單層廠房鋼結(jié)構(gòu)概述課件

1.1結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)布置1.2計算原理1.3支撐體系1.4屋蓋結(jié)構(gòu)1.5吊車梁設(shè)計單層廠房鋼結(jié)構(gòu)12/16/20221單層廠房鋼結(jié)構(gòu)12/14/20221

一般說明

1.1結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)布置一般說明1.1結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)布置21.1.1一般說明重型廠房的組成：

柱、屋架、吊車梁、天窗架、支撐。（圖2-1示）重型廠房結(jié)構(gòu)形式：單層剛(框)架多層剛架1.1.1一般說明重型廠房的組成：重型廠房結(jié)構(gòu)形式：3柱屋架吊車梁天窗架柱間支撐柱屋架吊車梁天窗架柱間支撐4屋蓋結(jié)構(gòu)體系：鋼屋架—大型屋面板結(jié)構(gòu)體系鋼屋架—檁條—輕型屋面板結(jié)構(gòu)體系橫梁—檁條—輕型屋面板結(jié)構(gòu)體系吊車的工作制等級與工作級別的對應(yīng)關(guān)系工作制等級輕級中級重級特重級工作級別A1～A3A4,A5A6,A7A8（按照吊車使用的頻繁程度）屋蓋結(jié)構(gòu)體系：鋼屋架—大型屋面板結(jié)構(gòu)體系鋼屋架—檁條—輕51.影響柱網(wǎng)布置因素：1）生產(chǎn)工藝流程要求：2）結(jié)構(gòu)上的要求：在保證廠房具有必需的剛度和強度的同時，注意柱距和跨度的類別盡量少些，以利施工。

3）經(jīng)濟要求：4）模數(shù)要求：柱距L的取值:一般地，在跨度不小于30m、高度不小于14m、吊車額定起重量不小于50t時，柱距取12m較為經(jīng)濟;參數(shù)較小的廠房取6m柱距較為合適。如果采用輕型圍護結(jié)構(gòu)，則取大柱距15m，18m及24m較適宜。1.1.1.1柱網(wǎng)布置和計算單元1.1.1.1柱網(wǎng)布置和計算單元6圖2-2柱網(wǎng)布置計算單元圖2-2柱網(wǎng)布置計算單元7

2.溫度收縮縫:超出表2-2中數(shù)值時,應(yīng)考慮溫度應(yīng)力和溫度變形的影響

結(jié)構(gòu)情況

縱向溫度區(qū)段(垂直屋架或構(gòu)架跨度方向)橫向溫度區(qū)段(屋架或構(gòu)架跨度方向)柱頂為剛接柱頂為鉸接采暖房屋和非采暖地區(qū)的房屋熱車間和采暖地區(qū)的非采暖房屋露天結(jié)構(gòu)

220120150180100125120----

溫度區(qū)段長度表(m)表2-22.溫度收縮縫:縱向溫度區(qū)段(垂直屋架或構(gòu)架跨度方8拔柱：由于工藝要求或其它原因，有時需要將柱距局部加大。如圖2．2中，在縱向軸線B與橫向軸線L相交處不設(shè)柱子，因而導致軸線k和m之間的柱距增大，這種情形有時形象地稱為拔柱。托架（托梁）：上承屋架，下傳柱子。拔柱：由于工藝要求或其它原因，有時需要將柱距局部加大。如圖29托架與屋架的連接疊接：構(gòu)造簡單，便于施工，但托架（托梁）受扭。

平接：可以有效地減輕托架（托梁）受扭的不利影響，較常用。托架與屋架的連接平接：可以有效地減輕托架（托梁）受扭10托梁與屋架的連接托梁與屋架的連接111.1.1.2橫向框架及其截面選擇

橫向框架梁與柱的連接形式：剛接框架：（a)、（b）橫梁與柱子的剛接連接鉸接框架：（c）橫梁與柱子的鉸接連接。（a）（b）（c）1.1.1.2橫向框架及其截面選擇橫向框架梁與柱的連接12柱腳剛接：可以削減上柱柱頂?shù)膹澗刂担龃髾M向框架的剛度。鉸接框架：橫梁與柱子鉸接，適用于吊車起重量不很大的輕型維護結(jié)構(gòu)。

剛接框架：橫梁與柱子剛接。適用于設(shè)有雙層吊車，裝備硬鉤吊車等的單跨重型廠房。單層廠房鋼結(jié)構(gòu)概述課件13階梯形柱：上段柱：實腹式,格構(gòu)式。下段柱：綴條格構(gòu)式。分離式柱：吊車肢,屋蓋肢

優(yōu)點：減小兩肢在框架平面內(nèi)的計算長度,兩肢分別單獨承擔荷載。階梯形柱：上段柱：實腹式,格構(gòu)式。優(yōu)點：減小兩肢在框架平面14階梯形下柱的常見截面形式：圖2-6雙肢格構(gòu)式柱階形柱的上柱起重量較小的邊柱起重量≤50t的中柱起重量＞50t的中柱起重量較大的邊柱特大型廠房的下柱階梯形下柱的常見截面形式：圖2-6雙肢格構(gòu)式柱階形柱的15A6一A8級吊車的單跨廠房

柱子與基礎(chǔ)剛性連接

縱向剛度

橫向剛度

柱間支撐

屋架與柱子剛性連接

A6一A8級吊車的單跨廠房柱子與基礎(chǔ)剛性連接縱向剛度16

雙臂肩梁：剛度大，整體性好，適宜用于柱截面寬度較大（不小于900mm)的情形。肩梁：將各階柱段連在一起。肩梁

單臂肩梁（圖2-7a）

雙臂肩梁（圖2-7a）構(gòu)造要求：肩梁慣性矩宜大于上柱的慣性矩，其線剛度與下柱單肢線剛度之比一般宜不小于25，其高跨比可控制在0.35～0.5之間。肩梁：將各階柱段連在一起17單層廠房鋼結(jié)構(gòu)概述課件18單層廠房鋼結(jié)構(gòu)概述課件19荷載計算剛架內(nèi)力計算

1.2計算原理1.2計算原理20計算單元簡化單層房屋結(jié)構(gòu)

平面桁架

計算單元簡化單層房屋結(jié)構(gòu)平面21

橫向框架的結(jié)構(gòu)體系框架尺寸

橫向框架的跨度：廠房縱向定位軸線間的距離，一般采用6m的倍數(shù)，12m/18m/24m/30m/36m

L=Lk+λ1+λ2其中Lk為吊車梁的跨度；λ為柱軸線到吊車軌道中心的距離λ=A+B+C

橫向框架的高度：廠房室內(nèi)地坪至屋架下弦的凈空尺寸，

He=Hu+Hr+(200~300mm)橫向框架的結(jié)構(gòu)體系框架尺寸橫向框架的跨度：橫向框架22單層廠房鋼結(jié)構(gòu)概述課件23平面框架假定橫向框架承受結(jié)構(gòu)的豎向力和橫向水平力，一般情況下，各榀橫向框架受力及位移情況基本相同，結(jié)構(gòu)空間作用不明顯，為計算方便，以平面框架為橫向框架計算的基本單元，忽略結(jié)構(gòu)的空間作用。有必要時，才對結(jié)構(gòu)進行空間分析。縱向柱距相等時，僅需取一榀框架計算鋼屋架可簡化為實腹梁，等效慣性矩為 IB=(A1y12+A2y22)K格構(gòu)式框架柱可等效為實腹柱。等效慣性矩為IC=0.9IC0平面框架假定橫向框架承受結(jié)構(gòu)的豎向力和橫向水平力，一般情24單層廠房鋼結(jié)構(gòu)概述課件25橫向框架構(gòu)件剛度比超靜定體系內(nèi)力分布與各構(gòu)件剛度比有關(guān)。設(shè)計時一般可假定：上、下柱截面慣性矩之比為：邊柱I1:I3=4.5~15；中柱I2:I4=8~25；中柱、邊柱下柱慣性矩之比：I2:I1=1.2~12；橫梁與邊柱下柱慣性矩之比：IB:I1=1.2~12；最終選定截面若與初選截面相差較大，應(yīng)按最終選定截面重新進行內(nèi)力分析橫向框架構(gòu)件剛度比超靜定體系內(nèi)力分布與各構(gòu)件剛度比有關(guān)。設(shè)計261.永久荷載（恒載）屋面恒載檁條自重屋架、其它構(gòu)件自重和圍護結(jié)構(gòu)自重2.可變荷載（活載）

屋面活荷載、雪荷載、積灰荷載、風荷載及吊車荷載。3.施工荷載1.2.1荷載計算屋面恒載2.可變荷載（活載）1.2.1荷載計算27

風荷載：標準值：

μz–風壓高度變化系數(shù)μs—體型系數(shù)βz—風振系數(shù)風荷載標準值Wk是沿垂直建筑物表面方向作用的，為方便將其投影到水平上。剛架計算單元寬b、跨度方向長為h范圍內(nèi)風荷載應(yīng)合力為：

投影到水平面上的值Po為：

風荷載：標準值：剛架計算單元寬b、跨度方向長為h28為簡化計算，引入當量慣性矩將格構(gòu)式拄和屋架換算為實腹式構(gòu)件進行內(nèi)力分析。

當量慣性矩：1.2.2剛架內(nèi)力計算

Aα和Aβ—分別為格構(gòu)柱兩肢（或屋架上下兩弦）截面積

Xα和Xβ—格構(gòu)式柱兩肢（屋架上下兩弦）的截面形心到格構(gòu)式柱截面中性軸的距離。

μ—反映剪力和幾何形狀的修正系數(shù)。μ=0.9平行弦μ=0.8上弦坡度i=0.1μ=0.7上弦坡度i=0.1251.2.2剛架內(nèi)力計算Aα和Aβ—分別為格構(gòu)柱兩肢29對于屋架：其當量慣性矩為：

h—為上下兩弦截面形心之間的距離。屋架尺寸未定時，可按下式估算其當量慣性矩。

Mmax—簡支屋架在屋面荷載作用下的跨中彎矩。f—弦桿抗拉強度設(shè)計值。對于屋架：其當量慣性矩為：30內(nèi)力分析：依疊加原理，內(nèi)力分析只需針對幾種基本類型進行。

單跨剛架：（1）永久荷載；（2）屋面活荷載；（3）左風（右風荷載）；（4）吊車左（右）剎車力；（5）吊車小車靠近左（右）時的重力。手算或電算內(nèi)力分析：31按照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009)的規(guī)定，結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)根據(jù)使用過程中在結(jié)構(gòu)上可能同時出現(xiàn)的荷載，按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)，依照組合規(guī)則進行荷載效應(yīng)的組合，并取最不利組合進行設(shè)計。1.2.3內(nèi)力組合原則按照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009)的規(guī)定，結(jié)構(gòu)設(shè)計32對于一般的剛(框)架，按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，構(gòu)件和連接可取下列簡化公式中的最不利值確定：SGK、SQK—按規(guī)范規(guī)定的標準值算得的永久荷載效應(yīng)和可變荷載效應(yīng)

γG、γQ—永久荷載分項系數(shù)和可變荷載分項系數(shù)對于一般的剛(框)架，按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，構(gòu)件和連接可33荷載效應(yīng)組合的目的：找到最不利組合情形對構(gòu)件和連接進行校核。分別按校核構(gòu)件中出現(xiàn)的內(nèi)力，尋求它們分別取可能的最大值時的組合進行校核。受彎構(gòu)件：荷載效應(yīng)組合的目的：找到最不利組合情形對構(gòu)件和連接進行校核34壓彎構(gòu)件：壓彎構(gòu)件：35內(nèi)力組合表內(nèi)力組合表361柱間支撐

1.3支撐體系2屋蓋支撐1柱間支撐1.3支撐體系2屋蓋支撐37下層柱間支撐：吊車梁下部的柱間支撐1.3.1柱間支撐上層柱間支撐：吊車梁上部的柱間支撐剛性系桿剛性系桿下層柱間支撐上層柱間支撐垂直支撐下層柱間支撐：吊車梁下部的柱間支撐1.3.1柱間支撐上層柱381.柱間支撐的布置：1）每列柱都要設(shè)柱間支撐。2）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。3）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(yīng)力的影響。

4）上層柱間支撐除了要在下層柱間支撐布置的柱間設(shè)置外,還應(yīng)當在每個溫度區(qū)段的兩端設(shè)置。5）每列柱頂均要布置剛性系桿。

1.柱間支撐的布置：39吊車梁工程實例格構(gòu)柱吊車梁吊車梁工程實例格構(gòu)柱吊車梁40格構(gòu)柱吊車梁吊車梁格構(gòu)柱吊車梁吊車梁412.柱間支撐的作用：1）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、縱向地震力等。2）減少柱在平面外的計算長度。3)保證廠房的縱向剛度。2.柱間支撐的作用：423.柱間支撐的形式：(a)單層十字形；(b)人字形；(c)門形;(d)雙層十字形下層柱間支撐的形式(a)十字形；(b)人字形；(c)V字形上層柱間支撐的形式3.柱間支撐的形式：(a)單層十字形；(b)人字形；(c)431.3.2屋蓋支撐

屋蓋上弦橫向水平支撐屋蓋下弦橫向水平支撐屋蓋下弦縱向水平支撐豎向支撐系桿1.3.2屋蓋支撐屋蓋上弦橫向水平支撐44圖2．16屋蓋支撐作用示意圖

1.保證屋蓋結(jié)構(gòu)的幾何穩(wěn)定性。

幾何可變體系屋架側(cè)傾幾何不變體系屋架穩(wěn)定1.3.2.1屋蓋支撐的作用

圖2．16屋蓋支撐作用示意圖幾何可變體幾何不變體1.3.45

2.保證屋蓋的剛度和空間整體性

橫向水平支撐是一個水平放置(或接近水平放置)的桁架,支座是柱或垂直支撐。縱向水平支撐：提高屋架平面內(nèi)（橫向）抗彎剛度，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。2.保證屋蓋的剛度和空間整體性46

3.為弦桿提供適當?shù)膫?cè)向支承點

支撐可作為屋架弦桿的側(cè)向支承點，減小弦桿在屋架平面外的計算長度，保證受壓上弦桿的側(cè)向穩(wěn)定，并使受拉下弦保持足夠的側(cè)向剛度。

4.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。5.保證結(jié)構(gòu)安裝時的穩(wěn)定與方便

3.為弦桿提供適當?shù)膫?cè)向支承點471.3.2.2屋蓋支撐的布置

1.上弦橫向水平支撐布置原則:在有檁條或只采用大型屋面板的屋蓋中都應(yīng)設(shè)置屋架上弦橫向水平支撐，當有天窗架時，天窗架上弦也應(yīng)設(shè)置橫向水平支撐。

設(shè)置在房屋的兩端,一般設(shè)在第一個柱間或設(shè)在第二個柱間,間距L0≤60m。1.3.2.2屋蓋支撐的布置1.上弦橫向水平支撐布置原48上弦橫向水平支撐布置圖上弦橫向水平支撐布置圖492.下弦橫向水平支撐布置原則：當跨度L≥18m；設(shè)有懸掛式吊車起重量大于5噸；廠房內(nèi)設(shè)有較大的振動設(shè)備。與上弦橫向水平支撐布置在同一柱間。3.縱向水平支撐布置原則：廠房內(nèi)設(shè)有托架，或有較大噸位的重級、中級工作制的橋式吊車；或有壁行吊車，或有鍛錘等大型振動設(shè)備；以及當房屋較高，跨度較大，空間剛度要求高時。2.下弦橫向水平支撐布置原則：3.縱向水平支撐布置原則50下弦水平支撐布置圖下弦水平支撐布置圖51

4.垂直支撐布置原則：所有房屋中均應(yīng)設(shè)置垂直支撐。梯形屋架在跨度L≤30m，三角形屋架在跨度L≤24m時，僅在跨度中央設(shè)置一道。當跨度大于上述數(shù)值時宜在跨度1／3附近或天窗架側(cè)柱外設(shè)置兩道。梯形屋架不分跨度大小，其兩端還應(yīng)各設(shè)置一道，當有托架時則由托架代替。垂直支撐與上、下弦橫向水平支撐布置在同一柱間。4.垂直支撐布置原則：52屋蓋支撐布置圖屋蓋支撐布置圖53屋架的垂直支撐布置屋架的垂直支撐布置54

5.系桿

剛性系桿：能承受拉力也能承受壓力的系桿。柔性系桿：只能承受拉力的系桿。作用：為沒有參與組成空間穩(wěn)定體的屋架提供上下弦的側(cè)向支承點。布置原則：在垂直支撐的平面內(nèi)一般設(shè)置上下弦系桿；屋脊節(jié)點及主要支承節(jié)點處需設(shè)置剛性系桿，天窗側(cè)柱處及下弦跨中或跨中附近設(shè)置柔性系桿；當屋架橫向支撐設(shè)在端部第二柱間時，第一柱間所有系桿均應(yīng)為剛性系桿。5.系桿55

各種支撐都是一個平面桁架，桁架的腹桿一般采用交叉斜桿。1.3.2.3屋蓋支撐的桿件及支撐的計算原則豎腹桿：豎桿弦桿：相鄰屋架弦桿兼作橫向支撐桁架的弦桿腹桿

支撐桁架

斜腹桿：支撐1.3.2.3屋蓋支撐的桿件及支撐的計算原則豎腹桿：56屋蓋支撐受力比較小，一般不進行內(nèi)力計算，桿件截面常按容許長細比來選。拉桿——單角鋼壓桿——雙角鋼當支撐桁架受力較大，應(yīng)按桁架體系計算內(nèi)力，按圖示拉桿（壓桿退出工作）計算并據(jù)以選擇截面。

屋蓋支撐受力比較小，一般不進行內(nèi)力計算，桿件57

桁架的內(nèi)力計算

1.4鋼屋架設(shè)計桁架桿件的計算長度桿件截面型式一般構(gòu)造要求與截面選擇桁架的節(jié)點設(shè)計桁架施工圖桁架的內(nèi)力計算1.4鋼屋架設(shè)計桁架桿件的58桁架是指由直桿在端部相互連接而組成的格子式結(jié)構(gòu)。桁架中的桿件大部分情況下只受軸線拉力或壓力。應(yīng)力在截面上均勻分布，桁架用料經(jīng)濟，結(jié)構(gòu)的自重小，易于構(gòu)成各種外形以適應(yīng)不同的用途。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(jié)構(gòu)是不經(jīng)濟的，這時都要用桁架。

1.4.1屋架外形及腹桿形式1.4.1.1桁架的應(yīng)用桁架是指由直桿在端部相互連接而組成的格子式結(jié)構(gòu)。桁架中的桿件591.4.1.2桁架的外形及腹桿形式

芬克式腹桿人字式腹桿豪式腹桿人字式腹桿再分式腹桿人字式腹桿交叉式腹桿三角形屋架梯形屋架平行弦屋架1.4.1.2桁架的外形及腹桿形式芬克式腹桿人字式腹桿豪式腹601.4.1.3確定桁架形式的原則

三角形屋架：適合于波形石棉瓦、瓦楞鐵皮,坡度一般在1/3～1/2

梯形屋架：壓型鋼板和大型鋼筋混凝土屋面板，坡度一般在1/2～1/8

1.滿足使用要求：

1.4.1.3確定桁架形式的原則三角形屋架：適合于波形612.受力合理：

1）弦桿：使各節(jié)間弦桿的內(nèi)力相差不太大。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(nèi)力才比較接近。2）腹桿：應(yīng)使長桿受拉短桿受壓，且腹桿數(shù)量宜少，腹桿總長度也應(yīng)較小。2.受力合理：2）腹桿：應(yīng)使長桿受拉短桿受壓，且腹桿數(shù)62

單向斜桿式：斜腹桿受拉豎腹桿受壓合理

斜腹桿受壓豎腹桿受拉不合理

單向斜桿式：斜腹桿受拉斜腹桿受壓63再分式腹桿∶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弦桿在屋架平面內(nèi)的長比。交叉式腹桿∶主要用于可能從不同方向受力的支撐體系。

再分式腹桿交叉式腹桿

再分式腹桿∶減少受壓上弦節(jié)間尺寸，避再分式腹桿交叉式腹桿643.制造簡單及運輸與安裝方便

桿件數(shù)量少，節(jié)點少，桿件尺寸劃一及節(jié)點構(gòu)造形式劃一。平行弦桁架最容易符合上述要求。4.綜合技術(shù)經(jīng)濟效果好

3.制造簡單及運輸與安裝方便65三角形屋架下弦下沉，弦桿交角增大，方便制造，屋架重心降低，提高了穩(wěn)定性?？捎行Ы档臀菁軐χ谓Y(jié)構(gòu)的推力。根據(jù)不同的條件桁架形式可以有很多變化三角形屋架下弦下沉，弦桿交角增大，方便制造，屋架重心降低，66

跨度L—工藝及使用要求高度H—經(jīng)濟、剛度、運輸、坡度等

各種屋架中部高度：

三角形屋架：中部高度H≈(1/6～1/4)L

梯形屋架：中部高度H≈(1/10～1/6)L端部高度H0≈(1.8～2.1m)

1.4.3.4桁架主要尺寸的確定

1.4.3.4桁架主要尺寸的確定671.荷載分項系數(shù)及荷載組合系數(shù)按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》選取。2.按節(jié)點荷載作用下的鉸接平面桁架分析內(nèi)力，常用的內(nèi)力分析方法有圖解法、解析法、電算。具體分析時，可先分別計算全跨和半跨單位節(jié)點荷載作用下的內(nèi)力，根據(jù)不同的荷載組合，列表計算。1.4.2桁架內(nèi)力計算1.4.2桁架內(nèi)力計算68計算內(nèi)力系數(shù)計算內(nèi)力系數(shù)693.節(jié)點剛性影響

節(jié)點剛性引起桿件次應(yīng)力，次應(yīng)力一般較小，不予考慮。但荷載很大的重型桁架有時需要計入次應(yīng)力的影響。4.桿件的內(nèi)力變號屋架中部某些桿件在全跨荷載時受拉，而在半跨荷載時可能受壓。

半跨荷載：活荷載、雪荷載、積灰荷載、單側(cè)施工3.節(jié)點剛性影響705.節(jié)間荷載作用的屋架將節(jié)間荷載分配到相鄰的節(jié)點上，按只有節(jié)點荷載作用的屋架計算各桿內(nèi)力。

5.節(jié)間荷載作用的屋架71直接承受節(jié)間荷載的弦桿為壓彎構(gòu)件（N，M）。局部彎矩M理論上應(yīng)按彈性支座上的連續(xù)梁計算。M0為將上弦節(jié)間視為簡支梁所得跨中彎矩。簡化計算：直接承受節(jié)間荷載的弦桿為壓彎構(gòu)件（N，M）。M0為將上弦節(jié)72

計算長度概念：將端部有約束的壓桿化作等效的兩端鉸接的理想軸心壓桿。

(a)

(b)

(c)

桿端約束越強，桿件計算長度越短，臨界荷載越高。

1.4.3桁架桿件的計算長度桿端約束越強，桿件計算長度越短，臨界荷載越高。1.4731.影響鋼屋架桿端約束大小的因素：

1）桿件軸力性質(zhì)拉力使桿拉直，約束作用大，壓力使桿件彎曲，約束作用微不足道。

2）桿件線剛度大小線剛度越大，約束作用越大，反之，約束作用越小。

3）與所分析桿直接剛性相連的桿件作用大，較遠的桿件作用小。

1.4.3.1受壓弦桿和單系腹桿的計算長度1.影響鋼屋架桿端約束大小的因素：1.4.3.1受壓弦桿74

2.桿件計算長度：桁架平面內(nèi)計算長度

弦桿支座斜桿(節(jié)件長度）支座豎桿

中間腹桿

2.桿件計算長度：75屋架桿件的計算長度屋架桿件的計算長度76

桁架平面外計算長度弦桿（側(cè)向支撐點間距離）

腹桿（節(jié)間長度）

單角鋼腹桿和雙角鋼十字形腹桿，

繞最小主軸彎曲時桿軸處于斜平面內(nèi)，其端部所受約束介于屋架平面內(nèi)外的兩種情況之間。

77平面內(nèi)計算長度:平面外計算長度：考慮受力較小的桿件對受力大的桿件的“援助”作用。

1.4.3.2變內(nèi)力壓桿的計算長度平面內(nèi)計算長度:平面外計算長度：考慮受力較小的桿件對受力大的78交叉腹桿中交叉點處構(gòu)造：1）兩桿不斷開。2）一桿不斷開，另一桿斷開用節(jié)點板拼接。

1.4.3.3交叉腹桿中壓桿的計算長度

1.4.3.3交叉腹桿中壓桿的計算長度79

桁架平面內(nèi)計算長度：

無論另一桿為拉桿或壓桿，兩桿互為支承點。

桁架平面外計算長度：拉桿可作為壓桿的平面外支承點，壓桿除非受力較小且不斷開，否則不起側(cè)向支點的作用。

GB50017規(guī)范中交叉腹桿中壓桿的平面外計算長度計算公式：

桁架平面內(nèi)計算長度：801）相交另一桿受壓，兩桿截面相同并在交叉點不中斷2)相交另一桿受壓，此另一桿在交叉點中斷但以節(jié)點板搭接。1）相交另一桿受壓，兩桿截面相同并在交813）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)點板搭接。單層廠房鋼結(jié)構(gòu)概述課件82當此拉桿連續(xù)而壓桿在交叉點中斷但以節(jié)點板搭接。若或拉桿在桁架平面外的抗彎剛度時，式中，為節(jié)點之間的距離，為所計算桿內(nèi)力，為相交另一桿內(nèi)力，取絕對值。當此拉桿連續(xù)而壓桿在交叉點中斷但以節(jié)點板搭接。83容許長細比，查規(guī)范（GB50017)。當另一桿受拉，且兩桿拉壓力相同時，不論此拉桿是否中斷，壓桿的計算長度均為,當另一桿受壓時，若兩桿壓力相同且不中斷，計算長度為，若另一桿斷開，則壓桿的計算長度將大于。剛度要求：容許長細比，查規(guī)范（GB50017)。當另一桿受拉，且兩桿拉84桿件截面選取的原則：

承載能力高，抗彎強度大，便于連接，用料經(jīng)濟通常選用角鋼和T型鋼

等強設(shè)計：

壓桿對截面主軸具有相等或接近的穩(wěn)定性。單軸對稱截面繞對稱軸屈曲時考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的換算長細比。

1.4.4桿件截面型式截面伸展壁厚較薄外表平整桿件截面選取的原則：等強設(shè)計：單軸85角鋼桿件截面形式角鋼桿件截面形式86受壓弦桿：有節(jié)間荷載時受壓弦桿：有節(jié)間荷載時87受拉弦桿：支座斜腹桿及豎桿：受拉弦桿：支座斜腹桿及豎桿：88其他腹桿：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。其他腹桿：連接垂直支撐的豎桿：垂直支撐傳力時豎89優(yōu)點：耐腐蝕，經(jīng)濟性好（節(jié)省鋼材12%～15%)。T型鋼-屋架弦桿優(yōu)點：耐腐蝕，經(jīng)濟性好（節(jié)省鋼材12%～15%)。T型鋼-90

屋架構(gòu)造的一般要求1.同一榀屋架中，角鋼的規(guī)格不超過5～6種最小角鋼L45X4L56X36X4,L<18m的小角鋼屋架不受此限。

1.4.5一般構(gòu)造要求與截面選擇1.4.5一般構(gòu)造要求與截面選擇912.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：不小于2個。2.屋架桿件中的填板。92拉桿：強度，剛度壓桿：強度，穩(wěn)定，剛度。壓彎構(gòu)件：強度，穩(wěn)定，剛度。雙角鋼壓桿和軸對稱放置的單角鋼壓桿繞對稱軸失穩(wěn)時的換算長細比可以用簡化公式（2-6a～2-9b)計算。

1.4.5.1桁架桿件截面選擇拉桿：強度，剛度1.4.5.1桁架桿件截面選擇93單層廠房鋼結(jié)構(gòu)概述課件94任務(wù)：確定節(jié)點的構(gòu)造，連接焊縫及節(jié)點承載力的計算。節(jié)點的構(gòu)造應(yīng)傳力路線明確、簡捷、制作安裝方便。注意：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)設(shè)置拼接角鋼在兩弦桿間直接傳力。

1.4.6桁架節(jié)點設(shè)計任務(wù)：確定節(jié)點的構(gòu)造，連接焊縫及節(jié)點承載力的計算。節(jié)點的構(gòu)造951.節(jié)點設(shè)計的一般原則

⑴雙角鋼截面桿件在節(jié)點處以節(jié)點板相連，各桿軸線（型鋼形心軸線）匯交于節(jié)點中心。

⑵角鋼的切斷面應(yīng)與其軸線垂直，需要斜切以便使節(jié)點緊湊時只能切肢尖。1.4.6.1雙角鋼截面桿件的節(jié)點1.4.6.1雙角鋼截面桿件的節(jié)點96⑶如弦桿截面需變化，截面改變點應(yīng)在節(jié)點上。⑷節(jié)點板上各桿件之間的間距a:

偏心力矩：-第i桿的線剛度當偏心e＞0.05h時考慮偏心對桿件產(chǎn)生的附加彎矩：受靜載時，受動載時，⑶如弦桿截面需變化，截面改變點應(yīng)在節(jié)點上。⑷節(jié)點板上各桿件97

2.節(jié)點板設(shè)計：

⑴形狀簡單、規(guī)則，如矩形、梯形

⑵梯形和平行弦屋架的節(jié)點半板厚度由腹桿最大內(nèi)力確定，三角形屋架節(jié)點半板厚度由上弦桿內(nèi)力決定。在一榀屋架中支座節(jié)點板厚度可以大2mm,其他節(jié)點板厚度相同。

2.節(jié)點板設(shè)計：98⑶節(jié)點板的拉剪破壞：第i段的拉剪折算系數(shù)第i段破壞線與拉力軸線的夾角第i段破壞面的截面積⑶節(jié)點板的拉剪破壞：第i段的拉剪折算系數(shù)第i段破壞線與拉力軸99單根腹桿的節(jié)點板按下式計算：節(jié)點板的有效寬度，當用螺栓連接時，應(yīng)取凈寬度板件厚度，應(yīng)力擴散角，取30°。單根腹桿的節(jié)點板按下式計算：節(jié)點板的有效寬度，當用螺栓連接時100⑵對無豎腹桿的節(jié)點板，當節(jié)點板的穩(wěn)定承載力可取為c為受壓腹桿連接肢端面中點沿腹桿軸線方向由試驗研究，桁架節(jié)點板在斜腹桿壓力作用下的穩(wěn)定：⑴對有豎腹桿的節(jié)點板，當在任何情況下不得大于

，至弦桿的凈距離，t為節(jié)點板厚度。可不計算穩(wěn)定,否則應(yīng)進行穩(wěn)定計算。時，時，⑵對無豎腹桿的節(jié)點板，當節(jié)點板的穩(wěn)定承載力可取為c為受壓腹桿1011）節(jié)點板邊緣與腹桿軸線之間的夾角不小于30°2）斜腹桿與弦桿夾角應(yīng)在30°～60°3）節(jié)點板的自由邊長度與厚度之比不得大于，否則應(yīng)沿自由邊設(shè)加勁肋。用上述方法計算桁架節(jié)點板強度和穩(wěn)定的要求在任何情況下，不得大于當時，應(yīng)進行穩(wěn)定計算1）節(jié)點板邊緣與腹桿軸線之間的夾角不小于30°，否則應(yīng)沿自由102

3.節(jié)點的構(gòu)造與計算

3.節(jié)點的構(gòu)造與計算103⑴一般節(jié)點

節(jié)點無集中荷載也無弦桿拼接的節(jié)點。①腹桿與節(jié)點板間的傳力--兩側(cè)角焊縫（L形圍焊縫，三面圍焊縫），按受軸心力角鋼的角焊縫計算。②弦桿與節(jié)點板間角焊縫只傳遞差值，按下式計算其焊縫長度。⑴一般節(jié)點104肢背焊縫：肢尖焊縫：肢背焊縫：肢尖焊縫：105⑵有集中荷載的節(jié)點節(jié)點板伸出

槽焊縫“K”—假定只傳遞P力，按兩條角焊縫（焊腳尺寸為0.5t）計算所需的長度。

“A”焊縫—傳遞弦桿兩端內(nèi)力差△N=N1-N2和偏心力矩△M=△N·e。焊縫兩端的最大合成應(yīng)力：

⑵有集中荷載的節(jié)點106節(jié)點板部分伸出

當“A”焊縫強度不足時，采用節(jié)點板伸出方案，肢尖“A”與肢背“B”兩條焊縫傳遞弦桿與節(jié)點板間內(nèi)力，

P較小，近似按只承受軸力時的肢尖和肢背的分配系數(shù)將節(jié)點板部分伸出P較小，近似按只承受軸力時的肢尖和肢背的分配107⑶下弦跨中拼接節(jié)點

①構(gòu)造：拼接角鋼采用與弦桿相同的規(guī)格，切去豎肢及切去直角邊棱，安裝螺栓，拼接角鋼與節(jié)點板各焊于不同的連接單元。⑶下弦跨中拼接節(jié)點108②焊縫計算弦桿自身拼接焊縫（“C”焊縫），傳遞兩側(cè)弦桿內(nèi)力的較小值N,考慮到截面形心處的力與拼接角鋼兩側(cè)的焊縫近于等距，N力由兩根拼接角鋼的四條焊縫平分傳遞。弦桿和連接角鋼連接一側(cè)的焊縫長度為：拼接角鋼長度為②焊縫計算拼接角鋼長度為109內(nèi)力較大一側(cè)的下弦桿與節(jié)點板間的焊縫傳遞弦桿內(nèi)力之差△N,如△N過小則取弦桿較大內(nèi)力的15%，內(nèi)力較小一側(cè)弦桿與節(jié)點板間焊縫參照傳力一側(cè)采用。弦桿與節(jié)點板一側(cè)的焊縫強度驗算：內(nèi)力較大一側(cè)的下弦桿與節(jié)點板間的焊縫傳遞弦桿內(nèi)力之差△N,如110⑷上弦跨中拼接節(jié)點

①構(gòu)造：拼接角鋼的彎折角用熱彎形成。安裝螺栓2個。

②計算：弦桿和拼接角鋼間焊縫算法與下弦跨中節(jié)點相同，弦桿和節(jié)點板間焊縫算法與上弦節(jié)點相同。⑷上弦跨中拼接節(jié)點111⑸支座節(jié)點

屋架與柱子的連接可以設(shè)計成鉸接或剛接。⑸支座節(jié)點112屋架與柱的剛接：剛接節(jié)點連接焊縫傳遞內(nèi)力由以下兩部分組成：①屋面荷載產(chǎn)生的橫梁端反力，②橫梁端彎矩在上下弦軸線處產(chǎn)生的附加水平力、附加豎向反力，下弦處的水平力中還應(yīng)包括框架內(nèi)力組合的相應(yīng)水平剪力。屋架與柱的剛接：113⑴梯形屋架支座節(jié)點節(jié)點板加勁肋底板錨栓加勁肋作用：提高支座節(jié)點的側(cè)向剛度，使支座底版受力均勻，減少底版彎矩⑴梯形屋架支座節(jié)點節(jié)點板加勁肋作用：114支座節(jié)點力的傳遞路線為：

節(jié)點板

H形焊縫底板

屋架桿件合力RL形焊縫加勁肋

支座節(jié)點力的傳遞路線為：節(jié)點板H形焊縫底板屋架桿件L形115⑵支座節(jié)點的計算：①底板：

底板面積：

底板厚度：按均布荷載下板的抗彎計算，將基礎(chǔ)反力看成均布荷載q,底板被節(jié)點板和加勁肋分成4塊兩相鄰邊支撐的板，其單位寬度的彎矩為：⑵支座節(jié)點的計算：底板厚度：按均布荷載下板的抗彎116②加勁肋：按懸臂梁計算，固端截面的剪力固端截面彎矩③加勁肋與節(jié)點板間豎向焊縫L:焊縫受力：焊縫驗算：②加勁肋：按懸臂梁計算，固端截面的剪力固端截面彎矩③加勁肋與117④支座節(jié)點板、加勁肋與支座底板的水平焊縫：傳遞全部反力R。④支座節(jié)點板、加勁肋與支座底板的水平焊縫：118

⑴在圖紙左上部繪制索引圖。對稱桁架，一半注明桿件幾何長度，另一半注明桿件內(nèi)力。梯形屋架L≥24m，三角形L≥15m,應(yīng)予起拱f=L/500。⑵施工祥圖中，主要圖面用以繪制屋架的正立面圖，上下弦的平面圖，側(cè)面圖，安裝節(jié)點及特殊零件大樣圖，材料表。比例尺：桿件軸線為

1：20～1：30，節(jié)點為1：10～1：15。⑶定位尺寸：軸線至肢背的距離，節(jié)點中心至腹桿等桿件近端的距離，節(jié)點中心至節(jié)點板上、下、左、右的距離。螺孔位置要符合型鋼線距表和螺栓排列規(guī)定距離要求，焊縫應(yīng)注明尺寸。

1.4.7桁架節(jié)點施工圖1.4.7桁架節(jié)點施工圖119⑷各零件要進行詳細編號，按主次、上下、左右順序進行。⑸施工圖中的文字說明應(yīng)包括不易用圖表達以及為了簡化圖面而易于用文字集中說明的內(nèi)容，如：鋼材標號、焊條型號、焊縫形式和質(zhì)量等級、圖中未注明的焊縫和螺栓孔尺寸以及防腐、運輸和加工要求。⑷各零件要進行詳細編號，按主次、上下、左右順序進行。120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

1.6吊車梁的設(shè)計吊車梁的荷載1.6吊車梁的設(shè)計121

豎向荷載:PPP縱向水平荷載:TcTcTcTT橫向水平荷載:T吊車荷載的傳遞路徑

1.6.1吊車梁的荷載豎向荷載:PPP縱向水平荷載:TcTcTcTT橫向水平122(1)吊車豎向荷載（最大輪壓）作用在吊車梁上的最大輪壓設(shè)計值:Pk,max—吊車最大輪壓標準值,查吊車手冊。α--動力系數(shù)(1)吊車豎向荷載（最大輪壓）作用在吊車梁上的最大輪壓設(shè)計值123(2)吊車橫向水平力依《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009)的規(guī)定，作用于每個輪壓處的水平力設(shè)計值：Q—吊車額定起重量n--橋式吊車的總輪數(shù)Q’--小車重量g—重力加速度(2)吊車橫向水平力依《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB5000124

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：吊車橫向水平力標準值：

0.1軟鉤吊車

α1=0.15抓斗或磁盤吊車0.2硬鉤吊車吊車工作級別為A6～A8時，吊車運行時擺動125吊車梁的荷載吊車豎向荷載標準值為吊車最大輪壓；吊車橫向水平荷載可按小車重量和額定最大起重量百分數(shù)確定（軟鉤/硬鉤4-10%），計算重級或特重級工作制吊車梁或桁架及其制動結(jié)構(gòu)的強度、穩(wěn)定性以及連接的強度時，應(yīng)乘以增大系數(shù)αT；吊車縱向水平荷載按一側(cè)軌道所有剎車輪的最大輪壓之和的10%采用；主要荷載吊車梁的荷載吊車豎向荷載標準值為吊車最大輪壓；主要荷載126吊車梁或桁架走道板活荷載2.kN/m2/積灰荷載0.3-1.0kN/m2；結(jié)構(gòu)自重(吊車梁或桁架/軌道/制動系統(tǒng)/連接件等)的影響可通過采用彎矩和剪力的放大系數(shù)βw近似地考慮；吊車梁承受的其它荷載，如懸掛其它設(shè)備、隔熱板、露天棧橋的風、雪荷載及設(shè)備振動引起的荷載動力效應(yīng)等。次要荷載計算吊車梁或桁架的強度、穩(wěn)定性或連接的強度時，應(yīng)采用荷載設(shè)計值并乘以動力系數(shù)（1.05/1.1）；變形和疲勞計算采用荷載標準值，且不乘動力系數(shù)荷載動力系數(shù)吊車梁或桁架走道板活荷載2.kN/m2/積灰荷載0.3-1.127一般按兩臺吊車的最大起重量進行設(shè)計，有可靠根據(jù)時按實際情況設(shè)計；設(shè)計應(yīng)根據(jù)工藝提供的資料確定吊車工作級別；吊車梁或桁架的形式應(yīng)根據(jù)吊車起重量大小、吊車梁或桁架跨度及吊車工作級別確定，對重級工作制吊車宜設(shè)置制動結(jié)構(gòu)；一般設(shè)計規(guī)定重級和特重級工作制吊車的吊車梁與制動結(jié)構(gòu)及柱的連接、大跨度吊車梁現(xiàn)場拼接應(yīng)優(yōu)先采用高強螺栓；跨度>=24m的吊車梁或桁架，制作時宜按跨度的1/1000起拱；分段制作、工地地面拼裝、整根吊裝。

一般按兩臺吊車的最大起重量進行設(shè)計，有可靠根據(jù)時按實際情況設(shè)128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1.單軸對稱工字形截面:Q≤30t，L≤6m，A1～

A5級

1.6.2吊車梁的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1.單1292.帶制動梁的吊車梁：豎向荷載

吊車梁橫向水平荷載

制動桁架2.帶制動梁的吊車梁：豎向荷載吊車梁1303.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L≥12m(A6～A8)L≥18m(A1～A5)增設(shè)輔助桁架、水平支撐和垂直支撐。3.帶制動桁架的吊車梁:豎向荷載吊車梁橫向水131制動桁架吊車梁制動桁架吊車梁1321.吊車梁上翼緣與柱的連接2.吊車梁上翼緣與制動結(jié)構(gòu)連接：高強螺栓連接抗疲勞性能好，施工方便。

板鉸連接保證吊車梁為簡支

1.6.3吊車梁的連接1.吊車梁上翼緣2.吊車梁上翼緣與制動結(jié)構(gòu)連接：高強螺栓連1333.吊車梁支座：1）簡支吊車梁支座：(a)平板支座(b)凸緣支座2）連續(xù)吊車梁支座：3.吊車梁支座：134(a)平板支座①支座加勁肋②支座墊板：厚度t≥16mm④缺點：柱受到吊車豎向荷載引起的較大扭矩作用。③傳力板(a)平板支座①支座加勁肋②支座墊板：④缺點：③傳力板135(b)凸緣支座①支座加勁肋②彈簧板③優(yōu)點：e較小，柱受到吊車較小的扭矩作用。(b)凸緣支座①支座加勁肋②彈簧板③優(yōu)點：136

1.6.4吊車梁的截面驗算

強度驗算整體穩(wěn)定驗算剛度驗算疲勞驗算1.6.4吊車梁的截面驗算1371.加強上翼緣吊車梁受壓區(qū)：

A點最不利受拉區(qū)：W’ny—吊車梁上翼緣截面對y軸的凈截面抵抗矩。1.6.4.1強度計算1.加強上翼緣吊車梁受壓區(qū)：A點最不利受拉區(qū)：W’ny—吊1382.帶制動梁的吊車梁A點最不利W’ny1—制動梁截面對其形心軸y1的凈截面抵抗矩。2.帶制動梁的吊車梁A點最不利W’ny1—制動梁截面對其139設(shè)有制動結(jié)構(gòu)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。加強上翼緣的吊車梁，應(yīng)按下式驗算其整體穩(wěn)定。-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)1.6.4.2整體穩(wěn)定驗算設(shè)有制動結(jié)構(gòu)的吊車梁，側(cè)向彎曲剛度很大，整體穩(wěn)定得到保證，不140按效應(yīng)最大的一臺吊車的荷載標準值計算，且不乘動力系數(shù)。豎向撓度：水平撓度：1.6.4.3剛度驗算按效應(yīng)最大的一臺吊車的荷載標準值計算，且不乘動力系數(shù)。豎向撓141Mkx—豎向荷載標準值作用下梁的最大彎矩,Mky—跨內(nèi)一臺起重量最大吊車橫向水平荷載標準值作用下所產(chǎn)生的最大彎矩，Iy1——制動結(jié)構(gòu)截面對形心軸Y1的毛截面慣性

矩。對制動桁架應(yīng)考慮腹桿變形的影響，Iyl乘以0.7的折減系數(shù)。Mkx—豎向荷載標準值作用下梁的最大彎矩,142

構(gòu)造上：

選用合適的鋼材標號和沖擊韌性要求。構(gòu)造細部選用疲勞強度高的連接形式。

例：對于A6~A8級和起重量Q≥50t的A4，A5級吊車粱，其腹板與上翼緣的連接應(yīng)采用焊透的K形焊縫。1.6.4.4疲勞驗算構(gòu)造上：1.6.4.4疲勞驗算143A6～A8級吊車梁應(yīng)進行疲勞驗算1.受拉翼緣的連接焊縫處12.受拉區(qū)加勁肋端部23.受拉翼緣與支撐連接處的主體金屬34.連接的角焊縫4A6～A8級吊車梁應(yīng)進行疲勞驗算1.受拉翼緣的連接焊縫處12144采用一臺起重量最大吊車的荷載標準值，不計動力系數(shù)，按常幅疲勞問題計算。

αfΔσ≤[Δσ]

Δσ—應(yīng)力幅，Δσ=σmax-σmin；[Δσ]—循環(huán)次數(shù)n=2×106次時的容許應(yīng)力幅，按表2-11取用；αf—欠載效應(yīng)的等效系數(shù)采用一臺起重量最大吊車的荷載標準值，不計動力系數(shù)，按常幅疲勞145吊車梁連接與構(gòu)造機械加工：砂輪打磨、刨鏟需機械加工的部位： 對接焊縫引弧板切割處 重級工作制吊車梁受拉翼緣/腹板對接焊縫表面 重級工作制吊車梁受拉翼緣板邊緣機械加工部位受拉翼緣上不宜采用焊接連接其它構(gòu)件受拉翼緣吊車梁連接與構(gòu)造機械加工：砂輪打磨、刨鏟機械加工部位受拉翼緣146演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！147

1.1結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)布置1.2計算原理1.3支撐體系1.4屋蓋結(jié)構(gòu)1.5吊車梁設(shè)計單層廠房鋼結(jié)構(gòu)12/16/2022148單層廠房鋼結(jié)構(gòu)12/14/20221

一般說明

1.1結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)布置一般說明1.1結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)布置1491.1.1一般說明重型廠房的組成：

柱、屋架、吊車梁、天窗架、支撐。（圖2-1示）重型廠房結(jié)構(gòu)形式：單層剛(框)架多層剛架1.1.1一般說明重型廠房的組成：重型廠房結(jié)構(gòu)形式：150柱屋架吊車梁天窗架柱間支撐柱屋架吊車梁天窗架柱間支撐151屋蓋結(jié)構(gòu)體系：鋼屋架—大型屋面板結(jié)構(gòu)體系鋼屋架—檁條—輕型屋面板結(jié)構(gòu)體系橫梁—檁條—輕型屋面板結(jié)構(gòu)體系吊車的工作制等級與工作級別的對應(yīng)關(guān)系工作制等級輕級中級重級特重級工作級別A1～A3A4,A5A6,A7A8（按照吊車使用的頻繁程度）屋蓋結(jié)構(gòu)體系：鋼屋架—大型屋面板結(jié)構(gòu)體系鋼屋架—檁條—輕1521.影響柱網(wǎng)布置因素：1）生產(chǎn)工藝流程要求：2）結(jié)構(gòu)上的要求：在保證廠房具有必需的剛度和強度的同時，注意柱距和跨度的類別盡量少些，以利施工。

3）經(jīng)濟要求：4）模數(shù)要求：柱距L的取值:一般地，在跨度不小于30m、高度不小于14m、吊車額定起重量不小于50t時，柱距取12m較為經(jīng)濟;參數(shù)較小的廠房取6m柱距較為合適。如果采用輕型圍護結(jié)構(gòu)，則取大柱距15m，18m及24m較適宜。1.1.1.1柱網(wǎng)布置和計算單元1.1.1.1柱網(wǎng)布置和計算單元153圖2-2柱網(wǎng)布置計算單元圖2-2柱網(wǎng)布置計算單元154

2.溫度收縮縫:超出表2-2中數(shù)值時,應(yīng)考慮溫度應(yīng)力和溫度變形的影響

結(jié)構(gòu)情況

縱向溫度區(qū)段(垂直屋架或構(gòu)架跨度方向)橫向溫度區(qū)段(屋架或構(gòu)架跨度方向)柱頂為剛接柱頂為鉸接采暖房屋和非采暖地區(qū)的房屋熱車間和采暖地區(qū)的非采暖房屋露天結(jié)構(gòu)

220120150180100125120----

溫度區(qū)段長度表(m)表2-22.溫度收縮縫:縱向溫度區(qū)段(垂直屋架或構(gòu)架跨度方155拔柱：由于工藝要求或其它原因，有時需要將柱距局部加大。如圖2．2中，在縱向軸線B與橫向軸線L相交處不設(shè)柱子，因而導致軸線k和m之間的柱距增大，這種情形有時形象地稱為拔柱。托架（托梁）：上承屋架，下傳柱子。拔柱：由于工藝要求或其它原因，有時需要將柱距局部加大。如圖2156托架與屋架的連接疊接：構(gòu)造簡單，便于施工，但托架（托梁）受扭。

平接：可以有效地減輕托架（托梁）受扭的不利影響，較常用。托架與屋架的連接平接：可以有效地減輕托架（托梁）受扭157托梁與屋架的連接托梁與屋架的連接1581.1.1.2橫向框架及其截面選擇

橫向框架梁與柱的連接形式：剛接框架：（a)、（b）橫梁與柱子的剛接連接鉸接框架：（c）橫梁與柱子的鉸接連接。（a）（b）（c）1.1.1.2橫向框架及其截面選擇橫向框架梁與柱的連接159柱腳剛接：可以削減上柱柱頂?shù)膹澗刂担龃髾M向框架的剛度。鉸接框架：橫梁與柱子鉸接，適用于吊車起重量不很大的輕型維護結(jié)構(gòu)。

剛接框架：橫梁與柱子剛接。適用于設(shè)有雙層吊車，裝備硬鉤吊車等的單跨重型廠房。單層廠房鋼結(jié)構(gòu)概述課件160階梯形柱：上段柱：實腹式,格構(gòu)式。下段柱：綴條格構(gòu)式。分離式柱：吊車肢,屋蓋肢

優(yōu)點：減小兩肢在框架平面內(nèi)的計算長度,兩肢分別單獨承擔荷載。階梯形柱：上段柱：實腹式,格構(gòu)式。優(yōu)點：減小兩肢在框架平面161階梯形下柱的常見截面形式：圖2-6雙肢格構(gòu)式柱階形柱的上柱起重量較小的邊柱起重量≤50t的中柱起重量＞50t的中柱起重量較大的邊柱特大型廠房的下柱階梯形下柱的常見截面形式：圖2-6雙肢格構(gòu)式柱階形柱的162A6一A8級吊車的單跨廠房

柱子與基礎(chǔ)剛性連接

縱向剛度

橫向剛度

柱間支撐

屋架與柱子剛性連接

A6一A8級吊車的單跨廠房柱子與基礎(chǔ)剛性連接縱向剛度163

雙臂肩梁：剛度大，整體性好，適宜用于柱截面寬度較大（不小于900mm)的情形。肩梁：將各階柱段連在一起。肩梁

單臂肩梁（圖2-7a）

雙臂肩梁（圖2-7a）構(gòu)造要求：肩梁慣性矩宜大于上柱的慣性矩，其線剛度與下柱單肢線剛度之比一般宜不小于25，其高跨比可控制在0.35～0.5之間。肩梁：將各階柱段連在一起164單層廠房鋼結(jié)構(gòu)概述課件165單層廠房鋼結(jié)構(gòu)概述課件166荷載計算剛架內(nèi)力計算

1.2計算原理1.2計算原理167計算單元簡化單層房屋結(jié)構(gòu)

平面桁架

計算單元簡化單層房屋結(jié)構(gòu)平面168

橫向框架的結(jié)構(gòu)體系框架尺寸

橫向框架的跨度：廠房縱向定位軸線間的距離，一般采用6m的倍數(shù)，12m/18m/24m/30m/36m

L=Lk+λ1+λ2其中Lk為吊車梁的跨度；λ為柱軸線到吊車軌道中心的距離λ=A+B+C

橫向框架的高度：廠房室內(nèi)地坪至屋架下弦的凈空尺寸，

He=Hu+Hr+(200~300mm)橫向框架的結(jié)構(gòu)體系框架尺寸橫向框架的跨度：橫向框架169單層廠房鋼結(jié)構(gòu)概述課件170平面框架假定橫向框架承受結(jié)構(gòu)的豎向力和橫向水平力，一般情況下，各榀橫向框架受力及位移情況基本相同，結(jié)構(gòu)空間作用不明顯，為計算方便，以平面框架為橫向框架計算的基本單元，忽略結(jié)構(gòu)的空間作用。有必要時，才對結(jié)構(gòu)進行空間分析?？v向柱距相等時，僅需取一榀框架計算鋼屋架可簡化為實腹梁，等效慣性矩為 IB=(A1y12+A2y22)K格構(gòu)式框架柱可等效為實腹柱。等效慣性矩為IC=0.9IC0平面框架假定橫向框架承受結(jié)構(gòu)的豎向力和橫向水平力，一般情171單層廠房鋼結(jié)構(gòu)概述課件172橫向框架構(gòu)件剛度比超靜定體系內(nèi)力分布與各構(gòu)件剛度比有關(guān)。設(shè)計時一般可假定：上、下柱截面慣性矩之比為：邊柱I1:I3=4.5~15；中柱I2:I4=8~25；中柱、邊柱下柱慣性矩之比：I2:I1=1.2~12；橫梁與邊柱下柱慣性矩之比：IB:I1=1.2~12；最終選定截面若與初選截面相差較大，應(yīng)按最終選定截面重新進行內(nèi)力分析橫向框架構(gòu)件剛度比超靜定體系內(nèi)力分布與各構(gòu)件剛度比有關(guān)。設(shè)計1731.永久荷載（恒載）屋面恒載檁條自重屋架、其它構(gòu)件自重和圍護結(jié)構(gòu)自重2.可變荷載（活載）

屋面活荷載、雪荷載、積灰荷載、風荷載及吊車荷載。3.施工荷載1.2.1荷載計算屋面恒載2.可變荷載（活載）1.2.1荷載計算174

風荷載：標準值：

μz–風壓高度變化系數(shù)μs—體型系數(shù)βz—風振系數(shù)風荷載標準值Wk是沿垂直建筑物表面方向作用的，為方便將其投影到水平上。剛架計算單元寬b、跨度方向長為h范圍內(nèi)風荷載應(yīng)合力為：

投影到水平面上的值Po為：

風荷載：標準值：剛架計算單元寬b、跨度方向長為h175為簡化計算，引入當量慣性矩將格構(gòu)式拄和屋架換算為實腹式構(gòu)件進行內(nèi)力分析。

當量慣性矩：1.2.2剛架內(nèi)力計算

Aα和Aβ—分別為格構(gòu)柱兩肢（或屋架上下兩弦）截面積

Xα和Xβ—格構(gòu)式柱兩肢（屋架上下兩弦）的截面形心到格構(gòu)式柱截面中性軸的距離。

μ—反映剪力和幾何形狀的修正系數(shù)。μ=0.9平行弦μ=0.8上弦坡度i=0.1μ=0.7上弦坡度i=0.1251.2.2剛架內(nèi)力計算Aα和Aβ—分別為格構(gòu)柱兩肢176對于屋架：其當量慣性矩為：

h—為上下兩弦截面形心之間的距離。屋架尺寸未定時，可按下式估算其當量慣性矩。

Mmax—簡支屋架在屋面荷載作用下的跨中彎矩。f—弦桿抗拉強度設(shè)計值。對于屋架：其當量慣性矩為：177內(nèi)力分析：依疊加原理，內(nèi)力分析只需針對幾種基本類型進行。

單跨剛架：（1）永久荷載；（2）屋面活荷載；（3）左風（右風荷載）；（4）吊車左（右）剎車力；（5）吊車小車靠近左（右）時的重力。手算或電算內(nèi)力分析：178按照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009)的規(guī)定，結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)根據(jù)使用過程中在結(jié)構(gòu)上可能同時出現(xiàn)的荷載，按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)，依照組合規(guī)則進行荷載效應(yīng)的組合，并取最不利組合進行設(shè)計。1.2.3內(nèi)力組合原則按照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009)的規(guī)定，結(jié)構(gòu)設(shè)計179對于一般的剛(框)架，按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，構(gòu)件和連接可取下列簡化公式中的最不利值確定：SGK、SQK—按規(guī)范規(guī)定的標準值算得的永久荷載效應(yīng)和可變荷載效應(yīng)

γG、γQ—永久荷載分項系數(shù)和可變荷載分項系數(shù)對于一般的剛(框)架，按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，構(gòu)件和連接可180荷載效應(yīng)組合的目的：找到最不利組合情形對構(gòu)件和連接進行校核。分別按校核構(gòu)件中出現(xiàn)的內(nèi)力，尋求它們分別取可能的最大值時的組合進行校核。受彎構(gòu)件：荷載效應(yīng)組合的目的：找到最不利組合情形對構(gòu)件和連接進行校核181壓彎構(gòu)件：壓彎構(gòu)件：182內(nèi)力組合表內(nèi)力組合表1831柱間支撐

1.3支撐體系2屋蓋支撐1柱間支撐1.3支撐體系2屋蓋支撐184下層柱間支撐：吊車梁下部的柱間支撐1.3.1柱間支撐上層柱間支撐：吊車梁上部的柱間支撐剛性系桿剛性系桿下層柱間支撐上層柱間支撐垂直支撐下層柱間支撐：吊車梁下部的柱間支撐1.3.1柱間支撐上層柱1851.柱間支撐的布置：1）每列柱都要設(shè)柱間支撐。2）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。3）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(yīng)力的影響。

4）上層柱間支撐除了要在下層柱間支撐布置的柱間設(shè)置外,還應(yīng)當在每個溫度區(qū)段的兩端設(shè)置。5）每列柱頂均要布置剛性系桿。

1.柱間支撐的布置：186吊車梁工程實例格構(gòu)柱吊車梁吊車梁工程實例格構(gòu)柱吊車梁187格構(gòu)柱吊車梁吊車梁格構(gòu)柱吊車梁吊車梁1882.柱間支撐的作用：1）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、縱向地震力等。2）減少柱在平面外的計算長度。3)保證廠房的縱向剛度。2.柱間支撐的作用：1893.柱間支撐的形式：(a)單層十字形；(b)人字形；(c)門形;(d)雙層十字形下層柱間支撐的形式(a)十字形；(b)人字形；(c)V字形上層柱間支撐的形式3.柱間支撐的形式：(a)單層十字形；(b)人字形；(c)1901.3.2屋蓋支撐

屋蓋上弦橫向水平支撐屋蓋下弦橫向水平支撐屋蓋下弦縱向水平支撐豎向支撐系桿1.3.2屋蓋支撐屋蓋上弦橫向水平支撐191圖2．16屋蓋支撐作用示意圖

1.保證屋蓋結(jié)構(gòu)的幾何穩(wěn)定性。

幾何可變體系屋架側(cè)傾幾何不變體系屋架穩(wěn)定1.3.2.1屋蓋支撐的作用

圖2．16屋蓋支撐作用示意圖幾何可變體幾何不變體1.3.192

2.保證屋蓋的剛度和空間整體性

橫向水平支撐是一個水平放置(或接近水平放置)的桁架,支座是柱或垂直支撐。縱向水平支撐：提高屋架平面內(nèi)（橫向）抗彎剛度，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。2.保證屋蓋的剛度和空間整體性193

3.為弦桿提供適當?shù)膫?cè)向支承點

支撐可作為屋架弦桿的側(cè)向支承點，減小弦桿在屋架平面外的計算長度，保證受壓上弦桿的側(cè)向穩(wěn)定，并使受拉下弦保持足夠的側(cè)向剛度。

4.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。5.保證結(jié)構(gòu)安裝時的穩(wěn)定與方便

3.為弦桿提供適當?shù)膫?cè)向支承點1941.3.2.2屋蓋支撐的布置

1.上弦橫向水平支撐布置原則:在有檁條或只采用大型屋面板的屋蓋中都應(yīng)設(shè)置屋架上弦橫向水平支撐，當有天窗架時，天窗架上弦也應(yīng)設(shè)置橫向水平支撐。

設(shè)置在房屋的兩端,一般設(shè)在第一個柱間或設(shè)在第二個柱間,間距L0≤60m。1.3.2.2屋蓋支撐的布置1.上弦橫向水平支撐布置原195上弦橫向水平支撐布置圖上弦橫向水平支撐布置圖1962.下弦橫向水平支撐布置原則：當跨度L≥18m；設(shè)有懸掛式吊車起重量大于5噸；廠房內(nèi)設(shè)有較大的振動設(shè)備。與上弦橫向水平支撐布置在同一柱間。3.縱向水平支撐布置原則：廠房內(nèi)設(shè)有托架，或有較大噸位的重級、中級工作制的橋式吊車；或有壁行吊車，或有鍛錘等大型振動設(shè)備；以及當房屋較高，跨度較大，空間剛度要求高時。2.下弦橫向水平支撐布置原則：3.縱向水平支撐布置原則197下弦水平支撐布置圖下弦水平支撐布置圖198

4.垂直支撐布置原則：所有房屋中均應(yīng)設(shè)置垂直支撐。梯形屋架在跨度L≤30m，三角形屋架在跨度L≤24m時，僅在跨度中央設(shè)置一道。當跨度大于上述數(shù)值時宜在跨度1／3附近或天窗架側(cè)柱外設(shè)置兩道。梯形屋架不分跨度大小，其兩端還應(yīng)各設(shè)置一道，當有托架時則由托架代替。垂直支撐與上、下弦橫向水平支撐布置在同一柱間。4.垂直支撐布置原則：199屋蓋支撐布置圖屋蓋支撐布置圖200屋架的垂直支撐布置屋架的垂直支撐布置201

5.系桿

剛性系桿：能承受拉力也能承受壓力的系桿。柔性系桿：只能承受拉力的系桿。作用：為沒有參與組成空間穩(wěn)定體的屋架提供上下弦的側(cè)向支承點。布置原則：在垂直支撐的平面內(nèi)一般設(shè)置上下弦系桿；屋脊節(jié)點及主要支承節(jié)點處需設(shè)置剛性系桿，天窗側(cè)柱處及下弦跨中或跨中附近設(shè)置柔性系桿；當屋架橫向支撐設(shè)在端部第二柱間時，第一柱間所有系桿均應(yīng)為剛性系桿。5.系桿202

各種支撐都是一個平面桁架，桁架的腹桿一般采用交叉斜桿。1.3.2.3屋蓋支撐的桿件及支撐的計算原則豎腹桿：豎桿弦桿：相鄰屋架弦桿兼作橫向支撐桁架的弦桿腹桿

支撐桁架

斜腹桿：支撐1.3.2.3屋蓋支撐的桿件及支撐的計算原則豎腹桿：203屋蓋支撐受力比較小，一般不進行內(nèi)力計算，桿件截面常按容許長細比來選。拉桿——單角鋼壓桿——雙角鋼當支撐桁架受力較大，應(yīng)按桁架體系計算內(nèi)力，按圖示拉桿（壓桿退出工作）計算并據(jù)以選擇截面。

屋蓋支撐受力比較小，一般不進行內(nèi)力計算，桿件204

桁架的內(nèi)力計算

1.4鋼屋架設(shè)計桁架桿件的計算長度桿件截面型式一般構(gòu)造要求與截面選擇桁架的節(jié)點設(shè)計桁架施工圖桁架的內(nèi)力計算1.4鋼屋架設(shè)計桁架桿件的205桁架是指由直桿在端部相互連接而組成的格子式結(jié)構(gòu)。桁架中的桿件大部分情況下只受軸線拉力或壓力。應(yīng)力在截面上均勻分布，桁架用料經(jīng)濟，結(jié)構(gòu)的自重小，易于構(gòu)成各種外形以適應(yīng)不同的用途。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(jié)構(gòu)是不經(jīng)濟的，這時都要用桁架。

1.4.1屋架外形及腹桿形式1.4.1.1桁架的應(yīng)用桁架是指由直桿在端部相互連接而組成的格子式結(jié)構(gòu)。桁架中的桿件2061.4.1.2桁架的外形及腹桿形式

芬克式腹桿人字式腹桿豪式腹桿人字式腹桿再分式腹桿人字式腹桿交叉式腹桿三角形屋架梯形屋架平行弦屋架1.4.1.2桁架的外形及腹桿形式芬克式腹桿人字式腹桿豪式腹2071.4.1.3確定桁架形式的原則

三角形屋架：適合于波形石棉瓦、瓦楞鐵皮,坡度一般在1/3～1/2

梯形屋架：壓型鋼板和大型鋼筋混凝土屋面板，坡度一般在1/2～1/8

1.滿足使用要求：

1.4.1.3確定桁架形式的原則三角形屋架：適合于波形2082.受力合理：

1）弦桿：使各節(jié)間弦桿的內(nèi)力相差不太大。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(nèi)力才比較接近。2）腹桿：應(yīng)使長桿受拉短桿受壓，且腹桿數(shù)量宜少，腹桿總長度也應(yīng)較小。2.受力合理：2）腹桿：應(yīng)使長桿受拉短桿受壓，且腹桿數(shù)209

單向斜桿式：斜腹桿受拉豎腹桿受壓合理

斜腹桿受壓豎腹桿受拉不合理

單向斜桿式：斜腹桿受拉斜腹桿受壓210再分式腹桿∶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弦桿在屋架平面內(nèi)的長比。交叉式腹桿∶主要用于可能從不同方向受力的支撐體系。

再分式腹桿交叉式腹桿

再分式腹桿∶減少受壓上弦節(jié)間尺寸，避再分式腹桿交叉式腹桿2113.制造簡單及運輸與安裝方便

桿件數(shù)量少，節(jié)點少，桿件尺寸劃一及節(jié)點構(gòu)造形式劃一。平行弦桁架最容易符合上述要求。4.綜合技術(shù)經(jīng)濟效果好

3.制造簡單及運輸與安裝方便212三角形屋架下弦下沉，弦桿交角增大，方便制造，屋架重心降低，提高了穩(wěn)定性。可有效降低屋架對支撐結(jié)構(gòu)的推力。根據(jù)不同的條件桁架形式可以有很多變化三角形屋架下弦下沉，弦桿交角增大，方便制造，屋架重心降低，213

跨度L—工藝及使用要求高度H—經(jīng)濟、剛度、運輸、坡度等

各種屋架中部高度：

三角形屋架：中部高度H≈(1/6～1/4)L

梯形屋架：中部高度H≈(1/10～1/6)L端部高度H0≈(1.8～2.1m)

1.4.3.4桁架主要尺寸的確定

1.4.3.4桁架主要尺寸的確定2141.荷載分項系數(shù)及荷載組合系數(shù)按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》選取。2.按節(jié)點荷載作用下的鉸接平面桁架分析內(nèi)力，常用的內(nèi)力分析方法有圖解法、解析法、電算。具體分析時，可先分別計算全跨和半跨單位節(jié)點荷載作用下的內(nèi)力，根據(jù)不同的荷載組合，列表計算。1.4.2桁架內(nèi)力計算1.4.2桁架內(nèi)力計算215計算內(nèi)力系數(shù)計算內(nèi)力系數(shù)2163.節(jié)點剛性影響

節(jié)點剛性引起桿件次應(yīng)力，次應(yīng)力一般較小，不予考慮。但荷載很大的重型桁架有時需要計入次應(yīng)力的影響。4.桿件的內(nèi)力變號屋架中部某些桿件在全跨荷載時受拉，而在半跨荷載時可能受壓。

半跨荷載：活荷載、雪荷載、積灰荷載、單側(cè)施工3.節(jié)點剛性影響2175.節(jié)間荷載作用的屋架將節(jié)間荷載分配到相鄰的節(jié)點上，按只有節(jié)點荷載作用的屋架計算各桿內(nèi)力。

5.節(jié)間荷載作用的屋架218直接承受節(jié)間荷載的弦桿為壓彎構(gòu)件（N，M）。局部彎矩M理