钢结构厂房基本知识课件.ppt
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1、关于钢结构厂房基本知识第1页,此课件共65页哦1.1厂房结构的形式与布置厂房结构的形式与布置1.1.1厂房结构的组成厂房结构的组成厂房结构一般是由屋盖结构、柱、吊车梁(或桁架)、厂房结构一般是由屋盖结构、柱、吊车梁(或桁架)、厂房结构一般是由屋盖结构、柱、吊车梁(或桁架)、厂房结构一般是由屋盖结构、柱、吊车梁(或桁架)、各种支撑以及墙架等构件组成的空间体系,如各种支撑以及墙架等构件组成的空间体系,如各种支撑以及墙架等构件组成的空间体系,如各种支撑以及墙架等构件组成的空间体系,如图图图图1.11.11.11.1所示。所示。所示。所示。这些构件按其所起作用可分为下面几类这些构件按其所起作用可分为下
2、面几类这些构件按其所起作用可分为下面几类这些构件按其所起作用可分为下面几类:横向框架横向框架横向框架横向框架 屋盖结构屋盖结构屋盖结构屋盖结构 支撑体系(屋盖部分支撑和柱间支撑支撑体系(屋盖部分支撑和柱间支撑支撑体系(屋盖部分支撑和柱间支撑支撑体系(屋盖部分支撑和柱间支撑 作用:承载作用:承载作用:承载作用:承载 连连连连系)系)系)系)吊车梁和制动梁(或制动桁架)吊车梁和制动梁(或制动桁架)吊车梁和制动梁(或制动桁架)吊车梁和制动梁(或制动桁架)墙架墙架墙架墙架 厂房结构演示厂房结构演示厂房结构演示厂房结构演示第2页,此课件共65页哦1屋架屋架2托架托架3上弦横向支撑上弦横向支撑4制动桁架制
3、动桁架5横向平面框架横向平面框架6吊车梁吊车梁7屋架竖向支撑屋架竖向支撑8檩条檩条9、10柱间支撑柱间支撑11框架柱框架柱12中间柱中间柱13墙架梁墙架梁图图1.1厂房结构示例厂房结构示例第3页,此课件共65页哦1.1.2厂房结构的设计步骤厂房结构的设计步骤 确定厂房的功能:由工艺要求和建筑要求确定建筑确定厂房的功能:由工艺要求和建筑要求确定建筑确定厂房的功能:由工艺要求和建筑要求确定建筑确定厂房的功能:由工艺要求和建筑要求确定建筑方案。方案。方案。方案。结构的设计:结构方案布置结构的设计:结构方案布置结构的设计:结构方案布置结构的设计:结构方案布置荷载的计算荷载的计算荷载的计算荷载的计算内力
4、分内力分内力分内力分析析析析构件的设计构件的设计构件的设计构件的设计施工图施工图施工图施工图1.1.3柱网和温度伸缩缝的布置柱网和温度伸缩缝的布置 1.1.3.11.1.3.1柱网布置柱网布置柱网布置柱网布置 满足生产工艺的要求满足生产工艺的要求满足生产工艺的要求满足生产工艺的要求 满足结构方面的要求满足结构方面的要求满足结构方面的要求满足结构方面的要求 符合经济合理的要求符合经济合理的要求符合经济合理的要求符合经济合理的要求 符符符符合合合合柱柱柱柱距距距距规规规规定定定定要要要要求求求求(按按按按厂厂厂厂房房房房建建建建筑筑筑筑统统统统一一一一化化化化基基基基本本本本规规规规则则则则和和和
5、和建筑统一模数制建筑统一模数制建筑统一模数制建筑统一模数制的规定:结构构件的的规定:结构构件的的规定:结构构件的的规定:结构构件的第4页,此课件共65页哦 统统统统一一一一化化化化和和和和标标标标准准准准化化化化可可可可降降降降低低低低制制制制作作作作和和和和安安安安装装装装的的的的工工工工作作作作量量量量。对对对对厂厂厂厂房房房房横横横横向向向向,当当当当厂厂厂厂房房房房跨跨跨跨度度度度L18mL18m时时时时,其其其其跨跨跨跨度度度度宜宜宜宜采采采采用用用用3m3m的的的的倍倍倍倍数数数数;当当当当厂厂厂厂房房房房跨跨跨跨度度度度L L18m18m时时时时,其其其其跨跨跨跨度度度度宜宜宜宜
6、采采采采用用用用6m6m的的的的倍倍倍倍数数数数。只只只只有有有有在在在在生生生生产产产产工工工工艺艺艺艺有有有有特特特特殊殊殊殊要要要要求求求求时时时时,跨跨跨跨度度度度才才才才采采采采用用用用21m21m、27m27m、33m33m等等等等。对对对对厂厂厂厂房房房房纵纵纵纵向向向向,以以以以前前前前基基基基本本本本柱柱柱柱距距距距一一一一般般般般采采采采用用用用6m6m或或或或12m12m;现现现现在在在在采采采采用用用用压压压压型型型型钢钢钢钢板板板板作作作作屋屋屋屋面面面面和和和和墙墙墙墙面面面面材材材材料料料料的的的的厂厂厂厂房房房房日日日日益益益益广广广广泛泛泛泛,常常常常以以以以
7、18m18m甚甚甚甚至至至至24m24m作作作作为为为为基基基基本本本本柱柱柱柱距距距距。多多多多跨跨跨跨厂厂厂厂房房房房的的的的中中中中列列列列柱柱柱柱,常常常常因因因因工工工工艺艺艺艺要要要要求求求求需需需需要要要要“拔拔拔拔柱柱柱柱”,其其其其柱柱柱柱距距距距为基本柱距的倍数,最大可达为基本柱距的倍数,最大可达为基本柱距的倍数,最大可达为基本柱距的倍数,最大可达48m48m)。)。)。)。第5页,此课件共65页哦 1.1.3.21.1.3.2温度伸缩缝布置温度伸缩缝布置温度伸缩缝布置温度伸缩缝布置 厂厂厂厂房房房房平平平平面面面面尺尺尺尺寸寸寸寸较较较较大大大大时时时时,因因因因温温温温
8、度度度度变变变变化化化化使使使使上上上上部部部部结结结结构构构构产产产产生生生生横横横横向向向向和和和和纵纵纵纵向向向向的的的的变变变变形形形形,使使使使柱柱柱柱内内内内产产产产生生生生弯弯弯弯曲曲曲曲应应应应力力力力,并并并并可可可可能能能能导导导导致致致致屋屋屋屋面面面面和和和和墙墙墙墙面面面面破破破破裂裂裂裂。因因因因此此此此为为为为避避避避免免免免产产产产生生生生过过过过大大大大的的的的温温温温度度度度变变变变形形形形和和和和温温温温度度度度应应应应力,应在厂房的横向或纵向设置温度伸缩缝。力,应在厂房的横向或纵向设置温度伸缩缝。力,应在厂房的横向或纵向设置温度伸缩缝。力,应在厂房的横向
9、或纵向设置温度伸缩缝。布布布布置置置置主主主主要要要要决决决决定定定定于于于于厂厂厂厂房房房房的的的的纵纵纵纵向向向向和和和和横横横横向向向向长长长长度度度度根根根根据据据据使使使使用用用用经经经经验验验验和和和和理理理理论论论论分分分分析析析析,钢钢钢钢结结结结构构构构设设设设计计计计规规规规范范范范规规规规定定定定,当当当当温温温温度度度度区区区区段段段段长长长长度度度度不不不不超超超超过表过表过表过表1.11.1的数值时,可不计算温度应力。的数值时,可不计算温度应力。的数值时,可不计算温度应力。的数值时,可不计算温度应力。温度伸缩缝最普遍的做法是设置双柱。温度伸缩缝最普遍的做法是设置双柱
10、。温度伸缩缝最普遍的做法是设置双柱。温度伸缩缝最普遍的做法是设置双柱。第6页,此课件共65页哦温温温温 度度度度 区区区区 段段段段 长长长长 度度度度 值值值值表表表表1.11.1第7页,此课件共65页哦1.2厂房结构的框架形式厂房结构的框架形式 厂房的主要承重结构通常采用框架体系,困为框架体系厂房的主要承重结构通常采用框架体系,困为框架体系厂房的主要承重结构通常采用框架体系,困为框架体系厂房的主要承重结构通常采用框架体系,困为框架体系的横向刚度较大,且能形成矩形的内部空间,便于桥式的横向刚度较大,且能形成矩形的内部空间,便于桥式的横向刚度较大,且能形成矩形的内部空间,便于桥式的横向刚度较大
11、,且能形成矩形的内部空间,便于桥式吊车运行,能满足使用上的要求。吊车运行,能满足使用上的要求。吊车运行,能满足使用上的要求。吊车运行,能满足使用上的要求。厂房横向框架的柱脚一般与基础刚接厂房横向框架的柱脚一般与基础刚接厂房横向框架的柱脚一般与基础刚接厂房横向框架的柱脚一般与基础刚接 柱顶可分为铰接和刚接两类柱顶可分为铰接和刚接两类柱顶可分为铰接和刚接两类柱顶可分为铰接和刚接两类 铰接铰接铰接铰接 对基础不均匀沉陷及温度影响敏感性小对基础不均匀沉陷及温度影响敏感性小对基础不均匀沉陷及温度影响敏感性小对基础不均匀沉陷及温度影响敏感性小,节点构,节点构,节点构,节点构造容易处理造容易处理造容易处理造
12、容易处理,屋架端部不产生弯矩,屋架端部不产生弯矩,屋架端部不产生弯矩,屋架端部不产生弯矩,下弦杆始终受拉,下弦杆始终受拉,下弦杆始终受拉,下弦杆始终受拉。柱顶铰接时下柱的弯矩较大,厂房横向刚度差。柱顶铰接时下柱的弯矩较大,厂房横向刚度差。柱顶铰接时下柱的弯矩较大,厂房横向刚度差。柱顶铰接时下柱的弯矩较大,厂房横向刚度差 刚接刚接刚接刚接 厂房较高,吊车的起重量大,对厂房刚度要厂房较高,吊车的起重量大,对厂房刚度要厂房较高,吊车的起重量大,对厂房刚度要厂房较高,吊车的起重量大,对厂房刚度要求较高时,钢结构的单跨厂房常采用柱顶刚接方案求较高时,钢结构的单跨厂房常采用柱顶刚接方案求较高时,钢结构的单
13、跨厂房常采用柱顶刚接方案求较高时,钢结构的单跨厂房常采用柱顶刚接方案 第8页,此课件共65页哦 1.2.11.2.1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 1.2.1.11.2.1.1主要尺寸主要尺寸主要尺寸主要尺寸 框架的主要尺寸见图框架的主要尺寸见图框架的主要尺寸见图框架的主要尺寸见图1.31.3所示。所示。所示。所示。框架的跨度,一般取为上部柱中心线间的横向距离框架的跨度,一般取为上部柱中心线间的横向距离框架的跨度,一般取为上部柱中心线间的横向距离框架的跨度,一般取为上部柱中心线间的横向距离(1.1)(1.1)式中式中式中
14、式中桥式吊车的跨度;桥式吊车的跨度;桥式吊车的跨度;桥式吊车的跨度;SS由吊车梁轴线至上段柱轴线的距离(图由吊车梁轴线至上段柱轴线的距离(图由吊车梁轴线至上段柱轴线的距离(图由吊车梁轴线至上段柱轴线的距离(图1.41.4),应满足下式),应满足下式),应满足下式),应满足下式要求:要求:要求:要求:(1.21.2)BB吊车桥架悬伸长度,可由行车样本查得;吊车桥架悬伸长度,可由行车样本查得;吊车桥架悬伸长度,可由行车样本查得;吊车桥架悬伸长度,可由行车样本查得;DD吊车外缘和柱内边缘之间的必要空隙:当吊车起重量吊车外缘和柱内边缘之间的必要空隙:当吊车起重量吊车外缘和柱内边缘之间的必要空隙:当吊车
15、起重量吊车外缘和柱内边缘之间的必要空隙:当吊车起重量不大于不大于不大于不大于500KN500KN时,不宜小于时,不宜小于时,不宜小于时,不宜小于80mm80mm;当吊车起重量大于或等;当吊车起重量大于或等;当吊车起重量大于或等;当吊车起重量大于或等于于于于750KN750KN时,不宜小于时,不宜小于时,不宜小于时,不宜小于100mm100mm;当在吊车和柱之间需要设置安;当在吊车和柱之间需要设置安;当在吊车和柱之间需要设置安;当在吊车和柱之间需要设置安全走道时,则全走道时,则全走道时,则全走道时,则D D不得小于不得小于不得小于不得小于400mm400mm。上段柱宽度。上段柱宽度。上段柱宽度。
16、上段柱宽度。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0.75m0.75m或或或或1m1m,重型厂房则为,重型厂房则为,重型厂房则为,重型厂房则为1.25m1.25m甚至达甚至达甚至达甚至达2.0m2.0m。第9页,此课件共65页哦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:式中地面至柱脚底面的距离。地面至吊车轨顶的高度,由工艺要求决定;吊车轨顶至屋架下弦底面的距离 第10页,此课件共65页哦 1.2.1.21.2.1.2计算简图计算简图 单层厂房框架是由柱和屋架(横梁)组成,各个框架之单层厂
17、房框架是由柱和屋架(横梁)组成,各个框架之间有屋面板或檩条、托架、屋盖支撑等纵向构件相互连间有屋面板或檩条、托架、屋盖支撑等纵向构件相互连接在一起,故框架实际上是空间工作的结构,应按空间接在一起,故框架实际上是空间工作的结构,应按空间工作计算才比较合理和经济,但由于计算较繁,工作量工作计算才比较合理和经济,但由于计算较繁,工作量大,所以通常均简化为单个的平面框架(图大,所以通常均简化为单个的平面框架(图1.51.5)来计)来计算。横向框架的计算简图算。横向框架的计算简图 有两种类型,分为柱顶铰接和柱有两种类型,分为柱顶铰接和柱顶刚接顶刚接 横向框架的计算高度取值分为四种情况,详见图横向框架的计
18、算高度取值分为四种情况,详见图1.61.6 框架的计算跨度框架的计算跨度L L(或(或L1L1、L2L2)取为两上柱由线之间)取为两上柱由线之间的距离。的距离。第11页,此课件共65页哦第12页,此课件共65页哦第13页,此课件共65页哦1.2.2横向框架的荷载和内力横向框架的荷载和内力 1.2.2.11.2.2.1荷载荷载荷载荷载 作用在横向框架上的荷载可分为作用在横向框架上的荷载可分为作用在横向框架上的荷载可分为作用在横向框架上的荷载可分为永久荷载永久荷载永久荷载永久荷载和和和和可变荷载可变荷载可变荷载可变荷载两两两两种。种。种。种。永久荷载永久荷载永久荷载永久荷载有:屋盖各级组织主、柱、
19、吊车梁系统、有:屋盖各级组织主、柱、吊车梁系统、有:屋盖各级组织主、柱、吊车梁系统、有:屋盖各级组织主、柱、吊车梁系统、墙架、墙板及设备管道和的自重。这些重量可参考墙架、墙板及设备管道和的自重。这些重量可参考墙架、墙板及设备管道和的自重。这些重量可参考墙架、墙板及设备管道和的自重。这些重量可参考有关资料、表格、公式进行估计。有关资料、表格、公式进行估计。有关资料、表格、公式进行估计。有关资料、表格、公式进行估计。可变荷载可变荷载可变荷载可变荷载有:风、雪荷载、积灰荷载、屋面均布活有:风、雪荷载、积灰荷载、屋面均布活有:风、雪荷载、积灰荷载、屋面均布活有:风、雪荷载、积灰荷载、屋面均布活荷载、吊
20、车荷载、地震荷载等。这些荷载可由荷载荷载、吊车荷载、地震荷载等。这些荷载可由荷载荷载、吊车荷载、地震荷载等。这些荷载可由荷载荷载、吊车荷载、地震荷载等。这些荷载可由荷载规范和吊车规格查得。规范和吊车规格查得。规范和吊车规格查得。规范和吊车规格查得。1.2.2.21.2.2.2内力分析和内力组合内力分析和内力组合内力分析和内力组合内力分析和内力组合 框架内力分析可按结构力学的方法进行,也可利用现框架内力分析可按结构力学的方法进行,也可利用现框架内力分析可按结构力学的方法进行,也可利用现框架内力分析可按结构力学的方法进行,也可利用现成的图表或计算机程序分析框架内力。成的图表或计算机程序分析框架内力
21、。成的图表或计算机程序分析框架内力。成的图表或计算机程序分析框架内力。第14页,此课件共65页哦 为了计算框架构件截面,必须将框架在各种荷载作用下所为了计算框架构件截面,必须将框架在各种荷载作用下所为了计算框架构件截面,必须将框架在各种荷载作用下所为了计算框架构件截面,必须将框架在各种荷载作用下所产生的内力进行最不利组合。列出上、下段柱的上下端截产生的内力进行最不利组合。列出上、下段柱的上下端截产生的内力进行最不利组合。列出上、下段柱的上下端截产生的内力进行最不利组合。列出上、下段柱的上下端截面中的弯矩面中的弯矩面中的弯矩面中的弯矩MM、轴向力、轴向力、轴向力、轴向力N N和剪力和剪力和剪力和
22、剪力V V。此外还包括柱脚锚固。此外还包括柱脚锚固。此外还包括柱脚锚固。此外还包括柱脚锚固螺栓的计算内力。螺栓的计算内力。螺栓的计算内力。螺栓的计算内力。每个截面必须组合出每个截面必须组合出每个截面必须组合出每个截面必须组合出MmaxMmax和相应的和相应的和相应的和相应的N N、V V;MmaxMmax和相应的和相应的和相应的和相应的N N、V V;NmaxNmax和相应的和相应的和相应的和相应的MM、V V。对柱脚锚栓则应组合出可能出现的最大拉力:即对柱脚锚栓则应组合出可能出现的最大拉力:即对柱脚锚栓则应组合出可能出现的最大拉力:即对柱脚锚栓则应组合出可能出现的最大拉力:即MmaxMmax
23、和相应的和相应的和相应的和相应的N N、V V;MmaxMmax和相应的和相应的和相应的和相应的N N、V V。柱与屋架刚接时,应对横梁的端弯矩和相应的剪力柱与屋架刚接时,应对横梁的端弯矩和相应的剪力柱与屋架刚接时,应对横梁的端弯矩和相应的剪力柱与屋架刚接时,应对横梁的端弯矩和相应的剪力进行组合。进行组合。进行组合。进行组合。最不利组合可分为四组最不利组合可分为四组最不利组合可分为四组最不利组合可分为四组:第一组组合使屋:第一组组合使屋:第一组组合使屋:第一组组合使屋架下弦杆产生最大压力架下弦杆产生最大压力架下弦杆产生最大压力架下弦杆产生最大压力 图图图图1.7(a)1.7(a);第二组组合使
24、屋架上;第二组组合使屋架上;第二组组合使屋架上;第二组组合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弦杆产生最大压力,同时也使下弦杆产生最大拉力弦杆产生最大压力,同时也使下弦杆产生最大拉力弦杆产生最大压力,同时也使下弦杆产生最大拉力 图图图图1.7(b)1.7(b);第三、四组组合使腹杆产生最大拉力或最大;第三、四组组合使腹杆产生最大拉力或最大;第三、四组组合使腹杆产生最大拉力或最大;第三、四组组合使腹杆产生最大拉力或最大压力压力压力压力 图图图图1.7(c)1.7(c)、(d)(d)。第15页,此课件共65页哦在内力组合中,采用简化规则由可变荷载效应控制的组合:在内力组合中,采用简
25、化规则由可变荷载效应控制的组合:当只有一个可变荷载参与组合时,组合值系数取当只有一个可变荷载参与组合时,组合值系数取1.0,即:,即:恒可变荷载;当有两个或两个以上可变荷载参与组合时,组恒可变荷载;当有两个或两个以上可变荷载参与组合时,组合值系数取合值系数取0.9,即:恒,即:恒0.9(可变荷载(可变荷载1可变荷载可变荷载2)。)。在地震区应参照在地震区应参照建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范进行偶然组合。对单层进行偶然组合。对单层吊车的厂房,当对采用两台及两台以上吊车的竖向和水平荷载吊车的厂房,当对采用两台及两台以上吊车的竖向和水平荷载组合时,应根据参与组合的吊车台数及其工作制,乘以相应的组合
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