钢结构设计原理石建军CH

《钢结构设计原理石建军CH》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢结构设计原理石建军CH（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、钢结构设计原理 石建军 CH08.txt我很想知道，多少人分开了，还是深爱着。自己哭自己笑自己看着自己闹。你用隐身来躲避我丶我用隐身来成全你！待到一日权在手，杀尽天下负我狗。 本文由tumuguan贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 第8章 单层厂房钢结构 教学提示：本章介绍了单层钢结构厂房的组成、结构布置和不同于钢筋混凝土单层厂 房的特点，叙述了单层钢结构厂房的结构受力特性以及主要构件和节点的设计与计算，并 给出了相应的计算公式。 教学目标：本章应让学生了解单层钢结构厂房的组成与特点，掌握作用在单层钢结构 厂房上的荷载类型及其组合，并能

2、正确计算和设计单层钢结构厂房的主要构件和节点。 8.1 8.1.1 单层钢结构厂房的组成和特点 单层钢结构厂房的组成 单层钢结构厂房是一般由柱、屋盖结构、吊车梁、屋面檩条、墙梁(或墙面檩条)以及 各种支撑等构件组成空间骨架，以大型屋面板、大型墙面板、墙体或压型彩钢板、铝板或 其他金属板作屋面和墙面，以岩棉、矿棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料和硬质聚氨脂泡沫 塑料作为保温隔热材料的一种房屋结构体系。其形式如图 8.1 和图 8.2 所示。 图 8.1 单层钢结构厂房构造简图 1框架柱；2边屋架；3中间屋架；4吊车梁；5天窗架；6柱间支撑；7抗风柱 第8章 单层厂房钢结构 209 图 8.2 单层轻型

3、钢结构厂房构造简图 1框架柱；2框架横梁；3抗风柱；4屋面檩条；5墙梁(墙面檩条)；6柱间支撑； 7屋脊；8屋面彩钢板；9墙面彩钢板；10保温层；11采光窗 组成单层钢结构厂房结构的构件按其作用可归并为下列几个体系： (1) 横向平面框架由柱和屋盖结构构成，是厂房结构的基本承重结构。其作用是 承受结构自重、风、雪、吊车等荷载对厂房结构所产生的横向或竖向作用，保证厂房结构 在横向和竖向上的强度、刚度和稳定性，并将其上作用的荷载传递到基础。 (2) 纵向平面框架由柱、吊车梁、托架及柱间支撑等构成，其作用是承受纵向水 平荷载(如纵向风荷载、吊车纵向水平制动力等)作用，保证厂房结构在纵向上的强度、刚

4、度和稳定性，同样将其上作用的荷载传递到基础。 (3) 屋盖结构由屋架(或屋面梁)、檩条、托架、天窗架和屋盖支撑等构成。其作用 是承受屋盖结构自重、屋面作用的荷载和屋盖结构上的吊挂荷载，保证屋盖自身的强度、 刚度和稳定性，并将其上作用的荷载传递到框架柱。 (4) 吊车梁及其制动梁(或制动桁架)其作用是承受吊车的竖向和水平荷载作用，保 证吊车的正常运行，并将其上作用的荷载传递到框架柱。 (5) 支撑系统包括屋盖支撑、柱间支撑及其附加支撑。其作用是将独立的平面框架 连成空间体系，以保证结构所必需的刚度和稳定性，同时也承受风力和吊车制动力的作用。 (6) 墙梁(或墙面檩条)承受墙体的自重和风荷载，若采

5、用砌筑在基础梁上的砌体墙 时，则不需设墙梁(或墙面檩条)。 此外，还有一些次要构件，如爬梯、走道、门窗以及某些厂房工艺操作上要求的工作 平台等。 209 210 钢结构设计原理 单层钢结构厂房的分类与形式 8.1.2 钢结构厂房按层数分可分为多层厂房和单层厂房，多层厂房多用于楼面荷载不大且对 跨度要求不高的轻工和电子等行业中，而大量的一般工业厂房均为单层厂房形式。依据跨 度、高度和吊车起吊吨位以及吊车工作制等级的不同(表 8-1)，钢结构厂房可分为轻型、中 型、重型和特重型四类，在厂房结构设计时，一般将跨度不大于 30m，高度不超过 14m， 起吊重不大于 20t，吊车工作制等级为轻级和中级的

6、钢结构厂房按轻型厂房结构设计，而超 过上述范围的钢结构厂房按重型厂房结构设计。轻型钢结构厂房多采用如图 8.2 所示的门 式刚架结构，一般不设天窗架，通过在屋面设置条状或点状透明材料进行采光，通过在屋 面近屋脊处设置通风孔的形式通风；重型钢结构厂房的屋盖多采用桁架结构，冶金和机械 制造行业重型厂房根据工艺要求需要设置天窗架，其结构形式多如图 8.1 所示。单层钢结 构厂房按跨度可分为单跨(图 8.3(a)、图 8.3(b)、双跨(图 8.3(c)、图 8.3(d)、图 8.3(f)和多跨 (图 8.3(e)、图 8.3(g)结构形式，按屋面坡脊数可分为单脊单坡(图 8.3(a)、图 8.3(c

7、)、单脊 双坡(图 8.3(b)、图 8.3(d)、图 8.3(e)、多脊多坡(图 8.3(f)、图 8.3(g)结构形式。除少数工艺 上有特殊要求的重型厂房外，目前的钢结构厂房屋面结构基本上已经不再采用钢筋混凝土 大型屋面板，取而代之的是单层和双层 0.4mm1.6mm 厚的彩色压型金属板，其中彩色镀 锌钢板在工程实践中的使用最为广泛。对于多跨刚架，在相同跨度条件下，多脊多坡与单 脊双坡的刚架用钢量大致相当，常作为一个屋脊的大双坡屋面。这主要是因为压型金属板 屋面为长坡排水创造了条件，而多脊多坡刚架的内天沟容易产生渗漏和堆雪现象，不等高 刚架在这一问题上更为严重，实际工程中应尽量避免。 (a

8、) (b) (c) (d) (e) (f) (g) 图 8.3 210 单层钢结构厂房的结构形式 第8章 8.1.3 单层钢结构厂房的结构布置 单层厂房钢结构 211 单层钢结构厂房的结构布置包括厂房柱网的布设，高度的确定，温度伸缩缝的设置等， 而确定这些的依据首先是必须满足生产工艺的要求，其次要满足结构坚固耐用、经济合理 和技术先进，以及注意符合标准化模数要求等。 工业厂房生产工艺有的要求恒温、密闭，有的要求要有高大开敞的空间，有的要求较 高的采光、通风条件等，而其中不少工业厂房都有大量的设备且要求有一定起重能力的起 重机械。吊车是钢结构厂房中常见的起重设备，而厂房中的吊车将直接影响到厂房结

9、构的 结构划分和结构布置。按照吊车的使用繁重程度，即按照吊车荷载的大小和利用次数，国 家标准(GB/T 38111983)起重机设计规范将其分为 A1A8 八个工作级别，而习惯上 仍将吊车按轻、中、重和特重四个工作制等级来划分，它们之间的对应关系见表 8-1。 表 8-1 吊车的工作制等级与工作级别的对应关系 工作制等级 工作级别 轻 级 中 级 重 级 特 重 A8 级 A1A3 A4、A5 A6、A7 1. 厂房柱网布设 柱网的布设首先要从工艺方面考虑，柱网布设的位置应和厂房内的地上设备(如起重运 输设备、机械生产设备等)和地下设备(如设备基础、地下管网等)相协调，并要适当考虑生 产过程的

10、变动和以后的改扩建。从结构方面考虑，柱列的间距以均等的布设方式为最佳， 这样可使柱列间构件的重复率高，便于定型化、标准化生产，且可使屋盖结构和支撑系统 的布设最简单，传力路径更明确和结构受力更合理。从经济观点考虑，柱的纵向间距的大 小对结构重量的影响很大。柱距越大，柱和基础所用材料就越少，但屋盖结构和吊车梁的 重量也将随之增加。最为经济的柱距一般是通过具体方案比较得到，而当吊车起重量不大， 或位于软弱地基土上的厂房结构选用较大柱距时可能会收到较为经济的效果。 柱网的布设包括横向柱距(即称为跨度)的确定和纵向柱距(即称为柱距)的确定。对于有 吊车的厂房，跨度一般取上部柱中心线间的横向距离，可按式

11、(8-1)确定： L0 = LK + 2 S 式中 (8-1) LK 支撑式梁式吊车或桥式吊车的跨度。 S 由 吊 车 大 轮 中 心 线 至 上 柱 轴 线 的 距 离 ( 图 8.4) ， 应 满 足 下 式 要 求 ： S = B+C + D 2。 B 吊车梁或吊车桥架悬伸长度，可由行车样本查得。 C 吊车外缘和柱内缘之间的必要空隙：当吊车起重量不大于 500kN 时，不宜 小于 80mm；当吊车起重量大于或等于 750kN 时，不宜小于 100mm；当吊 车和柱之间需设走道时，则不得小于 400mm。 D 上段柱宽度。 211 212 钢结构设计原理 D C S B LK 图 8.4

12、吊车梁与柱间的净空 对于无吊车的厂房，跨度一般按厂房使用功能的要求，并符合模数制来确定。通常情 况下，当跨度小于或等于 30m 时采用 3m；当跨度大于 30m 时则采用 6m。 厂房柱距一般采用 6m 较为经济，并使各列柱距均等。一些轻型厂房亦可采用 7.5m、 9m、12m 柱距，而一些软弱地基土上的厂房则可取到 15m、18m、21m 甚至 24m 柱距。 在一些工业部门，厂房亦可布成多跨形式(图 8.5)。而由于工艺要求或其他原因，有时 需要将柱距局部加大。如在图 8.5 中 B 轴线和 5 轴线相交处不设柱子，致使 4 轴线和 6 轴 线间柱距加大，有时形象地将这种情形称为拔柱。在拔

13、柱处，一般需要在 B 轴线上 4 轴线 和 6 轴线柱间设置一构件 TL1，此构件用于支撑其上部屋架或其他屋面结构，并将其荷载 传递到 4 轴线和 6 轴线柱上。该构件为实腹式时称为托梁，为桁架式时称为托架。托梁和 托架一般设计成简支受弯构件，托梁多采用焊接工字形截面或箱形截面。 计算单元 a a a a a a c c a (a) 212 第8章 单层厂房钢结构 213 计算单元 a a a a a a c c a (b) 图 8.5 柱网布设和温度伸缩缝 近年来，柱网布设越来越灵活，且呈扩大化的趋势，以适应于多种生产条件的车间， 以及适应工艺过程可能有的改变，同时节约车间面积和降低安装劳动量。 2. 厂房高度的确定 厂房高度是指室内地面至柱顶(或屋盖斜梁最低点、或屋架下弦底面)的距离。厂房高 度的确定必须满足生产工艺要求，并应综合考虑空间的合理利用。 对于有吊车的厂房，不同的吊车对厂房高度的影响各不相同。对采用支撑式梁式吊车 和桥式吊车厂房来说(图 8.6)，厂房高度按式(8-2)确定： H