第二章 單層鋼結構工業(yè)廠房ppt課件

1、第二章 重型廠房構造與普通鋼屋蓋 2.1 單層廠房鋼構造的組成 2.2 單層廠房構造的布置2.3 支撐體系2.4 廠房橫向框架的計算2.5 廠房柱的構造和計算 2.6 普通鋼屋架2.7 吊車梁設計2.8 墻架體系 思索題1-屋架；2-托架；3-上弦橫向支撐；4-制動桁架；5-橫向平面框架；6-吊車梁；7-豎向支撐；8-檁條；9、10-柱間支撐；11-框架柱；12-墻架梁；13- 山墻墻架柱2.1 鋼構造廠房的組成廠房構造的組成：屋蓋體系：屋面板、檁條、天窗架、屋架、托架、上弦程度支撐、下弦程度支撐、垂直支撐。框架體系：橫向和縱向框架柱、柱間支撐。吊車梁體系：吊車梁、制動梁或制動桁架、輔助桁架。

2、墻架體系、抗風柱、墻梁、墻面板或維護墻各部分所起的作用：1. 橫向框架 橫向平面框架：主要接受廠房構造的全部豎向荷載和橫向程度荷載：全部建筑物分量屋蓋、墻、構造自重等、屋面雪荷載和其他活荷載、吊車豎向荷載和橫向程度制動力、橫向風荷載、橫向地震作用等，2. 屋蓋構造由檁條、天窗架、屋架、托架和屋蓋支撐所構成，接受屋面荷載。 3. 支撐體系 包括屋蓋支撐和柱間支撐，其作用是將單獨的平面框架連成空間體系，從而保證了構造的剛度和穩(wěn)定，同時也接受縱向風力和吊車的縱向制動力。 4. 吊車梁和制動梁制動桁架 吊車豎向和程度荷載由吊車梁接受。吊車梁兩端支撐于柱的變截面平臺或牛腿上。在吊車梁上翼緣平面內，通常沿

3、程度方向設置制動梁或制動桁架，以便有效地將吊車的橫向程度制動力傳送到相鄰的柱上。 5. 墻架 墻架普通由墻架梁和墻架柱也稱抗風柱等組成，用以接受墻重和墻面風荷載。當墻為自承重磚墻時只接受墻面風荷載，而全部墻重那么傳究竟部擱置在相鄰柱根底的鋼筋混凝土根底梁上或專設的墻根底上。 廠房鋼構造的鋼材用量目的和各類構件所占比艱苦致如表2.1。表2.1 單層廠房鋼構造的鋼材用量目的 車間類型輕 型中 型重 型吊車起分量t051020305075100125175200350吊車軌頂標高m6108161016102010201626單位面積鋼材用量(Kg/m2)35505080701209020017030

4、0300400各類構件所占鋼材用量比 重屋蓋及其支撐60% 20%吊車梁10% 40%柱15% 35%墻架及柱間支撐5% 15% 為了改善廠房構造設計的技術經(jīng)濟目的，應該對整個廠房建筑和構造進展合理規(guī)劃。 規(guī)劃義務：滿足工藝和運用要求，順應今后能夠消費過程的變動和開展。 規(guī)劃內容：確定車間的平面和高度方向的主要尺寸和控制標高，布置柱網(wǎng)，確定變形縫的位置和做法，選擇主要承重構造橫向平面框架、縱向平面框架、屋蓋構造、吊車梁構造等體系、布置和方式等。規(guī)劃本卷須知：思索設計規(guī)范化、消費工廠化、施工機械化的要求，以提高建筑工業(yè)化的程度。 實現(xiàn)方法：模數(shù)化：是使構造布置的主要符合相應的模數(shù)尺寸；定型化：是

5、同類構件和構造及其銜接構造盡量采用一樣的典型方式；一致化那么進一步使構件和銜接的某些主要尺寸也一致同來。這樣，可以在廠房中更多地利用規(guī)范構配件，甚至對同類型廠房做出廣泛適用的規(guī)范設計。目前，我國已有梯形鋼屋架、鋼天窗架、鋼托架、鋼吊車梁包括制動梁或桁架等構件和相應支撐體系和銜接構造的規(guī)范設計圖集。 2.2 單層廠房構造的布置2.2.1 柱網(wǎng)布置 廠房柱的縱向和橫向定位軸線，在平面上構成規(guī)那么的網(wǎng)格，稱為柱網(wǎng)。柱網(wǎng)應根據(jù)工藝、構造和經(jīng)濟等要求布置。 工藝要求：廠房的橫向柱距即跨度和縱向柱距應滿足消費工藝、運用和開展的要求；柱的位置應和廠房的地上設備、起重和運輸通道、地下設備和設備根底、地下管道的

6、地坑等協(xié)調。 構造要求：柱網(wǎng)布置應盡量簡單，防止在同一區(qū)段內設置縱橫跨，盡量采用一切柱列的縱向柱距均為相等并符合模數(shù)的布置方式。 通常情況下，縱向柱距的模數(shù)采用6m；跨度的模數(shù)采用3m24m時或采用6m(24時，確實需求時仍可按3m)。 經(jīng)濟要求：縱向柱距常對鋼材用量和造價有較大的影響。如添加柱距，柱和根底的資料用量減少，而屋蓋構造、吊車梁和墻架的資料用量添加，并往往需求增設托架和墻架柱。 過去我國廠房，尤其是用大型屋面板的廠房，縱向柱距大多采用6m，少數(shù)大跨度廠房也采用912m的。對于某些跨度不大而消費布置需求更靈敏的廠房、高度較大而吊車相對較輕的廠房，也常對全部柱或某些列內柱采用12m柱距

7、，但屋架間距仍為6m，中間屋架由托架支承圖2.1。 近年來，隨著壓型鋼板等輕型屋面板的采用，屋蓋構造分量大大減輕，相應的經(jīng)濟柱距顯著增大，一些大型廠房已采用1224m柱距，收到較好的經(jīng)濟效果。 廠房端部為山墻時，為了支承墻重和墻面風荷載，通常應每隔一定間距常用6m設置抗風柱。為使抗風柱和橫向框架橫梁屋架的位置略為錯開和抗風柱頂部銜接的方便，常把該處橫向框架柱和屋架自定位軸線內移500mm。在此500mm 范圍內，檁條、屋面板、吊車梁、墻架梁等縱向構件從相鄰開間伸臂挑出，挑出長度略小于500mm，以便構成必要的變形縫隙。圖2.2 變形縫的布置2.2.2 變形縫變形縫包括伸縮縫溫度縫、防震縫和沉降

8、縫圖2.21. 伸縮縫 假設廠房的長度或寬度，在溫度變化時，縱向或橫向框架的上部構造將發(fā)生較大的伸縮變形，而根底以下仍固定于原來位置。這種變形將使柱、墻等構件內部產生很大的內力，嚴重的可使其斷裂或破壞。因此，需求用伸縮縫將廠房構造分成幾個溫度區(qū)段圖2.2，以減少每個區(qū)段的伸縮量。 根據(jù)運用閱歷和實際分析，鋼構造規(guī)范規(guī)定當溫度區(qū)段長度不超越表2.2的數(shù)值時，可不計算溫度應力。表2.2 鋼構造房屋溫度區(qū)段長度限值m 構造性質縱向溫度區(qū)段垂直于屋架或構架跨度方向橫向溫度區(qū)段沿屋架或構架跨度方向 柱頂為 剛接柱頂為鉸接采暖房屋和非采暖地域的房屋200120150熱車間和采暖地域的非采暖房屋180100

9、125露天構造120伸縮縫做法：從根底頂面或地面開場，將相鄰區(qū)段上部構造的構件完全分開根底可不分開。上部構造采用雙柱做法。 根據(jù)氣溫差和構造的詳細情況，縫寬凈距取3060mm 。這種做法是在橫向伸縮縫處，設置雙榀橫向平面框架；在縱向伸縮縫處，設置雙榀縱向平面框架。后者的雙榀縱列柱和框架費鋼較多且接縫很長，故規(guī)劃時應盡量防止縱向伸縮縫。 橫向伸縮縫：添加相鄰兩榀平面框架的中距c圖2.3普通采用1.2m以保證該處相鄰兩框架柱的柱腳間有必要縫隙50mm。 對有很大起分量吊車的廠房，有時需放大至1.52m，大型平爐車間中甚至需達3m，在此2c/2范圍內，檁條、屋面板、吊車梁、墻架梁等一切縱向構件都從兩

10、側相鄰開間伸臂挑出，每側挑出長度略小于c/2，從而使兩側挑出構件端部間構成必要的伸縮縫隙。 普通情況下取橫向伸縮縫的中線與廠房的橫向定位軸線相重合，而相鄰橫向框架的中線各向兩側移進c/2圖2.3a。少數(shù)情況下，由于設備布置確實不允許在伸縮縫處減少柱距，那么可堅持橫向框架的原有中距，而c作為一個額外的插入距圖2.3b。圖2.3 橫向伸縮縫處柱的布置 縱向伸縮縫：采用雙榀縱列柱框架時，兩排縱列柱軸線間應根據(jù)伸縮縫的需求，留出必要的插入距c1圖2.2。 單排柱的做法。適用輕屋面和吊車起分量不是很大的情況。 對于橫向伸縮縫：縫一側的檁條、吊車梁、墻架梁等全部縱向構件與柱都采用長圓螺栓孔或輥軸銜接的方法

11、，使縫兩側構造能縱向自在變形，互不約束。 對于縱向伸縮縫處：縫一側的屋架與柱采用輥軸、長圓螺栓孔或鋼板鉸等銜接方法，使縫兩側構造能橫向變形互不約束。2. 防震縫 地震區(qū)的伸縮縫尚應符合防震縫的要求。當廠房的平、立面布置復雜時需設防震縫。由高度或剛度相差很大的部分組成時需設防震縫圖2.2。 防震縫的做法和伸縮縫類似，相互兼任，但防震縫必需做成地面以上兩側構件完全分開，縫寬和構造符合防震要求保證縫兩側構件在地震振動時不會相互碰撞。防震縫寬度按廠房和地震設計烈度等情況確定，普通單層廠房取5090mm，縱橫跨交接處取100150mm3. 沉降縫 沉降縫用于廠房相鄰部分的高度、荷載、吊車起分量或根底體系

12、相差很大，或地基條件有嚴重差別等情況，以防止構造或屋面、墻面等在過大的根底不均勻沉降下發(fā)生裂痕或破壞。 沉降縫的做法普通是把兩側的構造包括根底全部分開，使各自可以獨立地自在沉降。沉降縫的做法也應符合伸縮縫和防震縫的要求，兼起這兩種縫的作用。例如圖2.2廠房中，左方橫向跨的高度、跨度或吊車起分量常顯著較大，那么可用沉降縫和右方縱向跨部分分開。 2.2.3 屋蓋構造的布置和體系1. 鋼屋蓋支承構造： 支承于鋼筋混凝土柱上 支承于磚墻加墻垛上 以上兩種通常做成簡支，構造簡單，安裝方便。 支承于鋼柱，普通用于有較重橋式吊車、有較大振動設備如鍛錘等或有較高溫度的廠房或跨度、高度較大的房屋中，這時鋼屋架與

13、鋼柱常做成剛接，成為單跨或多跨的剛架構造。 2.普通鋼屋架的跨度 名義跨度：通常情況取支座所在處房屋或柱列軸線間的間隔。 適用范圍：名義跨度通常為1536m，取3m的模數(shù)。國家有規(guī)范圖集。 計算跨度：屋架支座中心間的間隔；為名義跨度-2X150mm，以便支座外緣能做在軸線范圍以內，使相鄰屋架間互不妨礙。在屋架簡支于鋼筋混凝土柱的房屋中，規(guī)定各柱列軸線普通?。簩呏≈耐膺吘€，對中列柱取柱的中線階形柱時取上段柱的中線。 3.屋架的間距 通常兩種做法：和柱距一樣為柱距的一半，此時需設托架4. 屋蓋構造體系： 無檁體系:鋼屋架上直接鋪放屋面板,常為大型預應力混凝土屋面板 有檁體系：鋼屋架上每隔一定

14、間距放置檁條、再在檁條上放置輕型屋面板。. 無檁體系 無檁體系常用坡度為1:81:12,從下到上的做法如下：鋼屋架混凝土大型屋面板、加氣混凝土板等細石混凝土灌縫保溫層：泡沫混凝土、加氣混凝土、水泥白灰焦渣、珍珠巖砂漿或瀝青珍珠巖,或保溫板材等。找平層卷材防水屋面例如油氈防水屋面，常用二氈三油上鋪小石子的六層作法，或SBS。 圖2.4 屋蓋構造體系 大型屋面板 通常是預應力鋼筋混凝土大型屋面板槽形板，其兩根邊肋起肋梁的作用，將屋面荷載傳到屋面板的四個角點，角點處下部預埋鋼板以便與屋架焊接。常用大型屋面板的尺寸為1.5m6m，少數(shù)情況也有用3m6m或1.5m9m、1.5m12m的。屋架上弦節(jié)間長度

15、通常取等于板寬或略大作為板間留縫，那么屋架只受節(jié)點荷載；否那么屋架上弦將受部分彎曲。鋼筋加氣混凝土板 兼起承重和保溫作用，通常為等厚度平板，常用寬度0.6 m，長度2.46.0m，厚度125200mm。相鄰板間留適當板縫，以便加強現(xiàn)澆鋼筋混凝土板帶屋面的剛度及其屋架間聯(lián)絡。板荷載均布于屋架上弦。 此外，也可采用外表為鋼筋混凝土或預應力鋼筋混凝土、中間為保溫填充層的夾心板等。無檁體系的優(yōu)點 是屋面構件的種類和數(shù)量少，構造簡單，安裝方便，易于鋪設保溫層和防水層等，同時屋蓋的剛度大，整體性好，并較為耐久。無檁體系的缺陷 是屋面自重較大，使屋架和下部構造的截面和用料都相應添加，對抗震也不利，并且吊裝時

16、構件較笨重。因此，無檁體系常用在剛度要求較高的中型以上廠房和民用、工用建筑中。 有檁體系 有檁體系中，常用1:21:3坡度，并常采用三角形屋架。其做法如下： 鋼屋架檁條輕型屋面板 不保溫屋面板：波形石棉瓦，瓦楞鐵，預應力鋼筋混凝土槽瓦，鋼絲網(wǎng)水泥折板瓦等；也可在檁條上，鋪放木望板再放置粘土瓦、水泥瓦；近年來開展的彩色涂層壓形鋼板屋面等 保溫屋面板：巖棉、聚苯乙烯或聚氨酯夾芯保溫板，常用50250mm。當用壓形鋼板時最小屋面坡度可達1：81：20。 檁條間距 根據(jù)屋面板的強度要求確定，普通可盡量做成屋架上弦每個節(jié)點處放一根檁條；但一些較弱屋面板要求較密檁條而屋架上弦節(jié)間又不便做得過小時，那么一部

17、分檁條將放在上弦節(jié)間內而使上弦桿部分受彎。有檁體系的優(yōu)點 可供選用的屋面資料種類較多，屋架間距和屋面布置比較靈敏，構件分量輕、用料省、運輸和安裝較輕便；有檁體系的缺陷 屋面構件的種類和數(shù)量較多，構件較復雜，吊裝安裝次數(shù)多，檁條用鋼量較多，并且屋蓋的整體剛度較差。2.3 支撐體系 主要作用：使廠房具有足夠整體剛度和穩(wěn)定性，減少構件平面外的計算長度和傳送縱向程度荷載。 廠房支撐體系可分為屋蓋支撐和柱間支撐兩部分：2.3.1 屋蓋支撐1. 屋蓋支撐的作用 屋蓋支撐可分為上弦橫向程度支撐、下弦橫向程度支撐、下弦縱向程度支撐、豎向支撐和系桿等，它們具有以下作用：保證屋蓋構造的幾何穩(wěn)定性在屋蓋體系中，僅用

18、檁條或大型屋面板銜接各榀屋架構成的體系是幾何可變體系。其在縱向荷載作用下，各個屋架就會向一側傾倒圖2.5a。假設將兩榀相鄰的屋架用適當?shù)闹误w系聯(lián)絡起來，使其首先構成穩(wěn)定的空間體系圖2.5b，然后再將其他屋架用檁條或其他構件銜接在這個空間穩(wěn)定體系上，那么可構成穩(wěn)定的屋蓋構造體系。 (a) (b)圖 2.5 屋蓋的幾何穩(wěn)定問題保證屋架構造的空間剛度和空間整體性。屋架上弦和下弦的程度支撐與屋架弦桿組成程度桁架，屋架端部和中央的垂直支撐那么與屋架豎桿組成桁架，都有一定的側向抗彎剛度。因此，無論屋架構造接受豎向或縱、橫向程度荷載，都能經(jīng)過一定的桁架體系把力傳向支座，只發(fā)生較小的彈性變形，即有足夠的剛度

19、和整體性。為弦桿提供適當?shù)膫认蛑С悬c。支撐可作為弦桿的側向支承點圖2.6，減小弦桿在屋架平面外的計算長度，保證受壓上弦的側向穩(wěn)定，并使受拉下弦不會在某些動力作用下產生過大的振動。當下弦桿為折線形時，在轉機點處布置側向支撐，是保證下弦桿平面外穩(wěn)定必不可少的措施。接受和傳送屋蓋的縱向程度荷載。作用于山墻的風荷載、懸掛吊車的縱向剎車力及縱向地震作用將經(jīng)過屋蓋支撐體系傳給廠房的下部支承構造。保證構造安裝時的穩(wěn)定與方便。2.屋蓋支撐的布置1上弦橫向程度支撐。在有檁體系或僅采用大型屋面板的無檁體系屋蓋中均應設置屋架上弦橫向程度支撐。假設能保證大型屋面板有三個角與屋架焊接結實，那么可思索大型屋面板起支撐作用

20、，但由于施工條件的限制，焊接質量不易保證，故普通只思索大型屋面板起系桿作用。上弦橫向程度支撐設置： 可在房屋的兩端或橫向溫度伸縮縫間區(qū)段兩端的第一個柱間圖2.7. 也可布置在第二柱間，但第一柱間必需用剛性系桿與端屋架上弦結實銜接圖2.6 兩道橫向程度支撐的間隔不宜大于60m，故當房屋較長60m時，尚應在中間柱間設橫向程度支撐。 圖 2.6 無天窗時屋蓋支撐布置圖 2.7 有天窗時支撐的布置 2下弦橫向程度支撐 普通和上弦橫向程度支撐布置在同一開間。 下弦橫向程度支撐設置 普通情況下，應設置下弦橫向程度支撐。 但當房屋跨度18m且未設懸掛起重運輸設備和吊車，或者雖有吊車但噸位不大，也沒有較大振動

21、設備，可不設置。 3下弦縱向程度支撐 設置條件 當房屋內設有較大噸位的重級、中級任務制橋式吊車、壁行式吊車或有鍛錘等較大振動設備時。 房屋較高，跨度較大、空間剛度要求較高時。 有托架處的房屋圖2.8，為了保證托架的側向穩(wěn)定，在有托架處也應設置縱向程度支撐。 設置位置 沿縱向柱列在屋架下弦端節(jié)間內設置： 單跨廠房普通沿兩縱向柱列設置 多跨廠房那么根據(jù)詳細情況沿全部或部分縱向柱列設置。圖 2.8 托架處縱向支撐布置4)豎向支撐一切房屋均應設置豎向支撐。 在設置橫向支撐的開間內，均應設置豎向支撐。梯形屋架，當跨度30m時，普通只需在屋架兩端及跨中豎桿平面內布置三道豎向支撐2.9a，當屋架跨度30m時

22、，應在兩端和在跨度/3處或天窗架處各布置一道豎向支撐圖2.9b。三角形屋架，當跨度18m時，僅在跨中設置一道豎向支撐圖2.9c；當跨度18m時可根據(jù)詳細情況設置兩道圖2.9d。天窗架的豎向支撐，普通在天窗架的兩側布置，當天窗的寬度大于12m時，還應在天窗中央設置一道圖2.9b。 圖 2.9 5)系桿 系桿有剛性系桿和柔性系桿之分，能接受壓力的為剛性系桿，普通由兩個角鋼組成十字形截面；只能接受拉力的稱為柔性系桿，普通采用單角鋼。 設置原那么：在上弦橫向程度支撐或豎向支撐的節(jié)點處，應沿房屋縱向通長設置柔性系桿；在有天窗時，應沿屋脊設置剛性系桿；上弦橫向程度支撐布置在第二柱間時，第一柱間必需布置剛性

23、系桿；在屋架下弦中部，普通設一道或兩道柔性系桿；支承節(jié)點處應設置剛性系桿。 在屋架上弦平面內，大型屋面板可起系桿作用，所以普通只在屋脊及兩端設系桿，當采用檁條時，銜接可靠的檁條可替代系桿。 3. 支撐的方式及桿件截面選擇 屋蓋的橫向和縱向程度支撐均為平行弦桁架。腹桿通常采用交叉斜桿體系，屋架的弦桿兼作橫向程度支撐的弦桿，橫向程度支撐節(jié)點間的間隔為屋架上弦節(jié)間間隔的24倍；縱向程度支撐的寬度取屋架下弦端節(jié)間的長度，普通為36m。 豎向支撐也是一個平行弦桁架。其腹桿方式應根據(jù)它的寬度和高度兩個方面的尺寸比例來確定。當寬度和高度相近時，宜采用交叉斜桿，當二者相差較大時可采用V形或W形圖2.10。 圖

24、 2.10 屋蓋支撐受力很小，普通不用計算，可按構造要求和允許長細比選擇截面。 凡是交叉斜桿按拉桿設計，允許長細比取400，可用單角鋼；縱向程度支撐和豎向支撐的弦桿及豎桿，V形和W形的腹桿，均按壓桿設計，允許長細比取200，采取兩個角鋼組成的T形截面。 當支撐桁架受力較大時，支撐桁架桿件除滿足長細比限值的要求外，尚應按桁架體系計算內力和選擇截面。 交叉斜腹桿體系的支撐桁架屬靜不定體系。計算時可近似地采用圖2.11所示的簡化計算簡圖，把一切斜腹桿設計成只能受拉不能抗壓的柔性桿件。在圖示方向的節(jié)點荷載作用下，實線斜桿受拉，虛線的斜桿受壓而退出任務。在相反方向的荷載作用下，那么虛線斜桿受拉，實線斜桿

25、退出任務。 圖 2.11 支撐桁架計算簡圖2.3.2 柱間支撐 1. 柱間支撐的作用1)保證廠房骨架的整體穩(wěn)定和縱向剛度。 廠房柱在框架平面外的剛度遠低于在框架平面內的剛度 ，且柱腳構造接近鉸接，吊車和柱的銜接也是鉸接，假設不設柱間支撐，縱向構架將是一個幾何可變體系，因此設置柱間支撐對保證廠房的整體穩(wěn)定性和縱向剛度是不可缺的。 2)接受廠房的縱向力。 作用于山墻的風力和吊車的縱向制動力均須經(jīng)過柱間支撐傳至根底。3)在框架平面外為廠房柱提供可靠的支承點，減少柱在框架平面外的計算長度。2.柱間支撐的布置 柱間支撐分為下柱間支撐和上柱間支撐。 設置原那么： 下柱間支撐應布置在溫度區(qū)段中部，使廠房構造

26、在溫度變化時能較自在地從支撐架向兩側伸縮，減少支撐和縱向構件的溫度應力。但在短而高的廠房中，溫度應力不大，下柱支撐布置在廠房的兩端，可以提高廠房的縱向剛度 溫度區(qū)段不大于120m時，可以在溫度區(qū)段的中央設置一道柱間支撐圖2.12a。溫度區(qū)段大于120m時，應在溫度區(qū)段中間1/3范圍布置兩道下層支撐，以免傳力道路太長，縱向剛度不夠，但是兩道下層支撐之間的間隔又不宜大于60m，以減少溫度應力的影響圖2.12b。圖 2.12 柱間支撐的布置間距及位置 上柱支撐應布置在溫度區(qū)段的兩端以及有下柱支撐的柱間圖2.12。這樣，便于傳送從屋架橫向支撐傳來的縱向力。由于上段柱剛度較小，端部設置上層支撐，不會引起

27、很大的溫度應力。 柱間支撐方式 上柱支撐除了在溫度區(qū)段兩端用單斜桿外，其他上柱支撐用交叉腹桿或其他方式。 下柱支撐用交叉腹桿最為經(jīng)濟，剛度也大。在某些車間中，當采用交叉斜腹桿的支撐妨礙消費操作或交通時，可采用門架式支撐圖2.13 圖 2.13 門架式柱間支撐 柱間支撐在柱子截面中的位置 對于等截面柱的上下層柱間支撐和階形柱的上階支撐應布置在柱子的軸線上圖2.14a、b、c； 假設有人孔，那么移向兩側布置圖2.14d。 階形邊列柱的下柱支撐，假設外緣有大型板材或墻梁等構件連牢時，可只沿柱的內緣布置圖2.14a；其他情況的階形柱下柱支撐，內外兩側均需布置。 柱兩側布置支撐時，應在它們之間用綴條或綴

28、板連系起來圖2.14e。 柱間支撐截面計算 柱間支撐桿件截面普通由計算確定，交叉腹桿體系可按拉桿計算見圖2.12 ，門架式柱間支撐計算圖式見圖2.13。圖 2.14 柱間支撐與柱的位置關系2.4 廠房橫向框架的計算2.4.1橫向框架方式和主要尺寸1. 橫向框架類型 根據(jù)橫梁與柱銜接的不同，框架有鉸接與剛接兩類，而柱與根底的銜接普通采用剛接。鉸接框架 特點： 橫向剛度較差。所以只用于廠房橫向剛度要求不高的情況。 構造簡單。 用料較多。圖 2.15 橫梁與柱剛接圖2.15a特點： 橫向剛度較大，內力分布較為均勻 柱的用料較為經(jīng)濟。 剛接框架對于支座的不均勻沉降和溫度作用比較敏感，因此設計時應采取防

29、止不均勻沉降的措施。做法： 對單跨廠房，兩端都剛接 在多跨等高廠房中，由于跨數(shù)多，中間各柱與橫梁做成鉸接或半鉸接，其橫向剛度也足夠大，這樣可簡化中間各柱與橫梁的銜接構造。2.橫梁與框架柱的方式框架橫梁 實腹式橫梁通常采用組合工字形截面，截面高度約為跨度的1/151/25。其優(yōu)點是制造簡單，運輸方便，建筑高度小，但其用鋼量大，剛度差，目前較少采用。 桁架式橫梁在廠房中運用最廣，普通采用平行弦和梯形桁架，它與柱可做成剛接高度約為跨度的1/81/12 。而鉸接框架那么可采用三角形桁架高度為跨度的1/41/6 。圖 2.16 框架柱 等截面柱圖2.16a通常做成工字形截面，吊車梁支承在牛腿上。這種柱構

30、造簡單，只適用于吊車起分量小于20t、柱距不大于12m的車間。 階形柱圖2.16b、c是最常用的一種方式。吊車起分量較大的廠房采用階形柱比較經(jīng)濟合理，上段柱內力較下段柱小，采用較小的截面高度，而吊車梁支承在柱的截面改動處，構造方便，荷載對柱截面形心的偏心也較小?？蚣苤?分別式柱圖2.16d 將吊車支柱和屋蓋支柱分別，其間用程度板連系起來。由于程度板在豎向平面內剛度很小，故以為吊車豎向荷載僅傳給吊車支柱而不傳給屋蓋支柱。分別式柱普通較階形柱費鋼，剛度也小，但在吊車軌頂標高不太高不大于10m左右的車間中，采用分別式柱能夠較經(jīng)濟。柱身構造 可分為實腹柱和格構柱，格構柱在制造上較為費工，但當柱的截面高

31、度h1.0m時，普通較實腹柱經(jīng)濟。 圖 2.16 3. 橫向框架的主要尺寸圖2.17表示框架的主要尺寸。3. 橫向框架的主要尺寸框架的跨度或稱為標志跨度： 2.1式中 橋式吊車的跨度，可由吊車規(guī)格手冊中查得； 邊列柱上段柱軸線到吊車軌道中心的間隔； 中列柱上段柱軸線到吊車軌道中心的間隔。3. 橫向框架的主要尺寸 框架的跨度通常采用6m的倍數(shù)， 普通情況取 = ， 通常取 為0.75m或1.0m： 0.75m適用于起分量Q75t的軟鉤 吊車相應 =16.5、19.5、22.5m、， 1m適用于Q=100250t的軟鉤吊車以及硬鉤吊車相應 =16、19、22m、； 構造需求時，對個別特重型吊車例如

32、Q250t可取1.25m留意：復核 不小于下式尺寸圖2.17b：式中 d吊車橋端部伸出長度，由吊車規(guī)格表 查得，對Q=5250t軟鉤吊車約為230500mm。 h上柱的截面高度。 m吊車橋和上段柱之間必要的空隙，在需求設平安人行過道時，至少應有400mm,如不需求人行過道或把人行過道放在柱寬之內圖2.17，m可減少到75100mm。 框架柱的高度柱底面即混凝土根底頂面到桁架下弦底面 150200式中 吊車軌頂至屋架下弦底面的高度，其中A是吊車軌頂至起重小車頂?shù)母叨龋?100mm是為制造、安裝能夠的誤差留出的空隙，150200mm那么是思索屋架的撓度和下弦程度支撐角鋼下伸的高度。 地面到吊車軌頂

33、的高度，由工藝要求決議，通常是以2m為倍數(shù)； 柱腳的埋置深度，即混凝土根底頂面至室內地面間隔，普通輕中型車間為0.61.0m，重型車間為1.01.5m。圖 2.17 上段柱高: 屋架下弦底面到柱變截面處的間隔： +吊車梁高+吊車軌道高度 吊車梁高可根據(jù)吊車梁跨度及吊車起分量參考已有設計資料確定或由吊車梁規(guī)范圖集中查得，吊車軌道高度約50170mm。下段柱高: 從柱變截面處到柱腳底面的間隔： -吊車梁高吊車軌道高度柱截面高度和寬度： 下段柱截面高度應根據(jù)柱的高度和荷載決議。為了保證廠房有足夠的橫向剛度，使程度變位控制在允許范圍內，柱各段截面高度應和柱高度堅持一定的比例，常用尺寸如表2.3所示。

34、如上柱的腹板中設了人孔，那么其截面高度至少為800mm。 廠房柱下段截面寬度約為截面高度的1/31/5，或下段柱高度的1/201/30，且不宜小于0.30.4m。表2.3 柱截面高度 柱 段 輕、中級任務制吊車的廠房 重級工制吊車的廠房柱方式 柱高或柱段高m等截面8H201/151/20HH201/201/30H階形柱上段柱H141/101/12H1/51/10H下段柱10H201/151/20H1/101/15H20H301/201/25H1/111/14H注: H1階型柱上段柱高 H 柱的全高2.4.2橫向框架的計算1.框架計算簡圖 對于普通廠房均以平面框架作為計算的根本單元。對于由桁架式

35、橫梁和階式柱所組成的橫向框架是一個混合式體系圖2.18a，它的比較準確的計算簡圖應如圖2.18b所示，按此簡圖計算仍很復雜，為了簡化起見，將桁架式橫梁化成為相當?shù)膶嵏沽簣D2.19c，其中橫梁的等效慣性矩按下式計算：圖 2.18 2.7 式中 和 分別為屋架跨中上弦桿和下弦桿的截面積； 和 分別為屋架跨中上弦桿和下弦桿的截面形心至屋架中和軸的間隔； 思索屋架高度變化和腹桿變形這兩個要素對橫梁剛度的影響折減系數(shù)，按表2.4采用。 圖 2.19 上弦坡度1:101:1500.70.80.9初步估算時可按下式 簡支屋架跨中的最大彎矩； 屋架跨中上下弦桿軸線間的間隔圖2.19； 屋架慣性矩折減系數(shù) 鋼材

36、的設計強度。 格構柱的剛度估算： 參照桁架對格構柱的慣性矩進展修正 橫梁屋架與下柱截面慣性矩比值滿足下式，可以假定橫梁是無限剛度，即 當 I0/I1 4.33.5 H/L 式中： I0,I1橫梁和下柱的慣性矩； H, L框架的計算高度和跨度。 當 H/L1.0 時，按H/L=1計算。 在多跨等高廠房中，屋架和柱的銜接可以做成部分鉸接與部分剛接。如假設全做成剛接，中列柱兩側的屋架支座處，在屋架豎向荷載下將產生很大的負彎矩，致使屋架和柱的安裝銜接很復雜，用鋼量也大，因此，為了簡化構造和節(jié)約鋼材，有時將中列柱一側的屋架和柱做成懦弱銜接或稱為塑性鉸圖2.20。這種構造方案對于中、輕級任務制吊車廠房很適

37、宜，懦弱塑性鉸銜接的詳細做法是將屋架上弦和柱的銜接做得弱一些，用薄板厚度不超越1020mm和螺栓銜接，并將螺栓的間隔加大圖2.21，使薄板在屋架端部負彎矩引起的上弦桿拉力作用下，很容易出現(xiàn)變形而構成塑性鉸。 圖2.21圖2.20 由于產生塑性鉸所需求的負彎矩不大，故可按普通鉸接計算。但當外荷載使屋架端部出現(xiàn)正彎矩時，上弦受壓，仍能傳送壓力，于是屋架和柱又可按剛接計算。在多跨廠房中，當有一部分是重型車間，而另一部分是輕型車間，通常把重型車間處置成較強的門式框架而把輕型車間處置成與它相連的形框架。計算時兩部分分開計算，把重型車間當作輕型車間的不動支點如圖2.22所示。橫向框架為超靜定構造，計算時必

38、需預先估計屋架和柱的慣性矩或其比值，才干進展內力分析。設計時可參考手冊或現(xiàn)成資料。根據(jù)以往的設計閱歷，柱段慣性矩圖2.23比值的變化范圍大致如表2.5。 圖2.22 圖2.23 表2.5 框架柱各柱段慣性矩的相對比值柱段慣性矩比范 圍適 用 條 件512邊列柱：普通情況815中列柱：吊車起分量在750KN以內1325中列柱：吊車起分量大于750KN1.24中列柱和邊列柱間距相等412中列柱間距等于邊列柱間距的二倍817邊列柱截面沿高度不變在計算中所采用的慣性矩比值與最后選定截面的慣性矩比值之間相差不應超越30%，否那么應重新計算。 2. 橫向框架上的荷載永久荷載:有構造自重、屋蓋及墻面等分量；

39、 屋蓋自重包括：屋面、屋架、天窗、檁條、支撐和屋面板等自重，這些構件或資料的分量可從荷載規(guī)范中查得，分析框架時，把這些荷載化為均布荷載來計算。 墻重經(jīng)過墻架橫梁集中傳到框架柱上，這些荷載位于柱的外側，故對柱有偏心作用如是自承重墻，柱不接受墻的分量?？勺兒奢d：有屋面均布活荷載，風、雪、積灰和吊車荷載等風荷載： 圖2.24a 其規(guī)范值在荷載規(guī)范中有詳細規(guī)定， 計算框架時，作用在屋面和天窗上的風荷載，通常只計算程度分力的作用，并把屋頂范圍內的風荷載視為作用在框架橫梁屋架軸線處的集中荷載W來思索圖2.24b?？v墻上的風力普通作為均布程度荷載作用在橫向框架上。當縱墻有墻架柱時，一部分風荷載由墻架柱上端經(jīng)

40、過屋架縱向支撐傳到橫向框架上，一部分風荷載由墻架柱下端直接傳到根底圖2.24c。雪荷載和積灰荷載的計算，應思索它在屋面上的不均勻分布情況。吊車荷載：吊車的豎向壓力和程度制動力，可以利用吊車梁的支座反力影響線求出作用在橫向框架上最大及最小豎向壓力和程度力：圖 2.24 最大豎向壓力 2.10 最小豎向壓力 2.11 程度制動力 2.12 式中 、 吊車每個車輪的最大及最小輪壓； 吊車每個車輪所傳來的程度橫向制動力 最不利車輪位置時，各個車輪處的影響 線縱坐標之和，即見圖2.25a。圖 2.25 圖 2.25 圖 2.25 圖 2.25 吊車豎向荷載和程度制動力的規(guī)范值，按荷載規(guī)范規(guī)定計算，但要留

41、意： 計算豎向荷載時，在車間的每跨中，同一層吊車數(shù)不多于兩臺，在多跨車間中應思索吊車位置與相鄰跨的吊車位于同一線上的能夠性。計算作用在一個橫向框架上的橫向制動力，同時制動的吊車不多于兩臺，制動力的方向可左可右，按荷載的最不利組合情況來決議。 上述各種荷載作用在橫向框架上的情況見圖2.25b、c。3.橫向框架的靜力計算及內力組合 根據(jù)橫向框架的計算簡圖，初選截面后即可用構造力學中的力法、位移法、彎矩分配法或其他方法進展框架的靜力計算，也可利用現(xiàn)成公式或圖表計算。 在框架靜力計算時，應對各種荷載分別進展計算，繪出橫梁及柱的內力圖，然后再按極限形狀求出最不利的內力組合。 框架內力組合，就是要求出屋架

42、和柱中各控制截面上能夠的最不利內力，作為截面選擇及其銜接計算的根據(jù)。為方便起見，內力組合常用表格方式進展。1 框架柱的內力組合 柱的內力組合表中要列出柱頂、上柱下端、下柱上端及柱腳四個截面中的彎矩M、軸向力N和剪力V。此外還應組合柱腳錨栓的計算內力。 柱子每個控制截面需思索的組合：+Mmax和相應的N、V；-Mmax和相應的N、V；Nmax和相應的+Mmax、V；錨栓組合，即Nmin和相應的+Mmax、V；Nmin和相應的-Mmax、V參見新課本2)屋架內力組合 屋架桿件內力組合與安裝順序有關。通常下面兩種能夠性：先安裝屋面構造再將屋架與柱的銜接完全固定起來；因此計算屋架桿件時：首先計算在屋蓋

43、自重作用下，簡支桁架的內力，然后再和其他荷載作用下按屋架和框架柱剛接求得的內力進展組合，可分為簡支屋架在屋面其他荷載和剛接端彎矩作用下的內力兩部分。先將屋架與柱固定，然后安裝屋面構造，此時在一切荷載作用下均按屋架和框架柱剛接計算。2)屋架內力組合 屋架端彎矩對屋架桿件的不利作用普通應思索二種情況：原有內力拉桿和或壓桿增大；使原來受拉桿件變成受壓。 通常思索4種情況： 下弦桿產生最大壓力見圖2.26a；上弦桿產生最大壓力2.26b;腹桿產生最大拉力見圖2.26b;腹桿產生最大壓力見圖2.26c和d圖 2.26 2.5 廠房柱的構造和計算2.5.1 柱的截面方式廠房柱是一種壓彎構件，從整體構造，廠

44、房柱可分為等截面柱、階形柱單階或雙階柱和分別式柱等方式；按柱身構造，那么可分為實腹式柱和格構式柱。參見以下圖。 實腹式柱常用各種型式的工形截面，見圖2.27；很少特殊情況下可用箱形截面，剛度較好，但制造較復雜。等截面柱和階形柱的上段常用三塊鋼板焊成的工形截面；不接受吊車或靠牛腿支承較小吊車一側的翼緣那么常采用鋼板、扎制槽鋼或焊接槽形截面。因此，對邊柱常用圖2.27中的第一和第二種的截面型式，對中柱兩側都有吊車平臺常用對稱的或不對稱的兩側均為工形的截面如圖2.27的第三種截面型式。不對稱截面中兩個翼緣的寬度一向一樣，以便柱腳處貼焊靴梁方便，吊車平臺處如需兩側貼焊肩梁板支承上段柱也較方便；但當一側

45、為鋼板時如圖2.27中的第四種截面方式，鋼板也可較窄，在柱腳處或吊車平臺需求處在其外側部分加焊與另一翼緣等寬的鋼板。圖 2.27 格構式柱的常用截面型式如圖2.27、，即與實腹式柱相仿，但用兩側綴件替代腹板。綴件體系通常用角鋼綴條式，剛度較好適于受壓和有一定動力作用的情況；綴條布置常用人字式附加橫桿，焊于截面的內側以使外側平整，可直接焊于柱肢，必要時也可從柱肢拼焊節(jié)點板。分別式柱中屋蓋肢和吊車都用工形截面，但放置方向不同如圖2.27中的第二種截面型式。屋蓋肢較寬時也可用格構式截面。屋蓋肢本身兼支承吊車成為階形柱時，按階形柱分為上、下柱段。2.5.2柱身的構造加勁肋、橫隔和銜接參見壓彎構件2.5

46、.2柱身的構造實腹柱的腹板：當腹板采用縱向加勁肋或當腹板高與厚度之比大于80時，應設置橫向加勁肋，以提高腹板的部分穩(wěn)定性和加強抗扭剛度，橫向加勁肋的間距不得大于3。此外，在柱與其他構件如屋架、牛腿等銜接處和程度荷載作用途也應設置橫向加勁肋?？v向加勁肋的設置使制造很費工，因此，僅在截面高度很大的柱中才可采用。在重型柱中，除設置橫向加勁肋外，尚應設置橫隔來加強，橫隔的間距不得大于柱截面較大寬度的9倍或8m，在受有較大程度力處和運輸單元的端部也應設置橫隔。 格構柱的綴條布置可采用單斜桿式、有附加橫綴條的三角式及交叉式體系。綴條可直接與柱肢焊接圖2.28或用節(jié)點板與柱肢銜接圖2.28。節(jié)點板可與柱肢對

47、接或搭接。綴條的軸線應盡能夠交于柱肢的軸線上。為了減少銜接偏心，可將斜綴條焊在柱肢外緣，而橫綴條焊在柱肢的內緣圖2.28。格構柱也必需設橫隔加強柱的抗扭剛度圖2.28、，橫隔的間距要求同實腹柱一樣不得大于柱截面較大寬度的9倍或8m，在受有較大程度力處和運輸單元的端部應設置橫隔。圖 2.28 2.5.3 柱的截面驗算 框架柱接受軸向壓力，框架平面內的彎矩和剪力，有時還有框架平面外的彎矩的作用。框架柱是一種壓彎構件，因此，對于等截面柱及階形柱的上、下段柱應按壓彎構件進展強度、穩(wěn)定和剛度的計算。 柱的計算長度 柱在框架平面內的計算長度：單層或多層框架的等截面柱，在框架平面內的計算長度應等于該層柱的長

48、度乘以計算長度系數(shù)。對無側移框架，值按附錄附表2.1確定。對有側移框架，值按附錄附表2.2確定。 單層廠房框架下端剛性固定的階形柱，在框架平面內的計算長度應按以下規(guī)定確定。1. 單階柱 1)下段柱的計算長度系數(shù) : 當柱上端與橫梁鉸接時，等于按附錄附表3柱上端為自在的單階柱上冊p241的數(shù)值乘以表2.6的折減系數(shù)；當柱上端與橫梁剛接時，等于按附錄附表4柱上端可挪動但不轉動的單階柱上冊p242 的數(shù)值乘以表2.6的折減系數(shù)。 2)上段柱的計算長度 :按下式計算 (2.13)式中 按附錄附表3或附錄附表4中公式計算的系數(shù)。 2. 雙階柱1下段柱的計算長度系數(shù) :當上段柱與橫梁鉸接時，等于按附錄附表

49、2.5上端為自在的雙階柱的數(shù)值乘以表2.6的折減系數(shù)；當柱上端與橫梁剛接時，等于按附錄附表2.6柱上端可挪動但不轉動的雙階柱的數(shù)值乘以表2.6的折減系數(shù)。2上段柱和中段柱的計算長度系數(shù) 和 :按以下公式計算： 式中 、 按附錄附表2.5或附錄附表2.6中公式計算系數(shù)。 表2.6 單層廠房階形柱計算長度的折減系數(shù)廠 房 類 型折減系數(shù)單跨或多跨 縱向溫度區(qū)段內一個柱列的柱子數(shù)屋 面 情 況 廠房兩側能否有通長的屋蓋縱向程度支撐單跨等于或少于6個0.9多于6個非大型屋面板屋面無縱向程度支撐有縱向程度支撐0.8大型屋面板屋面多跨非大型屋面板屋面無縱向程度支撐有縱向程度支撐0.7大型屋面板屋面注：有橫

50、梁的露天構造如落鍛車間等其折減系數(shù)可采用0.9。 留意：當計算框架的格構式柱和桁架式橫梁的線剛度時，應思索綴件或腹桿變形和橫梁或柱截面高度變化的影響。 框架柱在框架平面外的計算長度： 應取阻止框架平面外位移的支承點柱的支座、吊車梁、托架、支撐和縱梁固定節(jié)點等之間的間隔。 確定了計算長度以后，上柱選最不利的內力組合按壓彎構件進展構件設計。但下柱普通為格構式壓彎構件，需求驗算平面內的整體穩(wěn)定以及屋蓋肢和吊車肢的單肢穩(wěn)定，此時要留意應分別選取對應使驗算肢產生最大壓力的內力組合。但思索到綴材傳力不明確，對吊車肢需進展以下補充計算： 當?shù)踯嚵簽橥痪壷ё鶗r：按軸心受壓構件計算，此時假定吊車體系對柱的最大壓

51、力全由吊車肢承當，其總軸壓力為： 、 見圖2.30； 、 框架組合內力； 僅吊車荷載在 框架中引起的彎矩。計算長度 綴材平面內取綴條體系節(jié)間長度 平面外側向支承點間的間隔 圖 2.30當?shù)踯嚵翰捎闷桨逯ё鶗r圖2.29，由于兩側吊車梁的支座反力不等，將對下柱產生框架平面外的彎矩： My=(R1-R2)e (2.16) 式中 e柱軸線至吊車梁支座加勁肋的間隔。 由于下柱的綴條、綴板不能有效地傳送彎矩 ，因此以為 也完全由吊車肢接受。 假定吊車肢的下端為剛性固定，上端為鉸接，那么彎矩 沿柱高分布如圖2.29b所示。 此時，吊車肢按壓彎構件進展計算，總壓力和彎矩分別為： My=(R1-R2)e留意：式

52、中的N 和 Mx是框架柱組合而得的軸向力和彎矩，Z為柱的截面形心至屋蓋肢的間隔。產生N 和Mx 的荷載與產生My 的荷載相一致同一吊車布置下。2.5.4階形柱變截面處的構造 階形柱變截面處是上、下段柱銜接和支承吊車梁的重要部位，必需具有足夠的強度和剛度。 上、下段柱的銜接，由于下段柱截面高度比較大，常做成格構式，因此需求設一個剛度比較大的肩梁來實現(xiàn)上、下段柱之間的銜接及力的傳送。 圖2.31為邊柱上、下段柱的銜接構造及上段柱的安裝接頭。 圖中板a是肩梁的腹板，板b是支承吊車梁的平臺板，板c是加勁肋，板d是接頭處的下橫隔板；板b、c、d可視為肩梁的上、下翼緣板。上柱外翼緣以斜對接焊縫與下柱屋肢的

53、腹板拼接，上柱腹板與肩梁腹板采用對接焊縫銜接。上柱內翼緣板與下柱的銜接經(jīng)過板e開槽口插入肩梁板a，并以角焊縫銜接。板e實踐上是上柱內翼緣板的一部分，是為了順應上、下柱寬度的改動和安裝的需求，又保證了上、下柱銜接的剛度而設。肩梁腹板左端用角焊縫連于下柱屋蓋肢的腹板f上，右端伸出吊車肢腹板板的槽口，并以角焊縫相連。 肩梁計算簡圖： 受力：作用于上段柱下端的最不利內力M、N假定僅由上柱翼緣接受，那么每個翼緣的內力N1和N2圖2.31，經(jīng)過焊縫和傳給肩梁。 構件性質：肩梁近似地按跨度為h2的簡支梁設計。 截面尺寸：肩梁高可取0.40.7h2；肩梁腹板厚R由剪切強度確定，但不宜小于12mm； 銜接：肩梁

54、焊縫按最大支反力RA計算，焊縫不但接受支反力RB，同時還接受吊車梁傳來的Dmax 。 圖2.32為雙壁式肩梁的構造作法，主要用于下段柱為格構柱，以及拼接剛度要求較高的重型柱中。由支承吊車梁的平臺板，兩側的肩梁腹板和肩梁的下橫隔板構成一個箱形構造。雙壁式肩梁接頭剛度較大，但用料較多。 在階形柱中，吊車肢頂上設置平臺板，構成支承吊車梁的平臺。平臺板要傳送較大的吊車荷載，厚度不宜小于20mm，普通為2040mm，平臺板的平面尺寸普通應比柱截面尺寸稍大，以便焊接。 圖2.31、32所示的吊車梁平臺是為吊車梁采用突緣支座所采取的構造措施：當Dmax 較大時為了節(jié)約鋼材，減少肩梁腹板厚度，可在吊車梁突緣寬

55、度范圍內，在肩梁腹板兩側各焊一塊小板 g圖2.31，板g 的高度不宜小于300mm，板厚由承壓面積計算確定。頂面與板a 一同刨平頂緊于平臺板。平臺板上設置墊板用以調整吊車梁的標高，同時也起到分布 Dmax增大承壓面積的作用，墊板厚度不宜小于20mm。 當?shù)踯嚵簽槠桨迨街ё鶗r圖2.29宜在吊車肢腹板上，在相對應于吊車梁端支座加勁肋處設短加勁肋，并按吊車梁最大支反力計算端面承壓和焊縫強度。這時肩梁腹板不用穿出吊車肢腹板。 圖2.32 吊車梁突緣支座構造措施26 普通鋼屋架261普通鋼屋架 鋼屋架可分為普通鋼屋架和輕型鋼屋架。 普通鋼屋架：普通由角鋼組成的T形截面也可采用熱扎T型鋼桿件和節(jié)點板焊接而

56、成。這種屋架受力性能好，構造簡單，施工方便，過去運用比較廣泛，目前主要用于重型工業(yè)廠房和跨度較大的民用建筑的屋蓋構造中。普通鋼屋架所用的等邊角鋼不小于454，不等邊角鋼不小于56364。 輕型鋼屋架：指由小角鋼小于454或56364、圓鋼組成的屋架以及冷彎薄壁型鋼屋架。當跨度及屋面荷載均較小時，采用輕型鋼屋架可獲得顯著的經(jīng)濟效果。但不宜用于高溫、高濕及劇烈侵蝕性環(huán)境或直接接受動力荷載的構造。本節(jié)主要引見普通鋼屋架的設計方法，下一節(jié)引見輕型鋼屋架的設計特點。1. 屋架的方式和主要尺寸1屋架的外形及腹桿方式 常用屋架的外形：三角形、梯形和平行弦等幾種。 選擇屋架的外形和腹桿方式，應該經(jīng)過綜合分析確

57、定。首先屋架的外形應滿足運用要求，應與屋面資料的排水要求相順應。同時，屋架的外形應思索在制造簡單的條件下盡量與彎矩圖相近，使弦桿的內力差別較小。腹桿的布置應使內力分布合理，普通講，腹桿的數(shù)目宜少，總長度宜短，長桿受拉，短桿受壓，盡能夠防止非節(jié)點荷載的作用，以免弦桿接受部分彎矩而多費鋼材。另外，節(jié)點的數(shù)目宜少，節(jié)點的構造要簡單合理，斜腹桿的傾角普通在3060之間。 三角形屋架圖2.33適用范圍： 用于屋面坡度需求很陡的屋蓋構造，例如波形石棉瓦、瓦楞鐵皮等屋面資料，要求屋架的高度比為1/41/6。圖2.33a、b稱為芬克式屋架，它的腹桿受力合理，長腹桿受拉，短腹桿受壓，腹桿數(shù)雖多些，但大多數(shù)比較短

58、，總長度仍較短。上弦桿可根據(jù)需求劃分成等間隔節(jié)間，這種屋架還可分為兩榀小屋架，運輸方便，因此是三角形屋架中運用最廣泛的一種。圖2.33c為人字式腹桿屋架，桿件數(shù)和節(jié)點數(shù)均較少，但受壓腹桿較長，順應于小跨度的情況。圖 2.33 三角形屋架共同的缺陷是：上下弦內力分布很不均勻，支座處內力最大，而跨中卻較?。簧舷孪医唤沁^小，使支座節(jié)點的構造復雜。為了改善這種情況可使下弦向上曲折，成為上折式三角形屋架圖2.33d或將三角形屋架的兩端取較小高度h0(圖2.33e)。 梯形屋架圖2.34的上弦較平緩，適宜采用大型屋面板，坡度普通在1/81/12。其外形較接近彎矩圖，因此弦桿內力沿跨度分布較均勻，用料較經(jīng)濟

59、。梯形屋架可與柱鉸接或剛接，剛接可使建筑物橫向剛度提高，因此這種屋架已成為工業(yè)廠房屋蓋構造的根本方式。人字式腹桿體系的腹桿總長短，節(jié)點較少。圖2.34a所示屋架的上弦節(jié)間距可做到3m，而目前大型屋面板寬多為1.5m。為防止上弦接受部分彎矩，可采用再分式腹桿，將節(jié)間距減少至1.5m圖2.34b。圖 2.34 平行弦屋架的特點是桿件規(guī)格化，節(jié)點構造一致，因此便于制造，但弦桿內力分布不均勻。這種屋架普通用于托架、吊車制動桁架、棧橋和支撐體系。2屋架的主要尺寸 屋架的主要尺寸包括屋架的跨度、跨中高度和端部高度梯形屋架。 屋架的跨度取決于柱網(wǎng)的布置，柱網(wǎng)縱向軸線的間距就是屋架的標志跨度，普通以3m為模數(shù)

60、。屋架的計算跨度是兩端支承反力的間隔。 屋架的高度由經(jīng)濟要求、剛度要求、運輸界限和屋面坡度等要素來決議。根據(jù)屋架的允許撓度可決議最小高度，最大高度那么取決于運輸界限，例如鐵路運輸界限為3.85m； 屋架的經(jīng)濟高度是根據(jù)上下弦桿和腹桿的分量最小的條件確定的。三角形屋架的中部高度主要取決于屋面坡度，當 i=1/21/3時，h=1/41/6L。梯形和平行弦屋架的中部高度主要取決于經(jīng)濟要求，普通取為h=1/61/10L。 端部高度h0 ，是與中部高度和屋面坡度相關連的。普通陡坡梯形屋架取h0=0.51.0m；緩坡梯形屋架取h0=1.82.1m。多跨廠房梯形屋架的端部高度應力求一致。 2. 屋架桿件的內