北工大钢结构课件第二章

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1、第2章重型厂房结构设计重型厂房特点：跨度大、高度大、吨位大。综合分析可靠性，耐久性和经济性表明，重型工业厂房最适宜采用全钢结构建造。2.1结构形式和结构布置2.1.1一般说明重型厂房一般取单层刚（框）架结构形式，其屋顶既可采用钢屋架-大型屋面板结构体系，亦可采用钢屋架-檩条-轻型屋面板结构体系，或横梁-檩条-轻型屋面板结构体系。吊车按照使用的繁重程度分为八个工作级别，称为A1～A8（或以轻、中、重和特重四个工作制等级来划分）。单层厂房构造简图1-柱；2-屋架；3-吊车梁；4-天窗架；5-柱间支撑2.1.1.1柱网布置和计算单元厂房的柱网布置要综合考虑工艺、结构和经济等诸多因素来

2、确定，同时还应注意符合标准化模数的要求。(1)柱网布置首先要满足生产工艺流程的要求，包括预期的扩建和工艺设备更新的需求。这些要求往往涉及到设备基础，地下管沟等与柱基础的协调布置。(2)柱网布置必须满足结构上的要求，在保证厂房具有必需的刚度和强度的同时，注意柱距和跨度的类别尽量少些，以利施工。柱距的大小，直接影响着布置在柱距间的构件（如檩条，吊车梁等）的截面大小。加大柱距一般可以减少处理地基的费用和基础的造价，但将使布置在柱距间的构件的材料增加。因此，合理的柱网布置应使总的经济效最佳。一般地，在跨度≥30m、高度≥14m、吊车额定起重量≥50t时，柱距取12m较为经济；参数较小的

3、厂房取6m柱距较为合适。如果采用轻型围护结构，则取大柱距15m、18m及24m较为适宜。位于软弱地基上的重型厂房，应采用较大柱距。在一些工业部门，为了满足工艺要求，厂房亦可呈多跨形式（如图2-2所示）。柱网布置国家规范要求，在厂房的纵向或横向的尺度较大时，一般应按表2-2在平面布置中设置温度收缩缝，以避免结构中衍生过大的温度应力。超出表中数值时，应考虑温度应力和温度变形影响。双柱温度收缩缝或单柱温度收缩缝原则上皆可采用，在地震域区宜布置双柱收缩缝。将柱距局部加大—拔柱。通常在拔柱处设置一构件，如图中T1，上承屋架（其他屋面结构），下传柱子，该构件为实腹式时称为托梁，桁架式时称为

4、托架。托梁和托架一般作成简支受弯构件。为了进行结构分析，必须明确横向框架所承担的荷载，通常以计算单元表示。图2-2中阴影部分所示，即为位于轴线上的两跨框（排）架的计算单元，它的宽度一般是相邻柱距的平均值。对于等柱距且无拔柱的平面布置，显然只需取一个计算单元。否则，应当划分数个计算单元。2.1.1.2横向框架及其截面选择重型厂房的柱脚通常做成刚接，这不仅可以削减柱段的弯矩绝对值（从而减小柱截面尺寸），而且增大横向框架的刚度。横梁与柱子的连接：铰接和刚接刚接—刚接框架：对一些刚度要求较高的厂房（如设有双层吊车，装备硬钩吊车等），尤其是单跨重型厂房，宜采用刚接框架。铰接—铰接框架：在

5、多跨时，特别在吊车起重量不很大和采用轻型围护结构时，适宜采用铰接框架。从耗钢量考虑，重型厂房中的承重柱一般采用阶梯形柱。其下段通常取缀条格构式，而上段既可采用实腹式，亦可采用格构式。格构式柱分离式承重柱的吊车肢和屋盖肢分别单独承担吊车荷载和屋盖（包括围护结构）荷载。双肢格构式柱是重型厂房阶形下柱的常见型式。阶形柱的上柱截面通常取实腹式等截面焊接工字形或类型（a）；下柱截面类型要依吊车起重量的大小确定；类型（b）常见于吊车起重量较小的边列柱截面；（a）（b）吊车起重量不超过50t的中列柱可选取（c）类截面，否则需做成（d）类截面；截面类型（e）适合于吊车起重量较大的边列柱；特大型

6、厂房的下柱截面可做成（f）类截面。(c)(e)(d)(f)2.1.1.3柱间支撑作用于厂房山墙上的风荷载、吊车的纵向水平荷载、纵向地震力等均要求厂房具有足够的纵向刚度。这在结构上是通过合理的柱间支撑和屋盖支撑的设置来实现的。每列柱都必须设置柱间支撑，多跨厂房的中列柱的柱间支撑宜与其边列柱的柱间支撑布置在同一柱间。通常将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。下层柱间支撑一般宜布置在温度区段的中部，以减少纵向温度应力的影响。当温度区段长度大于150m或抗震设防烈度为8度Ⅲ、Ⅳ类场地和9度时，应当增设一道下层柱间支撑，且两道下层柱间支撑的距离不应

7、超过72m。上层柱间支撑除了要在下层柱间支撑布置的柱间设置外，还应当在每个温度区段的两端设置。每列柱顶均要布置刚性系杆。下层柱间支撑的形式：单层十字形人字形K形Y形单斜杆形门形门形L形刚架形双层十字形下层柱间支撑的形式：柱间支撑的截面及连接均要由计算决定。上层柱间支撑的形式：十字形人字形K形八字形V形2.1.2桁架外形及腹杆形式2.1.2.1桁架的应用桁架是指由直杆在端部相互连接而组成的格子式结构。桁架主要承受横向荷载，在荷载作用下桁架整体受弯，有些情况下还同时受拉和受压；但桁架中的杆件大部