建筑钢结构设计第二章PPT文件格式下载.ppt

1、位于软弱地基上的重型厂房，应采用较大柱距。柱距选取参考经验：福州大学土木工程学院 林翔温度收缩缝设置单柱温度收缩缝或双柱温度收缩缝均可在地震区域厂房结构宜布置双柱收缩缝对于超出表22数值的厂房结构应考虑温度应力和温度变形影响。福州大学土木工程学院 林翔工艺要求拔柱可设托梁（实腹式）或托架（桁架式）托架托梁构造要求见P52中间段落福州大学土木工程学院 林翔设计时注意几何参数协调问答题福州大学土木工程学院 林翔（二）横向框架及其截面选择单跨重型厂房、刚度要求较高厂房（如设有双层吊车、硬钩吊车）柱与屋架连接采用刚接连接，称为刚接框架。多跨、吊车起重量不很大，采用轻型围护结构柱与屋架连接采用铰接连接，

2、称为铰接框架中、重级厂房的柱脚通常做成刚接以削减柱段的弯矩绝对值，减小柱截面尺寸，增大横向框架的刚度。福州大学土木工程学院 林翔柱子形式阶梯形柱上段可采用实腹式或格构式，下段采用缀条格构柱，常用于中、重型厂房。实腹式等截面柱构造简单，加工制作费用低，用于厂房高度不超过10m，吊车起重量不超过20t时采用，中、重型厂房承重柱很少采用。分离式柱柱身分为屋盖肢和吊车肢用水平板做成柔性连接，两肢分别承受吊屋盖（包括围护结构）荷载和吊车荷载。分离式柱用于位置不高大吨位吊车（如起重量超过100t）或吊车起重量不大但厂房高度较大有刚度要求，或者车间分期扩建时。福州大学土木工程学院 林翔福州大学土木工程学院

3、林翔柱截面形式实腹式等截面焊接工字形或（a）阶形柱上柱截面（b）吊车起重量较小的边列柱（c）吊车起重量不超过50t的中列柱（d）吊车起重量超过50t的中列柱（e）吊车起重量较大的边列柱（f）特大型厂房的下柱截面福州大学土木工程学院 林翔初步确定柱截面尺寸参照已有同类型构件或设计参考资料选取厂房结构形式不仅要考虑吊车的起重量，而且要考虑吊车的工作级别及吊钩类型。对于A6A8级吊车的车间要求结构具有较大的横向刚度和纵向刚度。福州大学土木工程学院 林翔肩梁构造及计算简图双腹壁肩梁用于柱截面宽度较大（900mm）情形。福州大学土木工程学院 林翔（三）柱间支撑支撑的作用1 承担厂房山墙上的风荷载、吊车纵

4、向水平荷载、纵向地震力并将荷载可靠地传递分配给各柱基础；2 加强厂房结构纵向刚度和空间整体性。厂房支撑系统包括柱间支撑和屋盖支撑每列柱都必须设置柱间支撑，中列柱的柱间支撑与其边列柱的柱间支撑布置在同一柱间。吊车梁上部的柱间支撑称为上层柱间支撑，吊车梁下部的柱间支撑称为下层柱间支撑。福州大学土木工程学院 林翔上层柱间支撑布置在与屋盖垂直支撑同一柱间，下层柱间支撑布置原则见 P5657。支撑的倾角应控制在350550之间。福州大学土木工程学院 林翔下层柱间支撑形式柱距过大（12m）或其它原因（工艺或建筑上的需要），可采用门形、L形柱间支撑或将吊车梁与下段柱吊车肢刚性连接形成刚架。福州大学土木工程学

5、院 林翔下层柱支撑采用一般设置为双片，分别与吊车肢与屋盖肢相连，双片支撑之间以缀条相连。缀条200，L505。上层柱间支撑一般为单片，如果上柱设有人孔或截面高度过大（800mm），应采用双片。支撑连接采用焊缝或高强螺栓，采用焊缝连接时 hf6mm，lw80mm，同时在连接处设置不小于M16安装螺栓。福州大学土木工程学院 林翔二 屋架外形及腹杆形式（一）桁架的应用桁架是由各直杆在端部相互连接组成的格子结构。杆件主要承受轴力。充分发挥材料作用，用料自重小，且易按需做成各种外形，应用十分广泛。如桁架、拱架、框架、网架和塔架福州大学土木工程学院 林翔（二）桁架的外形和腹杆形式外形三角形梯形平行弦腹杆形

6、式人字式芬克式（Fink）豪式（Howe）再分式交叉式复系腹杆单系腹杆福州大学土木工程学院 林翔（三）确定桁架形式的原则（选型原则）1 使用要求：屋面材料、支承条件、室内净空、吊顶、悬挂吊车、天窗、建筑造型要求等。2 受力合理，从而充分发挥材料作用：外形接近于M图形状：在三种外形中，以梯形与抛物线弯矩图相接近，各节间弦杆内力相差较小。弦杆：若各节间弦杆内力相差不太大，用一根通长的型钢来做弦杆，不会造成太多浪费。腹杆：腹杆数少，总长较短，且长腹杆受拉，短腹杆受压。3 制作简单，运输和安装较方便：杆件数少，节点数少，杆件尺寸及节点构造形式统一，杆件间的夹角以300600为宜。4 综合技术经济效果好

7、福州大学土木工程学院 林翔（四）桁架的主要尺寸的确定跨度L和高度H（包括梯形屋架端部高度H0）跨度L:取决于柱网布置，由使用及工艺要求确定。高度H取决于经济条件刚度条件（屋架挠度限值为l/500）运输界限（铁路运输界限为3.85m）屋面坡度i福州大学土木工程学院 林翔三 屋盖支撑（一）屋盖支撑的作用（P6163）1 保证屋盖结构的几何稳定性（几何不变体系）2 保证屋盖的刚度和空间整体性（刚度主要指纵向刚度,空间整体性使各框架协同工作）3 为弦杆提供适当的侧向支承点4 承担并传递水平荷载5 保证结构安装时的稳定与方便福州大学土木工程学院 林翔（二）屋盖支撑的布置屋盖支撑体系包括上/下弦横向水平支

8、撑、纵向水平支撑、垂直支撑、系杆。支撑布置原则（P6365）福州大学土木工程学院 林翔福州大学土木工程学院 林翔6 小结：各类支撑布置的内在联系（3）系杆最终应连接于垂直支撑或横向支撑的节点上。（1）上下弦横向水平支撑成对布置在房屋两端柱间（或第二柱间），垂直支撑也同时布置于此柱间，当房屋较长时，应加设上述支撑，使其间距60m。（2）若需布置纵向水平支撑时，则应与横向支撑布置在同一平面（通常在下弦平面），且连成封闭框架。福州大学土木工程学院 林翔（三）屋盖支撑的杆件及支撑的计算原则（P6263）横向支撑为平行弦桁架，交叉腹杆体系，相邻两屋架弦杆作弦杆，另加竖杆和斜杆,上弦横向支撑常为上弦节间长

9、度的24倍。纵向支撑为平行弦桁架，交叉腹杆体系，以屋架弦杆作竖杆，另加弦杆和斜杆福州大学土木工程学院 林翔垂直支撑形式W形、V形、交叉斜杆：=300600支撑杆件的截面形式：交叉斜杆、柔性系杆按拉杆设计，一般采用单角钢。非交叉斜杆、弦杆、竖杆、刚性系杆按压杆设计，用双角钢，用长肢相并双角钢或十字形截面，使两个方向的刚度相近。福州大学土木工程学院 林翔支撑杆件的截面形式1 一般按确定截面压杆200，拉杆400（重型工作制吊车厂房为350）2 横向支撑传递较大的山墙风荷时福州大学土木工程学院 林翔第二节 计算原理按平面刚架分析：墙架结构吊车梁系统以集中荷载作用于刚架，必要时可将刚架自重静力等效为集

10、中力作用于刚架上。一 荷载计算一个刚架承受一个计算单元内各种荷载永久荷载、可变荷载和偶然荷载。永久荷载包括屋面恒载、屋架、檩条、墙梁及刚架自重、围护结构自重等一般换算为计算单元上均布面荷载（以后无特别说明，均布荷载均指水平投影面上的均布面荷载）。其标准值按建筑结构荷载规范（GB5009）附录A计算。福州大学土木工程学院 林翔可变荷载包括屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载、风荷载及吊车荷载。屋面恒载的标准值屋面活荷载不和屋面雪荷载同时考虑，因此取屋面活荷载与雪荷载标准值取大者计算。福州大学土木工程学院 林翔积灰荷载要注意局部增大系数。1 取屋脊处的风荷载标准值作为整个刚架的风荷载标准值檐口高度和屋面坡

11、度不是很大时在考虑风荷载标准值时2 屋脊处的风荷载标准值作为斜梁的风荷载标准值，檐口处的风荷载标准值作为柱子的风荷载标准值檐口高度和屋面坡度较大时。福州大学土木工程学院 林翔刚架计算单元（宽度b，跨度方向长h）范围内的风荷载为：福州大学土木工程学院 林翔封闭式双坡屋面的风荷载体型系数其它情形按建筑结构荷载规范（GB50009）的规定取值。福州大学土木工程学院 林翔二 刚架内力计算将格构柱和屋架换算为实腹式构件进行分析，其当量惯性矩为：福州大学土木工程学院 林翔一般只需针对几种基本类型荷载标准值下进行内力分析，再利用小位移线性结构的叠加原理进行组合。如对于单跨刚架可考虑：1 恒载作用2 屋面可变

12、荷载；3 左（或右）风荷载；4 吊车左（或右）刹车力；5 吊车靠近左（或右）时的重力。平面刚（框架）的内力采用计算机软件进行分析，简化手算方法可用于初始方案论证。福州大学土木工程学院 林翔三 内力组合原则对于一般刚（框）架，按承载能力极限状态设计时，构件和连接计算可按简化原则组合：对于受弯构件，考虑以下四种组合对于压弯构件，考虑以下四种组合福州大学土木工程学院 林翔福州大学土木工程学院 林翔第三节 檩条设计（P36）一 檩条的截面形式（P36）分实腹式（用于跨度9m）和格构式（用于跨度9m）（b）为高频焊接H型钢截面，抗弯性能好，用于跨度较大情形。卷边槽钢（C形钢）檩条适用于i1/3的情况，直

13、卷边和斜卷边Z型檩条适用于i1/3的情况。福州大学土木工程学院 林翔格构式檩条截面形式有下撑式（a）、平面桁架式（b）和空腹式（c）。格构式檩条用钢量较少，但侧向刚度较低，构造和支座比较复杂。福州大学土木工程学院 林翔在垂直于地面的均布荷载作用下，沿截面两个形心主轴都有弯矩作用，属于双向受弯构件；沿屋面方向刚度小。将均布荷载q沿截面形心主轴方向分解成qx、qy：二 檩条的受力特点（P37）福州大学土木工程学院 林翔三 檩条的构造要求（P41）设置檩条拉条的目的为了减小檩条沿屋面方向的弯曲变形，减小My以及增加抗扭刚度，设置檩条拉条以减小该方向的檩条跨度。檩条拉条设置要求（见P41）福州大学土木

14、工程学院 林翔福州大学土木工程学院 林翔四 檩条截面验算（P3941补充）（一）强度验算余见P39见P38表14福州大学土木工程学院 林翔（二）整体稳定验算（P39）文字说明见P3940沿屋面设置拉条时，由于拉条起侧向支承作用，不必验算檩条的整体稳定。福州大学土木工程学院 林翔 式（167b）和式（168b）中截面模量采用有效截面，其值应按GB50018规定计算。但由于檩条双向受弯，翼缘的正应力非均匀分布确定有效宽度计算比较复杂，通常通过控制其宽厚比，使截面全部有效。对于和屋面板牢固连接并承受重力荷载的卷边槽钢、Z形钢檩条，其翼缘全截面有效的范围为：GB50018规范所附卷边槽钢和卷边Z形钢规

15、格，多数满足以上要求。但其卷边宽度应符合GB50018的规定（见P40表16）。如选用公式（173）范围外的截面，应按有效截面进行验算。福州大学土木工程学院 林翔（三）刚度验算（或变形验算 P40-41）按弹性方法计算，用标准荷载 vv具体计算公式见P4041公式（1-74）和（1-75）.福州大学土木工程学院 林翔第四节 钢屋架设计（P67）一 桁架的内力计算（一）荷载1 恒载桁架自重（包括支撑）0.12+0.011L kN/m2 _ （L单位m）屋面材料 /吊顶 _ 2 可变荷载吊车 风 /活、雪、灰 _ 福州大学土木工程学院 林翔（二）内力计算1 节点荷载作用下按铰接桁架计算各杆轴力单位荷载作用下的内力系数数解法、图解法、查表2 节间荷载作用下（1）节间荷载化为节点荷载，按上述计算各杆轴力视铰支于节点上，按简支梁计算反力 或（节间长度柱距）受荷面积简言之，将节间荷载分配到节点上（2）计算节间荷载产生的局部