1、第第二二章章2 21 1 厂房结构的形式和布置厂房结构的形式和布置 一钢结构厂房的应用一钢结构厂房的应用 特点：承载能力大，整体刚度大，抗震性能好，耐热（但不耐火），制做安装运输方便，二、厂房结构的组成1、横向框架2、屋盖结构3、支撑体系4、吊车梁系统5、墙架体系6、维护结构三、厂房的结构设计步骤三、厂房的结构设计步骤1 1、结构选型及整体布置：结构选型及整体布置：根据根据工艺工艺要求，确定厂房的长、宽尺寸，要求，确定厂房的长、宽尺寸，确定柱网，确定框（排）架形式及尺寸（屋确定柱网，确定框（排）架形式及尺寸（屋架），吊车梁系统、支撑体系、墙架体系。架），吊车梁系统、支撑体系、墙架体系。3 3、
2、构件设计：构造、计算构件设计：构造、计算 4 4、绘制施工图 2、荷载及内力计算与组合、荷载及内力计算与组合四、柱网和温度伸缩缝布置四、柱网和温度伸缩缝布置1 1、柱网布置、柱网布置 原则：原则：工艺要求：工艺要求：生产、设备、流程、发展生产、设备、流程、发展结构要求：结构要求：稳定、强度、刚度稳定、强度、刚度经济合理：经济合理：综合分析确定综合分析确定柱距规定柱距规定（统一化规则、统一模数化）（统一化规则、统一模数化）等柱距柱网等柱距柱网不等柱距柱网不等柱距柱网2 2、温度伸缩缝、温度伸缩缝按规范要求横向、纵向均应设缝（见书表2.2）。可以设单柱，也可以设双柱来实现温度缝构造 2 22 2
3、厂房结构的框架形式厂房结构的框架形式一、横向框架主要尺寸和计算简图一、横向框架主要尺寸和计算简图1、主要尺寸跨度：跨度：L Lo o=L Lk k+2+2S S其中：其中：S S=BB+DD+b b1 1/2/2L Lo o=L=Lk k+2+2S SS S=BB+DD+b b1 1/2/2 框架由柱脚底面到横梁下弦距离框架由柱脚底面到横梁下弦距离HH：基顶基顶地面地面轨顶轨顶肩梁肩梁柱顶柱顶321hhhH)mm)(200150(1001 Ah由工艺条件确定2hmm12008003h2 2、计算简图、计算简图柱顶刚接柱顶铰接横向框架的计算高度横向框架的计算高度HH确定：确定：EI刚接cEI 刚
4、接铰接二、横向框架的荷载和内力二、横向框架的荷载和内力1 1、荷载荷载恒载（永久荷载）恒载（永久荷载）活荷载（可变荷载）活荷载（可变荷载）可变荷载按设备现行荷载规范和吊车重量（及可变荷载按设备现行荷载规范和吊车重量（及起重量）取用起重量）取用2 2、内力分析和内力组合内力分析和内力组合三、三、框框架架柱柱的的类类型型等等截面实腹截面实腹等等截面格构截面格构阶形实腹阶形实腹阶形格构阶形格构双阶柱双阶柱分离式柱分离式柱四、纵向框架的柱间支撑四、纵向框架的柱间支撑1 1、柱间支撑的作用和布置、柱间支撑的作用和布置作用：（1）保证厂房纵向刚度；（2）承受纵向荷载并传递至基础；（3）为框架柱提供平面外支
5、撑，减小 平面外计算长度。柱间支撑的布置柱间支撑的布置2、柱间支撑的形式、柱间支撑的形式2-32-3 屋盖结构屋盖结构一、屋盖结构的形式无檩体系无檩体系有檩体系有檩体系1 1、屋盖结构体系、屋盖结构体系d)a)e)b)i)f)c)k)g)h)j)中 间 屋 架托 架横 向 水 平 支 撑纵 向 水 平 支 撑系 杆中 间 屋 架系 杆刚 性 系 杆托架托架1.1.支支撑撑系系统统的的组组成成上弦横向水平支撑下弦横向水平支撑垂直支撑a)檩条屋架倾斜b)（1 1）保证钢屋盖的空间稳定性）保证钢屋盖的空间稳定性 形成几何不可变体系形成几何不可变体系 上弦横向水平支撑下弦横向水平支撑垂直支撑a)檩条屋
6、架倾斜b)（2 2）保证屋架受压上弦平面外稳定，）保证屋架受压上弦平面外稳定，同时减小下弦的受迫震动同时减小下弦的受迫震动（3 3）承受和传递纵向水平力）承受和传递纵向水平力（4 4）增加厂房的整体刚度）增加厂房的整体刚度 （1 1）上弦横向水平支撑）上弦横向水平支撑 在无檩体系中，尽管有大型屋面板可以作在无檩体系中，尽管有大型屋面板可以作为横向支撑，但考虑施工中条件不好，焊接质为横向支撑，但考虑施工中条件不好，焊接质量难以保证，加上施工过程中屋盖系统的整体量难以保证，加上施工过程中屋盖系统的整体稳定性要求，稳定性要求，必须设置必须设置。一般设在第一或第二柱间及温度缝区段两一般设在第一或第二柱
7、间及温度缝区段两端的第一柱间端的第一柱间，且其间距一般不超过，且其间距一般不超过60m60m，当厂，当厂房纵向大于房纵向大于66m66m时，跨中要增设一道。时，跨中要增设一道。（2 2）下弦横向水平支撑）下弦横向水平支撑 要设在与上弦横向水平支撑的同一柱间。要设在与上弦横向水平支撑的同一柱间。当屋架跨度大于当屋架跨度大于18m18m小于小于18m18m但有悬挂吊车但有悬挂吊车厂房内有震动设备厂房内有震动设备山墙抗风柱支在下弦上山墙抗风柱支在下弦上满足其一满足其一即要设置即要设置沿纵向柱列设在屋架端节间平面内沿纵向柱列设在屋架端节间平面内（4 4）垂直支撑）垂直支撑形成几何不可变体系形成几何不可
8、变体系的的必要构件必要构件，与上、下横向水平支撑一起，与上、下横向水平支撑一起形成形成“盒子盒子”，作为几何不可变基本单元。，作为几何不可变基本单元。L L30m30m时，两边各一道跨中一道。时，两边各一道跨中一道。L L30m30m时，除两边及中间外，还应在时，除两边及中间外，还应在端部与中部之间加设一道。端部与中部之间加设一道。18 m30mc)la)400060006000c)d)300040003000300060006000a)b)400060006000ll0150200l联系尺寸l0l0l内移尺寸a)b)c)（一）屋架的要尺寸一）屋架的要尺寸（1）跨度：柱网轴线间距为屋架标志跨度
9、柱网轴线间距为屋架标志跨度l计算跨度是屋架两端支座反力的距离计算跨度是屋架两端支座反力的距离0la.建筑要求及运输要求(3.85m）b.刚度要求vvc.经济要求使桁架杆件总重最小的高度刚接时一般不小于跨度的刚接时一般不小于跨度的1/181/181/101/10，一般为一般为1.81.82.4m2.4m缓坡梯形屋架：缓坡梯形屋架：1.81.82.1m2.1m陡坡梯形屋架为陡坡梯形屋架为0.50.51m1m一般梯形屋架和平行弦屋架：一般梯形屋架和平行弦屋架：Lh)6/110/1(三角形屋架：Lh)1/41/6(中央高度中央高度iLhh002/1i坡度坡度对于对于15m15m的三角形屋架和的三角形屋
10、架和 24m24m梯形和平行弦屋架，梯形和平行弦屋架，采用起拱，采用起拱，一般为一般为L/500L/500。1 1、荷载汇集、荷载汇集assaP/2aaPPaPaaPPaPPP/2屋架屋架（1 1）全部恒载）全部恒载+全部活载全部活载（2 2）全部恒载）全部恒载+半跨活载半跨活载（3 3）半跨屋面板）半跨屋面板+半跨活载半跨活载（1 1）计算假定）计算假定:a.a.杆轴汇交于节点中心；杆轴汇交于节点中心；b.b.节点为铰接；节点为铰接；c.c.荷载集于节点（节间荷载向两相邻节点分配）荷载集于节点（节间荷载向两相邻节点分配）（2 2）计算方法）计算方法：a.a.电算；电算；b.b.手算：图解法（
11、几何不规则屋架）手算：图解法（几何不规则屋架）解析法（几何规则屋架）解析法（几何规则屋架）（3 3）节间荷载引起的局部弯矩）节间荷载引起的局部弯矩0.800.60 0 0.800.600.60 0 0.600.600.600.600.600.600.600.600.600.600.600.600.600.600.600.601 1、截面选择的原则、截面选择的原则（1 1）选择合理的截面形式）选择合理的截面形式（2 2）规格尽可能统一）规格尽可能统一（3 3）经济、构造简单、施工方便）经济、构造简单、施工方便2 2、杆件计算长度、杆件计算长度0y0 x,lll0y0 x,llllll0y0 xl
12、l0.90llll0y0 x0.8，端斜杆端竖杆上弦杆上弦杆中央竖杆下l1N2N1l1N1N2l1N1N2abcabcabc11210y0 x5.0)0.250.75(lNNllll，另：另：钢管，轻型钢屋架不加节点板，嵌固作用小 llloyoxoxoy2ll上弦杆：上弦杆：故：故：xy2ii 选（选（b）或（）或（f）oxoyll下弦杆：下弦杆：故：故：xyii 选（选（b）或（）或（f）oxoyll故：故：xyii 选（选（a）或（）或（g）oxoy25.1ll一般腹杆：一般腹杆：故：故：xy25.1ii 选（选（a）连垂直支撑的竖杆，为保证连接不偏心，选（连垂直支撑的竖杆，为保证连接不偏
13、心，选（d）oxoyll支座斜杆：支座斜杆：故：故：xyii 选（选（a）或（）或（c）（1 1）拉杆）拉杆：按净截面强度要求选择截面，并 进行刚度验算；查10070当当压力较小时可按刚度要求选择截面压力较小时可按刚度要求选择截面fNAx(y)lilioyyoxx（2 2）压杆）压杆：按稳定要求选择截面，可假设：ld1015ld5080ld1111b)a)ld1015拉杆：l ld80i1 1 且不少于1块压杆：l ld 40i1 1 且不少于2块（1）等肢角钢不小于454、不等肢角钢不小于56364（2）承受集中荷载角钢肢最小厚度支承处总集中荷载（支承处总集中荷载（kN）25405575Q2
14、35Q235角钢厚度（角钢厚度（mm）8101214不不满足时的处理办法：满足时的处理办法：7、节点板厚度梯形钢屋架腹杆梯形钢屋架腹杆最大内力设计值（最大内力设计值（kNkN）180181300 301500 501700Q235Q235支座节点板厚度支座节点板厚度(mm)(mm)10101214Q235Q235中间节点板厚度中间节点板厚度(mm)(mm)6881012节点设计包括：节点设计包括：上弦、下弦一般节点；上弦、下弦一般节点；屋脊节点（拼接节点）；屋脊节点（拼接节点）；下弦中央节点（拼接节点）；下弦中央节点（拼接节点）；支座节点。支座节点。N51015mme 1520mm 100mm
15、 100mmN2N3eeN4N1 1 1）各杆的形心线应在节点上汇交于一点；）各杆的形心线应在节点上汇交于一点；2 2）角钢肢背至形心线的距离取）角钢肢背至形心线的距离取5 5mm的模数；的模数；3 3）节点上腹杆与腹杆、腹杆与弦杆之间的净距不小于）节点上腹杆与腹杆、腹杆与弦杆之间的净距不小于 15152020mm；1 1、节点设计的一般要求节点设计的一般要求4 4）通常节点板）通常节点板伸出弦杆角钢伸出弦杆角钢101015mm15mm；N2e 1520mmN16 6）角钢切角角钢切角（）（）（）（）（）（）（）（）8 8）角钢截面改变）角钢截面改变N1N2eM=N1eiiiKKMM（1 1）
16、一般节点）一般节点N51015mme 1520mm 100mm 100mmN2N3eeN4N11423弦杆与拼接角钢之间的焊缝：弦杆与拼接角钢之间的焊缝：wffw7.0fhNlN 两侧弦杆内里较大值。两侧弦杆内里较大值。弦杆与节点板之间的焊缝计算同前，弦杆与节点板之间的焊缝计算同前，但应注意但应注意N的取的取值值ba加劲肋底板节点板切口cea.a.底板毛面积：底板毛面积：0AfRbaAcb.b.底板厚度：底板厚度：mm166且fMtba加劲肋底板节点板切口ce c.加劲肋加劲肋 悬臂梁悬臂梁wf2f2f2wf7.02)4()4(67.024flhbRlhRw高度取决于节点板高度取决于节点板的尺
17、寸，厚度略小的尺寸，厚度略小于节点板厚度。于节点板厚度。与节点板件的焊缝：与节点板件的焊缝：4Rba加劲肋底板节点板切口cewffwff7.0flhRd.底底板与板与节点板件和加劲肋节点板件和加劲肋间的焊缝承担总反间的焊缝承担总反力力R，则焊缝验算公式为：，则焊缝验算公式为：wl图示所有焊缝总长度，并应考虑切角及起落弧图示所有焊缝总长度，并应考虑切角及起落弧点缺陷。点缺陷。1 1、支撑布置图、支撑布置图2 2、钢屋架施工图、钢屋架施工图N5N2N3N4N1160 100 10100 663 6100 6(+597kN)(+1235kN)(+559kN)(-97kN)(-355kN)4550按下图所示条件，试设计该节点，并画出施工图。按下图所示条件，试设计该节点，并画出施工图。
