鋼結(jié)構(gòu)課件2_1

1、2022-3-51 2.1 2.1 結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)布置結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)布置2.2 2.2 計算原理計算原理2.3 2.3 鋼屋架設計鋼屋架設計2.4 2.4 吊車梁設計吊車梁設計v 一般說明一般說明v 屋架外形及腹桿形式屋架外形及腹桿形式v 屋蓋支撐屋蓋支撐 2.1 2.1 結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)布置結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)布置2.1.12.1.1 一般說明一般說明q 重型廠房的組成：重型廠房的組成： 柱、屋架、吊車梁、天窗架、柱、屋架、吊車梁、天窗架、 支撐。支撐。（圖圖2-12-1示示）q 重型廠房結(jié)構(gòu)形式：重型廠房結(jié)構(gòu)形式： 單層剛單層剛( (框框) )架架 多層剛架多層剛架柱柱屋架屋架吊車梁吊車梁天窗架天

2、窗架柱間支撐柱間支撐q 屋屋蓋結(jié)構(gòu)體系：蓋結(jié)構(gòu)體系：鋼屋架鋼屋架大型屋面板結(jié)構(gòu)體系大型屋面板結(jié)構(gòu)體系鋼屋架鋼屋架檁條檁條輕型屋面板結(jié)構(gòu)體系輕型屋面板結(jié)構(gòu)體系橫梁橫梁檁條檁條輕型屋面板結(jié)構(gòu)體系輕型屋面板結(jié)構(gòu)體系q吊車的工作制等級與工作級別的對應關系吊車的工作制等級與工作級別的對應關系工作制等級工作制等級 輕級輕級 中級中級 重級重級 特重級特重級 工作級別工作級別 A1 A1A3A3 A4,A5 A4,A5 A6,A7 A6,A7 A8 A8（按照吊車使用的頻繁程度） 1.1.影響柱網(wǎng)布置因素：影響柱網(wǎng)布置因素： 1 1）生產(chǎn)工藝流程要求：）生產(chǎn)工藝流程要求： 2 2）結(jié)構(gòu)上的要求：）結(jié)構(gòu)上的要

3、求：在保證廠房具有必需的剛度和強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，以度的同時，注意柱距和跨度的類別盡量少些，以 利施工。利施工。 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(jié)構(gòu)，則取柱距較為合適。如果采用輕型圍護結(jié)構(gòu)，則取 大柱距大柱距

4、15m15m，18m18m及及24m24m較適宜。較適宜。2.1.1.1 2.1.1.1 柱網(wǎng)布置和計算單元柱網(wǎng)布置和計算單元圖圖2-2 2-2 柱網(wǎng)布置柱網(wǎng)布置計算單元 2.2.溫度收縮縫溫度收縮縫 : : 超出表超出表2-22-2中數(shù)值時中數(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(jié)構(gòu)情況結(jié)構(gòu)情況 縱向溫度區(qū)段縱向溫度區(qū)段( (垂直屋架或構(gòu)垂直屋架或構(gòu)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(gòu)屋架或構(gòu)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

5、間和采暖地區(qū)的非采暖房屋區(qū)的非采暖房屋 露天結(jié)構(gòu)露天結(jié)構(gòu) 220220120120150150180180100100125125120120- 溫度區(qū)段長度表溫度區(qū)段長度表(m) (m) 表表2-22-2q拔柱：拔柱：由于工藝要求或其它原因，有時需要將由于工藝要求或其它原因，有時需要將柱距局部加大。如圖柱距局部加大。如圖2 22 2中，在縱向軸線中，在縱向軸線B B與與橫向軸線橫向軸線L L相交處不設柱子，因而導致軸線相交處不設柱子，因而導致軸線k k和和m m之間的柱距增大，這種情形有時形象地稱為之間的柱距增大，這種情形有時形象地稱為拔柱。拔柱。q托架（托梁）：托架（托梁）：上承屋架，下傳

6、柱子。上承屋架，下傳柱子。lblh)5 . 2151()81101(托梁：lh)51101(托架：q 托架與屋架的連接托架與屋架的連接 疊接：疊接：構(gòu)造簡單，便于施工，但托架（托構(gòu)造簡單，便于施工，但托架（托 梁）受扭。梁）受扭。 平接：平接：可以有效地減輕托架（托梁）受扭的可以有效地減輕托架（托梁）受扭的 不利影響，較常用。不利影響，較常用。托梁與屋架的連接托梁與屋架的連接2.1.1.2 2.1.1.2 橫向框架及其截面選擇橫向框架及其截面選擇 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）橫梁與柱子的剛接連接）橫梁與柱子的剛接連接鉸接框

7、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）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(jié)構(gòu)。重量不很大的輕型維護結(jié)構(gòu)。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。單跨重型廠房。q 階梯形柱：階梯形柱：上段柱：實腹式上段柱：實腹式, ,格構(gòu)式。格構(gòu)式。 下段柱：綴條格構(gòu)式。下段

8、柱：綴條格構(gòu)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(nèi)的計算長度優(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： 圖圖2-6 2-6 雙肢格構(gòu)式柱雙肢格構(gòu)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 A6 A6一一A8A8級吊車的單跨廠房級吊車的單跨廠房 柱子與基礎柱子與基礎剛性連接剛性連接 縱向剛度縱向

9、剛度 橫向剛度橫向剛度 柱間柱間支撐支撐 屋架與柱子屋架與柱子剛性連接剛性連接 q 雙臂肩梁：雙臂肩梁：剛度大，整體性好，適宜用于柱截剛度大，整體性好，適宜用于柱截 面寬度較大（不小于面寬度較大（不小于900mm)900mm)的情形的情形。q 肩梁肩梁 ：將各階柱段連在一起。將各階柱段連在一起。肩梁肩梁 單臂肩梁單臂肩梁（圖（圖2-7a2-7a） 雙臂肩梁雙臂肩梁（圖（圖2-7a2-7a）構(gòu)造要求：構(gòu)造要求：肩梁慣肩梁慣性矩宜大于上柱的性矩宜大于上柱的慣性矩，其線剛度慣性矩，其線剛度與下柱單肢線剛度與下柱單肢線剛度之比一般宜不小于之比一般宜不小于2525，其高跨比可控，其高跨比可控制在制在0.

10、350.350.50.5之之間。間。q下層柱間支撐：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2.1.1.3 2.1.1.3 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

11、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剛性系桿桿。 吊車梁工程實例吊車梁工程實例格構(gòu)柱格構(gòu)柱吊車梁吊車梁格構(gòu)柱格構(gòu)柱吊車梁吊車梁吊車梁吊車梁 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

12、、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(jié)構(gòu)。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

13、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(jié)構(gòu)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)成各種外形以適應不同的用途的自重小，易于構(gòu)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(jié)構(gòu)是不經(jīng)濟的，這時都要用桁架蓋的承重結(jié)構(gòu)是不經(jīng)濟的，這時都要用桁架 。 2.1.22.1.2屋架外形及腹桿形式屋架外形及腹桿形式2.1.2.12.1.2.1桁架的應用桁架的應用2.1.2.22.1.2.2桁架的外形及腹桿形式桁架的外形及腹桿形式

14、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2.1.2.3.2.1.2.3.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1/21/21/81/8 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

15、）弦桿：）弦桿：使各節(jié)間弦桿的內(nèi)力相差不太大使各節(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)力才比形彎矩圖接近時，各處弦桿內(nèi)力才比 較接近。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

16、上免節(jié)間的附加彎矩也減少了上 弦桿在屋架平面內(nèi)的長比弦桿在屋架平面內(nèi)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桿交叉式腹桿 3 . 3 .制造簡單及運輸與安裝方便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)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點構(gòu)造形式劃一。平行弦桁架最容易符合 上述要求。上述要求。 4. 4. 綜合技術經(jīng)濟效果好綜合技術經(jīng)濟效果好 q 三角形屋架下三角形屋架下弦下沉，弦桿交弦下沉，弦桿交角增大，方便制角增大，方便制造，屋架重

17、心降造，屋架重心降低，提高了穩(wěn)定低，提高了穩(wěn)定性。性。q 可有效降低屋可有效降低屋架對支撐結(jié)構(gòu)的架對支撐結(jié)構(gòu)的推力。推力。根據(jù)不同的條件桁架形式可以有很多變化根據(jù)不同的條件桁架形式可以有很多變化 跨度跨度 L L工藝及使用要求工藝及使用要求 高度高度 H H經(jīng)濟、剛度、運輸、坡度等經(jīng)濟、剛度、運輸、坡度等 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) ) 2.1.2.4 2.

18、1.2.4 桁架主要尺寸的確定桁架主要尺寸的確定 2.1.3 2.1.3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 系桿系桿圖圖2 21616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(jié)構(gòu)的幾何穩(wěn)定性。保證屋蓋結(jié)構(gòu)的幾何穩(wěn)定性。 幾何可變體幾何可變體系屋架側(cè)傾系屋架側(cè)傾幾何不變體幾何不變體系屋架穩(wěn)定系屋架穩(wěn)定 2.1.3.1 2.1.3.1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

19、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(nèi)（橫向）抗提高屋架平面內(nèi)（橫向）抗彎剛度，使框架協(xié)同工作，形成空間整體性，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)膫?cè)向支承點為弦桿提供適當?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。側(cè)

20、向穩(wěn)定，并使受拉下弦保持足夠的側(cè)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(jié)構(gòu)安裝時的穩(wěn)定與方便保證結(jié)構(gòu)安裝時的穩(wěn)定與方便 2.1.3.22.1.3.2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

21、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L L18m18m；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(nèi)設有較大的振動設備。廠房內(nèi)設有較大的振動設備。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(nèi)設有托架，或有較大噸位的重級、中級廠房內(nèi)設有托架，或有較大噸位的重級、中級工作制的橋式吊車

22、；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(cè)柱附近或天窗架側(cè)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