第七章_单层厂房结构ppt课件

1、单层厂房构造大纲要求:1.了解钢屋盖的种类、截面方式和运用；3.掌握钢屋盖的设计和施工图的绘制；2.掌握屋盖支撑体系的作用和布置原那么； 普通钢屋架设计内容：屋架的荷载计算；杆件内力计算和组合；正确选择杆的截面型式和确定计算长度；选择截面并验算各杆件的承载力；计算节点衔接并绘制钢屋架施工图。7.1.1 厂房构造的组成7.1 厂房构造的方式和布置厂房构造普通是由屋盖构造、柱、吊车梁、制动梁或桁架、各类支撑以及墙架等构件组成的空间体系。1、框架柱 2、屋架框架横梁3、中间屋架 4、吊车梁 5、天窗架 6、托架 7、柱间支撑 8、屋架上弦横向支撑 9、屋架下弦横向支撑 10、屋架纵向支撑 11、天窗

2、架垂直支撑 12、天窗架横向支撑 13、墙架柱 14、檩条 15、屋架垂直支撑 16、檩条间撑杆 分三个阶段：1构造选型及整体布置 包括柱网布置；确定横向框架型式及主要尺寸；布置屋盖构造、吊车梁系统、支撑体系及墙架体系。7.1.2 厂房构造的设计步骤2技术设计 根据已确定的构造方案进展静力计算、构件及衔接设计。 3绘制施工图 根据技术设计确定的构件尺寸和衔接，绘制施工图纸，并尽量采用构件及衔接构造的规范图集。 1、柱网布置1满足消费工艺的要求；2满足构造的要求；3符合经济合理的要求；4符合构件一致化、规范化要求 7.1.3 柱网和温度伸缩缝的布置 2、温度伸缩缝做法：1设置双柱插入距 2单柱：

3、设置滑动支座柱网布置和温度伸缩缝图a各列柱距相等b中列柱有拔柱可不计算温度应力的温度区段长度值 纵向温度区段（垂直于屋架或构架跨度方向） 横向温度区段（沿屋架或构架跨度方向） 柱顶为刚接 柱顶为铰接 采暖房屋和非采暖地区的房屋 220m120m150m热车间和采暖地区的非采暖房屋 180m100m125m露天结构 120m-厂房横向框架的柱脚普通与根底刚接，而柱顶可分为铰接和刚接两类 ：1柱顶铰接普通用于多跨厂房或厂房高度不大而刚度容易满足的情况。当采用钢屋架、钢筋混凝土柱的混合构造时，常采用铰接框架方式。7.2 厂房构造的框架方式2柱顶刚接 在厂房较高，吊车的起分量大，对厂房刚度要求较高时，

4、钢构造的单跨厂房框架常采用柱顶刚接方案。在选择框架类型时必需根据详细条件进展分析比较。 1框架的主要尺寸如下图。 框架的跨度，普通取为上部柱中心线间的横向间隔。 框架由柱脚底面到横梁下弦底部的间隔 1横向框架主要尺寸和计算简图 通常均简化为单个的平面框架来计算 2计算简图 横向框架的计算简图a柱顶刚接b柱顶铰接框架的计算跨度：取为两上柱轴线之间的间隔。 横向框架的计算高度：柱顶刚接时，可取为柱脚底面至框架下弦轴线的间隔横梁为，或柱脚底面至横梁端部形心的间隔横梁为有限刚性，见图a、b；柱顶铰接时，应取为柱脚底面至横梁主要支承节点间间隔，见图c、d。 a柱顶刚接，横梁视为无限刚性 b柱顶刚接，横梁

5、视为有限刚性 c柱顶铰接，横梁为上承式 d柱顶铰接，横梁为下承式1框架的主要尺寸如下图。 框架的跨度，普通取为上部柱中心线间的横向间隔。 框架由柱脚底面到横梁下弦底部的间隔 1横向框架主要尺寸和计算简图 1荷载 永久荷载和可变荷载两种。 2横向框架的荷载和内力 2内力分析和内力组合框架横梁端弯矩最不利组合 使屋架下弦杆产生最大压力见图；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，见图b；、使腹杆产生最大拉力或最大压力，见图c、d所示。3框架柱的类型 a等截面实腹柱 b等截面格构柱 c阶形实腹柱 d阶形格构柱 e双阶柱 f分别式柱 1柱间支撑的作用和布置 1保证厂房的纵向刚度；2接受厂

6、房纵向的荷载或作用；3减少柱在框架平面外的计算长度。 4纵向框架的柱间支撑当温度区段小于90m时，在它的中央设置一道下层支撑 温度区段长度超越90m，在它的1/3点处各设一道支撑 2柱间支撑的方式和计算 柱间支撑按构造方式可分为十字交叉、八字式、门架式等，如下图。 房屋横向刚度大，整体性、耐久性好；屋面板自艰苦，屋盖及下部构造用料多，对抗震不利。屋架间距灵敏，构件分量轻、施工安装方便；屋盖构件数量多，整体刚度差。无檩体系：有檩体系：普通用于预应力混凝土大型屋面板等重型屋面，将屋面板直接放在屋架上。 常用于轻型屋面资料的情况。 一、屋盖构造的方式7.3 屋盖构造1. 屋盖构造体系 按腹杆布置方式

7、不同有： 芬克式 特点：长腹杆受拉，短腹杆受压，受力合理， 运用广泛。三角形屋架 杆件数量少，节点数量少，受压杆较长，但抗震性能优于芬克式屋架，适用于跨度小于18m的屋架。 单斜式 腹杆和节点数量较多，长腹杆受拉，但夹角小，适用于下弦设置天棚的屋架。 人字式 适用范围：跨度小，坡度大、采用轻型屋面资料的有檩体系。 特点： 外形和弯矩图不相顺应，弦杆内力分布不均匀，近支座处内力大，近跨中处小，横向刚度小。 上下弦交角小，端节点构造复杂。可将上弦或下弦改动为折线形或陡坡梯形，以改善受力和节点构造。 按腹杆布置方式不同有： 人字式梯形屋架特点：腹杆总长度短，节点少。按支座斜杆与弦杆组成的支承点在下弦

8、或在上弦又可分为下承式和上承式两种。上承式下承式 再分式特点：可防止节间直接受荷非节点荷载。 单斜杆式 特点：多数腹杆受压，杆件数量多，总长大，运用少。 特点 外形和弯矩图比较接近，弦杆内力沿跨度分布较均匀，用料经济，运用广泛。 适用范围 适用于屋面坡度平缓且跨度较大时的无檩屋盖构造。 屋架高度 三角形屋架高度普通为1/61/4L；梯形屋架的中部高度普通为1/101/6L，与柱刚接的梯形屋架，端部高度普通为1/161/10L，通常取为1.82.1m。3满足制造、安装和运输要求 构造简单，杆件夹角3060； 杆件与节点数量少； 分段制造，便于运输与安装；确定屋架方式的原那么：1满足运用要求屋架外

9、形应与屋面资料的排水要求相顺应。2满足经济要求 屋架外形应尽量和弯矩图接近，使上下弦杆 内力沿跨度方向分布较均匀，腹杆受力较小； 腹杆的布置宜使短杆受压，长杆受拉； 荷载布置在节点上，减少弦杆部分受弯。为使屋架构造有足够的空间刚度和稳定性。二、屋盖支撑 上弦横向程度支撑 下弦横向程度支撑 下弦纵向程度支撑 垂直支撑 系杆 组成檩条或屋面板 保证屋盖的整体性，提高空间刚度 防止压杆侧向失稳，防止拉杆产生过大的振动 承当和传送程度荷载如纵向和横向风荷载、悬挂吊车程度荷载和地震作用等。 保证构造安装时的稳定与方便 1. 支撑的作用2 支撑的布置 上弦横向程度支撑普通应设置在房屋两端或纵向温度区段两端

10、的第一柱间或第二柱间，其最大间距为60m，否那么在中间应增设一道或几道支撑。有时可将其布置在第二个柱间，但在第一个柱间要设置刚性系杆以支持端屋架和传送端墙风力。 1上弦横向程度支撑2下弦横向程度支撑 当屋架间距12m时，尚应在屋架下弦设置横向程度支撑。 但当屋架跨度比较小18m又无吊车或其他振动设备时，可不设下弦横向程度支撑。3纵向程度支撑当房屋较高、跨度较大、空间刚度要求较高时，设有支承中间屋架的托架，或设有重级或大吨位的中级任务制桥式吊车等较大振动设备时，均应在屋架端节间平面内设置纵向程度支撑。 普通情况可以省掉。屋架间距12m时，通常布置在屋架下弦平面。屋架间距12m时，宜布置在屋架的上

11、弦平面内。下弦纵向程度支撑 垂直支撑联络屋架上、下弦程度支撑，并和屋架程度支撑一同构成几何不变的屋盖空间构造。 屋架的垂直支撑应与上、下弦横向程度支撑设置在同一柱间。4垂直支撑5系杆 作用：保证无横向程度支撑的一切屋架在上弦杆平面外的稳定和安装时屋架的稳定，第一柱间的刚性系杆能将山墙的风荷载传到横向程度支撑。 设置：在横向支撑或垂直支撑节点处应沿房屋通长设置系杆。在屋架上弦平面内，对无檩体系屋盖应在屋脊处和屋架端部处设置系杆；对有檩体系只在有纵向天窗下的屋脊处设置系杆。 系杆分刚性系杆既能受拉也能受压和柔性系杆只能接受拉力两种。屋架主要支承节点处的系杆，屋架上弦脊节点处的系杆均宜用刚性系杆。

12、三、简支屋架设计1、 屋架的内力分析 屋架上的荷载包括恒载、活荷载、雪荷载、风荷载、积灰荷载及悬挂荷载等。 1根本假定 通常将荷载集中到节点上，并假定屋架各杆均为理想直杆，各杆轴线在同一平面内且汇交于节点中心，各节点均为理想铰接，忽略实践节点产生的次应力。 2节间荷载引起的部分弯矩节间荷载作用的屋架，除把节间荷载分配到相邻节点外，还应计算节间荷载引起的部分弯矩。0.8M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M03内力计算与荷载组合 全跨恒载+全跨活载：即全跨永久荷载+全跨屋面活载或雪荷载取较大值+全跨积灰荷载+悬挂吊车荷载。 全跨恒载+半跨活载：即全跨永久荷载+半

13、跨屋面活载或半跨雪荷载+半跨积灰荷载+悬挂吊车荷载。 采用大型混凝土屋面板的屋架，尚应思索安装时能够的半跨荷载：即屋架、支撑和天窗自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载。 屋架上、下弦杆和接近支座的腹杆由作用时会引起杆件的最不利内力； 跨中附近的腹杆能够由两种荷载组合控制。节点荷载聚集简图 B.中间腹杆：两端或一端嵌固程度较大，视为弹性嵌固。lox= 0.8l1)在桁架平面内 A.弦杆、支座斜杆、支座竖杆：本身线刚度大，但两端节点嵌固程度较低，视为两端铰接杆件。 lox = l2、杆件的计算长度和允许长细比 1 杆件的计算长度 2)在桁架平面外 取决于弦杆侧向支承点间间隔。 单面衔接的单角钢和双

14、角钢组成的十字形杆件，受力后有能够斜向失稳，由于两端节点有一定的嵌固作用，故斜平面计算长度略作折减(支座斜杆和支座竖杆除外，l0=0.9l， 3)腹杆在斜平面内的计算长度 确定桁架弦杆和单系腹杆的长细比时，其计算长度应按下表规定采用。项 次弯曲方向弦 杆腹 杆支座斜杆和支座竖杆 其他腹杆1在桁架平面内ll0.8 l2在桁架平面外l1ll3斜平面l0.9 ll 构件的几何长度节点中心间间隔；l1 桁架弦杆侧向支承点间的间隔；2 杆件的允许长细比规范中对拉杆和压杆都规定了允许长细比。 3.杆件的截面方式 对轴心受压杆件，宜使杆件对两个主轴有相近的稳定性，即可使两方向的长细比接近相等。 根本上采用由

15、两个角钢组成的T形截面或十字形截面方式的杆件，也可用H型钢剖开而成的T形钢替代双角钢组成的T形截面。受力较小的次要杆件可采用单角钢。屋架杆件的合理截面方式 上弦杆 不等肢角钢短肢相连的T形截面(肢背朝上)； 下弦杆 不等肢角钢短肢相连的T形截面(肢背朝下)； 支座斜杆 不等肢角钢长肢相连的T形截面； 其它腹杆 等肢角钢相连的T形截面； 中央竖腹杆 等肢角钢相连的十字形截面。由双角钢组成的T形或十字形截面杆件按实腹式杆件进展计算，必需每隔一定间隔在两个角钢间加设填板。双角钢杆件的填板： 填板的间距对压杆l140i1，拉杆l180 i1；在T形截面中，i1为一个角钢对平行于填板本身形心轴的回转半径

16、；在十字形截面中，填板应沿两个方向交错放置，i1为一个角钢的最小回转半径，在压杆的桁架平面外计算长度范围内，至少应设置两块填板。填板的宽度普通取5080mm；填板的长度：对T形截面应比角钢肢伸出1020mm，对十字形截面那么从角钢肢尖缩进1015mm。填板的厚度与桁架节点板一样。4. 杆件的截面选择(1)普通原那么应优先选用肢宽而薄的板件或肢件组成的截面，普通板件或肢件的最小厚度为5mm。角钢杆件或T型钢的悬伸肢宽不得小于45mm。屋架节点板或T型钢弦杆的腹板的厚度，按教材表7-4选用。跨度较大的桁架24m与柱铰接时，弦杆宜根据内力变化改动截面，半跨内普通只改动一次。规格不宜太多。轴心受拉杆件

17、应验算强度和长细比要求。轴心受压杆件和压弯构件要计算强度、整体稳定、部分稳定和长细比。(2) 杆件的截面选择5 . 钢桁架的节点设计(1)节点设计的普通要求 以桁架杆件的形心线为轴线并在节点处相交于一点，肢背至轴线的间隔为5mm的倍数。 节点处，腹杆与弦杆或腹杆与腹杆之间焊缝的净距，不宜小于10mm，或者杆件之间的空隙不小于1520mm。 角钢端部的切割普通垂直于其轴线。有时允许切去一肢的部分，但不允许将一个肢完全切去而另一肢伸出的斜切。 节点板的外形应简单而规那么，至少宜有两边平行，如矩形、平行四边形和直角梯形等。节点板边缘与杆件轴线的夹角不应小于15。(2) 角钢桁架的节点设计 普通节点普

18、通节点是指无集中荷载和无弦杆拼接的节点 节点板的平面尺寸，普通应根据杆件截面尺寸和腹杆端部焊缝长度画出大样图来确定。(2) 角钢桁架的节点设计普通节点有集中荷载的节点拼接节点支座节点 肢背焊缝： 腹杆与节点板的衔接焊缝按角钢角焊缝接受轴心力方法计算。节点板应伸出弦杆1015mm以便焊接。弦杆与节点板的衔接焊缝，应思索接受弦杆相邻节间内力之差，按下式计算: 通常因N很小，实践所需的焊脚尺寸可由构造要求确定，并沿节点板全长满焊。肢尖焊缝： 12NNN-=D :式中为便于大型屋面板或檩条的放置，常将节点板缩进上弦角钢背，缩进间隔不宜小于(0.5t+2)mm，也不宜大于节点板厚度t。 角钢桁架有集中荷

19、载的节点 角钢背凹槽的塞焊缝可假定只接受屋面集中荷载，按下式计算其强度：式中：Q 节点集中荷载垂直于屋面的分量； 焊脚尺寸，取 0.5t； 正面角焊缝强度增大系数。普通因Q不大，按构造满焊 计算时应思索偏心弯矩MNee为角钢肢尖至弦杆轴线间隔，按以下公式计算： 式中 肢尖焊缝的焊脚尺寸。 弦杆角钢肢尖与节点板的衔接焊缝接受弦杆相邻节间的内力差12NNN-=D2fh当节点板向上伸出不妨碍屋面构件的放置，或因相邻弦杆节间内力差N较大，肢尖焊缝不满足强度要求时，可将节点板部分向上伸出或全部向上伸出。此时弦杆与节点板的衔接焊缝应按以下公式计算： 肢背焊缝：肢尖焊缝：式中： 、 伸出肢背的焊缝焊脚尺寸和

20、计算长度； 拼接角钢或拼接钢板的长度，应根据所需焊缝长度决议。接头一侧的衔接焊缝总长度应为： 角钢桁架弦杆的拼接及拼接节点 N杆件的轴心力，取节点两侧弦杆内力的较大值。 衔接角钢为便于施焊须铲去角钢背棱角，并采用与被衔接件一样的截面，衔接角钢的竖肢应切去宽度为thf5mm，t为衔接角钢的厚度hf为拼接角焊缝厚度。割棱切肢引起的截面减弱不宜超越原截面的15。thf5mm为便于施焊，屋架下弦角钢背与支座底板的间隔e见图不宜小于下弦角钢伸出肢的宽度，也不宜小于130mm。 角钢桁架的支座节点 加劲肋设在支座节点中心处，用来加强支座底板刚度，减小底扳弯矩，均匀传送支座反力并加强支座节点板的侧向刚度。角

21、钢桁架的支座节点支座节点包括节点板、加劲助、支座底板和锚栓等部件。支座底板的作用是添加支座节点与混凝土柱顶的接触面积，把节点板和加劲肋传来的支座反力均匀地传送到柱顶上；锚栓应预理于柱顶，普通取直径d20 24 mm。为了安装时便于调整屋架支座位置，底板上的锚栓孔直径取锚栓直径的2.02.5倍，并开成开口的椭圆豁孔。垫板厚度与底板一样，孔径稍大于锚栓直径12mm，屋架安装就位并经调整正确后，将垫板与底板焊牢。1 支座底板的计算a) 支座反力 验算柱顶混凝土的抗压强度 N/mm2b)底板的厚度t 两支承边之间的对角线长度 系数 2)加劲肋与节点板的衔接焊缝计算： 加劲肋与节点板的衔接焊缝计算。偏平安地假定一个加劲肋的受力为桁架支座反力的四分之一。3节点板、加劲肋与底板的衔接焊缝计算 设焊缝传送全部支座反力R，每块加劲肋各传 R/4，节点板传送R/2。节点设计的步骤 节点设