Ah由工藝條件確定2hmm12008003h2 2、計(jì)算簡圖、計(jì)算簡圖柱頂剛接柱頂鉸接橫向框架的計(jì)算高度橫向框架的計(jì)算高度

4、HH確定：確定：EI剛接cEI 剛接鉸接二、橫向框架的荷載和內(nèi)力二、橫向框架的荷載和內(nèi)力1 1、荷載荷載恒載（永久荷載）恒載（永久荷載）活荷載（可變荷載）活荷載（可變荷載）可變荷載按設(shè)備現(xiàn)行荷載規(guī)范和吊車重量（及可變荷載按設(shè)備現(xiàn)行荷載規(guī)范和吊車重量（及起重量）取用起重量）取用2 2、內(nèi)力分析和內(nèi)力組合內(nèi)力分析和內(nèi)力組合三、三、框框架架柱柱的的類類型型等等截面實(shí)腹截面實(shí)腹等等截面格構(gòu)截面格構(gòu)階形實(shí)腹階形實(shí)腹階形格構(gòu)階形格構(gòu)雙階柱雙階柱分離式柱分離式柱四、縱向框架的柱間支撐四、縱向框架的柱間支撐1 1、柱間支撐的作用和布置、柱間支撐的作用和布置作用：（1）保證廠房縱向剛度；（2）承受縱向荷載并傳遞

5、至基礎(chǔ)； （3）為框架柱提供平面外支撐，減小 平面外計(jì)算長度。 柱間支撐的布置柱間支撐的布置2、柱間支撐的形式、柱間支撐的形式2-32-3 屋蓋結(jié)構(gòu)屋蓋結(jié)構(gòu)一、屋蓋結(jié)構(gòu)的形式無檁體系無檁體系有檁體系有檁體系1 1、屋蓋結(jié)構(gòu)體系、屋蓋結(jié)構(gòu)體系d)a)e)b)i)f)c)k)g)h)j)中 間 屋 架托 架橫 向 水 平 支 撐縱 向 水 平 支 撐系 桿中 間 屋 架系 桿剛 性 系 桿托架托架1.1.支支撐撐系系統(tǒng)統(tǒng)的的組組成成上弦橫向水平支撐下弦橫向水平支撐垂直支撐a)檁條屋架傾斜b)（1 1）保證鋼屋蓋的空間穩(wěn)定性）保證鋼屋蓋的空間穩(wěn)定性 形成幾何不可變體系形成幾何不可變體系 上弦橫向水平

6、支撐下弦橫向水平支撐垂直支撐a)檁條屋架傾斜b)（2 2）保證屋架受壓上弦平面外穩(wěn)定，）保證屋架受壓上弦平面外穩(wěn)定， 同時(shí)減小下弦的受迫震動(dòng)同時(shí)減小下弦的受迫震動(dòng)（3 3）承受和傳遞縱向水平力）承受和傳遞縱向水平力 （4 4）增加廠房的整體剛度）增加廠房的整體剛度 （1 1）上弦橫向水平支撐）上弦橫向水平支撐 在無檁體系中，盡管有大型屋面板可以作在無檁體系中，盡管有大型屋面板可以作為橫向支撐，但考慮施工中條件不好，焊接質(zhì)為橫向支撐，但考慮施工中條件不好，焊接質(zhì)量難以保證，加上施工過程中屋蓋系統(tǒng)的整體量難以保證，加上施工過程中屋蓋系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性要求，穩(wěn)定性要求，必須設(shè)置必須設(shè)置。 一般設(shè)在第一

7、或第二柱間及溫度縫區(qū)段兩一般設(shè)在第一或第二柱間及溫度縫區(qū)段兩端的第一柱間端的第一柱間，且其間距一般不超過，且其間距一般不超過60m60m，當(dāng)廠，當(dāng)廠房縱向大于房縱向大于66m66m時(shí)，跨中要增設(shè)一道。時(shí)，跨中要增設(shè)一道。（2 2）下弦橫向水平支撐）下弦橫向水平支撐 要設(shè)在與上弦橫向水平支撐的同一柱間。要設(shè)在與上弦橫向水平支撐的同一柱間。當(dāng)屋架跨度大于當(dāng)屋架跨度大于18m18m小于小于18m18m但有懸掛吊車但有懸掛吊車廠房內(nèi)有震動(dòng)設(shè)備廠房內(nèi)有震動(dòng)設(shè)備山墻抗風(fēng)柱支在下弦上山墻抗風(fēng)柱支在下弦上滿足其一滿足其一即要設(shè)置即要設(shè)置沿縱向柱列設(shè)在屋架端節(jié)間平面內(nèi)沿縱向柱列設(shè)在屋架端節(jié)間平面內(nèi)（4 4）垂直

8、支撐）垂直支撐形成幾何不可變體系形成幾何不可變體系的的必要構(gòu)件必要構(gòu)件，與上、下橫向水平支撐一起，與上、下橫向水平支撐一起形成形成“盒子盒子”，作為幾何不可變基本單元。，作為幾何不可變基本單元。L L30m30m時(shí)，兩邊各一道跨中一道。時(shí)，兩邊各一道跨中一道。L L30m30m時(shí)，除兩邊及中間外，還應(yīng)在時(shí)，除兩邊及中間外，還應(yīng)在端部與中部之間加設(shè)一道。端部與中部之間加設(shè)一道。 18 m30mc)la)400060006000c)d)300040003000300060006000a)b)400060006000ll0150200l聯(lián)系尺寸l0l0l內(nèi)移尺寸a)b)c)（一）屋架的要尺寸一）屋架

9、的要尺寸 （1）跨度： 柱網(wǎng)軸線間距為屋架標(biāo)志跨度柱網(wǎng)軸線間距為屋架標(biāo)志跨度l計(jì)算跨度是屋架兩端支座反力的距離計(jì)算跨度是屋架兩端支座反力的距離0la.建筑要求及運(yùn)輸要求(3.85m）b.剛度要求vvc.經(jīng)濟(jì)要求使桁架桿件總重最小的高度剛接時(shí)一般不小于跨度的剛接時(shí)一般不小于跨度的1/181/181/101/10，一般為一般為1.81.82.4m2.4m緩坡梯形屋架：緩坡梯形屋架：1.81.82.1m2.1m陡坡梯形屋架為陡坡梯形屋架為0.50.51m1m一般梯形屋架和平行弦屋架：一般梯形屋架和平行弦屋架： Lh)6/110/1 ( 三角形屋架：Lh)1/41/6(中央高度中央高度iLhh002/

10、1i坡度坡度對(duì)于對(duì)于15m15m的三角形屋架和的三角形屋架和 24m24m梯形和平行弦屋架，梯形和平行弦屋架， 采用起拱，采用起拱，一般為一般為L/500L/500。1 1、荷載匯集、荷載匯集assaP/2aaPPaPaaPPaPPP/2屋架屋架（1 1）全部恒載）全部恒載+ +全部活載全部活載（2 2）全部恒載）全部恒載+ +半跨活載半跨活載（3 3）半跨屋面板）半跨屋面板+ +半跨活載半跨活載（1 1）計(jì)算假定）計(jì)算假定: : a.a.桿軸匯交于節(jié)點(diǎn)中心；桿軸匯交于節(jié)點(diǎn)中心； b.b.節(jié)點(diǎn)為鉸接；節(jié)點(diǎn)為鉸接； c.c.荷載集于節(jié)點(diǎn)（節(jié)間荷載向兩相鄰節(jié)點(diǎn)分配）荷載集于節(jié)點(diǎn)（節(jié)間荷載向兩相鄰節(jié)

11、點(diǎn)分配）（2 2）計(jì)算方法）計(jì)算方法： a.a.電算；電算； b.b.手算：圖解法（幾何不規(guī)則屋架）手算：圖解法（幾何不規(guī)則屋架） 解析法（幾何規(guī)則屋架）解析法（幾何規(guī)則屋架）（3 3）節(jié)間荷載引起的局部彎矩）節(jié)間荷載引起的局部彎矩0.800.60 0 0.800.600.60 0 0.600.600.600.600.600.600.600.600.600.600.600.600.600.600.600.601 1、截面選擇的原則、截面選擇的原則（1 1）選擇合理的截面形式）選擇合理的截面形式（2 2）規(guī)格盡可能統(tǒng)一）規(guī)格盡可能統(tǒng)一（3 3）經(jīng)濟(jì)、構(gòu)造簡單、施工方便）經(jīng)濟(jì)、構(gòu)造簡單、施工方便2

12、 2、桿件計(jì)算長度、桿件計(jì)算長度0y0 x,lll0y0 x, llllll0y0 xll0.90llll0y0 x0.8 ，端斜桿端豎桿上弦桿上弦桿中央豎桿下l1N2N1l1N1N2l1N1N2abcabcabc11210y0 x5 . 0)0.250.75(lNNllll ，另：另：鋼管，輕型鋼屋架不加節(jié)點(diǎn)板，嵌固作用小 llloyoxoxoy2ll上弦桿：上弦桿：故：故：xy2ii 選（選（b）或（）或（f）oxoyll下弦桿：下弦桿：故：故：xyii 選（選（b）或（）或（f）oxoyll故：故：xyii 選（選（a）或（）或（g）oxoy25. 1ll一般腹桿：一般腹桿：故：故：xy

13、25. 1ii 選（選（a）連垂直支撐的豎桿，為保證連接不偏心，選（連垂直支撐的豎桿，為保證連接不偏心，選（d）oxoyll支座斜桿：支座斜桿：故：故：xyii 選（選（a）或（）或（c）（1 1）拉桿）拉桿 ：按凈截面強(qiáng)度要求選擇截面， 并 進(jìn)行剛度驗(yàn)算；查10070當(dāng)當(dāng)壓力較小時(shí)可按剛度要求選擇截面壓力較小時(shí)可按剛度要求選擇截面fNAx(y)lilioyyoxx（2 2）壓桿）壓桿：按穩(wěn)定要求選擇截面，可假設(shè)：ld1015ld5080ld1111b)a)ld1015拉桿：l ld80i1 1 且不少于1塊壓桿：l ld 40i1 1 且不少于2塊（1）等肢角鋼不小于454、 不等肢角鋼不小

14、于56364（2）承受集中荷載角鋼肢最小厚度支承處總集中荷載（支承處總集中荷載（kN）25405575Q235Q235角鋼厚度（角鋼厚度（mm）8101214不不滿足時(shí)的處理辦法：滿足時(shí)的處理辦法：7、節(jié)點(diǎn)板厚度梯形鋼屋架腹桿梯形鋼屋架腹桿最大內(nèi)力設(shè)計(jì)值（最大內(nèi)力設(shè)計(jì)值（kNkN）180181300 301500 501700Q235Q235支座節(jié)點(diǎn)板厚度支座節(jié)點(diǎn)板厚度(mm)(mm)10101214Q235Q235中間節(jié)點(diǎn)板厚度中間節(jié)點(diǎn)板厚度(mm)(mm)6881012節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)包括：節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)包括： 上弦、下弦一般節(jié)點(diǎn)；上弦、下弦一般節(jié)點(diǎn)； 屋脊節(jié)點(diǎn)（拼接節(jié)點(diǎn)）；屋脊節(jié)點(diǎn)（拼接節(jié)點(diǎn)）； 下弦

15、中央節(jié)點(diǎn)（拼接節(jié)點(diǎn)）；下弦中央節(jié)點(diǎn)（拼接節(jié)點(diǎn)）； 支座節(jié)點(diǎn)。支座節(jié)點(diǎn)。N51015mme 1520mm 100mm 100mmN2N3eeN4N1 1 1）各桿的形心線應(yīng)在節(jié)點(diǎn)上匯交于一點(diǎn)；）各桿的形心線應(yīng)在節(jié)點(diǎn)上匯交于一點(diǎn)； 2 2）角鋼肢背至形心線的距離取）角鋼肢背至形心線的距離取5 5mm的模數(shù)；的模數(shù)； 3 3）節(jié)點(diǎn)上腹桿與腹桿、腹桿與弦桿之間的凈距不小于）節(jié)點(diǎn)上腹桿與腹桿、腹桿與弦桿之間的凈距不小于 15152020mm； 1 1、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的一般要求節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的一般要求4 4）通常節(jié)點(diǎn)板）通常節(jié)點(diǎn)板伸出弦桿角鋼伸出弦桿角鋼101015mm15mm；N2e 1520mmN16 6）角鋼切

16、角角鋼切角（）（）（）（）（）（）（）（）8 8）角鋼截面改變）角鋼截面改變N1N2eM=N1eiiiKKMM（1 1）一般節(jié)點(diǎn)）一般節(jié)點(diǎn)N51015mme 1520mm 100mm 100mmN2N3eeN4N11423弦桿與拼接角鋼之間的焊縫：弦桿與拼接角鋼之間的焊縫：wffw7 . 0fhNlN 兩側(cè)弦桿內(nèi)里較大值。兩側(cè)弦桿內(nèi)里較大值。弦桿與節(jié)點(diǎn)板之間的焊縫計(jì)算同前，弦桿與節(jié)點(diǎn)板之間的焊縫計(jì)算同前，但應(yīng)注意但應(yīng)注意N的取的取值值ba加勁肋底板節(jié)點(diǎn)板切口cea.a.底板毛面積：底板毛面積：0AfRbaAcb.b.底板厚度：底板厚度：mm166且fMtba加勁肋底板節(jié)點(diǎn)板切口ce c. 加勁肋加勁肋 懸臂梁懸臂梁wf2f2f2wf7 . 02)4()4(67 . 024flhbRlhRw高度取決于節(jié)點(diǎn)板高度取決于節(jié)點(diǎn)板的尺寸，厚度略小的尺寸，厚度略小于節(jié)點(diǎn)板厚度。于節(jié)點(diǎn)板厚度。與節(jié)點(diǎn)板件的焊縫：與節(jié)點(diǎn)板件的焊縫：4Rba加勁肋底板節(jié)點(diǎn)板切口cewffwff7 . 0flhRd. 底底板與板