重型单层工业厂房钢结构设计

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
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比 。
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
➢ 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
在工业与民用房屋建筑中，当跨度比较大时用梁作 屋盖的承重结构是不经济的，这时都要用桁架 。
3.1.2.2桁架的外形及腹杆形式
三角形屋架 梯形屋架 平行弦屋架
芬克式腹杆
人字式腹杆
豪式腹杆
人字式腹杆 人字式腹杆
再分式腹杆 交叉式腹杆
3.1.2.3.确定桁架形式的原则
➢ 1.满足使用要求：
三角形屋架：适合于波形石棉瓦、瓦楞铁皮,
4）上层柱间支撑除了要在下层柱间支撑布置的柱 间设置外,还应当在每个温度区段的两端设置
。 5）每列柱顶均要布置刚性系杆。
吊车梁
吊车梁工程实例
格构柱
吊车梁
吊车梁 格构柱
➢ 2.柱间支撑的作用： 1）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、 纵向地震力等。 2）减少柱在平面外的计算长度。 3) 保证厂房的纵向刚度。
柱子与基础 刚性连接
肩梁 ：将各阶柱段连在一起。
肩梁
单臂肩梁 双臂肩梁
构造要求：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0.35～0.5 之间。
双臂肩梁：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
。
3.1.1.3 柱间支撑
➢ 3.柱间支撑的形式：
下层柱间
支撑的形式
(a)单层十字形；(b)人字形；(c)门形; (d)双层十字形
上层柱间
支撑的形式
(a)十字形； (b)人字形；
(c)V字形
3.1.2屋架外形及腹杆形 式
3.1.2.1桁架的应用
桁架是指由直杆在端部相互连接而组成的格子式结 构。桁架中的杆件大部分情况下只受轴线拉力或压 力。应力在截面上均匀分布，桁架用料经济，结构 的自重小，易于构成各种外形以适应不同的用途 。
托架（托梁）：上承屋架，下传柱子。
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。
托梁与屋架的连接
3.1.1.2 横向框架及其截面选择
横向框架梁与柱的连接形式： 刚接框架：（a)、（b）横梁与柱子的刚接连接 铰接框架：（c）横梁与柱子的铰接连接。
结构情况
纵向温度区段( 横向温度区段(屋架或构 垂直屋架或构 架跨度方向) 架跨度方向) 柱顶为刚接 柱顶为铰接
采暖房屋和非采
220
暖地区的房屋
热车间和采暖地
180
区的非采暖房屋
120
150
100
125
露天结构
120
--
--
拔柱：由于工艺要求或其它原因，有时需要 将柱距局部加大。如图3．2中，在纵向轴线B 与横向轴线L相交处不设柱子，因而导致轴线 k和m之间的柱距增大，这种情形有时形象地 称为拔柱。
重型单层工业厂房钢结构设 计
3.1 结构形式和结构布置
❖ 一般说明 ❖ 屋架外形及腹杆形式 ❖ 屋盖支撑
3.1.1 Leabharlann Baidu般说明
重型厂房的组成： 柱、屋架、吊车梁、天窗架、支撑。
屋盖结构体系：
钢屋架—大型屋面板结构体系
工作制等级 轻级
中级
重级
特重级
工作级钢别屋架A—1～檩A条3 —轻A型4,A屋5 面板A结6,构A7体系 A8
（a）
（b）
（c）
柱脚刚接：可以削减上柱柱顶的弯矩值， 增大横向框架的刚度。
铰接框架：横梁与柱子铰接，适用于吊车 起 重量不很大的轻型维护结构。
刚接框架：横梁与柱子刚接。适用于设有 双层吊车，装备硬钩吊车等的 单跨重型厂房。
阶梯形柱：上段柱：实腹式,格构式。 下段柱：缀条格构式。
分离式柱：吊车肢,屋盖肢
横梁—檩条—轻型屋面板结构体系
吊车的工作制等级与工作级别的对应关系
（按照吊车使用的频繁程度）
3.1.1.1 柱网布置和计算单元
➢1.影响柱网布置因素： 1）生产工艺流程要求： 2）结构上的要求：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。 3）经济要求： 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。
计算单元 图3-2 柱网布置
➢ 2.温度收缩缝 :
超出表3-2中数值时,应考虑温度应力和温度变
形
的影响
温度区段长度表(m) 表3-2
坡度一般在1/3～1/2
梯形屋架：压型钢板和大型钢筋混凝土屋面板， 坡度一般在1/2～1/8
➢ 2.受力合理：
1）弦杆：使各节间弦杆的内力相差不太大 。
简支屋架外形与均布荷载下的抛物 线
形弯矩图接近时，各处弦杆内力才 2）腹比杆：应使长杆受拉短杆受压，且腹杆数
量较宜接少近，。腹杆总长度也应较小。
单向斜杆式：
上述要求。
➢ 4. 综合技术经济效果好
根据不同的条件桁架形式可以有很多变化
三角形屋架下 弦下沉，弦杆交 角增大，方便制 造，屋架重心降 低，提高了稳定 性。 可有效降低屋 架对支撑结构的 推力。
3.1.2.4 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
上层柱间支撑：吊车梁上部的柱间支撑
下层柱间支撑：吊车梁下部的柱间支撑
垂直 支撑
刚性系杆
刚性系杆
上层柱间支撑
下层柱间支撑
➢ 1.柱间支撑的布置： 1）每列柱都要设柱间支撑。 2）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。 3）下层柱间支撑一般宜布置在温度区段的中部， 以减少纵向温度应力的影响。
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 。
阶梯形下柱的常见截面形式：
阶形柱的上柱 起重量较小的边柱 起重量≤50t的中柱
起重量＞50t的中柱 起重量较大的边柱 特大型厂房的下柱
图3-6 双肢格构式柱
A6一A8级吊车的单跨厂房
纵向刚度 横向刚度
柱间 支撑
屋架与柱子 刚性连接