哈工大钢结构课件9.ppt

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钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计第9章屋盖结构第第第第99章屋盖结构章屋盖结构章屋盖结构章屋盖结构钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计单层厂房钢结构是由屋盖结构、柱、吊车梁、制单层厂房钢结构是由屋盖结构、柱、吊车梁、制动梁（或制动桁架）、各种支撑以及墙架等构件组成动梁（或制动桁架）、各种支撑以及墙架等构件组成的空间体系。

的空间体系。

9.1.1单层厂房钢结构的组成单层厂房钢结构的组成

（1）横向框架横向框架

（2）屋盖结构屋盖结构（3）支撑体系支撑体系（4）吊车梁和制动梁（或制动桁架）吊车梁和制动梁（或制动桁架）（5）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。

钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计单层厂房钢结构的组成示例单层厂房钢结构的组成示例（a）无檩屋盖无檩屋盖（b）有檩屋盖有檩屋盖钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计9.1.2柱网和温度伸缩缝的布置柱网和温度伸缩缝的布置一一一一.柱网布置柱网布置柱网布置柱网布置柱网布置是确定单厂钢结构承重柱在平面上的排列柱网布置是确定单厂钢结构承重柱在平面上的排列进行柱网布置时，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：

（1）应满足生产工艺要求应满足生产工艺要求

（2）应满足结构的要求应满足结构的要求（3）应符合经济合理的原则应符合经济合理的原则二二二二.温度伸缩缝温度伸缩缝温度伸缩缝温度伸缩缝温度变化引起结构变形，使厂房钢结构产生温度应力。

温度变化引起结构变形，使厂房钢结构产生温度应力。

温度伸缩缝的布置。

温度伸缩缝的布置。

温度伸缩缝最普遍的做法是设置双柱。

温度伸缩缝最普遍的做法是设置双柱。

钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计柱网布置和计算单元柱网布置和计算单元T1钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计单层厂房的基本承重结构通常采用框架结构单层厂房的基本承重结构通常采用框架结构体系。

体系。

横向框架按其静力计算模式分，有横梁与柱横向框架按其静力计算模式分，有横梁与柱铰接和横梁与柱刚接两种情况。

铰接和横梁与柱刚接两种情况。

按跨度分按跨度分:

单跨、双跨和多跨。

单跨、双跨和多跨。

9.1.3横向框架的类型横向框架的类型钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计LK桥式吊车的跨度桥式吊车的跨度S由吊车梁轴线至上段柱轴线的距离由吊车梁轴线至上段柱轴线的距离B吊车桥架悬伸长度吊车桥架悬伸长度D吊车外缘和柱内边缘之间的必要空隙吊车外缘和柱内边缘之间的必要空隙b1上段柱宽度。

上段柱宽度。

H2H1主要尺寸：

主要尺寸：

钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计柱间支撑与厂房钢结构框架柱相连接，作用为：

柱间支撑与厂房钢结构框架柱相连接，作用为：

（1）组成纵向构架，保证单层厂房钢结构的纵向刚度；组成纵向构架，保证单层厂房钢结构的纵向刚度；

（2）承受单层厂房钢结构端部山墙的风荷载、吊车纵向水承受单层厂房钢结构端部山墙的风荷载、吊车纵向水平荷载及温度应力等，将力传至基础。

平荷载及温度应力等，将力传至基础。

（3）可作为框架柱在框架平面外的支点，减少计算长度。

可作为框架柱在框架平面外的支点，减少计算长度。

柱间支撑由两部分组成：

上层支撑，下层支撑。

柱间支撑由两部分组成：

上层支撑，下层支撑。

柱柱间间支支撑撑按按结结构构形形式式可可分分为为十十字字交交叉叉式式、八八字字式式、门门架架式等。

式等。

9.1.4纵向框架柱间支撑纵向框架柱间支撑钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计柱间支撑柱间支撑下层柱间支撑下层柱间支撑上层柱间支撑上层柱间支撑钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计柱间支撑计算柱间支撑计算柱间支撑计算柱间支撑计算一一.支撑设计荷载计算支撑设计荷载计算1纵向风荷载纵向风荷载2吊车纵向水平荷载吊车纵向水平荷载3纵向地震作用纵向地震作用4保证柱子平面外稳定的支撑力保证柱子平面外稳定的支撑力二二.支撑构件内力计算支撑构件内力计算假设各连接节点均为铰接假设各连接节点均为铰接按轴心受拉或受压计算按轴心受拉或受压计算三三.支撑构件截面验算支撑构件截面验算1支撑构件的长细比验算支撑构件的长细比验算2支撑构件的强度和稳定性验算支撑构件的强度和稳定性验算钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢屋架大型屋面板结构体系钢屋架大型屋面板结构体系无檩体系无檩体系无檩体系无檩体系优点：

屋盖横向刚度大，整体性好，构造简单，耐久优点：

屋盖横向刚度大，整体性好，构造简单，耐久优点：

屋盖横向刚度大，整体性好，构造简单，耐久优点：

屋盖横向刚度大，整体性好，构造简单，耐久缺点：

屋面自重较大，抗震不利缺点：

屋面自重较大，抗震不利缺点：

屋面自重较大，抗震不利缺点：

屋面自重较大，抗震不利钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢屋架檩条轻型屋面板结构体系钢屋架檩条轻型屋面板结构体系钢屋架檩条轻型屋面板结构体系钢屋架檩条轻型屋面板结构体系檩条檩条檩条檩条垂直支撑垂直支撑垂直支撑垂直支撑有檩体系有檩体系有檩体系有檩体系优点：

构件自重轻，用料省，运输安装轻便优点：

构件自重轻，用料省，运输安装轻便优点：

构件自重轻，用料省，运输安装轻便优点：

构件自重轻，用料省，运输安装轻便缺点：

构件较多，构造较复杂，吊装次数较多缺点：

构件较多，构造较复杂，吊装次数较多缺点：

构件较多，构造较复杂，吊装次数较多缺点：

构件较多，构造较复杂，吊装次数较多钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢屋盖结构由屋面、屋架和支撑三部分组成。

钢屋盖结构由屋面、屋架和支撑三部分组成。

钢屋盖钢屋盖钢屋盖钢屋盖结构两类：

有檩屋盖，无檩屋盖结构两类：

有檩屋盖，无檩屋盖结构两类：

有檩屋盖，无檩屋盖结构两类：

有檩屋盖，无檩屋盖钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计屋盖结构布置；屋盖结构布置；屋架形式的选择；屋架形式的选择；支撑布置；支撑布置；屋盖荷载计算；屋盖荷载计算；屋架各杆内力计算；屋架各杆内力计算；屋架杆件截面选择；屋架杆件截面选择；檩条、拉条和撑杆的计算；檩条、拉条和撑杆的计算；节点设计以及绘制施工图。

节点设计以及绘制施工图。

屋盖结构设计的内容：

屋盖结构设计的内容：

屋盖结构设计的内容：

屋盖结构设计的内容：

钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计有檩屋盖体系有檩屋盖体系有檩屋盖体系有檩屋盖体系钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计有檩屋盖体系有檩屋盖体系有檩屋盖体系有檩屋盖体系钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计一一一一.屋架的形式屋架的形式屋架的形式屋架的形式适用于屋面坡度较大的有适用于屋面坡度较大的有檩体系，屋面坡度檩体系，屋面坡度i=1/31/2,跨跨度度1824m。

外形接近弯矩图，适用于屋面坡度较小的屋盖外形接近弯矩图，适用于屋面坡度较小的屋盖体系，屋面坡度体系，屋面坡度i=1/161/8,跨度可达跨度可达36m。

钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计人字式，再分式人字式，再分式用于托架或支撑体系用于托架或支撑体系钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计二二二二.屋盖支撑屋盖支撑屋盖支撑屋盖支撑1）保证钢屋盖的空间稳定性）保证钢屋盖的空间稳定性2）保证屋架受压上弦杆在屋架平面外稳定）保证屋架受压上弦杆在屋架平面外稳定3）承受并传递屋架的纵向水平力）承受并传递屋架的纵向水平力4）增加房屋的整体刚度）增加房屋的整体刚度5）保证结构安装时的稳定与方便）保证结构安装时的稳定与方便1.屋盖支撑作用屋盖支撑作用钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑下弦横向水平支撑下弦横向水平支撑下弦纵向水平支撑下弦纵向水平支撑垂直支撑垂直支撑系杆系杆2.屋盖支撑屋盖支撑钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计平面屋架在其本身平面内由于弦杆与腹杆构成了三角平面屋架在其本身平面内由于弦杆与腹杆构成了三角形的几何不变铰接体系而具有较大的刚度，但在垂直于屋架形的几何不变铰接体系而具有较大的刚度，但在垂直于屋架平面方向平面方向（通称屋架平面外通称屋架平面外），不设支撑体系的平面屋架却不，不设支撑体系的平面屋架却不能保持其几何不变。

能保持其几何不变。

3.屋架支撑布置屋架支撑布置钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计屋架的端视图，当在屋架端部两屋架间未设垂直支撑屋架的端视图，当在屋架端部两屋架间未设垂直支撑桁架时，虽有檩条和系杆的连系，屋架相互间仍是几何可桁架时，虽有檩条和系杆的连系，屋架相互间仍是几何可变的，在侧向力作用下屋架会倾斜；仅当设了垂直支撑桁变的，在侧向力作用下屋架会倾斜；仅当设了垂直支撑桁架和系杆，才能保持各个屋架在平面外的几何稳定性。

架和系杆，才能保持各个屋架在平面外的几何稳定性。

钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计图为屋架上弦平面图，在未设上弦平面内的支撑桁架时，图为屋架上弦平面图，在未设上弦平面内的支撑桁架时，虽有檩条把各个屋架连成一片，但当屋架上弦杆因受压而失虽有檩条把各个屋架连成一片，但当屋架上弦杆因受压而失稳时，整个上弦会屈曲成一个稳时，整个上弦会屈曲成一个“半波半波”。

钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计如在房屋两端的柱间内设置上弦横向支撑桁架，则屋架上如在房屋两端的柱间内设置上弦横向支撑桁架，则屋架上弦将屈曲成多个弦将屈曲成多个“半波半波”，从而提高上弦杆的整体稳定性，亦，从而提高上弦杆的整体稳定性，亦即提高了承载能力。

由此可见平面桁架如无支撑系统从侧面即提高了承载能力。

由此可见平面桁架如无支撑系统从侧面“扶持扶持”，将不能发挥它的承重作用。

，将不能发挥它的承重作用。

钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计屋盖支撑系统做法是：

屋盖支撑系统做法是：

首先在屋盖两端的两榀相邻平面屋架对应的上弦杆间、首先在屋盖两端的两榀相邻平面屋架对应的上弦杆间、下弦杆间、端部竖杆下弦杆间、端部竖杆（或斜杆或斜杆）间、以及跨中某些竖杆间、以及跨中某些竖杆（或斜或斜杆）间，用水平、垂直和倾斜方向的支撑杆件互相联系；杆）间，用水平、垂直和倾斜方向的支撑杆件互相联系；这样就在垂直于两相相邻屋架的侧向形成许多水平和垂直这样就在垂直于两相相邻屋架的侧向形成许多水平和垂直支撑桁架支撑桁架（即图中的上、下弦横向水平支撑和端部、跨中垂即图中的上、下弦横向水平支撑和端部、跨中垂直支撑直支撑），并与两榀相邻屋架共同组成坚强的空间桁架结构，并与两榀相邻屋架共同组成坚强的空间桁架结构体系。

体系。

钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计11112222上弦平面上弦平面下弦平面下弦平面钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计其它的屋架则用较少数量的上、下弦系杆与上述空间桁其它的屋架则用较少数量的上、下弦系杆与上述空间桁架架结构体系相连，使整个屋盖成为具有足够空间几何不变性、架架结构体系相连，使整个屋盖成为具有足够空间几何不变性、稳定性和刚度的屋盖结构体系。

稳定性和刚度的屋盖结构体系。

钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计支撑根据：

支撑根据：

房屋跨度房屋跨度高度高度柱网布置柱网布置屋盖结构形式屋盖结构形式荷载作用情况进行布置荷载作用情况进行布置钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计屋盖支撑由以下部分组成屋盖支撑由以下部分组成屋盖支撑由以下部分组成屋盖支撑由以下部分组成a上弦横向水平支撑。

在相上弦横向水平支撑。

在相邻两榀桁架的上弦平面内沿跨邻两榀桁架的上弦平面内沿跨度全长设置。

度全长设置。

11112222上弦平面上弦平面钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计无论有檩和无檩体系均应在屋架上弦平面内设置横无论有檩和无檩体系均应在屋架上弦平面内设置横向水平支撑。

向水平支撑。

一般设置房屋两端或温度缝区段两端的第一柱间，一般设置房屋两端或温度缝区段两端的第一柱间，当山墙采用封闭结合或与天窗配合，宜设在第二柱间。

当山墙采用封闭结合或与天窗配合，宜设在第二柱间。

支撑与屋架用普通螺栓连接支撑与屋架用普通螺栓连接支撑间距不宜大于支撑间距不宜大于60m，大于大于60m时应在区段中间时应在区段中间增加上弦横向水平支撑。

增加上弦横向水平支撑。

钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计上弦横向水平支撑，通常采用单角钢柔性铰上弦