单层厂房钢结构设计

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• 保证纵向刚度,承受纵向水平荷载→基础
• 屋盖系统→屋架、支撑、檩条、天窗 • 吊车梁、制动梁
• 承受吊车梁的竖向荷载及水平荷载
• 支撑→屋盖支撑、柱间支撑
• 将单独平面框架连成空间体系,保证其刚度
• 墙架→承受墙体的重量和风力
第一节 单层厂房钢结构体系
二、单层厂房钢结构的布置 2.1、柱网 2.2、变形缝-温度缝 2.3、横向框架 2.4、屋盖结构布置
第一节 单层厂房钢结构体系
3.2、屋盖支撑 (2) 屋盖支撑布置 • 系杆
• 作为上下弦杆的侧向支撑点,保证无支撑 开间屋架的侧向稳定,传递水平力。
• 刚性系杆:能承受压力 • 柔性系杆:只承受拉力
第一节 单层厂房钢结构体系
3.2、屋盖支撑 (2) 屋盖支撑布置 • 支撑布置原则:
1)房屋两端必须布置上、下弦横向支撑和 竖向支撑;
2.1、柱网 (2)从结构要求方面:
• 柱列的柱间距均为相等的布置方式 • 柱子设在同一轴线上,形成框架,保证 横向刚度; • 同时,构件重复性大,易于构件最大限 度的定型化和标准化
• 柱列的柱间距不相等的情况 • 柱子尽量在同一轴线上,形成框架
第一节 单层厂房钢结构体系
2.1、柱网
第一节 单层厂房钢结构体系
第一节 单层厂房钢结构体系
2.1、柱网——主要取决于工艺要求 • 柱网→横向框架+纵向框架 • 柱网的布置需要从以下几个方法考虑: (1)从工艺要求方面:
• 柱的位置应与车间设备、机械及起重运输 设备等相协调;
• 柱下基础应与地下设备(基础设备)相配 合;
• 还需适应生产过程中的可能变动;
第一节 单层厂房钢结构体系
a.传递山墙风力; b.减少上弦压杆侧向计算长度; c.保证屋架平面外稳定
第一节 单层厂房钢结构体系
3.2、屋盖支撑 (2) 屋盖支撑布置 • 上弦横向水平支撑(体系) 2)布置原则 a.布置在房屋两侧或温度缝的两侧; b.可布置在房屋两侧或温度缝两侧的第一或第
二跨,若布置在第二跨,则应在第一跨设置 刚性系杆; c.当长度大于60m时,应增设一道支撑;
2.3、横向框架 • 梁柱刚接
• 适应于基础沉降小的厂房结构 • 减少下段柱的弯矩,提高横向刚度 • 下段柱截面可以减小,增加使用面积 • 安装不便、计算受力复杂 • 用于横向刚度较大、单跨重型厂房
第一节 单层厂房钢结构体系
2.3、横向框架 • 以下几种情况应采用梁柱刚接 (1)设有硬钩吊车的厂房; (2)设有两层吊车的厂房; (3)设有软钩重级吊车; (4)高跨比H/L≥1.5,且跨度L ≥24m
• 框架柱柱脚一般刚性固定于基础上
第一节 单层厂房钢结构体系
2.3、横向框架 • 梁柱铰接与刚接
梁柱刚接
梁柱铰接
第一节 单层厂房钢结构体系
2.3、横向框架 • 梁柱铰接
• 对基础沉降有较强的适应性 • 安装方便、计算简单、受力明确 • 缺点:下段柱弯矩较大,横向刚度差 • 目前应用广泛
第一节 单层厂房钢结构体系
2.4、屋盖结构布置 (2)有檩体系 • 设置檩条,上铺石棉瓦或压型钢板 • 重量轻,用料省,便于运输、安装; • 但构件数量多,型号多,构造复杂,吊
装次数多,横向刚度差 • 多用于刚度要求不高的中、小型厂房
第一节 单层厂房钢结构体系
2.4、屋盖结构布置 (3)易引发事故的原因: 1)屋面荷载过大:积灰、积雪 2)钢材腐蚀、锈蚀 3)设计选型不当,拉杆变压杆,失稳破坏 4)节点板设计不当
缝构造
第一节 单层厂房钢结构体系
2.2、温度缝 • 温度缝设置范围 • 温度缝一般从基础顶面或地面开始 • 缝宽净距≥30~60mm
第一节 单层厂房钢结构体系
2.3、横向框架 • 厂房结构的基本承重结构 • 按跨度:单跨、双跨和多跨 • 按静力图分为:
• 梁柱铰接
• 不能抵抗弯矩
• 梁柱刚接
• 能够抵抗弯矩
第一节 单层厂房钢结构体系
3.2、屋盖支撑 (1)支撑作用:
1)保证结构的空间作用; 2)增强屋架的侧向稳定; 3)传递屋盖的水平荷载; 4)便于屋盖的安装;
第一节 单层厂房钢结构体系
3.2、屋盖支撑 • 分类:
上、下弦横向水平支撑; 下弦纵向水平支撑; 垂直(竖向)支撑和系杆等。
第一节 单层厂房钢结构体系
第一节 单层厂房钢结构体系
1.1、结构组成 • 柱+屋架→平面结构 • 吊车梁→连接两个平面结构 • 支撑体系→屋盖支撑、柱间支撑 • 屋盖→屋架、支撑、檩条、天窗
第一节 单层厂房钢结构体系
1.1、结构组成 • 横向平面框架→柱+横梁(屋架)
• 承受横向水平荷载、竖向荷载→基础
• 纵向平面框架→柱+吊车梁+柱间支撑
5)系杆的作用:增强屋架侧向稳定,减少 弦杆的计算长度,传递水平荷载。
第一节 单层厂房钢结构体系
3.3、柱间支撑 (1) 柱间支撑的作用
1) 保证厂房纵向刚度 2) 承受纵向荷载传递至基础 3) 为框架柱提供平面外支撑,减小平面外
计算长度
第一节 单层厂房钢结构体系
3.3、柱间支撑 (2) 柱间支撑的设置
置横向支撑
第一节 单层厂房钢结构体系
3.2、屋盖支撑 (2) 屋盖支撑布置 • 下弦纵向水平支撑(体系)
• 以系杆为弦杆,屋架下弦杆为竖杆;
• 下弦水平支撑在横向与纵向共同形成封 闭体系,增强屋盖结构的空间刚度
第一节 单层厂房钢结构体系
3.2、屋盖支撑 (2) 屋盖支撑布置 • 下弦纵向水平支撑(体系) 1)作用 a.保证空间整体刚度; b.保证托架或托梁平面外稳定; c.传递吊车水平刹车力
3.2、屋盖支撑
第一节 单层厂房钢结构体系
3.2、屋盖支撑 (2) 屋盖支撑布置 • 上弦横向水平支撑(体系)
• 以两榀屋架的上弦杆作为支撑桁架的弦杆 ,檩条为竖杆,另加交叉斜杆共同组成水 平桁架;
• 其将两榀屋架在水平方向联系起来,保证 了屋架的侧向刚度;
第一节 单层厂房钢结构体系
3.2、屋盖支撑 (2) 屋盖支撑布置 • 上弦横向水平支撑(体系) 1)作用
第一节 单层厂房钢结构体系
2.4、屋盖结构布置 • 可分为:无檩体系和有檩体系 (1)无檩体系 • 直接铺设大型钢筋混凝土屋面板 • 有6m、12m两种; • 其优点是横向刚度大,整体性好,构造
简单,施工快; • 但自重大,抗震性能不如有檩体系 • 多用于对刚度要求较高的中型以上厂房
第一节 单层厂房钢结构体系
第一节 单层厂房钢结构体系
2.4、屋盖结构布置 (3)易引发事故的原因: 5)钢材质量不合格 6)未设置屋架支撑,侧向失稳 7)杆件长细比过大,过早变形 8)施工不良,屋面渗漏 9)设计或施工不当,杆件偏心受力过大
第一节 单层厂房钢结构体系
三、支撑体系 3.1、支撑体系的作用 3.2、屋盖支撑 3.3、柱间支撑 3.4、支撑的计算和构造
2.1、柱网 (3)从经济要求方面: • 增大柱距,吊车梁跨度增大,需增设托
架,费钢,但柱基础减少,所以应通过 比较确定; • 统一化、标准化:跨度以3m为模数,柱 距以6m为模数
第一节 单层厂房钢结构体系
2.2、温度缝 • 温度变化时厂房将产生温度变形及温度
应力 • 按规范要求横向、纵向均应设置温度缝 • 可以设单柱,也可以设双柱来实现温度
3.5 墙架结构 • 组成:墙架梁、墙架柱 • 作用:传递作用在墙面上的风载、承受墙
身自重; • 工作方式:将所受荷载传递到墙架柱及主
要横向框架中,最后传递到基础。
第四节 横向框架与框架柱
一、横向框架的结构体系 二、横向框架的计算 三、框架柱
第四节 横向框架与框架柱
一、横向框架的结构体系 1.1 横向框架的形式 (1)单层单跨厂房的横向框架
度,约3~6m。
第一节 单层厂房钢结构体系
3.4 支撑的计算和构造 (2) 屋架支撑-(竖向支撑)
• 由节间长宽比确定,采用交叉式或单斜杆式 • 其截面尺寸一般由杆件的容许长细比和构造
要求确定; • 构造尽可能简单方便;
• 刚性-单角钢 • 柔性-圆钢
• 节点板应事先焊好,再与屋架用螺栓连接
第一节 单层厂房钢结构体系
1.1、结构组成 • 钢结构厂房的特点:承载能力大,整体刚
度大,稳定性好,抗震性能好,耐热(但 不耐火),制做安装运输方便,因此在重 型厂房及大型厂房中应用很普遍。 • 需要抵抗屋面、墙面、吊车设备等各种竖 向及水平荷载的作用。 • 组成:天窗架、屋架、托梁、柱、吊车梁 、制动梁(桁架)、各种支撑以及墙架等 构件。
d.屋架下弦有纵向或横向吊轨时 e.屋架跨度较大,高度较高而空间刚度要求
大时; f.设有托架时,在托架处局部加设下弦纵向
支撑,由托架两端各延伸一个柱间设置
第一节 单层厂房钢结构体系
3.2、屋盖支撑 (2) 屋盖支撑布置 • 垂直(竖向)支撑
• 形成几何不可变体系的必要构件,与上、 下横向水平支撑一起形成“盒子”,作为 几何不可变基本单元
第一节 单层厂房钢结构体系
3.2、屋盖支撑 (2) 屋盖支撑布置 • 下弦纵向水平支撑(体系) 2)布置原则
a.厂房内设有重级工作制吊车或起重量较 大的中轻级工作制吊车时
b.厂房排架计算考虑空间工作时; c.厂房内设有较大的振动设备时;
第一节 单层厂房钢结构体系
3.2、屋盖支撑 (2) 屋盖支撑布置 • 下弦纵向水平支撑(体系) 2)布置原则
1) 厂房长度≤60m设一道,其形式与屋盖支撑 一样要保证交角不小于30°
2) 上层支撑除了在温度区段两端用单斜杆外 ,其余上层支撑用交叉腹杆或其他形式。当 温度区过长,在其中部1/3范围内布置两道
3) 下层支撑用交叉腹杆最为经济,刚度也大
上层支撑:吊车梁以上部分 下层支撑:吊车梁以下部分
第一节 单层厂房钢结构体系
第四节 横向框架与框架柱
1.1 横向框架的形式 (1)单层单跨厂房的横向框架 1)铰接框架
➢ 多用于轻吊厂房,横向刚度差 ➢ 适用于有地基不均匀沉降 ➢ 多采用三角形屋架
第二章 单层厂房钢结构设计
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第二章 单层厂房钢结构设计
• 第一、二节 单层厂房钢结构组成与布置 • 第三节 支撑体系 • 第四、五节 横向框架和框架柱 • 第六节 普通钢屋架 • 第七节 吊车梁结构体系 • 第八节 墙架体系
第一节 单层厂房钢结构组成
第一节 单层厂房钢结构组成
第一节 单层厂房钢结构体系
第一节 单层厂房钢结构体系Байду номын сангаас
3.2、屋盖支撑 (2) 屋盖支撑布置 • 上弦横向水平支撑(体系) 2)布置原则 d.屋面板采用三点焊与屋架上弦杆焊牢,原则
上可不布置支撑,但考虑到现场施焊的质量 不能保证,仍需设置支撑; e.窗架的支撑与屋架上弦横向支撑应设在同一 开间,且天窗下的屋架上弦横向支撑不中断
第一节 单层厂房钢结构体系
3.2、屋盖支撑 (2) 屋盖支撑布置 • 下弦横向水平支撑(体系)
• 以两榀屋架的下弦杆作为支撑桁架的弦杆 ,系杆与交叉斜杆为腹杆,共同组成水平 桁架;
第一节 单层厂房钢结构体系
3.2、屋盖支撑 (2) 屋盖支撑布置 • 下弦横向水平支撑(体系) 1)作用 a.减少下弦平面外计算长度; b.传递悬挂吊车水平力; c.传递水平风力(与抗风柱相连,作为抗
2)屋架两边布置下弦纵向支撑,下弦横向 支撑与下弦纵向支撑必须形成封闭体系;
3)横向支撑的间距不应该超过60m,当房屋 较长时,可在中间增设上下弦横向支撑和 相应的竖向支撑
第一节 单层厂房钢结构体系
3.2、屋盖支撑 (2) 屋盖支撑布置 • 支撑布置原则:
4)竖向支撑一般布置在屋架跨中和端竖杆 平面内,当屋架跨度大于30m时,则在跨中 1/3处再布置两道竖向支撑;
3.3、柱间支撑 (2) 柱间支撑的设置
第一节 单层厂房钢结构体系
3.4 支撑的计算和构造 (1) 屋盖支撑-(桁架)
• 弦杆:屋架的上下弦杆或者刚性系杆 • 腹杆:多用单角钢组成十字交叉形式,斜杆
与弦杆间交角为30°~60°; • 横向水平支撑节点间的距离为屋架上弦杆节
间距离的2~4倍; • 从向水平支撑的宽度取屋架下弦端节点的长
风柱的支点)
第一节 单层厂房钢结构体系
3.2、屋盖支撑 (2) 屋盖支撑布置 • 下弦横向水平支撑(体系) 2)布置原则 a.屋架跨度≥18m时 b.屋架下弦设有悬挂吊车,厂房内有吨位
较大的桥式吊车或有振动设备时; c.端墙抗风柱支承于屋架下弦时; d.屋架下弦设有通长的纵向支撑时; e.上弦设有横向支撑的开间,下弦也须设
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