1、国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计 结构布置的主要内容是根据工艺设计确定厂房的平结构布置的主要内容是根据工艺设计确定厂房的平面和高度方向的主要尺寸和控制标高，布置柱网和温度面和高度方向的主要尺寸和控制标高，布置柱网和温度伸缩缝，选择主要承重框架形式，布置屋盖结构、吊车伸缩缝，选择主要承重框架形式，布置屋盖结构、吊车系统、支撑体系、围护系统以及选择基础形式等。系统、支撑体系、围护系统以及选择基础形式等。国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计主要内容主要内容结构布置的原则结构布置的原则柱网布置柱网布置温度缝温度缝钢屋盖结构体系钢屋盖结构体系框架形式框架形式国家级精品课程国家
2、级精品课程钢结构设计钢结构设计结构布置的原则结构布置的原则1.1.满足工艺和使用要求满足工艺和使用要求厂房内各种设备能正常工作并便于维修；厂房内各种设备能正常工作并便于维修；保证工艺流程所要求的交通和临时存储；保证工艺流程所要求的交通和临时存储；通风、采光、排气、给排水得到满足；通风、采光、排气、给排水得到满足；各种安全措施和特殊的防火、防爆要求也要有相应的结构各种安全措施和特殊的防火、防爆要求也要有相应的结构对应；对应；对于将来有可能改扩建的车间留出结构或围护的对于将来有可能改扩建的车间留出结构或围护的“接口接口”。国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计结构布置的原则结构布置的原则
3、2.2.确保结构体系的完整性和安全性确保结构体系的完整性和安全性工艺要求抽柱时，其邻近相关结构的处理？工艺要求抽柱时，其邻近相关结构的处理？因产品流水线的需要，纵向框架不允许设置柱间支撑，怎因产品流水线的需要，纵向框架不允许设置柱间支撑，怎样保证结构的纵向刚度和几何不变性？样保证结构的纵向刚度和几何不变性？3. 3. 便于节约钢材、缩短工期、减低综合造价便于节约钢材、缩短工期、减低综合造价节约钢材：合理布置结构体系、合理地选择钢材牌号；节约钢材：合理布置结构体系、合理地选择钢材牌号；缩短工期、减低综合造价：要在材料和制作、安装之间寻缩短工期、减低综合造价：要在材料和制作、安装之间寻优，要提高建
4、筑工业化的水平。优，要提高建筑工业化的水平。国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计建筑工业化产品标准化结构物的标准化构件（运输单元）的标准化节点连接的标准化统一化 模数化定型化目前，我国已有目前，我国已有梯形钢屋架、钢天窗架、钢托架、钢吊车梁（包括制梯形钢屋架、钢天窗架、钢托架、钢吊车梁（包括制动梁或桁架）动梁或桁架）等构件和相应支撑体系和连接构造的标准设计图集。等构件和相应支撑体系和连接构造的标准设计图集。 结构布置的原则结构布置的原则国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计柱网布置柱网布置柱网柱网: :厂房柱的纵向和横向定位轴线在平面上构成的网格。厂房柱的纵向和横向定位轴
5、线在平面上构成的网格。国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计柱网布置柱网布置u 从工艺方面考虑从工艺方面考虑 厂房的跨度（横向）和柱距（纵向）应满足厂房的跨度（横向）和柱距（纵向）应满足生产工艺生产工艺的要求；的要求；柱的位置应和厂房的柱的位置应和厂房的地上设备地上设备和和地下设备地下设备、起重和运输通道、起重和运输通道、设备基础及地下管道设备基础及地下管道等相协调。等相协调。国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计柱网布置柱网布置u从结构方面考虑从结构方面考虑 柱距均等并符合模数的布置方式最为合理，这样，厂房的柱距均等并符合模数的布置方式最为合理，这样，厂房的屋盖和支撑系统
6、布置简单，吊车梁跨度相同，厂房的横向框架屋盖和支撑系统布置简单，吊车梁跨度相同，厂房的横向框架重复性大，可以最大限度达到定型化和标准化。重复性大，可以最大限度达到定型化和标准化。 纵向柱距的模数：纵向柱距的模数：6m 跨度的模数：跨度的模数：3m(厂房的跨度厂房的跨度24m) 6m(厂房的跨度厂房的跨度24m) （起重机厂生产得到桥式吊车可以直接满足这一模数）（起重机厂生产得到桥式吊车可以直接满足这一模数）国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计柱网布置柱网布置u从经济方面考虑从经济方面考虑 增大柱距，柱和基础的材料用量减少，但屋盖和吊车梁的材增大柱距，柱和基础的材料用量减少，但屋盖和
7、吊车梁的材料用量增加；减少柱距，柱和基础的材料用量增加，但屋盖和料用量增加；减少柱距，柱和基础的材料用量增加，但屋盖和吊车梁的材料用量减少。吊车梁的材料用量减少。 柱距柱距6m：跨度、高度、额定起重量参数较小时。：跨度、高度、额定起重量参数较小时。 柱距柱距12m：跨度：跨度30m，高度，高度14m，额定起重量，额定起重量50t。国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计冶金厂的平炉车间冶金厂的平炉车间u抽柱抽柱: 由于工艺要求由于工艺要求或其它原因，或其它原因，有时需要将柱有时需要将柱距距 局部加大。局部加大。这时需设置托这时需设置托架或托梁。架或托梁。托架设备基础托架设备基础托梁铁路
8、引线铁路引线国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计u托架：托架：11()108hl11()105hlu托梁：托梁：托架高度：托架高度：托梁高度：托梁高度：11()52.5bl托梁宽度：托梁宽度：国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计u托架与屋架的连接托架与屋架的连接 叠接：构造简单，便于施工，但托架（托梁）受扭。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。平接：可以有效地减轻托架（托梁）受扭的不利影响，较常用。图3-57 中间柱列处屋架与托架的连接形式屋架托架屋架托架屋架托架屋架托架托架国家级精品课程国家级精品课程钢
9、结构设计钢结构设计 图3-58 屋架与托架的关系 托架托架屋架屋架国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计托架屋架国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计屋梁托梁国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计屋梁托梁吊车梁国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计温度缝温度缝u温度变形受到约束产生温度变形受到约束产生温度应力温度应力 如果厂房的长度或宽度较大，在温度变化时，上部结构将发如果厂房的长度或宽度较大，在温度变化时，上部结构将发生较大的伸缩变形，而基础以下仍固定于原来位置。这种生较大的伸缩变形，而基础以下仍固定于原来位置。这种不不协调的变形将使柱、墙等构件内部产
10、生很大的温度应力协调的变形将使柱、墙等构件内部产生很大的温度应力，并，并可能导致墙面和屋面破坏。可能导致墙面和屋面破坏。u设置温度缝（横向设置温度缝（横向/ /纵向）纵向） 释放温度变形释放温度变形 减小温度应力减小温度应力国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计钢结构房屋温度区段长度限值（钢结构房屋温度区段长度限值（m） 结构性质结构性质纵向温度区段纵向温度区段（垂直于屋架或构（垂直于屋架或构架跨度方向）架跨度方向）横向温度区段横向温度区段（沿屋架或构架跨（沿屋架或构架跨度方向）度方向）柱顶为柱顶为刚接刚接柱顶为柱顶为铰接铰接采暖房屋和非采暖地采暖房屋和非采暖地区的房屋区的房屋220
11、220120120150150热车间和采暖地区的热车间和采暖地区的非采暖房屋非采暖房屋180180100100125125露天结构露天结构120120-超出表超出表2-22-2中数值时中数值时, ,应考虑温度应力和温度变形影响。应考虑温度应力和温度变形影响。温度缝温度缝国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计u温度缝的净宽取温度缝的净宽取3060mm。u横向温度缝处相邻两榀横向框架的中距横向温度缝处相邻两榀横向框架的中距c通常采用通常采用1.23m。温度缝温度缝国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计伸缩缝做法：单柱做法、双柱做法伸缩缝做法：单柱做法、双柱做法u单柱做法：单柱做
12、法： 对于对于横向伸缩缝横向伸缩缝，缝一侧的檩条、吊车梁、墙架梁等全部纵，缝一侧的檩条、吊车梁、墙架梁等全部纵向构件与柱都采用向构件与柱都采用长圆螺栓孔长圆螺栓孔或或辊轴辊轴连接的方法，使缝两侧结构连接的方法，使缝两侧结构能纵向自由变形，互不约束。能纵向自由变形，互不约束。 温度缝温度缝长圆孔檩条国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计 对于对于纵向伸缩缝纵向伸缩缝处：缝一侧的屋架与柱采用处：缝一侧的屋架与柱采用辊轴、长圆螺栓孔辊轴、长圆螺栓孔或钢板铰或钢板铰等连接方法，使缝两侧结构能横向变形互不约束。等连接方法，使缝两侧结构能横向变形互不约束。国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢
13、结构设计u双柱做法双柱做法：础顶面或地面开始，设置双榀横向（或纵向）础顶面或地面开始，设置双榀横向（或纵向）平面框架将相邻区段的上部结构构件完全分开（基础可不分平面框架将相邻区段的上部结构构件完全分开（基础可不分开），费钢材开），费钢材 。设插入距设插入距(c=1.2-3m)缩小伸缩缝两侧柱距缩小伸缩缝两侧柱距国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计钢屋盖结构体系钢屋盖结构体系 屋架无檩屋盖有檩屋盖上弦横向支撑大型屋面板竖向支撑天窗架屋架上弦横向支撑柱间支撑柱间支撑柱间支撑拉条檩条屋架国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计1.1.无檩屋盖结构体系：无檩屋盖结构体系： 组成：钢
14、屋架，大型屋面板结构体系；组成：钢屋架，大型屋面板结构体系； 优点：横向刚度大，整体性好，构造简单，耐久性好、优点：横向刚度大，整体性好，构造简单，耐久性好、 构件种类少，工期短；构件种类少，工期短； 缺点：屋盖自重大，用钢量大，不利于抗震，多用于缺点：屋盖自重大，用钢量大，不利于抗震，多用于 有桥式吊车的结构有桥式吊车的结构 。大型屋面板屋架国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计2.2.有檩屋盖结构体系：有檩屋盖结构体系： 组成：钢屋架，檩条，轻型屋面板结构体系；组成：钢屋架，檩条，轻型屋面板结构体系； 优点：构件重量轻，用料省，运输
15、安装方便；优点：构件重量轻，用料省，运输安装方便； 缺点：屋盖构件数量多，构造复杂，整体刚度差。缺点：屋盖构件数量多，构造复杂，整体刚度差。屋架檩条轻质板材国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计框架形式框架形式1.1.横向框架：由框架柱和横梁、钢屋架构成，为厂房的基本横向框架：由框架柱和横梁、钢屋架构成，为厂房的基本 承重结构，承重结构， 按连接方式分为：按连接方式分为：铰接框架，刚接框架，铰接框架，刚接框架， 按框架跨数分为：按框架跨数分为
16、：单跨单跨，双跨双跨，多跨。多跨。铰接铰接刚接刚接国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计框架形式框架形式u铰接框架：横梁与柱子铰接；柱脚弯矩大，横向刚度差，铰接框架：横梁与柱子铰接；柱脚弯矩大，横向刚度差，受力明确，计算简单，安装方便，对基础沉降适应性强，受力明确，计算简单，安装方便，对基础沉降适应性强，适用于吊车起重量不很大，采用轻型围护结构的厂房。适用于吊车起重量不很大，采用轻型围护结构的厂房。国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计u刚接框架：横梁与柱子刚接。柱脚弯矩小，横向刚度好，构刚接框架：横梁与柱子刚接。柱脚弯矩小，横向刚度好，构造复杂，对基础沉降适应性差，适用于
17、设有双层吊车，装备硬造复杂，对基础沉降适应性差，适用于设有双层吊车，装备硬钩吊车等，单跨重型厂房。钩吊车等，单跨重型厂房。框架形式框架形式做法：对做法：对单跨厂房单跨厂房，两端都刚接，两端都刚接，国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计对对多跨等高厂房多跨等高厂房，由于跨数多，中间各柱与横梁做成铰接或半，由于跨数多，中间各柱与横梁做成铰接或半铰接，其横向刚度也足够大，这样可简化中间各柱与横梁的连铰接，其横向刚度也足够大，这样可简化中间各柱与横梁的连接构造。接构造。国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计u横向框架的尺寸横向框架的尺寸 横向框架的跨度：横向框架的跨度： kllcc
18、m80mm(Q50t)m100mm(Q 75t) 1100(150 200)hA安装误差空隙：屋架挠度和下弦水平支撑角钢的下伸123hhhh框架柱的高度：框架柱的高度：框架形式框架形式C=750mm(Q75t 软钩)C=1000mm(100t Q 250t) h3=0.61.0m(中型车间）h3=1.01.5m(重型车间）国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计h1吊车轨顶至屋架下弦底面的距离；吊车轨顶至屋架下弦底面的距离；A是吊车轨顶至起重小车顶的高度；是吊车轨顶至起重小车顶的高度；h2地面到吊车轨顶的距离；地面到吊车轨顶的距离； h3柱脚的埋置深度；柱脚的埋置深度；框架形式框架形式
19、国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计2.2.纵向框架纵向框架 在纵向框架平面内，多数情况下，纵向连系梁、吊在纵向框架平面内，多数情况下，纵向连系梁、吊车梁和支撑构件与框架柱铰接连接，形成排架体系，车梁和支撑构件与框架柱铰接连接，形成排架体系，承受和传递纵向水平力。承受和传递纵向水平力。国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计 掌握结构布置的原则掌握结构布置的原则 掌握柱网布置的原则掌握柱网布置的原则 了解温度缝设置的要求及构造做法了解温度缝设置的要求及构造做法 了解钢屋盖结构体系组成了解钢屋盖结构体系组成 了解横纵向框架的组成了解横纵向框架的组成课程重点课程重点
