鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)

2023/10/61單層工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)2023/10/621概述2023/10/63一、鋼結(jié)構(gòu)廠房的應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)廠房的特點(diǎn)：承載能力大，整體剛度大，抗震性能好，耐熱（但不耐火），制做安裝運(yùn)輸都方便，因此在重型廠房及大型廠房中應(yīng)用很普遍。2023/10/641、大型冶金廠房：煉鋼車間、軋鋼車間，如鞍鋼，首鋼，武鋼，寶鋼的主要廠房都是鋼結(jié)構(gòu)。2023/10/6鋼結(jié)構(gòu)建工系王湛52、重型機(jī)械制造廠房，如哈爾濱電機(jī)廠大型電機(jī)裝配車間等，通常大型裝配車間配有雙層吊車，這里主要是柱子的計(jì)算及構(gòu)造。2023/10/6鋼結(jié)構(gòu)建工系王湛63、大型造船廠，火力發(fā)電廠，飛機(jī)制造車間，過去通常做成平面結(jié)構(gòu)，而近年來，則多采用平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)或懸索結(jié)構(gòu)。2023/10/672023/10/6鋼結(jié)構(gòu)建工系王湛8二、單層廠房結(jié)構(gòu)的組成2023/10/691、柱＋屋架(平面結(jié)構(gòu)）2、吊車梁──連接兩平面結(jié)構(gòu)3、支撐體系（屋蓋支撐，柱間支撐）4、屋蓋：屋架、支撐（上、下橫向弦水平支撐，縱向水平支撐，垂直支撐，系桿）、檁條（屋面板）、天窗。2023/10/610三、廠房設(shè)計(jì)程序1、結(jié)構(gòu)選型及整體布置，根據(jù)工藝要求，確定廠房的長(zhǎng)、寬尺寸，確定柱網(wǎng)，確定框架形式及尺寸（屋架），吊車梁系統(tǒng)及墻架支撐體系。2、構(gòu)件設(shè)計(jì)：構(gòu)造、計(jì)算3、施工圖（工程師語言）2023/10/611§2廠房結(jié)構(gòu)的整體布置2023/10/612一、柱網(wǎng)布置主要取決于工藝要求，另外：從結(jié)構(gòu)考慮：應(yīng)將柱子設(shè)在同一軸線上，形成框架，保證橫向剛度。從經(jīng)濟(jì)考慮：增大柱距，吊車梁跨度增大，需增設(shè)托架，費(fèi)鋼，但柱基礎(chǔ)減少，通過比較確定。從統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化考慮：跨度以3M為模數(shù)，柱距以6M為模數(shù)。2023/10/6132023/10/614二、溫度縫按規(guī)范要求橫向、縱向均應(yīng)設(shè)縫?？梢栽O(shè)單柱，也可以設(shè)雙柱來實(shí)現(xiàn)溫度縫構(gòu)造。2023/10/6鋼結(jié)構(gòu)建工系王湛152023/10/616三、屋蓋結(jié)構(gòu)布置有檁體系、無檁體系無檁：上鋪大型屋面板，有6M、12M兩種。其優(yōu)點(diǎn)是橫向剛度大，整體性好，構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工快；自重大，抗震不如有檁。有檁：重量輕，用料省，輕便，便于運(yùn)輸、安裝；但構(gòu)件數(shù)量多，型號(hào)多，構(gòu)造復(fù)雜，吊裝次數(shù)多，橫向剛度差。2023/10/617§3廠房結(jié)構(gòu)的支撐體系支撐體系由屋蓋支撐和柱間支撐組成2023/10/618一、屋蓋支撐2023/10/6191、分類：上弦橫向水平支撐下弦橫向水平支撐（下弦）縱向水平支撐垂直支撐系桿。2023/10/6202、作用：保證鋼屋蓋的空間穩(wěn)定性──形成幾何不可變體系。2023/10/621保證屋架受壓上弦平面外穩(wěn)定，同時(shí)減小下弦的受迫震動(dòng)。2023/10/6鋼結(jié)構(gòu)建工系王湛22承受和傳遞縱向水平力：有作用于山墻的風(fēng)荷載，懸掛吊車縱向剎車力及安裝使用過程中的其他縱向力（如地震力）?？v向水平支撐將力傳給柱間支撐最后傳到基礎(chǔ)。2023/10/623增加廠房的整體剛度。2023/10/6243、屋蓋支撐的布置上弦橫向水平支撐在無檁體系中，盡管有大型屋面板可以作為橫向支撐，但考慮施工中條件不好，焊接質(zhì)量難以保證，加上施工過程中屋蓋系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性要求，必須設(shè)置。一般設(shè)在第一或第二柱間及溫度縫區(qū)段兩端的第一柱間，且一般不超過60米要加設(shè)一道，廠房大于66M時(shí)，跨中要設(shè)一道。2023/10/625無天窗時(shí)的上弦橫向水平支撐布置2023/10/626有天窗時(shí)的上弦橫向水平支撐布置2023/10/6鋼結(jié)構(gòu)建工系王湛27下弦橫向水平支撐當(dāng)跨度大于18M，或小于18M但有懸掛吊車，或廠房?jī)?nèi)有震動(dòng)設(shè)備，或山墻抗風(fēng)柱支在下弦上。要設(shè)在與上弦橫向水平支撐的同一柱間。2023/10/628縱向水平支撐a.硬鉤吊車或抓斗等類似吊車；b.設(shè)有壁行吊車或雙層吊車的廠房；c.有5t以上鍛錘的廠房；d.屋蓋有托架和中間屋架時(shí)；e.跨度≥30M,軌頂標(biāo)高≥15M，并有大噸位吊車。（輕、中級(jí)>30噸，重級(jí)>10噸），一般設(shè)在兩邊。2023/10/6292023/10/630垂直支撐──形成幾何不可變體系的必要構(gòu)件，與上、下橫向水平支撐一起形成“盒子”，作為幾何不可變基本單元。梯形屋架，Ｌ≤30M時(shí)，兩邊各一道跨中一道；三角形屋架，Ｌ≤24M時(shí)，僅在跨度中央設(shè)置一道。Ｌ>30M時(shí)，三角形屋架宜在跨度1/3附近設(shè)置兩道，梯形屋架除兩邊的外還應(yīng)在天窗架側(cè)柱外設(shè)置兩道。2023/10/6312023/10/632系桿在橫向水平支撐基礎(chǔ)上使其它屋架形成穩(wěn)定的不可變體系。能承受壓力的為剛性系桿，只能受拉的為柔性系桿，如當(dāng)橫向支撐設(shè)在第二柱間，則在第一柱間應(yīng)設(shè)剛性系桿，以傳遞山墻風(fēng)荷。檁條和大型屋面板都可作為系桿使用，故上弦不另設(shè)系桿，只是在屋脊及兩端加設(shè)以保證屋架直立。所有系桿必須連在橫向支撐節(jié)點(diǎn)上。系桿的布置原則是：在垂直支撐的平面內(nèi)設(shè)置上下弦系桿，屋脊節(jié)點(diǎn)及主要支撐節(jié)點(diǎn)處設(shè)剛性系桿，天窗側(cè)柱處及下弦跨中或跨中附近設(shè)柔性系桿。當(dāng)屋架橫向支撐設(shè)在端部第二柱間時(shí)，第一柱間所有系桿均為剛性系桿。2023/10/6334、屋蓋支撐形式及截面選擇支撐受力很小。因此，通常按容許長(zhǎng)細(xì)比選截面，一般按壓桿設(shè)計(jì)。截面形式可為單角鋼（柔性），也可為雙角鋼（剛性），與屋架用C級(jí)螺栓相連。2023/10/634當(dāng)房屋較高，跨度較大且基本風(fēng)壓也較大時(shí)，橫向和縱向水平支撐應(yīng)按桁架體系計(jì)算，桿件截面根據(jù)桿件計(jì)算內(nèi)力確定2023/10/635二、柱間支撐2023/10/6361·作用：保證廠房縱向剛度；承受縱向荷載傳遞至基礎(chǔ)；為框架柱提供平面外支撐，減小平面外計(jì)算長(zhǎng)度。2023/10/6372·設(shè)置：≤60M設(shè)一道。其形式與屋蓋支撐一樣要保證交角不小于30°，一般在35°~55°之間。2023/10/638§4鋼屋架的設(shè)計(jì)2023/10/639一、鋼屋架的受力特點(diǎn)及類型1.特點(diǎn)：形狀接近于彎矩圖。所有桿件（絕大部分）都為軸心受力，因此截面上應(yīng)力分布均勻，材料使用充分。2023/10/6402.分類：按受力大小，截面形式可分為三類：普通鋼屋架：A)截面形式為雙角鋼組成的T形或十字形，在桿件匯交處通過節(jié)點(diǎn)板相連。B)取材容易，構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造安裝方便，與支撐體系形成的結(jié)構(gòu)整體剛度大，工作性能可靠。C)采用型鋼，故自重大，用鋼量多，跨度太大、太小時(shí)都不經(jīng)濟(jì)，一般適用跨度為18M～36M。2023/10/641鋼管屋架采用無縫或有縫鋼管制成，由于鋼管截面剛度大，抗扭性能、抗壓性能好，相對(duì)角鋼更加合理，與之相比可省鋼20%以上。另外，表面積小，易于防腐。耐久性好，只是過去焊接工藝、加工工藝有問題，阻礙了使用。目前已有自動(dòng)切管機(jī)，管與管的搭接可以直接貫接，不用節(jié)點(diǎn)板。2023/10/642輕型鋼屋架由小于L45×4或L56×36×4以下的單角鋼和圓鋼組成，具有用鋼量少，自重輕，抗震性能好等特點(diǎn)。一般跨度小于18M，吊車起重量不大于5t的輕級(jí)、中級(jí)工作制吊車。2023/10/643按截面形式分為平面桁架和空間桁架兩種2023/10/644二、鋼屋架的外形、腹桿布置

及尺寸1、基本原則：要滿足經(jīng)濟(jì)、適用、制造、安裝方便等原則。從使用角度：其外形要與屋面材料相適應(yīng)，如采用瓦類、鐵皮等，要求坡度陡一點(diǎn)，利于排水，一般為；當(dāng)采用卷材防水屋面時(shí)，坡度可小一些，一般為。2023/10/645從經(jīng)濟(jì)角度：外形應(yīng)盡量和彎矩圖相似，桿件應(yīng)使短桿受壓、長(zhǎng)桿受拉，桿件夾角為30~60度，且應(yīng)使盡可能多的桿件軸心受力。制造安裝方便：構(gòu)造合理、簡(jiǎn)單、節(jié)點(diǎn)數(shù)目少、桿件型號(hào)少，在工廠制作部分應(yīng)以運(yùn)輸能力而定。2023/10/6462、屋架外形：三角形、梯形、平行弦、三鉸拱2023/10/6472023/10/648三角形：一般用于陡坡情況，有檁屋蓋。缺點(diǎn)：弦桿內(nèi)力不均勻，支座內(nèi)力大，跨中很小。梯形屋架：優(yōu)點(diǎn)：外形與彎矩圖相近，因而弦桿內(nèi)力沿跨度內(nèi)分布較均勻，用料經(jīng)濟(jì)。按腹桿布置可分為人字式和再分式，原則是使上弦桿不受節(jié)間荷載，在跨度較大的時(shí)候必須這樣做。2023/10/649平行弦屋架：常用作單坡屋面及托架，規(guī)格統(tǒng)一，構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于制造，但弦桿內(nèi)力很不均勻。三鉸拱屋架：主要用于輕型鋼屋架，跨度<18M2023/10/6503、屋架的主要尺寸：跨度：柱網(wǎng)軸線間距為屋架的標(biāo)志跨度，一般以3M為模數(shù)。計(jì)算跨度是屋架兩端支座反力的距離。2023/10/651封閉結(jié)合的屋架簡(jiǎn)支于鋼筋混凝土或磚柱時(shí)考慮屋架一定的構(gòu)造尺寸， ～非封閉結(jié)合、屋架簡(jiǎn)支于柱上，封閉結(jié)合且屋架與柱剛接。－上柱寬度非封閉結(jié)合且屋架與柱剛接，－兩側(cè)內(nèi)移尺寸2023/10/6522023/10/653高度：──建筑要求及運(yùn)輸要求（≤3.85M）────使桁架桿件總重最小的高度2023/10/654方法：A)確定端高：陡坡梯形屋架為0.5~1M緩坡梯形屋架：1.8~2.1M剛接時(shí)一般不小于一般1.8~2.4M2023/10/655B)跨中高度：──坡度一般梯形屋架和平行弦屋架：三角形屋架：2023/10/656起拱：為了防止變形過大影響正常使用，對(duì)于≥15M的三角形屋架和≥24M梯形和平行弦屋架，采用起拱，一般為2023/10/657三、鋼屋架桿件設(shè)計(jì)2023/10/658１、桿件靜力計(jì)算荷載匯集：永久荷載：屋面構(gòu)造（屋面板、保溫、防水、檁條等）屋架及支撐天窗及吊頂?shù)淖灾乜勺兒奢d：使用活荷（懸掛吊車、屋面活荷、積灰）風(fēng)荷載雪荷載59匯集后的荷載為面荷載，將其化為節(jié)點(diǎn)荷載——荷載標(biāo)準(zhǔn)值；——荷載分項(xiàng)系數(shù)，永久荷載1.2，可變荷載1.4，這里可變荷載不加組合系數(shù)其中，屋架及支撐自重可按經(jīng)驗(yàn)估算。──標(biāo)志跨度、單位m60桿件內(nèi)力計(jì)算及組合A)桿力計(jì)算：理想直桿，各桿匯交于節(jié)點(diǎn)，全部鉸接，采用圖解法（不起拱）圖解方法：1)按比例繪出桁架；2)將各荷載（桿力）之間劃分區(qū)間，作用單位力；3)首先作外力平衡；4)通過節(jié)點(diǎn)平衡推出各桿力；5)確定桿力系數(shù)大小及方向（拉、壓）。2023/10/661Ｂ）桿力組合：原則──組合出可能的最不利的桿件內(nèi)力。全跨永久荷載＋全跨可變荷載屋架自重＋單跨屋面板＋半跨施工荷載全跨永久荷載＋半跨雪荷詳見內(nèi)力組合表2023/10/662２、桿件計(jì)算長(zhǎng)度和容許長(zhǎng)細(xì)化上弦：

（兩塊大型屋面板寬，三點(diǎn)焊）2023/10/6鋼結(jié)構(gòu)建工系王湛63下弦：平面外支撐長(zhǎng)度端斜桿：(節(jié)點(diǎn)拉桿少，壓力大)2023/10/664中央豎桿：（斜截面繞軸）2023/10/665再分式：，

，（壓力）2023/10/6662023/10/667一般腹桿：鋼管，輕型鋼屋架不加節(jié)點(diǎn)板，嵌固作用小，2023/10/668３、截面形式和選擇形式截面形式：原則──等穩(wěn)定通常選用雙角鋼組成Ｔ字形截面，前面已經(jīng)確定了各桿件的平面內(nèi)及平面外的計(jì)算長(zhǎng)度，通過等穩(wěn)定原則，可以確定各桿件的截面形式。2023/10/6692023/10/6702023/10/671有時(shí)為了解決構(gòu)造問題，再進(jìn)行必要調(diào)整，如下弦桿為了連接支撐，采用不等肢角鋼短肢相拼；端豎桿，應(yīng)采用不等肢角鋼長(zhǎng)肢相拼，為了連接垂直支撐，通常用等肢角鋼，等等。2023/10/672截面選擇：a.按強(qiáng)度及穩(wěn)定選擇截面（按第四章），同時(shí)應(yīng)滿足容許長(zhǎng)細(xì)比的要求。

2023/10/673對(duì)于拉桿應(yīng)考慮螺栓孔的削弱，當(dāng)孔位于節(jié)點(diǎn)板區(qū)域且距離節(jié)點(diǎn)板邊緣大于100mm時(shí)，可不考慮截面削弱。2023/10/6鋼結(jié)構(gòu)建工系王湛74b.為了保證兩個(gè)角鋼共同工作要求在兩處角鋼之間加設(shè)墊板。(壓桿)（拉桿）且每桿兩固定支撐點(diǎn)間不少于２塊墊板。2023/10/675c.為了便于下料制作，桿件種類一般不超過５～６種。2023/10/6764·節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)1）一般要求各桿的重心線應(yīng)在節(jié)點(diǎn)上匯交于一點(diǎn)；2023/10/677角鋼肢背至重心線的距離取5mm的模數(shù)；節(jié)點(diǎn)上腹桿與腹桿、腹桿與弦桿之間的凈距不小于15～20mm；2023/10/678通常節(jié)點(diǎn)板伸出弦桿角鋼10～15mm；2023/10/679有檁設(shè)計(jì)時(shí)，節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)弦桿角鋼背5～10mm；2023/10/680節(jié)點(diǎn)板的形狀應(yīng)盡量歸整，一般至少有兩條邊平行。2023/10/6812）計(jì)算與構(gòu)造確定節(jié)點(diǎn)構(gòu)造；計(jì)算焊縫；確定節(jié)點(diǎn)板形狀及尺寸。2023/10/6825·施工圖的繪制當(dāng)屋架對(duì)稱時(shí)，可只繪半個(gè)屋架施工圖；大型屋架則需按運(yùn)輸單元繪制。一、概述目的：掌握鋼結(jié)構(gòu)圖的圖示特點(diǎn)和表示方法；掌握制圖標(biāo)準(zhǔn)中常用的型鋼的標(biāo)注和焊接代號(hào)。鋼結(jié)構(gòu)：由各種型鋼和鋼板連接而成的承重結(jié)構(gòu)。主要用于廠房，高層建筑，大跨度結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：材料的強(qiáng)度高、塑性和韌性好；材質(zhì)均勻，與力學(xué)計(jì)算的假定比較符合；鋼結(jié)構(gòu)制作簡(jiǎn)便，施工周期短；鋼結(jié)構(gòu)的重量輕；鋼材耐腐蝕性差；鋼材耐熱不耐火。二、型鋼及其連接焊縫連接鉚釘連接螺栓連接

普通螺栓連接高強(qiáng)螺栓連接

三、型鋼代號(hào)及標(biāo)注方法鋼板tb－b×tl角鋼：有等邊和不等邊兩種等邊角鋼（等肢角鋼）不等邊角鋼（不等肢角鋼）dbb×dl63×51865bdBB×b×dl90×56×68810槽鋼hNll30a工字鋼hbdNl32cl鋼管dtφd×tl四、焊縫代號(hào)及其標(biāo)注方法h引出線輔助符號(hào)圖形符號(hào)焊縫尺寸圖形符號(hào)：?jiǎn)蚊尜N角焊縫雙面貼角焊縫I形焊縫V形焊縫輔助符號(hào)：周圍及現(xiàn)場(chǎng)施焊焊縫符號(hào)三面焊縫符號(hào)第二節(jié)鋼屋架施工圖的閱讀鋼結(jié)構(gòu)圖一、鋼屋架的結(jié)構(gòu)形式及其桿件二、鋼屋架結(jié)構(gòu)施工圖的閱讀三、鋼屋架的繪圖步驟一、鋼屋架的結(jié)構(gòu)形式及其桿件三角形屋架梯形屋架鋼屋架組成豎桿斜桿腹桿上弦桿下弦桿上弦節(jié)點(diǎn)下弦節(jié)點(diǎn)屋脊節(jié)點(diǎn)跨中節(jié)點(diǎn)支座節(jié)點(diǎn)二、鋼屋架結(jié)構(gòu)施工特的閱讀

15071508150715071508150825302850-271.0+279.0桿件軸線長(zhǎng)度桿件內(nèi)力0.00-269.0-269.0-