第8章 單層廠房結構1

1、2021-7-121 8.1 8.1 結構形式和結構布置結構形式和結構布置 8.2 8.2 廠房結構框架形式廠房結構框架形式 8.3 8.3 屋蓋結構屋蓋結構 8.4 8.4 吊車梁設計吊車梁設計 第8章 單層廠房結構 v 廠房結構組成廠房結構組成 v 柱網(wǎng)布置柱網(wǎng)布置 8.1 8.1 結構形式和結構布置結構形式和結構布置 8.1.1 8.1.1 廠房結構組成廠房結構組成 q 廠房結構的組成：廠房結構的組成： 柱、屋蓋結構、吊車梁、支撐、墻架。柱、屋蓋結構、吊車梁、支撐、墻架。 q 橫向框架：柱橫向框架：柱+ +屋架屋架 q 屋蓋結構：屋架、檁條屋蓋結構：屋架、檁條 q 支撐體系：屋蓋支撐、柱

2、間支撐支撐體系：屋蓋支撐、柱間支撐 q 吊車梁和制動梁：吊車梁和制動梁： q 墻架：墻架： 柱柱 屋架屋架 吊車梁吊車梁 天窗架天窗架 柱間支撐柱間支撐 q 屋屋蓋結構體系：蓋結構體系： 鋼屋架鋼屋架大型屋面板結構體系大型屋面板結構體系 鋼屋架鋼屋架檁條檁條輕型屋面板結構體系輕型屋面板結構體系 橫梁橫梁檁條檁條輕型屋面板結構體系輕型屋面板結構體系 1.1.影響柱網(wǎng)布置因素：影響柱網(wǎng)布置因素： 1 1）生產工藝流程要求：）生產工藝流程要求： 2 2）結構上的要求：）結構上的要求： 3 3）經(jīng)濟要求：）經(jīng)濟要求： 4 4）模數(shù)要求：）模數(shù)要求：柱距柱距L L的取值的取值: : 一般地，在跨度不小于

3、一般地，在跨度不小于 30m30m、高度不小于、高度不小于14m14m、吊車額定起重量不小于、吊車額定起重量不小于 50t50t時，柱距取時，柱距取12m12m較為經(jīng)濟較為經(jīng)濟; ;參數(shù)較小的廠房取參數(shù)較小的廠房取 6m6m柱距較為合適。如果采用輕型圍護結構，則取柱距較為合適。如果采用輕型圍護結構，則取 大柱距大柱距15m15m，18m18m及及24m24m較適宜。較適宜。 8.1.2 8.1.2 柱網(wǎng)布置和計算單元柱網(wǎng)布置和計算單元 柱網(wǎng)布置柱網(wǎng)布置 計算單元 溫度收縮縫溫度收縮縫 : : 超出表中數(shù)值時超出表中數(shù)值時, ,應考慮溫度應力和溫度變形應考慮溫度應力和溫度變形 的影響的影響 結構

4、情況結構情況 縱向溫度區(qū)段縱向溫度區(qū)段 ( (垂直屋架或構垂直屋架或構 架跨度方向架跨度方向) ) 橫向溫度區(qū)段橫向溫度區(qū)段( (屋架或構屋架或構 架跨度方向架跨度方向) ) 柱頂為剛接柱頂為剛接柱頂為鉸接柱頂為鉸接 采暖房屋和非采采暖房屋和非采 暖地區(qū)的房屋暖地區(qū)的房屋 熱車間和采暖地熱車間和采暖地 區(qū)的非采暖房屋區(qū)的非采暖房屋 露天結構露天結構 220220120120150150 180180100100125125 120120- 溫度區(qū)段長度表溫度區(qū)段長度表(m) (m) 橫向框架梁與柱的連接形式：橫向框架梁與柱的連接形式： 剛接框架：（剛接框架：（a)a)、（、（b b）橫梁與柱子

5、的剛接連接）橫梁與柱子的剛接連接 鉸接框架：（鉸接框架：（c c）橫梁與柱子的鉸接連接。）橫梁與柱子的鉸接連接。 （a）（b）（c） 8.2 8.2 廠房結構的框架形式廠房結構的框架形式 q 柱腳剛接：柱腳剛接：可以削減上柱柱頂?shù)膹澗刂?，可以削減上柱柱頂?shù)膹澗刂担?增大橫向框架的剛度。增大橫向框架的剛度。 q 鉸接框架：鉸接框架：橫梁與柱子鉸接，適用于吊車起橫梁與柱子鉸接，適用于吊車起 重量不很大的輕型維護結構。重量不很大的輕型維護結構。 q 剛接框架：剛接框架：橫梁與柱子剛接。適用于設有橫梁與柱子剛接。適用于設有 雙層吊車，裝備硬鉤吊車等的雙層吊車，裝備硬鉤吊車等的 單跨重型廠房。單跨重型廠

6、房。 q 階梯形柱：階梯形柱：上段柱：實腹式上段柱：實腹式, ,格構式。格構式。 下段柱：綴條格構式。下段柱：綴條格構式。 q 分離式柱：分離式柱：吊車肢吊車肢, ,屋蓋肢屋蓋肢 優(yōu)點：減小兩肢在框架平面內的計算長度優(yōu)點：減小兩肢在框架平面內的計算長度, , 兩肢分別單獨承擔荷載兩肢分別單獨承擔荷載 。 q 階梯形下柱的常見截面形式：階梯形下柱的常見截面形式： 雙肢格構式柱雙肢格構式柱 階形柱的上柱階形柱的上柱起重量較小的邊柱起重量較小的邊柱起重量起重量50t50t的中柱的中柱 起重量起重量50t50t的中柱的中柱起重量較大的邊柱起重量較大的邊柱特大型廠房的下柱特大型廠房的下柱 q下層柱間支撐

7、：下層柱間支撐：吊車梁下部的柱間支撐吊車梁下部的柱間支撐 柱間支撐柱間支撐 q上層柱間支撐：上層柱間支撐：吊車梁上部的柱間支撐吊車梁上部的柱間支撐 剛性系桿剛性系桿剛性系桿剛性系桿 下層柱間支撐下層柱間支撐 上層柱間支撐上層柱間支撐 垂直垂直 支撐支撐 1. 1.柱間支撐的布置：柱間支撐的布置： 1 1）每列柱都要設）每列柱都要設柱間支撐柱間支撐。 2 2）多跨廠房的中列柱的柱間支撐要與邊列柱的柱）多跨廠房的中列柱的柱間支撐要與邊列柱的柱 間支撐布置在同一柱間。間支撐布置在同一柱間。 3 3）下層柱間支撐一般宜布置在溫度區(qū)段的中部，）下層柱間支撐一般宜布置在溫度區(qū)段的中部， 以減少縱向溫度應力

8、的影響。以減少縱向溫度應力的影響。 4 4）上層柱間支撐除了要在下層柱間支撐布置的柱）上層柱間支撐除了要在下層柱間支撐布置的柱 間設置外間設置外, ,還應當在每個溫度區(qū)段的兩端設置。還應當在每個溫度區(qū)段的兩端設置。 5 5）每列柱頂均要布置）每列柱頂均要布置剛性系桿剛性系桿。 2. 2.柱間支撐的作用：柱間支撐的作用： 1 1）承受并傳遞縱向水平荷載：）承受并傳遞縱向水平荷載： 作用于山墻上的風荷載、吊車縱向水平荷載、作用于山墻上的風荷載、吊車縱向水平荷載、 縱向地震力等?？v向地震力等。 2 2）減少柱在平面外的計算長度。）減少柱在平面外的計算長度。 3) 3) 保證廠房的縱向剛度保證廠房的縱

9、向剛度。 3. 3.柱間支撐的形式：柱間支撐的形式： (a)(a)單層十字形；單層十字形；(b)(b)人字形；人字形；(c)(c)門形門形; (d); (d)雙層十字形雙層十字形 下層柱間下層柱間 支撐的形式支撐的形式 (a)(a)十字形；十字形； (b)(b)人字形；人字形； (c)V(c)V字形字形 上層柱間上層柱間 支撐的形式支撐的形式 q桁架是指由直桿在端部相互連接而組成的格子式結構。桁架是指由直桿在端部相互連接而組成的格子式結構。 桁架中的桿件大部分情況下只受軸線拉力或壓力。應桁架中的桿件大部分情況下只受軸線拉力或壓力。應 力在截面上均勻分布，桁架用料經(jīng)濟，結構力在截面上均勻分布，桁

10、架用料經(jīng)濟，結構 的自重小，易于構成各種外形以適應不同的用途的自重小，易于構成各種外形以適應不同的用途 。 q在工業(yè)與民用房屋建筑中，當跨度比較大時用梁作屋在工業(yè)與民用房屋建筑中，當跨度比較大時用梁作屋 蓋的承重結構是不經(jīng)濟的，這時都要用桁架蓋的承重結構是不經(jīng)濟的，這時都要用桁架 。 8.3 8.3 屋蓋結構屋蓋結構 桁架的應用桁架的應用 芬克式腹桿芬克式腹桿人字式腹桿人字式腹桿豪式腹桿豪式腹桿 人字式腹桿人字式腹桿再分式腹桿再分式腹桿 人字式腹桿人字式腹桿交叉式腹桿交叉式腹桿 三角形屋架三角形屋架梯形屋架梯形屋架平行弦屋架平行弦屋架 8.3.18.3.1屋架外形及腹桿形式屋架外形及腹桿形式

11、確定桁架形式的原則確定桁架形式的原則 三角形屋架：三角形屋架：適合于波形石棉瓦、瓦楞鐵皮適合于波形石棉瓦、瓦楞鐵皮, , 坡度一般在坡度一般在1/31/31/21/2 梯形屋架：梯形屋架：壓型鋼板和大型鋼筋混凝土屋面板，壓型鋼板和大型鋼筋混凝土屋面板， 坡度一般在坡度一般在1/121/121/81/8 1. 1.滿足使用要求：滿足使用要求： 2. 2.受力合理：受力合理： 1 1）弦桿：）弦桿：使各節(jié)間弦桿的內力相差不太大使各節(jié)間弦桿的內力相差不太大 。 簡支屋架外形與均布荷載下的拋物線簡支屋架外形與均布荷載下的拋物線 形彎矩圖接近時，各處弦桿內力才比形彎矩圖接近時，各處弦桿內力才比 較接近。

12、較接近。 2 2）腹桿：）腹桿：應使長桿受拉短桿受壓，且腹桿數(shù)應使長桿受拉短桿受壓，且腹桿數(shù) 量宜少，腹桿總長度也應較小。量宜少，腹桿總長度也應較小。 q 單向斜桿式：單向斜桿式： 斜腹桿受拉斜腹桿受拉 豎腹桿受壓豎腹桿受壓 合理合理 斜腹桿受壓斜腹桿受壓 豎腹桿受拉豎腹桿受拉 不合理不合理 q再分式腹桿再分式腹桿減少受壓上弦節(jié)間尺寸，避減少受壓上弦節(jié)間尺寸，避 免節(jié)間的附加彎矩也減少了上免節(jié)間的附加彎矩也減少了上 弦桿在屋架平面內的長比弦桿在屋架平面內的長比 。 q交叉式腹桿交叉式腹桿主要用于可能從不同方向受力主要用于可能從不同方向受力 的支撐體系。的支撐體系。 再分式腹桿再分式腹桿交叉式腹

13、桿交叉式腹桿 各種屋架中部高度：各種屋架中部高度： 三角形屋架：三角形屋架： 中部高度中部高度H(H(1/61/61/41/4)L)L 梯形屋架梯形屋架 ： 中部高度中部高度H(H(1/101/101/61/6)L)L 端部高度端部高度H H0 0(1.81.82.1m2.1m) ) 桁架主要尺寸的確定桁架主要尺寸的確定 8.3.2 8.3.2屋蓋支撐屋蓋支撐 屋蓋上弦橫向水平支撐屋蓋上弦橫向水平支撐 屋蓋下弦橫向水平支撐屋蓋下弦橫向水平支撐 屋蓋下弦縱向水平支撐屋蓋下弦縱向水平支撐 豎向支撐豎向支撐 系桿系桿 屋蓋支撐作用示意圖屋蓋支撐作用示意圖 1. 1.保證屋蓋結構的幾何穩(wěn)定性。保證屋蓋

14、結構的幾何穩(wěn)定性。 幾何可變體幾何可變體 系屋架側傾系屋架側傾 幾何不變體幾何不變體 系屋架穩(wěn)定系屋架穩(wěn)定 屋蓋支撐的作用屋蓋支撐的作用 2.2.保證屋蓋的剛度和空間整體性保證屋蓋的剛度和空間整體性 橫向水平支撐橫向水平支撐是一個水平放置是一個水平放置( (或接近水平或接近水平 放置放置) )的桁架的桁架, ,支座是柱或垂直支撐支座是柱或垂直支撐 。 縱向水平支撐：縱向水平支撐：提高屋架平面內（橫向）抗提高屋架平面內（橫向）抗 彎剛度，使框架協(xié)同工作，形成空間整體性，彎剛度，使框架協(xié)同工作，形成空間整體性， 減少橫向水平荷載作用下的變形。減少橫向水平荷載作用下的變形。 3.3.為弦桿提供適當?shù)?/p>

15、側向支承點為弦桿提供適當?shù)膫认蛑С悬c 支撐可作為屋架弦桿的側向支承點，減小弦桿支撐可作為屋架弦桿的側向支承點，減小弦桿 在屋架平面外的計算長度，保證受壓上弦桿的在屋架平面外的計算長度，保證受壓上弦桿的 側向穩(wěn)定，并使受拉下弦保持足夠的側向剛度。側向穩(wěn)定，并使受拉下弦保持足夠的側向剛度。 4.4.承擔并傳遞水平荷載承擔并傳遞水平荷載 如傳遞風荷載、懸掛吊車水平荷載和地震荷載。如傳遞風荷載、懸掛吊車水平荷載和地震荷載。 5.5.保證結構安裝時的穩(wěn)定與方便保證結構安裝時的穩(wěn)定與方便 屋蓋支撐的布置屋蓋支撐的布置 1.1.上弦橫向水平支撐布置原則上弦橫向水平支撐布置原則: : 在有檁條或只采用大型屋面

16、板的屋蓋中都應設在有檁條或只采用大型屋面板的屋蓋中都應設 置屋架上弦橫向水平支撐，當有天窗架時，天置屋架上弦橫向水平支撐，當有天窗架時，天 窗架上弦也應設置橫向水平支撐。窗架上弦也應設置橫向水平支撐。 設置在房屋的兩端設置在房屋的兩端 , ,一般設在第一個柱間或設一般設在第一個柱間或設 在第二個柱間在第二個柱間, ,間距間距L L0 060m60m。 上弦橫向水平支撐布置圖上弦橫向水平支撐布置圖 2. 2.下弦橫向水平支撐布置原則下弦橫向水平支撐布置原則 ： 當跨度當跨度L18mL18m； 設有懸掛式吊車起重量大于設有懸掛式吊車起重量大于5 5噸；噸； 廠房內設有較大的振動設備。廠房內設有較大

17、的振動設備。 與上弦橫向水平支撐布置在同一柱間。與上弦橫向水平支撐布置在同一柱間。 3. 3.縱向水平支撐布置原則縱向水平支撐布置原則 ： 廠房內設有托架，或有較大噸位的重級、中級廠房內設有托架，或有較大噸位的重級、中級 工作制的橋式吊車；工作制的橋式吊車； 或有壁行吊車，或有鍛錘等大型振動設備；或有壁行吊車，或有鍛錘等大型振動設備； 以及當房屋較高，跨度較大，空間剛度要求高時以及當房屋較高，跨度較大，空間剛度要求高時 。 下弦水平支撐布置圖下弦水平支撐布置圖 4.4.垂直支撐布置原則垂直支撐布置原則 ： q所有房屋中均應設置垂直支撐。所有房屋中均應設置垂直支撐。 q梯形屋架在跨度梯形屋架在跨

18、度L L30m30m，三角形屋架在跨度，三角形屋架在跨度 L24mL24m時，僅在跨度中央設置一道時，僅在跨度中央設置一道 。當跨度大。當跨度大 于上述數(shù)值時宜在跨度于上述數(shù)值時宜在跨度1 13 3附近或天窗架側柱附近或天窗架側柱 外設置兩道外設置兩道 。 q梯形屋架不分跨度大小，其兩端還應各設置梯形屋架不分跨度大小，其兩端還應各設置 一道，當有托架時則由托架代替一道，當有托架時則由托架代替 。 q垂直支撐與上、下弦橫向水平支撐布置在同垂直支撐與上、下弦橫向水平支撐布置在同 一柱間。一柱間。 屋蓋支撐布置圖屋蓋支撐布置圖 (e) (b) (a) (c) (d) (f) (g) 屋架的垂直支撐布置屋架的垂直支撐布置 5.5.系桿系桿 剛性系桿剛性系桿( (壓桿，雙角鋼）：壓桿，雙角鋼）：能承受拉力也能承受壓力的系桿。能承受拉力也能承受壓力的系桿。 柔性系桿（拉桿，單角鋼）：柔性系桿（拉桿，單角鋼）：只能承受拉力的系桿。只能承受拉力的系桿。 作用：作用：為沒