第7章單層廠房鋼屋蓋結構ppt課件

1、第7章 單層廠房鋼屋蓋構造7.1 單層廠房鋼屋蓋構造的組成與布置7.1.1 屋蓋構造體系 鋼屋蓋構造通常由屋面、檁條、屋架、托架和天窗等構件組成。根據屋面資料和屋面構造布置情況的不同，可分為無檁屋蓋體系和有檁屋蓋體系。1.無檁屋蓋構造體系： 普通用于預應力混凝土大型屋面板等重型屋面，將屋面板直接放在屋架或天窗架上。 房屋橫向剛度大，整體性、耐久性好；屋面板自艱苦，屋蓋及下部構造用料多，對抗震不利。 屋架間距靈敏，構件分量輕、施工、安裝方便；屋蓋構件數(shù)量多，整體剛度差。2.有檁屋蓋構造體系： 常用于輕型屋面資料的情況。 7.1.2 屋蓋構造布置 7.1.2.1 柱網布置 屋架的跨度和間距須結合柱

2、網的布置確定，而柱網布置那么根據建筑物運用要求和經濟合理等各方面要素而定。 7.1.2.2 天窗架設置 為了采光和通風等要求，屋架上常設置天窗。天窗的方式有縱向天窗、橫向天窗和井式天窗3種，普通采用縱向天窗。 縱向天窗的天窗架方式普通有多豎桿式、三鉸拱式和三支點式。7.2 屋蓋構造的支撐體系 平面屋架在屋架平面外的剛度和穩(wěn)定性很差，不能接受程度荷載。因此，為使屋架構造有足夠的空間剛度和穩(wěn)定性，必需在屋架間設置支撐系統(tǒng)。7.1.2 屋蓋支撐的作用 保證屋蓋的整體性，提高空間剛度 僅由平面桁架、檁條及屋面資料組成的屋蓋構造，是一個不穩(wěn)定的體系，假設將某些屋架在適當部位用支撐連系起來，成為穩(wěn)定的空間

3、體系，其他屋架再由檁條或其他構件銜接在這個空間穩(wěn)定體系上，就保證了整個屋蓋構造的穩(wěn)定。 防止壓桿側向失穩(wěn)，防止拉桿產生過大的振動 支撐可作為屋架弦桿的側向支撐點，減小弦桿出平面外的計算長度。 承當和傳送程度荷載如縱向和橫向風荷載、懸掛吊車程度荷載和地震作用等。 保證構造安裝時的穩(wěn)定與方便 屋蓋的安裝首先用支撐將兩相鄰屋架連系起來組成一個根本空間穩(wěn)定體，在此根底上即可順序進展其他構件的安裝。7.2.2 屋蓋支撐的布置 屋蓋支撐系統(tǒng)可分為橫向程度支撐、縱向程度支撐、豎向支撐及系桿。 7.2.2.1 橫向程度支撐 橫向程度支撐，布置在屋架上、下弦及天窗架上弦平面，是沿屋架方向布置的支撐。1、 屋架上

4、弦橫向程度支撐 上弦橫向程度支撐普通應設置在房屋兩端或縱向溫度區(qū)段兩端的第一柱間或第二柱間，其最大間距為60m，否那么在中間應增設一道或幾道支撐。有時可將其布置在第二個柱間，但在第一個柱間要設置剛性系桿以支持端屋架和傳送端墻風力。 2、 下弦橫向程度支撐 當屋架間距12m時，尚應在屋架下弦設置橫向程度支撐，普通和上弦橫向程度支撐布置在同一柱間以構成空間穩(wěn)定體系的根本組成部分。 但當屋架跨度比較小18m又無吊車或其他振動設備時，可不設下弦橫向程度支撐。3、 縱向天窗架上弦橫向支撐 無論有檁或無檁屋蓋體系，在每個天窗架區(qū)段的兩端及中部與屋架上弦橫向支撐相對應區(qū)間內均應設置上弦橫向支撐。 7.2.2

5、.2 縱向程度支撐 當房屋較高、跨度較大、空間剛度要求較高時，設有支承中間屋架的托架，或設有重級或大噸位的中級任務制橋式吊車等較大振動設備時，均應在屋架端節(jié)間平面內設置縱向程度支撐。 普通情況可以省掉。屋架間距15m的三角形屋架和跨度l 24m的梯形、平行弦屋架，當下弦無向上曲折時，宜采用起拱，即預先給屋架一個向上的反撓度，以抵消屋架受荷后產生的部分撓度。起拱撓度普通為其跨度的1/500作用。7.4 屋架的桿件設計7.4.1 屋架的荷載和內力計算 7.4.1.1 屋架荷載永久荷載：屋面資料、保溫層、防水層、檁條、支撐、屋架、天窗架等構造自重。 可變荷載：屋面活荷載、積灰荷載、雪荷載、風荷載、懸

6、掛吊車荷載等。屋面活荷載與雪荷載不同時出現(xiàn)，取兩者中較大值計算。屋架和支撐自重可按閱歷公式：q=(0.12+0.11l)kN/m2 7.4.1.2 節(jié)點荷載1. 桁架的荷載計算與荷載組合1桁架荷載永久荷載： 屋面資料、保溫層、防水層、檁條、支撐、屋架、天窗架等構造自重。 可變荷載：屋面活荷載、積灰荷載、雪荷載、風荷載、懸掛吊車荷載等。屋面活荷載與雪荷載不同時出現(xiàn)，取兩者中較大值計算。桁架和支撐自重可按閱歷公式：gWk=(0.12+0.11l)kN/m29.6.12節(jié)點荷載計算桁架上的荷載經過檁條和大型屋面板肋以集中力方式作用于桁架節(jié)點 永久荷載可變荷載 永久荷載半跨可變荷載 屋架、支撐和天窗架

7、自重半跨屋面板重半跨屋面活荷載3荷載組合7.4 屋架的桿件設計根本假定 a. 桁架的各節(jié)點均視為鉸接。 b. 桁架一切桿件的軸線平直且都在同一平面內且在節(jié)點處交匯。 c. 荷載都作用在節(jié)點上，且都在桁架平面內。 2. 桁架桿件的內力計算 部分彎矩 上弦有節(jié)間荷載時，除軸心力外還產生部分彎矩。實際上應按彈性支座的延續(xù)梁進展計算，普通偏于平安地簡化取端部節(jié)間正彎矩M10.8M0，其它節(jié)間的正彎矩和節(jié)點負彎矩M20.6M0，M0是把弦桿節(jié)間視為簡支梁求得的最大彎矩。圖9.6.6 部分彎矩作用的計算簡圖內力計算 用數(shù)解法或圖解法或借助電算，求出節(jié)點荷載作用下屋架各桿件的內力0.8M00.6M00.6M

8、00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M09.6.3 桁架桿件的計算長度和允許長細比弦桿、支座斜桿、支座豎桿 l0 x=l，中間腹桿 l0 x=0.8l 。1. 桁架平面內計算長度l0 x圖9.6.7a 桿件平面內的計算長度圖9.6.7b 桿件平面外的計算長度2. 桁架平面外計算長度l0y取決于弦桿側向支承點間間隔。上弦桿無檁方案:有檁方案:能保證大型屋面板三點與上弦桿焊接時:l0y=2b3mb屋面板寬度。檁條與支撐點交叉不銜接時：l0y=l1檁條與支撐點交叉銜接時：l0y=l1 下弦桿：取縱向程度支撐節(jié)點與系桿或系桿與系桿之間的間隔。 腹桿：由于節(jié)點在平面外剛度很小，對桿件嵌固作用

9、較小，故腹桿兩端視為鉸接，那么l0y=l 當受壓弦桿側向支承點間距為2倍節(jié)間長度，且兩個節(jié)間弦桿內力不同，那么弦桿平面外的計算長度：圖9.6.8 桿件內力變化時在桁架平面外的計算長度 當l00.5l1時，取l0=0.5l1，N1為較大的壓力，取“，N2為較小的壓力或拉力，壓力取“，拉力取“。 芬克式屋架、再分式腹桿受壓桿件在平面外計算長度同上，平面內計算長度為節(jié)點長度。l1屋架弦桿側向支承點之間的間隔。9.6.34.桁架桿件允許長細比表9.6.2受壓構件 150 受拉構件 350 無吊車或輕、中級任務制吊車。 300 有重級任務制吊車 。 250 直接接受動荷載 。 、 分別為桿件的長細比和允

10、許長細比。 桿件長細比過大，在運輸和安裝過程中容易因剛度缺乏而產生彎曲，在動力荷載作用下振幅較大，在自重作用下有可見撓度，因此應控制桿件的允許長細比。3. 斜平面的計算長度l0 單面銜接的單角鋼和雙角鋼組成的十字形桿件，受力后有能夠斜向失穩(wěn)，由于兩端節(jié)點有一定的嵌固作用，故斜平面計算長度略作折減(支座斜桿和支座豎桿除外，l0=0.9l桁架各桿件在平面內和平面外的計算長度l0按表9.6.1。原那么：使兩個主軸方向的長細比接近，以到達經濟的目的。9.6.4 桁架桿件的截面選擇和計算1. 截面方式表9.6.3 普通鋼屋架的桿件通常采用雙角鋼拼成的T形截面或十字形截面。桿件截面組合方式二不等邊角鋼短肢

11、相并iy 2.62.9ix計算長度l0y較大的上、下弦桿L0y2l0 x，iy 2ix截面方式用途二不等邊角鋼長肢相并iy 0.71.0ix端斜桿、端豎桿、受較大彎矩作用的弦桿l0yl0 x，iy ix桿件截面組合方式截面方式用途二等邊角鋼相并其他腹桿、下弦桿二等邊角鋼組合成的十字形截面與豎向支撐相連的屋架豎桿單角鋼輕型鋼屋架中內力較小的桿件iy 1.31.5ixl0 x 0.8l0y，iy 1.25ixl0 xl0y0.9l，iy ixiy 1.0ix2.填板的設置 為了使兩個角鋼組成的截面可以整體任務，需在角鋼相并肢之間每隔一定間距，焊一塊填板。圖9.6.9 桁架桿件的填板在受壓桿件兩側向

12、支承點之間填板數(shù)不得少于2個。40603.節(jié)點板的厚度i=iyi=iy0對于梯形普通鋼桁架按受力最大的腹桿內力確定。見表9.6.4軸拉桿按強度確定桿件所需的截面面積： 軸壓桿按穩(wěn)定條件計算所需的毛截面面積： 先假定 ，弦桿80左右，腹桿100左右，查表，算出A，選定資料規(guī)格，再驗算。4.截面選擇 思索以下根本要求： 同一榀屋架中規(guī)格不宜過多，56種。 角鋼尺寸不宜過小，普通不小于L454或L56364。 對壓桿，選擇回轉半徑大的資料。 屋架弦桿至多變一次截面，變肢寬不變肢厚，跨度小于30m的梯形屋架和跨度小于24m的三角形屋架普通不變。5.截面計算軸心受拉桿件應驗算強度和長細比要求。軸心受壓桿

13、件和壓彎構件要計算強度、整體穩(wěn)定、部分穩(wěn)定和長細比。9.7 桁架的節(jié)點設計9.7.1 節(jié)點設計步驟和普通設計原那么1節(jié)點設計步驟 據屋架幾何方式定出節(jié)點的軸線關系，桿件按比例畫出，弦桿肢尖與腹桿間隔滿足前述根本要求。 計算腹桿焊縫，普通腹桿焊縫厚度同肢厚，圖中作出定位點。 計算弦桿與節(jié)點板的焊縫，假定焊縫厚度，計算長度，圖中作出定位點。 畫出節(jié)點板，將各定位點都包括在內。 適當調整焊縫厚度、長度，重新驗算。 各桿件的形心線應盡量與屋架的幾何軸線重合，并交于節(jié)點中心，以防止由于偏心而產生節(jié)點附加彎矩。 但思索制造上的方便，通常把角鋼肢背到屋架軸線的間隔調整為5mm的倍數(shù)。 弦桿資料規(guī)格沿長度變化

14、時，屋架軸線取在兩種資料的重心線中間，偏心不超越較大弦桿截面高度的5。圖9.7.1 弦桿截面改動時的軸線位置節(jié)點板方式簡單，應優(yōu)先采用矩形、梯形、平行四邊形，防止凹角。圖9.7.2 節(jié)點板的外形2節(jié)點設計原那么角鋼端部的切割普通垂直于它的軸線，可切去部分肢，但絕不允許垂直肢完全切去而留下平行的斜切肢。圖9.7.3 角鋼端部的切割圖9.7.4 節(jié)點板焊縫的位置 斜桿與弦桿銜接，盡能夠防止較大的偏心。 繪制大樣1:101:5腹桿與節(jié)點板的銜接焊縫按角鋼角焊縫接受軸心力方法計算。節(jié)點板應伸出弦桿1015mm以便焊接。弦桿與節(jié)點板的銜接焊縫，應思索接受弦桿相鄰節(jié)間內力之差，按下式計算:1.上弦節(jié)點 上

15、弦節(jié)點常有大型屋面板或檁條傳來的集中荷載，在計算時需思索上弦桿節(jié)間的內力差N與集中荷載F的共同作用。 假定集中荷載為F，對梯形屋架上弦節(jié)點計算時，忽略坡度的影響，以為F垂直于上弦。因上弦節(jié)點上擱置屋面板或檁條，節(jié)點板需縮進角鋼肢背，縮進的間隔0.61.0t ，節(jié)點板縮進后用槽焊縫銜接，計算時槽焊縫可作為兩條焊縫(hf t /2) ，強度設計值乘以0.8的折減系數(shù)。圖9.7.7 屋架上弦節(jié)點F9.7.2 節(jié)點計算和構造 節(jié)點設計時，根據腹桿截面和內力確定銜接焊縫的焊腳尺寸和長度，然后再根據焊縫長度和施工誤差確定節(jié)點板的外形和尺寸。 上弦桿可按下述的近似方法進展計算：集中荷載F由肢背槽焊縫接受，上

16、弦節(jié)點相鄰節(jié)間的內力差N1N2由角鋼肢尖與節(jié)點板的角焊縫接受，思索偏心力矩MNe的作用。 肢背:9.7.4肢尖: 9.7.5肢尖: 上弦節(jié)點的腹桿與節(jié)點的的銜接焊縫長度9.7.1肢背:9.7.22.下弦節(jié)點 腹桿與節(jié)點板的銜接按肢尖、肢背分配力后計算焊縫長度和焊縫厚度。弦桿與節(jié)點板的銜接，無節(jié)點荷載時，按相鄰節(jié)間內力差NN1N2，在肢尖、肢背上分配力計算，往往N較小，所以按構造確定焊縫。圖9.7.8 屋架下弦節(jié)點 有節(jié)點荷載作用時弦桿與節(jié)點板的銜接焊縫應按以下公式計算： 肢背焊縫：肢尖焊縫：式中:N 相鄰上弦節(jié)間中較大的內力。 拼接角鋼實踐長度L2(lw+10)+b， b是兩弦桿端的空隙，3.

17、屋脊節(jié)點 留意施工順序，拼接角鋼的型號與弦桿一樣，需刨角切肢。 拼接角鋼與弦桿的銜接焊縫通常按被銜接弦桿的最大內力計算，每條焊縫的計算長度：圖9-22 屋脊節(jié)點a) 無天窗 b) 有天窗9.7.8 肢尖與節(jié)點板的銜接焊縫接受上弦內力的15按閱歷，并思索附加彎矩作用M0.15Ne。 上弦與節(jié)點板銜接焊縫：集中荷載F由上弦角鋼肢背處槽焊縫接受。 9.7.49.7.109.7.119.7.124下弦拼接節(jié)點 下弦拼接角鋼與下弦銜接焊縫長度計算：9.7.13Af 下弦桿最大抗拉承載力，節(jié)點焊縫計算時與桿件等強度設計。圖9-23 下弦拼接節(jié)點 圖 a中拼接角鋼端部直切，下弦內力傳送時，由于力線轉機引起較

18、大的應力集中。 圖b中角鋼肢寬大于125mm，將拼接角鋼的肢端斜切，使內力均勻傳送。 N1，N2為節(jié)點兩側桿件的內力。 當下弦節(jié)點有豎向荷載P作用時，同時思索P、N的作用。 下弦與節(jié)點板的銜接焊縫計算時，荷載N為：5 支座節(jié)點計算方法見8.4 支座節(jié)點由節(jié)點板、加勁肋、支座底板和錨栓等部分組成。分鉸接和剛接兩大類。 鉸接：銜接于磚或鋼筋混凝土柱頂； 剛接：銜接于鋼柱上。 鉸接屋架支座 a底板所需的凈截面面積：式中：R 屋架支座反力； fc 混凝土軸心抗壓強度設計值； An 支座底板凈面積。 底板所需的毛截面面積A 錨栓孔的面積。 銜接錨栓的直徑普通取2025mm，為便于安裝，錨栓孔的直徑取22.5d，通常取40 60 mm。 b底板厚度兩相鄰邊支承矩形板的彎矩系數(shù)式中M 兩相鄰支承邊支座底板單位寬度上的最大彎矩；系數(shù)，按下表選用；q底板單位面積的壓力；a1兩相鄰支承邊對角線長度；b1支承邊交點至對角線的垂直間隔。b1 /a10.30.40.50.60.70.80.91.00.0260.0420.0580.0720.0850.0920.1040