1、1钢结构设计钢结构设计Design of Steel StructuresTel： 2参考资料1：钢结构钢结构，陈绍蕃主编，中国建筑工业出版社，陈绍蕃主编，中国建筑工业出版社，20032003。2 2：钢结构钢结构，戴国欣主编，武汉理工大学出版社，戴国欣主编，武汉理工大学出版社，20072007。3 3：建筑钢结构设计建筑钢结构设计，王肇民主编，同济大学出版社，王肇民主编，同济大学出版社，20012001。4 4：钢结构设计钢结构设计，王新堂主编，同济大学出版社，王新堂主编，同济大学出版社，20052005。5 5：钢结构设计钢结构设计，黄呈伟主编，科学出版社，黄呈伟主编，科学出版社，2005
2、2005。6 6：高层钢结构设计高层钢结构设计，郑廷银主编，机械工业出版社，郑廷银主编，机械工业出版社，20052005。7 7：高层建筑钢结构设计高层建筑钢结构设计，陈富生主编，中国建筑工业出版社，陈富生主编，中国建筑工业出版社，20012001。8 8：钢结构设计规范理解与应用钢结构设计规范理解与应用, ,崔佳等编崔佳等编, ,中国建筑工业出版社中国建筑工业出版社,2003,2003。9 9：钢结构设计规范钢结构设计规范GB500172003GB500172003。1010：冷弯薄壁型钢结构技术规程冷弯薄壁型钢结构技术规程GB500182002GB500182002。1111: : 门式刚
3、架轻型房屋钢结构技术规程门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102CECS102：200220021212：高层民用建筑钢结构技术规程高层民用建筑钢结构技术规程JGJ9998JGJ9998钢结构设计3主要内容 平台钢结构设计 单层厂房钢结构设计 轻型门式刚架结构设计 多、高层房屋钢结构设计钢结构设计4钢结构设计的一般步骤u确定结构方案，进行结构布置；u确定计算单元和计算简图；u荷载计算及组合；u内力分析及组合；u构件设计；u节点设计；u绘制施工图。钢结构设计5第一章第一章 平台钢结构设计平台钢结构设计2.1 2.1 平台钢结构的布置平台钢结构的布置2.2 2.2 平台铺板设计平台铺板设计2.
4、3 2.3 平台梁、平台柱设计平台梁、平台柱设计2.4 2.4 柱间支撑设计柱间支撑设计2.5 2.5 钢楼梯设计钢楼梯设计 钢结构设计 第一章 平台钢结构设计6第一章 平台钢结构设计 1.1 平台钢结构的布置1.1 平台钢结构的布置平台钢结构的布置一：平台钢结构的组成一：平台钢结构的组成 平台钢结构主要由梁、柱、铺板（楼板）柱间支撑、平台钢结构主要由梁、柱、铺板（楼板）柱间支撑、 楼梯楼梯和栏杆的组成和栏杆的组成。 平台钢结构一般用于工业生产，常见的有走道平台、检修平平台钢结构一般用于工业生产，常见的有走道平台、检修平 台、操作平台等。立体车库和民用建筑中的楼层也是平台结台、操作平台等。立体
5、车库和民用建筑中的楼层也是平台结 构。构。 二：平台钢结构布置二：平台钢结构布置 a. a. 柱网的布置：满足使用功能和生产工艺要求。柱网的布置：满足使用功能和生产工艺要求。 b. b. 主、次梁的布置：简式梁格主、次梁的布置：简式梁格 普通式梁格普通式梁格 复式梁格复式梁格 c. c. 支撑布置：当主梁与柱铰接时，必须布置纵向和横向柱支撑布置：当主梁与柱铰接时，必须布置纵向和横向柱间支撑，以承受水平荷载和保持整体稳定间支撑，以承受水平荷载和保持整体稳定。. .7第一章 平台钢结构设计 1.2 平台铺板设计1.2 平台铺板设计平台铺板设计一：平台铺板的构造一：平台铺板的构造 平台的分类：平台的
6、分类： 按工艺分：固定式，可拆卸式。按工艺分：固定式，可拆卸式。 按构造分：轻型钢铺板按构造分：轻型钢铺板, ,钢筋混凝土预制板钢筋混凝土预制板 钢筋混凝土现浇板，组合楼板钢筋混凝土现浇板，组合楼板二：平台铺板设计二：平台铺板设计 轻型钢铺板可分为有肋铺板和无肋铺板。当铺板加劲肋肋间距大于两倍铺板跨距轻型钢铺板可分为有肋铺板和无肋铺板。当铺板加劲肋肋间距大于两倍铺板跨距或仅按构造设置加劲肋时，可按无肋铺板设计或仅按构造设置加劲肋时，可按无肋铺板设计。 .无肋铺板设计无肋铺板设计 按单向简支受弯板设计。取单位板宽计算其弯矩、正应力和按单向简支受弯板设计。取单位板宽计算其弯矩、正应力和挠度。挠度。
7、 .有肋铺板设计有肋铺板设计 按周边简支双向受弯板设计。板的最大弯矩和挠度可查表计按周边简支双向受弯板设计。板的最大弯矩和挠度可查表计算。算。 有肋铺板的加劲肋按简支梁计算。计算时应考虑有铺板有肋铺板的加劲肋按简支梁计算。计算时应考虑有铺板30t30t宽度参与共同工作。宽度参与共同工作。. .8第一章 平台钢结构设计 1.3 平台梁、平台柱设计1.3 平台梁、平台柱设计平台梁、平台柱设计一：平台梁设计一：平台梁设计 1:1:型钢梁设计型钢梁设计 在平台结构中，次梁一般采用型钢梁。在平台结构中，次梁一般采用型钢梁。 截面形式：工字钢或槽钢截面形式：工字钢或槽钢 设计步骤：设计步骤：a.a.确定荷
8、载确定荷载、跨度、截面形式及钢号跨度、截面形式及钢号 b.b.计算计算 W W ，查型钢表初选截面查型钢表初选截面 c.c.截面验算截面验算 验算梁的强度验算梁的强度、稳定和刚度稳定和刚度 2 2：组合梁设计：组合梁设计 在平台结构中，主梁一般采用焊接组合梁。在平台结构中，主梁一般采用焊接组合梁。 截面形式：工字型截面形式：工字型 设计步骤：设计步骤： a.a.确定荷载、跨度、截面形式及钢号，计算确定荷载、跨度、截面形式及钢号，计算 W W b.b.确定截面高度确定截面高度 h(hh(h0 0) ) 建筑要求建筑要求 hhhhmaxmax 刚度要求刚度要求 hhhhmin min = (n/6
9、000)L= (n/6000)L 经济要求经济要求 h = hh = he e = 2W = 2Wx x2/52/5(7 W(7 Wx x- 30)- 30) . .3 39第一章 平台钢结构设计 1.3 平台梁、平台柱设计 c. c.确定腹板厚度确定腹板厚度 抗剪要求抗剪要求 t tw wVVmaxmax/h/h0 0 f fv v 经验公式经验公式 t tw w= = h h0 0 / 11/ 11（ h h0 0 / 3.5 / 3.5 ) d. d. 确定截面宽度确定截面宽度 经验公式经验公式 b=(1/3b=(1/31/5)h1/5)h或或(1/2.5(1/2.51/6)h1/6)h
10、 e. e. 确定翼缘板厚度确定翼缘板厚度 受力要求受力要求 A Af f=Wx/h=Wx/h0 0-h-h0 0t tw w/6/6 t = At = Af f/b/b 局部稳定要求局部稳定要求 b b1 1/t15 235/fy/t15 235/fy f. f. 截面验算截面验算 验算梁的验算梁的强度强度、稳定和刚度稳定和刚度3：梁的构造：梁的构造 a. 梁的变截面梁的变截面 变截面方法：改变梁高，改变翼缘面积（宽度或度）变截面方法：改变梁高，改变翼缘面积（宽度或度） 变截面位置：距梁端部变截面位置：距梁端部（1/51/51/61/6）L L处处. .10ha=l/6lMMM：bbha=l
11、/61M1M第一章 平台钢结构设计 1.3 平台梁、平台柱设计(1/51/6)l 改变梁高改变梁高: 改变梁宽改变梁宽:11第一章 平台钢结构设计 1.3 平台梁、平台柱设计b. 焊接组合梁翼缘焊缝的计算焊接组合梁翼缘焊缝的计算 当采用焊透的当采用焊透的“K”型焊缝是，可以认为焊缝与主体金属型焊缝是，可以认为焊缝与主体金属等强而不必进行计算。等强而不必进行计算。 当采用时角焊缝时，必须进行焊缝计算。计算公式为当采用时角焊缝时，必须进行焊缝计算。计算公式为 hf c.c.梁的拼接梁的拼接 依施工条件分：依施工条件分： 工厂拼接：由于钢材的规格或尺寸而产生的拼接工厂拼接：由于钢材的规格或尺寸而产生
12、的拼接 工地拼接：工地拼接：由于运输或安装条件而产生的拼接由于运输或安装条件而产生的拼接 拼接方法：拼接方法： 工厂拼接多采用全焊接工厂拼接多采用全焊接 工地拼接可采用全焊接工地拼接可采用全焊接、全栓接或栓焊混合连接全栓接或栓焊混合连接 F11.4ffwflz+VS1Ix2212第一章 平台钢结构设计 1.3 平台梁、平台柱设计 型钢梁的拼接型钢梁的拼接:13第一章 平台钢结构设计 1.3 平台梁、平台柱设计焊接组合梁的拼接焊接组合梁的拼接:14第一章 平台钢结构设计 1.3 平台梁、平台柱设计15第一章 平台钢结构设计 1.3 平台梁、平台柱设计d. 主次梁的连接主次梁的连接 根据受力情况分
13、根据受力情况分 刚接，铰接刚接，铰接 根据相对位置分根据相对位置分 叠接，侧接叠接，侧接e. 梁的支座梁的支座 支座种类支座种类 平板支座，弧形支座平板支座，弧形支座 辊轴支座，铰轴支座辊轴支座，铰轴支座 球形支座，桩台支座球形支座，桩台支座 突缘支座，橡胶支座突缘支座，橡胶支座16第一章 平台钢结构设计 1.3 平台梁、平台柱设计二：平台柱设计二：平台柱设计 1.1.截面形式及选择截面形式及选择 实腹柱实腹柱 型钢截面，组合截面型钢截面，组合截面 格构柱格构柱 单肢：型钢截面或组合截面（两肢，三肢或四单肢：型钢截面或组合截面（两肢，三肢或四 肢）肢） 缀材：角钢或钢板缀材：角钢或钢板 2.2
14、.实腹柱设计步骤实腹柱设计步骤 a.a.确定钢号确定钢号、荷载荷载、计算长度及截面形式计算长度及截面形式 b. b.假定长细比假定长细比 ，查表确定稳定系数，计算回转半径，查表确定稳定系数，计算回转半径 根据设计经验，一般在根据设计经验，一般在50509090范围之内。范围之内。对于荷载小于对于荷载小于1500KN1500KN，可假定，可假定= = 8080100100；荷载为；荷载为3000KN3000KN3500KN3500KN时时, ,可假定可假定= 60= 607070。 c.c.确定截面面积确定截面面积 A A 和截面轮廓尺寸和截面轮廓尺寸 h h 和和 b b 根据局部稳定要求确定
15、板件厚度根据局部稳定要求确定板件厚度 t t d. d.截面验算截面验算 验算强度验算强度、稳定和刚度稳定和刚度.17第一章 平台钢结构设计 1.3 平台梁、平台柱设计3.3.格构柱设计步骤格构柱设计步骤 a.a.确定钢号确定钢号、荷载荷载、计算长度及截面形式计算长度及截面形式 b.b.根据对实轴的稳定性确定单肢尺寸根据对实轴的稳定性确定单肢尺寸 c.c.根据虚实轴的等稳定性确定单肢间距根据虚实轴的等稳定性确定单肢间距 d.d.截面验算截面验算 验算强度验算强度、稳定和刚度稳定和刚度 e.e.缀材设计缀材设计4.4.柱的构造柱的构造 a.a.柱头柱头 梁与柱的连接梁与柱的连接 连接方式连接方式
16、 叠接，侧接叠接，侧接 刚接，铰接刚接，铰接 b.b.柱脚柱脚 柱与基础的连接柱与基础的连接 连接方式：连接方式： 铰接，刚接铰接，刚接 平板式柱脚的计算：底板的计算平板式柱脚的计算：底板的计算, ,靴梁的计算靴梁的计算 隔板及肋板的计算隔板及肋板的计算 焊缝的计算焊缝的计算 c.c.柱的拼接柱的拼接 等截面拼接，变截面拼接等截面拼接，变截面拼接.18 1.4 1.4 柱间支撑设计柱间支撑设计 平台柱多为轴心受压柱，柱脚为铰接，梁与柱的连接也多用平台柱多为轴心受压柱，柱脚为铰接，梁与柱的连接也多用 铰接，因而柱间必须设置柱间支撑。铰接，因而柱间必须设置柱间支撑。 柱间支撑位置：柱列中间，纵向和
17、横向都需布置。柱间支撑位置：柱列中间，纵向和横向都需布置。 柱间支撑形式：交叉体系柱间支撑形式：交叉体系 柱间支撑材料：常用角钢或槽钢柱间支撑材料：常用角钢或槽钢 柱间支撑计算：按拉杆设计柱间支撑计算：按拉杆设计 1.5 1.5 楼梯设计楼梯设计 为供人员上下通行，在平台结构中常设有楼梯。为供人员上下通行，在平台结构中常设有楼梯。 楼梯形式：楼梯楼梯形式：楼梯 倾斜角一般为倾斜角一般为4545o o6060o o 爬梯爬梯 垂直地面垂直地面 楼梯构造：常用两个槽钢或钢板加上踏步做成，踏步间距为楼梯构造：常用两个槽钢或钢板加上踏步做成，踏步间距为 200200250mm, 250mm, 楼梯宽度
18、根据需要一般为楼梯宽度根据需要一般为600600 1000mm1000mm。楼梯还应设置用钢管或圆钢做成的扶手。楼梯还应设置用钢管或圆钢做成的扶手第二章 平台钢结构设计 2.4 柱间支撑设计19第二章第二章 单层厂房钢结构设计单层厂房钢结构设计2.12.1：结构形式和结构布置：结构形式和结构布置2.22.2：计算原理：计算原理2.32.3：钢屋架设计：钢屋架设计2.42.4：吊车梁设计：吊车梁设计钢结构设计第二章 单层厂房钢结构设计202.1 2.1 结构形式和结构布置结构形式和结构布置 一一. .单层厂房结构的组成单层厂房结构的组成 屋盖体系，框架（排架）体系，支撑体系，墙架体系，吊屋盖体系
19、，框架（排架）体系，支撑体系，墙架体系，吊 车梁体系。车梁体系。 二二. .单层厂房结构的形式单层厂房结构的形式 按外形分：锯齿形，矩形。按外形分：锯齿形，矩形。 按跨度分：单跨，多跨，高低跨。按跨度分：单跨，多跨，高低跨。 按围护体系分：传统形式单层厂房结构，轻钢形式单层厂按围护体系分：传统形式单层厂房结构，轻钢形式单层厂 房结构。房结构。 按设置天窗情况分：无天窗单层厂房结构，有天窗单层厂按设置天窗情况分：无天窗单层厂房结构，有天窗单层厂 房结构。房结构。 按设置吊车情况分：无吊车单层厂房结构，有吊车单层厂按设置吊车情况分：无吊车单层厂房结构，有吊车单层厂 房结构。房结构。第二章 单层厂房
20、钢结构设计2.1 结构形式和结构布置21 三三. 结构体系结构体系 a. 钢屋架钢屋架大型屋面板体系大型屋面板体系 b. 钢屋架钢屋架檩条檩条轻型屋面板结构体系轻型屋面板结构体系 c. 钢屋架钢屋架檩条檩条轻型屋面板结构体系轻型屋面板结构体系 四四. .柱网布置的要求柱网布置的要求 a.a.满足生产工艺的要求满足生产工艺的要求 b.b.满足结构的要求满足结构的要求 c.c.满足经济合理的要求满足经济合理的要求 d.d.满足柱距的要求满足柱距的要求 五五. .温度伸缩缝的设置温度伸缩缝的设置 当厂房平面尺寸很大时，温度的影响会使构件内产生很大当厂房平面尺寸很大时，温度的影响会使构件内产生很大 大
21、的温度应力，并导致墙体和屋面的破坏。因此，要设置大的温度应力，并导致墙体和屋面的破坏。因此，要设置 横向和纵向温度伸缩缝。横向和纵向温度伸缩缝。 第二章 单层厂房钢结构设计2.1结构形式和结构布置22 温度伸缩缝的布置决定于厂房的横向和纵向尺寸，可用温温度伸缩缝的布置决定于厂房的横向和纵向尺寸，可用温 度伸缩缝将厂房分成伸缩时互不影响的温度区段，当温度度伸缩缝将厂房分成伸缩时互不影响的温度区段，当温度 区段长度不超过规范规定的数值时，可不计算温度应力区段长度不超过规范规定的数值时，可不计算温度应力。 温度伸缩缝的通常做法是设置双柱。也可采用单柱伸缩缝温度伸缩缝的通常做法是设置双柱。也可采用单柱
22、伸缩缝 在纵向构件支座处设置滑动支座的做法。在纵向构件支座处设置滑动支座的做法。 六六. .横向框架及其截面选择横向框架及其截面选择 厂房的主要承重结构通常采用横向框架体系。厂房的主要承重结构通常采用横向框架体系。 横向框架体系中的横梁通常采用钢屋架，柱通常采用等截横向框架体系中的横梁通常采用钢屋架，柱通常采用等截 面柱、均匀变截面柱、阶形柱或分离式柱。面柱、均匀变截面柱、阶形柱或分离式柱。 横向框架体系的柱一般与基础刚接，与钢屋架可做成铰接横向框架体系的柱一般与基础刚接，与钢屋架可做成铰接 或刚接。或刚接。 a.a.计算单元和计算简图计算单元和计算简图 通常将单层厂房框架结构简化为单个的平面
23、框架结构来计通常将单层厂房框架结构简化为单个的平面框架结构来计 算。框架计算单元的划分应根据柱网的布置来确定，使算。框架计算单元的划分应根据柱网的布置来确定，使 纵向每列柱至少有一根柱参加框架工作，同时应将受力纵向每列柱至少有一根柱参加框架工作，同时应将受力 最不利的柱划入计算单元中。最不利的柱划入计算单元中。第二章 单层厂房钢结构设计2.1 结构形式和结构布置23 计算简图的计算跨度：两上柱轴线之间的距离。计算简图的计算跨度：两上柱轴线之间的距离。 L0 = Lk + 2S S = B + D + b1/2 计算简图的计算高度：计算简图的计算高度： H = h1 + h2 + h3 柱顶刚接
24、时，取为柱脚底面至屋柱顶刚接时，取为柱脚底面至屋 架下弦轴线的距离（横梁假定为架下弦轴线的距离（横梁假定为 无限刚性），或柱脚底面至横梁无限刚性），或柱脚底面至横梁 端部形心的距离（横梁假定为有端部形心的距离（横梁假定为有 限刚性）。限刚性）。 柱顶铰接时，取为柱脚底面至屋柱顶铰接时，取为柱脚底面至屋 架主要支撑点间的距离。架主要支撑点间的距离。 对阶形柱，应以肩梁上表面作为对阶形柱，应以肩梁上表面作为 分界线将计算高度分界线将计算高度H H划分为上部柱划分为上部柱 高度高度H H1 1和下部柱高度和下部柱高度H H2 2。第二章 单层厂房钢结构设计2.1 结构形式和结构布置24 b.b.框架
25、柱的截面形式框架柱的截面形式 框架柱按结构形式可分为等截面柱框架柱按结构形式可分为等截面柱、均匀变截面柱均匀变截面柱、阶形阶形 柱和分离式柱。柱和分离式柱。 等截面柱和阶形柱又可分为实腹式及格构式两种。等截面柱和阶形柱又可分为实腹式及格构式两种。 柱各段截面的高度和宽度可参考柱各段截面的高度和宽度可参考P52表表2-3 c.柱的计算长度柱的计算长度 柱的计算长度按弹性理论确定其计算长度。柱的计算长度按弹性理论确定其计算长度。 柱在框架平面内的计算长度：柱在框架平面内的计算长度： 对等截面柱：对等截面柱：l0 = H 计算长度系数计算长度系数按单层有侧移框架通过计算按单层有侧移框架通过计算K1和
26、和 K2查表获得查表获得 对阶形柱：计算长度分段确定对阶形柱：计算长度分段确定 l01=1H1 l02=2H2 1=2/1 第二章 单层厂房钢结构设计2.1 结构形式和结构布置25 计算长度系数计算长度系数2 2、1 1通过计算通过计算K K1 1和和1 1查表获得。查表获得。 单层厂房阶形柱计算长度的折减系数单层厂房阶形柱计算长度的折减系数 按规范确定。按规范确定。 柱在框架平面外的计算长度：柱在框架平面外的计算长度： 取侧向支撑点之间的距离。取侧向支撑点之间的距离。 七七. .柱间支撑柱间支撑 作用于厂房山墙上的风荷载、吊车的纵向水平荷载、纵向作用于厂房山墙上的风荷载、吊车的纵向水平荷载、
27、纵向 地震力等均要求厂房具有足够的纵向刚度。这在结构上是地震力等均要求厂房具有足够的纵向刚度。这在结构上是 通过合理的柱间支撑和屋盖支撑的设置来实现的。通过合理的柱间支撑和屋盖支撑的设置来实现的。 1.1.柱间支撑的作用：柱间支撑的作用： a.组成坚强的纵向构架，保证厂房的纵向刚度；组成坚强的纵向构架，保证厂房的纵向刚度； b.承受厂房端部山墙的风荷载、吊车纵向水平荷载及温承受厂房端部山墙的风荷载、吊车纵向水平荷载及温 度应力等，在地震区尚应承受纵向地震力，比传至基度应力等，在地震区尚应承受纵向地震力，比传至基 础。础。 c.可做为框架柱在框架平面外的支点，减小柱在框架平可做为框架柱在框架平面
28、外的支点，减小柱在框架平 面外的计算长度。面外的计算长度。 第二章 单层厂房钢结构设计2.1 结构形式和结构布置26 2. 2.柱间支撑的布置原则柱间支撑的布置原则: 柱间支撑有两部分组成：在吊车梁以上的部分称为上层柱柱间支撑有两部分组成：在吊车梁以上的部分称为上层柱 间支撑，在吊车梁以下的部分称为下层柱间支撑。间支撑，在吊车梁以下的部分称为下层柱间支撑。 下层柱间支撑一般宜布置在厂房温度区段的中部，两道下下层柱间支撑一般宜布置在厂房温度区段的中部，两道下 层柱间支撑的间距不应超过层柱间支撑的间距不应超过72m72m。 当在短而高的厂房中或采用压型钢板等在厂房纵向有一定当在短而高的厂房中或采用
29、压型钢板等在厂房纵向有一定 变形能力的维护材料时，下层柱间支撑亦可布置在厂房的变形能力的维护材料时，下层柱间支撑亦可布置在厂房的 两端。两端。 上层柱间支撑应布置在厂房温度区段的两端及有下层柱间上层柱间支撑应布置在厂房温度区段的两端及有下层柱间 支撑的柱间。支撑的柱间。 每列柱都必须设置柱间支撑，每列柱顶均要布置刚性系杆。每列柱都必须设置柱间支撑，每列柱顶均要布置刚性系杆。 3.3.柱间支撑的形式柱间支撑的形式: : 人字形，人字形，K K形，形，Y Y形，八字形，形，八字形，V V形，单斜形，单斜 杆形，门形，杆形，门形，L L形，刚架形，双层十字形。形，刚架形，双层十字形。 第四章 单层厂
30、房钢结构设计4.4 柱间支撑体系27 4.柱间支撑在柱侧面的位置：上层柱间支撑一般设置为单柱间支撑在柱侧面的位置：上层柱间支撑一般设置为单 片布置在柱的轴线上；如果上柱设有人孔或片布置在柱的轴线上；如果上柱设有人孔或 截面高度过大（截面高度过大（ 800mm), 800mm),亦应采用双片亦应采用双片. .下下 层柱间支撑一般设置为单片分别与吊车肢和屋层柱间支撑一般设置为单片分别与吊车肢和屋 盖肢相连，双片支撑之间以缀条相连。盖肢相连，双片支撑之间以缀条相连。 5.5.柱间支撑的连接：支撑与柱的连接一般采用焊缝连接或柱间支撑的连接：支撑与柱的连接一般采用焊缝连接或 高强度螺栓连接。当采用焊缝连
31、接时，焊脚尺高强度螺栓连接。当采用焊缝连接时，焊脚尺 寸不应小于寸不应小于6mm6mm，焊缝长度不宜小于，焊缝长度不宜小于80mm80mm，同，同 时为了安装方便，要在连接处设置安装螺栓，时为了安装方便，要在连接处设置安装螺栓， 直径一般不小于直径一般不小于M16M16。 6.6.柱间支撑的计算：上层柱间支撑主要承受屋架上柱间支撑的计算：上层柱间支撑主要承受屋架上、下弦下弦 横向支撑传来的纵向风力，有时还承担作用于横向支撑传来的纵向风力，有时还承担作用于 厂房纵向的其他水平荷载。厂房纵向的其他水平荷载。 下层柱间支撑主要承受山墙传来的纵向风载荷下层柱间支撑主要承受山墙传来的纵向风载荷 吊车的纵
32、向水平荷载。吊车的纵向水平荷载。 第四章 单层厂房钢结构设计4.4 柱间支撑体系28 上层柱间支撑计算时，支撑腹杆按拉杆上层柱间支撑计算时，支撑腹杆按拉杆 计算。计算。 下层柱间支撑计算时，支撑腹下层柱间支撑计算时，支撑腹 杆常按拉杆计算，当吊车较大时，应按杆常按拉杆计算，当吊车较大时，应按 压杆设计压杆设计. . 7. 7.柱间支撑的构造：柱间支撑采用角钢时，其截面不宜小柱间支撑的构造：柱间支撑采用角钢时，其截面不宜小 于于L75X6L75X6；采用槽钢时，不宜小；采用槽钢时，不宜小1212。 双片支撑之间的缀条常采用单角钢，以双片支撑之间的缀条常采用单角钢，以 控制其长细比不超过控制其长细
33、比不超过200200，且不小于，且不小于L50L50 X5 X5为宜。为宜。2.2 2.2 计算原理计算原理 一一. .荷载计算荷载计算 荷载种类：永久荷载，可变荷载，偶然荷载。荷载种类：永久荷载，可变荷载，偶然荷载。 永久荷载包括屋面恒载、檩条、屋架、其他构件自重永久荷载包括屋面恒载、檩条、屋架、其他构件自重 和维护结构自重等。和维护结构自重等。第二章 单层厂房钢结构设计2.2 计算原理29 可变荷载包括屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载、风可变荷载包括屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载、风 荷载、吊车荷载和地震荷载等。荷载、吊车荷载和地震荷载等。 上述荷载的确定可参见上述荷载的确定可参见建筑结构荷载规
34、范建筑结构荷载规范GB50009GB50009 进行计算。进行计算。 施工荷载一般通过在施工中采取临时性措施予以考虑。施工荷载一般通过在施工中采取临时性措施予以考虑。第二章 单层厂房钢结构设计2.2 计算原理二二. .内力计算内力计算 可按结构力学的方法计算刚架内力。可按结构力学的方法计算刚架内力。 为了简化计算，可以引用当量惯性矩将格构柱和屋架为了简化计算，可以引用当量惯性矩将格构柱和屋架 换算为实腹构件进行内力分析。换算为实腹构件进行内力分析。 考虑小位移线性结构的叠加原理，内力分析一般只需分考虑小位移线性结构的叠加原理，内力分析一般只需分 别分析别分析:a:a、永久荷载、永久荷载 b b
35、、活荷载、活荷载 c c、左（或右）风荷载、左（或右）风荷载 d d、吊车、吊车左（或右）刹车力左（或右）刹车力 e、吊车左（或右）重力、吊车左（或右）重力 f、左（或右）地震荷载、左（或右）地震荷载30第二章 单层厂房钢结构设计2.2 计算原理 内力分析通常情况下用计算机进行。内力分析通常情况下用计算机进行。三三. .内力组合内力组合 内力单独分析时均以荷载标准值进行。分析完毕后，就内力单独分析时均以荷载标准值进行。分析完毕后，就 可进行内力组合。可进行内力组合。 按承载能力极限状态计算时一般应考虑荷载效应的基本按承载能力极限状态计算时一般应考虑荷载效应的基本 组合，必要时尚应考虑荷载的偶然
36、组合。组合，必要时尚应考虑荷载的偶然组合。 受弯构件一般作以下四种内力组合：受弯构件一般作以下四种内力组合： 、+Mmax+Mmax及相应的及相应的V V 、-Mmax-Mmax及相应的及相应的V V 、+Vmax+Vmax及相应的及相应的M M 、-Vmax-Vmax及相应的及相应的M M 压弯构件一般压弯构件一般作以下四种内力组合：作以下四种内力组合： 、+Mmax+Mmax及相应的及相应的N N、V V 、-Mmax-Mmax及相应的及相应的N N、V V 、+Vmax+Vmax及相应的及相应的M M、N N 、-Vmax-Vmax及相应的及相应的M M、N N31一、屋盖结构布置一、屋
37、盖结构布置1 1：屋盖结构的组成：屋盖结构的组成 在工业与民用房屋建筑中，钢屋盖主要由屋面板、檩条、在工业与民用房屋建筑中，钢屋盖主要由屋面板、檩条、屋架、托架、天窗架和支撑等构件组成。屋架、托架、天窗架和支撑等构件组成。2 2：屋盖体系分类：屋盖体系分类 根据屋面材料和屋面布置情况，屋盖可分为无檩屋盖和有根据屋面材料和屋面布置情况，屋盖可分为无檩屋盖和有檩屋盖两种。檩屋盖两种。 无檩屋盖体系的优缺点：优点是屋盖横向刚度大，整体性无檩屋盖体系的优缺点：优点是屋盖横向刚度大，整体性好，构造简单，施工方便。缺点是屋盖自重大，不利于抗震。好，构造简单，施工方便。缺点是屋盖自重大，不利于抗震。 有檩屋
38、盖体系的优缺点：优点是构件重量轻，用料省。缺有檩屋盖体系的优缺点：优点是构件重量轻，用料省。缺点是屋盖构件数量较多，构造较复杂，整体刚度较差。点是屋盖构件数量较多，构造较复杂，整体刚度较差。3 3：屋盖结构布置：屋盖结构布置 根据使用及工艺要求、经济要求等因素确定根据使用及工艺要求、经济要求等因素确定 第二章 单层厂房钢结构设计2.3 2.3 钢屋架设计钢屋架设计 2.3 钢屋架设计32二、屋盖支撑体系二、屋盖支撑体系1 1：屋盖支撑的作用：屋盖支撑的作用 保证屋盖结构的整体稳定；增强屋盖的刚度；增强屋盖保证屋盖结构的整体稳定；增强屋盖的刚度；增强屋盖的侧向稳定；承担并传递屋盖的水平荷载；便于
39、屋盖的安装的侧向稳定；承担并传递屋盖的水平荷载；便于屋盖的安装与施工。与施工。2 2：屋盖支撑的种类及布置：屋盖支撑的种类及布置 （1 1）、上弦横向水平支撑）、上弦横向水平支撑 在有檩屋盖体系或无檩屋盖体系中，一般都应设置屋架在有檩屋盖体系或无檩屋盖体系中，一般都应设置屋架上弦横向水平支撑。上弦横向水平支撑。 上弦横向水平支撑应布置在房屋两端或温度缝两端的第上弦横向水平支撑应布置在房屋两端或温度缝两端的第一柱间获第二柱间，横向间距不宜超过一柱间获第二柱间，横向间距不宜超过60m60m，当长度超过，当长度超过60m60m时，在中间尚应设置一道或几道支撑。时，在中间尚应设置一道或几道支撑。 （2
40、 2）、下弦横向水平支撑）、下弦横向水平支撑 当屋架跨度当屋架跨度18m18m时；或屋架跨度时；或屋架跨度18m18m，但屋架下弦设，但屋架下弦设有悬挂吊车时；或厂房内设有吨位较大的桥式吊车或其它有悬挂吊车时；或厂房内设有吨位较大的桥式吊车或其它第二章 单层厂房钢结构设计2.3 钢屋架设计33振动设备时；或抗风柱支承于屋架下弦时，都应设置下弦横振动设备时；或抗风柱支承于屋架下弦时，都应设置下弦横向水平支撑。向水平支撑。 下弦横向水平支撑应与上弦横向水平支撑布置在同一柱下弦横向水平支撑应与上弦横向水平支撑布置在同一柱间。间。 （3）、纵向水平支撑）、纵向水平支撑 当房屋内设有重级工作制吊车或有起
41、重吨位较大的轻、当房屋内设有重级工作制吊车或有起重吨位较大的轻、中级工作制吊车时；或有壁行吊车时；或房屋内设有锻锤等中级工作制吊车时；或有壁行吊车时；或房屋内设有锻锤等大型振动设备时；或屋架下弦设有纵向或横向吊轨时；或屋大型振动设备时；或屋架下弦设有纵向或横向吊轨时；或屋架设有托架或中间屋架时；房屋较高，跨度较大，空间刚度架设有托架或中间屋架时；房屋较高，跨度较大，空间刚度要求较高时，都应设置纵向水平支撑。要求较高时，都应设置纵向水平支撑。 纵向水平支撑布置在屋架端节间平面内（梯形屋架布置纵向水平支撑布置在屋架端节间平面内（梯形屋架布置在下弦端节间，三角形屋架可布置在下弦或上弦端节间）。在下弦
42、端节间，三角形屋架可布置在下弦或上弦端节间）。 （4）、垂直支撑）、垂直支撑 所有房屋中均应设置垂直支撑。所有房屋中均应设置垂直支撑。 垂直支撑应布置在设有上弦横向水平支撑的柱间。垂直支撑应布置在设有上弦横向水平支撑的柱间。 对于梯形屋架，当跨度对于梯形屋架，当跨度30m30m时，应在屋架跨中和两端的时，应在屋架跨中和两端的第二章 单层厂房钢结构设计2.3 钢屋架设计34竖杆平面内各布置一道垂直支撑；当跨度竖杆平面内各布置一道垂直支撑；当跨度30m30m时，在无天窗时时，在无天窗时应在屋架跨度应在屋架跨度1/31/3处和两端的竖杆平面内各布置一道垂直支撑。处和两端的竖杆平面内各布置一道垂直支撑
43、。有天窗时，垂直支撑应布置在天窗架侧腿的两侧。对于三角形有天窗时，垂直支撑应布置在天窗架侧腿的两侧。对于三角形屋架，当跨度屋架，当跨度24m24m时，应在跨中竖杆平面内设置一道垂直支撑，时，应在跨中竖杆平面内设置一道垂直支撑，当跨度当跨度24m24m时时,无天窗时，应在屋架跨度无天窗时，应在屋架跨度1/31/3处各布置一道处各布置一道垂直支撑。有天窗时，垂直支撑应布置在天窗架侧腿的两侧。垂直支撑。有天窗时，垂直支撑应布置在天窗架侧腿的两侧。 （5 5）、系杆）、系杆 没有参与组成空间稳定体的屋架，其上下弦的侧向支承点没有参与组成空间稳定体的屋架，其上下弦的侧向支承点有系杆来充当。有系杆来充当。
44、 系杆的布置原则是：在垂直支撑的平面内一般设置上下弦系杆的布置原则是：在垂直支撑的平面内一般设置上下弦系杆，屋脊节点及主要支承点处设置刚性系杆，天窗家侧腿处系杆，屋脊节点及主要支承点处设置刚性系杆，天窗家侧腿处及下弦跨中或跨中附近设置柔性系杆。当屋架横向支撑设在端及下弦跨中或跨中附近设置柔性系杆。当屋架横向支撑设在端部第二柱间时，则第一柱间所有系杆均应为刚性系杆。部第二柱间时，则第一柱间所有系杆均应为刚性系杆。3 3：屋盖支撑的形式、计算和构造：屋盖支撑的形式、计算和构造 形式：平行弦桁架。腹杆布置一般采用十字交叉形式，形式：平行弦桁架。腹杆布置一般采用十字交叉形式， 也可采用单斜杆式。也可采
45、用单斜杆式。第二章 单层厂房钢结构设计2.3 钢屋架设计35 构造：杆件截面可采用双角钢的构造：杆件截面可采用双角钢的T T型截面或十字型截面，型截面或十字型截面， 也可采用单角钢的也可采用单角钢的L L型截面。型截面。 支撑与屋架的连接一般采用粗制螺栓连接，螺栓直支撑与屋架的连接一般采用粗制螺栓连接，螺栓直 径一般为径一般为M20M20，支撑杆件每端至少两个螺栓。在有，支撑杆件每端至少两个螺栓。在有 重级工作制吊车或有较大振动设备的厂房，除设置重级工作制吊车或有较大振动设备的厂房，除设置 粗制螺栓外，还应加安装焊缝，焊缝长度粗制螺栓外，还应加安装焊缝，焊缝长度80mm80mm， 焊脚尺寸焊脚
46、尺寸6mm6mm。当采用圆钢支撑时，应将圆钢张紧。当采用圆钢支撑时，应将圆钢张紧 计算：屋盖支撑受力较小，一般不进行内力计算，杆件截计算：屋盖支撑受力较小，一般不进行内力计算，杆件截 面常按容许长细比来选择截面。面常按容许长细比来选择截面。 当支撑桁架受力较大，应按桁架体系计算内力，并当支撑桁架受力较大，应按桁架体系计算内力，并 据以选择截面。计算支撑杆件内力时，可假定在水据以选择截面。计算支撑杆件内力时，可假定在水 荷载作用下，交叉斜杆中的压杆退出工作，仅由拉荷载作用下，交叉斜杆中的压杆退出工作，仅由拉 杆受力。这样，就将原来的超静定体系简化为静定杆受力。这样，就将原来的超静定体系简化为静定
47、 体系。体系。 第二章 单层厂房钢结构设计2.3 钢屋架设计36三、檩条设计三、檩条设计1 1：实腹式檩条设计：实腹式檩条设计 优点：构造简单，制造及安装方便。优点：构造简单，制造及安装方便。 截面形式：热轧型钢（角钢、工字钢、槽钢、钢管等）、截面形式：热轧型钢（角钢、工字钢、槽钢、钢管等）、 冷弯薄壁型钢（冷弯薄壁型钢（Z Z型钢、型钢、C C型钢等）和组合截面。型钢等）和组合截面。 截面设计：常先试选截面，然后验算。截面设计：常先试选截面，然后验算。 试选截面时，檩条的截面高度根据跨度、檩距试选截面时，檩条的截面高度根据跨度、檩距 和荷载大小等因素确定，一般取檩条跨度的和荷载大小等因素确定
48、，一般取檩条跨度的 1/351/351/501/50。 截面验算时，檩条多垂直屋架坡度放置，在竖截面验算时，檩条多垂直屋架坡度放置，在竖 向荷载作用下，檩条为双向弯曲构件。按简支向荷载作用下，檩条为双向弯曲构件。按简支 梁计算其内力。梁计算其内力。2 2：格构式檩条设计：格构式檩条设计 分类：分类： 平面桁架式檩条：上弦用小角钢或槽钢，下弦用小平面桁架式檩条：上弦用小角钢或槽钢，下弦用小 角钢或圆钢，腹杆用圆钢组成。角钢或圆钢，腹杆用圆钢组成。第二章 单层厂房钢结构设计2.3 钢屋架设计37 T T 型桁架式檩条：上弦杆和腹杆不在同一平面，檩条横型桁架式檩条：上弦杆和腹杆不在同一平面，檩条横
49、截面为截面为T T 型。型。 空间空间桁架式檩条：由三个平面桁架组成的空间结构，檩桁架式檩条：由三个平面桁架组成的空间结构，檩 条横截面为三角形。条横截面为三角形。截面设计：截面设计：1.1. 平面桁架式檩条：按静定的铰接平面桁架计算平面桁架式檩条：按静定的铰接平面桁架计算 2. T 2. T 型桁架式檩条：近似地将上弦两个杆件集中到型桁架式檩条：近似地将上弦两个杆件集中到 腹杆平面后按平面桁架桁架计腹杆平面后按平面桁架桁架计 算内力。算内力。 3. 3.空间桁架式檩条：将空间桁架分解为高度分别等空间桁架式檩条：将空间桁架分解为高度分别等 于于h1和和h2的两榀平面桁架进行的两榀平面桁架进行
50、计算。两榀桁架承担的荷载可计算。两榀桁架承担的荷载可 根据总荷载按刚度进行分配。根据总荷载按刚度进行分配。3 3：檩条构造：檩条构造 檩托：实腹式檩条一般通过檩托与屋架上弦连接。檩托檩托：实腹式檩条一般通过檩托与屋架上弦连接。檩托 用短角钢或钢板做成并焊接在屋架上弦。檩条和用短角钢或钢板做成并焊接在屋架上弦。檩条和 檩托用普通螺栓连接，数量不应少于两个。檩托用普通螺栓连接，数量不应少于两个。第二章 单层厂房钢结构设计2.3 钢屋架设计38 格构式檩条的尺寸：檩条的高度一般为跨度的格构式檩条的尺寸：檩条的高度一般为跨度的1/121/121/201/20 节间长度可根据计算确定，一般取节间长度可根
