钢结构单层厂房结构图片很好学习教案.pptx

会计学1钢结构单层厂房钢结构单层厂房(chngfng)结构图片很好结构图片很好第一页，共181页。第第7.17.1节节 厂房结构的形式厂房结构的形式(xngsh)(xngsh)和布置和布置1. 1. 厂房结构的组成厂房结构的组成2. 2. 厂房结构的设计步骤厂房结构的设计步骤3. 3. 柱网和温度柱网和温度(wnd)(wnd)伸缩缝的布置伸缩缝的布置1.1.了解厂房结构的组成了解厂房结构的组成2.2.了解厂房的设计步骤了解厂房的设计步骤(bzhu)(bzhu)及柱网伸缩及柱网伸缩缝的布置缝的布置本节目录本节目录基本要求基本要求第1页/共180页第二页，共181页。厂房结构厂房结构(jigu)(jigu)的组成的组成(b)(b)有檩屋盖有檩屋盖屋架屋架柱间支撑柱间支撑檩条檩条拉条拉条上弦横向支撑上弦横向支撑柱间支撑柱间支撑图图 厂房厂房(chngfng)(chngfng)结构的组成结构的组成垂直支撑垂直支撑大型屋面板大型屋面板柱间支撑柱间支撑上弦横向支撑上弦横向支撑天窗天窗架架屋架屋架(a)(a)无檩屋盖无檩屋盖第2页/共180页第三页，共181页。其构件其构件(gujin)(gujin)按作用可分为：按作用可分为： 横向框架横向框架 由柱和屋架组成由柱和屋架组成, ,是厂房的主要承重体系。是厂房的主要承重体系。 屋盖结构屋盖结构 承担屋盖荷载，包括横向框架的横梁、托架、中间承担屋盖荷载，包括横向框架的横梁、托架、中间屋架、天窗架、檩条等。屋架、天窗架、檩条等。 支撑体系支撑体系 包括屋盖部分的支撑和柱间支撑等，作用有二：承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。结构必需的刚度和稳定。 吊车梁和制动梁吊车梁和制动梁( (或制动衔架或制动衔架) )主要承受主要承受(chngshu)(chngshu)吊车竖向吊车竖向及水平荷载。及水平荷载。 墙架墙架 承受承受(chngshu)(chngshu)墙体的自重和风荷载。墙体的自重和风荷载。 次要的构件：梯子次要的构件：梯子(t zi)(t zi)、走道、门窗等。在某些厂房中，、走道、门窗等。在某些厂房中，还有工作平台。还有工作平台。第3页/共180页第四页，共181页。厂房结构厂房结构(jigu)(jigu)的设计步骤的设计步骤 （1 1）规划厂房的建筑和结构）规划厂房的建筑和结构 （2 2）静力计算）静力计算 （3 3）构件及连接设计）构件及连接设计(shj)(shj) （4 4）绘制施工图）绘制施工图柱网和温度柱网和温度(wnd)(wnd)伸缩缝的布置伸缩缝的布置柱网布置柱网布置 进行柱网布置时，应注意以下几方面的问题：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生产工艺的要求 满足结构的要求满足结构的要求 尽可能将柱布置在同一的横向尽可能将柱布置在同一的横向轴线上。轴线上。第4页/共180页第五页，共181页。 符合符合(fh)(fh)经济合理的要求经济合理的要求 确定方案时应进行确定方案时应进行综合比较。综合比较。 符合柱距规定要求符合柱距规定要求 对厂房横向，当跨度对厂房横向，当跨度L18mL18m时，其跨时，其跨度宜采用度宜采用3m3m的倍数；当厂房跨度的倍数；当厂房跨度L18mL18m时，其跨度宜采用时，其跨度宜采用6m6m的倍的倍数。对厂房纵向，以前基本数。对厂房纵向，以前基本(jbn)(jbn)柱距一般采用柱距一般采用6m6m或或12m12m，现在，现在采用压型钢板作屋面和墙面材料的厂房日益广泛，常以采用压型钢板作屋面和墙面材料的厂房日益广泛，常以18m18m甚至甚至24m24m作为基本作为基本(jbn)(jbn)柱距。多跨厂房的中列柱，常因工艺要求需柱距。多跨厂房的中列柱，常因工艺要求需要要“拔柱拔柱”。其柱距为基本。其柱距为基本(jbn)(jbn)柱距的倍数，最大可达柱距的倍数，最大可达48m48m。第5页/共180页第六页，共181页。 图图7.1.2 柱网布置和温度伸缩缝柱网布置和温度伸缩缝 (a) (a)各列柱距相等各列柱距相等(b)(b)中间柱有拔柱中间柱有拔柱asaaaccc计算单元计算单元2aacc计算单元计算单元aaaaaaaa插入距插入距(a)(b)第6页/共180页第七页，共181页。温度温度(wnd)(wnd)伸缩缝伸缩缝 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。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，当温度区段长度温度区段。按规范规定，当温度区段长度(chngd)不超过不超过表表7.1时，可不计算温度应力。时，可不计算温度应力。表表7.1 7.1 温度区段长度值温度区段长度值120120露天结构露天结构125125100100180180热车间和采暖地区的非采暖房热车间和采暖地区的非采暖房屋屋150150120120220220采暖房屋和非采暖地区的房屋采暖房屋和非采暖地区的房屋柱顶为铰接柱顶为铰接柱顶为刚接柱顶为刚接横向温度区段（沿屋架或构架跨度方向横向温度区段（沿屋架或构架跨度方向）纵向温度区段纵向温度区段（垂直于屋架或构架跨度方向（垂直于屋架或构架跨度方向）温度区段长度（温度区段长度（m m）结构情况结构情况第7页/共180页第八页，共181页。 为节约钢材也可采用单柱温度伸缩缝，即在纵向构件为节约钢材也可采用单柱温度伸缩缝，即在纵向构件( (如如托架、吊车梁等托架、吊车梁等) )支座处设置滑动支座，但构造复杂。支座处设置滑动支座，但构造复杂。 当厂房宽度较大当厂房宽度较大(jio d)(jio d)时，也应该按规范规定布置纵时，也应该按规范规定布置纵向温度伸缩缝。向温度伸缩缝。 温度伸缩缝最普通的做法温度伸缩缝最普通的做法(zuf)(zuf)是设置双柱。即在缝的两旁是设置双柱。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，可采用定位轴线重合；在设备布置条件不允许时，可采用“插入距插入距”的方的方式。式。第8页/共180页第九页，共181页。第第7.27.2节节 厂房厂房(chngfng)(chngfng)结构的框架形式结构的框架形式1.1.横向框架主要尺寸和计算简图横向框架主要尺寸和计算简图2.2.横向框架的荷载和内力横向框架的荷载和内力(nil)(nil)3.3.框架柱的类型框架柱的类型4.4.纵向框架的柱间支撑纵向框架的柱间支撑1.1.了解厂房了解厂房(chngfng)(chngfng)框架柱的类型及柱间支撑框架柱的类型及柱间支撑2.2.掌握横向框架的计算掌握横向框架的计算本节目录本节目录基本要求基本要求第9页/共180页第十页，共181页。横向框架主要尺寸横向框架主要尺寸(ch cun)(ch cun)和计算简图和计算简图主要主要(zhyo)(zhyo)尺寸尺寸 框架的主要尺寸见框架的主要尺寸见图。框架的跨度图。框架的跨度(kud)(kud)，一般取为上部柱中心，一般取为上部柱中心线间的横向距离，可由线间的横向距离，可由下式定出：下式定出：SLL2k0 桥式吊车的跨度；桥式吊车的跨度；式中式中kL图图7.2.1 横向框架的主要尺寸横向框架的主要尺寸h2h1h3H2HH1SL0Lx第10页/共180页第十一页，共181页。D 车外缘和柱内边缘之间的必要车外缘和柱内边缘之间的必要空隙空隙(kngx)：当吊车起重量不大于：当吊车起重量不大于500kN时，不宜小于时，不宜小于80mm；当吊车；当吊车起重量大于或等于起重量大于或等于750kN时，不宜小时，不宜小于于100mm；当在吊车和柱之间需要；当在吊车和柱之间需要设置安全走道时，则设置安全走道时，则D不得小于不得小于400mm；S由吊车梁轴线至上段柱轴由吊车梁轴线至上段柱轴线的距离，应满足下式要求线的距离，应满足下式要求B吊车桥架悬伸长度，可由吊车桥架悬伸长度，可由行车样本查得；行车样本查得；2/1bDBS 图图7.2.2 柱与吊车梁轴线柱与吊车梁轴线 间的净距间的净距 L0Lxh1h2BSDb1b1/2第11页/共180页第十二页，共181页。b1上段柱宽度上段柱宽度(kund)。 S S的取值：对于中型厂房一般采用的取值：对于中型厂房一般采用(ciyng)0.75m(ciyng)0.75m或或1m1m，重型厂房则为重型厂房则为1.25m1.25m甚至达甚至达2.0m2.0m。 框架由柱脚底面到横梁下弦底部的距离框架由柱脚底面到横梁下弦底部的距离: :321hhhH 式中式中: :h3h3地面至柱脚底面的距离。中型车间约为地面至柱脚底面的距离。中型车间约为0.8-1.00.8-1.0，重，重型车间为型车间为1.01.01.21.2；h2h2地面至吊车地面至吊车(dioch)(dioch)轨顶的高度，由工艺要求定；轨顶的高度，由工艺要求定；第12页/共180页第十三页，共181页。 mm2001501001 Ah式中：式中： A A为吊车轨道顶面至起重小车顶面之间的距离；为吊车轨道顶面至起重小车顶面之间的距离； 100mm 100mm是为制造、安装误差留出的空隙；是为制造、安装误差留出的空隙； (150 (150200)mm200)mm则是考虑屋架的挠度和下弦水平则是考虑屋架的挠度和下弦水平(shupng)(shupng)支支撑角钢的下伸等所留的空隙。撑角钢的下伸等所留的空隙。 吊车梁的高度可按吊车梁的高度可按(1/5(1/51/12)L1/12)L选用，选用，L L为吊车梁的跨度，吊为吊车梁的跨度，吊车轨道高度可根据吊车起重量决定。车轨道高度可根据吊车起重量决定。h1吊车轨顶至屋架吊车轨顶至屋架(wji)下弦底面的距离：下弦底面的距离：第13页/共180页第十四页，共181页。计算计算(j sun)(j sun)简图简图 通常简化为平面框架计算。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。，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对于各列柱距均相等的厂房(chngfng)(chngfng)，只计算一个框架，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。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，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。用于该柱的荷载也只计入一半。第14页/共180页第十五页，共181页。图图7.2.3 横向框架的计算简图横向框架的计算简图 (a) (a)柱顶刚接柱顶刚接(b)(b)柱顶铰接柱顶铰接H1H2HL(a)H1H2HL1L2(b)第15页/共180页第十六页，共181页。 对于由格构式横梁和阶形柱对于由格构式横梁和阶形柱( (下部柱为格构柱下部柱为格构柱) )所组成所组成的横向框架，需要将惯性矩的横向框架，需要将惯性矩( (对高度有变化的桁架式横梁按对高度有变化的桁架式横梁按平均高度计算平均高度计算) )乘以折减系数乘以折减系数0.90.9简化成实腹式横梁和实腹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，可近似认为近似认为(rnwi)(rnwi)横梁刚度为无穷大：横梁刚度为无穷大：4ACAB KKABK式式中中横梁在远端固定使近端横梁在远端固定使近端A A点转动单位角时点转动单位角时在在A点所需施加的力矩值；点所需施加的力矩值；柱在柱在A A点转动单位角时在点转动单位角时在A A点所需施加的力点所需施加的力矩值。矩值。ACK 框架框架(kun ji)的计算跨度的计算跨度L(或或L1、L2)取为两上柱轴线之间取为两上柱轴线之间的距离。的距离。 第16页/共180页第十七页，共181页。 横向框架横向框架(kun ji)(kun ji)的计算高度的计算高度H H：柱顶刚接时：柱顶刚接时, ,可取为可取为柱脚底面至框架柱脚底面至框架(kun ji)(kun ji)下弦轴线的距离下弦轴线的距离( (横梁假定为无横梁假定为无限刚性限刚性) )，或柱脚底面至横梁端部形心的距离，或柱脚底面至横梁端部形心的距离( (横梁为有限刚横梁为有限刚性性) )；柱顶铰接时，应取为柱脚底面至横梁主要支承节点间距；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离。对阶形柱应以肩梁上表面作分界线将H H划分为上部柱高度划分为上部柱高度H1H1和下部柱高度和下部柱高度H2H2。 图图7.2.4 横向框架的高度取值方法横向框架的高度取值方法H2HH1H2HH1H2HH1H2HH1长圆孔相连长圆孔相连(a)(b)(c)(d)第17页/共180页第十八页，共181页。横向框架横向框架(kun ji)(kun ji)的荷载和内力的荷载和内力荷载荷载(hzi)(hzi) 作用在横向框架上的荷载有永久作用在横向框架上的荷载有永久(yngji)荷载、可变荷荷载、可变荷载、施工荷载。载、施工荷载。 永久永久(yngji)荷载：屋盖系统、柱、吊车梁系统、墙架、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。行估计。 可变荷载：风、雪荷载、积灰荷载、屋面均布活荷载、吊可变荷载：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。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。施工荷载：考虑在施工中采取临时性措施。第18页/共180页第十九页，共181页。内力内力(nil)(nil)组合分析组合分析 框架内力分析可按结构力学的方法进行，也可利用框架内力分析可按结构力学的方法进行，也可利用(lyng)(lyng)计计算图表或计算机程序。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：对于单跨刚架，分别以荷载标准值分析以下情况： 永久荷载；永久荷载； 屋面活荷载；屋面活荷载； 左（或右）风荷载；左（或右）风荷载； 吊车左（或右）吊车左（或右） 刹车力；刹车力； 吊车小车靠近左（或右）时的重力。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。然后，按照承载能力极限状态或正常使用极限状态组合。第19页/共180页第二十页，共181页。最不利的内力最不利的内力(nil)(nil)组合组合受弯构件最多只需四种内力组合：受弯构件最多只需四种内力组合：: : : : : : :max,MNmax,MNmax,VMmax,VM压弯构件最多只需四种内力组合：压弯构件最多只需四种内力组合：: : : : : : :max,MNmax,MNmax,NMmax,NM第20页/共180页第二十一页，共181页。 柱与屋架刚接时，应对横梁的端弯矩和相应的剪力进行组柱与屋架刚接时，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：合。最不利组合可分为四组： 使屋架下弦杆产生使屋架下弦杆产生(chnshng)最大压力；最大压力； 使屋架上弦杆产生使屋架上弦杆产生(chnshng)最大压力，同时也使下弦最大压力，同时也使下弦杆产生杆产生(chnshng)最大拉力；最大拉力； 使腹杆产生使腹杆产生(chnshng)最大拉力最大拉力 使腹杆产生使腹杆产生(chnshng)最大压力最大压力 组合时考虑施工情况，只考虑屋面恒载所产生组合时考虑施工情况，只考虑屋面恒载所产生(chnshng)的支座端弯矩和水平力的不利作用，不考虑它的有利作用。的支座端弯矩和水平力的不利作用，不考虑它的有利作用。(a)MHMH(c)MHMH(b)MHMH(d)MHMH图图7.2.5第21页/共180页第二十二页，共181页。框架框架(kun ji)(kun ji)柱的类型柱的类型 框架柱按结构框架柱按结构(jigu)(jigu)形式可分为等截面柱、阶形柱和分离形式可分为等截面柱、阶形柱和分离式柱三大类。式柱三大类。 等截面柱有实腹式和格构式两种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用于吊车起重量Q Q150kN150kN，或无吊车且厂房高度较小的轻型厂房，或无吊车且厂房高度较小的轻型厂房中。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。框架柱形式见图。第22页/共180页第二十三页，共181页。图图7.2.6 框架柱的形式框架柱的形式 (a) (a)等截面实腹柱；等截面实腹柱；(b)(b)等截面格构柱；等截面格构柱； (c) (c)阶形实腹柱；阶形实腹柱；(d)(d)阶形格构柱；阶形格构柱； (e) (e)双阶柱双阶柱;(f);(f)分离式柱分离式柱(a)H(b)H(c)室内地面标高室内地面标高柱底标高柱底标高(f)室内地面标高室内地面标高柱角底面标高柱角底面标高(e)H3H2H1(d)第23页/共180页第二十四页，共181页。 分离式柱：由支承屋盖结构的屋盖肢和支承吊车梁或吊车分离式柱：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。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，按压弯构件设计件设计(shj)(shj)；吊车肢在框架平面内的稳定性依靠连在屋盖；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车梁采用突缘支座时，按轴心受压构件设计(shj)(shj)，当采用，当采用平板支座时，仍按压弯构件设计平板支座时，仍按压弯构件设计(shj)(shj)。 分离式柱构造简单，制作和安装比较方便，但用钢量比阶分离式柱构造简单，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形柱多，且刚度较差，只宜用于吊车轨顶标高低于10m10m、且吊、且吊车起重量车起重量Q750kNQ750kN，或者相邻两跨吊车的轨顶标高相差很悬殊，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，而低跨吊车起重量Q500kNQ500kN。第24页/共180页第二十五页，共181页。纵向框架纵向框架(kun ji)(kun ji)的柱间支撑的柱间支撑柱间支撑的作用柱间支撑的作用(zuyng)(zuyng)和布置和布置 柱间支撑的作用为：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组成坚强的纵向构架，保证厂房的纵向刚度(n (n d)d)； 承受厂房端部山墙的风荷载、吊车纵向水平荷载及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。至基础。 可作为框架柱在框架平面外的支点，减少柱在框架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。平面外的计算长度。第25页/共180页第二十六页，共181页。 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(lin dun)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 (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 。第26页/共180页第二十七页，共181页。图图7.2.7 柱间支撑的布置柱间支撑的布置(b)(a)第27页/共180页第二十八页，共181页。 上层柱间支撑又分为两层，第一层在屋架端部高度范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。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。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肢的平面(pngmin)(pngmin)内成对设置；与外墙墙架有联系的边内成对设置；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列柱可仅设在内侧，但重级工作制吊车的厂房外侧也同样设置支撑。设置支撑。第28页/共180页第二十九页，共181页。柱间支撑柱间支撑(zh chng)(zh chng)的形式和的形式和组成组成 柱间支撑按结构形式可分为柱间支撑按结构形式可分为(fn wi)(fn wi)十字交叉式、十字交叉式、八字式、门架式等，如图八字式、门架式等，如图 。 图图7.2.8 柱间支撑的形式柱间支撑的形式(a)(b)(c)(d)(e)第29页/共180页第三十页，共181页。 上层柱间支撑上层柱间支撑(zh chng)(zh chng)承受端墙传来的风力；下层柱间支撑承受端墙传来的风力；下层柱间支撑(zh chng)(zh chng)除承受端墙传来的风力以外，还承受吊车的纵向水平荷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(zh (zh chng)chng)时，则全部纵向水平荷载时，则全部纵向水平荷载( (包括风力包括风力) )由该柱列所有支撑由该柱列所有支撑(zh (zh chng)chng) 十字交叉支撑使用最为普遍，其斜杆倾角宜为十字交叉支撑使用最为普遍，其斜杆倾角宜为4545。左右。上层支。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。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当柱间距较大或十字撑妨碍生产(shngchn)(shngchn)空间时，可采用门空间时，可采用门架式支撑。架式支撑。第30页/共180页第三十一页，共181页。共同承受。当在柱的两个肢的平面内成对设置时，在吊车共同承受。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，还承受与屋盖肢下层支撑按轴线距离(jl)(jl)分配传来的分配传来的风力；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来的风力与吊车肢下层支撑按轴线距离(jl)(jl)分配受力。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按柔性杆( (拉杆拉杆) )设计，交叉杆趋向于受压的杆件不参与工设计，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。杆均按压杆设计。第31页/共180页第三十二页，共181页。第第7.37.3节节 屋盖结构屋盖结构(jigu)(jigu)1.1.屋盖结构的形式屋盖结构的形式2.2.屋盖支撑屋盖支撑3.3.简支屋架设计简支屋架设计4.4.刚接屋架（框架横梁刚接屋架（框架横梁(hn lin)(hn lin)）设计特）设计特点点1.1.了解屋盖的形式了解屋盖的形式(xngsh)(xngsh)和和支撑支撑2.2.掌握简支屋架的设计掌握简支屋架的设计本节目录本节目录基本要求基本要求第32页/共180页第三十三页，共181页。屋盖的结构屋盖的结构(jigu)(jigu)形式形式屋盖结构屋盖结构(jigu)(jigu)体系体系(1)(1)无檩屋盖无檩屋盖 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。，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预应力混凝土大型屋面板的跨度通常采用6m6m，有条件，有条件时也可采用时也可采用12m12m。当柱距大于所采用的屋面板跨度时，可采用。当柱距大于所采用的屋面板跨度时，可采用托架托架(tu ji)(tu ji)(或托梁或托梁) )来支承中间屋架。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。地考虑它的空间作用，屋盖支撑不能取消。第33页/共180页第三十四页，共181页。(2)(2)有檩屋盖有檩屋盖有檩屋盖常用于轻型屋面材料的情况。如压型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。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，屋架间距通常为对石棉瓦和瓦楞铁皮屋面，屋架间距通常为6m6m；当柱距大于或等于；当柱距大于或等于(dngy)12m(dngy)12m时时, ,则用托架支承中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距常大于或等于(dngy)12m(dngy)12m，当屋架间距为，当屋架间距为121218m18m时，宜将檩条直接支承于钢屋架上；当屋架间距大于时，宜将檩条直接支承于钢屋架上；当屋架间距大于18m18m时时, ,以纵横方向的次桁架以纵横方向的次桁架( (或梁或梁) )来支承檩条较为合来支承檩条较为合适。适。第34页/共180页第三十五页，共181页。采用彩色压型钢板和压型铝板作屋面材料的有檩屋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板与檩条进行可靠(kko)(kko)连接后，形成一深梁，能有效连接后，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。贡献。第35页/共180页第三十六页，共181页。屋架屋架(wji)(wji)的形式的形式 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济施工方便、与其他构件的连接以及结构的刚度(n d)(n d)等问等问题。此外，还取决于屋面材料要求的排水坡度。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，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少，总长度要短，斜腹杆的倾角一般在3030。6060。之间，腹杆。之间，腹杆布置时应注意使荷载都作用在桁架的节点上布置时应注意使荷载都作用在桁架的节点上( (石棉瓦等轻屋面的石棉瓦等轻屋面的屋架除外屋架除外) )，避免由于节间荷载而使弦杆承受局部弯矩，节点构，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，便于制造。造要求简单合理，便于制造。第36页/共180页第三十七页，共181页。三角形桁架三角形桁架 用于陡坡屋面用于陡坡屋面(i(i1 13)3)的有檩屋盖体系的有檩屋盖体系 特点：通常与柱子只能铰接，房屋的整体特点：通常与柱子只能铰接，房屋的整体(zhngt)(zhngt)横向刚横向刚度较低；对简支屋架来说，外形与荷载作用下的弯矩图相差悬殊，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。，使支座节点构造复杂。三角形屋架的腹杆布置常用的几种三角形屋架的腹杆布置常用的几种(j zhn)(j zhn)形形式式: :图图7.3.1 三角形屋架的形式三角形屋架的形式(a)(c)(b)(d)第37页/共180页第三十八页，共181页。 三角形屋架的腹杆布置常用的有芬克式三角形屋架的腹杆布置常用的有芬克式 图、图、(b)(b)和人字和人字式式 图。芬克式的腹杆虽然较多，但它的压杆短、拉杆长，受力相图。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，适用于跨度较小节点较少，但受压腹杆较长，适用于跨度较小(L18 m)(L18 m)的情况，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，跨度大于地区，跨度大于18 m18 m时仍常用人字式腹杆的屋架。单斜式腹杆的屋时仍常用人字式腹杆的屋架。单斜式腹杆的屋架架( (图，其腹杆和节点数目均较多，只适用于下弦需要设置天棚的图，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，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，因此因此(ync)(ync)，三角形屋架在布置腹杆时，要同时处理好檩距和上，三角形屋架在布置腹杆时，要同时处理好檩距和上弦节点之间的关系。弦节点之间的关系。第38页/共180页第三十九页，共181页。 尽管从内力分配观点看，三角形屋架的外形存在着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明显的不合理性，但是从建筑物的整个(zhngg)(zhngg)布局和用布局和用途出发，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。三角形屋架的高度，当屋面坡度为(1(13 3 1 12)2)时，高时，高度度H=(lH=(l6 61 14)L4)L。第39页/共180页第四十页，共181页。梯形屋架梯形屋架 用于屋面坡度用于屋面坡度(pd)(pd)较为平缓的无檩屋盖体系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。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。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。式、下承式均可。图图7.3.2 梯形屋架梯形屋架3000300030001500(a)(b)(c)(d)第40页/共180页第四十一页，共181页。由于下承式使排架柱计算高度减小又便于在下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，需设置吊杆天棚时，需设置吊杆 图虚线所示图虚线所示 或者采用单斜式腹或者采用单斜式腹杆杆 图。当上弦节间长度为图。当上弦节间长度为3m3m，而大型屋面板宽度为，而大型屋面板宽度为1.5 m1.5 m时，常采用再分式腹杆时，常采用再分式腹杆 图将节间减小至图将节间减小至1.5m1.5m，有时也采用有时也采用3m3m节间而使上弦承受局部弯矩，虽然构造节间而使上弦承受局部弯矩，虽然构造(guzo)(guzo)较简单但耗钢量增多，一般很少采用。较简单但耗钢量增多，一般很少采用。第41页/共180页第四十二页，共181页。人字形屋架人字形屋架人字形屋架人字形屋架, ,上、下弦可以平行上、下弦可以平行; ;也可以有不同坡度也可以有不同坡度, ,或者下或者下弦有一水平段。如图所示。坡度常为弦有一水平段。如图所示。坡度常为1/201/201/101/10，屋架中部，屋架中部高度高度(god)(god)一般为一般为2.02.02.5m2.5m，跨度大于，跨度大于36m36m时可取较大高时可取较大高度度(god)(god)，但不宜超过，但不宜超过3m3m。端部高度。端部高度(god)(god)一般为跨度的一般为跨度的1/181/181/121/12。图图7.3.3 人字形屋架和平行弦桁架人字形屋架和平行弦桁架(a)(c)(b)(d)(e)(f)(g)第42页/共180页第四十三页，共181页。平行弦桁架平行弦桁架平行弦桁架平行弦桁架 图图 在构造方面有突出在构造方面有突出(t ch)(t ch)的优点，弦的优点，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，便于制作工业重复率最大，且可使节点构造形式统一，便于制作工业化。