单层工业厂房钢结构概论.pptx

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1、 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计1 2.1 2.1 结构形式和结构布置结构形式和结构布置2.2 2.2 计算原理计算原理2.3 2.3 钢屋架设计钢屋架设计2.4 2.4 横向框架和框架柱的设计横向框架和框架柱的设计2.2.5 5 吊车梁设计吊车梁设计 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计v 2.1.1 结构构件及结构体系 v 2.1.2 柱网布置和计算单元v 2.1.3 横向框架及其截面选择 v 2.1.4 柱间支撑v 2.1.5 屋架外形及腹杆形式v 2.1.6 屋盖支撑 2.1 结构形式和结构布置结

2、构形式与布置 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计2.2.厂房钢结构的主要结构构件：厂房钢结构的主要结构构件：1.1.框架柱；框架柱；2.2.钢屋架钢屋架 支撑、吊车梁、天窗架、抗风柱支撑、吊车梁、天窗架、抗风柱（图（图2-12-1示）示）1.厂房钢结构形式：单层刚(框)架 多层刚架 2.1 结构形式和结构布置2.1.1 结构构件和结构体系 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计框架柱钢屋架吊车梁天窗架柱间支撑6横向水平支撑7天窗支撑8抗风柱 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构

3、设计设计3.构件按其作用归并为下列结构体系：第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计屋屋盖结构体系：盖结构体系：钢钢 屋屋 架架 大型屋面板结构体系大型屋面板结构体系 钢屋架檩条 轻型屋面板结构体系横梁檩条 轻型屋面板结构体系 2.1 结构形式和结构布置2.1.1 结构构件和结构体系 单层厂房钢结构用钢量-厂房类型（根据吊车起重量分类）a.轻型 3580kg/m2b.中型 75170kg/m2c.重型 200400kg/m2 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计 单层厂房钢结构用钢量单层厂房钢结构用钢量主要构件用钢

4、量百分比框架柱框架柱 30%50%钢屋架钢屋架 10%40%吊车梁吊车梁 15%35%（按照吊车使用的频繁程度）吊车的工作制等级与工作级别的对应关系 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计1.1.影响柱网布置因素：影响柱网布置因素：1 1）生产工艺流程要求）生产工艺流程要求 2 2）结构上的要求）结构上的要求 在保证厂房具有必需的刚度和强度的同时，在保证厂房具有必需的刚度和强度的同时，注意柱距和跨度的类别尽量少些，以利施工。注意柱距和跨度的类别尽量少些，以利施工。3 3）经济要求）经济要求 2.1 结构形式和结构布置2.1.2 柱网布置和计算单元横向框架

5、和纵向框架的柱形成柱网横向框架和纵向框架的柱形成柱网 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计4）模数要求 柱距L的取值:一般地，在跨度不小于30m、高度不小于14m、吊车额定起重量不小于50t时，柱距取12m较为经济;参数较小的厂房取 6m柱距较为合适。如果采用轻型围护结构，则取大柱距15m，18m及24m较适宜。2.1 结构形式和结构布置2.1.2 柱网布置和计算单元 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计2.1.2 柱网布置和计算单

6、元柱网布置和计算单元图图 2.2 柱网布置柱网布置计算单元计算单元 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计结构温度变形设置温度缝（横向设置温度缝（横向/纵向）纵向）释放温度变形释放温度变形减小温度应力减小温度应力 柱网布置柱网布置 温度缝设置温度缝设置 2.1 结构形式和结构布置结构形式和结构布置2.1.2 柱网布置和计算单元柱网布置和计算单元温度变形受到约束产生温度变形受到约束产生温度应力温度应力 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计 2.2.温度收缩缝温度收缩缝 :当温度区段超出表当温度区段超出表2-22-2

7、中数值时中数值时,应考虑温度应力应考虑温度应力和温度变形的影响和温度变形的影响 温度区段温度区段长长度表度表(m)表表2-2热车间和采暖地热车间和采暖地区的非采暖房屋区的非采暖房屋采暖房屋和非采暖房屋和非采暖地区的房屋采暖地区的房屋露露天天结结构构 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计横向温度缝在温度缝两侧设置两榀横向框架（设置双柱）轴线定位：使温度缝的中线和定位轴线重合 柱网布置柱网布置 温度缝做法温度缝做法 2.1 结构形式和结构布置结构形式和结构布置2.1.2 柱网布置和计算单元柱网布置和计算单元纵向温度缝在纵向构件（吊车梁、托架）支座处设置板铰

8、支座/活动支座（多用于轻型结构）第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计q拔柱拔柱：由于工艺要求或其它原因，有时需要将：由于工艺要求或其它原因，有时需要将柱距局部加大。如图柱距局部加大。如图2 22 2中，在纵向轴线中，在纵向轴线B B与与横向轴线横向轴线L L相交处不设柱子，因而导致轴线相交处不设柱子，因而导致轴线k k和和m m之间的柱距增大，但为基本柱距的倍数。这之间的柱距增大，但为基本柱距的

9、倍数。这种情形有时形象地称为拔柱。种情形有时形象地称为拔柱。q托架（托梁）：上承屋架，下传柱子。托架（托梁）：上承屋架，下传柱子。第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计q 托架与屋架的连接 叠接：构造简单，便于施工，但托架（托梁）受扭。平接：可以有效地减轻托架（托梁）受扭的不利影响，较常用。第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计按连接方式铰接框架：横梁与柱子的铰接连接刚接框架：横梁与柱子的刚接连接上刚接下悬臂框架按框架跨数单跨/双跨/多跨 横向框架形式横向框架形式横向框架种类横向框架种类框架柱和横梁、钢屋架构成横向

10、框架框架柱和横梁、钢屋架构成横向框架 2.1 结构形式和结构布置结构形式和结构布置2.1.3 横向框架及其截面选择横向框架及其截面选择 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计 横向框架形式铰接框架和刚接框架2.1.3 横向框架及其截面选择1.柱脚形式:门式刚架柱脚分为铰接和刚接两种连接形式。柱脚刚接柱脚刚接 ：可以削减上柱柱顶的弯矩，增：可以削减上柱柱顶的弯矩，增大横向框架的刚度。大横向框架的刚度。多用此连接。多用此连接。第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计 刚接柱脚详图刚接柱脚详图 铰接柱脚详图铰接柱脚详图 刚

11、接柱脚门式刚架刚接柱脚门式刚架 铰接柱脚门式刚架变截面梁变截面梁、柱 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计加劲板加劲板柱脚螺栓柱脚螺栓 刚接柱脚工程实例刚接柱脚工程实例 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计 铰接柱脚工程实例铰接柱脚工程实例 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计 横向框架形式铰接框架和刚接框架 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计 横向框架形式铰接框架和刚接框架 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构

12、建筑钢结构建筑钢结构设计设计 横向框架形式铰接框架和刚接框架 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计 横向框架形式铰接框架和刚接框架2.1.3 横向框架及其截面选择2.铰接框架 下柱弯矩大；横向刚度差；受力明确，计算简单；安装方便；对基础沉降适应性强。适用于多跨厂房、厂房高度不大刚度容易满足或吊车起重量不大的轻型厂房或维护结构。3.刚接框架 柱脚弯矩小；横向刚度好；受力复杂；构造麻烦；对基础沉降适应性差。适用于吊车起重量大、设有双层吊车或对厂房要求较高等的单跨厂房。第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计q分离式柱：

13、吊车肢,屋盖肢 优点：减小两肢在框架平面内的计算长度,两肢分别单独承担荷载。q格构式柱（阶梯形柱）：上段柱：实腹式,格构式；下段柱：缀条格构式。4.4.框架柱形式框架柱形式 横向框架形式铰接框架和刚接框架 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计格构式柱 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计 图图2-6 双肢格构式柱双肢格构式柱阶形柱的上柱阶形柱的上柱起重量较小的边柱起重量较小的边柱起重量起重量50t的中柱的中柱起重量起重量50t的中柱

14、的中柱起重量较大的边柱起重量较大的边柱特大型厂房的下柱特大型厂房的下柱 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计：刚度大，整体性好，适宜用于柱截面宽度较大（不小于900mm)的情形。肩梁：一种转换构件，将各阶柱段连在一起。肩梁 单臂肩梁双臂肩梁构造要求：构造要求：为了保证对上柱的嵌固作用以及上下柱段的受力连续性，肩梁惯性矩宜大于上柱的惯性矩，其线刚度与下柱单肢线刚度之比一般宜不小于25，其高跨比可控制在0.350.5之间。第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计肩梁 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建

15、筑钢结构建筑钢结构设计设计q 刚度保证刚度保证柱子与基础柱子与基础刚性连接刚性连接 纵向刚度纵向刚度 横向刚度横向刚度 柱间柱间支撑支撑 屋架与柱子屋架与柱子刚性连接刚性连接 2.1.3 横向框架及其截面选择横向框架及其截面选择 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计下层柱间支撑：下层柱间支撑：吊车梁下部的柱间支撑吊车梁下部的柱间支撑上层柱间支撑：吊车梁上部的柱间支撑柱顶刚性系杆刚性系杆下层柱间支撑上层柱间支撑垂直支撑2.1.4 柱间支撑 2.1 结构形式和结构布置 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计 1.1.

16、柱间支撑的布置：柱间支撑的布置：1）每列柱都要设柱间支撑。多跨厂房的中列柱的柱间支撑要与边列柱的柱间支撑布置在同一柱间。2）下层柱间支撑一般宜布置在温度区段的中部1/3范围内，以减少纵向温度应力的影响。3）上层柱间支撑除了要在下层柱间支撑布置的柱 间设置外,还应在每个温度区段的两端设置。4）每列柱顶均要布置刚性系杆。2.1.4 柱间支撑柱间支撑 2.1 结构形式和结构布置结构形式和结构布置 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计2.1.4 柱间支撑 2.1 结构形式和结构布置 1.1.柱间支撑的布置：柱间支撑的布置：第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工

17、业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计(a)单层十字形；单层十字形；(b)人字形；人字形；(c)门形门形;(d)双层十字形双层十字形下层柱间下层柱间 支撑的形式支撑的形式 2.柱间支撑的形式：第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计 2.柱间支撑的形式：(a)十字形；(b)人字形；(c)V字形上层柱间 支撑的形式 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计 2.柱间支撑的形式：第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计 2.柱间支撑的形式：第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房

18、钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计 3.3.柱间支撑的作用：柱间支撑的作用：1 1）承受并传递纵向水平荷载：）承受并传递纵向水平荷载：作用于山墙上的风荷载、吊车纵向水平荷载、作用于山墙上的风荷载、吊车纵向水平荷载、纵向地震力等。纵向地震力等。2 2）减少柱在平面外的计算长度。）减少柱在平面外的计算长度。3)3)保证厂房的纵向刚度保证厂房的纵向刚度。2.1.4 柱间支撑 2.1 结构形式和结构布置 第二章第二章 单层工业厂房钢结构单层工业厂房钢结构建筑钢结构建筑钢结构设计设计1）柱间支撑可按悬臂平行弦桁架计算2）支撑受力一般较小，可按刚度要求（容许长细比）确定构件截面3）交叉支撑按拉杆设计4）常用截面形式：角钢/圆钢（张紧装置）4.柱间支撑构件的设计2.1.4 柱间支撑 2.1 结构形式和结构布置