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1、2020/7/23,1,3.1 結構形式和結構布置 3.2 計算原理 3.3 鋼屋架設計 3.4 吊車梁設計,,,,,第三章 重型單層工業(yè)廠房鋼結構設計,一般說明 屋架外形及腹桿形式 屋蓋支撐,,3.1 結構形式和結構布置,3.1.1 一般說明,重型廠房的組成： 柱、屋架、吊車梁、天窗架、支撐。,屋蓋結構體系：,鋼屋架大型屋面板結構體系,鋼屋架檁條輕型屋面板結構體系,橫梁檁條輕型屋面板結構體系,吊車的工作制等級與工作級別的對應關系,（按照吊車使用的頻繁程度）,1.影響柱網布置因素： 1）生產工藝流程要求： 2）結構上的要求：在保證廠房具有必需的剛度和強 度的同時，注意柱距和跨度的類別盡量少
2、些，以 利施工。 3）經濟要求： 4）模數(shù)要求：柱距L的取值: 一般地，在跨度不小于 30m、高度不小于14m、吊車額定起重量不小于 50t時，柱距取12m較為經濟;參數(shù)較小的廠房取 6m柱距較為合適。如果采用輕型圍護結構，則取 大柱距15m，18m及24m較適宜。,3.1.1.1 柱網布置和計算單元,圖3-2 柱網布置,2.溫度收縮縫 : 超出表3-2中數(shù)值時,應考慮溫度應力和溫度變形 的影響,溫度區(qū)段長度表(m) 表3-2,拔柱：由于工藝要求或其它原因，有時需要將柱距局部加大。如圖32中，在縱向軸線B與橫向軸線L相交處不設柱子，因而導致軸線k和m之間的柱距增大，這種情形
3、有時形象地稱為拔柱。 托架（托梁）：上承屋架，下傳柱子。,托架與屋架的連接 疊接：構造簡單，便于施工，但托架（托 梁）受扭。,平接：可以有效地減輕托架（托梁）受扭的 不利影響，較常用。,托梁與屋架的連接,3.1.1.2 橫向框架及其截面選擇,,,橫向框架梁與柱的連接形式： 剛接框架：（a)、（b）橫梁與柱子的剛接連接 鉸接框架：（c）橫梁與柱子的鉸接連接。,柱腳剛接：可以削減上柱柱頂?shù)膹澗刂担? 增大橫向框架的剛度。 鉸接框架：橫梁與柱子鉸接，適用于吊車起 重量不很大的輕型維護結構。 剛接框架：橫梁與柱子剛接。適用于設有 雙層吊車，裝備硬鉤吊車等的 單跨重型廠房。
4、,階梯形柱：上段柱：實腹式,格構式。 下段柱：綴條格構式。 分離式柱：吊車肢,屋蓋肢,,,優(yōu)點：減小兩肢在框架平面內的計算長度, 兩肢分別單獨承擔荷載 。,階梯形下柱的常見截面形式：,,圖3-6 雙肢格構式柱,A6一A8級吊車的單跨廠房,,雙臂肩梁：剛度大，整體性好，適宜用于柱截 面寬度較大（不小于900mm)的情形。,肩梁 ：將各階柱段連在一起。,,肩梁,單臂肩梁,雙臂肩梁,構造要求：肩梁慣性矩宜大于上柱的慣性矩，其線剛度與下柱單肢線剛度之比一般宜不小于25，其高跨比可控制在0.350.5之間。,下層柱間支撐：吊車梁下部的柱間支撐,3.1.1.3 柱間支撐,上層柱間支撐：吊車梁
5、上部的柱間支撐,1.柱間支撐的布置： 1）每列柱都要設柱間支撐。 2）多跨廠房的中列柱的柱間支撐要與邊列柱的柱 間支撐布置在同一柱間。 3）下層柱間支撐一般宜布置在溫度區(qū)段的中部， 以減少縱向溫度應力的影響。 4）上層柱間支撐除了要在下層柱間支撐布置的柱 間設置外,還應當在每個溫度區(qū)段的兩端設置。 5）每列柱頂均要布置剛性系桿。,吊車梁工程實例,2.柱間支撐的作用： 1）承受并傳遞縱向水平荷載： 作用于山墻上的風荷載、吊車縱向水平荷載、 縱向地震力等。 2）減少柱在平面外的計算長度。 3) 保證廠房的縱向剛度。,3.柱間支撐的形式：,桁架是指由直桿在端部相互連接而組成的格子式結構。桁
6、架中的桿件大部分情況下只受軸線拉力或壓力。應力在截面上均勻分布，桁架用料經濟，結構 的自重小，易于構成各種外形以適應不同的用途 。 在工業(yè)與民用房屋建筑中，當跨度比較大時用梁作屋蓋的承重結構是不經濟的，這時都要用桁架 。,3.1.2屋架外形及腹桿形式,3.1.2.1桁架的應用,3.1.2.2桁架的外形及腹桿形式,3.1.2.3.確定桁架形式的原則,三角形屋架：適合于波形石棉瓦、瓦楞鐵皮, 坡度一般在1/31/2,梯形屋架：壓型鋼板和大型鋼筋混凝土屋面板， 坡度一般在1/21/8,1.滿足使用要求：,2.受力合理： 1）弦桿：使各節(jié)間弦桿的內力相差不太大 。 簡支屋架外形與均布荷載下的
7、拋物線 形彎矩圖接近時，各處弦桿內力才比 較接近。,2）腹桿：應使長桿受拉短桿受壓，且腹桿數(shù) 量宜少，腹桿總長度也應較小。,單向斜桿式：,,斜腹桿受拉 豎腹桿受壓 合理,斜腹桿受壓 豎腹桿受拉 不合理,再分式腹桿減少受壓上弦節(jié)間尺寸，避 免節(jié)間的附加彎矩也減少了上 弦桿在屋架平面內的長比 。 交叉式腹桿主要用于可能從不同方向受力 的支撐體系。,再分式腹桿,交叉式腹桿,3 .制造簡單及運輸與安裝方便 桿件數(shù)量少，節(jié)點少，桿件尺寸劃一及節(jié) 點構造形式劃一。平行弦桁架最容易符合 上述要求。 4. 綜合技術經濟效果好,三角形屋架下弦下沉，弦桿交角增大，方便制造，
8、屋架重心降低，提高了穩(wěn)定性。,可有效降低屋架對支撐結構的推力。,根據(jù)不同的條件桁架形式可以有很多變化,跨度 L工藝及使用要求 高度 H經濟、剛度、運輸、坡度等 各種屋架中部高度： 三角形屋架： 中部高度H(1/61/4)L 梯形屋架 ： 中部高度H(1/101/6)L 端部高度H0(1.82.1m),3.1.2.4 桁架主要尺寸的確定,3.1.3屋蓋支撐,屋蓋上弦橫向水平支撐 屋蓋下弦橫向水平支撐 屋蓋下弦縱向水平支撐 豎向支撐 系桿,,圖316屋蓋支撐作用示意圖,1.保證屋蓋結構的幾何穩(wěn)定性。,幾何可變體 系屋架側傾,幾何不變體 系屋架穩(wěn)定,3.1.3.1屋蓋支撐的作用,2.保證屋蓋的
9、剛度和空間整體性 橫向水平支撐是一個水平放置(或接近水平 放置)的桁架,支座是柱或垂直支撐 。 縱向水平支撐：提高屋架平面內（橫向）抗 彎剛度，使框架協(xié)同工作，形成空間整體性， 減少橫向水平荷載作用下的變形。,3.為弦桿提供適當?shù)膫认蛑С悬c 支撐可作為屋架弦桿的側向支承點，減小弦桿 在屋架平面外的計算長度，保證受壓上弦桿的 側向穩(wěn)定，并使受拉下弦保持足夠的側向剛度。 4.承擔并傳遞水平荷載 如傳遞風荷載、懸掛吊車水平荷載和地震荷載。 5.保證結構安裝時的穩(wěn)定與方便,3.1.3.2屋蓋支撐的布置,1.上弦橫向水平支撐布置原則: 在有檁條或只采用大型屋面板的屋蓋中都應設置屋架上弦橫向水平支撐，當有
10、天窗架時，天窗架上弦也應設置橫向水平支撐。 設置在房屋的兩端 ,一般設在第一個柱間或設在第二個柱間,間距L060m。,上弦橫向水平支撐布置圖,2.下弦橫向水平支撐布置原則 ： 當跨度L18m； 設有懸掛式吊車起重量大于5噸； 廠房內設有較大的振動設備。 與上弦橫向水平支撐布置在同一柱間。,3.縱向水平支撐布置原則 ： 廠房內設有托架，或有較大噸位的重級、中級 工作制的橋式吊車； 或有壁行吊車，或有鍛錘等大型振動設備； 以及當房屋較高，跨度較大，空間剛度要求高時 。,下弦水平支撐布置圖,4.垂直支撐布置原則 ： 所有房屋中均應設置垂直支撐。 梯形屋架在跨度L30m，三角形屋架在跨度 L24m時，
11、僅在跨度中央設置一道 。當跨度大 于上述數(shù)值時宜在跨度13附近或天窗架側柱 外設置兩道 。 梯形屋架不分跨度大小，其兩端還應各設置 一道，當有托架時則由托架代替 。 垂直支撐與上、下弦橫向水平支撐布置在同 一柱間。,屋蓋支撐布置圖,屋架的垂直支撐布置,5.系桿 剛性系桿：能承受拉力也能承受壓力的系桿。 柔性系桿：只能承受拉力的系桿。 作用：為沒有參與組成空間穩(wěn)定體的屋架提供 上下弦的側向支承點。 布置原則： 在垂直支撐的平面內一般設置上下弦系桿； 屋脊節(jié)點及主要支承節(jié)點處需設置剛性系桿， 天窗側柱處及下弦跨中或跨中附近設置柔性系桿； 當屋架橫向支撐設在端部第二柱間時，第一柱間 所有系桿均應為剛性系桿。,各種支撐都是一個平面桁架，桁架的腹桿一般采用交叉斜桿 。,3.1.3.3 屋蓋支撐的桿件及支撐的計算原則,屋蓋支撐受力比較小，一般不進行內力計算，桿件 截面常按容許長細比來選 。 拉桿單角鋼 壓桿雙角鋼 當支撐桁架受力較大，應按桁架體系計算內力，按 圖示拉桿（壓桿退出工作）計算并據(jù)以選擇截面。,
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