[工学]9第九章 单层厂房钢结构.ppt

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1、工学9第九章 单层厂房钢结构 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望9-1 9-1 单层厂房钢结构的组成单层厂房钢结构的组成另另有有一一些些单单层层厂厂房房有有天天窗窗架架、操操作作平平台台等等附附加加钢钢结结构构，其其基基本本组组成成仍仍然然同同上上表表，只只是是根根据据实实际际需需要要加加上上附附加加结结构构即可。即可。按其作用分按其作用分为为如下几部分：如下几部分：1.1.横向框架横向框架2.2.屋盖屋盖结结构构3.3.支撑系支撑系统统4.4.吊吊车

2、车梁和制梁和制动动梁梁5.5.墙墙架架单层厂房钢结构受力体系单层厂房钢结构受力体系单单层层厂厂房房钢钢结结构构的的受受力力主主要要有有三三类类：吊吊车车荷荷载载、风风荷荷载载、其其它它竖竖向向荷荷载载。地地震震区区还还有地震作用。有地震作用。（一）吊车荷载的传力过程如下图所示（一）吊车荷载的传力过程如下图所示（二）风荷载的传力过程如下图所示（二）风荷载的传力过程如下图所示（三）其它竖向荷载的传力过程如下图所示（三）其它竖向荷载的传力过程如下图所示9.1.2 9.1.2 柱网布置温度伸缩缝的布置柱网布置温度伸缩缝的布置 一、柱网布置的要求一、柱网布置的要求 单单层层厂厂房房中中横横向向框框架架柱

3、柱和和纵纵向向框框架架柱柱形形成成一一个个柱柱网网。柱柱网网布布置置主主要要是是根根据据工工艺艺、结结构构与与经经济济的的要要求求确确定定。此此外外还还要要考考虑虑建建筑筑内内其其它它部部分分与与柱柱网网的的协协调调，如如基基础础、地地下下管管道道、烟烟道、地坑等。道、地坑等。工艺要求柱的位置与车间内机械、起重、运输设备相协工艺要求柱的位置与车间内机械、起重、运输设备相协调，符合生产流程，还要考虑生产过程的可能变动。例如，调，符合生产流程，还要考虑生产过程的可能变动。例如，一个双跨钢结构制造车间，其生产流程是零件加工。中间仓一个双跨钢结构制造车间，其生产流程是零件加工。中间仓库，拼焊连接顺着厂

4、房纵向进行，但横向需要连系，在中部库，拼焊连接顺着厂房纵向进行，但横向需要连系，在中部要有横向通道，因此中列柱中部柱距较大，要有横向通道，因此中列柱中部柱距较大，见图见图，部分中列，部分中列纵向框架有托架，柱距为纵向框架有托架，柱距为12米。结构要求柱间距尽可能相等，米。结构要求柱间距尽可能相等，通常纵向柱距为通常纵向柱距为6米，跨度较大的横向框架采用轻钢结构屋米，跨度较大的横向框架采用轻钢结构屋面及外墙时，纵向柱距可增大到面及外墙时，纵向柱距可增大到7.5米、米、9米等。米等。图图 双跨钢结构厂房柱网布置双跨钢结构厂房柱网布置 柱柱距距过过大大，屋屋盖盖结结构构和和吊吊车车梁梁重重量量增增加

5、加；反反之之柱柱与与基基础础材材料料增增多多，因因此此要要比比较较分分析析。但但确确定定柱柱距距时时，要要符符合合模模数数制制。对对于于传传统统厂厂房房，以以3米米为为模模数数；对对于于新新型型的的轻轻钢钢厂厂房房，模模数数的限制可适当放宽，的限制可适当放宽，1米、米、1.5米均可。米均可。二、温度影响的考虑二、温度影响的考虑 当当厂厂房房平平面面尺尺寸寸很很大大时时，由由于于温温度度影影响响会会使使构构件件内内产产生生很很大大的的温温度度应应力力，并并导导致致墙墙和和屋屋面面的的破破坏坏，因因此此要要设设横横向和纵向温度缝，见向和纵向温度缝，见图图。横向温度缝将厂房分成若干互不影响的温度区段

6、，温度横向温度缝将厂房分成若干互不影响的温度区段，温度缝的最大间距一般为缝的最大间距一般为180-220米，后米，后者为采暖厂房和非采者为采暖厂房和非采暖区的厂房。若超出上述间距而不设温度缝，则需计算温暖区的厂房。若超出上述间距而不设温度缝，则需计算温度应力。度应力。温温度度缝缝是是将将纵纵横横向向框框架架完完全全断断开开，在在缝缝的的两两边边分分别别设设置置相相互互没没有有连连系系的的框框架架，缝缝的的间间距距1.02.0。这这是是对对传传统统维维护护材材料料的的厂厂房房而而言言的的，对对于于轻轻钢钢厂厂房房，往往往往采采用用在在维维护护板板中中消消除除温温度度应应力力的的构构造造措措施施来

7、来解解决决问问题题。因因而而可可以以减减小小缝缝的间距。的间距。温度缝两边的框架间距可以保持原来的模数，此时每设温度缝两边的框架间距可以保持原来的模数，此时每设一个温度缝厂房长度将加大一个温度缝厂房长度将加大12米。同时建筑面积、屋面板米。同时建筑面积、屋面板类型、吊车梁类型、檩条类型均有所增加。也可以采用温度类型、吊车梁类型、檩条类型均有所增加。也可以采用温度缝中心线在框架间距模数尺寸内，即温度缝相邻的两框架间缝中心线在框架间距模数尺寸内，即温度缝相邻的两框架间距略小于模数，使厂房总长度不变。纵向温度缝与横向温度距略小于模数，使厂房总长度不变。纵向温度缝与横向温度缝布置相同，整排纵向框架断开

8、，中间设互不连系的温度缝，缝布置相同，整排纵向框架断开，中间设互不连系的温度缝，纵向温度缝间距一般为纵向温度缝间距一般为100120米米，即多跨厂房横向总宽度，即多跨厂房横向总宽度较大时需设纵向温度缝。但由于其构造较复杂，有较大时需设纵向温度缝。但由于其构造较复杂，有4个柱在个柱在纵、横向温度缝处相交，因此，可适当加强结构构件而不设纵、横向温度缝处相交，因此，可适当加强结构构件而不设置纵向温度缝。在轻钢结构屋盖中，常采用可在一定范围内置纵向温度缝。在轻钢结构屋盖中，常采用可在一定范围内水平滑移的屋面板减小温差效应。水平滑移的屋面板减小温差效应。9.2 9.2 厂房结构的横向框架厂房结构的横向框

9、架 一、框架的类型一、框架的类型 厂厂房房的的基基本本承承重重结结构构通通常常采采用用框框架架体体系系。这这种种体体系系能能够够保证必要的横向刚度，同时其净空又能满足使用上的要求。保证必要的横向刚度，同时其净空又能满足使用上的要求。横横向向框框架架按按其其静静力力计计算算模模式式来来分分，主主要要有有横横梁梁与与柱柱铰铰接接（图图）和和横横梁梁与与柱柱刚刚接接（图图）两两种种情情况况。如如按按跨跨度度来来分分，则则有单跨、双跨和多跨。有单跨、双跨和多跨。横横梁梁与与柱柱铰铰接接的的框框架架，在在传传统统厂厂房房结结构构中中常常可可见见到到。由由于于其其横横向向刚刚度度较较差差，常常不不能能满满

10、足足吊吊车车使使用用上上的的要要求求，因因此此这这种种结结构构类类型型现现在在很很少少采采用用。横横梁梁与与柱柱刚刚接接的的框框架架具具有有良良好好的的横横向向刚刚度度，但但对对于于支支座座不不均均匀匀沉沉降降及及温温度度作作用用比比较较敏敏感感，需需采采取取防防止止不不均均匀匀沉沉降降的的措措施施。轻轻钢钢厂厂房房采采用用的的门门式式刚刚架架属属于于横横梁梁与与柱柱刚刚接接，而而且且由由于于结结构构自自重重与与传传统统厂厂房房相相比比大大为为减减轻轻，故故沉沉降降问问题题不甚严重。因而是一种较好的结构形式。不甚严重。因而是一种较好的结构形式。二、横向框架的主要尺寸图图表示框架的主要尺寸。框架

11、的跨度见式（表示框架的主要尺寸。框架的跨度见式（9-1）。）。（9-1）框框架架跨跨度度常常采采用用3米米的的倍倍数数，即即l=24m，27m，30m，33m，36m等等。对对于于一一般般用用途途的的电电动动桥桥式式吊吊车车和和某某些些特特殊殊用用途途的的吊吊车车，和和 的的数数值值可可参参考考表表的的数数值值选选用用，同同时时必必须须满满足：足：（9-2）吊车和柱之间必要的空隙；吊车和柱之间必要的空隙；框架边柱和中柱上段柱的截面宽度。框架边柱和中柱上段柱的截面宽度。式中，式中，d吊车桥架尾部长度；吊车桥架尾部长度；吊吊车车外外缘缘与与厂厂房房柱柱之之间间的的净净空空尺尺寸寸1应应不不小小于于

12、80（吊吊车车起起重重量量不不大大于于500kN时时）或或不不小小于于100（吊吊车车起起重重量量大大于于或或等等于于750kN时时）。对对于于冶冶金金车车间间的的吊吊车车或或重重级级工工作作制制的的吊吊车车，当当在在吊吊车车和和柱柱之之间间需需要要有有足足够够宽宽的的安安全全过过道道时时，则则不不得得小小于于400。如如上上段段柱柱的的截截面面宽宽度度大大于于800时时，则则过过道道可可以以穿穿过过柱柱内内的的人人孔孔，见见图图，这这时时1的的数数值值就就不不必必加加大。大。框架从柱脚底面到屋架下弦底部的距离（见框架从柱脚底面到屋架下弦底部的距离（见图图）为：）为：（9-39-3）式（式（9

13、-3）中）中h h1 1尺寸为自吊车轨顶至起重小车顶的桥架尺寸为自吊车轨顶至起重小车顶的桥架总高，已加上由于考虑制造和安装的可能误差所留的空隙总高，已加上由于考虑制造和安装的可能误差所留的空隙100，以及考虑屋架的挠曲和下弦支撑角钢的下伸所留，以及考虑屋架的挠曲和下弦支撑角钢的下伸所留的空隙的空隙150200。为从地面到吊车轨顶的距离，由生为从地面到吊车轨顶的距离，由生产要求决定，产要求决定，一般为一般为600的倍数。为柱脚底部在地面的倍数。为柱脚底部在地面以下的深度，中型车间一般为以下的深度，中型车间一般为0.81.0，重型车间为，重型车间为1.01.2。由地面到屋架下弦底部的高度。由地面到

14、屋架下弦底部的高度 一般为一般为300的倍数。的倍数。三、框架横梁的形式及其应用范围三、框架横梁的形式及其应用范围 横向框架的横梁有横向框架的横梁有实腹式和桁架式实腹式和桁架式两种。两种。横横向向框框架架的的实实腹腹式式横横梁梁通通常常采采用用由由三三块块钢钢板板焊焊接接成成的的工工字字形形截截面面，两两端端与与柱柱顶顶刚刚接接形形成成门门架架，其其高高度度约约为为跨跨度度的的1/251/45。它它的的优优点点是是建建筑筑高高度度小小，制制造造省省工工，运运输输方方便便。实实腹式横梁本身高度较小，故在腹式横梁本身高度较小，故在轻钢厂房轻钢厂房中运用较多。中运用较多。横横向向框框架架上上端端为为

15、刚刚接接的的桁桁架架式式横横梁梁一一般般采采用用平平行行弦弦、梯梯形形和和多多边边形形的的桁桁架架，而而为为铰铰接接的的桁桁架架式式横横梁梁则则采采用用三三角角形形桁桁架。架。多边形桁架和梯形桁架在重型厂房中应用较广。当桁架多边形桁架和梯形桁架在重型厂房中应用较广。当桁架跨度很大或屋面坡度较陡（跨度很大或屋面坡度较陡（1/41/5）时，可将天窗架范围）时，可将天窗架范围内的上弦杆拉平或将下弦起拱，见内的上弦杆拉平或将下弦起拱，见图图 a）和）和c），），以减小屋以减小屋架中部的高度。图中）所示的桁架，由于下弦起拱，对柱架中部的高度。图中）所示的桁架，由于下弦起拱，对柱有推力，不利于结构的安装和

16、受力，需加注意。有推力，不利于结构的安装和受力，需加注意。为了保证桁架与柱的连接具有足够刚度，桁架端部的高为了保证桁架与柱的连接具有足够刚度，桁架端部的高度度 不宜过小，通常为跨度不宜过小，通常为跨度 的的1/101/16，并为，并为200的倍的倍数。桁架中部的适宜高度为数。桁架中部的适宜高度为 /8 /10。在确定桁架高度时尚。在确定桁架高度时尚应考虑运输条件的限制。应考虑运输条件的限制。桁架的腹杆通常采用有竖杆的三角形体系。节点划分应桁架的腹杆通常采用有竖杆的三角形体系。节点划分应配合天窗的宽度和屋面板（或压型钢板）的经济跨度，其数配合天窗的宽度和屋面板（或压型钢板）的经济跨度，其数目最好

17、是目最好是4的倍数，以利支撑布置。且使所布置支撑与横梁的倍数，以利支撑布置。且使所布置支撑与横梁的夹角接近于的夹角接近于45，以利支撑受力。当桁架跨度较大、高度，以利支撑受力。当桁架跨度较大、高度较高时，也可采用再分式腹杆体系。较高时，也可采用再分式腹杆体系。四、厂房横向框架柱的形式及其应用范围四、厂房横向框架柱的形式及其应用范围 厂厂房房横横向向框框架架柱柱按按其其形形式式可可分分为为等等截截面面柱柱、均均匀匀变变截截面面柱柱、台阶式柱和分离式柱。台阶式柱和分离式柱。等等截截面面柱柱（图图）通通常常做做成成工工字字型型截截面面，吊吊车车梁梁支支承承在在牛牛腿上。这种形式适用于吊车起重量小于腿

18、上。这种形式适用于吊车起重量小于200kN的车间。的车间。均均匀匀变变截截面面柱柱（图图）为为变变高高度度的的H H型型截截面面，大大量量用用于于轻轻钢结构厂房，经济性好，施工便利。钢结构厂房，经济性好，施工便利。台台阶阶式式柱柱（图图及及）在在传传统统型型厂厂房房中中较较为为常常用用。有有单单阶阶和双阶之分。和双阶之分。图图 厂房柱的形式厂房柱的形式 图图 吊车梁的类型吊车梁的类型 a a）制动梁）制动梁 b b）制动桁架）制动桁架a a）制动梁）制动梁 b b）制动桁架）制动桁架 图图 制动梁和制动桁架制动梁和制动桁架 分离式柱（图）将吊车支柱和组成横向框架的支分离式柱（图）将吊车支柱和组

19、成横向框架的支柱分离，其间用水平连系板连系起来。因为水平连系板柱分离，其间用水平连系板连系起来。因为水平连系板在竖向的刚度与吊车柱抗压刚度相比很小，故认为吊车在竖向的刚度与吊车柱抗压刚度相比很小，故认为吊车竖向荷载仅传至吊车支柱而不传给框架支柱。分离式柱竖向荷载仅传至吊车支柱而不传给框架支柱。分离式柱一般较台阶式柱费钢材，上部刚度较小。但在吊车起重一般较台阶式柱费钢材，上部刚度较小。但在吊车起重量较大而厂房高度小于量较大而厂房高度小于18时，采用分离式柱比较经济；时，采用分离式柱比较经济；如果厂房有扩建的可能，且扩建时希望不受吊车荷载的如果厂房有扩建的可能，且扩建时希望不受吊车荷载的牵制，则可

20、采用分离式柱；在吊车荷载大而厂房用压型牵制，则可采用分离式柱；在吊车荷载大而厂房用压型钢板做屋面板时，分离式柱也可能是较经济的。钢板做屋面板时，分离式柱也可能是较经济的。第第3 3节节 支撑体系支撑体系 一、支撑体系的作用一、支撑体系的作用 单单层层厂厂房房的的支支撑撑体体系系如如图图所所示示，一一座座没没有有设设置置支支撑撑的的单单跨厂房结构，受力后有以下一些重要问题：跨厂房结构，受力后有以下一些重要问题：（1 1）屋屋架架上上弦弦出出平平面面（垂垂直直屋屋架架平平面面）的的计计算算长长度度等等于于屋屋架架的的跨跨度度，实实际际上上无无法法保保证证上上弦弦出出平平面面的的稳稳定定性性。在在这

21、这里里平平行行铺铺设设的的檩檩条条对对弦弦杆杆不不能能起起侧侧向向固固定定支支撑撑的的作作用用，因因为为当当所所有有弦弦杆杆同同步步以以半半波波形形式式侧侧向向鼓鼓凸凸时时，所所有有檩檩条条也也将将随随之之平平移移而而不不起起支支撑撑作作用用。同同样样，屋屋架架下下弦弦受受拉拉杆杆件件出出平平面面的的计计算算长长度度也也太太大大，特特别别当当屋屋架架端端部部刚刚接接、端端节节间间下下弦弦杆受压时，出平面稳定问题就更为严重。杆受压时，出平面稳定问题就更为严重。（2 2）作用在端墙上的水平风力，一部分将由端墙抗风柱传）作用在端墙上的水平风力，一部分将由端墙抗风柱传递至厂房端部屋架的下弦（或上弦）节

22、点。如屋架的弦杆不与递至厂房端部屋架的下弦（或上弦）节点。如屋架的弦杆不与相邻屋架的相应的弦杆利用支撑组成水平桁架，则它在风力作相邻屋架的相应的弦杆利用支撑组成水平桁架，则它在风力作用下将发生水平弯曲，这是远非一般屋架的弦杆所能承受的。用下将发生水平弯曲，这是远非一般屋架的弦杆所能承受的。此外，由于柱沿厂房纵向的刚度很小，且柱与基础的连接在这此外，由于柱沿厂房纵向的刚度很小，且柱与基础的连接在这个方向近似铰接，吊车梁又均简支固定于柱上，因此由柱及吊个方向近似铰接，吊车梁又均简支固定于柱上，因此由柱及吊车梁等构件组成的纵向框架，在上述风力及吊车的纵向制动力车梁等构件组成的纵向框架，在上述风力及吊

23、车的纵向制动力等作用下，将产生很大的纵向变形或振动，甚至有使厂房倾倒等作用下，将产生很大的纵向变形或振动，甚至有使厂房倾倒的危险。的危险。（3 3）当某一横向框架受到水平荷载时（如吊车的横向制动）当某一横向框架受到水平荷载时（如吊车的横向制动力），由于各个横向框架之间没有用在水平面中具有较大刚度力），由于各个横向框架之间没有用在水平面中具有较大刚度的下弦纵向支撑连系起来，不能将荷载分布到邻近的横向框架的下弦纵向支撑连系起来，不能将荷载分布到邻近的横向框架上去，因此必须由这个横向框架单独承担。这样，结构的横向上去，因此必须由这个横向框架单独承担。这样，结构的横向刚度将会显得不足，侧移和横向振动较

24、大，影响结构的使用性刚度将会显得不足，侧移和横向振动较大，影响结构的使用性能和寿命。能和寿命。（4）由由于于托托架架在在横横向向水水平平方方向向的的刚刚度度极极小小，所所以以支支撑撑在在托托架架上上的的中中间间屋屋架架不不很很稳稳定定，容容易易沿沿屋屋架架轴轴向向发发生生振振动动，托架也容易发生变形、失稳。托架也容易发生变形、失稳。（5）在在横横向向框框架架之之间间的的间间距距较较大大时时须须在在框框架架柱柱之之间间设设立立墙墙架架柱柱以以承承担担作作用用在在纵纵（横横）向向墙墙上上的的水水平平风风力力，可可是是若若无纵向（横向）水平支撑，墙架柱的上端无法设支撑点。无纵向（横向）水平支撑，墙架

25、柱的上端无法设支撑点。（6）在在安安装装过过程程中中，由由于于屋屋架架的的跨跨度度较较大大，而而它它的的侧侧向向刚度又很小，故很容易倾倒。刚度又很小，故很容易倾倒。（7）由由于于各各个个横横向向框框架架之之间间缺缺乏乏连连系系，因因此此除除了了结结构构的的横横向向和和纵纵向向刚刚度度不不足足以以外外，如如果果厂厂房房受受到到斜斜向向或或水水平平扭扭转转力时，则在局部或整体结构中将产生较大的歪斜和扭动。力时，则在局部或整体结构中将产生较大的歪斜和扭动。由此可见，支撑体系是厂房结构的重要组成部分。适当而由此可见，支撑体系是厂房结构的重要组成部分。适当而有效的布置支撑体系可将各个平面结构连成空间整体

26、，保有效的布置支撑体系可将各个平面结构连成空间整体，保证厂房结构具有足够的强度、刚度和空间稳定性来可靠地证厂房结构具有足够的强度、刚度和空间稳定性来可靠地承担所有的作用荷载，保证结构的正常使用。承担所有的作用荷载，保证结构的正常使用。二、屋盖支撑二、屋盖支撑 常常用用的的屋屋盖盖支支撑撑包包括括：屋屋架架上上弦弦横横向向和和纵纵向向支支撑撑，屋屋架架下下弦弦横横向向和和纵纵向向支支撑撑。屋屋架架竖竖向向支支撑撑，天天窗窗架架支支撑撑以以及及相相应的系杆等。应的系杆等。关关于于屋屋盖盖支支撑撑的的作作用用、形形式式、布布置置、计计算算原原则则和和构构造造方方法等详见屋盖知识点的内容，这里不再重复

27、。法等详见屋盖知识点的内容，这里不再重复。三、三、柱间支撑柱间支撑 柱柱间间支支撑撑分分为为两两个个部部分分：在在吊吊车车梁梁以以上上的的部部分分称称为为上上层层支撑，吊车梁以下的部分称为下层支撑。支撑，吊车梁以下的部分称为下层支撑。（一）柱间支撑沿（一）柱间支撑沿厂房长度方向的厂房长度方向的布置布置 1 1下层支撑下层支撑 当当采采用用压压型型钢钢板板等等在在厂厂房房纵纵向向有有一一定定变变形形能能力力的的维维护护材材料料时时，一一般般上上下下层层支支撑撑同同时时布布置置在在厂厂房房两两端端（或或近近端端跨跨），如下如下图图 c)c)。图图 柱间支撑的布置柱间支撑的布置 当当采采用用传传统统

28、的的刚刚度度较较大大的的维维护护材材料料为为墙墙和和屋屋面面时时，下下层层支支撑撑应应布布置置在在温温度度区区段段的的中中部部，使使厂厂房房结结构构在在温温度度变变化化时时能能较较自自由由地地从从支支撑撑架架向向两两面面伸伸缩缩，从从而而减减小小纵纵向向构构件件及及支支撑撑架架中中的的温温度度应应力力。但但此此时时所所有有的的纵纵向向水水平平力力均均需需通通过过吊吊车车梁梁传传递递。温温度度区区段段长长度度小小于于9090的的厂厂房房，可可以以在在区区段段的的中中央央设设置置一一道道柱柱间间支支撑撑（图图 a a）；区区段段长长度度超超过过90m90m时时，则则应应在在长长度度的的1/31/3

29、处处各各布布置置一一道道柱柱间间支支撑撑（图图 b b），以以免免传传力力路路线线太太长长而而影影响结构的纵向刚度。响结构的纵向刚度。在短而高的厂房中，下层支撑也可布置在厂房的两端（在短而高的厂房中，下层支撑也可布置在厂房的两端（图图 c c）。）。2 2上层支撑上层支撑 上层支撑应布置在温度区段的两端以及有下层支撑的开上层支撑应布置在温度区段的两端以及有下层支撑的开间中（图）。为了传递从屋架下弦横向支撑传来的纵向风间中（图）。为了传递从屋架下弦横向支撑传来的纵向风载，在温度区段的两端设置上层支撑是必要的。由于上段载，在温度区段的两端设置上层支撑是必要的。由于上段柱的刚度一般都较小，不会引起很

30、大的温度应力，因此可柱的刚度一般都较小，不会引起很大的温度应力，因此可在温度区段的两端设置单斜杆式的上层支撑。其余上层支在温度区段的两端设置单斜杆式的上层支撑。其余上层支撑可采用交叉腹杆体系或其他形式。撑可采用交叉腹杆体系或其他形式。（二）柱间支撑形式（二）柱间支撑形式 1 1下层支撑下层支撑 下层支撑以交叉腹杆体系最为经济且刚度较大。在某些车下层支撑以交叉腹杆体系最为经济且刚度较大。在某些车间中，往往由于生产上的要求，不可能采用交叉腹杆体系的间中，往往由于生产上的要求，不可能采用交叉腹杆体系的下层支撑。在这种情况下，门式支撑（下下层支撑。在这种情况下，门式支撑（下图图 a a、b b、c c

31、）是最）是最常用的一种。这种支撑形式可以利用吊车梁作为门框式支撑常用的一种。这种支撑形式可以利用吊车梁作为门框式支撑的横梁（图的横梁（图 a a及及b b），也可另设横梁（），也可另设横梁（图图 c c）。但是，将支撑）。但是，将支撑直接连在吊车梁上（图直接连在吊车梁上（图 a a）不是一种很好的方案，因为这时）不是一种很好的方案，因为这时支撑构件除了承受纵向水平风载和吊车纵向制动力外，还要支撑构件除了承受纵向水平风载和吊车纵向制动力外，还要承受巨大的吊车竖向荷载，所以很费钢材，而且在构件截面承受巨大的吊车竖向荷载，所以很费钢材，而且在构件截面组合和构造方面也存在许多困难。图组合和构造方面也存

32、在许多困难。图 b b所示的支撑形式避免所示的支撑形式避免了上述不足，但支撑构件的计算长度很大，因此其中部分杆了上述不足，但支撑构件的计算长度很大，因此其中部分杆件可按拉杆设计（图件可按拉杆设计（图 b b中实线所示），此时图中虚线杆件则中实线所示），此时图中虚线杆件则退出工作。另外设横梁的门框式支撑（图退出工作。另外设横梁的门框式支撑（图 c c），由于能很好），由于能很好的满足刚度以及构造方面的要求，用钢量相对较节约，所以的满足刚度以及构造方面的要求，用钢量相对较节约，所以比较常用。比较常用。图图 门框式柱间支撑门框式柱间支撑 2 2上层支撑上层支撑 上层支撑形式有十字交叉形、八字形和人字

33、形等，上层支撑形式有十字交叉形、八字形和人字形等，而以十字交叉形最为构造简单、传力直接和节约材料，而以十字交叉形最为构造简单、传力直接和节约材料，因此使用最为普遍。因此使用最为普遍。（三）柱间支撑在柱侧面的位置（三）柱间支撑在柱侧面的位置 柱柱间间支支撑撑在在柱柱截截面面上上的的位位置置按按下下述述原原则则确确定定。等等截截面面柱柱的的上上下下层层柱柱间间支支撑撑以以及及台台阶阶式式柱柱的的上上层层支支撑撑应应布布置置在在柱柱的的轴轴线线上上（图图 a a、b b、c c中中虚虚线线所所示示）；若若有有人人孔孔时时，则则移移向向两两侧侧布布置置（图图d d）。在在台台阶阶式式边边列列柱柱的的下

34、下层层支支撑撑，若若外外缘缘有有大大型型板板材材或或墙墙梁梁等等构构件件牢牢固固连连接接时时，支支撑撑可可只只沿沿柱柱的的内内缘缘布布置置（图图a a）；否否则则内内外外缘缘两两侧侧均均需需布布置置。在在中中列列柱柱中中，柱柱的的两两侧侧均均需需布布置置下下层层支支撑撑（图图b b），且且在在柱柱两侧布置的支撑之间需用杆件连系起来（图两侧布置的支撑之间需用杆件连系起来（图e e）。）。图图 柱间支撑在柱子截面中的位置柱间支撑在柱子截面中的位置 （四）柱间支撑的计算原则（四）柱间支撑的计算原则 柱间上层支撑主要承担屋架上、下弦横向支撑传来的纵柱间上层支撑主要承担屋架上、下弦横向支撑传来的纵向风力

35、，有时还承担作用于厂房纵向的其他水平荷载，如固向风力，有时还承担作用于厂房纵向的其他水平荷载，如固定于厂房上的管道设备的纵向推力等。定于厂房上的管道设备的纵向推力等。柱柱间间下下层层支支撑撑承承受受山山墙墙抗抗风风桁桁架架传传来来的的纵纵向向风风载载和和吊吊车车纵纵向向制制动动力力，连连于于吊吊车车梁梁上上的的门门框框式式支支撑撑（图图 a a）还还要要承受竖向的吊车荷载。承受竖向的吊车荷载。上上层层支支撑撑计计算算时时，为为避避免免由由于于支支撑撑刚刚度度过过大大，而而引引起起较较大大的的温温度度应应力力，支支撑撑腹腹杆杆按按柔柔性性拉拉杆杆计计算算。交交叉叉体体系系的的下下层层支支撑撑当当

36、吊吊车车较较小小时时一一般般用用圆圆钢钢，吊吊车车较较大大时时通通常常由由角角钢钢或或槽槽钢钢。交交叉叉斜斜杆杆常常按按拉拉杆杆设设计计，但但为为了了提提高高厂厂房房的的纵纵向刚度，当吊车较大时应按压杆设计。向刚度，当吊车较大时应按压杆设计。（五）柱间支撑的连接 支撑与柱的连接一般采用焊接连接或高强度螺栓连接。支撑与柱的连接一般采用焊接连接或高强度螺栓连接。当采用焊接时，焊缝厚度不宜小于当采用焊接时，焊缝厚度不宜小于6 6mm，焊缝长度不宜小于，焊缝长度不宜小于8080mm。为了安装方便，在安装节点处的每一支撑杆件的端部。为了安装方便，在安装节点处的每一支撑杆件的端部设有两个安装螺栓。支撑与柱

37、的连接节点设有两个安装螺栓。支撑与柱的连接节点如图如图所示。所示。a)a)柱间支撑下端与柱的连接柱间支撑下端与柱的连接 b)b)柱间支撑上端与柱焊缝连接柱间支撑上端与柱焊缝连接 c)c)柱间支撑上端与柱用螺栓连接柱间支撑上端与柱用螺栓连接图图 柱间支撑与柱的连接柱间支撑与柱的连接第四节 屋盖结构一、屋盖结构布置（一）屋盖结构组成 在工业与民用房屋建筑中，钢屋盖结构主要由屋面板、在工业与民用房屋建筑中，钢屋盖结构主要由屋面板、檩条、屋架、托架、天窗架和支撑等构件组成。檩条、屋架、托架、天窗架和支撑等构件组成。屋架的跨度和间距取决于柱网布置，而柱网布置则取决屋架的跨度和间距取决于柱网布置，而柱网布

38、置则取决于建筑物工艺要求和经济要求。当屋架跨度较大时，为了采于建筑物工艺要求和经济要求。当屋架跨度较大时，为了采光和通风需要，屋盖上常设置天窗。当柱网间距较大，超出光和通风需要，屋盖上常设置天窗。当柱网间距较大，超出屋面板长度时，应设置中间屋架和柱间托架，中间屋架的荷屋面板长度时，应设置中间屋架和柱间托架，中间屋架的荷载通过托架传给柱（图）。载通过托架传给柱（图）。屋架与屋架之间应布置支撑，以增强屋架的侧向刚度，屋架与屋架之间应布置支撑，以增强屋架的侧向刚度，传递水平荷载和保证屋盖体系的整体稳定。因此屋盖支撑是传递水平荷载和保证屋盖体系的整体稳定。因此屋盖支撑是屋盖结构中不可缺少的组成部分。屋

39、盖结构中不可缺少的组成部分。（二）屋盖体系分类（二）屋盖体系分类 根据屋面材料和屋面布置情况屋盖可分为无檩屋盖和有檩根据屋面材料和屋面布置情况屋盖可分为无檩屋盖和有檩屋盖两种。屋盖两种。当屋面采用大型屋面板时，屋面荷载可直接通过大型屋面当屋面采用大型屋面板时，屋面荷载可直接通过大型屋面板传递给屋架而无需通过檩条，这种屋盖体系称为无檩屋盖板传递给屋架而无需通过檩条，这种屋盖体系称为无檩屋盖（图图）。当屋面采用轻型材料如石棉瓦、瓦楞铁、压型钢板）。当屋面采用轻型材料如石棉瓦、瓦楞铁、压型钢板和铁丝网水泥槽板等时，屋面荷载要通过檩条再传递给屋架，和铁丝网水泥槽板等时，屋面荷载要通过檩条再传递给屋架，

40、这种屋盖体系称为有檩屋盖（这种屋盖体系称为有檩屋盖（图图）。）。无檩屋盖体系和有檩屋盖体系各有优缺点。无檩屋盖体系无檩屋盖体系和有檩屋盖体系各有优缺点。无檩屋盖体系优点是屋盖横向刚度大，整体性好，构造简单，施工方便等；优点是屋盖横向刚度大，整体性好，构造简单，施工方便等；其缺点是屋盖自重大，不利于抗震，其多用于有桥式吊车的其缺点是屋盖自重大，不利于抗震，其多用于有桥式吊车的厂房屋盖中。有檩屋盖体系优点是构件重量轻，用料省；其厂房屋盖中。有檩屋盖体系优点是构件重量轻，用料省；其缺点是屋盖构件数量较多，构造较复杂，整体刚度较差。屋缺点是屋盖构件数量较多，构造较复杂，整体刚度较差。屋盖结构的布置要根

41、据建筑物使用或工艺要求，并综合考虑经盖结构的布置要根据建筑物使用或工艺要求，并综合考虑经济因素来确定。济因素来确定。无檩屋盖体系 有檩屋盖体系屋盖支撑布置 二、屋盖支撑体系二、屋盖支撑体系（一）屋盖支撑作用 当采用平面屋架作为主要承重构件时，支撑是屋盖结构的必须组成部分。屋盖支撑的主要作用如下：保证屋盖结构的整体稳定。增强屋盖的刚度。增强屋架的侧向稳定。承担并传递屋盖的水平荷载。便于屋盖的安装与施工。屋架是屋盖的主要承重结构，平面外的侧向刚度较小，各个屋架之间若仅由檩条或大型屋面板连系，而没有其他必要的支撑，则屋盖结构在空间是几何可变体系。因此需要用支撑把屋架合理地连接起来，形成稳定体系，以保

42、证屋盖结构的空间稳定。设置支撑时一般先将屋盖两端的两榀相邻屋架用支撑连成稳定体系，然后用檩条或大型屋面板以及系杆将其余中间屋架与这两端稳定体系连接起来，形成几何不变的屋盖结构体系。如果沿屋盖结构的长度方向较长时，还应在中间设置12道横向支撑。支撑可作为屋架弦杆的侧向支承点，减小弦杆在平面外支撑可作为屋架弦杆的侧向支承点，减小弦杆在平面外的计算长度，增强受压上弦杆的侧向稳定，并使受拉下弦杆的计算长度，增强受压上弦杆的侧向稳定，并使受拉下弦杆保持足够的侧向刚度，减小其在某些动力荷载作用下产生的保持足够的侧向刚度，减小其在某些动力荷载作用下产生的屋架平面外的受迫振动。屋架平面外的受迫振动。屋盖支撑还

43、可将作用于山墙的风荷载，悬挂吊车水平荷屋盖支撑还可将作用于山墙的风荷载，悬挂吊车水平荷载及地震作用传递给房屋的下部支承结构。载及地震作用传递给房屋的下部支承结构。另外，在安装钢屋架时，首先吊装有横向支撑的两榀屋另外，在安装钢屋架时，首先吊装有横向支撑的两榀屋架，将支撑和檩条与之连系形成稳定体系，然后再吊装其架，将支撑和檩条与之连系形成稳定体系，然后再吊装其他屋架与之相连。他屋架与之相连。（二）屋盖支撑布置（二）屋盖支撑布置 屋盖支撑根据布置的位置可分为五种：上弦横向水平支屋盖支撑根据布置的位置可分为五种：上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、垂直支撑和系撑、下弦横向水平支撑、下

44、弦纵向水平支撑、垂直支撑和系杆。各种支撑布置如杆。各种支撑布置如图图所示。所示。1.上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑 在有檩屋盖体系或无檩屋盖体系一般都应设置屋架上弦在有檩屋盖体系或无檩屋盖体系一般都应设置屋架上弦横向水平支撑，当有天窗架时，天窗架也应设置横向水平支横向水平支撑，当有天窗架时，天窗架也应设置横向水平支撑。撑。上弦横向水平支撑布置在房屋两端或在温度缝区段的两上弦横向水平支撑布置在房屋两端或在温度缝区段的两端的第一柱间或第二柱间。横向支撑的间距不宜超过端的第一柱间或第二柱间。横向支撑的间距不宜超过60m，因而当房屋长度超过因而当房屋长度超过60m时时,在房屋长度中间还应设置一道在房

45、屋长度中间还应设置一道或几道支撑。或几道支撑。2.下弦横向水平支撑下弦横向水平支撑 当屋架跨度当屋架跨度18m时；屋架跨度虽小于时；屋架跨度虽小于18m,但屋架下但屋架下弦设有悬挂吊车时；厂房内设有吨位较大的桥式吊车或其他弦设有悬挂吊车时；厂房内设有吨位较大的桥式吊车或其他振动设备时；山墙抗风柱支承于屋架下弦时，都应设置下弦振动设备时；山墙抗风柱支承于屋架下弦时，都应设置下弦横向水平支撑。横向水平支撑。下弦横向水平支撑应与上弦横向水平支撑同一柱间内，下弦横向水平支撑应与上弦横向水平支撑同一柱间内，以便形成稳定的空间体系。以便形成稳定的空间体系。3.下弦纵向水平支撑下弦纵向水平支撑 当房屋内设有

46、重级工作制吊车或起重吨位较大的中，轻级当房屋内设有重级工作制吊车或起重吨位较大的中，轻级工作制吊车时；房屋内设有锻锤等大型振动设备时；屋架下弦工作制吊车时；房屋内设有锻锤等大型振动设备时；屋架下弦设有纵向或横向吊轨时；屋盖设有托架和中间屋架时；房屋较设有纵向或横向吊轨时；屋盖设有托架和中间屋架时；房屋较高，跨度较大，空间刚度要求高时，都应设置下弦纵向水平支高，跨度较大，空间刚度要求高时，都应设置下弦纵向水平支撑。撑。下弦纵向水平支撑应设在屋架下弦端节间内，与上弦横向下弦纵向水平支撑应设在屋架下弦端节间内，与上弦横向水平支撑组成封闭的支撑体系，提高了屋盖的整体刚度。水平支撑组成封闭的支撑体系，提

47、高了屋盖的整体刚度。4.垂直支撑垂直支撑 垂直支撑是使相邻两榀屋架形成空间几何不变体系的有效垂直支撑是使相邻两榀屋架形成空间几何不变体系的有效构件，保证屋架在使用和安装时的侧向稳定。构件，保证屋架在使用和安装时的侧向稳定。垂直支撑应设置在设有上弦横向支撑的柱间内，在屋垂直支撑应设置在设有上弦横向支撑的柱间内，在屋架跨度方向还要根据屋架形式及跨度大小在跨中设置一道或几架跨度方向还要根据屋架形式及跨度大小在跨中设置一道或几道。对于梯形屋架，当跨度道。对于梯形屋架，当跨度30m30m时，应在屋架跨中和两端的时，应在屋架跨中和两端的竖杆平面内各布置一道垂直支撑；当跨度竖杆平面内各布置一道垂直支撑；当跨

48、度30m30m时，在无天窗时，时，在无天窗时，应在屋架跨度应在屋架跨度1/31/3处和两端的竖杆平面内各布置一道垂直支撑，处和两端的竖杆平面内各布置一道垂直支撑，有天窗时，垂直支撑应布置在天窗架侧柱的两侧。对于三角形有天窗时，垂直支撑应布置在天窗架侧柱的两侧。对于三角形屋架，当跨度屋架，当跨度24m24m时，应在跨中竖杆平面内设置一道垂直支时，应在跨中竖杆平面内设置一道垂直支撑；当跨度撑；当跨度24m24m时，应根据具体情况布置两道垂直支撑（时，应根据具体情况布置两道垂直支撑（图图）。）。垂直支撑除了在有上弦横向水平支撑的柱间设置外，垂直支撑除了在有上弦横向水平支撑的柱间设置外，为了保证屋架安

49、装时的稳定，每隔为了保证屋架安装时的稳定，每隔4 45 5个柱间还应设置一道垂个柱间还应设置一道垂直支撑。直支撑。5.系杆系杆 系杆的作用是保证无横向支撑的其他屋架的侧向稳定，系杆的作用是保证无横向支撑的其他屋架的侧向稳定，充当屋架上下弦的侧向支撑点。系杆有刚性系杆和柔性系杆。充当屋架上下弦的侧向支撑点。系杆有刚性系杆和柔性系杆。能承受压力的为刚性系杆，只能承受拉力的为柔性系杆。能承受压力的为刚性系杆，只能承受拉力的为柔性系杆。上弦平面内，檩条和大型屋面板均可起刚性系杆作用，上弦平面内，檩条和大型屋面板均可起刚性系杆作用，因而可在屋架的屋脊和支座节点处设置刚性系杆。下弦平面因而可在屋架的屋脊和

50、支座节点处设置刚性系杆。下弦平面内，可在屋架下弦的垂直支撑处设置柔性系杆。内，可在屋架下弦的垂直支撑处设置柔性系杆。当房屋处于地震区时，支撑应有所加强，具体应按抗震当房屋处于地震区时，支撑应有所加强，具体应按抗震规范的规定设置。规范的规定设置。（三）屋盖支撑的形式，计算和构造 除系杆外屋盖支撑一般均为平行弦桁架形式（图）。桁架的腹杆采用十字交叉形式一般用于上弦横向，下弦横向及下弦纵向水平支撑（图a）。屋架的纵横向水平支撑桁架的节间，以组成正方形为宜，一般为6x6m，但也可根据实际情况组成长方形，如6x3m。垂直支撑的腹杆形式可根据桁架的宽高比例确定。当宽高较接近时，可用交叉斜杆（图b）;当高度