2015结构工程师钢结构讲义单层工业厂房钢结构.doc

第七章单层工业厂房钢结构 §7.1 概述 一．钢结构厂房的应用 钢结构厂房的特点：承载能力大，整体刚度大，抗震性能好，耐热（但不耐火），制做安装运输都方便，因此在重型厂房及大型厂房中应用很普遍。 1．大型冶金厂房： 炼钢车间、轧钢车间，如鞍钢，首钢，武钢，宝钢的主要厂房都是钢结构。 2．重型机械制造厂房，如哈尔滨电机厂大型电机装配车间，通常大型装配车间配有双层吊车，这里主要是柱子的计算及构造。 3．大型造船厂，火力发电厂，飞机制造车间，过去，通常也做成平面结构，而多年来，采用平板网架结构。 二．单层厂房结构的组成 1．柱＋屋架平面结构 2．吊车梁——连接两平面结构 3．支撑体系（屋盖支撑，柱间支撑） 4．屋盖：屋架、支撑（上、下横向弦水平支撑，纵向水平支撑，垂直支撑，系杆）、檩条（屋面板）、天窗。 厂房设计程序 结构选型及整体布置，根据工艺要求，确定厂房的长、宽尺寸，确定柱网，确定框架形式及尺寸（屋架），吊车梁系统及墙架支撑体系。 2．构件设计：构造、计算 3．施工图（工程师语言） §7.2 厂房结构的整体布置 一．柱网布置——主要取决于工艺要求，另外： 1．从结构考虑，应将柱子设在同一轴线上，形成框架，保证横向刚度。 2．从经济考虑：增大柱距，吊车梁跨度增大，需增设托架，费钢，但柱基础减少，通过比较确定。 3．统一化、标准化，跨度以3m为模数，柱距以6m为模数。 二．温度缝 按规范要求横向、纵向均应设缝。 可以设单柱，也可以设双柱来实现温度缝构造。 三．屋盖结构布置 有檩体系、无檩体系 无檩（上铺大型屋面板）：有6m、12m两种。其优点是横向刚度大，整体性好，构造简单，施工快；自重大，抗震不如有檩。 有檩：重量轻，用料省，轻便，便于运输、安装；但构件数量多，型号多，构造复杂，吊装次数多，横向刚度差。 §7.3 厂房结构的支撑体系 一．屋盖支撑 1．分类：上、下弦横向水平支撑，下弦纵向水平支撑，垂直支撑和系杆。 2．作用： （1）保证钢屋盖的空间稳定性——形成几何不可变体系。 （2）保证屋架受压上弦平面外稳定，同时减小下弦的受迫震动。 （3）承受和传递纵向水平力：有作用于山墙的风荷载，悬挂吊车纵向刹车力及安装使用过程中的其他纵向力（如地震力）。纵向水平支撑将力传给柱间支撑最后传到基础。 （4）增加厂房的整体刚度。 3．屋盖支撑的布置 （1）上弦横向水平支撑 在无檩体系中，尽管有大型屋面板可以作为横向支撑，但考虑施工中条件不好，焊接质量难以保证，加上施工过程中屋盖系统的整体稳定性要求，必须设置。 一般设在第一或第二柱间及温度缝区段两端的第一柱间，且一般不超过60m要加设一道，厂房大于66m时，跨中要设一道。 （2）下弦横向水平支撑 当跨度大于18m，或小于18m但有悬挂吊车，或厂房内有震动设备，或山墙抗风柱支在下弦上。要设在与上弦横向水平支撑的同一柱间。 （3）纵向水平支撑 1）硬钩吊车或抓斗等类似吊车； 2）设有壁行吊车或双层吊车的厂房； 3）有5t以上锻锤的厂房； 4）屋盖有托架和中间屋架时； 5）跨度≥30m,轨顶标高≥15m，并有大吨位吊车。（轻、中级30t，重级10t）， 一般设在两边。 （4）垂直支撑——形成几何不可变体系的必要构件，与上、下横向水平支撑一起形成“盒子”，作为几何不可变基本单元。 ≤30m时，两边各一道跨中一道。 ＞30m时，除两边及中间外，还应在端部与中部之间加设一道。 （5）系杆：在横向水平支撑基础上使其它屋架形成稳定的不可变体系，能承受压力的为刚性系杆，只能受拉的为柔性系杆，如当横向支撑设在第二柱间，则在第一柱间应设刚性系杆，以传递山墙风荷。 檩条和大型屋面板都可作为系杆使用，故上弦不另设系杆，只是在屋脊及两端加设以保证屋架直立，所有系杆必须连在横向支撑节点上。 4．屋盖支撑形式及截面选择 支撑受力很小。因此，通常按容许长细比选截面，一般按压杆设计。截面形式可为单角钢，也可为双角钢，与屋架用C级螺栓相连。 二．柱间支撑 1．作用： （1）保证厂房纵向刚度； （2）承受纵向荷载传递至基础； （3）为框架柱提供平面外支撑，减小平面外计算长度。 2．设置： ≤60m设一道，其形式与屋盖支撑一样要保证交角不小于30°。 §7.4 钢屋架的设计 一．钢屋架的受力特点及类型 1．特点： 形状接近于弯矩图。 所有杆件（绝大部分）都为轴心受力，因此截面上应力分布均匀，材料使用充分。 2．分类： （1）按受力大小，截面形式可分为三类： 1）普通钢屋架： 截面形式为双角钢组成的T形或十字形，在杆件汇交处通过节点板相连。 取材容易，构造简单，制造安装方便，与支撑体系形成的结构整体刚度大，工作性能可靠。 采用型钢，故自重大，用钢量多，跨度太大、太小时都不经济，一般适用跨度为18m～36m。 2）钢管屋架： 采用无缝或