中、重型工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計（PPT,165頁）

1、第2章 中、重型工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計前一章小結(jié)輕型門式剛架廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計門式剛架結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系剛架的簡化模型和設(shè)計壓型鋼板、檁條、支撐和構(gòu)造設(shè)計等內(nèi)容簡介主要內(nèi)容重鋼廠房的結(jié)構(gòu)組成重鋼廠房的結(jié)構(gòu)布置重鋼廠房橫向框架的計算重鋼廠房的支撐體系鋼屋架設(shè)計吊車梁的設(shè)計學(xué)習(xí)方法與輕型門式剛架廠房對比發(fā)揮空間想象力為什么？重鋼廠房和輕鋼（剛）廠房的區(qū)別荷載（屋面區(qū)別不大）輕型廠房：配置20t以下吊車的廠房中型廠房：配置 20t -100t吊車的廠房重型廠房：配置100t-350t吊車的廠房特重型廠房：配置350t以上吊車的廠房，700t吊車構(gòu)件形式和板厚輕鋼廠房：實腹式構(gòu)件，腹板厚度8mm荷載、跨度重鋼廠

2、房：格構(gòu)式構(gòu)件，板厚用鋼量輕鋼廠房：N2)平面內(nèi)計算長度：l0 x=d平面外計算長度：對普通弦桿：l0y=l1=2d考慮受力較小的桿件對受力較大的桿件的“援助”作用桿件的計算長度交叉腹桿交叉腹桿交叉點處的構(gòu)造兩桿不斷開一桿斷開，另一桿斷開，用拼接板拼接桿件的計算長度交叉腹桿桁架平面內(nèi)計算長度兩桿互為支撐點：l0 x=0.5l桁架平面外計算長度拉桿可作為壓桿的平面外支撐點：壓桿除非受力較小且不斷開，否則不起側(cè)向支撐點作用取l為節(jié)點之間的距離，N為所計算桿內(nèi)力，N0為相交另一桿內(nèi)力，取絕對值。桿件的計算長度交叉腹桿桁架平面外計算長度(GB50017)(1)相交另一桿受壓，并在交點不斷開(2)相交另

3、一桿受壓，此另一桿在交叉點中斷，但以節(jié)點板拼接(3)相交另一桿受拉，兩桿截面相同并在交叉點不中斷(4)相交另一桿受拉，此拉桿在交叉點中斷但以 節(jié)點板拼接。桿件的計算長度為什么設(shè)定容許長細(xì)比？鋼屋架桿件截面較?。菏軌簵U件失穩(wěn)；自重作用下會產(chǎn)生撓度；在運輸和安裝過程中容易因剛度不足而產(chǎn)生彎曲；在動力荷載作用下振動較大。因此，鋼規(guī)對拉桿和壓桿都規(guī)定了容許長細(xì)比。容許長細(xì)比雙角鋼組成的T形截面分別計算兩個主軸對應(yīng)的長細(xì)比單角鋼或雙角鋼十字形截面驗算imin對應(yīng)的長細(xì)比容許長細(xì)比桿件截面形式及選取原則承載能力高、抗彎剛度大、便于連接、用料經(jīng)濟截面開展、壁厚較薄、外表平整常用：桿件截面形式等強設(shè)計（等穩(wěn)定

4、設(shè)計）壓桿對截面兩主軸具有相等或相近的穩(wěn)定性受壓弦桿：l0y=2l0 x桿件截面形式受拉弦桿等穩(wěn)定設(shè)計希望 盡量大：支座斜腹桿及豎桿桿件截面形式其它腹桿連接垂直支撐的豎桿垂直支撐傳力時豎桿不致產(chǎn)生偏心方便吊裝。桿件截面形式T型鋼屋架弦桿耐腐蝕、加工方便、經(jīng)濟性好（節(jié)省鋼材12%15%）桿件截面形式屋架桿件中的填板作用：保證兩角鋼共同工作間距：壓桿 拉桿數(shù)量：不少于2個尺寸：5080mm寬，伸出/縮進(jìn)1015mm桿件截面形式桿件截面的選擇軸心拉桿：AnNf強度：強度，剛度軸心壓桿：驗算強度，穩(wěn)定，剛度假定長細(xì)此(弦桿=60100，腹桿=80120)AnNf選擇角鋼實際截面積A，回轉(zhuǎn)半徑ix, i

5、y強度，穩(wěn)定，剛度剛度：長細(xì)比屋架形式整體形式：三角形、梯形、平行弦腹桿形式：芬克式、人字式、單向斜桿式、交叉式屋架形式的選取原則：重點：受力合理屋架內(nèi)力計算荷載、內(nèi)力計算假定、內(nèi)力組合節(jié)間荷載作用的弦桿、屋架與柱剛接時的彎矩處理桿件設(shè)計、驗算節(jié)點剛性與桿件的約束作用桿件計算長度（平面內(nèi)、平面外）、長細(xì)比桿件截面形式的選擇等穩(wěn)定設(shè)計小結(jié)主要內(nèi)容屋架節(jié)點設(shè)計的一般要求典型屋架節(jié)點設(shè)計方法屋架施工圖屋架節(jié)點設(shè)計任務(wù)根據(jù)節(jié)點的構(gòu)造要求，確定各桿件的切斷位置；根據(jù)焊縫的長度確定節(jié)點板的形狀和尺寸?；驹瓌t：節(jié)點板只在弦桿與腹桿之間傳力，不直接參與傳遞弦桿內(nèi)力弦桿若在節(jié)點板處斷開，應(yīng)采用拼接角鋼在弦桿間

6、傳力屋架節(jié)點設(shè)計節(jié)點設(shè)計的一般要求桿件的形心線：各桿件形心線應(yīng)與屋架的幾何軸線盡量重合，并匯交于節(jié)點中心使實際受力狀態(tài)與計算簡圖相一致，減少附加偏心彎矩通常將角鋼肢背至軸線的距離取為5mm的倍數(shù)屋架節(jié)點設(shè)計節(jié)點設(shè)計的一般要求變截面高度桿件的軸線：角鋼肢背平齊；取兩角鋼形心線的中線作為桁架軸線屋架節(jié)點設(shè)計變截面高度桿件的軸線節(jié)點設(shè)計的一般要求變截面高度桿件的節(jié)點彎矩：角鋼肢背平齊；取兩角鋼形心線的中線作為桁架軸線e較大肢寬的5%時，不計偏心彎矩否則，計入節(jié)點偏心彎矩M=(N1+N2)e，Mi=(Ki /Ki)M屋架節(jié)點設(shè)計變截面高度桿件節(jié)點偏心彎矩的處理節(jié)點設(shè)計的一般要求間隙：在節(jié)點板處弦桿與腹

7、桿，或腹桿與腹桿之間應(yīng)留有20mm的空隙，動載時50mm，以利于拼接和施焊；避免因焊縫過于密集而導(dǎo)致節(jié)點板鋼材變脆。屋架節(jié)點設(shè)計節(jié)點設(shè)計的一般要求角鋼截斷：根據(jù)已畫出的桿件軸線，按一定比例尺畫出各桿件的角鋼輪廓線。根據(jù)構(gòu)造要求，確定角鋼截斷位置角鋼桿端的切割面一般宜與桿件軸線垂直當(dāng)桿件截面較大，為使截面緊湊，斜切時只能切肢尖屋架節(jié)點設(shè)計節(jié)點設(shè)計的一般要求節(jié)點板的形狀和尺寸節(jié)點板的形狀和尺寸根據(jù)腹桿尺寸與連接焊縫長度，在圖紙上直接放樣確定。節(jié)點板的形狀應(yīng)盡可能簡單規(guī)則，至少有兩邊平行，如矩形、梯形或直角梯形。屋架節(jié)點設(shè)計節(jié)點設(shè)計的一般要求節(jié)點板的形狀和尺寸節(jié)點板的形狀和尺寸根據(jù)腹桿尺寸與連接焊縫

8、長度，在圖紙上直接放樣確定。節(jié)點板的形狀應(yīng)盡可能簡單規(guī)則，至少有兩邊平行，如矩形、梯形或直角梯形。節(jié)點板與焊縫布置對稱于所傳力（腹桿軸線）屋架節(jié)點設(shè)計節(jié)點設(shè)計的一般要求上弦桿加強：對受節(jié)點集中荷載的上弦桿，當(dāng)節(jié)點荷載較大而角鋼肢較薄時，應(yīng)對角鋼的水平肢予以加強。屋架節(jié)點設(shè)計節(jié)點設(shè)計的基本步驟(1)按正確角度畫出交匯于該節(jié)點的各桿軸線；(2)按比例畫出與各軸線相應(yīng)的角鋼輪廓線，并依據(jù)桿件間距離要求，確定桿端位置；(3)根據(jù)已計算出的各桿件與節(jié)點板的連接焊縫尺寸，布置焊縫，并繪于圖上；焊縫長度方向應(yīng)+2hf的長度；垂直于焊縫長度方向應(yīng)留出1015mm的焊縫位置(4)確定節(jié)點板合理形狀和尺寸；(5)

9、繪制大樣圖屋架節(jié)點設(shè)計一般節(jié)點設(shè)計特點節(jié)點無集中荷載無弦桿拼接設(shè)計內(nèi)容焊腳尺寸和焊縫長度節(jié)點板的形狀和尺寸受力分析腹桿與節(jié)點板之間 腹桿兩側(cè)角焊縫弦桿軸力差 弦桿與節(jié)點板之間的角焊縫屋架節(jié)點設(shè)計下弦節(jié)點N3N2N1N4N51015一般節(jié)點設(shè)計焊縫計算腹桿與節(jié)點板間焊縫“1”焊腳尺寸hf：按構(gòu)造要求，=min(角鋼肢厚，節(jié)點板厚)肢背和肢尖的焊縫長度lw1 、lw2：式中：屋架節(jié)點設(shè)計N3N2N1N4N51015“1”“2”肢背焊縫：肢尖焊縫：一般節(jié)點設(shè)計焊縫計算弦桿與節(jié)點板間焊縫“2”焊腳尺寸hf：按構(gòu)造要求，=min(角鋼肢厚，節(jié)點板厚)肢背和肢尖的焊縫長度lw1 、lw2：式中：屋架節(jié)點設(shè)

10、計N3N2N1N4N51015“1”“2”肢背焊縫：肢尖焊縫：上弦節(jié)點（有節(jié)點集中荷載）特點：有節(jié)點集中荷載，節(jié)點板縮進(jìn)縮進(jìn)深度：(t/2+2)mm，且t，t為節(jié)點板厚度屋架節(jié)點設(shè)計上弦節(jié)點塞焊縫上弦節(jié)點（有節(jié)點集中荷載）受力分析腹桿與節(jié)點板之間傳力 腹桿兩側(cè)角焊縫上弦與節(jié)點板之間傳力 肢背塞焊縫K：只傳節(jié)點力P 肢尖焊縫A：內(nèi)力差N=N1-N2 偏心力矩M=Ne屋架節(jié)點設(shè)計大型屋面板連接槽鋼檁條連接上弦節(jié)點（有節(jié)點集中荷載）焊縫計算塞焊縫K按兩條角焊縫計算焊腳尺寸hf=0.5t計算長度： 屋架節(jié)點設(shè)計上弦節(jié)點（有節(jié)點集中荷載）焊縫計算弦桿肢尖焊縫A肢尖焊縫A：內(nèi)力差N=N1-N2 偏心力矩M

11、=Ne屋架節(jié)點設(shè)計拼接節(jié)點拼接方式：工廠拼接：拼接點通常在節(jié)點范圍之外工地拼接：拼接點通常在節(jié)點處拼接角鋼與弦桿相同規(guī)格應(yīng)切肢、切棱設(shè)2個或4個安裝定位螺栓最后焊接屋架節(jié)點設(shè)計thf+5mm拼接節(jié)點下弦跨中拼接節(jié)點焊縫計算拼接角鋼與下弦的連接焊縫“1”按等強原則設(shè)計：焊縫可傳遞弦桿的最大內(nèi)力接頭一側(cè)的焊縫計算長度為：拼接角鋼總長度為：屋架節(jié)點設(shè)計“1”l拼接節(jié)點下弦跨中拼接節(jié)點焊縫計算下弦和節(jié)點板的連接焊縫“2”按max（下弦桿與節(jié)點板間的焊縫傳遞弦桿內(nèi)力之差N, 弦桿較大內(nèi)力的15%）計算屋架節(jié)點設(shè)計“2”拼接節(jié)點屋脊拼接節(jié)點構(gòu)造特點：拼接角鋼彎折拼接角鋼用熱彎坡度較大、彎角較大的先火焰切割

12、，再熱彎、焊接屋架節(jié)點設(shè)計拼接節(jié)點屋脊拼接節(jié)點焊縫計算拼接角鋼與上弦的連接焊縫按等強原則設(shè)計：按傳遞弦桿的最大內(nèi)力設(shè)計接頭一側(cè)的焊縫計算長度為：拼接角鋼總長度為：屋架節(jié)點設(shè)計拼接節(jié)點屋脊拼接節(jié)點焊縫計算上弦與節(jié)點板的連接焊縫肢背處塞焊縫：節(jié)點荷載P屋架節(jié)點設(shè)計塞焊縫拼接節(jié)點屋脊拼接節(jié)點焊縫計算上弦與節(jié)點板的連接焊縫肢尖處焊縫：按上弦內(nèi)力的15%,并考慮此力產(chǎn)生的彎矩驗算屋架節(jié)點設(shè)計支座節(jié)點屋架與柱子的連接：鉸接、剛接鉸接支座節(jié)點：節(jié)點板加勁肋底板錨栓孔傳力路徑屋架節(jié)點設(shè)計節(jié)點板加勁肋底板節(jié)點板 焊縫底板 屋架桿件內(nèi)力焊縫加勁肋 支座節(jié)點鉸接支座節(jié)點：底板面積：底板厚度：屋架節(jié)點設(shè)計節(jié)點板加勁肋

13、底板錨栓孔面積 通常底板的短邊尺寸不得小于200mm 厚度：當(dāng)屋架跨度18m時，t16mm； 當(dāng)屋架跨度18m時，t20mm。尺寸：寬度一般取200360mm， 長度（垂直 于屋架方向）取200400mm。支座節(jié)點鉸接支座節(jié)點：加勁肋：屋架節(jié)點設(shè)計節(jié)點板加勁肋底板加勁肋與節(jié)點板的垂直連接焊縫可假定按傳遞支座反力的四分之一計算，并考慮焊縫為偏心受力： 焊縫所受剪力:焊縫所受彎矩: 每塊加勁肋與支座節(jié)點板的連接焊縫的計算公式為：支座節(jié)點鉸接支座節(jié)點： 屋架節(jié)點設(shè)計節(jié)點板加勁肋底板節(jié)點板、加勁肋與支座底板的水平連接焊縫受力：垂直于角焊縫支座節(jié)點剛接支座節(jié)點屋架節(jié)點設(shè)計采用普通螺栓加承力支托的剛性支座

14、節(jié)點采用安裝焊縫的剛性支座節(jié)點施工圖主要內(nèi)容和基本要求圖紙的左上角繪制整榀屋架的簡圖，左半跨注明屋架的幾何尺寸，右半跨注明桿件的設(shè)計內(nèi)力?？缍容^大的屋架，會產(chǎn)生較大撓度起拱(L/500)鋼屋架施工圖施工圖主要內(nèi)容和基本要求圖紙的左上角繪制整榀屋架的簡圖，左半跨注明屋架的幾何尺寸，右半跨注明桿件的設(shè)計內(nèi)力?？缍容^大的屋架，會產(chǎn)生較大撓度起拱(L/500)圖紙的正中為屋架詳圖及上、下弦平面圖，必要數(shù)量的側(cè)面圖、節(jié)點詳圖和零件圖。鋼屋架施工圖材料表屋架整體形式半屋架施工圖上 弦下 弦右視附注左視節(jié)點板節(jié)點板上弦施工圖主要內(nèi)容和基本要求圖紙的左上角繪制整榀屋架的簡圖，左半跨注明屋架的幾何尺寸，右半跨注

15、明桿件的設(shè)計內(nèi)力?？缍容^大的屋架，會產(chǎn)生較大撓度起拱(L/500)圖紙的正中為屋架詳圖及上、下弦平面圖，必要數(shù)量的側(cè)面圖、節(jié)點詳圖和零件圖。右上角繪制材料表，把所有部件的編號（規(guī)則）、規(guī)格尺寸、數(shù)量、重量和整榀屋架的重量填入表中。對不同的圖形采用不同的比例尺。索引圖約1:50，正面圖約1:201:30，節(jié)點圖約1:101:15。施工圖上應(yīng)標(biāo)注所有必要尺寸。上必要的文字說明：用文字比用圖形表述方便的鋼屋架施工圖屋架的形式屋架主要形式、屋架形式的選取原則和主要尺寸屋架內(nèi)力計算荷載、荷載組合、內(nèi)力計算屋架桿件設(shè)計計算長度等穩(wěn)定設(shè)計原則選擇桿件截面形式容許長細(xì)比確定桿件截面尺寸驗算：受拉桿件、受壓桿件

16、節(jié)點設(shè)計焊縫、節(jié)點板、拼接角鋼、支座的設(shè)計施工圖的繪制要求鋼屋架設(shè)計小結(jié)吊車梁設(shè)計吊車梁的荷載吊車梁的截面組成吊車梁的連接吊車梁截面的驗算吊車梁的設(shè)計吊車梁的荷載豎向荷載P橫向水平荷載：T縱向水平荷載：Tc由柱間支撐承擔(dān)吊車梁：雙向受彎構(gòu)件吊車梁設(shè)計PPTcTcTT吊車梁的荷載豎向荷載（最大輪壓）作用在吊車梁上的最大輪壓設(shè)計值:1.4 活荷載分項系數(shù)Pk,max 吊車最大輪壓標(biāo)準(zhǔn)值,查吊車手冊 動力系數(shù)對懸掛吊車及工作級別為A1A5的軟鉤吊車：1.05對工作級別為A6A8的軟鉤吊車、硬鉤吊車等：1.1吊車梁設(shè)計吊車梁的荷載橫向水平力T吊車橫向剎車力和運行時擺動引起的水平力:Q 吊車額定起重量，

17、 Q小車重量n 橋式吊車的總輪數(shù)，g 重力加速度 系數(shù)，對硬鉤吊車取20% 軟鉤：額定起重量不大于10t，取為12% 軟鉤：額定起重量為16t50t， 取為10% 軟鉤：額定起重量不小于75t，取為8%吊車梁設(shè)計吊車梁的荷載橫向水平力T吊車工作級別為A6 A8時，吊車運行時擺動引起的水平力比剎車更為不利。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB50017)規(guī)定：吊車橫向水平力標(biāo)準(zhǔn)值：吊車梁設(shè)計 0.1 軟鉤吊車 1= 0.15 抓斗或磁盤吊車 0.2 硬鉤吊車吊車梁截面組成單軸對稱工字形截面帶制動梁的吊車梁帶制動桁架的吊車梁單軸對稱工字形截面加強受壓翼緣Q 30t, L 6mA1A5吊車梁設(shè)計吊車梁截面組成帶制動

18、梁的吊車梁豎向荷載吊車梁橫向水平荷載制動梁吊車梁設(shè)計吊車梁截面組成帶制動桁架的吊車梁豎向荷載吊車梁橫向水平荷載制動桁架吊車梁設(shè)計L12m(A6A8)L18m(A1A5)增設(shè)輔助桁架、水平支撐和垂直支撐。吊車梁示例吊車梁設(shè)計制動桁架吊車梁吊車梁截面驗算強度驗算加強上翼緣吊車梁豎向荷載P作用下：受彎T作用下：假設(shè)上翼緣承擔(dān)受壓區(qū)A點最不利受拉區(qū)吊車梁設(shè)計吊車梁截面驗算強度驗算帶制動梁的吊車梁受壓區(qū)A點最不利吊車梁設(shè)計Wny1制動梁截面對其形心軸y1的凈截面抵抗矩。吊車梁截面驗算強度驗算帶制動桁架的吊車梁P作用下：受彎上翼緣作為制動桁架弦桿N1局部彎矩My受壓區(qū)A點最不利吊車梁設(shè)計軸力 N1=My/b1局部彎矩 My=Td/3An吊車梁上翼緣及腹板15tw的凈截面面積之和。吊車梁截面驗算整體穩(wěn)定驗算設(shè)有制動桁架的吊車梁側(cè)向彎曲剛度很大，整體穩(wěn)定得到保證，不需驗算對于加強上翼緣的工字梁吊車梁設(shè)計-依梁在最大剛度平面內(nèi)彎 曲所確定的整體穩(wěn)定系數(shù)吊車梁截面驗算剛度驗算按效應(yīng)最