单层厂房钢结构设计课件.ppt

1、17.1 厂房结构的形式和布置厂房结构的形式和布置7.2 厂房结构的框架形式厂房结构的框架形式7.3 屋盖结构屋盖结构7.4 框架柱设计特点框架柱设计特点7.5 轻型门式刚架结构轻型门式刚架结构7.6 吊车梁设计特点吊车梁设计特点7.7 墙架体系墙架体系 掌握掌握厂房的结构形式和柱网布置及计算单元的确厂房的结构形式和柱网布置及计算单元的确定；了解钢屋架的外形及腹杆形式；定；了解钢屋架的外形及腹杆形式；掌握掌握屋盖支撑屋盖支撑的作用和设置原则、的作用和设置原则、钢屋架钢屋架的节点设计。的节点设计。掌握掌握横向排架横向排架及其梁柱截面的确定；理解横向排及其梁柱截面的确定；理解横向排架的计算原理、架

2、的计算原理、柱间支撑柱间支撑的布置。的布置。了解了解吊车梁吊车梁的内力计算及构造设计。的内力计算及构造设计。了解了解墙架墙架的内力计算及构造设计。的内力计算及构造设计。7.1 厂房结构的形式和布置厂房结构的形式和布置 厂房结构一般是由屋盖结构、柱、吊车梁及制动体系、厂房结构一般是由屋盖结构、柱、吊车梁及制动体系、支撑系统及墙架等构件组成的支撑系统及墙架等构件组成的。（1）横向排架横向排架：柱与横梁或屋架组成：柱与横梁或屋架组成（2）屋盖结构屋盖结构：屋架、屋架支撑系统以及横向框架横梁、：屋架、屋架支撑系统以及横向框架横梁、托架、中间屋架、天窗架、檩条及屋面材料等。托架、中间屋架、天窗架、檩条及

3、屋面材料等。（3）支撑系统支撑系统：屋架支撑和柱间支撑，保证厂房结构必：屋架支撑和柱间支撑，保证厂房结构必需的刚度和整体稳定性需的刚度和整体稳定性（4）吊车梁吊车梁及制动体系及制动体系（5）墙架墙架（6）其他：）其他：、及工艺要求的操作平台。及工艺要求的操作平台。抗风柱抗风柱吊车梁吊车梁缝缝 脱开脱开吊车梁吊车梁屋盖体系分类屋盖体系分类:无檩屋盖无檩屋盖：屋面荷载直接通过大型屋面板传递给屋架：屋面荷载直接通过大型屋面板传递给屋架 优点：屋盖横向刚度大，整体性好，构造简单，施工优点：屋盖横向刚度大，整体性好，构造简单，施工方便等；方便等；缺点：屋盖自重大，缺点：屋盖自重大，不利于抗震不利于抗震，

4、其多用于有桥式吊，其多用于有桥式吊车的厂房屋盖中。车的厂房屋盖中。有檩屋盖有檩屋盖：当屋面采用：当屋面采用轻型材料轻型材料如石棉瓦、瓦楞铁、压如石棉瓦、瓦楞铁、压型钢板和铁丝网水泥槽板等时，屋面荷载要型钢板和铁丝网水泥槽板等时，屋面荷载要通过檩条通过檩条再再传递给屋架传递给屋架 优点：构件重量轻，用料省；优点：构件重量轻，用料省；缺点：屋盖构件数量较多，构造较复杂，缺点：屋盖构件数量较多，构造较复杂，整体刚度较差。整体刚度较差。檩条承板屋架梁承板屋架支撑体系屋架支撑体系檩条：檩条：冷弯薄壁型钢冷弯薄壁型钢压型钢板（压型钢板（0.8mm1.5mm）7.1.3 厂房结构柱网及伸缩缝的布置厂房结构柱

5、网及伸缩缝的布置 7.1.3.1 柱网布置 原则原则：（：（1）满足）满足工艺要求工艺要求；（2）满足）满足结构要求结构要求：横向刚架或排架；：横向刚架或排架；（3）符合）符合经济合理要求经济合理要求；（4）符合结构规定要求（标准化要求）：一）符合结构规定要求（标准化要求）：一般为般为6m，12m，也可，也可“抽柱抽柱”处理。处理。7.1.2 厂房结构设计步骤厂房结构设计步骤 结构方案结构方案静力计算静力计算 构件及连接计算构件及连接计算绘制施工图绘制施工图尽可能的采用标准图集尽可能的采用标准图集此处抽柱此处抽柱托架托架 屋架的跨度和间距屋架的跨度和间距取决于取决于柱网布置，柱网布置取柱网布置

6、，柱网布置取决于建筑物决于建筑物工艺要求工艺要求和和经济要求经济要求。常用尺寸常用尺寸 横向跨度横向跨度：12,18,24,30,36 （基本跨度）（基本跨度）15 21 27 33 （扩展跨度）（扩展跨度）纵向纵向柱距柱距(m)重钢厂房：重钢厂房：6,12 轻钢厂房：轻钢厂房：18,24图图2-2 2-2 柱网布置柱网布置计算单元计算单元（1）温度伸缩缝）温度伸缩缝 当厂房平面尺寸较大时，为当厂房平面尺寸较大时，为避免过大的温度变形和应避免过大的温度变形和应力力，应在厂房的横向和纵向设置温度伸缩缝。，应在厂房的横向和纵向设置温度伸缩缝。温度区段长度见温度区段长度见P166表表7.1。伸缩缝的

7、做法：从伸缩缝的做法：从，将相邻区段，将相邻区段上部结构的构件完全分开。根据上部结构的构件完全分开。根据，可取，可取3060mm。措施：（措施：（1）双柱方案（砌体中为双墙方案）；）双柱方案（砌体中为双墙方案）；（2）调整柱距，出挑檩条。）调整柱距，出挑檩条。尽可能地避免设置纵向伸缩缝尽可能地避免设置纵向伸缩缝 结构情况结构情况 纵向温度区段纵向温度区段(垂直屋架或垂直屋架或构架跨度方向构架跨度方向)横向温度区段横向温度区段(屋架或屋架或构架跨度方向构架跨度方向)柱顶刚接柱顶刚接柱顶铰接柱顶铰接 采暖房屋和非采采暖房屋和非采暖地区的房屋暖地区的房屋 热车间和采暖地热车间和采暖地区的非采暖房屋区

8、的非采暖房屋 露天露天结构结构 220120150180100125120-表表1 温度区段长度表温度区段长度表(m)温度区段长度温度区段长度 220M 220M ：保证缝两侧构件在地震时：保证缝两侧构件在地震时。因此，防震缝地宽度按厂房高度和地震设计烈度因此，防震缝地宽度按厂房高度和地震设计烈度等情况设定。一般单层厂房为等情况设定。一般单层厂房为5090mm，纵横跨，纵横跨交接处交接处100150mm。：同温度伸缩缝：同温度伸缩缝 ：高层钢结构建筑中不宜设置防震缝：高层钢结构建筑中不宜设置防震缝？：使承载相差较大的两部份建筑能各自发生沉降。：使承载相差较大的两部份建筑能各自发生沉降。：把缝两

9、侧的结构；连同基础一起分开。：把缝两侧的结构；连同基础一起分开。：1）多跨厂房结构中，通常将跨度较大且受起重）多跨厂房结构中，通常将跨度较大且受起重量较重的一侧同跨度小，起重量小的一层分开；量较重的一侧同跨度小，起重量小的一层分开；2）厂房和办公用房分开。）厂房和办公用房分开。对三缝应综合考虑，用对三缝应综合考虑，用。7.2 厂房结构的框架形式厂房结构的框架形式 单跨、双跨和多跨单跨、双跨和多跨 梁柱铰接梁柱铰接（排架排架）和）和梁柱刚接梁柱刚接（刚架刚架）。）。梁柱铰接：梁柱铰接：优点优点：对支座沉降反应较小；：对支座沉降反应较小；节点简单，端点无弯矩；下弦受拉节点简单，端点无弯矩；下弦受拉

10、 缺点缺点：横向刚度较差，柱底弯矩大。：横向刚度较差，柱底弯矩大。适合适合：高度较低，刚度容易满足，吊车小。：高度较低，刚度容易满足，吊车小。梁柱刚接梁柱刚接：（刚架）具有良好的横向刚度，但对：（刚架）具有良好的横向刚度，但对支座不均匀沉降及温度作用支座不均匀沉降及温度作用比较敏感，需采取防比较敏感，需采取防止不均匀沉降的措施。止不均匀沉降的措施。适合适合：厂房高，吊车大，：厂房高，吊车大，刚度要求高（整体变形小），刚度要求高（整体变形小），单跨厂房常用刚接。单跨厂房常用刚接。刚架多跨排架 轻钢厂房轻钢厂房：采用的门式刚架属于横梁与柱刚接，而：采用的门式刚架属于横梁与柱刚接，而且由于结构自重与

11、传统单层厂房钢结构相比大为减轻，且由于结构自重与传统单层厂房钢结构相比大为减轻，沉降问题不甚严重，因而是一种较好的结构形式。沉降问题不甚严重，因而是一种较好的结构形式。7.2.1.1 主要尺寸主要尺寸（1）跨度）跨度 L0=LK+2S (7.1)S=B+D+b1/2 (7.2)（2）柱脚底面至横梁下弦底部距离）柱脚底面至横梁下弦底部距离H H=h1+h2+h3 (7.3)（3）计算简图）计算简图 计算跨度计算跨度L(或或L1、L2)取两上柱轴线间的距离。取两上柱轴线间的距离。几何高度几何高度H1、H2的确定，的确定，取决于横梁（或屋盖）与取决于横梁（或屋盖）与柱的连接形式柱的连接形式：刚接刚接

12、还是还是铰接？铰接？有限刚度有限刚度：对柱顶的横向荷载，当满足下式的条件时，可：对柱顶的横向荷载，当满足下式的条件时，可近似认为近似认为横梁的刚度为无穷大横梁的刚度为无穷大，即，即柱顶刚接柱顶刚接；否则横梁刚度；否则横梁刚度按有限刚度考虑：按有限刚度考虑：KAB/KAC4 （7.5）式中：式中：KAB横梁远端固定使近端横梁远端固定使近端A点转动单位角时在点转动单位角时在A点所需点所需施加的力矩值；施加的力矩值；KAC柱在柱在A点转动单位角时在点转动单位角时在A点所需施加的点所需施加的力矩值；力矩值；类似：类似：梁柱线刚度比；梁柱线刚度比；P147公式（公式（6.23）（6.24）。）。高度高度

13、H：柱顶：柱顶刚接刚接时，可取为柱脚底面至框架下弦轴线的距离时，可取为柱脚底面至框架下弦轴线的距离(横梁假定为无限刚性横梁假定为无限刚性)，或柱脚底面至横梁端部形心的距离，或柱脚底面至横梁端部形心的距离(横梁横梁为有限刚性为有限刚性）；柱顶）；柱顶铰接铰接时，应取为柱脚底面至横梁主要支承节时，应取为柱脚底面至横梁主要支承节点间距离。点间距离。对对阶形柱阶形柱应以肩梁上表面作分界线将应以肩梁上表面作分界线将H划分为上部柱高度划分为上部柱高度H1和和下部柱高度下部柱高度H2。H0=H 为柱的计算长度系数；为柱的计算长度系数；与与柱上下端约束程度柱上下端约束程度K值值有有关。关。K为为柱端的梁柱线刚

14、度比柱端的梁柱线刚度比，详见，详见P147式（式（6.236.24）以及以及P149。2(a)cr22(c)cr22(g)cr22(e)cr20.50.721.0EINHEINHEINHEINH （4）计算简图）计算简图 空 间 单 层 厂 房平 面 单 层 厂 房 框 架铰接或刚接的平面框架忽 略 空 间共 同 作 用忽 略 柱 与 基 础 间 的 弹 性 刚 度假 定 柱 与 横 梁 的 连 接 形 式计算单元计算单元 7.2.2 横向框架荷载和内力横向框架荷载和内力 7.2.2.1 荷载荷载 ：屋盖系统、柱、吊车梁系统、墙架、墙板及：屋盖系统、柱、吊车梁系统、墙架、墙板及设备管道等的自重

15、。设备管道等的自重。：风荷载、雪荷载、积灰荷载、屋面均布活荷：风荷载、雪荷载、积灰荷载、屋面均布活荷载、吊车荷载、地震荷载等。载、吊车荷载、地震荷载等。冰裹荷载冰裹荷载 温度应力、基础不均匀沉降、纵向荷载、吊车荷载。温度应力、基础不均匀沉降、纵向荷载、吊车荷载。一般不与屋面均布活荷载一般不与屋面均布活荷载，积灰荷载与，积灰荷载与雪荷载或屋面均布活荷载两者中的雪荷载或屋面均布活荷载两者中的同时考虑。同时考虑。7.2.2.2 内力分析和组合内力分析和组合 按结构力学的方法进行，也可利用现成的图按结构力学的方法进行，也可利用现成的图表或计算机程序分析框架内力。表或计算机程序分析框架内力。（1）上段柱

16、和下段柱的上下端截面中的弯矩）上段柱和下段柱的上下端截面中的弯矩M、轴、轴向力向力N和剪力和剪力V。（2）柱脚锚固螺栓的计算内力。）柱脚锚固螺栓的计算内力。（3）时，时，4种种最不利的横梁最不利的横梁M、V进行组合：进行组合：（a）使屋架下弦杆产生最大压力；）使屋架下弦杆产生最大压力；（b）使屋架上弦杆产生最大压力，同时也使下弦杆产）使屋架上弦杆产生最大压力，同时也使下弦杆产生最大拉力；生最大拉力；（c、d）使腹杆产生最大拉力或最大压力。）使腹杆产生最大拉力或最大压力。考虑施工情况，但只考虑屋面恒荷载所产生的支座端弯考虑施工情况，但只考虑屋面恒荷载所产生的支座端弯矩和水平力的不利作用，矩和水平

17、力的不利作用，。一般采用简化规则由可变荷载效应控制的组合：一般采用简化规则由可变荷载效应控制的组合：（1）恒荷载恒荷载+1.0可变荷载；可变荷载；组合系数组合系数 （2）恒荷载）恒荷载+0.9(可变荷载可变荷载1+可变荷载可变荷载2)（3）地震区应参照）地震区应参照建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范进行进行。（4）对单层吊车的厂房，）对单层吊车的厂房，垂直轮压及横向水平力垂直轮压及横向水平力一般根据一般根据同同一跨间、两台满载吊车并排运行一跨间、两台满载吊车并排运行的不利情况考虑，对多跨厂房一的不利情况考虑，对多跨厂房一般只考虑般只考虑4台吊车台吊车作用。作用。当对采用两台及两台以上吊车的竖向和

18、水平荷载组合时，当对采用两台及两台以上吊车的竖向和水平荷载组合时，应根据参与组合的应根据参与组合的及其及其，乘以相应的，乘以相应的。工作级别是以工作级别是以起重机的寿命为标准起重机的寿命为标准，在荷载不同、作用，在荷载不同、作用频次不同的情况下，具有相同寿命的起重机划分在同一级别。频次不同的情况下，具有相同寿命的起重机划分在同一级别。划分工作级别划分工作级别目的目的是为设计、制造和用户的选用之间提是为设计、制造和用户的选用之间提供合理、统一的技术基础和参考标准，进而取得较好的安全供合理、统一的技术基础和参考标准，进而取得较好的安全和经济效果，使起重机的工作状态得到比较准确的反映和经济效果，使起

19、重机的工作状态得到比较准确的反映。按结构形式可分为按结构形式可分为、和和三大类。三大类。有实腹式和格构式两种。将吊车梁支于牛腿上，构有实腹式和格构式两种。将吊车梁支于牛腿上，构造简单，但造简单，但，只适用于吊车起重量，只适用于吊车起重量Q150 kN，或无吊车且厂房高度较小的轻型厂房中。，或无吊车且厂房高度较小的轻型厂房中。实腹式实腹式 格构式格构式 也可分为也可分为实腹式和格构式实腹式和格构式两种。由于吊车梁或吊车两种。由于吊车梁或吊车桁架支承在柱截面变化的肩梁处，桁架支承在柱截面变化的肩梁处，构造合理，其用，构造合理，其用钢量比等截面柱节省，因而在厂房中广泛应用。钢量比等截面柱节省，因而在

20、厂房中广泛应用。实腹式实腹式 格构式格构式 构造简单，制作和安装比较方便，但用钢量比阶构造简单，制作和安装比较方便，但用钢量比阶形柱多，且刚度较差，只宜用于吊车轨顶标高低于形柱多，且刚度较差，只宜用于吊车轨顶标高低于10 m，且吊，且吊车起重量车起重量Q750 kN的情况，或者相邻两跨吊车的轨顶标高相差的情况，或者相邻两跨吊车的轨顶标高相差很悬殊，而低跨吊车的起重量很悬殊，而低跨吊车的起重量Q500kN的特殊情况。的特殊情况。实腹式实腹式 格构式格构式 7.2.4 纵向框架的柱间支撑纵向框架的柱间支撑 柱间支撑与厂房框架柱相连接，其柱间支撑与厂房框架柱相连接，其：组成坚强的纵向构架，保证厂房的

21、组成坚强的纵向构架，保证厂房的；承受厂房承受厂房（风荷载、吊车纵向水平荷载及温（风荷载、吊车纵向水平荷载及温度应力、地震力等），并传至基础；度应力、地震力等），并传至基础；可作为框架柱在框架平面外的支点，减少柱在框架平可作为框架柱在框架平面外的支点，减少柱在框架平面外的面外的。柱间支撑由两部分组成：在吊车梁以上的部分称为柱间支撑由两部分组成：在吊车梁以上的部分称为，吊车梁以下部分称为吊车梁以下部分称为。下层柱间支撑与柱和吊车梁一起在纵向组成下层柱间支撑与柱和吊车梁一起在纵向组成。1），下层支撑下层支撑应该设在应该设在。2）当）当而车间而车间：下层支撑设在两端：下层支撑设在两端不会产生很大的温度

22、应力，而对厂房纵向刚度却能提高很多，不会产生很大的温度应力，而对厂房纵向刚度却能提高很多，这时放在两端才是合理的。这时放在两端才是合理的。（3）温度区段温度区段90m时，中央设一道下层支撑时，中央设一道下层支撑(a)；温度区段温度区段90m，在，在1/3处各设一道支撑处各设一道支撑(b)，以免传力路程，以免传力路程太长。太长。十字交叉式、八字式、门架式等十字交叉式、八字式、门架式等 十字交叉式：构造简单、传力直接、用料节省，最为普遍。十字交叉式：构造简单、传力直接、用料节省，最为普遍。八字式、门架式八字式、门架式 上层柱间支撑：承受山墙传来的风荷载；上层柱间支撑：承受山墙传来的风荷载；下层柱间

23、支撑：风荷载、吊车的纵向水平荷载。下层柱间支撑：风荷载、吊车的纵向水平荷载。根据具体情况按根据具体情况按（拉杆或（拉杆或压杆压杆）设计。）设计。7.3 屋盖结构屋盖结构 ：一般用于预应力混凝土大型屋面板等重：一般用于预应力混凝土大型屋面板等重型屋面，跨度通常采用型屋面，跨度通常采用6m，有条件时也可采用，有条件时也可采用12m。，从而使屋架和柱，从而使屋架和柱的荷载增加，且由于大型屋面板与屋架上弦杆的的荷载增加，且由于大型屋面板与屋架上弦杆的常常常常得不到保证，只能得不到保证，只能。对比：砌体中刚性、弹性和钢弹性方案对比：砌体中刚性、弹性和钢弹性方案 我国将砌体结构房屋根据房屋的刚度分为三我国

24、将砌体结构房屋根据房屋的刚度分为三种计算方案：刚性方案、弹性方案和刚弹性方案。种计算方案：刚性方案、弹性方案和刚弹性方案。横墙较多且间距较小，其屋盖和层间楼盖可横墙较多且间距较小，其屋盖和层间楼盖可以视作结构的横隔板，这种房屋属于刚性结构；以视作结构的横隔板，这种房屋属于刚性结构；横墙很少、间距超过一定范围的则属于弹性结构。横墙很少、间距超过一定范围的则属于弹性结构。：常用于：常用于的情况。如压型钢板、的情况。如压型钢板、压型铝合金板、石棉瓦、瓦楞铁皮。压型铝合金板、石棉瓦、瓦楞铁皮。制作方便，施工速度快。制作方便，施工速度快。当压型钢板或压型铝板与檩条进行可靠连接后，形成一当压型钢板或压型铝

25、板与檩条进行可靠连接后，形成一，能有效地传递屋面纵横方向的，能有效地传递屋面纵横方向的(包括风荷载及包括风荷载及吊车制动力等吊车制动力等)，。这一现象可称为。这一现象可称为。随着我国随着我国的颁布，在墙的颁布，在墙面、屋面均采用压型钢板作围护材料的房屋设计中已逐步面、屋面均采用压型钢板作围护材料的房屋设计中已逐步开始开始对屋面刚度的贡献。对屋面刚度的贡献。三角形、梯形、平行弦和人字形平面桁架等。三角形、梯形、平行弦和人字形平面桁架等。桁架应用极广，适应跨度范围桁架应用极广，适应跨度范围(6m，60m)非常大。非常大。平面桁架结构是由上下弦杆和腹杆组成，平面桁架结构是由上下弦杆和腹杆组成，。在桁

26、架内部，在桁架内部，。，拉压由桁架形式和，拉压由桁架形式和荷载作用形式确定。荷载作用形式确定。桁架实际受力比较复杂，为简化计算采用桁架实际受力比较复杂，为简化计算采用：因因，故，故情况与矩情况与矩形桁架相反，即形桁架相反，即。（4）弧形桁架：桁架的高度变化与弯矩图变化一致，）弧形桁架：桁架的高度变化与弯矩图变化一致，即上弦为抛物线形。即上弦为抛物线形。弦杆各节间内力全等，是弦杆各节间内力全等，是但施但施工复杂，故较少采用。工复杂，故较少采用。在其它条件相同情况下，受力最合理，节点构造最简单，在其它条件相同情况下，受力最合理，节点构造最简单，用料最经济，自重最轻，施工也可行的是用料最经济，自重最

27、轻，施工也可行的是。但其上。但其上弦非直线制作较复杂，仅适用于较大跨度的情况。弦非直线制作较复杂，仅适用于较大跨度的情况。支承中间屋架的桁架称为支承中间屋架的桁架称为托架托架，托架一般采用平行弦桁，托架一般采用平行弦桁架，其腹杆采用带竖杆的人字形体系。架，其腹杆采用带竖杆的人字形体系。分为下承式、上承式、单壁式、双壁式。分为下承式、上承式、单壁式、双壁式。有时为了更好地有时为了更好地，避免房屋外面气流的干，避免房屋外面气流的干扰，对纵向天窗还设置有扰，对纵向天窗还设置有。屋盖上弦横向水平支撑屋盖上弦横向水平支撑 屋盖下弦横向水平支撑屋盖下弦横向水平支撑 屋盖下弦纵向水平支撑屋盖下弦纵向水平支撑

28、 竖向支撑竖向支撑 系杆系杆=30m30m屋盖支撑作用示意图屋盖支撑作用示意图 a.保证屋盖结构的保证屋盖结构的。几何可变体几何可变体系屋架侧倾系屋架侧倾几何不变体几何不变体系屋架稳定系屋架稳定(1)屋盖支撑的作用屋盖支撑的作用 c.为弦杆提供适当的为弦杆提供适当的 支撑可作为屋架弦杆的侧向支承点，减小弦杆支撑可作为屋架弦杆的侧向支承点，减小弦杆在屋架在屋架平面外的计算长度平面外的计算长度，保证受压上弦杆的，保证受压上弦杆的侧向稳定侧向稳定，并使受拉下弦保持足够的侧向刚度。，并使受拉下弦保持足够的侧向刚度。d.承担并传递承担并传递 如传递风荷载、悬挂吊车水平荷载和地震荷载。如传递风荷载、悬挂吊

29、车水平荷载和地震荷载。e.保证结构保证结构（2）屋盖支撑的布置）屋盖支撑的布置 a.水平支撑水平支撑:在在或只或只的屋盖中都应设的屋盖中都应设置屋架置屋架，当有天窗架时，天，当有天窗架时，天窗架上弦也应设置横向水平支撑。窗架上弦也应设置横向水平支撑。，一般设在第一个柱间或设，一般设在第一个柱间或设在第二个柱间，间距在第二个柱间，间距L060m；当当 L060m，尚应在中部增设，以符合此要求。，尚应在中部增设，以符合此要求。上弦横向水平支撑布置图上弦横向水平支撑布置图 当房屋较高、跨度较大、空间刚度要求较当房屋较高、跨度较大、空间刚度要求较高时，设有支承中间屋架的高时，设有支承中间屋架的托架托架

30、有重级或大吨位有重级或大吨位的中级工作制桥式吊车、壁行吊车或有锻锤等的中级工作制桥式吊车、壁行吊车或有锻锤等较较大振动设备大振动设备置纵向水平支撑。置纵向水平支撑。存在较大的纵向水平荷载存在较大的纵向水平荷载 纵向水平支撑和横向水平支撑形成纵向水平支撑和横向水平支撑形成封闭体系封闭体系将大大提高房屋的纵向刚度将大大提高房屋的纵向刚度。下弦水平支撑布置图下弦水平支撑布置图 当当L12m时，纵向水平支撑时，纵向水平支撑通常通常布置在布置在屋架下弦屋架下弦平面平面；但三角形屋架及端斜杆为下降式且主要支座但三角形屋架及端斜杆为下降式且主要支座设在上弦处的梯形屋架和人字形屋架，设在上弦处的梯形屋架和人字

31、形屋架，也可以设也可以设置在上弦平面内置在上弦平面内。L 12m时，纵向水平支撑时，纵向水平支撑宜宜布置在屋架的布置在屋架的上弦平面内。上弦平面内。屋架的垂直支撑布置屋架的垂直支撑布置屋盖支撑布置图屋盖支撑布置图 .：根据受力判断刚性和柔性系杆。：根据受力判断刚性和柔性系杆。刚性系杆：能承受刚性系杆：能承受也能承受也能承受的系杆。的系杆。柔性系杆：只能承受柔性系杆：只能承受的系杆。的系杆。为为组成空间稳定体的屋架提供组成空间稳定体的屋架提供上下弦的上下弦的。在在垂直支撑的平面内垂直支撑的平面内一般设置上下弦系杆；一般设置上下弦系杆；屋脊节点屋脊节点及及主要支承节点主要支承节点处需设置处需设置刚

32、性系杆刚性系杆，当屋架横向支撑设在端部第二柱间时，当屋架横向支撑设在端部第二柱间时，所所有系杆均应为有系杆均应为刚性系杆刚性系杆。天窗侧柱处及下弦跨中或跨中附近设置天窗侧柱处及下弦跨中或跨中附近设置柔性系杆柔性系杆；上弦横向水平支撑布置图上弦横向水平支撑布置图下弦水平支撑布置图下弦水平支撑布置图 各种支撑都是一个，桁架的腹杆一般采用。（3 3）屋盖支撑的杆件及支撑的计算原则屋盖支撑的杆件及支撑的计算原则竖腹杆：竖杆竖腹杆：竖杆弦杆：相邻屋架弦杆兼作弦杆：相邻屋架弦杆兼作横向支撑桁架的弦杆横向支撑桁架的弦杆腹杆腹杆 支撑支撑桁架桁架 斜腹杆：支撑斜腹杆：支撑 7.3.3 简支屋架设计简支屋架设计

33、7.3.3.1 桁架内力计算桁架内力计算 计算内力系数计算内力系数221LEIcrP22)5.0(2LEIcrP22)(3LEIcrP 7.3.3.2 桁架杆件的计算长度桁架杆件的计算长度(1)受压弦杆和单系腹杆的计算长度受压弦杆和单系腹杆的计算长度 不仅两端所连拉杆较小，而且其自身线刚度大，腹不仅两端所连拉杆较小，而且其自身线刚度大，腹杆难于约束其变形，故杆难于约束其变形，故l0 x=l。结点所接杆件甚少，特别是拉杆，故结点所接杆件甚少，特别是拉杆，故l0 x=l。上弦节点所连接杆少，可视为铰接；上弦节点所连接杆少，可视为铰接；下弦节点所连接拉杆多，且下弦杆线刚度较大，故下弦节点所连接拉杆多

34、，且下弦杆线刚度较大，故约束作用明显，根据尺寸分析偏于安全取约束作用明显，根据尺寸分析偏于安全取l0 x=0.8l。30m 屋架杆件的计算长度屋架杆件的计算长度 桁架平面外，节点板的刚度很少，不可能对杆件桁架平面外，节点板的刚度很少，不可能对杆件端部有所约束，故取端部有所约束，故取。对于弦杆取侧向支承点（系杆）的距离。对于弦杆取侧向支承点（系杆）的距离。(4)斜平面杆件的计算长度斜平面杆件的计算长度 桁架各杆件在平面内和平面外的计算长度桁架各杆件在平面内和平面外的计算长度l0 如桁架受压弦杆侧向支撑点间的距离为两倍节间长度，如桁架受压弦杆侧向支撑点间的距离为两倍节间长度，且且两节间弦杆内力不等

35、时两节间弦杆内力不等时，该弦杆在，该弦杆在桁架平面外的计算桁架平面外的计算长度长度按下式计算：按下式计算：式中式中：N1较大压力；较大压力；N2较小压力。较小压力。20y111(0.750.25)0.5NlllN(6)交叉腹杆的计算长度交叉腹杆的计算长度 交叉腹杆在交叉点有交叉腹杆在交叉点有两种构造方式两种构造方式 1）两杆均不断开；）两杆均不断开；2）一杆不断，另一杆断开而用节点板拼接。）一杆不断，另一杆断开而用节点板拼接。（1）桁架平面内桁架平面内 无论拉杆或压杆，两杆互为支承点，取节点中心到交无论拉杆或压杆，两杆互为支承点，取节点中心到交叉点间的距离，即叉点间的距离，即l0 x=0.5l

36、。（2）桁架平面外桁架平面外 拉杆拉杆：可作为压杆的平面外支承点。：可作为压杆的平面外支承点。压杆压杆：除非受力较小且又不断开，否则不起支点作用：除非受力较小且又不断开，否则不起支点作用 因此，交叉腹杆平面外计算长度与因此，交叉腹杆平面外计算长度与杆件受拉杆件受拉或或受压受压有有关，也与关，也与轴力大小轴力大小及及杆件断开情况杆件断开情况有关。有关。)(yzyxyz 角钢杆件截面形式角钢杆件截面形式优点：优点：耐腐蚀，经济性好（节省钢材耐腐蚀，经济性好（节省钢材12%15%)。T T型钢型钢-屋架弦杆屋架弦杆 T T型钢型钢-屋架弦杆屋架弦杆002yxllyx2ii00yxllyxii00yx

37、llyxii0 x0y0.8lllloyox1.25ll双壁式屋架杆件的截面形式双壁式屋架杆件的截面形式 屋架构造的一般要求屋架构造的一般要求 同一榀屋架中，角钢的同一榀屋架中，角钢的规格不超过规格不超过56种种；最小角钢最小角钢 L454、L56364；L18m 的小角钢的小角钢屋架不受此限。屋架不受此限。7.3.3.4 一般构造要求一般构造要求 屋架杆件中的填板。屋架杆件中的填板。作用作用：保证两角钢共同工作。：保证两角钢共同工作。间距间距：压杆：压杆 拉杆拉杆 数量数量：不小于：不小于2 2个。个。ilz40ilz80任务：任务：确定节点构造，连接焊缝及节点承载力计算。确定节点构造，连接

38、焊缝及节点承载力计算。节点的构造应传力路线明确、简捷、制作安装方便。节点的构造应传力路线明确、简捷、制作安装方便。注意：注意：节点板只在弦杆与腹杆之间传力，不直接参与节点板只在弦杆与腹杆之间传力，不直接参与传递弦杆内力，弦杆若在传递弦杆内力，弦杆若在节点板处断开节点板处断开，应设置，应设置拼接角拼接角钢钢在两弦杆间直接传力。在两弦杆间直接传力。7.3.3.5 桁架节点设计桁架节点设计拼接节点与拼接角钢拼接节点与拼接角钢切边切边冷弯冷弯(1)(1)双角钢截面杆件的节点双角钢截面杆件的节点iii(7.7)KMMK受动载时，受动载时，50a 节点的构造与计算节点的构造与计算 腹杆节点板构造满焊一般节

39、点一般节点构造角焊缝构造角焊缝N1N2N3N4N1N2N3N4N弦杆力分配系数角钢肢背、肢尖焊缝内21,KK寸肢背、肢尖焊缝焊脚尺21,ffhh角焊缝强度设计值wff21NNN11127.021fwffwhfhNKl肢背焊缝：肢背焊缝：肢尖焊缝：肢尖焊缝：22227.022fwffwhfhNKl1wfft2fw12 0.7Qfh l22227.027.026)(222wffwffwtffflhNlhMfNPNP较小，近似按只承受轴力时较小，近似按只承受轴力时”焊缝”和“设计和验算“分配到肢尖和肢背，以BAN的肢尖和肢背的分配系数将的肢尖和肢背的分配系数将 构造：构造：拼接角钢拼接角钢采用与弦杆

40、相同的规格，采用与弦杆相同的规格，切去竖肢切去竖肢及及切去直角边棱切去直角边棱，安装螺栓，安装螺栓，拼接角钢与节点板各焊于不同的连接单元拼接角钢与节点板各焊于不同的连接单元。fwffhfhNl27.041blL12拼接角钢长度为拼接角钢长度为wfwfflhNK7.0215.0max1肢背焊缝：wfwfflhNK7.0215.0max2肢尖焊缝：构造：拼接角钢的弯折角用构造：拼接角钢的弯折角用热弯热弯形成，安装螺栓形成，安装螺栓2 2个。个。计算：计算：弦杆和拼接角钢间焊缝算法弦杆和拼接角钢间焊缝算法与下弦跨中节点与下弦跨中节点 相同，相同，弦杆和节点板间焊缝算法弦杆和节点板间焊缝算法与上弦节点

41、与上弦节点 相同。相同。屋架与柱子的连接可以设计成屋架与柱子的连接可以设计成铰接铰接或或刚接刚接。屋架与柱的刚接屋架与柱的刚接刚接节点连接焊缝刚接节点连接焊缝传递内力由以下两部传递内力由以下两部分组成：分组成：屋面荷载产生的屋面荷载产生的横梁端反力横梁端反力；横梁端弯矩在上横梁端弯矩在上下弦轴线处产生下弦轴线处产生附加附加水平力水平力、附加竖向反附加竖向反力力，下弦处水平力下弦处水平力中中还应包括框架内力组还应包括框架内力组合的相应水平剪力。合的相应水平剪力。节点板节点板加劲肋加劲肋底板底板锚栓锚栓加劲肋作用：加劲肋作用：提高支座节点的提高支座节点的侧向侧向刚度刚度，使支座，使支座底板受力底板

42、受力均匀均匀，减少，减少底板底板弯矩。弯矩。支座节点力的传递路线为：支座节点力的传递路线为：节点板节点板 H H形焊缝形焊缝底底板板 屋架杆件屋架杆件合力合力R RL L形焊缝形焊缝加劲肋加劲肋 底板：底板：底板面积：底板面积：00AfRAAAcn锚栓孔面积0A 底板厚度底板厚度：按均布荷载下板的抗弯计算按均布荷载下板的抗弯计算，将基础反，将基础反力看成均布荷载力看成均布荷载q q，底板被节点板和加劲肋分成，底板被节点板和加劲肋分成4 4块两相块两相邻边支撑的板，其单位宽度的弯矩为：邻边支撑的板，其单位宽度的弯矩为：21qaMnARq 底板下的平均压应力：fMt6底板厚度：加劲肋：加劲肋：按悬臂梁计算按悬臂梁计算，固端截面的剪力，固端截面的剪力4RV 固端截面弯矩固端截面弯矩eVM加劲肋与节点板间竖向焊缝加劲肋与节点板间竖向焊缝L:L:焊缝受力：焊缝受力：4RV eVMwffwffwtffflhNlhMf7.027.026)(222焊缝验算：焊缝验算：支座节点板、加劲肋与支座底板的水平焊缝：支座节点板、加劲肋与支座底板的水平焊缝：传递全部反力传递全部反力R R。wfwffflhR7.0的水平焊缝总长度节点板、加劲肋与底板wl 7.3.3.6 桁架施工图桁架施工图屋盖支撑的作用及组成？屋盖支撑的作用及组成？