重型廠房鋼結(jié)構(gòu)課件

重型廠房鋼結(jié)構(gòu)2.1結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)佈置

2.1.1一般說明

2.1.1.1柱網(wǎng)佈置和計(jì)算單元

2.1.2屋架外形及腹桿形式

2.1.1.3柱間支撐

2.1.2.1桁架的定義、特點(diǎn)及應(yīng)用

2.1.1.2橫向框架及其截面選擇

2.1.2.4桁架主要尺寸的確定

2.1.2.2桁架的外形及腹桿形式

2.1.3.1屋蓋支撐的作用

2.1.3.2屋蓋支撐的佈置

2.1.2.3確定桁架形式的原則

2.1.3屋蓋支撐2.1.3.3屋蓋支撐的桿件及計(jì)算原則

22.1.1一般說明

結(jié)構(gòu)形式：重型廠房一般取單層剛(框)架結(jié)構(gòu)形式，也有一部分為多層剛架。屋面結(jié)構(gòu)體系：可採用鋼屋架-大型屋面板結(jié)構(gòu)體系，亦可採用鋼屋架-檁條-輕型屋面板結(jié)構(gòu)體系，或橫樑-檁條-輕型屋面板結(jié)構(gòu)體系。典型單層單跨廠房構(gòu)造：如簡圖吊車工作級(jí)別：按照吊車使用的繁重程度，國家標(biāo)準(zhǔn)(GB3811)將其分為八個(gè)工作級(jí)別，稱為A1~A8。工作制等級(jí)與工作級(jí)別之間的對(duì)應(yīng)關(guān)係見表。2.12.1.1.1柱網(wǎng)佈置和計(jì)算單元-1柱網(wǎng)佈置要求：廠房的柱網(wǎng)佈置要綜合考慮工藝、結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)等諸多因素來確定，同時(shí)還應(yīng)注意符合標(biāo)準(zhǔn)化模數(shù)的要求。

1、對(duì)生產(chǎn)工藝流程的要求。包括預(yù)期的擴(kuò)建和工藝設(shè)備更新的需求。這些要求往往涉及到設(shè)備基礎(chǔ)，地下管溝等與柱基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)佈置。2、對(duì)結(jié)構(gòu)上的要求。在保證廠房具有必需的剛度和強(qiáng)度的同時(shí)，注意柱距和跨度的類別儘量少些，以利於施工。

2.1.1.1柱網(wǎng)佈置和計(jì)算單元-2

3、經(jīng)濟(jì)因素：柱櫃的大小，直接影響佈置在柱距間的構(gòu)件。加大柱距一般可減少處理地基的費(fèi)用和基礎(chǔ)的造價(jià)，但將使佈置在柱距間的構(gòu)件的材料增加。合理的柱網(wǎng)佈置應(yīng)使總的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)最佳。

合理柱網(wǎng)：跨度、高度、吊車噸位較大時(shí)，柱距取12m較為經(jīng)濟(jì)；參數(shù)較小時(shí)取6m柱距較為合適；採用輕型圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，則取15m、18m及24m大柱距較適宜；位於軟弱地基上的重型廠房，應(yīng)採用較大柱距。

2.1.1.1柱網(wǎng)佈置和計(jì)算單元-3溫度縫設(shè)置：當(dāng)廠房的縱向或橫向尺寸較大時(shí)，一般應(yīng)按要求設(shè)置溫度縫，以避免結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生過大的溫度應(yīng)力。若尺寸較大但未設(shè)置時(shí)，應(yīng)考慮溫度應(yīng)力和溫度變形影響。溫度收縮縫有雙柱和單柱兩種，在地震區(qū)域宜佈置雙柱收縮縫。

拔柱情形：由於工藝或其他原因要求，有時(shí)需要將標(biāo)準(zhǔn)柱網(wǎng)局部拔柱。拔柱處應(yīng)佈置托梁或托架。

2.1.1.1柱網(wǎng)佈置和計(jì)算單元-4計(jì)算單元作用：進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，為明確橫向框架所承擔(dān)的荷載，必須以計(jì)算單元表示。計(jì)算單元?jiǎng)澐衷瓌t：單元?jiǎng)澐謶?yīng)根據(jù)柱網(wǎng)的佈置，使縱向每列柱至少有一根柱參加框架工作，同時(shí)將受力最不利的柱劃入其中。單元?jiǎng)澐质纠鐖D：2.12.1.1.2橫向框架及其截面選擇-1橫向框架形式 廠房橫向框架有多種形式。柱腳有剛接和鉸接兩種形式，重型廠房的柱腳通常做成剛接，這不僅可以削減柱段的彎矩絕對(duì)值，從而減小柱截面尺寸，而且增大橫向框架的剛度。橫樑與柱子的連接可以是鉸接，亦可以是剛接，相應(yīng)地稱橫向框架為鉸接框架或剛接框架。重型廠房框架形式如圖：2.1.1.2橫向框架及其截面選擇-2框架柱截面形式 廠房柱有實(shí)腹等截面柱、階形柱及分離式柱。從耗鋼量考慮，重型廠房中的承重柱一般採用階形柱。但是實(shí)腹式柱製作費(fèi)用低，實(shí)際工程中具體採用何種形式，應(yīng)由總費(fèi)用決定。當(dāng)廠房可能擴(kuò)建或吊車噸位過大時(shí)，分離式柱就顯得優(yōu)點(diǎn)突出。重型廠房階形柱及分離式柱如圖：2.1.1.2橫向框架及其截面選擇-3重型廠房柱常用截面類型重型廠房常用階形柱，上柱以工字形最為常見。下柱截面可做成實(shí)腹或格構(gòu)式，格構(gòu)式截面類型豐富，可以根據(jù)柱所在的柱列、吊車的噸位等條件選用；實(shí)腹式下柱仍以工字形多見。

階形柱截面類型見圖：廠房柱截面尺寸可參照以有建築或設(shè)計(jì)資料確定，亦可參照表格初步確定：階形柱肩梁肩梁作用：

將階形柱各段連在一起形成整體的,為了保證對(duì)上柱的嵌固作用以及上下柱段的整體工作。肩梁種類：有單腹壁和雙腹壁之分。構(gòu)造要求：單腹壁肩梁由單腹板和上下翼緣組成，剛度要求見資料。

單臂式肩梁溝造如圖：2.1.1.2橫向框架及其截面選擇-42.1.1.2橫向框架及其截面選擇-5雙腹壁式肩梁適用於柱截面寬度較大的情形。肩梁高度一般取下柱寬度的1/3左右。構(gòu)造如圖：

2.1肩梁計(jì)算模型：以簡支梁為力學(xué)模型，根據(jù)上段柱根部的彎矩和軸力進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。2.1.1.3柱間支撐-1支撐種類柱間支撐包括上、下層支撐。常將吊車梁上部的柱間支撐稱為上層柱間支撐，吊車梁下部的則稱為下層柱間支撐。支撐作用與屋蓋支撐一樣，保證廠房具有足夠的縱向剛度來抵抗作用於廠房山牆上的風(fēng)荷載、吊車的縱向水準(zhǔn)荷載、縱向地震力等。2.1.1.3柱間支撐-2柱間支撐設(shè)置要求下層柱間支撐一般宜佈置在溫度區(qū)段的中部，以減少縱向溫度應(yīng)力的影響。當(dāng)溫度區(qū)段長度大於150m或抗震設(shè)防烈度為8度Ⅲ、Ⅳ類場地或9度時(shí)，應(yīng)當(dāng)增設(shè)一道下層柱間支撐，且兩道下層柱間支撐的距離不應(yīng)超過72m。

上層柱間支撐要設(shè)置在下層柱間支撐佈置的柱間，還應(yīng)當(dāng)在每個(gè)溫度區(qū)段的兩端設(shè)置。每列柱頂均要佈置剛性系桿(詳見屋蓋結(jié)構(gòu))。柱間支撐佈置如圖：2.1.1.3柱間支撐-3柱間支撐的形式下層柱間支撐有單層十字形、人字形、K形、Y形、雙層十字形、單斜桿形等。最常見的是單層十字形，此時(shí)支撐的傾角應(yīng)控制在35o~55o之間，如不能滿足這種構(gòu)造要求，可選其他類型。在某些特殊情況可採用門形、L形，甚至將吊車梁與柱的吊車肢連成剛架。下層支撐如圖：上層柱間支撐的常見形式一般採用十字形、人字形或K形，柱距較大時(shí)可取V形或八字形。上層支撐如圖：2.1.1.3柱間支撐-4支撐的連接支撐的連接可採用焊縫或高強(qiáng)度螺栓。採用焊縫時(shí)，焊腳尺寸不應(yīng)小於6mm，焊縫長度不應(yīng)小於80mm，同時(shí)要在連接處設(shè)置安裝螺栓，一般不小於M16。對(duì)於人字形、八字形之類的支撐還要注意採取構(gòu)造措施，使其與吊車梁(或制動(dòng)結(jié)構(gòu)、輔助桁架)的連接僅傳遞水準(zhǔn)力，而不傳遞垂直力，以免支撐成為吊車梁的中間支點(diǎn)。2.12.1.2屋架外形及腹桿形式

廠房框架橫樑當(dāng)跨度不大時(shí)，可以採用實(shí)腹式梁，當(dāng)跨度比較大時(shí)要用格構(gòu)式梁—桁架。屋架定義：用於屋蓋承重結(jié)構(gòu)的梁式桁架叫屋架。屋架的外形及腹桿形式多種多樣，他們的選取直接影響到屋架的使用。本節(jié)主要介紹桁架的外形及腹桿形式。#

2.12.1.2.1桁架的應(yīng)用桁架定義、特點(diǎn)定義：指由直桿在端部相互鉸接而組成的格子式結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)：桿件多數(shù)情況下只受軸線拉力或壓力；截面上應(yīng)力均勻分佈；用料經(jīng)濟(jì)，自重?。煌庑螛?gòu)成靈活。桁架種類及應(yīng)用：平面體系：如簡支桁架、拱、框架；空間體系：如網(wǎng)架及塔架等。應(yīng)用：屋蓋結(jié)構(gòu)、皮帶運(yùn)輸機(jī)橋、輸電塔架和橋樑等。2.12.1.2.2桁架的外形及腹桿形式桁架的外形外形一般分為三角形、梯形及平行弦三種。外形如圖：腹桿形式常用的桁架腹桿形式有人字式、芬克式、豪式(也叫單向斜桿式)、再分式及交叉式五種。其中前四種為單系腹桿，第五種即交叉腹桿為複系腹桿。腹桿如圖：2.12.1.2.3確定桁架形式的原則-1桁架外形與腹桿形式，應(yīng)該經(jīng)過綜合分析來確定。確定的原則應(yīng)從下述幾個(gè)方面考慮。(1)滿足使用要求：屋架外形的確定須滿足防水材料、屋架端部與柱連接方式、室內(nèi)淨(jìng)空、天窗及天窗形式、建築造型等多方面的需要。(2)受力合理：對(duì)弦桿來說，應(yīng)使各節(jié)間弦桿的內(nèi)力相差不太大；對(duì)腹桿來說，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。

2.1.2.3確定桁架形式的原則-2(3)製造簡單及運(yùn)輸、安裝方便：應(yīng)儘量桿件數(shù)量少、節(jié)點(diǎn)少、桿件尺寸劃一及節(jié)點(diǎn)構(gòu)造形式劃一。桁架中桿與桿之間的夾角以30?-60?為宜，夾角過小時(shí)易使節(jié)點(diǎn)構(gòu)造不合理。(4)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果好：在確定桁架形式與主要尺寸時(shí)，不僅應(yīng)注意構(gòu)件本身的省料與省時(shí)，還應(yīng)注意跨度大小、荷載狀況、材料供應(yīng)條件以及建設(shè)速度等。2.12.1.2.4桁架主要尺寸的確定

桁架的主要尺寸：跨度L、高度

h(包括梯形屋架的端部高度h0)?？缍?對(duì)屋架來說由使用和工藝方面的要求決定。高度:由經(jīng)濟(jì)條件、剛度條件、運(yùn)輸界限及屋面坡度等因素來決定。通常三角形屋架h=(1/6-1/4)L；梯形屋架跨高h(yuǎn)=(1/10-1/6)L，端高h(yuǎn)o=(1/16-1/10)L,常取為1.8～2.1m。

2.12.1.3屋

蓋

支

撐

當(dāng)採用屋架作為主要承重構(gòu)件時(shí)，支撐是屋蓋結(jié)構(gòu)的必要組成部分(包括屋架支撐和天窗架支撐)。

2.1帶天窗屋蓋的支撐設(shè)置2.1.3.1屋蓋支撐的作用支撐作用主要包括以下幾個(gè)方面：(1)保證屋蓋結(jié)構(gòu)的幾何穩(wěn)定性；(2)保證屋蓋的剛度和空間整體性；(3)為弦桿提供適當(dāng)?shù)膫?cè)向支承點(diǎn)；(4)承擔(dān)並傳遞水準(zhǔn)荷載(5)保證結(jié)構(gòu)安裝時(shí)的穩(wěn)定。支撐種類：上弦橫向水準(zhǔn)支撐、下弦橫向水準(zhǔn)支撐、縱向水準(zhǔn)支撐、垂直支撐、系桿。2.12.1.3.2屋蓋支撐的佈置-1(1)上弦橫向水準(zhǔn)支撐在有檁體系或無檁體系的屋蓋中都應(yīng)設(shè)置屋架上弦橫向水準(zhǔn)支撐，當(dāng)有天窗架時(shí)，天窗架上弦也應(yīng)設(shè)置橫向水準(zhǔn)支撐。

上弦橫向水準(zhǔn)支撐應(yīng)設(shè)置在房屋的兩端（當(dāng)有橫向伸縮縫時(shí)在溫度縫區(qū)段的兩端）。一般設(shè)在第一個(gè)柱間或第二個(gè)柱間。橫向水準(zhǔn)支撐的間距Lo以不超過60m為宜，所以在一個(gè)溫度區(qū)段的中間還要佈置一或幾道。

2.1.3.2屋蓋支撐的佈置-2(2)下弦橫向水準(zhǔn)支撐一般情況下應(yīng)該設(shè)置下弦橫向水準(zhǔn)支撐。只是當(dāng)跨度比較小(L<18m)且沒有懸掛式吊車，或雖有懸掛式吊車但起重噸位不大，廠房內(nèi)也沒有較大的振動(dòng)設(shè)備時(shí)，可不設(shè)下弦橫向水準(zhǔn)支撐。下弦橫向水準(zhǔn)支撐與上弦橫向水準(zhǔn)支撐設(shè)在同一柱間，以形成空間穩(wěn)定體。

2.1.3.2屋蓋支撐的佈置-3(3)縱向水準(zhǔn)支撐當(dāng)房屋內(nèi)設(shè)有托架，或有較大噸位的重級(jí)、中級(jí)工作制的橋式吊車，或有壁行吊車，或有鍛錘等大型振動(dòng)設(shè)備，以及房屋較高，跨度較大，空間剛度要求高時(shí)，均應(yīng)在屋架下弦(三角形屋架可在下弦或上弦)端節(jié)間設(shè)置縱向水準(zhǔn)支撐?？v向水準(zhǔn)支撐與橫向水準(zhǔn)支撐形成閉合框，加強(qiáng)了屋蓋結(jié)構(gòu)的整體性並能提高房屋縱、橫向的剛度。

2.1.3.2屋蓋支撐的佈置-4(4)垂直支撐所有房屋中均應(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(shí)，僅在跨度中央設(shè)置一道，否則宜在跨度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(dāng)有托架時(shí)則由托架代替。垂直支撐本身是一個(gè)平行弦桁架，形式如圖；天窗架的垂直支撐，一般在兩側(cè)設(shè)置，當(dāng)天窗的寬度大於12m時(shí)還應(yīng)在中央設(shè)置一道。形式如圖。 沿房屋的縱向，屋架的垂直支撐與上、下弦橫向水準(zhǔn)支撐佈置在同一柱間。2.1.3.2屋蓋支撐的佈置-5(5)系桿系桿分剛性系桿、柔性系桿。剛性系桿能承受拉力也能承受壓力，柔性系桿只能承受拉力。系桿的佈置原則：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(diǎn)及主要支承節(jié)點(diǎn)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(dāng)屋架橫向支撐設(shè)在端部第二柱間時(shí)，則第一柱間所有系桿均應(yīng)為剛性系桿。2.12.1.3.3支撐的桿件及計(jì)算原則-1屋蓋支撐都是平面桁架（系桿除外），桁架的弦桿為屋架的弦桿，腹桿一般採用交叉斜桿的形式，也有採用單斜桿。屋蓋支撐受力比較小，一般不進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，桿件截面常按容許長細(xì)比來選擇。交叉斜桿和柔性系桿按拉桿設(shè)計(jì)，可用單角鋼，非交叉斜桿、弦桿、豎桿以及剛性系桿按壓桿設(shè)計(jì)，可用雙角鋼，但剛性系桿通常將雙角鋼組成十字形截面，以便兩個(gè)方向的剛度接近。

2.1.3.3支撐的桿件及計(jì)算原則-2當(dāng)支撐桁架受力較大，如橫向水準(zhǔn)支撐傳遞較大的山牆風(fēng)荷載時(shí)，或結(jié)構(gòu)按空間工作計(jì)算因而其縱向水準(zhǔn)支撐需作柱的彈性支座時(shí)，支撐桿件除需滿足允許長細(xì)比的要求外，尚應(yīng)按桁架體系計(jì)算內(nèi)力，並據(jù)以選擇截面。交叉斜腹桿的支撐桁架是超靜定體系，但因受力比較小，一般常用簡化方法進(jìn)行分析，可以認(rèn)為其只受拉力。若按壓桿設(shè)計(jì)則可參見相關(guān)資料。

2.12.2廠房結(jié)構(gòu)計(jì)算原理

目前廠房建築結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算的主要方法仍然是將單層房屋結(jié)構(gòu)簡化為平面剛架來分析，而不考慮空間整體作用。如下圖：22.2.1荷載計(jì)算2.2.2剛架計(jì)算2.2.3內(nèi)力組合2.2.0計(jì)算簡圖2.2.0計(jì)算簡圖計(jì)算跨度：兩上柱的軸線間距；計(jì)算高度：與梁柱剛度比及梁柱連接情況有關(guān)。如圖所示：格構(gòu)構(gòu)件剛度：按當(dāng)量慣性矩計(jì)算。常見簡圖：2.22.2.1荷載計(jì)算(1-2)剛架計(jì)算單元所承受的荷載包括永久荷載，可變荷載及偶然荷載。它們原則上依據(jù)《建築結(jié)構(gòu)荷載規(guī)範(fàn)》進(jìn)行計(jì)算?？勺兒奢d包括屋面活荷載、雪荷載、積灰荷載、風(fēng)荷載及吊車荷載（施工荷載一般通過在施工中採取臨時(shí)性措施予以考慮）。永久荷載包括屋面恒載、檁條、屋架、其他構(gòu)件自重和圍護(hù)結(jié)構(gòu)自重等。永久荷載一般換算為計(jì)算單元上水平投影面上的均布面荷載。2.2.1荷載取值(2-2)屋面恒載的標(biāo)準(zhǔn)值可按經(jīng)驗(yàn)取值。實(shí)腹式檁條的自重標(biāo)準(zhǔn)值可選用0.05-0.1kN／m2，而格構(gòu)式常可近似取0.03-0.05kN／m2。牆架結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值可選用均布荷載0.25-0.42kN／m2，簷高較大時(shí)相應(yīng)取大者。

積灰荷載要注意局部增大係數(shù)。

風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值與高度有關(guān)。柱與斜梁風(fēng)荷載取值應(yīng)考慮簷口高度及斜梁坡度且應(yīng)化為垂直水平面。#2.22.22.2.2剛架內(nèi)力計(jì)算(1-3)

當(dāng)剛架有格構(gòu)式構(gòu)件時(shí)，為了簡化計(jì)算，通常引用當(dāng)量慣性矩將格構(gòu)式柱和屋架換算為實(shí)腹式構(gòu)件進(jìn)行內(nèi)力分析。

當(dāng)量慣性矩的一般運(yùn)算式為：

－是反映剪力影響和幾何形狀的修正係數(shù)，平行弦情形，可取為0.9；上弦坡度為1/10時(shí)取為0.8；上弦坡度為1／8時(shí)取為0.7。其他參數(shù)如圖。2.2.2剛架內(nèi)力計(jì)算(2-3)對(duì)於屋架，其當(dāng)量慣性矩可直接表達(dá)為：

－是上下兩弦截面形心之間的距離。當(dāng)屋架的幾何尺寸未定時(shí)，可按下式估算其當(dāng)量慣性矩：2.2.2剛架內(nèi)力計(jì)算(3-3)應(yīng)用疊加原理，剛架內(nèi)力分析一般只需針對(duì)以下幾種基本荷載類型進(jìn)行：(1)永久荷載；(2)屋面活荷載；(3)左(或右)風(fēng)荷載；(4)吊車左(或右)剎車力；(5)吊車小車靠近左(或右)時(shí)的重力。上述分析均按荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行，以便組合結(jié)構(gòu)最不利內(nèi)力。

2.22.22.2.3內(nèi)力組合原則(1-3)

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，按承載能力極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)，一般考慮荷載效應(yīng)的基本組合，必要時(shí)考慮荷載效應(yīng)的偶然組合。簡化公式：對(duì)於一般的剛(框)架，按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，構(gòu)件和連接可取下列簡化公式中的最不利值確定：2.2.3內(nèi)力組合原則(2-3)效應(yīng)組合的目的：是為了找到最不利組合情形，對(duì)構(gòu)件和連接進(jìn)行校核，以確定設(shè)計(jì)是否安全。受彎構(gòu)件內(nèi)力組合情形：Ⅰ、最大正彎矩和相應(yīng)剪力；Ⅱ、最大負(fù)彎矩和相應(yīng)剪力；Ⅲ、最大正剪力和相應(yīng)彎矩；Ⅳ、最大負(fù)剪力和相應(yīng)彎矩；

2.2.3內(nèi)力組合原則(3-3)壓彎構(gòu)件內(nèi)力組合：Ⅰ、最大正彎矩和相應(yīng)的軸力、剪力；Ⅱ、最大負(fù)彎矩和相應(yīng)的軸力、剪力；

Ⅲ、最大正軸力和相應(yīng)的彎矩、剪力；Ⅳ、最大負(fù)軸力和相應(yīng)的彎矩、剪力；情形Ⅲ、Ⅳ有時(shí)還需區(qū)分正、負(fù)彎矩。實(shí)際工程中，內(nèi)力組合計(jì)算的實(shí)際操作，一般是在表格中進(jìn)行。內(nèi)力的正負(fù)向，可依設(shè)計(jì)者的習(xí)慣而定。

2.22.3鋼屋架設(shè)計(jì)

鋼屋架設(shè)計(jì)步驟大致包括確定屋架的形式和尺寸、計(jì)算屋架桿件內(nèi)力、選擇桿件截面、設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)和繪製屋架施工圖等幾步。本節(jié)主要內(nèi)容如下：2.3.1屋架內(nèi)力計(jì)算2.3.2桁架桿件的計(jì)算長度2.3.3桿件的截面型式2.3.4一般構(gòu)造要求與截面選擇2.3.4.1屋架構(gòu)造的一般要求2.3.4.2桁架桿件截面選擇2.3.5桁架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和施工圖22.3.1屋架內(nèi)力計(jì)算-1計(jì)算假定：屋架桿件軸線匯交於節(jié)點(diǎn)中心；節(jié)點(diǎn)為理想鉸；計(jì)算方法：圖解法或有限元法計(jì)算過程：1)荷載彙集；2)求半跨單位力作用下的內(nèi)力係數(shù)；3)求恒荷、活荷作用下的內(nèi)力；4）內(nèi)力組合，找桿件最不利內(nèi)力。節(jié)間荷載處理：將節(jié)間荷載分配到相鄰節(jié)點(diǎn)；計(jì)算點(diǎn)荷載作用下的屋架內(nèi)力；計(jì)算弦桿的局部彎矩；上弦桿按壓彎桿件設(shè)計(jì)，其餘桿件按軸心桿設(shè)計(jì)。2.3.1屋架內(nèi)力計(jì)算-2鉸接屋架內(nèi)力組合應(yīng)考慮三種荷載組合情況：（剛接屋架應(yīng)考慮端彎矩、剪力）全跨恒荷＋全跨活荷全跨恒荷＋半跨活荷(或屋架、支撐和天窗自重＋半跨屋面板重＋半跨屋面使用荷載)全跨恒荷＋風(fēng)荷載；第二項(xiàng)中半跨荷載作用情況亦可控制跨中少量腹桿的長細(xì)比不大於150來處理。第三項(xiàng)可通過控制拉桿長細(xì)比不大於250來處理。2.32.3.2桁架桿件的計(jì)算長度

計(jì)算長度確定：

桁架中壓桿的計(jì)算長度見相應(yīng)資料，拉桿的計(jì)算長度取節(jié)點(diǎn)之間的幾何長度。桁架受壓弦桿側(cè)向支承點(diǎn)間的距離為兩倍節(jié)間長度，且兩節(jié)間弦桿內(nèi)力不等時(shí)，該弦桿在桁架平面外的計(jì)算長度按下式計(jì)算：

2.3但不小於0.5ll2.3.3桿件的截面型式-1截面要求：截面應(yīng)擴(kuò)展、壁薄，同時(shí)外表平整；應(yīng)具有較大的承載能力、較大的抗彎剛度；應(yīng)便於相互連接且用料經(jīng)濟(jì)。拉桿截面：常用雙等邊角鋼來做。受拉弦桿角鋼的伸出肢宜寬一些。

壓桿截面：壓桿應(yīng)該對(duì)於截面的兩個(gè)主軸具有相等或接近的穩(wěn)定性，以充分發(fā)揮材料的作用。2.3.3桿件的截面型式-2桿件常用形式：受拉弦桿可採用不等肢角鋼短肢相並或者等肢角鋼組成的T形截面；受壓弦桿常採用兩等肢角鋼或兩短肢相並的不等肢角鋼組成的T形斷面；

梯形屋架支座處的斜桿及豎桿可採用兩等肢角鋼或長肢相並的不等肢角鋼截面；屋架中其他腹桿常採用兩等肢角鋼的形式；受力小的腹桿，也可採用單角鋼截面；連接垂直支撐的豎桿，常採用兩個(gè)等肢角鋼組成的十字形截面；2.3.3桿件的截面型式-3桿件截面改進(jìn)：

普通屋架桿件截面形式已有用T型鋼取代的趨勢，特別是屋架的弦桿。T型鋼的優(yōu)點(diǎn)在於翼緣的寬度大，腹板的厚度薄，經(jīng)濟(jì)性好。T型鋼規(guī)格：

在實(shí)際工程中常採用將H型鋼沿腹板縱向切開的方法做成剖分T型鋼，由軋鋼廠直接提供。與H型鋼相應(yīng)，剖分T型鋼也分為寬翼緣、中翼緣和窄翼緣三種類型。2.32.3.4.1屋架構(gòu)造的一般要求-1

角鋼規(guī)格：一榀屋架中，不應(yīng)超過5-6種。普通鋼屋架中所用的角鋼，最小規(guī)格應(yīng)是∟45×4或∟56×36×4。小角鋼屋架(<18m)則不受此限。節(jié)點(diǎn)板厚度確定：梯形和平行弦屋架由腹桿的最大內(nèi)力確定；三角形屋架由上弦桿最大內(nèi)力決定。支座節(jié)點(diǎn)板厚度可參照相應(yīng)表格取用。中間節(jié)點(diǎn)板受力小，板厚可比支座處減小2mm。在一榀屋架中，除支座處節(jié)點(diǎn)板厚度可以大2mm外，全屋架節(jié)點(diǎn)板取相同厚度。

2.3.4.1屋架構(gòu)造的一般要求-2填板設(shè)置：為了保證兩個(gè)角鋼共同工作，兩角鋼間需有足夠連系。填板尺寸：寬50-80mm，填板長度應(yīng)比角鋼肢寬伸出(十字形截面則縮進(jìn))10-15mm，以便焊接。填板間距：對(duì)壓桿取40倍i,對(duì)拉桿取80倍i。在壓桿的兩個(gè)側(cè)向固定點(diǎn)之間的填板不宜少於兩個(gè)，且每節(jié)間不應(yīng)少於兩個(gè)(無法放置時(shí)至少放一個(gè))；拉桿同此處理。2.32.3.4.1屋架構(gòu)造的一般要求-35.當(dāng)連接支撐等的螺栓孔在節(jié)點(diǎn)板範(fàn)圍內(nèi)且距節(jié)點(diǎn)板邊緣距離≥100mm時(shí)，計(jì)算桿件強(qiáng)度可不考慮截面的削弱。2.3.4.2桁架桿件截面選擇-1桿件截面選擇思路：按經(jīng)驗(yàn)或資料先確定截面型式，然後按軸心受力構(gòu)件或壓彎構(gòu)件計(jì)算確定。拉桿計(jì)算內(nèi)容：應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算和剛度驗(yàn)算。強(qiáng)度驗(yàn)算用淨(jìng)截面，剛度驗(yàn)算應(yīng)使最大長細(xì)比滿足要求（受靜載下弦桿可只限制在豎向平面內(nèi)的長細(xì)比）。壓桿計(jì)算內(nèi)容：應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定和剛度的計(jì)算，壓彎桿應(yīng)進(jìn)行平面內(nèi)外的穩(wěn)定和剛度驗(yàn)算。2.3.4.2桁架桿件截面選擇-2雙角鋼T形截面、軸對(duì)稱放置的單角鋼壓桿在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)注意換算長細(xì)比問題：(1)等邊雙角鋼截面：2.3.4.2桁架桿件截面選擇-3(2)長肢相並的不等邊雙角鋼截面

2.3.4.2桁架桿件截面選擇-4(3)短肢相並的不等邊雙角鋼截面:2.3.4.2桁架桿件截面選擇-5(4)等邊單角鋼截面

2.3.4.2桁架桿件截面選擇-6初選壓桿截面的尺寸時(shí)，如無合適資料與經(jīng)驗(yàn)，亦可先假設(shè)長細(xì)比，對(duì)於弦桿取40～100，對(duì)於腹桿取80～120，最後以驗(yàn)算合適的截面為準(zhǔn)。雙角鋼壓桿由容許長細(xì)比控制截面時(shí)，平面外計(jì)算可不考慮換算長細(xì)比。屋架桿件截面選出後，應(yīng)列成表格形式，以便檢查和統(tǒng)一規(guī)劃桿件類型數(shù)量。#2.32.3.5桁架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和施工圖

2.3.5.2角鋼桁架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)2.3.5.3T型鋼作桁架弦桿的節(jié)點(diǎn)2.3.5.5施工圖繪製2.3.5.1鋼桁架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)一般要求本節(jié)主要包括桁架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容以及施工圖繪製的基本要求。2.3.5.4連接節(jié)點(diǎn)處板件的計(jì)算2.32.3.5.1桁架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)一般要求-1軸線：原則上應(yīng)以桿件形心線為軸線，以避免桿件偏心受力，但為了製作方便，通常取角鋼背或T型鋼背到軸線為5mm的倍數(shù)。偏心：當(dāng)弦桿截面改變時(shí)，應(yīng)保持兩側(cè)弦桿表面對(duì)齊，此時(shí)以受力大的桿件形心線為軸線。當(dāng)偏心距不超過較大弦桿高度的5％時(shí)，不考慮偏心影響，否則應(yīng)按各桿線剛度分配偏心矩。2.3.5.1桁架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)一般要求-2淨(jìng)距：節(jié)點(diǎn)處腹桿與弦桿或腹桿與腹桿間焊縫淨(jìng)距不易小於10mm，或桿件間淨(jìng)距不小於15－20mm。2.3.5.1桁架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)一般要求-3切肢：桿件端部一般應(yīng)平齊且垂直於軸線，若為減小節(jié)點(diǎn)板尺寸而切肢，應(yīng)注意切割方式。節(jié)點(diǎn)板：外形有矩形、平行四邊形、直角梯形；桿軸線與板邊夾角不應(yīng)小於15o；板尺寸按桿截面和桿端焊縫確定。2.3.5.1桁架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)一般要求-3角度：斜腹桿與弦桿的夾角應(yīng)在30~60之間；設(shè)肋：節(jié)點(diǎn)板自由邊長度與板厚之比不應(yīng)大於60(235/fy)1/2，否則應(yīng)沿自由邊設(shè)加勁肋。#2.3.52.3.5.2角鋼桁架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)－1

角鋼桁架是指弦桿和腹桿均用角鋼做成的桁架。一般節(jié)點(diǎn)：無集中荷載、無弦桿拼接的節(jié)點(diǎn)，如無懸掛荷載下弦中間節(jié)點(diǎn)。2.3.5.2角鋼桁架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)－2有集中荷載的節(jié)點(diǎn)對(duì)於節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)情況，可假定肢背塞焊縫只承受屋面集中荷載，肢尖焊縫承受弦桿內(nèi)力差。2.3.5.2角鋼桁架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)－2若節(jié)點(diǎn)板不縮進(jìn)肢背（如肢尖不滿足要求），此時(shí)應(yīng)按下式設(shè)計(jì)焊縫：2.3.5.2角鋼桁架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)－3角鋼桁架弦桿拼接及拼接節(jié)點(diǎn)工廠拼接在節(jié)點(diǎn)外，工地拼接在節(jié)點(diǎn)處，節(jié)點(diǎn)處常用同型號(hào)角鋼拼接，拼接角鋼常鏟棱、切肢。拼接角鋼長度由焊縫長度決定，連接一側(cè)焊縫計(jì)算長度：弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫按前兩種情況考慮。2.3.5.2角鋼桁架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)－4角鋼桁架的支座節(jié)點(diǎn)屋架與柱子的連接可以做成鉸接或剛接，三角形屋架支座節(jié)點(diǎn)、梯形屋架鉸接支座節(jié)點(diǎn)如圖。鉸接支座節(jié)點(diǎn)組成：節(jié)點(diǎn)板、底板、加勁肋和錨栓。鉸接支座節(jié)點(diǎn)的傳力路線是：各桿件的內(nèi)力通過桿端焊縫傳給節(jié)點(diǎn)板，經(jīng)節(jié)點(diǎn)板與加勁肋間垂直焊縫，把一部分力傳給加勁肋，再通過節(jié)點(diǎn)板、加勁肋與底板的水準(zhǔn)焊縫把全部支座壓力傳給底板，傳給支座。框圖如下。鉸接支座節(jié)點(diǎn)傳力路線框圖縫1為各桿件與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫，縫2為加勁肋與節(jié)點(diǎn)板間豎向連接焊縫，縫3為節(jié)點(diǎn)板、加勁肋與底板間水準(zhǔn)焊縫。桿內(nèi)力節(jié)點(diǎn)板加勁肋底板縫1縫2縫3縫3柱或梁承壓2.3.5.2角鋼桁架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)－5支座節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)內(nèi)容：包括底板面積、厚度；加勁肋尺寸及連接焊縫；底板水準(zhǔn)焊縫等。

底板面積：底板厚度：

加勁肋尺寸：高度取決於節(jié)點(diǎn)板，厚度等於或略小於節(jié)點(diǎn)板厚，與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫按承受1/4反力，偏心按底板寬1/4計(jì)。2.3.5.2角鋼桁架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)－6加勁肋與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫應(yīng)滿足：底板水準(zhǔn)焊縫：按加勁肋和節(jié)點(diǎn)板與底板連接的全部水準(zhǔn)焊縫承受支座反力計(jì)算。應(yīng)滿足：2.3.5作業(yè)2.3.5.3T型鋼作弦桿的屋架節(jié)點(diǎn)採用T型鋼作弦桿時(shí)，若腹桿也用T型鋼或用單角鋼，則腹桿與弦桿的連接不需節(jié)點(diǎn)板，可直接焊接。採用T型鋼作弦桿時(shí)，若腹桿採用雙角鋼，則有時(shí)需節(jié)點(diǎn)板，節(jié)點(diǎn)板與弦桿採用對(duì)接焊縫，焊縫承受弦桿的桿力差。計(jì)算如下：2.3.52.3.5.4連接節(jié)點(diǎn)處板件的計(jì)算-1當(dāng)節(jié)點(diǎn)板厚度不滿足按內(nèi)力確定的板厚時(shí)，節(jié)點(diǎn)板應(yīng)計(jì)算強(qiáng)度，有兩種方法。方法一：計(jì)算公式：2.3.5.4連接節(jié)點(diǎn)處板件的計(jì)算-2方法二：利用有效寬度法計(jì)算。

2.3.52.3.5.5施工圖繪製-1桁架施工圖繪製要點(diǎn)如下：索引圖：圖紙左上部或上部一桁架簡圖。若對(duì)稱則一半標(biāo)幾何長度(mm)，一半標(biāo)桿件內(nèi)力(N或kN)。當(dāng)桁架跨度較大(梯形>24m，三角形>15m)時(shí)，應(yīng)在下弦拼接處起供(f=L/500)。主要圖幅：用以繪製屋架的正面圖、上下弦平面圖、必要的側(cè)面圖以及安裝節(jié)點(diǎn)圖、特殊零件大樣圖。桁架軸線比例一般1:20~1:30，桿件截面、節(jié)點(diǎn)板尺寸、小零件、重要節(jié)點(diǎn)1:10~1:15。2.3.5.5施工圖繪製-2零件：施工圖中應(yīng)注明全部零件的型號(hào)和尺寸，包括零件加工尺寸、零件的定位尺寸、孔洞位置以及對(duì)工廠加工和工地施工的要求。編號(hào)：施工圖中對(duì)零件應(yīng)詳盡編號(hào)，順序按主次、上下、左右進(jìn)行。對(duì)鏡面對(duì)稱零件用同一編號(hào)，但應(yīng)注明正反。對(duì)於連接支撐和不連接支撐的屋架由於只有螺栓孔位置不同，因此可在一張圖中繪製，注明即可。2.3.5.5施工圖繪製-3材料表：施工圖右上部繪製材料表，以便於配料及計(jì)算用鋼指標(biāo)，同時(shí)便於配備起重、運(yùn)輸設(shè)備。圖紙說明：應(yīng)注在施工圖右側(cè)。如桁架的鋼材標(biāo)號(hào)、焊條型號(hào)、焊縫形式及等級(jí)、圖中未標(biāo)注的焊縫尺寸和螺栓孔洞、運(yùn)輸和加工要求等。屋架標(biāo)準(zhǔn)施工圖一

施工圖二2.3.5.5施工圖繪製示例左標(biāo)桿件長度，右標(biāo)內(nèi)力係數(shù)按1:20~1:30畫出軸線圖按1:10~1:15畫出桿件材料表說明弦桿圖、側(cè)視圖及相關(guān)節(jié)點(diǎn)2.3.52.4吊車梁的設(shè)計(jì)2.4.1吊車梁的荷載及工作性能

2.4.2吊車梁的截面組成

2.4.3吊車梁的連接

2.4.4吊車梁的截面驗(yàn)算

2.4.4.l強(qiáng)度驗(yàn)算

2.4.4.2整體穩(wěn)定驗(yàn)算

2.4.4.3剛度驗(yàn)算

2.4.4.4疲勞驗(yàn)算

22.4.1吊車梁荷載及工作性能-1吊車梁承受荷載類型：橋式吊車的豎向荷載、橫向水準(zhǔn)荷載(剎車力及卡軌力)和縱向水準(zhǔn)荷載(剎車力)。吊車梁受力類型：忽略縱向荷載的影響，按雙向受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)。吊車豎向荷載：標(biāo)準(zhǔn)值取最大輪壓標(biāo)準(zhǔn)值，設(shè)計(jì)值Pmax考慮分項(xiàng)係數(shù)和動(dòng)力係數(shù)。2.4.1吊車梁荷載及工作性能-2吊車橫向水準(zhǔn)力：對(duì)輕中級(jí)工作級(jí)別吊車(A1-A5)，公式如下：對(duì)重、特重級(jí)工作級(jí)別吊車(A6-A8)，公式如下：2.42.4.2吊車梁的截面組成常用截面：按起重量（Q≤30t）和跨度（L≤6m）分加強(qiáng)上翼緣工字形及設(shè)制動(dòng)結(jié)構(gòu)的工字形。如下圖：2.42.4.3吊車梁的連接-1

上翼緣連接種類：高強(qiáng)螺栓連接、板鉸連接。高強(qiáng)螺栓連接：採用較普遍。優(yōu)點(diǎn)：抗疲勞性能好、施工便捷。計(jì)算要點(diǎn)：橫向螺栓按傳遞全部支座水準(zhǔn)反力計(jì)算，縱向螺栓可按一個(gè)吊車輪最大水平制動(dòng)力計(jì)算。螺栓規(guī)格：一般在M20－M24之間。

2.4.3吊車梁的連接-2板鉸連接：更接近吊車梁簡支假設(shè)。計(jì)算要點(diǎn)：板鉸宜按傳遞全部支座水準(zhǔn)反力的軸心受力構(gòu)件計(jì)算；鉸栓直徑按抗剪和承壓計(jì)算。鉸栓規(guī)格：一般在36—80mm之間。注意：支座水準(zhǔn)反力對(duì)於重級(jí)工作制吊車梁亦應(yīng)考慮增大係數(shù)。2.4.3吊車梁的連接-3支座連接

：分平板支座及突緣支座連接。平板支座連接2.4.3吊車梁的連接-4突緣支座連接2.42.4.4吊車梁的截面驗(yàn)算截面設(shè)計(jì)思路：焊接吊車梁的初選截面方法與普通焊接梁相似，但吊車梁的上翼緣同時(shí)受有吊車橫向水準(zhǔn)荷載的作用。初選截面時(shí)，為了簡化起見，可只按吊車豎向荷載計(jì)算，但把鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以0.9，然後再按實(shí)際的截面尺寸進(jìn)行驗(yàn)算。

驗(yàn)算內(nèi)容：強(qiáng)度、整體穩(wěn)定、剛度及疲勞。2.42.4.4.l強(qiáng)度驗(yàn)算-1截面驗(yàn)算假定：假定豎向荷載由吊車梁承受，而橫向水準(zhǔn)荷載則由加強(qiáng)的吊車梁上翼緣、制動(dòng)梁或制動(dòng)桁架承受，並忽略橫向水準(zhǔn)荷載所產(chǎn)生的偏心作用。驗(yàn)算公式：對(duì)於加強(qiáng)上翼緣的吊車梁，應(yīng)首先驗(yàn)算梁受壓區(qū)A點(diǎn)的正應(yīng)力

：2.4.4.l強(qiáng)度驗(yàn)算-2同時(shí)驗(yàn)算受拉翼緣的正應(yīng)力：

2、有制動(dòng)梁的吊車梁，A點(diǎn)壓應(yīng)力最大，驗(yàn)算公式為：吊車梁為雙軸對(duì)稱截面時(shí)，吊車梁的受拉翼緣無需驗(yàn)算。

2.4.