單層工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)

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1、第七章單層工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)§7.1概述一．鋼結(jié)構(gòu)廠房的應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)廠房的特點(diǎn)：承載能力大，整體剛度大，抗震性能好，耐熱（但不耐火），制做安裝運(yùn)輸都方便，因此在重型廠房及大型廠房中應(yīng)用很普遍。1．大型冶金廠房：煉鋼車間、軋鋼車間，如鞍鋼，首鋼，武鋼，寶鋼的主要廠房都是鋼結(jié)構(gòu)。2．重型機(jī)械制造廠房，如哈爾濱電機(jī)廠大型電機(jī)裝配車間，通常大型裝配車間配有雙層吊車，這里主要是柱子的計(jì)算及構(gòu)造。3．大型造船廠，火力發(fā)電廠，飛機(jī)制造車間，過去，通常也做成平面結(jié)構(gòu)，而多年來，采用平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。二．單層廠房結(jié)構(gòu)的組成1．柱＋屋架平面結(jié)構(gòu)2．吊車梁——連接兩平面結(jié)構(gòu)3．支撐體系（屋蓋支撐，柱間支撐）4．屋蓋：屋架、支

2、撐（上、下橫向弦水平支撐，縱向水平支撐，垂直支撐，系桿）、檁條（屋面板）、天窗。三．廠房設(shè)計(jì)程序1．結(jié)構(gòu)選型及整體布置，根據(jù)工藝要求，確定廠房的長(zhǎng)、寬尺寸，確定柱網(wǎng)，確定框架形式及尺寸（屋架），吊車梁系統(tǒng)及墻架支撐體系。2．構(gòu)件設(shè)計(jì)：構(gòu)造、計(jì)算3．施工圖（工程師語言）§7.2廠房結(jié)構(gòu)的整體布置一．柱網(wǎng)布置——主要取決于工藝要求，另外：1．從結(jié)構(gòu)考慮，應(yīng)將柱子設(shè)在同一軸線上，形成框架，保證橫向剛度。2．從經(jīng)濟(jì)考慮：增大柱距，吊車梁跨度增大，需增設(shè)托架，費(fèi)鋼，但柱基礎(chǔ)減少，通過比較確定。3．統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化，跨度以3m為模數(shù)，柱距以6m為模數(shù)。二．溫度縫按規(guī)范要求橫向、縱向均應(yīng)設(shè)縫?？梢栽O(shè)單柱，也可

3、以設(shè)雙柱來實(shí)現(xiàn)溫度縫構(gòu)造。三．屋蓋結(jié)構(gòu)布置有檁體系、無檁體系無檁（上鋪大型屋面板）：有6m、12m兩種。其優(yōu)點(diǎn)是橫向剛度大，整體性好，構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工快；自重大，抗震不如有檁。有檁：重量輕，用料省，輕便，便于運(yùn)輸、安裝；但構(gòu)件數(shù)量多，型號(hào)多，構(gòu)造復(fù)雜，吊裝次數(shù)多，橫向剛度差。§7.3廠房結(jié)構(gòu)的支撐體系一．屋蓋支撐1．分類：上、下弦橫向水平支撐，下弦縱向水平支撐，垂直支撐和系桿。2．作用：（1）保證鋼屋蓋的空間穩(wěn)定性——形成幾何不可變體系。（2）保證屋架受壓上弦平面外穩(wěn)定，同時(shí)減小下弦的受迫震動(dòng)。（3）承受和傳遞縱向水平力：有作用于山墻的風(fēng)荷載，懸掛吊車縱向剎車力及安裝使用過程中的其他縱向力（如地

4、震力）?？v向水平支撐將力傳給柱間支撐最后傳到基礎(chǔ)。（4）增加廠房的整體剛度。3．屋蓋支撐的布置（1）上弦橫向水平支撐在無檁體系中，盡管有大型屋面板可以作為橫向支撐，但考慮施工中條件不好，焊接質(zhì)量難以保證，加上施工過程中屋蓋系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性要求，必須設(shè)置。一般設(shè)在第一或第二柱間及溫度縫區(qū)段兩端的第一柱間，且一般不超過60m要加設(shè)一道，廠房大于66m時(shí)，跨中要設(shè)一道。（2）下弦橫向水平支撐當(dāng)跨度大于18m，或小于18m但有懸掛吊車，或廠房?jī)?nèi)有震動(dòng)設(shè)備，或山墻抗風(fēng)柱支在下弦上。要設(shè)在與上弦橫向水平支撐的同一柱間。（3）縱向水平支撐1）硬鉤吊車或抓斗等類似吊車；2）設(shè)有壁行吊車或雙層吊車的廠房；3）有

5、5t以上鍛錘的廠房；4）屋蓋有托架和中間屋架時(shí)；5）跨度≥30m,軌頂標(biāo)高≥15m，并有大噸位吊車。（輕、中級(jí)>30t，重級(jí)>10t），一般設(shè)在兩邊。（4）垂直支撐——形成幾何不可變體系的必要構(gòu)件，與上、下橫向水平支撐一起形成“盒子”，作為幾何不可變基本單元?！?0m時(shí)，兩邊各一道跨中一道。＞30m時(shí)，除兩邊及中間外，還應(yīng)在端部與中部之間加設(shè)一道。（5）系桿：在橫向水平支撐基礎(chǔ)上使其它屋架形成穩(wěn)定的不可變體系，能承受壓力的為剛性系桿，只能受拉的為柔性系桿，如當(dāng)橫向支撐設(shè)在第二柱間，則在第一柱間應(yīng)設(shè)剛性系桿，以傳遞山墻風(fēng)荷。檁條和大型屋面板都可作為系桿使用，故上弦不另設(shè)系桿，只是在屋脊及兩端加設(shè)

6、以保證屋架直立，所有系桿必須連在橫向支撐節(jié)點(diǎn)上。4．屋蓋支撐形式及截面選擇支撐受力很小。因此，通常按容許長(zhǎng)細(xì)比選截面，一般按壓桿設(shè)計(jì)。截面形式可為單角鋼，也可為雙角鋼，與屋架用C級(jí)螺栓相連。二．柱間支撐1．作用：（1）保證廠房縱向剛度；（2）承受縱向荷載傳遞至基礎(chǔ)；（3）為框架柱提供平面外支撐，減小平面外計(jì)算長(zhǎng)度。2．設(shè)置：≤60m設(shè)一道，其形式與屋蓋支撐一樣要保證交角不小于30°?！?.4鋼屋架的設(shè)計(jì)一．鋼屋架的受力特點(diǎn)及類型1．特點(diǎn)：形狀接近于彎矩圖。所有桿件（絕大部分）都為軸心受力，因此截面上應(yīng)力分布均勻，材料使用充分。2．分類：（1）按受力大小，截面形式可分為三類：1）普通鋼屋架：①截

7、面形式為雙角鋼組成的T形或十字形，在桿件匯交處通過節(jié)點(diǎn)板相連。②取材容易，構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造安裝方便，與支撐體系形成的結(jié)構(gòu)整體剛度大，工作性能可靠。③采用型鋼，故自重大，用鋼量多，跨度太大、太小時(shí)都不經(jīng)濟(jì)，一般適用跨度為18m～36m。2）鋼管屋架：采用無縫或有縫鋼管制成，由于鋼管截面剛度大，抗扭性能、抗壓性能好，相對(duì)角鋼更加合理，與之相比可省鋼20%以上。另外，表面積小，易于防腐。耐久性好，只是過去