钢结构单层厂房结构课件

设计设计钢结构钢结构第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构7.1 7.1 厂房结构的形式和布置厂房结构的形式和布置 7.2 7.2 厂房结构的框架形式厂房结构的框架形式7.3 7.3 屋盖结构屋盖结构7.4 7.4 框架柱设计特点框架柱设计特点7.5 7.5 轻型门式刚架结构轻型门式刚架结构7.6 7.6 吊车梁设计特点吊车梁设计特点7.7 7.7 墙架体系墙架体系1.1.熟悉单层厂房结构形式及布置，钢屋盖结构构造和设计熟悉单层厂房结构形式及布置，钢屋盖结构构造和设计计算。计算。2.2.了解轻型门式刚架的构造和设计。了解轻型门式刚架的构造和设计。3.3.了解吊车梁的构造与设计。了解吊车梁的构造与设计。4.4.掌握框架柱的设计。掌握框架柱的设计。本章目录本章目录基本要求基本要求设计设计钢结构钢结构第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构第第7.17.1节节 厂房结构的形式和布置厂房结构的形式和布置1.1.厂房结构的组成厂房结构的组成2.2.厂房结构的设计步骤厂房结构的设计步骤3.3.柱网和温度伸缩缝的布置柱网和温度伸缩缝的布置1.1.了解厂房结构的组成了解厂房结构的组成2.2.了解厂房的设计步骤及柱网伸缩缝的布置了解厂房的设计步骤及柱网伸缩缝的布置本节目录本节目录基本要求基本要求设计设计钢结构钢结构第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构7.1.1 7.1.1 厂房结构的组成厂房结构的组成(b)(b)有檩屋盖有檩屋盖屋架屋架柱间支撑柱间支撑檩条檩条拉条拉条上弦横向支撑上弦横向支撑柱间支撑柱间支撑图图7.1.1 厂房结构的组成厂房结构的组成垂直支撑垂直支撑大型屋面板大型屋面板柱间支撑柱间支撑上弦横向支撑上弦横向支撑天窗架天窗架屋架屋架(a)(a)无檩屋盖无檩屋盖设计设计钢结构钢结构第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构其构件按作用可分为：其构件按作用可分为：横向框架横向框架 由柱和屋架组成由柱和屋架组成,是厂房的主要承重体系。是厂房的主要承重体系。屋盖结构屋盖结构 承担屋盖荷载，包括横向框架的横梁、托架、承担屋盖荷载，包括横向框架的横梁、托架、中间屋架、天窗架、檩条等。中间屋架、天窗架、檩条等。支撑体系支撑体系 包括屋盖部分的支撑和柱间支撑等，作用有包括屋盖部分的支撑和柱间支撑等，作用有二：承担纵向水平荷载；把主要承重体系连成空间的整体结二：承担纵向水平荷载；把主要承重体系连成空间的整体结构，保证厂房结构必需的刚度和稳定。构，保证厂房结构必需的刚度和稳定。吊车梁和制动梁吊车梁和制动梁(或制动衔架或制动衔架)主要承受吊车竖向及水平主要承受吊车竖向及水平荷载。荷载。墙架墙架 承受墙体的自重和风荷载。承受墙体的自重和风荷载。次要的构件：梯子、走道、门窗等。在某些厂房中，次要的构件：梯子、走道、门窗等。在某些厂房中，还有工作平台。还有工作平台。设计设计钢结构钢结构第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构7.1.2 7.1.2 厂房结构的设计步骤厂房结构的设计步骤 （1 1）规划厂房的建筑和结构）规划厂房的建筑和结构 （2 2）静力计算）静力计算 （3 3）构件及连接设计）构件及连接设计 （4 4）绘制施工图）绘制施工图7.1.3 7.1.3 柱网和温度伸缩缝的布置柱网和温度伸缩缝的布置7.1.3.1 7.1.3.1 柱网布置柱网布置 进行柱网布置时，应注意以下几方面的问题：进行柱网布置时，应注意以下几方面的问题：满足生产工艺的要求满足生产工艺的要求 满足结构的要求满足结构的要求 尽可能将柱布置在同一的横向尽可能将柱布置在同一的横向轴线上。轴线上。设计设计钢结构钢结构第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构 符合经济合理的要求符合经济合理的要求 确定方案时应进行综合比确定方案时应进行综合比较。较。符合柱距规定要求符合柱距规定要求 对厂房横向，当跨度对厂房横向，当跨度L18m时，其跨度宜采用时，其跨度宜采用3m的倍数；当厂房跨度的倍数；当厂房跨度L18m时，其时，其跨度宜采用跨度宜采用6m的倍数。对厂房纵向，以前基本柱距一般的倍数。对厂房纵向，以前基本柱距一般采用采用6m或或12m，现在采用压型钢板作屋面和墙面材料的，现在采用压型钢板作屋面和墙面材料的厂房日益广泛，常以厂房日益广泛，常以18m甚至甚至24m作为基本柱距。多跨作为基本柱距。多跨厂房的中列柱，常因工艺要求需要厂房的中列柱，常因工艺要求需要“拔柱拔柱”。其柱距为。其柱距为基本柱距的倍数，最大可达基本柱距的倍数，最大可达48m。设计设计钢结构钢结构第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构 图图7.1.2 柱网布置和温度伸缩缝柱网布置和温度伸缩缝(a)(a)各列柱距相等各列柱距相等(b)(b)中间柱有拔柱中间柱有拔柱asaaaccc计算单元计算单元2aacc计算单元计算单元aaaaaaaa插入距插入距(a)(b)设计设计钢结构钢结构第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构7.1.3.2 7.1.3.2 温度伸缩缝温度伸缩缝 设置设置温度伸缩缝是温度伸缩缝是为了避免产生过大的温度变形为了避免产生过大的温度变形和温和温度应力。度应力。在纵向，常采用温度伸缩缝将厂房分成伸缩时互不影在纵向，常采用温度伸缩缝将厂房分成伸缩时互不影响的温度区段。按规范规定，当温度区段长度不超过表响的温度区段。按规范规定，当温度区段长度不超过表7.17.1时，可不计算温度应力。时，可不计算温度应力。表表7.1 7.1 温度区段长度值温度区段长度值120120露天结构露天结构125125100100180180热车间和采暖地区的非采暖房屋热车间和采暖地区的非采暖房屋150150120120220220采暖房屋和非采暖地区的房屋采暖房屋和非采暖地区的房屋柱顶为铰接柱顶为铰接柱顶为刚接柱顶为刚接横向温度区段（沿屋架或构架跨度方向）横向温度区段（沿屋架或构架跨度方向）纵向温度区段纵向温度区段（垂直于屋架或构架跨度方向）（垂直于屋架或构架跨度方向）温度区段长度（温度区段长度（m m）结构情况结构情况设计设计钢结构钢结构第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构 为节约钢材也可采用单柱温度伸缩缝，即在纵向构件为节约钢材也可采用单柱温度伸缩缝，即在纵向构件(如托架、吊车梁等如托架、吊车梁等)支座处设置滑动支座，但构造复杂。支座处设置滑动支座，但构造复杂。当厂房宽度较大时，也应该按规范规定布置纵向温度伸当厂房宽度较大时，也应该按规范规定布置纵向温度伸缩缝。缩缝。温度伸缩缝最普通的做法是设置双柱。即在缝的两旁布温度伸缩缝最普通的做法是设置双柱。即在缝的两旁布置两个无任何纵向构件联系的横向框架，使温度伸缩缝的中置两个无任何纵向构件联系的横向框架，使温度伸缩缝的中线和定位轴线重合；在设备布置条件不允许时，可采用线和定位轴线重合；在设备布置条件不允许时，可采用“插插入距入距”的方式。的方式。设计设计钢结构钢结构第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构第第7.27.2节节 厂房结构的框架形式厂房结构的框架形式1.1.横向框架主要尺寸和计算简图横向框架主要尺寸和计算简图2.2.横向框架的荷载和内力横向框架的荷载和内力3.3.框架柱的类型框架柱的类型4.4.纵向框架的柱间支撑纵向框架的柱间支撑1.1.了解厂房框架柱的类型及柱间支撑了解厂房框架柱的类型及柱间支撑2.2.掌握横向框架的计算掌握横向框架的计算本节目录本节目录基本要求基本要求设计设计钢结构钢结构第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构7.2.1 7.2.1 横向框架主要尺寸和计算简图横向框架主要尺寸和计算简图7.2.1.1 7.2.1.1 主要尺寸主要尺寸 框架的主要尺寸见图框架的主要尺寸见图7.2.17.2.1。框架的跨度，一。框架的跨度，一般取为上部柱中心线间的般取为上部柱中心线间的横向距离，可由下式定出：横向距离，可由下式定出：桥式吊车的跨度；桥式吊车的跨度；式中式中图图7.2.1 横向框架的主要尺寸横向框架的主要尺寸h2h1h3H2HH1SL0Lx设计设计钢结构钢结构第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构D 车外缘和柱内边缘之间的车外缘和柱内边缘之间的必要空隙：当吊车起重量不大于必要空隙：当吊车起重量不大于500kN时，不宜小于时，不宜小于80mm；当；当吊车起重量大于或等于吊车起重量大于或等于750kN时，时，不宜小于不宜小于100mm；当在吊车和柱；当在吊车和柱之间需要设置安全走道时，则之间需要设置安全走道时，则D不得小于不得小于400mm；S由吊车梁轴线至上段柱轴由吊车梁轴线至上段柱轴线的距离，应满足下式要求线的距离，应满足下式要求B吊车桥架悬伸长度，可由吊车桥架悬伸长度，可由行车样本查得；行车样本查得；图图7.2.2 柱与吊车梁轴线柱与吊车梁轴线 间的净距间的净距 L0Lxh1h2BSDb1b1/2设计设计钢结构钢结构第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构b1上段柱宽度。上段柱宽度。S的取值：对于中型厂房一般采用的取值：对于中型厂房一般采用0.75m或或1m，重，重型厂房则为型厂房则为1.25m甚至达甚至达2.0m。框架由柱脚底面到横梁下弦底部的距离框架由柱脚底面到横梁下弦底部的距离:式中式中:h3地面至柱脚底面的距离。中型车间约为地面至柱脚底面的距离。中型车间约为0.8-1.0，重，重型车间为型车间为1.01.2；h2地面至吊车轨顶的高度，由工艺要求定；地面至吊车轨顶的高度，由工艺要求定；设计设计钢结构钢结构第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构式中：式中：A为吊车轨道顶面至起重小车顶面之间的距离；为吊车轨道顶面至起重小车顶面之间的距离；100mm是为制造、安装误差留出的空隙；是为制造、安装误差留出的空隙；(150200)mm则是考虑屋架的挠度和下弦水平支则是考虑屋架的挠度和下弦水平支撑角钢的下伸等所留的空隙。撑角钢的下伸等所留的空隙。吊车梁的高度可按吊车梁的高度可按(1/51/12)L选用，选用，L为吊车梁的为吊车梁的跨度，吊车轨道高度可根据吊车起重量决定。跨度，吊车轨道高度可根据吊车起重量决定。h1吊车轨顶至屋架下弦底面的距离：吊车轨顶至屋架下弦底面的距离：设计设计钢结构钢结构第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构7.2.1.2 7.2.1.2 计算简图计算简图 通常简化为平面框架计算。通常简化为平面框架计算。框架计算单元应使纵向每列柱至少有一根柱参加框架计算单元应使纵向每列柱至少有一根柱参加框架工作，同时将受力最不利的柱划入计算单元中。框架工作，同时将受力最不利的柱划入计算单元中。对于各列柱距均相等的厂房，只计算一个框架。对于各列柱距均相等的厂房，只计算一个框架。对有拔柱的计算单元，一般以最大柱距作为划分计算对有拔柱的计算单元，一般以最大柱距作为划分计算单元的标准，其界限可以采用柱距的中心线，也可以单元的标准，其界限可以采用柱距的中心线，也可以采用柱的轴线，如采用后者，则对计算单元的边柱只采用柱的轴线，如采用后者，则对计算单元的边柱只应计入柱的一半刚度，作用于该柱的荷载也只计入一应计入柱的一半刚度，作用于该柱的荷载也只计入一半。半。设计设计钢结构钢结构第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构图图7.2.3 横向框架的计算简图横向框架的计算简图(a)(a)柱顶刚接柱顶刚接(b)(b)柱顶铰接柱顶铰接H1H2HL(a)H1H2HL1L2(b)设计设计钢结构钢结构第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构 对于由格构式横梁和阶形柱对于由格构式横梁和阶形柱(下部柱为格构柱下部柱为格构柱)所组成所组成的横向框架，需要将惯性矩的横向框架，需要将惯性矩(对高度有变化的桁架式横梁按对高度有变化的桁架式横梁按平均高度计算平均高度计算)乘以折减系数乘以折减系数0.9简化成实腹式横梁和实腹简化成实腹式横梁和实腹式式柱。对柱顶刚接的横向框架，当满足下式的条件时，可近柱。对柱顶刚接的横向框架，当满足下式的条件时，可近似认为横梁刚度为无穷大：似认为横梁刚度为无穷大：式中式中横梁在远端固定使近端横梁在远端固定使近端A A点转动单位角时在点转动单位角时在A点所需施加的力矩值；点所需施加的力矩值；柱在柱