第七章重型厂房结构设计
重型厂房结构设计
(d)八字形
(e)V 形
支撑的截面形式：角钢、槽钢 连接：焊缝或高强度螺栓
19
2.1.2 屋架外形及腹杆形式 2.1.2.1 桁架的应用
用于屋盖结构外，还用于皮带运输机桥、输电塔架
和桥梁等
2.1.2.2 桁架的外形及腹杆形式
外形
及交叉式
20
三角形、梯形及平行弦
人字式、芬克式、豪式、再分式
2.2.3内力组合原则
按荷载规范GB50009的规定进行组合。
对于一般刚（框）架，由可变荷载控制的组合可用简化公式
S G S Gk Q1SQ1k S G S Gk 0.9 Qi SQik
i 1 n
(2.4)
取两式之最不利者
(2.5)
30
组合的目的： 找到构件和连接的最不利组合情形，并据此设计 对于受弯构件，需作下列四种内力组合：
度等因素来决定
22
2.1.3 屋盖支撑 2.1.3.1 屋盖支撑的作用
保证屋盖结构的几何稳定性 保证屋盖的刚度和空间整体性 为弦杆提供适当的侧向支承点
承担并传递水平荷载
保证结构安装时的稳定与方便
23
24
2.1.3.2 屋盖支撑的布置
上弦横向水平支撑
设置：房屋的两端或温度区段的两端。
重型厂房结构设计
1
2.1 结构形式和结构布置
2.1.1 一般说明
4
2
1
3
5
1 柱；2 屋架；3 吊车梁；4 天窗架；5 柱间支撑
图2.1 单层厂房构造简图
2
一般为单层刚(框)架结构形式，也有多层刚架
吊车的工作制等级
8级 A1～A8
重型钢结构厂房结构设计
重型钢结构厂房结构设计摘要：本文结合实际工程系统讨论重型钢结构厂房的结构布置、关键构造、荷载取值等问题，对该类结构的分析思路、模型建立等进行详细的阐述，并对关键控制指标给出具体建议，以供类似工程设计参考。
关键词：钢结构、排架柱、柱间支撑1 工程概况某120t转炉炼钢工程中的渣跨主厂房，为单层、单跨、双坡钢结构厂房，长138m，跨度为24m，柱距为12m，18m两种，有两台起重量为60t的A7级工作制和一台20t的A6级工作制的吊车，厂房建筑剖面图见图1-1所示。
图1－1建筑剖面图图2-1排架柱截面详图2 结构设计2.1 荷载取值荷载准确与否直接影响到设计结构的合理经济性，是结构设计重要环节【3】。
该厂房结构所受荷载主要有竖向荷载，包括：结构自重、吊车竖向荷载、屋面及走道板活荷载；水平荷载包括风荷载、积灰荷载，吊车水平荷载等。
2.1.1 屋面荷载取值根据《荷载规范》规定积灰荷载应与雪荷载或不上人屋面均布活荷载两者中较大值组合。
由于转炉炼钢会产生较大积灰，且在雪荷载较小地区，通常积灰荷载起较大控制作用。
本工程水平投影距离高炉中心50~100m，故积灰荷载取0.5KN/m2。
屋面恒荷载主要包括屋面压型钢板自重、屋面檩条自重、屋面支撑系统自重；以柱距12m为例，屋面檩条采取高频焊接H型钢，屋面支撑主要考虑水平支撑、垂直支撑、刚性系杆，且为保证屋面系统整体刚度，通常在屋面檩条下设置隅撑（按拉杆长细比控制）；故屋面的恒荷载取值为0.55KN/m2。
另还应考虑工艺生产需求，屋面上放置管道支架或屋面檩条下吊挂检修单轨吊时所产生的荷载。
2.1.2 风荷载取值根据场地类别、厂房建筑高度确定结构风压体型系数及风压高度变化系数；对于基本风压的确定，通常厂房结构设计取50年基本风压。
系数确定完毕后套用以下公式计算出厂房结构受力构件的风荷载标准值：（2-1）2.1.3 吊车荷载取值根据提供的吊车资料计算吊车竖向荷载及横向水平荷载，横向水平荷载一般有软钩吊车、硬钩吊车之分。
《重型厂房结构》PPT课件
(a)十字形
(b)人字形
上层支撑
(c)V字形
2.1.3屋盖支撑
屋盖支撑的作用 屋盖支撑的布置 屋盖支撑的杆件 支撑的计算原则
受力比较小，杆件截面常容许长细比来选
受力较大，应按桁架体系计算内力，交叉斜杆按拉 杆（压杆退出工作）计算并据以选择截面。
压杆——双角钢 刚性系杆——双角钢十字形截面 拉杆——单角钢
F 吊车梁为平板支座，加劲肋验算
（2）双臂式肩梁
2
柱间支撑
1.柱间支撑的布置
垂直 支撑
刚性系杆
刚性系杆
上层柱间支撑
下层柱间支撑
2.柱间支撑的作用 1）承受并传递纵向水平荷载； 2）减少柱在平面外的计算长度； 3）保证厂房的纵向刚度。
3.柱间支撑的形式
下层支撑
(a)单层十字形 (b)人字形
(c)门形 (d)双层十字形
屋架当量惯性矩：
n
SGSGk0.9 S Qi Qik i1
当量惯性矩估算
SGSGkQ1SQ1k
h—为上下两弦截面形心之间的距离。 Mmax—简支屋架在屋面荷载作用下的跨中弯矩。
f —弦杆抗拉强度设计值。
R
（2条）
B
肩梁腹板与吊车肢连接受力 F 1 (4条或2条)
上柱内侧翼缘与肩梁的连接焊缝（4条）
作业2.1
强度验算：按跨度为a，承受集中力
Mmax f xWn
抗弯强度
简支梁计算
Wn
抗剪强度
V max hwtw
fv
—腹板净截面模量
V maRx,R() max A B
普通支座 RB bt
f ce
重型厂房结构
（Suitable for teaching courseware and reports）
钢结构设计单层重型厂房结构设计
钢结构设计单层重型厂房结构设计
➢ 3 .制造简单及运输与安装方便 杆件数量少，节点少，杆件尺寸划一及节 点构造形式划一。平行弦桁架最容易符合 上述要求。
钢结构设计单层重型厂房结构设计
2.1.2.4 桁架主要尺寸的确定
跨度 L—工艺及使用要求 高度 H—经济、刚度、运输、坡度等 各种屋架中部高度： 三角形屋架： 中部高度H≈(1/6～1/4)L 梯形屋架 ： 中部高度H≈(1/10～1/8)L
钢结构设计单层重型厂房结构设计
单向斜杆式：
斜腹杆受拉 竖腹杆受压
合理
斜腹杆受压 竖腹杆受拉
不合理
钢结构设计单层重型厂房结构设计
再分式腹杆∶减少受压上弦节间尺寸，避 免节间的附加弯矩也减少了上 弦杆在屋架平面内的长度 。
交叉式腹杆∶主要用于可能从不同方向受力 的支撑体系。
再分式腹杆
交叉式腹杆
钢结构设计单层重型厂房结构设计
天窗架
屋架 柱
吊车梁 柱间支撑
钢结构设计单层重型厂房结构设计
➢ 2.下弦横向水平支撑布置原则 ： 当跨度L≥18m； 设有悬挂式吊车起重量大于5吨； 厂房内设有较大的振动设备。 与上弦横向水平支撑布置在同一柱间。
➢ 3.纵向水平支撑布置原则 ： 厂房内设有托架，或有较大吨位的重级、中级 工作制的桥式吊车； 或有壁行吊车，或有锻锤等大型振动设备； 以及当房屋较高，跨度较大，空间刚度要求高时 。
钢结构设计单层重型厂房结构设计
➢ 3.为弦杆提供适当的侧向支承点 支撑可作为屋架弦杆的侧向支承点，减小弦杆 在屋架平面外的计算长度，保证受压上弦杆的 侧向稳定，并使受拉下弦保持足够的侧向刚度。
➢ 4.承担并传递水平荷载 如传递风荷载和地震荷载等。
《重型厂房设计》课件
厂房的跨度、高度和荷载要求也是选择结构类型的重要因素。
根据地质条件和环境因素
地质条件和环境因素对厂房结构的选型也有影响，需要考虑地震、 风载等自然灾害的影响。
厂房结构的优化设计
结构形式的优化
根据实际需求和条件，选 择合适的结构形式，以降 低成本和提高效益。
受力分析的优化
通过对厂房结构的受力分 析，优化结构布局，提高 结构的承载能力和稳定性 。
05
厂房电气设计
厂房电气设计
• 重型厂房设计是工业建筑设计的重要组成部分，主要用于生 产、加工和存储重型设备和材料。其设计需要综合考虑工艺 、结构、设备和环境等多个因素，以确保生产的安全、效率 和可持续性。
06
厂房环保与安全防护设计
环保设计
节能设计
废弃物处理
采用高效节能的建筑材料和设备，降 低能耗，减少对环境的影响。
结合直线式、模块化和单元式布置的特点 ，根据实际需求进行灵活布置，适用于多 样化的生产需求。
工艺布置的优化
仿真模拟
利用计算机仿真技术模拟工艺布置方案 ，评估其可行性和优劣，为实际布局提
供参考。
绿色环保优化
在工艺布置中充分考虑环保因素，减 少能源消耗和废弃物产生，实现绿色
生产。
ห้องสมุดไป่ตู้
人机工程学优化
从人机工程学角度出发，优化设备布 局和人机界面，提高操作效率和工人 舒适度。
重型厂房设计
• 厂房设计概述 • 厂房结构的设计 • 厂房工艺布置的设计 • 厂房给排水及暖通设计 • 厂房电气设计 • 厂房环保与安全防护设计
01
厂房设计概述
厂房设计的基本原则
功能性原则
确保厂房能够满足生产工艺流程的需求，合理规划空间布局，提高生产效率。
重型厂房设计
图2.2 柱网布置、托架和计算单元
图2.3 吊车尺寸要求
02
吊车跨度Lc； a； b； c。
吊车尺寸要求
01
结构承受的荷载，通常以计算单元表示：按从属面积确定。
计算单元
横向框架形式 形式：单跨、多跨；单坡、双坡、多坡 柱脚：通常做成刚接；横梁与柱子的连接可以是铰接,亦可以是刚接。
图2.4 框架形式
分析工况为：(1)永久荷载；(2)屋面活荷载；(3)左（右）风载；(4)吊车竖向荷载；(5)吊车刹车力
2.2.3 内力组合原则(按GB50009) 承载能力极限状态：基本组合、偶然组合 正常使用极限状态：荷载的标准组合
当屋架的几何尺寸未定时：
2018
对于排架、框架结构，简化内力组合为：
01
2019
受拉弦杆，往往l0y比l0x大得多，此时可采用两短肢相并的不等肢角钢组成的或者等肢角钢组成的T形截面(图2.28b或a)。
1
梯形屋架支座处的斜杆及竖杆，由于l0y=l0x，故可采用图2.28a或c的形式。考虑到扭转影响，前者更容易做到等稳定。
2
屋架中其它腹杆，因l0x=0.8l，l0y=l，即l0y=1.25l0x ，所以一般采用图2.28a两等肢角钢的形式。
柱间支撑的形式—上层柱间支撑
图2.10 上层柱间支撑形式
特点： 由直杆在端部相互连接而组成的格子式结构； 杆件大部分情况下只受轴线拉力或压力； 用料经济，自重小； 易于构成各种外形。
应用： 简支桁架、拱、框架，网架及塔架等，屋盖承重结构的梁式桁架叫屋架
桁架的应用
2.1.2 屋架外形及腹杆形式
钢屋架的外形及腹杆形式 外形：三角形、梯形、平行弦等 腹杆形式 单系腹杆：人字式、芬克式、豪式、再分式 复系腹杆：交叉式
重型厂房结构设计分解
中级
重级
特重 级
工作级别
A1～A3 A4，A5 A6，A7
A8
3
2.1.1.1 柱网布置和计算单元
➢ 柱网布置的要求
满足生产工艺流程的要求（包括预期的扩建和工艺设备更新 的需求）。涉及到设备基础，地下管沟等与柱基础的协调布置
满足结构上的要求（必需的刚度和强度）
➢柱距的选取
加大柱距，可减少处理地基的费用和基础的造价，但将使 布置在柱距间的构件的材料增加。
重型厂房结构设计
1
2.1 结构形式和结构布置
2.1.1 一般说明
4
2 1
窗架；5 柱间支撑
图2.1 单层厂房构造简图
2
一般为单层刚(框)架结构形式，也有多层刚架 吊车的工作制等级
8级 A1～A8
吊车的工作制等级与工作级别的对应关系
工作制等级 轻级
合理的柱网布置原则: 使总的经济效应最佳
一般地，取12m，6m柱距。若采用轻型围护结构，则取大柱距15m，
18m及24m较适宜。位于软弱地基上的重型厂房，应采用较大柱距。
4
➢ 温度缝的设置要求
结构情况
采暖房屋和非采暖地区的房屋 热车间和采暖地区的非采暖房屋
露天结构
纵向温度区段 (垂直屋架或构架
跨度方向) 220 180 120
及交叉式
20
2.1.2.3 确定桁架形式的原则
➢ 满足使用要求
➢ 受力合理 ➢ 制造简单及运输与安装方便 ➢ 综合技术经济效果好
21
2.1.2.4 桁架主要尺寸的确定
➢ 跨度L 由使用和工艺方面的要求决定 ➢ 高度H 由经济条件、刚度条件(屋架的挠度限值为
L/500)，运输界限(铁路运输界限高度为3.85m)及屋面坡 度等因素来决定
第七章平台钢结构设计
件(栏杆、楼梯等）组成，形成一个空 间不变体系。 二、用途 操作平台、检修平台、走道平台等 主要用于工业建筑
面 板
次梁 主梁
柱
支撑
上海东卫消防钢结构平台
上海奉贤电厂钢结构平台
上海贝莎时装钢结构平台
第7－1节 平台钢结构布置
qb/s 22.013 1.2 0.435 22.535 kN / m
M
/
x ,max
1 8
qb/s
l2
1 22.535 62 8
101.41kN.m
V 22.5356/ 2 67.61kN.m max
第7-3节 平台梁设计
2.截面验算：
M x,max
f
101 .41106 1.05 508 .2103
M x,max
f
99.056 106 1.05 215
438 .8mm3
查型钢表试选I28a
Wx 508.2mm3, 43.47kg / m, Ix 7115cm4
Sx 292.7cm3,tw 8.5mm
第7-3节 平台梁设计
2.截面验算：
qbsk 6.338 1.5 / 0.6 0.435 16.28kN / m
一）确定截面尺寸 1.截面高度 容许最大高度hmax 容许最小高度hmin 经济高度he
he 7 3 Wx 30 (cm)
hmin≤h≤hmax, h≈he
焊接梁截面
第7-3节 平台梁设计
7.3.2（2） 焊接组合梁设计步骤总结
均布荷载作用下简支梁的最小高度hmin
第7-3节 平台梁设计
第7－2节 平台铺板设计
重型钢结构厂房的设计
重型钢结构厂房的设计金海黄功文陈梅珠杭州恒达钢构股份有限公司[摘要] 本文以宁波一重型钢结构厂房为例，详细介绍了重型钢结构厂房设计要点，以及对相关规范的应用技巧，可为类似工程设计提供参考。
[关键词] 重型钢结构厂房屋面活荷载支撑节点设计1、引言为满足使用功能需要，跨度大、高度高以及大吨位行车重型钢结构厂房不断涌现。
随着钢结构的发展，重型钢结构厂房在工业建筑中的比重越来越大，主要用于冶金、机械、船舶等建筑领域。
本文结合浙江宁波地区某生产车间的结构设计，重点介绍重型钢结构厂房结构特点及结构设计中注意事项。
2、工程参数及自然条件该厂房建筑面积23478m2，长度264m，宽度90m，柱距9m（局部7.5m、16m），跨度30m、35m、25m。
厂房檐口标高22.3m；A~B跨在轨顶标高11.9m处设一台50/10T A5级吊车，在轨顶标高15.9m处设两台10T A3级吊车；B~C跨在轨顶标高14.4m处设两台200/20T A5级吊车，在轨顶标高19.3m处设两台10T A3级吊车，如图1所示。
自然条件：基本风压0.6KN/m2，地面粗糙度B类；雪压0.3KN/m2，屋面恒载0.25KN/m2，屋面活载0.5KN/m2，抗震设防烈度6度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度0.05g，场地类别为IV类，地震设计特征周期为0.65s。
图1 剖面图3、重型钢结构厂房结构特点及设计要点3.1结构特点（1）、结构构件用钢量大。
该类厂房柱距、跨度、高度一般较大，且吊车工作级别、荷载较大，因此导致构件超长、超宽、超重现象，用钢量一般超过60kg/m2。
由于该类厂房结构构件重量较重，相应基础费用也较高，同时地震反应也较为敏感。
（2）、轴网布置复杂。
受工艺条件限制，边柱距一般为6～12m，中柱距一般为9～18m，且中柱经常需要抽柱。
（3）、结构整体刚度要求高。
因吊车冲击荷载对结构的影响，在结构的纵向及横向应提高其设计刚度，以减小整体结构的震动。
浅谈重型钢结构厂房的结构设计
浅谈重型钢结构厂房的结构设计[摘要] 本文根据已完成的不同类型重型钢结构厂房，就吊车吨位≥50吨、轨高≥8m、跨度≥24m的大中型普钢厂房进行了结构选型的综合分析，总结了重型钢结构厂房的结构设计基本要则。
设计时应以满足平面工艺布局、建筑物使用功能、室内外综合公用管道空间布设为前提，根据各地不同的自然条件，如风雪荷载、抗震设防等进行方案对比分析。
此篇关于重型钢结构厂房结构设计的分析总结，对类似项目设计具有一定的参考作用。
[关键词]工业厂房重型钢结构吊车工艺布局风、雪荷载结构选型前言随着我国经济的高速发展，工业项目结构形式也发生了很大变化，由最初的高大、浑厚的混凝土排架或框架形式转换成了钢结构形式。
钢结构结构形式能充分利用钢材强度高、延展性好的优点，此类项目由专业厂家加工制作，施工吊装安装快捷，施工现场整洁干净，施工周期短，于是在各行各业涌现出了一批批钢结构厂房。
由于钢结构能更好地实现大跨度、大柱距、大吊车的结构布局，所以能满足多样化的工艺平面布局要求，加上钢结构厂房质轻的围护结构，故而此类结构受到了更多用户的青睐，被更广泛地推广到各行各业。
本文主要就典型重型厂房的进行设计例证，总结此类项目的基本设计要则，以更好地缩短设计周期，降低设计人为成本，在结构方案上合理化控制工程造价，实现工业项目的人性化设计。
一、结构平面布局选型经济合理的结构布局往往以合理的结构单元划分为前提。
结构单元的划分基本考虑因素有如下几项：工艺布局、吊车设置、建筑物平面投影尺寸等。
1、结构单元平面尺寸基本要求：在满足生产工艺布局、人流入口、货流入口、参观通道等要求前提下，重型钢结构厂房结构单元经济控制尺寸基本为长度方向总尺寸不超过220米，跨度方向不超过150m。
2、能归并为一个结构单元的吊车使用要求：尽量使轨高差异不大，檐口高度或刚架端部下沿高度在12m以上的合并为一个单元进行计算。
因为，鉴于轻钢规程（CECS 102：2002）的使用范围，没有必要将轻重吊车合并为一个单元进行计算。
重型厂房结构设计教材.pptx
• 刚度验算
v 5 qkyL4 v
384 E I x
qky-沿y轴作用分荷载标准值 因檩条有足够侧向支撑， 不需验算稳定
二. 压型钢板及计算
• 类型
轻型屋面压型钢板：
起围护屋面和承重结构作用
• V—115N型 • W—500型
压型钢板厚度：0.4～2.0mm 铝板厚度：0.6～1.2mm
（镀锌、彩镀）
传递山墙风荷载、吊车纵向水平荷载 及纵向地震力
第二节 钢桁架
一. 应用和类型
• 钢屋盖组成：
屋面构件、钢屋架和屋盖支撑
• 屋面构件：
檩条、拉杆、小型板材、或钢 筋混凝土屋面板，用于支撑屋 面构造层、防水层、保温层
钢桁架应用：
• 承重结构
建筑屋盖、楼盖、吊车梁、桥梁、 起重塔架和臂杆、海洋采油平台
• 吊车工作制等级与级别
等级 级别
轻级 中级 A1～A3 A4 、A5
重级 A6 、A7
特重级 A8
Q 10t Q 15 50t Q 75t Q 300t
• 柱网布置
• 模数化
柱距：6m、12m、15m、18m、24m 跨度：18m、24m、27m、30m
设置温度收缩缝，控制温度应力
• 间距： • 有檩屋盖：75m • 无檩屋盖：60m
雪荷载和其他荷载（施工和积灰）
钢桁架类型：
• 普通钢桁架
实用一般钢屋架 ，由两角钢组成T形 截面 ，包括十字形、槽形或圆管形
• 重型钢桁架
适用钢桥承重结构，大跨度屋架 ，由 钢板组成H型或箱型截面
• 轻型钢桁架
适用于跨度较小的轻型屋盖结构，采用 小角钢、圆钢、冷弯薄壁方管
二.钢桁架外形和高度 外形：三角形、梯形、平行弦和多边形
重型厂房结构设计--钢屋架设计
重型厂房结构设计--钢屋架设计重型厂房结构设计--钢屋架设计一、设计概述由于重型厂房要承载大量设备和负荷，因此其结构设计极为重要。
本设计采用钢屋架结构来满足建筑的要求。
钢屋架结构具有自重轻、强度高、刚度好、施工周期短等优点，非常适合用于重型厂房的设计。
二、结构选型钢屋架结构主要由柱、梁和屋面系统组成。
柱和梁采用矩形钢管作为主要构件，选用Q345钢材，具有优良的强度和耐腐蚀性。
屋面系统采用彩钢板作为覆盖材料，具有防水、防火、耐腐蚀等特点。
三、结构设计1. 主悬挂梁的设计主悬挂梁是承载屋面系统和顶墙板的关键构件。
根据厂房的平面布置和荷载计算结果，确定主悬挂梁的位置和尺寸。
为了提高刚度，悬挂梁采用双T剖面型钢。
根据荷载计算和构造要求，确定主悬挂梁的截面尺寸和材料规格。
2. 柱的设计柱是厂房结构的主要承载构件，承受来自屋面荷载和其他附属设备的力。
根据实际设计要求和荷载计算结果，确定柱的尺寸和材料规格。
为了提高抗震性能，柱采用矩形钢管，并在柱的底部设置地震支座。
3. 屋面系统的设计屋面系统主要由钢梁、彩钢板和防水层组成。
钢梁用于支撑彩钢板和屋面荷载，彩钢板作为覆盖材料，防水层用于保证建筑不受外部湿气影响。
根据建筑布置和屋面系统的荷载计算结果，确定钢梁和彩钢板的尺寸和材料规格。
四、结构分析与验算根据上述设计结果，进行结构分析与验算。
主要包括静力荷载、动力荷载和抗震性能的计算。
通过对设计结构进行静力和动力分析，验证其满足规范要求和安全性能。
五、结构施工方案根据结构设计结果，制定施工方案。
包括施工工艺、施工周期、材料选用、焊接工艺等。
确保施工过程中的质量与安全。
六、结构优化和改进根据施工实践和使用反馈，对结构进行优化和改进。
包括减少材料使用、提高结构性能等。
以满足客户的实际需求和经济效益。
七、结论本设计采用钢屋架结构满足重型厂房的设计要求，具有自重轻、强度高、刚度好等优点。
通过结构分析与验算，证明了设计的合理性和安全性。
重型钢结构厂房设计要点浅析
重型钢结构厂房设计要点浅析首先，在进行重型钢结构厂房的结构设计时，需要考虑到建筑物所处的地理条件、使用功能和荷载要求等因素。
在地理条件方面，需要根据场地的地质情况、地基承载力和地震等级等因素来确定合适的结构形式和基础形式。
在使用功能方面，不同的厂房需要满足不同的功能需求，如生产线、存储区、办公区等，需要根据功能要求来确定建筑物的布局和空间划分。
在荷载要求方面，需要考虑到建筑物的自重、雪荷载、风荷载和设备荷载等，确保结构的安全性和稳定性。
其次，重型钢结构厂房需要进行合理的功能区划。
在进行功能区划时，需要根据工艺流程和生产需要来确定不同区域的功能要求和使用要求。
例如，生产车间需要具备良好的通风、采光和排水条件，办公区需要满足舒适、安静和独立性的要求，存储区需要考虑货物的存储方式和防火要求等。
同时，还需要合理设置通道、楼梯和电梯等交通设施，方便人员和物资的流动。
通过合理的功能区划，可以提高工作效率，优化空间利用，提升产品质量和生产效益。
最后，重型钢结构厂房的施工技术也是设计要点之一、在进行施工技术设计时，需要考虑到钢结构的生产、运输和安装等环节。
在生产加工方面，需要根据设计要求对钢材进行切割、焊接、喷漆等各种工艺处理。
在运输方面，需要采用适当的运输工具和方式，保障钢材的安全和完整性。
在安装方面，需要注重安全和效率，使用合适的施工设备和工法，确保结构的准确性和稳定性。
综上所述，重型钢结构厂房设计要点包括结构设计、功能区划和施工技术等方面。
设计者需要根据场地条件、功能要求和荷载要求等因素进行科学合理的设计，以保证厂房的安全性和功能性。
同时，在施工阶段也需要考虑到钢结构的生产、运输和安装等环节，确保工程的顺利进行。
通过合理的设计和施工，可以建造出安全、高效、经济的重型钢结构厂房。
钢结构设计-单层重型厂房结构设计
钢结构设计-单层重型厂房结构设 计
钢结构ห้องสมุดไป่ตู้计-单层重型厂房结构设 计
2.3.5 桁架节点设计
➢任务：确定节点的构造，连接焊缝及节点承载力的计 算。节点的构造应传力路线明确、简捷、制作安装方便。 ➢注意：节点板只在弦杆与腹杆之间传力，不直接参与 传递弦杆内力，弦杆若在节点板处断开，应设置拼接角 钢在两弦杆间直接传力。
计
见教材P24图1-29
➢ 2.节点板设计： ⑴形状简单、规则，如矩形、梯形。
(2)梯形和平行弦屋架的节点板厚度由腹杆 最大内力确定，三角形屋架节点板厚度 由上弦杆内力决定。在一榀屋架中支座 节点板厚度可以大2mm,其他节点板厚度 相同。
节点板厚度的选用表见教材P22表1-4 钢结构设计-单层重型厂房结构设 计
局部弯矩M 理论上应按弹性支座上的连续梁计算。 简化计算：
M0为将上弦节间视为简支梁所得跨中弯矩。
钢结构设计-单层重型厂房结构设 计
2.3.2桁架杆件的计算长度
计算长度概念：将端部有约束的压杆化作等 效的两端铰接的理想轴心压杆。
P 2EI
(a)
cr1 L2
P 2EI
(b) cr2
(0.5L)2
2.3 钢屋架设计
❖2.3.1桁架的内力计算 ❖2.3.2桁架杆件的计算长度 ❖2.3.3杆件截面型式 ❖2.3.4一般构造要求与截面选择 ❖2.3.5桁架的节点设计 ❖2.3.6桁架施工图
钢结构设计-单层重型厂房结构设 计
2.3.1 桁架内力计算
➢ 1. 荷载分项系数及荷载组合系数按《建筑结构荷 载规范》选取。对普通钢屋架荷载组合一般考 虑两种即可①全跨恒载+全跨活载②全跨恒 载+半跨活载
《钢结构》第七章 屋盖结构概述
第七章
屋盖结构
7.1.2 柱网和温度伸缩缝的布置
一、柱网布置
7.2
钢结构设计原理
Design Principles of Steel Structure
第七章
屋盖结构
进行柱网布置时，应注意以下几方面的问题： (1) 应满足生产工艺要求。厂房是直接为工业生 产服务的，不同性质的厂房具有不同的生产工艺流程， 各种工艺流程所需主要设备、产品尺寸和生产空间都 是决定跨度和柱距的主要因素。柱的位置（包括柱下 基础的位置）应和地上（地下）设备、机械及起重运 输设备等相协调。此外，柱网布置尚应考虑未来生产 发展和生产工艺的可能变动。
钢结构设计原理
Design Principles of Steel Structure
第七章
屋盖结构
7.1
钢结构设计原理
Design Principles of Steel Structure
第七章
屋盖结构
温度伸缩缝最普遍的做法是设置双柱。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 缝的中线和定位轴线重合(图7. 2,a)；在设备布置条件 不允许时，可采用插入距的方式(图7. 2,b)，将缝两旁 的柱放在同一基础上，其轴线间距一般可采用 1m，对于 重型厂房由于柱的截面较大，可能要放大到 1.5m或2m， 有时甚至到3m，方能满足温度伸缩缝的构造要求。
钢结构设计原理
Design Principles of Steel Structure
第七章
屋盖结构
(5)、墙架 承受墙体的自重和风荷载。 此外，还有一些次要的构件如梯子、走 道、门窗等。在某些单层厂房钢结构中，由于 工艺操作上的要求，还设有工作平台。
钢结构设计原理
重型厂房结构设计
2.1.2.4 桁架主要尺寸的确定
• 主要尺寸指屋架跨度L和高度H，
• L由使用和工艺要求决定；
• H则由经济条件、刚度条件、运输界限、屋面坡度 等因素决定。
• 三角形：H≈（1/6～1/4）L
• 梯形屋架：中部 H≈（1/10～1/6）L
•
端部H0≈（1/16～1/10）L（常为
所有房屋中均应设置垂直支撑。 梯形屋架在跨度L≤30m，三角形屋架在跨度 L≤24m时，仅在跨度中央设置一道 。当跨度大 于上述数值时宜在跨度1／3附近或天窗架侧柱 外设置两道 。 梯形屋架不分跨度大小，其两端还应各设置
一道，当有托架时则由托架代替 。 垂直支撑与上、下弦横向水平支撑布置在同
➢ 3.为弦杆提供适当的侧向支承点 支撑可作为屋架弦杆的侧向支承点，减小弦杆 在屋架平面外的计算长度，保证受压上弦杆的 侧向稳定，并使受拉下弦保持足够的侧向刚度。
➢ 4.承担并传递水平荷载 如传递风荷载、悬挂吊车水平荷载和地震荷载。
➢ 5.保证结构安装时的稳定与方便
2 支撑的布置
1)上弦横向水平支撑
刚架内力计算
为简化计算，引入当量惯性矩将格构式拄 和屋架换算为实腹式构件进行内力分析。
当量惯性矩： yc (A 2 A 2 )
Aα和Aβ—分别为格构柱两肢（或屋架上下两弦）截面积 Xα和Xβ—格构式柱两肢（屋架上下两弦）的截面形心到
格构式柱截面中性轴的距离。
µ—反映剪力和几何形 状的修正系数。
屋盖支撑受力较小，截面尺寸一般由杆件容许长 细比和构造要求决定。
计算原理
❖荷载计算 ❖刚架内力计算
单层房 屋结构
简化
平面 框架
计算单元
荷载计算
重型单层钢结构厂房结构设计
重型单层钢结构厂房结构设计浅论（广西工业建筑设计研究院 530000）摘要：在各行业工业厂房中，重型单层钢结构工业厂房占有一定的比重。
本文作者通过了在设计工作实践中的体会，总结了重型厂房结构设计一些特点。
依据相关规范及设计方法，浅论述重型单层钢结构厂房的设计要点，间述设计经验与方法在实际工程中应用，供读者参考。
关键词：重型单层厂房；钢框架；桁架；刚性系杆；梭行空间檩条重型单层厂房的定义：车间内设置100t以上中重级吊车设备，或者设置硬钩、夹钳、刚性料耙的吊车，这一类型按重型工业厂房设计。
重型单层钢结构工业厂房不同于轻、中型钢结构工业厂房，它的特点是吊车荷载大，厂房空间高大，开间尺寸比较大。
一、重型单层钢结构厂房的结构设计要点1.柱网尺寸厂房柱网尺寸的确定，主要是以下几点为考量：（1）满足生产工艺流程布置要求。
（2）厂房建筑统一模数制的规定。
一般厂房边柱距为6m，需要时中间可以抽柱，形成12m、18m、24m、30m等（3）工程地质条件和柱基础方案。
（4）减少构件规格，使构件标准化定型化，以利构件工厂制作。
（5）制作、运输、吊装条件。
一般来说，根据国内设计经验，重型厂房钢结构框架跨度设计为24m到36m这个区间内比较合理。
当跨度超过30m以上，厂方高度超过15m以上，吊车吨位超过100t以上，边柱柱距以6.0m，中间柱距以12m设计较为经济。
当然如果工艺需要，而屋面、墙面采用轻型围护结构，则重型厂房外围柱距可以采用7.5m、9m、12m、18m，如是多跨相应中间柱距可布置成15m、18m、24m、36m等。
需要说明，柱距加大后，屋面、墙面檩条、托架、吊车梁随着跨度增大，如果按实腹h 型钢梁设计或选用，则用钢量随之增加很多，特别是9m柱距以上，以常规6m柱距为例，在荷载、材料、檩距相同条件下，屋面薄壁实腹c型钢檩条用钢量约4kg每平方米，9m则用到约8kg每平方米，是前者的2倍。
用轻型h钢则是1.3倍，如果用钢管梭行空间檩条，则每平方米用钢量约3.6kg，因此，9m以上檩条最好是设计成空间桁架檩条。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 构件净距要求
a -吊车顶面至屋架
下弦间距
a
a 300 400
b -吊车轮中心至柱
b
定位轴线间距
c
b 750 1000
c -吊车轮廓至柱内
表面间距
c 80 100
• 重型厂房柱
• 阶梯形柱：
下段为缀条格构式，上段为实腹式
• 分离式柱 ：
屋盖肢+吊车肢，做柔性连接
• 柱间支撑
垂直支撑、十字形、人字形、K形、 八字形、V形、与屋盖支撑共同形成 厂房纵向刚度
• 钢桁架适用于大跨度 或高大结构的原因： •承受轴心力，应力均匀分布， 节省材料 •腹杆代替腹板，自重与荷载减轻
• 屋盖结构分无檩和有檩：
• 无檩：由大型屋面板、横梁或钢屋架组成 • 有檩：小型屋面板、檩条、钢屋架
轻型屋面板： 压型钢板、波形石棉瓦、瓦楞铁皮等
• 屋盖作用： • 围护、承重、采光和通风 • 承重：屋盖结构自重，屋面活荷载、风
V、W型
• 带加劲压型钢板
增强截面刚度
咬合型压型钢板
相互咬合，防水防渗 波高
• 低波板： <30mm • 中波板： 30-70mm 常用 • 高波板： >70mm
截面特征
• 单槽口：
中线总长：
b b1 b2 2b3
形心位置：
c
h
b2
2
b3 2
bi
• 惯性矩：
I x
th2 bi
b1b2
2 3
b3
bi
b32
截面抵抗矩：
上：
I s x Wx c
下：
I x x W x hc
压型钢板验算
• 抗弯强度
Mx Wxs
f
• 跨中挠度
屋面坡度：
5M xl2 v
48EI x
1 20
1 250
1
1
20
200
屋面板挠度 容许值
第四节 桁架杆件设计
内容： (1) 桁架内力计算稳定性验算
3. 刚度验算
吊车梁：近似计算
• 竖向刚度
M
b x
L2
10 EI x
• 水平刚度
M
b y
L2
l
10EI y1 2200
加强做责任心，责任到人，责任到位 才是长 久的发 展。20.11.520.11.5Thursday, November 05, 2020
弄虚作假要不得，踏实肯干第一名。15:18:1615:18:1615:1811/5/2020 3:18:16 PM
S - 屋架间距
a - 上弦节间水平投影长度 - 屋面倾角
• 上弦节点荷载计算后，先按单位荷
载作用于各节点，查建筑结构设计手 册得到内力系数
• 内力系数乘以各项相应节点荷载值，
得到杆件内力
节点单位荷载
内力组合
（1）组合一： 全跨恒、活荷载 （取活荷载和雪荷载的较大值）
（2）组合二： 全跨恒荷载+左或右半跨活荷载 （取活荷载和雪荷载的较大值）
平行弦桁架 坡度：2/100～5/100
跨度：18～36m 高跨比：H =（1/6～1/10）L
梯形桁架 跨度：18～36m 高跨比：H=（1/6～1/10）L
梯形、平行弦桁架端部高度 H0=1.8～2.2m
坡度1/10～1/12
一. 桁架荷载和杆件内力
面荷载变成节点集中荷载
1. 屋面恒荷载
L50 5 或 L75 50 5
• 受力小的桁架 :
L40 4 或
L56 36 4
上、下弦杆采用通长等截面杆
• 适当归并相邻规格，控制在5～6种以下
2. 容许长细比
• 桁架：轴心受压 150
轴心受拉 350
（对直接承受动载 250 ）
• 支撑系统：
压杆 200 拉杆 400
3. 截面选择方法
按软硬钩及Q选取 g - 重力加速度
3. 纵向水平荷载
T L --吊车纵向刹车力
经吊车梁传给立柱，对截面影响 很小，计算时不需要考虑
二. 吊车梁截面组成与受力分析
• 组成：吊车梁与制动梁
• 吊车梁：工字型截面，承受竖向荷载 P • 制动梁：由吊车梁上翼缘、钢板和槽钢
组成，承受横向水平荷载T
受力分析
（1）截面积 A N
f
（2）选择双角钢截面
l i oy y
l i ox
x
弦杆肢厚大体为节点板厚
（3）截面验算（型钢）
• 验算强度 • 验算长细比 • 验算桁架平面内、外整体稳定性
第五节 吊车梁设计
双向受弯
一. 吊车梁荷载
1. 吊车最大轮压
P r P b
max
Q
max
r Q - 活载分项系数1.4
S rS0
KN m2
水平面标准值
S0 -基本雪压
KN m2
0.15～0.75
r -积雪分布系数
屋面坡度 ：
250, r 1 500, r 0
中间插值
活荷载
屋面维修：人、工具、屋面材料
不上人屋面：0.25～0.7
KN m2
上人屋面：1.5
KN m2
水平面标准值
积灰荷载
水平面标准值
第七章 重型厂房结构设计
第一节 结构形式和结构布置
重型厂房： 跨度大（30m），高度大（60m）， 起重能力大（几十至几百吨）
一.结构形式 刚（框）架形式
• 单层厂房结构
• 屋盖结构： 钢屋架+大型屋面板 • 钢屋架+檩条+轻型屋面板
• 厂房构造
1.承重柱 2.钢屋架 3.吊车梁 4.天窗架 5.柱间支撑
• 三角形：
屋面坡度较陡，上弦坡度为1/2～1/3， 与屋面防水相适应
跨度：18～24米以下 高跨比：H=（1/4～1/6）L
梯形：
1
人字形：
再分式：
屋面坡度较缓，油毡防水屋面 坡度1/10～1/12
1
跨度：18～36m 高跨比：H=（1/6～1/10）L
三.确定桁架形式的原则
• 满足使用要求
KN m2
L-屋架跨度，m
水平面标准值
• 屋架上弦节点荷载：
P r Qqsk S a r G
q hk
cos
S a
r G 、r Q -荷载分项系数
永久荷载 1.2 可变荷载 1.4
(KN )
q - 按屋面投影分布的荷载标准值 hk 屋面材料
qsk - 按屋面水平投影分布的荷载标准值 雪荷载、活荷载 、屋架与支撑自重
竖向荷载全部由吊车梁承受 横向水平力全部由制动梁承受 吊车梁上翼缘为制动梁的一部分
Mx My f
W W nx
ny
1
W ny -制动梁截面对 y1的净抵抗矩 1
2. 整体稳定验算
• 吊车梁：（无制动结构）
Mx My f
bW x W y
b - 弯矩绕x轴整体稳定系数
W x - 吊车梁对x轴毛截面抵抗矩 Wy上- 吊车梁上翼缘对y轴毛截面抵抗矩
• 刚度验算
v 5 qkyL4 v
384 E I x
qky-沿y轴作用分荷载标准值 因檩条有足够侧向支撑， 不需验算稳定
二. 压型钢板及计算
• 类型
轻型屋面压型钢板：
起围护屋面和承重结构作用
• V—115N型 • W—500型
压型钢板厚度：0.4～2.0mm 铝板厚度：0.6～1.2mm
（镀锌、彩镀）
• 水平支撑
方格： 6 6m 矩形格： 6 3m
• 垂直支撑： W，V，X
支撑杆件受力较小，一般不作内力计算 按容许长细比选择
第三节 檩条与压型钢板设计
一.实腹式檩条
有檩屋盖： 由檩条、防水层隔 热层构成屋面系统
• 强度验算：
Mx My f
W W enx
eny
M x , M y -对x、y轴弯距 Wenx ,Weny -对两形心主轴有效净截面模量
• 吊车工作制等级与级别
等级 级别
轻级 中级 A1～A3 A4 、A5
重级 A6 、A7
特重级 A8
Q 10t Q 15 50t Q 75t Q 300t
• 柱网布置
• 模数化
柱距：6m、12m、15m、18m、24m 跨度：18m、24m、27m、30m
设置温度收缩缝，控制温度应力
• 间距： • 有檩屋盖：75m • 无檩屋盖：60m
（3）组合三： 全跨屋架重+左或右半跨檩条、屋 面板重量和施工时活荷载 （取施工活荷载和雪荷载的较大值）
二. 杆件截面型式
钢屋架杆件主要形式 ：双角钢 常用跨度：15～42m
• 截面类型选择应使 x y
1、上、下弦杆
l i oy y 2
l i ox
x
l l l ox
2l
oy
选短肢相并不等边角钢
（二）屋架支撑布置
•上弦和下弦横向水平支撑
•上弦和下弦横向水平支撑 • 设在房屋两端 ：
第一开间 有利抗风柱直接传力
第二开间
屋盖有天窗
设在横向伸缩缝两端
横向支撑间距小于等于 60m（无檩） 75m（有檩） 即伸缩缝间距
下弦纵向水平支撑
有较大起重量吊车，或有较大空间 刚度要求才设置，形成闭合框架
危险点A
P T
y1
1
x
三.吊车梁截面验算
1.强度验算
• 无制动结构
竖向荷载全部由吊车梁承受 横向水平荷载全部由上翼缘承受
M M x
y 上
f
W W nx
ny
M x、M y - P、T产生的弯矩设计值