钢结构设计原理2钢结构厂房.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020年5月29日星期五,#,07 六月 2025,钢结构设计原理2钢结构厂房,21 厂房结构的形式和布置,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,1、,结构选型及整体布置：,根据,工艺,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（屋架），吊车梁系统、支撑体系、墙架体系。,3、,构件设计：构造、计算,4、,绘制施工图,2、荷载及内力计算与组合,四、柱网和温度伸缩缝布置,1、柱网布置,原则：,工艺要求：,生产、设备、流程、发展,结构要求：,稳定、强度、刚度,经济合理：,综合分析确定,柱距规定,（统一化规则、统一模数化）,等柱距柱网,不等柱距柱网,2、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,22,厂房结构的框架形式,一、横向框架主要尺寸和计算简图,1、主要尺寸,跨度：L,o,=,L,k,+2,S,其中：S,=,B,+,D,+,b,1,/2,L,o,=L,k,+2,S,S,=,B,+,D,+,b,1,/2,框架由柱脚底面到横梁下弦距离,H,：,基顶,地面,轨顶,肩梁,柱顶,2、计算简图,柱顶刚接,柱顶铰接,横向框架的计算高度,H,确定：,二、横向框架的荷载和内力,1、,荷载,恒载（永久荷载）,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,起重量）取用,2、,内力分析和内力组合,三、框架柱的类型,等截面实腹,等截面格构,阶形实腹,阶形格构,双阶柱,分离式柱,四、纵向框架的柱间支撑,1、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撑，减小,平面外计算长度。,柱间支撑的布置,2、柱间支撑的形式,2-3,屋盖结构,一、屋盖结构的形式,无檩体系,有檩体系,1、屋盖结构体系,19,2.屋架的形式,20,3.托架、天窗架形式,托架,21,天窗架,22,二、屋盖支撑,1.支撑系统的组成,23,2、支撑的作用,（1）保证钢屋盖的空间稳定性,形成几何不可变体系,24,（2）保证屋架受压上弦平面外稳定，,同时减小下弦的受迫震动,（3）承受和传递纵向水平力,（4）增加厂房的整体刚度,25,3、支撑的布置及要求,（1）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稳定性要求，,必须设置,。,一般设在第一或第二柱间及温度缝区段两端的第一柱间,，且其间距一般不超过60m，当厂房纵向大于66m时，跨中要增设一道。,26,（2）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。,当屋架跨度大于18m,小于18m但有悬挂吊车,厂房内有震动设备,山墙抗风柱支在下弦上,满足其一即要设置,27,（3）,纵向水平支撑,沿纵向柱列设在屋架端节间平面内,1）硬钩吊车或抓斗等类似吊车；2）设有壁行吊车或双层吊车的厂房；3）有 5t 以上锻锤的厂房；4）屋盖有托架和中间屋架时；5）跨度30m,轨顶标高15m，并有大 吨位吊车。,28,（4）垂直支撑,形成几何不可变体系的,必要构件,，与上、下横向水平支撑一起形成“,盒子,”，作为几何不可变基本单元。,L,30m时，两边各一道跨中一道。,L,30m时，除两边及中间外，还应在,端部与中部之间加设一道。,29,垂直支撑的布置,30,（5）系杆：,在横向水平支撑基础上使其它屋架形成稳定的几何不变体系，能承受压力的为,刚性系杆,，只能受拉的为,柔性系杆,，如当横向支撑设在第二柱间，则在第一柱间应设刚性系杆，以传递山墙风荷。,31,檩条和大型屋面板都可作为系杆使用，故上弦不另设系杆，但在屋脊及屋架两端加设系杆，以保证屋架,直立,且,所有系杆必须连在横向支撑节点上,。,32,4屋盖支撑形式及截面选择,支撑受力很小。因此，通常按容许长细比（,刚度,）选截面，一般按压杆设计。截面形式可为单角钢，也可为双角钢，与屋架用,C,级螺栓相连。,33,34,三、钢屋架设计,35,（一）屋架的要尺寸,（1）跨度：,柱网轴线间距为屋架标志跨度,计算跨度是屋架两端支座反力的距离,36,（2）高度,a.建筑要求及运输要求(3.85m）,b.刚度要求vv,c.经济要求使桁架杆件总重最小的高度,37,端部高度,刚接时一般不小于跨度的1/181/10，一般为1.82.4m,缓坡梯形屋架：1.82.1m,陡坡梯形屋架为0.51m,38,一般梯形屋架和平行弦屋架：,三角形屋架：,中央高度,坡度,39,起拱,对于15m的三角形屋架和,24m梯形和平行弦屋架，,采用起拱，,一般为L/500,。,40,(二）内力分析,1、荷载汇集,屋架,41,2、荷载组合,（1）全部恒载+全部活载,（2）全部恒载+半跨活载,（3）半跨屋面板+半跨活载,42,3、内力计算,（1）计算假定:,a.杆轴汇交于节点中心；,b.节点为铰接；,c.荷载集于节点（节间荷载向两相邻节点分配）,（2）计算方法,：,a.电算；,b.手算：图解法（几何不规则屋架）,解析法（几何规则屋架）,43,（3）节间荷载引起的局部弯矩,44,（三）杆件截面选择,1、截面选择的原则,（1）选择合理的截面形式,（2）规格尽可能统一,（3）经济、构造简单、施工方便,45,2、杆件计算长度,46,上弦：两块大型屋面板的宽度（保证三点焊接）下弦：平面外支撑间的长度端斜杆：(节点拉杆少，压力大)中央竖杆：（斜截面绕主轴）一般腹杆：,下,47,另：,48,3、杆件的截面形式,钢管，轻型钢屋架不加节点板，嵌固作用小,49,上弦杆：,故：,选（b）或（f）,下弦杆：,故：,选（b）或（f）,故：,选（a）或（g）,50,一般腹杆：,故：,选（a）,连垂直支撑的竖杆，为保证连接不偏心，选（d）,支座斜杆：,故：,选（a）或（c）,51,4、杆件截面设计,（1）拉杆,：,按净截面强度要求选择截面，并,进行刚度验算；,当压力较小时可按刚度要求选择截面,（2）压杆,：,按稳定要求选择截面，可假设：,52,5、双角钢填板,拉杆,：,l,d,80,i,1,且不少于1块,压杆,：,l,d,40,i,1,且不少于2块,53,6、最小角钢要求,（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（kN）,25,40,55,75,Q235角钢厚度（,mm,）,8,10,12,14,54,不满足时的处理办法：,7、节点板厚度,梯形钢屋架腹杆,最大内力设计值（kN）,180,181300,301500,501700,Q235支座节点板厚度(mm),10,10,12,14,Q235中间节点板厚度(mm),68,8,10,12,55,四、节点设计,节点设计包括：,上弦、下弦一般节点；,屋脊节点（拼接节点）；,下弦中央节点（拼接节点）；,支座节点。,56,1）各杆的形心线应在节点上汇交于一点；,2）角钢肢背至形心线的距离取5,mm,的模数；,3）节点上腹杆与腹杆、腹杆与弦杆之间的净距不小于,1520,mm,；,1、,节点设计的一般要求,4）通常节点板伸出弦杆角钢10,15mm；,57,5）有檩设计时，节点板缩进 弦杆角钢背 510mm；,6）,角钢切角,（）,（）,（）,（）,58,7）节点板的形状应尽量归整，一般至少 有两条边平行。,8）角钢截面改变,59,2、角钢屋架的节点设计,（1）一般节点,60,（2）上弦节点,61,（3）,拼接节点,62,弦杆与拼接角钢之间的焊缝：,N,两侧弦杆内里较大值。,弦杆与节点板之间的焊缝计算同前，,但应注意,N,的取值,63,（4）支座节点,a.底板毛面积：,b.底板厚度：,64,c.加劲肋,悬臂梁,高度取决于节点板的尺寸，厚度略小于节点板厚度。,与节点板件的焊缝：,65,d.底,板与,节点板件和加劲肋,间的焊缝承担总反力R，则焊缝验算公式为：,图示所有焊缝总长度，并应考虑切角及起落弧点缺陷。,66,五、屋架施工图,1、支撑布置图,67,2、钢屋架施工图,68,