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1、 单层厂房钢屋架设计单层厂房钢屋架设计 姜萌姜萌 第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构 本课程主要内容及重点本课程主要内容及重点 1.概述 2.组成 3.布置 4.构件选型与截面设计 5.横向排架结构内力分析 主要内容：主要内容： 重点：重点： 7.屋架结构的内力分析 6.单层厂房整体内力分析 钢屋架结构设计 第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构 概概 述述 1. 工业厂房的分类 工业厂房由于生产性质、工艺流程、机械设备和产品的不同，按层数分类 ，可分为： 单层厂房 多层厂房 层数混合 的厂房 如精密仪表、电子、食品等工业 如化学工业、热电厂等 如冶金或机械厂的炼钢、轧钢、铸造、锻压、金工
2、、装 配等车间，一般因设有大型机器或设备，产品较重且轮 廓尺寸较大，故宜直接在地面上生产而设计成单层厂房 第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构 概概 述述 混合结构 钢筋混凝 土结构 2. 单层厂房的分类 对无吊车或吊车吨位不超过5t、跨度在15m以内、柱顶标高 不超过8m且无特殊工艺要求的小型厂房，可采用混合结构 （砖墙、柱） 对有重型吊车、跨度大于36m或有特殊工艺要求的大型厂房 ，可采用全钢结构或由钢筋混凝土柱与钢屋架组成的结构 （1）按生产规模可分为：大型、中型和小型 ； （2）按主要承重材料可分为： 钢结构 除上述情况以外的单层厂房均可采用混凝土结构。而且除特 殊情况之外，一般均采
3、用装配式钢筋混凝土结构 第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构 概概 述述 2 单层厂房的分类 排架结构 门式刚架结构 （3）按承重结构体系可分为：排架结构和刚架结构 排架结构型式是指由屋面梁（或屋架）、柱和基础组合，排架柱 上部与屋架铰接，排架柱下部与基础刚接的结构型式。 排架结构是目前单层厂房的基本结构形式。其跨度可超过30m， 高度达2030m或更高，吊车吨位可达150吨以上。 特点：排架结构具有构造简单、施工方便的特点 刚架结构是柱与横梁刚体接成一个构件，柱与基础通常为铰接。 刚架的优点是梁柱合一，构件种类少，制作较简单，且结构轻巧。当 跨度和高度较小时，其经济指标稍优于排架结构。刚架
4、的缺点是刚性 较差，承载后会产生跨变，梁柱转角处易产生早期裂缝，所以对于有 较大吨位吊车的厂房，刚架的应用受到一定的限制。 第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构 结构组成结构组成 1 结构组成 单层厂房结构是由一些构件组成的一个复杂的空间受力体系，可将结构 整体分为以下几个结构体系: 单层厂房结构 1.屋面板 2. 天沟板 3. 天窗架 4. 屋架 5. 托架 6. 吊车梁 7.排架柱 8. 抗风柱 9. 基 础 10. 连系梁 11. 基础梁 12. 天窗架垂直支撑 13. 屋架下弦横向水 平支撑 14.屋架端部垂直支撑 15. 柱间支撑 第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构 结构组成结
5、构组成 屋盖结构 有檩体系 无檩体系 由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋 盖支撑组成，有时还包括有天窗架 和托架等构件 由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖 支撑所组成 屋盖结构 1 结构组成 第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构 结构组成结构组成 横向排架 结 构 由横梁、横向柱 列及其基础所组 成的平面骨架， 是厂房的基本承 重结构。厂房承 受的竖向荷载及 横向水平荷载主 要通过横向平面 排架传至基础及 地基 横向平面排架组成及荷载图 1 结构组成 第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构 结构组成结构组成 纵向排架 结 构 由连系梁、吊车梁、纵向柱列、柱间支撑和基础等构件组 成的纵向平面骨架。作用
6、是保证厂房结构的纵向稳定性和 刚度，承受吊车纵向水平荷载、纵向水平地震作用、温度 应力以及作用在山墙及天窗架端壁并通过屋盖结构传来的 纵向风荷载等 围护结构 位于厂房的四周，包括纵墙、横墙（山墙）、抗风柱、连 系梁、基础梁等构件。这些构件所承受的荷载，主要是墙 体和构件的自重以及作用在墙面上的风荷载 纵向平面排架组 成及荷载图 1 结构组成 第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构 结构组成结构组成 单层厂房结构中，纵向平面排架和横向平面排架间主要通过屋盖结构和 支撑体系相连接而形成空间结构，各构件及其作用为: 单层厂房结构构件及其作用 构件名称构件作用备备注 屋 盖 结结 构 屋面板 承受屋面
7、构造层层自重、屋面活荷载载、雪荷载载、积积 灰荷载载以及施工荷载载等，并将它们传给们传给 屋架（屋 面梁），具有覆盖、围护围护 和传递传递 荷载载的作用 支撑在屋架（屋 面梁）或檩檩条 上 天沟板 屋面排水并承受屋面积积水及天沟板上的构造层层自 重、施工荷载载等，并将它们传给们传给 屋架(钢钢屋架中 不计计算) 天窗架形成天窗以便于采光和通风风，承受其上屋面板传传 来的荷载载及天窗上的风风荷载载等，并将它们传给们传给 屋 架(此次设计设计 不做) 托架当柱距比屋架间间距大时时，用以支撑屋架，并将荷 载传给载传给 柱 1 结构组成 第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构 结构组成结构组成 构件名
8、称构件作用备备注 屋 盖 结结 构 屋架或 屋面梁 与柱形成横向排架结结构，承受屋盖上的全部 竖竖向荷载载，并将它们传给们传给 柱 檩檩条 支撑小型屋面板（或瓦材），承受屋面板传传来 的荷载载，并将它们传给们传给 屋架 有檩檩体系屋盖 中采用 柱排架柱承受屋盖结结构、吊车车梁、外墙墙、柱间间支撑等 传传来的竖竖向和水平荷载载，并将它们传给们传给 基础础 同时为时为 横向排 架和纵纵向排架 中的构件 抗风风 柱 承受山墙传墙传 来的风风荷载载，并将它们传给们传给 屋盖 结结构和基础础 也是围护结围护结 构 的一部分 支 撑 体 系 屋盖 支撑 加强屋盖结结构空间刚间刚 度，保证证屋架的稳稳定，
9、将风风荷载传给载传给 排架结结构 柱间 支撑 加强厂房的纵纵向刚刚度和稳稳定性，承受并传递传递 纵纵向水平荷载载至排架柱或基础础 1 结构组成 第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构 结构组成结构组成 构件名称构件作用备备注 围围 护护 结结 构 外纵墙纵墙 山墙墙 厂房的围护围护 构件，承受风风荷载载及其自重 连连系梁连连系纵纵向柱列，增强厂房的纵纵向刚刚度，并将风风荷 载传递给纵载传递给纵 向柱列，同时还时还 承受其上部墙墙体的重 量 圈梁加强厂房的整体刚刚度，防止由于地基不均匀沉降或 较较大振动动荷载载引起的不利影响 过过梁承受门门窗洞口上部墙墙体的重量，并将它们传给门们传给门 窗两侧墙
10、侧墙 体 基础础梁承受围护墙围护墙 体的重量，并将它们传给们传给 基础础 吊车车梁承受吊车竖车竖 向和横向或纵纵向水平荷载载，并将它们们 分别传给别传给 横向或纵纵向排架 简简支在柱 牛腿上 基础础承受柱、基础础梁传传来的全部荷载载，并将它们传给们传给 地基 1 结构组成 第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构 结构布置结构布置 工业设计要求 方案设计阶段 技术设计阶段 施工图阶段 确定柱网布置等平面问题问题 1 厂房结构的设计步骤 一个建设项设项 目的设计设计 ，一般包括工艺设计艺设计 、建筑设计设计 、结结构设计设计 和设设 备设计备设计 （如水、暖、电电等）等几方面。就单层单层 厂房结结
11、构设计设计 而言，可分为为 方案设计设计 、技术设计术设计 和施工图绘图绘 制等三个阶阶段。 确定结结构形式、标标高等剖面问题问题 选择结选择结 构构件类类型 确定结结构布置 确定结结构计计算简图简图 荷载计载计 算及排架内力分析 结结构构件（柱、基础础等）设计设计 结结构布置图图（屋面、柱、基础础等） 构件布置(如果是钢钢筋混凝土就进进行配筋图图) 节节点大样图样图 1.柱网布置的形式 在单层厂房结构的平面布置中，平面的主要尺寸都是由定位轴线 来表示的。承重柱和承重墙在平面上构成的网格称为柱网，柱网布置 就是确定柱子的跨度（即纵向定位轴线之间的距离）和柱距（即横向 定位轴线之间的距离）。纵向
12、定位轴线，一般以A、B、C、表示； 横向定位轴线，一般以、表示， 柱网布置形式 柱网布置形式柱网布置形式 第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构 厂房的跨度与柱距的取值：按照模数化的 要求，厂房的跨度在18m以下，一般取3m的倍数；在18m以 上，取6m的倍数，当工艺布置和技术经济有明显优越性时 ，也可采用21m，27m或33m的跨度。厂房的柱距，一般取 6m的倍数。 2. 柱网布置的一般原则 第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构 柱网布置形式柱网布置形式 第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构 上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑 2 屋盖支撑布置 （1）上弦横向水平支撑 屋盖支撑包括上弦横向
13、水平支撑、下弦横向水平支撑、纵向水平支撑 、垂直支撑、纵向水平系杆、天窗架支撑等。 构成：沿厂房跨度方向用交叉角钢、直腹杆和屋架上弦杆构成的水平 桁架。 作用：保证屋架上弦的侧向稳定性；增强屋盖的整体刚度；作为山墙 抗风柱的顶端水平支座，承受由山墙传来的风荷载和其他纵向水平荷 载，并传至厂房纵向柱列。 布置：当屋盖为有檩体系，或屋盖为无檩体系，但屋面板与屋架的连 接质量不能保证且抗风柱与屋架上弦连接，每一伸缩缝区段端部第一 或第二柱间布置；当设有天窗，且天窗通过厂房端部的第二柱间或通 过伸缩缝，应在第一或第二柱间的天窗范围内设置，并在天窗范围内 沿纵向设置13道通长的受压系杆，将天窗范围内各榀
14、屋架与上弦横 向水平支撑连系起来. 第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构 上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑 上弦横向水平支撑布置 2 屋盖支撑布置 30-60 第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构 下弦横向水平支撑下弦横向水平支撑 （2）下弦横向水平支撑 构成：沿厂房跨度方向用交叉角 钢、直腹杆和屋架下弦杆构成的 水平桁架 。 作用：将山墙风荷载及纵向水平 荷载传至纵向柱列；防止屋架下 弦侧向振动。 布置：当屋架下弦设有悬挂吊车 ，或厂房内有较大振动，或山墙 风荷载通过抗风柱传至屋架下弦 ，应在每一伸缩缝区段两端的第 一或第二柱间设置，宜与上弦横 向水平支撑设置在同一柱间。 下弦横向水平支
15、撑布置 2 屋盖支撑布置 第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构 纵向水平支撑布置 （3）纵向水平支撑 构成：由交叉角钢、直杆和屋架下弦第一节间组成的纵向水平桁架 。 作用：加强屋盖结构的横向水平刚度；保证横向水平荷载的纵向分布， 加强厂房的空间工作；保证托架上弦的侧向稳定。 布置：当设有软钩桥 式吊车且厂房高度大 、吊车起重量较大， 应在屋架下弦端节间 沿厂房纵向通长或局 部设置一道；当已设 有下弦横向水平支撑 时，为保证厂房空间 刚度，应尽可能与横 向水平支撑连接，以 形成封闭的水平支撑 系统。 纵向水平支撑布置 2 屋盖支撑布置 第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构 垂直支撑 （4）垂直支撑 构成：由角钢杆件与屋架直腹杆组成的垂直桁架，形式为十字交叉形 或W形。 作用：保证证屋架受荷后在平面外的稳稳定；传递纵传递纵 向水平力。 布置：应应与下弦横向水平支撑布置在同一柱间间内 , 当厂房跨度小于18m且无天窗时时，一般可不设设垂直支撑和水 平系杆； 当厂房跨度1830m、屋架间间距为为6m、采用大型屋面板时时， 应应在每一伸缩缝缩缝 区段端部的第一或第二柱间间，屋架跨中设设 置一道垂直支撑； 当屋架
