钢结构复习资料

第七章．单层厂房结构

第一节．厂房结构的形式和布置

1.厂房结构组成：（1）横向框架：柱和它支撑的屋架（2）屋盖结构：横梁、托架、中间屋架、天窗架、檩条（3）支撑体系：屋盖支撑和柱间支撑（4）吊车梁和制动梁（5）墙架

2.厂房结构设计步骤：（1）对厂房的建筑和结构进行合理规划（2）确定车间平面及高度方向主要尺寸，布置柱网和温度伸缩缝。选承重框架，确定尺寸（3）布置屋盖结构、吊车道结构、支撑体系及墙架体系（4）静力计算，构件及连接设计，绘施工图

3.柱网和温度伸缩缝的布置：（1）柱网：满足生产工艺、结构、经济合理、柱距规定四个要求（2）温度伸缩缝：①设置双柱（纵向很长，采用横向温度伸缩缝）②设备布置条件不允许时，插入距，将缝两旁柱放在同一基础上

第二节．厂房结构的框架形式

1.横向框架主要尺寸和计算简图

（1）主要尺寸

跨度：上部柱中心线间横向距离。L0=Lk+2S，S对中型厂房取0.75或1m，重型1.25或2

高度：柱脚底面到横梁下弦底部距离。吊车梁高度：1/5到（1/12）L，L为吊车梁跨度（2）计算简图：①简化为单个平面框架，每一柱列至少一根柱参加工作，受力最不利柱划入②有拔柱计算单元，以最大柱距作标准划分③格构式横梁和阶形柱组成的横向框架，惯性矩乘以0.9，简化成实腹式④Kab/Kac>=4时，横梁刚度无穷大

2.横向框架的荷载和内力

（1）荷载：①永久1.2，可变1.4 ②积灰与雪荷或屋面均布活荷中较大同时考虑③无墙架时，纵墙风力作为均布荷载作用于框架柱；有墙架时，计入墙架柱传给框架柱的集中风荷（2）内力分析和内力组合：①列出上段柱和下段柱上下端截面的M、N、V，以及柱脚锚固螺栓内力，组合出+Mmax和相应N、V，-Mmax和N、V，Nmax和M、V，柱脚螺栓考虑前两种②横梁（4种组合）下弦杆压力最大，上弦杆压力最大，腹杆拉力、压力最大③内力组合：恒+可变或者恒+0.9（可变1+可变2）

3.框架柱的类型

（1）等截面柱：实腹、格构，常用实腹式，其适用于Q<150KN，轻型厂房

（2）阶形柱：实腹式、格构式；单阶柱、双阶柱。对于双阶柱，上段用工字形截面实腹柱，下段边列柱用不对称截面，中列柱用对称，截面高度<=1m时用实腹式，>1m时缀条柱。（3）分离式柱：屋盖肢和吊车肢，用水平板连接。

4.纵向框架的柱间支撑

（1）柱间支撑的作用和布置：①作用：A.保证厂房纵向刚度 B.承受端部山墙的风荷载、吊车纵向水平荷载及温度应力，纵向地震力 C.减少柱在框架平面外的计算长度.②上层支撑：第一层在屋架端部高度范围内属垂直支撑，第二层在屋架下弦至吊车梁上翼缘间，上层支撑布置在温度区段端部，在柱两侧设有下层则必有上层。下层支撑：与柱和吊车梁一起在纵向形成刚性很大的悬臂桁架，应设在温度区段中部，当温度区段小于90m时，中央设一道下层支撑，大于90时，1/3和2/3点处各设一道。

（2）柱间支撑形式和计算：①十字交叉式、八字式、门架式②上层柱间支撑承受端墙传来的风力，下层柱间支撑承受风力和吊车纵向水平荷载。

第三节.屋盖结构

1.屋盖结构的形式

（1）屋盖结构体系：①无檩屋盖，重型屋面，跨度（纵向）常用6m，屋面刚度大，耐久性高，屋盖支撑不可取消。②有檩屋盖，轻型屋面，间距常用6m，柱距>=12m，用托架支撑中间屋架，用彩色压型钢板和压型铝板，与檩条可靠连接，有效传递屋面纵横向水平力，

提高屋面整体刚度，称“蒙皮效应”。

（2）屋架形式：①三角形、梯形、平行弦和人字形②屋架选形应满足：用途，用材经济，施工方便，与其他构件连接以及刚度，屋面材料要求的排水坡度。外形尽可能与弯矩图接近，长杆受拉，短杆受压，腹杆数目要少，总长度要短，斜腹杆倾角30到60 ③三角形屋架：A.适用于陡坡屋面的有檩屋盖体系，屋架与柱子铰接，整体横向刚度低，弦杆截面不能充分发挥作用，支座上下弦杆交角过小内力较大 B.腹杆布置形式有芬克式（受力合理，可分为两小桁架运输）和人字式（跨度小时用，抗震性能优）④梯形屋架：A.屋面坡度较平缓的无檩屋盖体系，形状与弯矩图接近，弦杆手里均匀，与柱可铰接或刚接 B.单斜式、人字式和再分式，人字式分上承式和下承式，与柱刚接用下承式，铰接上、下均可，上承式使屋架重心降低，支座斜腹杆受拉，安装方便，现多采用。⑤人字形屋架：A.上下弦可平行，坡度为1/20到1/10，多用于较大跨度B.采用上承式C.人字形和梯形屋架中部高度（1/10到1/8）（3）托架、天窗架形式：①支承中间屋架的桁架称为托架，它是平行弦桁架。支承于钢筋混凝土柱上的用下承式，支承于钢柱上用上承式。托架高度取1/5到1/10跨度，节间长度为2或3m，托架与柱铰接②天窗：采光和通风，分纵向、横向和井式，一般用纵向。纵向天窗的天窗架形式有多竖杆式、三铰拱式和三支点式。天窗架宽度为1/3厂房跨度，高为宽的1/5到1/2

2.屋盖支撑

（1）支撑作用：①保证空间整体作用②避免压杆侧向失稳，防止拉杆产生过大振动③承担和传递水平荷载④保证安装时稳定与方便

（2）支撑布置：①上弦横向水平支撑设在房屋两端或纵向温度区两端②下弦横向水平支撑与上弦横向水平支撑布置于同一柱间，屋架间距<12m时，应在下弦设横向水平支撑，跨度L<18又无吊车时，可不设③纵向水平支撑，屋架间距<12m时布置在下弦平面，>12m时在上弦平面④垂直支撑，有檩无檩屋盖都应设置，与上下弦横向水平支撑在同一柱间；天窗架垂直支撑应设在天窗架端部几中间有屋架横向支撑的柱间⑤系杆，支持未连接支撑的平面屋架和天窗架，保证稳定和传递水平力，分刚性和柔性系杆

3.简支屋架设计

（1）内力分析：①基本假定:荷载集中在节点，各节点理想铰接②节间荷载引起局部弯矩：上弦杆有节间荷载时，端节间正弯矩取0.8M0 ，其他节间正负均取0.6M0 ③内力计算与荷载组合：A全跨荷载B半跨荷载C轻质屋面材料的屋架，考虑负风压D轻屋面厂房，Q较大时考虑下弦内力是否增加或变号

（2）计算长度和容许长细比：计算长度，在桁架平面内，弦杆取L ,支座斜杆和支座竖杆取L，其他腹杆0.8L ；桁架平面外，侧向支撑点间距离L1，L，0.9L

（3）杆件截面形式：考虑构造简单、施工方便、易于连接、有一定侧向刚度、取材容易、两主轴等稳定性①单壁式屋架杆件：两角钢组成T型或十字形，受力较小的次要杆件用单角钢②双壁式屋架杆件：双角钢组成双壁截面，横放H型钢③双角钢为保证共同工作，隔一定距离加填板

第四节.框架柱设计特点

1.柱的计算长度

2.柱的截面验算：突缘支座，平板支座

第五节.轻型门式钢架结构（轻型房屋钢结构门式钢架）

1.结构形式和布置

结构形式：单跨、双跨、多跨、带挑檐的和带毗屋的

①屋盖用压型钢板屋面板和冷弯薄壁型檩条，主刚架用变截面实腹刚架，外墙用压型钢板墙板和冷弯薄壁型钢墙梁②屋面坡度取1/8到1/20 ③柱脚多按铰接支撑设计，设一对或两对