第七章_單層廠房結(jié)構(gòu)ppt課件

1、單層廠房構(gòu)造大綱要求:1.了解鋼屋蓋的種類、截面方式和運用；3.掌握鋼屋蓋的設(shè)計和施工圖的繪制；2.掌握屋蓋支撐體系的作用和布置原那么； 普通鋼屋架設(shè)計內(nèi)容：屋架的荷載計算；桿件內(nèi)力計算和組合；正確選擇桿的截面型式和確定計算長度；選擇截面并驗算各桿件的承載力；計算節(jié)點銜接并繪制鋼屋架施工圖。7.1.1 廠房構(gòu)造的組成7.1 廠房構(gòu)造的方式和布置廠房構(gòu)造普通是由屋蓋構(gòu)造、柱、吊車梁、制動梁或桁架、各類支撐以及墻架等構(gòu)件組成的空間體系。1、框架柱 2、屋架框架橫梁3、中間屋架 4、吊車梁 5、天窗架 6、托架 7、柱間支撐 8、屋架上弦橫向支撐 9、屋架下弦橫向支撐 10、屋架縱向支撐 11、天窗

2、架垂直支撐 12、天窗架橫向支撐 13、墻架柱 14、檁條 15、屋架垂直支撐 16、檁條間撐桿 分三個階段：1構(gòu)造選型及整體布置 包括柱網(wǎng)布置；確定橫向框架型式及主要尺寸；布置屋蓋構(gòu)造、吊車梁系統(tǒng)、支撐體系及墻架體系。7.1.2 廠房構(gòu)造的設(shè)計步驟2技術(shù)設(shè)計 根據(jù)已確定的構(gòu)造方案進展靜力計算、構(gòu)件及銜接設(shè)計。 3繪制施工圖 根據(jù)技術(shù)設(shè)計確定的構(gòu)件尺寸和銜接，繪制施工圖紙，并盡量采用構(gòu)件及銜接構(gòu)造的規(guī)范圖集。 1、柱網(wǎng)布置1滿足消費工藝的要求；2滿足構(gòu)造的要求；3符合經(jīng)濟合理的要求；4符合構(gòu)件一致化、規(guī)范化要求 7.1.3 柱網(wǎng)和溫度伸縮縫的布置 2、溫度伸縮縫做法：1設(shè)置雙柱插入距 2單柱：

3、設(shè)置滑動支座柱網(wǎng)布置和溫度伸縮縫圖a各列柱距相等b中列柱有拔柱可不計算溫度應(yīng)力的溫度區(qū)段長度值 縱向溫度區(qū)段（垂直于屋架或構(gòu)架跨度方向） 橫向溫度區(qū)段（沿屋架或構(gòu)架跨度方向） 柱頂為剛接 柱頂為鉸接 采暖房屋和非采暖地區(qū)的房屋 220m120m150m熱車間和采暖地區(qū)的非采暖房屋 180m100m125m露天結(jié)構(gòu) 120m-廠房橫向框架的柱腳普通與根底剛接，而柱頂可分為鉸接和剛接兩類 ：1柱頂鉸接普通用于多跨廠房或廠房高度不大而剛度容易滿足的情況。當(dāng)采用鋼屋架、鋼筋混凝土柱的混合構(gòu)造時，常采用鉸接框架方式。7.2 廠房構(gòu)造的框架方式2柱頂剛接 在廠房較高，吊車的起分量大，對廠房剛度要求較高時，

4、鋼構(gòu)造的單跨廠房框架常采用柱頂剛接方案。在選擇框架類型時必需根據(jù)詳細(xì)條件進展分析比較。 1框架的主要尺寸如下圖。 框架的跨度，普通取為上部柱中心線間的橫向間隔。 框架由柱腳底面到橫梁下弦底部的間隔 1橫向框架主要尺寸和計算簡圖 通常均簡化為單個的平面框架來計算 2計算簡圖 橫向框架的計算簡圖a柱頂剛接b柱頂鉸接框架的計算跨度：取為兩上柱軸線之間的間隔。 橫向框架的計算高度：柱頂剛接時，可取為柱腳底面至框架下弦軸線的間隔橫梁為，或柱腳底面至橫梁端部形心的間隔橫梁為有限剛性，見圖a、b；柱頂鉸接時，應(yīng)取為柱腳底面至橫梁主要支承節(jié)點間間隔，見圖c、d。 a柱頂剛接，橫梁視為無限剛性 b柱頂剛接，橫梁

5、視為有限剛性 c柱頂鉸接，橫梁為上承式 d柱頂鉸接，橫梁為下承式1框架的主要尺寸如下圖。 框架的跨度，普通取為上部柱中心線間的橫向間隔。 框架由柱腳底面到橫梁下弦底部的間隔 1橫向框架主要尺寸和計算簡圖 1荷載 永久荷載和可變荷載兩種。 2橫向框架的荷載和內(nèi)力 2內(nèi)力分析和內(nèi)力組合框架橫梁端彎矩最不利組合 使屋架下弦桿產(chǎn)生最大壓力見圖；使屋架上弦桿產(chǎn)生最大壓力，同時也使下弦桿產(chǎn)生最大拉力，見圖b；、使腹桿產(chǎn)生最大拉力或最大壓力，見圖c、d所示。3框架柱的類型 a等截面實腹柱 b等截面格構(gòu)柱 c階形實腹柱 d階形格構(gòu)柱 e雙階柱 f分別式柱 1柱間支撐的作用和布置 1保證廠房的縱向剛度；2接受廠

6、房縱向的荷載或作用；3減少柱在框架平面外的計算長度。 4縱向框架的柱間支撐當(dāng)溫度區(qū)段小于90m時，在它的中央設(shè)置一道下層支撐 溫度區(qū)段長度超越90m，在它的1/3點處各設(shè)一道支撐 2柱間支撐的方式和計算 柱間支撐按構(gòu)造方式可分為十字交叉、八字式、門架式等，如下圖。 房屋橫向剛度大，整體性、耐久性好；屋面板自艱苦，屋蓋及下部構(gòu)造用料多，對抗震不利。屋架間距靈敏，構(gòu)件分量輕、施工安裝方便；屋蓋構(gòu)件數(shù)量多，整體剛度差。無檁體系：有檁體系：普通用于預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板等重型屋面，將屋面板直接放在屋架上。 常用于輕型屋面資料的情況。 一、屋蓋構(gòu)造的方式7.3 屋蓋構(gòu)造1. 屋蓋構(gòu)造體系 按腹桿布置方式

7、不同有： 芬克式 特點：長腹桿受拉，短腹桿受壓，受力合理， 運用廣泛。三角形屋架 桿件數(shù)量少，節(jié)點數(shù)量少，受壓桿較長，但抗震性能優(yōu)于芬克式屋架，適用于跨度小于18m的屋架。 單斜式 腹桿和節(jié)點數(shù)量較多，長腹桿受拉，但夾角小，適用于下弦設(shè)置天棚的屋架。 人字式 適用范圍：跨度小，坡度大、采用輕型屋面資料的有檁體系。 特點： 外形和彎矩圖不相順應(yīng)，弦桿內(nèi)力分布不均勻，近支座處內(nèi)力大，近跨中處小，橫向剛度小。 上下弦交角小，端節(jié)點構(gòu)造復(fù)雜?？蓪⑸舷一蛳孪腋膭訛檎劬€形或陡坡梯形，以改善受力和節(jié)點構(gòu)造。 按腹桿布置方式不同有： 人字式梯形屋架特點：腹桿總長度短，節(jié)點少。按支座斜桿與弦桿組成的支承點在下弦

8、或在上弦又可分為下承式和上承式兩種。上承式下承式 再分式特點：可防止節(jié)間直接受荷非節(jié)點荷載。 單斜桿式 特點：多數(shù)腹桿受壓，桿件數(shù)量多，總長大，運用少。 特點 外形和彎矩圖比較接近，弦桿內(nèi)力沿跨度分布較均勻，用料經(jīng)濟，運用廣泛。 適用范圍 適用于屋面坡度平緩且跨度較大時的無檁屋蓋構(gòu)造。 屋架高度 三角形屋架高度普通為1/61/4L；梯形屋架的中部高度普通為1/101/6L，與柱剛接的梯形屋架，端部高度普通為1/161/10L，通常取為1.82.1m。3滿足制造、安裝和運輸要求 構(gòu)造簡單，桿件夾角3060； 桿件與節(jié)點數(shù)量少； 分段制造，便于運輸與安裝；確定屋架方式的原那么：1滿足運用要求屋架外

9、形應(yīng)與屋面資料的排水要求相順應(yīng)。2滿足經(jīng)濟要求 屋架外形應(yīng)盡量和彎矩圖接近，使上下弦桿 內(nèi)力沿跨度方向分布較均勻，腹桿受力較??； 腹桿的布置宜使短桿受壓，長桿受拉； 荷載布置在節(jié)點上，減少弦桿部分受彎。為使屋架構(gòu)造有足夠的空間剛度和穩(wěn)定性。二、屋蓋支撐 上弦橫向程度支撐 下弦橫向程度支撐 下弦縱向程度支撐 垂直支撐 系桿 組成檁條或屋面板 保證屋蓋的整體性，提高空間剛度 防止壓桿側(cè)向失穩(wěn)，防止拉桿產(chǎn)生過大的振動 承當(dāng)和傳送程度荷載如縱向和橫向風(fēng)荷載、懸掛吊車程度荷載和地震作用等。 保證構(gòu)造安裝時的穩(wěn)定與方便 1. 支撐的作用2 支撐的布置 上弦橫向程度支撐普通應(yīng)設(shè)置在房屋兩端或縱向溫度區(qū)段兩端

10、的第一柱間或第二柱間，其最大間距為60m，否那么在中間應(yīng)增設(shè)一道或幾道支撐。有時可將其布置在第二個柱間，但在第一個柱間要設(shè)置剛性系桿以支持端屋架和傳送端墻風(fēng)力。 1上弦橫向程度支撐2下弦橫向程度支撐 當(dāng)屋架間距12m時，尚應(yīng)在屋架下弦設(shè)置橫向程度支撐。 但當(dāng)屋架跨度比較小18m又無吊車或其他振動設(shè)備時，可不設(shè)下弦橫向程度支撐。3縱向程度支撐當(dāng)房屋較高、跨度較大、空間剛度要求較高時，設(shè)有支承中間屋架的托架，或設(shè)有重級或大噸位的中級任務(wù)制橋式吊車等較大振動設(shè)備時，均應(yīng)在屋架端節(jié)間平面內(nèi)設(shè)置縱向程度支撐。 普通情況可以省掉。屋架間距12m時，通常布置在屋架下弦平面。屋架間距12m時，宜布置在屋架的上

11、弦平面內(nèi)。下弦縱向程度支撐 垂直支撐聯(lián)絡(luò)屋架上、下弦程度支撐，并和屋架程度支撐一同構(gòu)成幾何不變的屋蓋空間構(gòu)造。 屋架的垂直支撐應(yīng)與上、下弦橫向程度支撐設(shè)置在同一柱間。4垂直支撐5系桿 作用：保證無橫向程度支撐的一切屋架在上弦桿平面外的穩(wěn)定和安裝時屋架的穩(wěn)定，第一柱間的剛性系桿能將山墻的風(fēng)荷載傳到橫向程度支撐。 設(shè)置：在橫向支撐或垂直支撐節(jié)點處應(yīng)沿房屋通長設(shè)置系桿。在屋架上弦平面內(nèi)，對無檁體系屋蓋應(yīng)在屋脊處和屋架端部處設(shè)置系桿；對有檁體系只在有縱向天窗下的屋脊處設(shè)置系桿。 系桿分剛性系桿既能受拉也能受壓和柔性系桿只能接受拉力兩種。屋架主要支承節(jié)點處的系桿，屋架上弦脊節(jié)點處的系桿均宜用剛性系桿。

12、三、簡支屋架設(shè)計1、 屋架的內(nèi)力分析 屋架上的荷載包括恒載、活荷載、雪荷載、風(fēng)荷載、積灰荷載及懸掛荷載等。 1根本假定 通常將荷載集中到節(jié)點上，并假定屋架各桿均為理想直桿，各桿軸線在同一平面內(nèi)且匯交于節(jié)點中心，各節(jié)點均為理想鉸接，忽略實踐節(jié)點產(chǎn)生的次應(yīng)力。 2節(jié)間荷載引起的部分彎矩節(jié)間荷載作用的屋架，除把節(jié)間荷載分配到相鄰節(jié)點外，還應(yīng)計算節(jié)間荷載引起的部分彎矩。0.8M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M03內(nèi)力計算與荷載組合 全跨恒載+全跨活載：即全跨永久荷載+全跨屋面活載或雪荷載取較大值+全跨積灰荷載+懸掛吊車荷載。 全跨恒載+半跨活載：即全跨永久荷載+半

13、跨屋面活載或半跨雪荷載+半跨積灰荷載+懸掛吊車荷載。 采用大型混凝土屋面板的屋架，尚應(yīng)思索安裝時能夠的半跨荷載：即屋架、支撐和天窗自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載。 屋架上、下弦桿和接近支座的腹桿由作用時會引起桿件的最不利內(nèi)力； 跨中附近的腹桿能夠由兩種荷載組合控制。節(jié)點荷載聚集簡圖 B.中間腹桿：兩端或一端嵌固程度較大，視為彈性嵌固。lox= 0.8l1)在桁架平面內(nèi) A.弦桿、支座斜桿、支座豎桿：本身線剛度大，但兩端節(jié)點嵌固程度較低，視為兩端鉸接桿件。 lox = l2、桿件的計算長度和允許長細(xì)比 1 桿件的計算長度 2)在桁架平面外 取決于弦桿側(cè)向支承點間間隔。 單面銜接的單角鋼和雙

14、角鋼組成的十字形桿件，受力后有能夠斜向失穩(wěn)，由于兩端節(jié)點有一定的嵌固作用，故斜平面計算長度略作折減(支座斜桿和支座豎桿除外，l0=0.9l， 3)腹桿在斜平面內(nèi)的計算長度 確定桁架弦桿和單系腹桿的長細(xì)比時，其計算長度應(yīng)按下表規(guī)定采用。項 次彎曲方向弦 桿腹 桿支座斜桿和支座豎桿 其他腹桿1在桁架平面內(nèi)ll0.8 l2在桁架平面外l1ll3斜平面l0.9 ll 構(gòu)件的幾何長度節(jié)點中心間間隔；l1 桁架弦桿側(cè)向支承點間的間隔；2 桿件的允許長細(xì)比規(guī)范中對拉桿和壓桿都規(guī)定了允許長細(xì)比。 3.桿件的截面方式 對軸心受壓桿件，宜使桿件對兩個主軸有相近的穩(wěn)定性，即可使兩方向的長細(xì)比接近相等。 根本上采用由

15、兩個角鋼組成的T形截面或十字形截面方式的桿件，也可用H型鋼剖開而成的T形鋼替代雙角鋼組成的T形截面。受力較小的次要桿件可采用單角鋼。屋架桿件的合理截面方式 上弦桿 不等肢角鋼短肢相連的T形截面(肢背朝上)； 下弦桿 不等肢角鋼短肢相連的T形截面(肢背朝下)； 支座斜桿 不等肢角鋼長肢相連的T形截面； 其它腹桿 等肢角鋼相連的T形截面； 中央豎腹桿 等肢角鋼相連的十字形截面。由雙角鋼組成的T形或十字形截面桿件按實腹式桿件進展計算，必需每隔一定間隔在兩個角鋼間加設(shè)填板。雙角鋼桿件的填板： 填板的間距對壓桿l140i1，拉桿l180 i1；在T形截面中，i1為一個角鋼對平行于填板本身形心軸的回轉(zhuǎn)半徑

16、；在十字形截面中，填板應(yīng)沿兩個方向交錯放置，i1為一個角鋼的最小回轉(zhuǎn)半徑，在壓桿的桁架平面外計算長度范圍內(nèi)，至少應(yīng)設(shè)置兩塊填板。填板的寬度普通取5080mm；填板的長度：對T形截面應(yīng)比角鋼肢伸出1020mm，對十字形截面那么從角鋼肢尖縮進1015mm。填板的厚度與桁架節(jié)點板一樣。4. 桿件的截面選擇(1)普通原那么應(yīng)優(yōu)先選用肢寬而薄的板件或肢件組成的截面，普通板件或肢件的最小厚度為5mm。角鋼桿件或T型鋼的懸伸肢寬不得小于45mm。屋架節(jié)點板或T型鋼弦桿的腹板的厚度，按教材表7-4選用?？缍容^大的桁架24m與柱鉸接時，弦桿宜根據(jù)內(nèi)力變化改動截面，半跨內(nèi)普通只改動一次。規(guī)格不宜太多。軸心受拉桿件

17、應(yīng)驗算強度和長細(xì)比要求。軸心受壓桿件和壓彎構(gòu)件要計算強度、整體穩(wěn)定、部分穩(wěn)定和長細(xì)比。(2) 桿件的截面選擇5 . 鋼桁架的節(jié)點設(shè)計(1)節(jié)點設(shè)計的普通要求 以桁架桿件的形心線為軸線并在節(jié)點處相交于一點，肢背至軸線的間隔為5mm的倍數(shù)。 節(jié)點處，腹桿與弦桿或腹桿與腹桿之間焊縫的凈距，不宜小于10mm，或者桿件之間的空隙不小于1520mm。 角鋼端部的切割普通垂直于其軸線。有時允許切去一肢的部分，但不允許將一個肢完全切去而另一肢伸出的斜切。 節(jié)點板的外形應(yīng)簡單而規(guī)那么，至少宜有兩邊平行，如矩形、平行四邊形和直角梯形等。節(jié)點板邊緣與桿件軸線的夾角不應(yīng)小于15。(2) 角鋼桁架的節(jié)點設(shè)計 普通節(jié)點普

18、通節(jié)點是指無集中荷載和無弦桿拼接的節(jié)點 節(jié)點板的平面尺寸，普通應(yīng)根據(jù)桿件截面尺寸和腹桿端部焊縫長度畫出大樣圖來確定。(2) 角鋼桁架的節(jié)點設(shè)計普通節(jié)點有集中荷載的節(jié)點拼接節(jié)點支座節(jié)點 肢背焊縫： 腹桿與節(jié)點板的銜接焊縫按角鋼角焊縫接受軸心力方法計算。節(jié)點板應(yīng)伸出弦桿1015mm以便焊接。弦桿與節(jié)點板的銜接焊縫，應(yīng)思索接受弦桿相鄰節(jié)間內(nèi)力之差，按下式計算: 通常因N很小，實踐所需的焊腳尺寸可由構(gòu)造要求確定，并沿節(jié)點板全長滿焊。肢尖焊縫： 12NNN-=D :式中為便于大型屋面板或檁條的放置，常將節(jié)點板縮進上弦角鋼背，縮進間隔不宜小于(0.5t+2)mm，也不宜大于節(jié)點板厚度t。 角鋼桁架有集中荷

19、載的節(jié)點 角鋼背凹槽的塞焊縫可假定只接受屋面集中荷載，按下式計算其強度：式中：Q 節(jié)點集中荷載垂直于屋面的分量； 焊腳尺寸，取 0.5t； 正面角焊縫強度增大系數(shù)。普通因Q不大，按構(gòu)造滿焊 計算時應(yīng)思索偏心彎矩MNee為角鋼肢尖至弦桿軸線間隔，按以下公式計算： 式中 肢尖焊縫的焊腳尺寸。 弦桿角鋼肢尖與節(jié)點板的銜接焊縫接受弦桿相鄰節(jié)間的內(nèi)力差12NNN-=D2fh當(dāng)節(jié)點板向上伸出不妨礙屋面構(gòu)件的放置，或因相鄰弦桿節(jié)間內(nèi)力差N較大，肢尖焊縫不滿足強度要求時，可將節(jié)點板部分向上伸出或全部向上伸出。此時弦桿與節(jié)點板的銜接焊縫應(yīng)按以下公式計算： 肢背焊縫：肢尖焊縫：式中： 、 伸出肢背的焊縫焊腳尺寸和

20、計算長度； 拼接角鋼或拼接鋼板的長度，應(yīng)根據(jù)所需焊縫長度決議。接頭一側(cè)的銜接焊縫總長度應(yīng)為： 角鋼桁架弦桿的拼接及拼接節(jié)點 N桿件的軸心力，取節(jié)點兩側(cè)弦桿內(nèi)力的較大值。 銜接角鋼為便于施焊須鏟去角鋼背棱角，并采用與被銜接件一樣的截面，銜接角鋼的豎肢應(yīng)切去寬度為thf5mm，t為銜接角鋼的厚度hf為拼接角焊縫厚度。割棱切肢引起的截面減弱不宜超越原截面的15。thf5mm為便于施焊，屋架下弦角鋼背與支座底板的間隔e見圖不宜小于下弦角鋼伸出肢的寬度，也不宜小于130mm。 角鋼桁架的支座節(jié)點 加勁肋設(shè)在支座節(jié)點中心處，用來加強支座底板剛度，減小底扳彎矩，均勻傳送支座反力并加強支座節(jié)點板的側(cè)向剛度。角

21、鋼桁架的支座節(jié)點支座節(jié)點包括節(jié)點板、加勁助、支座底板和錨栓等部件。支座底板的作用是添加支座節(jié)點與混凝土柱頂?shù)慕佑|面積，把節(jié)點板和加勁肋傳來的支座反力均勻地傳送到柱頂上；錨栓應(yīng)預(yù)理于柱頂，普通取直徑d20 24 mm。為了安裝時便于調(diào)整屋架支座位置，底板上的錨栓孔直徑取錨栓直徑的2.02.5倍，并開成開口的橢圓豁孔。墊板厚度與底板一樣，孔徑稍大于錨栓直徑12mm，屋架安裝就位并經(jīng)調(diào)整正確后，將墊板與底板焊牢。1 支座底板的計算a) 支座反力 驗算柱頂混凝土的抗壓強度 N/mm2b)底板的厚度t 兩支承邊之間的對角線長度 系數(shù) 2)加勁肋與節(jié)點板的銜接焊縫計算： 加勁肋與節(jié)點板的銜接焊縫計算。偏平安地假定一個加勁肋的受力為桁架支座反力的四分之一。3節(jié)點板、加勁肋與底板的銜接焊縫計算 設(shè)焊縫傳送全部支座反力R，每塊加勁肋各傳 R/4，節(jié)點板傳送R/2。節(jié)點設(shè)計的步驟 節(jié)點設(shè)