單層房屋鋼結(jié)構(gòu)2.ppt

第七章 單層房屋鋼結(jié)構(gòu),第一節(jié) 概述,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,第三節(jié) 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計,第一節(jié) 概述,應(yīng)用范圍,單層工業(yè)廠房,大跨度公共建筑結(jié)構(gòu),重型廠房鋼結(jié)構(gòu)和輕型門式剛架鋼結(jié)構(gòu),平板網(wǎng)架、網(wǎng)殼、懸索、雜交結(jié)構(gòu)（不同結(jié)構(gòu)形式組合在一起的結(jié)構(gòu)）等,第一節(jié) 概述,一、單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的特點和組成,1、特點,(1) 結(jié)構(gòu)自重輕, 基礎(chǔ)造價低。,(2) 外形簡潔、美觀。,(3) 對抗震非常有利。,(4) 建造速度快，裝拆方便。,第一節(jié) 概述,一、單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的特點和組成,2門式剛架鋼結(jié)構(gòu)適用范圍,通常用于跨度為936m（若有特殊需要，跨度可進(jìn)一步加大，我國已建成跨度72m的門式剛架）；柱距為4.512m；柱高為4.59m（必要時可適當(dāng)加大）；設(shè)有起重量較小吊車（300kn)的單層工業(yè)房屋或公共建筑（超市、娛樂體育設(shè)施、車站候車室、碼頭建筑等）。,門式剛架單層輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋快速發(fā)展。,第一節(jié) 概述,一、單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的特點和組成,3組成,一般是由屋蓋結(jié)構(gòu)（屋面板、檁條、天窗、屋架或梁、托架）、柱、吊車梁（包括制動梁或制動桁架）、各種支撐以及墻架等構(gòu)件組成的空間體系 。,第一節(jié) 概述,二、結(jié)構(gòu)形式和選擇,廠房基本承重結(jié)構(gòu)通常采用框架體系。根據(jù)橫梁與柱連接的不同，框架有鉸接與剛接兩類。,框架橫梁有實腹式和桁架式兩種。,框架柱按其外形可分為等截面柱、階形柱和分離式柱； 按柱身構(gòu)造，可分為實腹柱和格構(gòu)柱。,第一節(jié) 概述,三、柱網(wǎng)布置,確定單層廠房鋼結(jié)構(gòu)承重柱在平面上構(gòu)成的縱、橫向定位軸線所形成的網(wǎng)格稱為柱網(wǎng)布置。柱縱向定位軸線之間尺寸為鋼結(jié)構(gòu)廠房的跨度，橫向定位軸線之間的尺寸為柱距。,柱網(wǎng)布置應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝要求，柱的位置應(yīng)和地上、地下設(shè)備和工藝流程相協(xié)調(diào)，還應(yīng)考慮未來生產(chǎn)發(fā)展和生產(chǎn)工藝的更新；應(yīng)盡量將柱與屋架或橫梁布置在同一橫向軸線上，以便組成剛度較大的橫向框架。柱距大小對結(jié)構(gòu)的用鋼量影響較大，加大柱距可減小地基處理費用和基礎(chǔ)造價，位于軟弱地基上的重型廠房應(yīng)采用較大柱距。加大柱距將使柱間構(gòu)件用材增加，經(jīng)濟(jì)合理的柱網(wǎng)布置應(yīng)實現(xiàn)總的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)最佳。采用輕型圍護(hù)結(jié)構(gòu)的廠房采用12m、15m、18m 甚至更大的柱距較經(jīng)濟(jì)。,第一節(jié) 概述,三、柱網(wǎng)布置,為了降低制作和安裝工作量，柱網(wǎng)布置還應(yīng)注意符合標(biāo)準(zhǔn)化模數(shù)的要求，當(dāng)廠房跨度l18m時，跨度應(yīng)以3m或為模數(shù)；當(dāng)l18m時，跨度應(yīng)以6m為模數(shù)，但是當(dāng)工藝布置和技術(shù)經(jīng)濟(jì)有明顯的優(yōu)越性時，跨度也可以3m或為模數(shù)。柱距和跨度的類別宜少，以利于施工。當(dāng)工藝有特殊要求需局部采用大柱距時，可采取在該處抽（拔）柱，并設(shè)托架或托梁支承屋架或屋面梁，通常設(shè)計托架或托梁簡支在柱子上。 在廠房高度方向，吊車頂面與屋架或屋面梁底面凈距應(yīng)不小于300mm。吊車橫向外輪廓與上柱內(nèi)表面凈距應(yīng)不小于80mm，吊車大輪的中心線與柱縱向定位軸線（上柱中心線）的距離應(yīng)等于750 1000mm。,第一節(jié) 概述,四、廠房結(jié)構(gòu)的設(shè)計步驟,確定車間的平面和高度方向的主要尺寸和控制標(biāo)高，布置柱網(wǎng)，確定變形縫的位置和做法；選擇主要承重框架的形式，并確定框架的主要尺寸；布置屋蓋結(jié)構(gòu)、吊車梁結(jié)構(gòu)、支撐體系及墻架體系。,按照平面框架進(jìn)行分析時，需確定框架計算單元，計算單元的受荷面積寬度通常取相鄰柱距的平均值。,結(jié)構(gòu)方案確定以后，即可按設(shè)計資料進(jìn)行靜力計算、構(gòu)件及連接設(shè)計，最后繪制施工圖，設(shè)計時應(yīng)盡量采用構(gòu)件及連接構(gòu)造的標(biāo)準(zhǔn)圖集。,返回本章,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,1鋼桁架的特點和應(yīng)用,(1) 特點 鋼桁架一種用材經(jīng)濟(jì)、剛度較大、外形美觀的結(jié)構(gòu)形式。但是桁架的桿件和節(jié)點較多，構(gòu)造較為復(fù)雜，制造較為費工。,(2) 應(yīng)用 分為空間桁架和平面桁架兩類。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、各種塔架為空間桁架。常用的平面桁架如屋架、吊車桁架、水工結(jié)構(gòu)中的鋼棧橋、鋼桁架引橋、鋼閘門中的桁架等。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,2、平面鋼桁架的外形和腹桿體系,(1) 外形,1),滿足使用要求。,3),便于制作和安裝。,2),受力合理。,4),綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果好。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,2、平面鋼桁架的外形和腹桿體系,與鋼梁相仿，桁架應(yīng)具有適當(dāng)?shù)闹胁扛叨萮和端部高度h0。h取決于運輸界限（如鐵路運輸界限高度為3.85m）和建筑高度要求的最大限值、剛度要求的最小限值、以及使弦桿和腹桿總用鋼量最少的經(jīng)濟(jì)高度。三角形屋架當(dāng)跨度l和屋面坡度i確定后，其h也就確定了。簡支梯形和平行弦桁架，通常h=（1/6 1/10）l ,簡支梯形鋼桁架對端部高度h0無特殊要求，但多跨簡支桁架各h0取值應(yīng)協(xié)調(diào)一致，以便相鄰桁架端部處上弦表面齊平，利于屋面構(gòu)造。當(dāng)梯形鋼桁架與柱剛接時，端部有負(fù)彎矩，要求h0具有一定的高度。鋼屋架中常用h0=1.82.2m。,(2) 腹桿體系,常用腹桿體系有人字式、交叉式、再分式等形式，其中人字式腹桿體系的腹桿和節(jié)點數(shù)最少，應(yīng)用較廣。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,3、支撐設(shè)計,（1）桁架支撐的作用,平面桁架在其本身平面內(nèi)具有較大的剛度，能承受桁架平面內(nèi)的各種荷載。但在垂直于桁架平面方向（桁架平面外）不能保持其幾何不變，即使桁架上弦與檁條或屋面等鉸接相連桁架仍會側(cè)向傾倒。為了防止桁架側(cè)向傾倒破壞和改善桁架工作性能，對于平面桁架體系，必須設(shè)置支撐系統(tǒng)（水工結(jié)構(gòu)中也稱為聯(lián)結(jié)系）。 桁架支撐的作用主要是：,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,3、支撐設(shè)計,（1）桁架支撐的作用,1）保證桁架結(jié)構(gòu)的空間幾何穩(wěn)定性。,2）保證桁架結(jié)構(gòu)的空間剛度和空間整體性。,桁架上弦和下弦的水平支撐與桁架弦桿組成水平桁架，桁架端部和中部的垂直支撐則與桁架豎桿組成垂直桁架，無論豎向或縱、橫向水平荷載，都能通過一定的桁架體系把力傳向支座，有足夠的剛度和整體性。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,3、支撐設(shè)計,（1）桁架支撐的作用,3）為桁架弦桿提供側(cè)向支撐點。,水平和垂直支撐作為桁架弦桿的側(cè)向支承點，減小弦桿在桁架平面外的計算長度，提高其整體穩(wěn)定承載力。,5）保證結(jié)構(gòu)安裝時的穩(wěn)定且便于安裝。,4）承受并傳遞水平荷載。,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,3、支撐設(shè)計,（2）桁架支撐的種類和布置,上弦橫向水平支撐 下弦橫向水平支撐 下弦縱向水平支撐 垂直（豎向）支撐 系桿,1,2,3,5,4,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,3、支撐設(shè)計,（2）桁架支撐的種類和布置,1) 上弦橫向水平支撐,保證屋架側(cè)向剛度和屋蓋的空間剛度，減小上弦在平面外計算長度，承受和傳遞端墻的風(fēng)荷載。有檁體系或采用大型屋面板（無檁體系)的屋蓋中都應(yīng)設(shè)置上弦橫向水平支撐。上弦橫向水平支撐應(yīng)設(shè)置在房屋的兩端或當(dāng)有橫向伸縮縫時在溫度縫區(qū)段的兩端。橫向水平支撐的間距不宜超過60m。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,3、支撐設(shè)計,（2）桁架支撐的種類和布置,2）下弦橫向水平支撐,山墻抗風(fēng)柱的支點，承受并傳遞水平風(fēng)荷載、懸掛吊車的水平力和地震引起的水平力，減小下弦的平面外計算長度，減小下弦的振動。當(dāng)l18m，且沒有懸掛吊車和較大的振動設(shè)備時，可不設(shè)下弦橫向水平支撐。其它情況均應(yīng)設(shè)置下弦橫向水平支撐。下弦橫向水平支撐應(yīng)與上弦橫向水平支撐設(shè)在同一柱間，以形成空間穩(wěn)定體系。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,3、支撐設(shè)計,（2）桁架支撐的種類和布置,3）縱向水平支撐,增加屋蓋空間剛度，承受和傳遞吊車橫向水平制動力。設(shè)有托架、有重級、中級工作制吊車、鍛錘等大型振動設(shè)備，以及房屋較高、跨度較大，空間剛度要求高時，均應(yīng)在屋架下弦端節(jié)間設(shè)置縱向水平支撐?？v向水平支撐與橫向水平支撐形成閉合框，加強(qiáng)屋蓋結(jié)構(gòu)的整體性并提高房屋縱、橫向的剛度。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,3、支撐設(shè)計,（2）桁架支撐的種類和布置,4）垂直支撐,使相鄰屋架形成幾何不變的空間體系，保證側(cè)向穩(wěn)定。房屋都應(yīng)設(shè)置垂直支撐。梯形屋架兩端都應(yīng)設(shè)置，托架可起垂直支撐作用。垂直支撐與上、下弦橫向水平支撐布置在同一柱間。,（5）系桿,無橫向支撐的其它桁架上下弦的側(cè)向穩(wěn)定性由與橫向支撐節(jié)點相連的系桿來保證。能承受拉力也能承受壓力的系桿，叫剛性系桿；只能承受拉力的，叫柔性系桿。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,3、支撐設(shè)計,（3）桁架支撐的計算,支撐桿件一般受力小，可按容許長細(xì)比來選擇截面。 當(dāng)橫向水平支撐傳遞較大的山墻風(fēng)荷載時，或結(jié)構(gòu)按空間工作計算（縱向水平支撐體系需作為柱的彈性支座）時，支撐桿件應(yīng)按桁架體系計算內(nèi)力，進(jìn)行截面設(shè)計。有交叉斜腹桿的支撐桁架是超靜定體系，一般常用簡化方法進(jìn)行分析?？刹捎萌嵝苑桨冈O(shè)計，腹桿只考慮拉桿參于工作。如圖中用虛線表示的一組斜桿因受壓而退出工作，此時桁架按單斜桿體系分析。當(dāng)斜桿按可以承受壓力設(shè)計時（剛性方案設(shè)計），可按結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法進(jìn)行內(nèi)力分析。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,3、支撐設(shè)計,（3）桁架支撐的計算,支撐連接的構(gòu)造力求簡單，安裝方便。一般用m20粗制螺栓連接，桿件每端至少2個螺栓。 圓鋼作柔性支撐桿件時，采用花籃螺栓，將桿件張緊。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,4、桁架的內(nèi)力計算,(1）計算簡圖,荷載、荷載分項系數(shù)、組合系數(shù)等，按荷載規(guī)范計算。 永久荷載：屋面材料、保溫層、防水層、吊車梁、檁條、支撐、屋架、天窗架等結(jié)構(gòu)自重。 可變荷載：屋面活荷載、積灰荷載、雪荷載、風(fēng)荷載、懸掛吊車荷載等。屋面活荷載與雪荷載不同時出現(xiàn)，取兩者中較大值計算。 荷載組合：永久荷載可變荷載； 永久荷載半跨可變荷載 ；,屋架、支撐和天窗架自重半跨屋面板重半跨屋面活 荷載。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,4、桁架的內(nèi)力計算,(1）計算簡圖,實際鋼桁架的節(jié)點剛性大，接近于剛接。通常鋼桁架中各桿件的抗彎剛度較小，按剛接桁架算得的桿件彎矩m常較小，桿件的軸心力n與按鉸接桁架計算的結(jié)果相差不大。故一般情況都按鉸接桁架進(jìn)行計算。 對于承受較大荷載的重型鋼桁架，例如鐵路桁架橋等，當(dāng)桿件截面高度超過其長度的1/10時，m引起的次應(yīng)力的比重逐漸增大，可達(dá)1030%或以上，應(yīng)按剛接桁架進(jìn)行內(nèi)力計算。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,4、桁架的內(nèi)力計算,(2）計算方法,桁架只承受節(jié)點荷載時，可用數(shù)解法（節(jié)點法或截面法）、圖解法或有限單元法按節(jié)點荷載作用下的鉸接桁架計算桿件的軸力。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,4、桁架的內(nèi)力計算,(2）計算方法,有節(jié)間荷載作用的桁架，可按剛接桁架用計算機(jī)求解內(nèi)力。也可采用簡化法，先把所有節(jié)間荷載按該段節(jié)間為簡支，求出支座反力，再把支座反力反向與節(jié)點荷載疊加，按只有節(jié)點荷載作用，計算桁架各桿的軸力。然后對有節(jié)間荷載的桿件計算局部彎矩。m0為將上弦節(jié)間視為簡支梁所得跨中彎矩，取中間節(jié)間正彎矩及節(jié)點負(fù)彎矩為m=0.6m0，而端節(jié)間正彎矩為m=0.8m0，弦桿端節(jié)點按鉸接m = 0或取懸臂負(fù)彎矩me。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,4、桁架的內(nèi)力計算,(3）內(nèi)力組合,應(yīng)進(jìn)行內(nèi)力組合對比，求出桿件的最不利內(nèi)力。受拉為主并可能受壓的桿件，如梯形桁架跨中的一些腹桿，在滿跨荷載作用時受拉，但在半跨荷載作用時可能受壓。其最不利內(nèi)力為最大軸心拉力和可能最大軸心壓力。對于拉（壓）彎桿件，還應(yīng)考慮最大正或負(fù)彎矩的不利組合。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,5、桁架桿件的計算長度,（1）桁架平面內(nèi)的計算長度,鉸接節(jié)點桁架桿件在桁架平面內(nèi)的計算長度l0x應(yīng)等于節(jié)點中心間的距離。實際桁架的節(jié)點接近于剛接，相鄰桿件將約束該桿件端部轉(zhuǎn)動，從而提高其整體穩(wěn)定承載力。計算l0x 時可折減l來考慮桿端的嵌固作用。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,5、桁架桿件的計算長度,(2）桁架平面外的計算長度,桿件在桁架平面外的計算長度ly應(yīng)取側(cè)向支承點間的距離。弦桿的側(cè)向支承點應(yīng)是水平支撐、垂直支撐或相應(yīng)系桿的連接節(jié)點。腹桿與弦桿的連接節(jié)點可認(rèn)為是腹桿的側(cè)向支承點。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,5、桁架桿件的計算長度,(2）桁架平面外的計算長度,當(dāng)受壓弦桿的側(cè)向支承點間距l(xiāng)1為弦桿節(jié)間長度的兩倍，弦桿兩節(jié)間的軸心壓力n1n2，用n1驗算弦桿平面外穩(wěn)定時如果計算長度取用l1顯然過于保守。平面外的計算長度為,且l0y 0.5l1,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,5、桁架桿件的計算長度,（2）桁架平面外的計算長度：交叉腹桿計算長度,計算桿受壓： a.另一斜桿受壓，兩桿交叉但均不中斷。,n和n0分別為計算桿和斜交桿軸力,b.另一斜桿受壓，此另一桿交叉點中斷， c.另一斜桿受拉，兩桿相交但均不中斷， d.另一斜桿受拉，此拉桿中斷但搭接， 計算桿受拉：因壓桿不能作為其平面外支撐點，取l0=l。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,5、桁架桿件的計算長度,（3）斜平面的計算長度,當(dāng)腹桿截面為單角鋼或雙角鋼組成的十字形截面時，受壓桿件將繞截面最小回轉(zhuǎn)半經(jīng)imin的軸發(fā)生整體失穩(wěn)。桿件彎曲方向是在一斜平面內(nèi)。桿件兩端的約束程度介于桁架平面內(nèi)和平面外之間，桿件的計算長度取為前述l0x和l0y的平均值，l0= 0.9l 。交叉腹桿中單角鋼桿件斜平面內(nèi)計算長度取節(jié)點中心至交叉點距離。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,6、桁架桿件的截面形式,根據(jù)用料經(jīng)濟(jì)、連接構(gòu)造簡單和具有足夠剛度等要求確定截面形式。應(yīng)盡量使（xy）;當(dāng)有m作用時，應(yīng)適當(dāng)加大彎矩作用方向的截面高度。鋼桁架常采用雙角鋼組合t形截面，少數(shù)桿件用雙角鋼組合十字形截面。受力小的腹桿也可用單角鋼截面。t字鋼是一種性能優(yōu)越的截面形式。重型鋼桁架常采用h型鋼、箱形截面或兩槽鋼組合截面。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,6、桁架桿件的截面形式,t字鋼做弦桿和雙角鋼組合截面做腹桿的桁架比全角鋼桁架用鋼量可節(jié)省1215%。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,6、桁架桿件的截面形式,薄壁鋼管各方向的回轉(zhuǎn)半徑相等，比其它型鋼回轉(zhuǎn)半徑大，抗扭能力強(qiáng)。鋼管結(jié)構(gòu)的節(jié)點一般可不加節(jié)點板，可直接焊接，構(gòu)造簡單，連接方便。鋼管結(jié)構(gòu)比其它型鋼結(jié)構(gòu)可節(jié)約鋼材達(dá)20%30% 。圓管繞流條件好，如承受風(fēng)荷載或波浪壓力時，其阻力可降低約2/3左右。鋼管端部可以密封，有利于耐大氣及海水腐蝕，管截面周長最小，所需油漆等維護(hù)費用也小。海洋工程鋼桁架構(gòu)件中，圓管截面是主要形式。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,7、桿件截面設(shè)計,桿件按第四章和第六章的方法進(jìn)行設(shè)計。普通鋼桁架桿件截面設(shè)計時還應(yīng)注意下列問題：,選用截面的板件厚度應(yīng)較薄，并注意最小截面規(guī)格限制。,（1）,需用螺栓與其它桿件連接的角鋼桿件，應(yīng)注意所能采用的螺栓最大直徑。,（2）,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,7、桿件截面設(shè)計,為減少拼接的設(shè)置，桁架弦桿的截面常根據(jù)弦桿的最大桿力來選用。當(dāng)必須設(shè)置角鋼拼接時，可根據(jù)節(jié)間內(nèi)力變化在半跨內(nèi)改變截面一次，宜改變角鋼的邊長而保持厚度不變，以利拼接。,（3）,角鋼上的螺栓孔位置若位于豎向節(jié)點板范圍以內(nèi)并距豎向節(jié)點板邊緣100mm時，可考慮節(jié)點板的補(bǔ)償作用，計算桿件的凈截面強(qiáng)度時可不計孔對弦桿截面的削弱。否則應(yīng)考慮其影響。,（4）,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,7、桿件截面設(shè)計,當(dāng)采用雙角鋼組成的t形截面時，應(yīng)選用iy/ix值與桿件的l0y/l0x相近的截面，使x與y相接近，以獲得經(jīng)濟(jì)的截面。,（5）,當(dāng)桁架豎桿的外伸邊需與垂直支撐相連接時，則該豎桿宜采用由雙角鋼組成的十字形截面?？墒勾怪敝螌υ撠Q桿的連接偏心為最小，豎桿位于桁架跨中時，在吊裝時桁架的左、右端可以任意放置。,（6）,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,7、桿件截面設(shè)計,單面連接的單角鋼截面，因連接偏心易使構(gòu)件彎扭失穩(wěn)，故只能用于跨度較小的桁架或桁架中受力較小、長度較短的次要腹桿。,（7）,為了便于備料，整榀桁架所用的角鋼規(guī)格品種不宜超過5 6 種。在選出各桿的截面規(guī)格后，可進(jìn)行調(diào)整，以減少規(guī)格數(shù)量。同一榀桁架中應(yīng)避免采用邊長相同但厚度不同的角鋼。,（8）,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,8、桁架的節(jié)點設(shè)計,（1）概述,鋼桁架一般在節(jié)點處設(shè)置節(jié)點板，把交匯于節(jié)點的各桿件都與節(jié)點板相連接，形成桁架的節(jié)點，各桿件把力傳給節(jié)點板并互相平衡。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,8、桁架的節(jié)點設(shè)計,一般在節(jié)點處設(shè)置節(jié)點板，各桿件都與節(jié)點板相連接。在節(jié)點處連續(xù)的桿件把兩側(cè)的內(nèi)力差n傳給節(jié)點板，其它桿件把全部內(nèi)力n傳給節(jié)點板。當(dāng)桿件上作用有荷載f時，則傳給節(jié)點板的力為n或n與f的合力r。有局部彎矩的桿件則還要傳遞彎矩和剪力。,桿件與節(jié)點板的連接通常采用焊接。螺栓連接常用于輸電線路塔架和一些可裝拆的桁架以及安裝連接與工地現(xiàn)場拼接。,（1）概述,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,8、桁架的節(jié)點設(shè)計,（2）節(jié)點板的厚度,桿件在節(jié)點處都與節(jié)點板相連，傳遞內(nèi)力并互相平衡。節(jié)點板中的應(yīng)力分布復(fù)雜，節(jié)點板厚度主要依據(jù)桿件中的最大內(nèi)力來確定。普通鋼桁架節(jié)點板的厚度可參照表7-2選用，但應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定驗算。,雙角鋼t形或十字形截面是組合截面，為保證兩個角鋼能整體共同受力應(yīng)每隔一定間距在兩角鋼間放置填板（綴板）。填板寬度一般采用約5080mm；與中間節(jié)點板同厚。填板長度對t形截面應(yīng)伸出角鋼背和角鋼尖各1015mm，對十字形截面則從角鋼尖縮進(jìn)1015mm。角鋼與填板通常依構(gòu)造用側(cè)面或周圍角焊縫連接。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,8、桁架的節(jié)點設(shè)計,（2）節(jié)點板的厚度,壓桿和拉桿填板間距應(yīng)滿足構(gòu)造要求。受壓桿件的兩個側(cè)向支承點之間的填板數(shù)不得少于兩個。十字形截面一橫一豎交替布置。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,8、桁架的節(jié)點設(shè)計,（3）節(jié)點設(shè)計的一般要求,1）桿件的形心線理論上應(yīng)與桿件軸線重合，以免造成偏心受力。但為了方便制造，通常將角鋼肢背至軸線的距離取為5mm的倍數(shù), 作為角鋼的定位尺寸。當(dāng)弦桿截面有改變時，為方便拼接和安放屋面構(gòu)件，應(yīng)使角鋼的肢背齊平。此時應(yīng)取兩形心線的中線作為弦桿的共同軸線，以減少因兩個角鋼形心線錯開而產(chǎn)生的偏心影響。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,8、桁架的節(jié)點設(shè)計,（3）節(jié)點設(shè)計的一般要求,2）節(jié)點處各桿件邊緣間應(yīng)留一定間隙c，以利拼接和施焊，并避免焊縫過分密集而使鋼材焊接過熱變脆。c按構(gòu)造要求確定。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,8、桁架的節(jié)點設(shè)計,（3）節(jié)點設(shè)計的一般要求,3）角鋼的切斷面一般應(yīng)與其軸線垂直，為使節(jié)點緊湊需要斜切時，只能切肢尖。節(jié)點板的形狀和尺寸在繪制施工圖時決定。節(jié)點板的形狀應(yīng)簡單，以能充分利用材料為原則。節(jié)點板的長和寬宜取為10mm的倍數(shù)。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,8、桁架的節(jié)點設(shè)計,（3）節(jié)點設(shè)計的一般要求,4）節(jié)點板外邊緣與桿件邊線間的擴(kuò)大角宜 15o20o，強(qiáng)度用足的桿件宜 25o 。擴(kuò)大角太小會引起節(jié)點板截面過窄，致使強(qiáng)度不足，或引起較大的構(gòu)造和傳力上的偏心。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,8、桁架的節(jié)點設(shè)計,（3）節(jié)點設(shè)計的一般要求,5）在屋架雙角鋼截面上弦桿上放置檁條或大型屋面板時，角鋼的水平伸出邊一般應(yīng)70 90mm。角鋼應(yīng)有一定厚度，以免在集中荷載作用下發(fā)生過大的彎曲，可參考表7-3要求選用。當(dāng)確有困難而不能滿足要求時，應(yīng)設(shè)置豎向加勁肋或在集中荷載范圍設(shè)置局部水平蓋板。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,8、桁架的節(jié)點設(shè)計,（4）桁架的節(jié)點構(gòu)造和計算,節(jié)點設(shè)計宜結(jié)合繪制桁架施工圖進(jìn)行。節(jié)點的設(shè)計步驟為：,按正確角度畫出交匯于該節(jié)點的各桿軸線。,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c，確定桿端位置。,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。,確定節(jié)點板的合理形狀和尺寸。節(jié)點板應(yīng)框進(jìn)所有焊縫。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,8、桁架的節(jié)點設(shè)計,（4）桁架的節(jié)點構(gòu)造和計算,鋼桁架的節(jié)點主要有一般節(jié)點、有集中荷載的節(jié)點、弦桿的拼接節(jié)點和支座節(jié)點幾種類型，下面分別說明其設(shè)計方法。,1）一般節(jié)點,無集中荷載作用和無弦桿拼接的節(jié)點。,各腹桿與節(jié)點板連接的角焊縫應(yīng)按第三章中角鋼連接的角焊縫計算 。弦桿與節(jié)點板的連接焊縫，按相鄰節(jié)間弦桿的內(nèi)力差n計算。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,8、桁架的節(jié)點設(shè)計,（4）桁架的節(jié)點構(gòu)造和計算,2）有集中荷載的節(jié)點,承受由檁條或大型屋面板傳來的集中荷載p的作用。為了放置上部構(gòu)件，節(jié)點板須縮入上弦角鋼背約2/3的深度，并用塞焊縫連接。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,8、桁架的節(jié)點設(shè)計,（4）桁架的節(jié)點構(gòu)造和計算,2）有集中荷載的節(jié)點,塞焊縫質(zhì)量一般較難保證，計算多采用近似方法，假定其相當(dāng)于兩條焊腳尺寸各為hf1=/2、長度為lw1的角焊縫，且僅承受垂直于焊縫的p作用進(jìn)行計算。,角鋼肢尖焊縫按承受弦桿的內(nèi)力差n和由其產(chǎn)生的彎矩m= n e 的共同作用設(shè)計。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,8、桁架的節(jié)點設(shè)計,（4）桁架的節(jié)點構(gòu)造和計算,2）有集中荷載的節(jié)點,當(dāng)n較大，按上法計算的肢尖焊縫強(qiáng)度難以滿足要求時，可采用節(jié)點板部分伸出上弦角鋼背的做法。此時肢背和肢尖角焊縫共同承受n和p的合力n作用。p往往較小， n作用方向與桿軸線相差較小，可近似取n 沿軸線作用，按第三章中方法計算角鋼肢尖和肢背的焊縫。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,8、桁架的節(jié)點設(shè)計,（4）桁架的節(jié)點構(gòu)造和計算,3）弦桿的拼接節(jié)點,分為工廠拼接和工地拼接。工廠拼接通常設(shè)在內(nèi)力較小的節(jié)間內(nèi)。工地拼接是在桁架分段制造和運輸時的安裝接頭，弦桿拼接節(jié)點多設(shè)在跨度中央。,為保證拼接處的強(qiáng)度和剛度，采用拼接角鋼拼接。拼接角鋼截面取與弦桿截面相同，直角邊應(yīng)切棱，角鋼豎肢切肢。切棱和切肢引起的截面削弱，節(jié)點板可以補(bǔ)償。屋架屋脊節(jié)點的拼接角鋼應(yīng)采用熱彎成型。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,8、桁架的節(jié)點設(shè)計,（4）桁架的節(jié)點構(gòu)造和計算,3）弦桿的拼接節(jié)點,拼接角鋼的長度應(yīng)根據(jù)拼接焊縫的長度確定，一般可按被拼接處弦桿的最大內(nèi)力或偏于安全地按與弦桿等強(qiáng)（宜用于拉桿）計算，并假定4條拼接焊縫均勻受力。,拼接角鋼的總長度為：,l = 2(lw + 10) + a ， a為弦桿端頭的距離。 下弦取a=1020mm， 上弦取a=3050mm。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,8、桁架的節(jié)點設(shè)計,（4）桁架的節(jié)點構(gòu)造和計算,3）弦桿的拼接節(jié)點,弦桿與節(jié)點板的連接焊縫可按較大一側(cè)弦桿內(nèi)力n的15%與節(jié)點兩側(cè)弦桿的內(nèi)力差n兩者中的較大值計算。當(dāng)節(jié)點處還作用有集中荷載p時，則應(yīng)按兩方向力共同作用計算。為了拼接節(jié)點能正確定位和施焊，宜設(shè)置安裝螺栓。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,8、桁架的節(jié)點設(shè)計,（4）桁架的節(jié)點構(gòu)造和計算,4）支座節(jié)點,桁架與柱的連接分鉸接和剛接兩類。,剛接節(jié)點弦桿連接于柱側(cè)。支座豎向反力r由下弦端板傳給焊于柱上的支托板；端彎矩由上下弦的水平力h承受。取上弦的水平力由蓋板傳遞，上弦的豎向連接板與柱的連接螺栓按構(gòu)造確定。下弦節(jié)點板與支承端板的焊縫按承受r和h(可能還有h產(chǎn)生的偏心彎矩）計算。端板與柱的連接螺栓按承受h(可能還有h產(chǎn)生的偏心彎矩）計算。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,8、桁架的節(jié)點設(shè)計,（4）桁架的節(jié)點構(gòu)造和計算,4）支座節(jié)點,端板在h作用下受彎，近似按嵌固于兩列螺栓間的梁式板計算厚度t,nmax 一個螺栓所受的最大拉力；,s 受力最大螺栓的端距加螺栓豎向間距的一半。,l1 兩豎列螺栓的間距；,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,8、桁架的節(jié)點設(shè)計,（4）桁架的節(jié)點構(gòu)造和計算,4）支座節(jié)點,鉸接支座節(jié)點由節(jié)點板、底板、加勁肋和錨栓組成。加勁肋的作用是分布支座反力，減小底板彎矩和提高節(jié)點板的側(cè)向剛度。加勁肋的軸線與支座反力的作用線重合。為便于施焊，下弦桿和底板間一般應(yīng)不小于下弦角鋼水平肢的寬度。錨栓常用m20 m24。為便于桁架安裝，底板上的錨栓孔d0 =(22.5)d或做成u形缺口。待桁架調(diào)整定位后，用孔徑d0 =d+(12mm)的墊板,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,8、桁架的節(jié)點設(shè)計,（4）桁架的節(jié)點構(gòu)造和計算,4）支座節(jié)點,套進(jìn)錨栓并與底板焊牢。節(jié)點的傳力路線是：各桿件的內(nèi)力通過桿端焊縫傳給節(jié)點板，再經(jīng)節(jié)點板和加勁肋間的豎直焊縫將一部分力傳給加勁肋，然后通過節(jié)點板、加勁肋和底板間的水平焊縫將全部支座反力傳給底板，最終傳至柱?？刹捎勉q接柱腳類似方法進(jìn)行計算。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,8、桁架的節(jié)點設(shè)計,（4）桁架的節(jié)點構(gòu)造和計算,5）t型鋼作弦桿的桁架節(jié)點,桁架的弦桿采用t型鋼, 腹桿采用雙角鋼時，雙角鋼可以直接與t型鋼腹桿連接。當(dāng)不需要節(jié)點板時，可省工省料。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,8、桁架的節(jié)點設(shè)計,（4）桁架的節(jié)點構(gòu)造和計算,6）節(jié)點處板件的計算,根據(jù)試驗研究，連接節(jié)點處的板件承受拉、剪作用時，強(qiáng)度驗算公式為,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,8、桁架的節(jié)點設(shè)計,（4）桁架的節(jié)點構(gòu)造和計算,6）節(jié)點處板件的計算,節(jié)點板的外形往往不規(guī)則，采用上式計算比較麻煩。根據(jù)試驗研究，節(jié)點板的強(qiáng)度也可按下式計算： =n/(bet)f,be板件有效寬度，螺栓連接時應(yīng)取凈寬度。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,8、桁架的節(jié)點設(shè)計,（4）桁架的節(jié)點構(gòu)造和計算,6）節(jié)點處板件的計算,節(jié)點板在斜腹桿壓力作用下的穩(wěn)定性 有豎腹桿的節(jié)點板:當(dāng) 時，可不計算穩(wěn)定。 無豎腹桿的節(jié)點板: 當(dāng) 時，節(jié)點板的穩(wěn)定承載力可取為0.8betf。否則按規(guī)范附錄f進(jìn)行穩(wěn)定計算。尚應(yīng)滿足構(gòu)造要求。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,9、桁架的施工圖,（1）種類,施工圖是鋼結(jié)構(gòu)制造和安裝的依據(jù)。,1）構(gòu)件布置圖,表達(dá)各類構(gòu)件位置的整體圖，主要用于鋼結(jié)構(gòu)安裝。一般包括平面圖、側(cè)面圖、必要的剖面圖、安裝節(jié)點大樣、構(gòu)件編號、構(gòu)件表及總說明等。,2）構(gòu)件詳圖,表達(dá)所有單體構(gòu)件的詳細(xì)圖，主要用于鋼結(jié)構(gòu)制造。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,9、桁架的施工圖,2.鋼桁架構(gòu)件詳圖的主要內(nèi)容和繪制要點,施工圖需明確：屋架幾何尺寸，各部分詳圖，相關(guān)尺寸，構(gòu)件所用鋼材的鋼號、材料規(guī)格，連接材料的強(qiáng)度指標(biāo)、規(guī)格，焊條型號，焊縫長度、厚度，防腐處理等。,（1）一般應(yīng)按運輸單元繪制，當(dāng)桁架對稱時，可僅 繪制半榀桁架。,（2）構(gòu)件詳圖應(yīng)包括桁架的正面圖，上、下弦的平面圖，必要的側(cè)面圖和剖面圖，以及某些安裝節(jié)點或特殊零件的大樣圖。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,9、桁架的施工圖,2.鋼桁架構(gòu)件詳圖的主要內(nèi)容和繪制要點,（3）在圖面左上角繪制桁架簡圖。圖中左半部應(yīng)注明桿件的幾何長度（mm），右半部注明桿件的軸力設(shè)計值（kn）。當(dāng)桁架跨度較大時，為防止撓度值較大，須在制造時起拱。拱度一般取l/500，并在桁架簡圖中注明。,（4）應(yīng)注明各零件的型號和尺寸，包括加工尺寸、定位尺寸(軸線至角鋼肢背的距離，節(jié)點中心至各桿件桿端和節(jié)點板上、下、左、右邊緣的距離等)、孔洞位置以及對工廠制造和工地安裝的要求(零件切斜角、孔洞直徑和焊縫尺寸等)。工地拼接焊縫要注意標(biāo)出安裝焊縫符號，以適應(yīng)運輸單元的劃分和拼裝。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,9、桁架的施工圖,2.鋼桁架構(gòu)件詳圖的主要內(nèi)容和繪制要點,（5）應(yīng)對零件詳細(xì)編號，編號應(yīng)按構(gòu)件主次、上下、左右順序逐一進(jìn)行。零件尺寸完全相同的可采用統(tǒng)一編號。系鏡面對稱時，亦采用同一編號，但在材料表中應(yīng)注明正或反字樣，以示區(qū)別。當(dāng)桁架僅在少數(shù)部位的構(gòu)造略有不同（螺栓孔有無）時，可在圖上螺栓孔處注明所屬桁架的編號，這些桁架就可繪在一張施工圖上。,（6）材料表應(yīng)包括各零件的編號、截面規(guī)格、長度、數(shù)量（正、反）和重量等。材料表的作用不但可歸納各零件以便備料和計算用鋼量，同時也可供選擇起吊和運輸設(shè)備時參考。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,9、桁架的施工圖,2.鋼桁架構(gòu)件詳圖的主要內(nèi)容和繪制要點,（7）文字說明應(yīng)包括鋼號和附加條件、焊條型號、焊接方法和質(zhì)量要求，圖中未注明的焊縫和螺栓孔尺寸，油漆、運輸、安裝和制造要求，以及一些不易用圖表達(dá)的內(nèi)容。,（8）桁架施工詳圖通常采用兩種比例繪制，桿件的軸線一般用120130；節(jié)點和桿件截面尺寸用110115。重要節(jié)點大樣，比例還可較大，以清楚地表達(dá)節(jié)點的細(xì)部尺寸為準(zhǔn)。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計,9、桁架的施工圖,2.鋼桁架構(gòu)件詳圖的主要內(nèi)容和繪制要點,施工圖設(shè)計分為施工設(shè)計和詳圖設(shè)計兩個階段，設(shè)計文件（圖紙）的名稱相應(yīng)為施工圖和施工詳圖，施工圖是編制施工詳圖的依據(jù)，施工詳圖則是施工圖的深化和補(bǔ)充。 隨著國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)能力的提高，向國際慣用做法靠攏，施工圖由設(shè)計院完成，施工詳圖由生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)科完成。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,二、框架柱設(shè)計,1、柱的計算長度,單層廠房框架的側(cè)移對內(nèi)力的影響相對較小，可不必考慮豎向荷載對側(cè)移的二階效應(yīng)。目前對單層工業(yè)廠房框架基本上采用一階彈性分析來確定其計算長度。等截面柱在框架平面內(nèi)的計算長度應(yīng)等于柱的高度乘以計算長度系數(shù)。階形柱應(yīng)分段進(jìn)行計算，各段的計算長度應(yīng)等于柱各段的幾何高度分別乘以各段計算長度系數(shù)。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,二、框架柱設(shè)計,2.鋼桁架構(gòu)件詳圖的主要內(nèi)容和繪制要點,1、柱的計算長度,（1）單層等截面框架柱在框架平面內(nèi)的計算長度,單層重型廠房等截面框架通常難以設(shè)置防止側(cè)移的支承，按有側(cè)移框架考慮。值取決于柱與基礎(chǔ)連接方式以及梁對柱的約束程度，后者用橫梁的線剛度與柱的線剛度比值k1表達(dá)，對單跨框架k1=1 h/l；對多跨框架k1=(1 l1+ 2 l2 ) / ( i/ h)。按彈性穩(wěn)定理論分析的計算長度系數(shù)見表74。計算格構(gòu)柱和桁架梁的線剛度時，對慣性矩乘以0.9的系數(shù)。當(dāng)橫梁高度變化時，慣性矩按平均高度計算。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,二、框架柱設(shè)計,2.鋼桁架構(gòu)件詳圖的主要內(nèi)容和繪制要點,1、柱的計算長度,（2）廠房階形柱在框架平面內(nèi)的計算長度,當(dāng)廠房柱承受吊車荷載作用時，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，常采用階形柱。,階形柱的計算長度按有側(cè)移失穩(wěn)條件分段確定。計算長度系數(shù)根據(jù)柱的上端與橫梁的連接方式、柱上下段的線剛度之比查相應(yīng)表格確定?？紤]廠房空間內(nèi)力分配，計算長度可乘以一折減系數(shù)。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,二、框架柱設(shè)計,2.鋼桁架構(gòu)件詳圖的主要內(nèi)容和繪制要點,1、柱的計算長度,（3）框架柱在框架平面外的計算長度,廠房柱在框架平面外(沿廠房長度方向)的計算長度，取阻止框架平面外位移的側(cè)向支承點之間的距離，柱間支撐的節(jié)點是阻止框架柱在框架平面外位移的可靠側(cè)向支承點，與此節(jié)點相連的縱向構(gòu)件(如吊車梁、制動結(jié)構(gòu)、輔助桁架、托架、縱梁和剛性系桿等)亦可視為框架柱的側(cè)向支承點。柱在框架平面外的尺寸較小，側(cè)向剛度較差，在柱腳和連接節(jié)點處可視為鉸接。在框架平面外的計算長度等于側(cè)向支承點之間的距離，若無側(cè)向支承時，則為柱的全長。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,二、框架柱設(shè)計,2.鋼桁架構(gòu)件詳圖的主要內(nèi)容和繪制要點,2、柱間支撐,（1）柱間支撐的作用與布置,作用:,作用在廠房山墻的風(fēng)荷載、吊車縱向剎車力、縱向地震作用等要靠縱向承載體系來承受，縱向承載體系一般由柱和柱間支撐構(gòu)成。柱間支撐也作為框架柱在框架平面外的支點，減少柱在框架平面外的計算長度。通常稱吊車梁以上的柱間支撐為上柱支撐，吊車梁以下部分稱為下柱支撐。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,二、框架柱設(shè)計,2.鋼桁架構(gòu)件詳圖的主要內(nèi)容和繪制要點,2、柱間支撐,（1）柱間支撐的作用與布置,布置,柱間支撐的剛度比單獨柱大的多，為減少溫度應(yīng)力，應(yīng)在廠房縱向溫度單元中部設(shè)置上、下柱間支撐。為了傳遞從屋架下弦橫向支撐傳來的縱向風(fēng)載，應(yīng)在單元兩端設(shè)上柱支撐?？拐鹪O(shè)防為7度或8、9度時，單元長度大于120 m或90m，宜在單元中部1/3區(qū)段內(nèi)設(shè)置兩道上、下柱間支撐。每列柱頂均要布置剛性系桿。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,二、框架柱設(shè)計,2.鋼桁架構(gòu)件詳圖的主要內(nèi)容和繪制要點,2、柱間支撐,（2）柱間支撐的形式和計算,常用上柱和下柱的支撐形式。 柱間支撐的截面及連接由計算確定。由房屋兩端或一端（房屋設(shè)有中間伸縮縫）的山墻及天窗架端壁傳來的縱向風(fēng)荷載，按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范的相關(guān)規(guī)定確定其設(shè)計值。由吊車在軌道上縱向行駛所產(chǎn)生的剎車力，一般按不多于兩臺吊車計算?？拐鹪O(shè)防烈度7度及以上地區(qū)的單層廠房鋼結(jié)構(gòu)，按建筑抗震設(shè)計規(guī)范確定其縱向地震作用設(shè)計值。作為框架柱平面外的支撐點，支撐系統(tǒng)所受支撐力按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范確定，且該支撐力不與其它荷載效應(yīng)組合。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,二、框架柱設(shè)計,2、柱間支撐,（2）柱間支撐的形式和計算,柱間支撐的內(nèi)力，應(yīng)根據(jù)該柱列所受縱向荷載按支承于柱腳基礎(chǔ)上的豎向懸臂桁架計算，按受力特點驗算構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。計算時應(yīng)考慮支撐系統(tǒng)受力方向的可變性。支撐的連接可采用焊縫或高強(qiáng)螺栓。對于人字形，八字形之類的支撐還要注意采取構(gòu)造措施，如采用彈簧板連接使其與吊車梁（或制動結(jié)構(gòu)，輔助桁架）的連接僅傳遞水平力，而不傳遞垂直力，以免支撐成為吊車梁的中間支點。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,三、節(jié)點設(shè)計,1、桁架與柱剛結(jié)節(jié)點設(shè)計,屋架與柱采用剛性連接時，常用端板和螺栓連接。在上弦節(jié)點中，需要將上弦端節(jié)間的內(nèi)力傳給柱。負(fù)彎矩作用時，由螺栓承受拉剪作用。正彎矩作用時，連接受壓由端板承壓承受（可不作計算），豎向分力由螺栓抗剪承受。在下弦節(jié)點中，要將下弦端節(jié)間和支座斜桿內(nèi)力的合力傳給柱。合力的豎向分力使螺栓受剪，通常為避免螺栓受剪，采用端板下伸與柱上承托刨平頂緊承受。合力的水平分力由螺栓承受。若不設(shè)承托，螺栓群按水平分力和豎向分力聯(lián)合作用計算。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,三、節(jié)點設(shè)計,2、肩梁的構(gòu)造和計算,肩梁通常由上蓋板、下蓋板、腹板及墊板組成。根據(jù)腹板的數(shù)量肩梁分為有單壁式和雙壁式兩種。,單壁式肩梁構(gòu)造簡單，但平面外剛度較差，較為大型的廠房柱（柱截面寬度900mm）通常采用雙壁式肩梁。單壁式肩梁的上柱內(nèi)翼緣應(yīng)開槽口插入肩梁腹板，由角焊縫連接。雙壁式肩梁將上柱下端加寬后插人兩肩梁腹板之間并焊接，上蓋板與單壁式肩梁的相同，不要做成封閉式，以免施焊困難。,肩梁常近似按簡支梁進(jìn)行強(qiáng)度計算。,第二節(jié) 重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計,四、墻架體系,承受由墻體傳來的荷載，并將荷載傳遞到基礎(chǔ)或廠房框架柱上的結(jié)構(gòu)體系稱為墻架體系，一般由橫梁、墻架柱、抗風(fēng)桁架和支撐等構(gòu)成。目前重型工業(yè)廠房圍護(hù)墻主要采用輕型墻皮和大型混凝土墻板。輕型墻皮主要有壓型鋼板和壓型鋁合金板，由于壓型板平面尺寸大，一片墻可以從屋面到基腳用一塊壓型板拉通，并通過連接件與墻架柱和橫梁進(jìn)行可靠連接，形成一個能夠傳遞豎向荷載和沿壓型板平面方向的水平荷載的結(jié)構(gòu)體系。,返回本章,第三節(jié) 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、特點和應(yīng)用,1.組成,門式剛架是由梁、柱單元構(gòu)件成的單跨或多跨剛架，具有輕型屋蓋和輕型外墻，可以設(shè)置起重量不大于300kn的中、輕級工作制橋式吊車或30kn懸掛式起重機(jī)的單層房屋鋼結(jié)構(gòu)。,第三節(jié) 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、特點和應(yīng)用,2特點,(1) 結(jié)構(gòu)自重輕, 基礎(chǔ)造價低。,(2) 外形簡潔、美觀。,(3) 對抗震非常有利。,(4) 建造速度快，裝拆方便。,3適用范圍,(5) 柱網(wǎng)布置靈活。,(6) 防腐、運輸和安裝要求高。,通常用于倉庫、商業(yè)建筑、娛樂體育場館、候車室、展覽廳、活動房屋、加層建筑、無橋式吊車或設(shè)有起重量20t的a1a5工作級別橋式吊車或3t懸掛吊車的單層工業(yè)房屋，當(dāng)有需要并采取可靠技術(shù)措施時，懸掛吊車的起重量可達(dá)5t。,第三節(jié) 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計,二、結(jié)構(gòu)形式與布置,1. 結(jié)構(gòu)形式,1）按跨度分,單跨、雙跨或多跨的單、雙坡門式剛架。,梁、柱剛接，柱腳多按鉸接設(shè)計。,第三節(jié) 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計,二、結(jié)構(gòu)形式與布置,1. 結(jié)構(gòu)形式,3）按結(jié)構(gòu)選材分,普通型鋼、薄壁型鋼和鋼管剛架等 ；,4）按截面形式分,等截面和變截面剛架。設(shè)有橋式吊車時，柱宜采用等截面構(gòu)件。,2）按構(gòu)件體系分,實腹式與格構(gòu)式;,第三節(jié) 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計,二、結(jié)構(gòu)形式與布置,2. 結(jié)構(gòu)布置,（1）剛架結(jié)構(gòu)布置,1）定位軸線及尺寸,剛架邊柱的定位軸線取柱外皮；斜梁軸線取通過變截面梁段最小端中心與斜梁上表面平行的軸線。檐口高度取地坪至房屋外側(cè)檁條上緣的高度；最大高度取地坪至屋蓋頂部檁條上緣的高度；寬度取房屋側(cè)墻墻梁外皮之間的距離；長度取兩端山墻墻梁外皮之間的距離。,第三節(jié) 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計,二、結(jié)構(gòu)形式與布置,2. 結(jié)構(gòu)布置,（1）剛架結(jié)構(gòu)布置,2）柱網(wǎng)布置,在滿足使用要求和經(jīng)濟(jì)要求的前提下確定最佳跨度和柱距。門式剛架房屋鋼結(jié)構(gòu)的縱向溫度區(qū)段長度不大于300m，橫向溫度區(qū)段長度不大于150m。當(dāng)需要設(shè)置伸縮縫時，可在搭接檁條的螺栓連接處采用長圓孔并使該處屋面板在構(gòu)造上允許脹縮；或者設(shè)置雙柱。,第三節(jié) 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計,二、結(jié)構(gòu)形式與布置,2. 結(jié)構(gòu)布置,（1）剛架結(jié)構(gòu)布置,3）墻梁結(jié)構(gòu)布置,墻梁的間距與墻板的承載能力、房屋所在地區(qū)的基本風(fēng)壓及房屋的高度等有關(guān)，同時在門、窗框上端、窗臺、檐口及室內(nèi)地面處均應(yīng)設(shè)置墻梁。,第三節(jié) 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計,二、結(jié)構(gòu)形式與布置,2. 結(jié)構(gòu)布置,（2）門式剛架支撐設(shè)計,1）門式剛架支撐的作用與設(shè)置原則,形成空間整體結(jié)構(gòu)。支撐與剛架一般采用鉸接連接。門式剛架支撐主要有屋面橫向水平支撐及系桿、柱間支撐和水平系桿、隅撐等。,第三節(jié) 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計,二、結(jié)構(gòu)形式與布置,2. 結(jié)構(gòu)布置,（2）門式剛架支撐設(shè)計,1）門式剛架支撐的作用與設(shè)置原則,屋面橫向水平支撐一般設(shè)置在框架梁的上翼緣平面。由框架梁的上翼緣作為弦桿，檁條和交叉斜桿作為腹桿而組成的水平桁架，再通過系桿(或檁條)將不設(shè)橫向水平支撐的框架梁連系起來，使屋蓋形成一個整體。,柱間支撐應(yīng)與橫向水平支撐布置在同一開間，承受和傳遞房屋的縱向水平風(fēng)荷載、吊車縱向水平制動力和縱向水平地震作用，減小柱子的側(cè)向計算長度和保證房屋的縱向剛度和整體剛度。,第三節(jié) 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計,二、結(jié)構(gòu)形式與布置,2. 結(jié)構(gòu)布置,（2）門式剛架支撐設(shè)計,1）門式剛架支撐的作用與設(shè)置原則,在框架梁下翼緣受壓區(qū)段內(nèi)的每根檁條處和框架柱中靠近柱上端內(nèi)緣翼壓應(yīng)力較大的區(qū)段，均應(yīng)設(shè)置隅撐，作為框架梁和柱受壓翼緣的側(cè)向支承，提高梁和柱的整體穩(wěn)定性；隅撐加強(qiáng)了檁條的豎向剛度，有利于提高檁條的承載能力。,第三節(jié) 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計,二、結(jié)構(gòu)形式與布置,2. 結(jié)構(gòu)布置,（2）門式剛架支撐設(shè)計,2）支撐結(jié)構(gòu)布置和計算,房屋(或溫度區(qū)段)兩端應(yīng)布置，最大間距60m。在橫向水平支撐的節(jié)點處應(yīng)設(shè)通長系桿，其中屋脊和檐口處系桿及當(dāng)橫向支撐布置在房屋兩端第二開間時的第一開間系桿均為剛性系桿，其它為柔性系桿。檁條可以代替系桿，但必須滿足受力要求，剛性系桿可采用鋼管，也可以采用兩根槽形截面檁條。,屋面橫向水平支撐及系桿,第三節(jié) 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計,二、結(jié)構(gòu)形式與布置,2. 結(jié)構(gòu)布置,（2）門式剛架支撐設(shè)計,2）支撐結(jié)構(gòu)布置和計算,屋面橫向水平支撐及系桿,計算橫向水平支撐的內(nèi)力時，應(yīng)考慮由房屋兩端抗風(fēng)柱所傳遞的縱向風(fēng)荷載及阻止框架梁失穩(wěn)而起支撐作用所應(yīng)承受的內(nèi)力。橫向水平支撐中的交叉桿件，通常采用圓鋼，按拉桿設(shè)計，通過兩端螺帽或中間花蘭螺栓使保證其張緊狀態(tài)。橫向水平支撐中的豎桿應(yīng)按壓桿設(shè)計。,第三節(jié) 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計,二、結(jié)構(gòu)形式與布置,2. 結(jié)構(gòu)布置,（2）門式剛架支撐設(shè)計,2）支撐結(jié)構(gòu)布置和計算,柱間支撐和水平系桿,沿縱向布置，最大間距60m，當(dāng)房屋高度較大時，柱間支撐應(yīng)分層設(shè)置。在柱間支撐的節(jié)點處，沿縱向柱列應(yīng)設(shè)通長的剛性水平系桿。柱間支撐內(nèi)力計算時應(yīng)考慮由橫向水平支撐傳來的縱向風(fēng)荷載及為了減小柱的側(cè)向計算長度而起支撐作用所承受的力。當(dāng)廠房內(nèi)設(shè)置吊車時，還應(yīng)計入吊車的縱向制動力。,第三節(jié) 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計,二、結(jié)構(gòu)形式與布置,2. 結(jié)構(gòu)布置,（2）門式剛架支撐設(shè)計,2）支撐結(jié)構(gòu)布置和計算,柱間支撐和水平系桿,第三節(jié) 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計,二、結(jié)構(gòu)形式與布置,2. 結(jié)構(gòu)布置,（2）門式剛架支撐設(shè)計,2）支撐結(jié)構(gòu)布置和計算,柱間支撐和水平系桿,柱間支撐的計算簡圖可按支承于柱腳基礎(chǔ)上的懸臂桁架計算。支撐的交叉桿按拉桿設(shè)計，常采用圓鋼或角鋼。水平系桿按壓桿設(shè)計。為了加強(qiáng)房屋的縱向剛度，柱間交叉支撐有時也可按壓桿設(shè)計。,第三節(jié) 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計,二、結(jié)構(gòu)形式與布置,3. 門式剛架設(shè)計,（1）荷載計算,按門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（cecs102:2002）和建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（gb50009-2001）取值計算。,（2）內(nèi)力與位移計算,可能在幾個截面同時出現(xiàn)塑性鉸，剛架構(gòu)件的腹板通常很薄，截面發(fā)展塑性的潛力不大，故應(yīng)采用彈性分析方法按平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力分析。,1）變截面門式剛架內(nèi)力計算,第三節(jié) 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計,二、結(jié)構(gòu)形式與布置,3. 門式剛架設(shè)計,（2）內(nèi)力與位移計算,1）變截面門式剛架內(nèi)力計算,蒙皮效應(yīng)是將屋面板視為沿房屋全長伸展的深梁，可用來承受平面內(nèi)荷載。面板可視為平面內(nèi)橫向剪切的腹板，其邊緣構(gòu)件可視為承受軸向力的翼緣?？紤]屋面板的蒙皮效應(yīng)可提高結(jié)構(gòu)的剛度和承載力，但由于研究資料尚不充分，一般不考慮應(yīng)力蒙皮效應(yīng)?？紤]屋面板的蒙皮效應(yīng)的條件見門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程c