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建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,本章主要内容：,吊车梁结构体系,结构体系与结构布置,普通钢屋架设计,横向框架及框架柱设计,本章主要内容：吊车梁结构体系结构体系与结构布置普通钢屋架设计,1.结构体系及结构布置,主要结构构件,(1)框架柱 (2)钢屋架支撑构件吊车梁 制动梁天窗架 托架墙架 抗风柱 ,1.结构体系及结构布置 主要结构构件(1)框架柱 (2)钢,建筑钢结构设计推选文档,结构体系,吊车梁结构体系,横向平面框架,纵向平面框架,屋盖结构,支撑系统,墙架结构,1.结构体系及结构布置,结构体系 吊车梁结构体系 横向平面框架 纵向平面框架 屋盖,由框架柱和横梁/钢屋架构成承受全部竖向荷载和横向水平荷载,1.结构体系及结构布置,横向平面框架,由框架柱、柱间支撑、吊车梁等构成承受全部纵向水平荷载,纵向平面框架,由框架柱和横梁/钢屋架构成1.结构体系及结构布置 横向平面框,由横梁/钢屋架、屋盖支撑、天窗架、 天窗支撑、托架和檩条等构成承受屋盖竖向荷载,1.结构体系及结构布置,吊车梁结构体系,屋盖结构,由吊车梁和制动系统构成承受吊车竖向荷载和吊车水平荷载,由横梁/钢屋架、屋盖支撑、天窗架、1.结构体系及结构布置 吊,由屋盖支撑、柱间支撑和天窗支撑等构成保证结构空间刚度和稳定性,支撑系统,由墙架/抗风柱等构成承受山墙墙体重量和墙面风荷载,墙架结构,1.结构体系及结构布置,由屋盖支撑、柱间支撑和天窗支撑等构成 支撑系统由墙架/抗风柱,单层厂房钢结构用钢量,厂房类型（吊车起重量/轨顶标高）轻型 3580kg/m2中型 75170kg/m2重型 200400kg/m2主要构件用钢量百分比框架柱 30%50%钢屋架 10%40%吊车梁 15%35%,1.结构体系及结构布置,单层厂房钢结构用钢量厂房类型（吊车起重量/轨顶标高）1.结,结构形式与布置,1.结构体系及结构布置,柱网布置,横向框架形式,屋盖结构型式,支撑体系,墙架布置,吊车梁系统布置,结构形式与布置1.结构体系及结构布置柱网布置横向框架形式屋,横向框架和纵向框架的柱形成柱网,柱网布置,1.结构体系及结构布置,工艺要求地上设备/地下设备/功能变动结构要求所有柱列采用相等柱间距/设置托架(标准化)经济要求纵向柱距6m/方案比选,考虑因素,横向框架和纵向框架的柱形成柱网 柱网布置1.结构体系及结构布,建筑钢结构设计推选文档,为柱轴线到吊车轨道中心的距离= A + B + C支撑受力一般较小，可按刚度要求确定构件截面最大负弯矩及相应的轴力和剪力；He = Hu + Hr + (200300mm)MT=T Ta/3；屋架中内力较小的杆件一般可按刚度要求选择截面。根据杆件内力确定杆件与节点板连接焊缝的焊缝高度和长度，根据连接焊缝在节点板上的焊缝布置确定节点板大小。轻型 3580kg/m2悬挂吊车荷载根据其与屋架的连接方式具体计算屋架上设置檩条，檩条上铺设轻型屋面材料屋架/托架应采用桁架式，檩条一般为实腹式常用截面形式：角钢/圆钢（张紧装置）三角形屋架：（1/61/4）L,结构温度变形,温度变形受到约束产生温度应力设置温度缝（横向/纵向）释放温度变形减小温度应力,1.结构体系及结构布置,柱网布置,温度缝设置,为柱轴线到吊车轨道中心的距离= A + B + C结构温,温度区段长度限值表,1.结构体系及结构布置,柱顶为刚接柱顶为铰接采暖房屋和非采暖地区的房屋220m,建筑钢结构设计推选文档,横向温度缝在温度缝两侧设置两榀横向框架轴线定位纵向温度缝板铰支座/活动支座,柱网布置,温度缝做法,1.结构体系及结构布置,横向温度缝 柱网布置温度缝做法1.结构体系及结构布置,建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,按连接方式铰接框架/刚接框架/上刚接下悬臂框架按框架跨数单跨/双跨/多跨,1.结构体系及结构布置,横向框架形式,横向框架种类,框架柱和横梁、钢屋架构成横向框架,按连接方式1.结构体系及结构布置 横向框架形式横向框架种类框,建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,铰接框架 柱脚弯矩大；横向刚度差；受力明确，计算简单；安装方便；对基础沉降适应性强刚接框架 柱脚弯矩小；横向刚度好；受力复杂；构造麻烦；对基础沉降适应性差,1.结构体系及结构布置,横向框架形式,铰接框架和刚接框架,铰接框架1.结构体系及结构布置 横向框架形式铰接框架和刚接框,在屋架上直接设置大型钢筋混凝土屋面板屋架间距=屋面板跨度（6m/12m）横向刚度大/整体性好/构造简单/耐久性好/构件种类少/工期短屋面自重大，结构用钢量大，抗震不利,1.结构体系及结构布置,屋盖结构形式,无檩体系,在屋架上直接设置大型钢筋混凝土屋面板1.结构体系及结构布置,屋架上设置檩条，檩条上铺设轻型屋面材料屋架间距=檩条跨度檩条间距=屋面板跨度结构用钢量省/运输安装方便屋盖体系构件较多/构造复杂/刚度较差,1.结构体系及结构布置,屋盖结构形式,有檩体系,屋架上设置檩条，檩条上铺设轻型屋面材料1.结构体系及结构布置,建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,应综合考虑生产工艺/建筑造型/材料供应/施工能力/生产维修等屋架间距根据屋面材料确定，屋架结构形式应尽量统一，可设托架/中间屋架屋架/托架应采用桁架式，檩条一般为实腹式屋盖应设置支撑，保证结构刚度和稳定性考虑施工要求，方便施工，缩短工期屋盖结构在运输/安装中采取临时加固措施,结构体系及结构布置,屋盖结构形式,屋盖结构选型与布置,应综合考虑生产工艺/建筑造型/材料供应/施工能力/生产维修等,屋盖支撑和柱间支撑等构成支撑体系,1.结构体系及结构布置,支撑体系,支撑的作用,增大结构纵向刚度，承担纵向水平荷载增大结构横向刚度，协调横向框架受力减小屋架弦杆/框架柱的平面外计算长度维持托架及中间屋架的稳定性保证安装过程中结构稳定性，防止倾倒增大结构的抗扭刚度,屋盖支撑和柱间支撑等构成支撑体系1.结构体系及结构布置 支撑,建筑钢结构设计推选文档,平面屋架+檩条+屋面板+屋盖支撑构成具有空间刚度的稳定结构体系两端相邻两榀屋架间设置支撑，其余屋架通过系杆或檩条与之相连，纵向长度较大时，中间应加设支撑,结构体系及结构布置,支撑体系,屋盖支撑,平面屋架+檩条+屋面板+屋盖支撑构成具有空间刚度的稳定结构体,上弦横向支撑下弦横向支撑下弦纵向支撑竖向支撑（垂直支撑）系杆天窗支撑,1.结构体系及结构布置,支撑体系,屋盖支撑种类,上弦横向支撑1.结构体系及结构布置 支撑体系屋盖支撑种类,厂房两端设置上、下弦横向支撑和竖向支撑屋架两边布置下弦纵向支撑，形成封闭体系横向及竖向支撑间距不应超过60m竖向支撑一般布置在屋架跨中和端竖杆平面,1.结构体系及结构布置,支撑体系,屋盖支撑布置原则,厂房两端设置上、下弦横向支撑和竖向支撑1.结构体系及结构布置,建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,厂房较高时可分别设置上柱支撑/下柱支撑温度区段不很长时，设置在温度区段中部温度区段较长时，在温度区段中部1/3范围内设置两道柱间支撑温度区段两端设置上柱支撑传递山墙风荷,1.结构体系及结构布置,支撑体系,柱间支撑布置,厂房较高时可分别设置上柱支撑/下柱支撑1.结构体系及结构布置,建筑钢结构设计推选文档,屋盖支撑一般按简支平行弦桁架计算柱间支撑可按悬臂平行弦桁架计算支撑受力一般较小，可按刚度要求确定构件截面交叉支撑按拉杆设计常用截面形式：角钢/圆钢（张紧装置）斜腹杆与弦杆夹角3060度,1.结构体系及结构布置,支撑体系,支撑构件的设计,屋盖支撑一般按简支平行弦桁架计算1.结构体系及结构布置 支撑,建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,承受墙体自重/墙面风荷载柱距8m时，可不设墙架柱墙架柱设置应与横向支撑节点对应，否则设分布梁端墙墙架不承受屋面竖向荷载，应采用板铰等柔性连接,1.结构体系及结构布置,墙架布置,墙架梁/墙架柱/水平抗风桁架等构成墙架体系,承受墙体自重/墙面风荷载1.结构体系及结构布置 墙架布置墙架,建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,普通钢屋架为平面桁架，适用跨度1836m构件一般为双角钢组成的T形截面，采用节点板连接优点：取材容易/构造简单/制造安装方便/刚度好缺点：型钢板件较厚，屋架用钢量较大,2.普通钢屋架设计,普通钢屋架,普通钢屋架为平面桁架，适用跨度1836m2.普通钢屋架设计,2.普通钢屋架设计,普通钢屋架的形式,选型原则,使用要求屋架外形与排水坡度相适应经济要求屋架外形与弯矩图一致，弦杆内力均匀杆件长拉短压腹杆：数量少/总长度短/夹角3060度制作安装要求节点少/构造简单/便于分段,2.普通钢屋架设计 普通钢屋架的形式选型原则使用要求,平行弦屋架三角形屋架梯形屋架曲拱形屋架梭形屋架,2.普通钢屋架设计,普通钢屋架的形式,屋架外形,平行弦屋架2.普通钢屋架设计 普通钢屋架的形式屋架外形,建筑钢结构设计推选文档,腹杆等长/杆件类型少/节点构造相同/标准化/工业化排水困难/桁架高度未随弯矩变化/弦杆内力不均匀,2.普通钢屋架设计,普通钢屋架的形式,平行弦屋架,腹杆等长/杆件类型少/节点构造相同/标准化/工业化2.普通钢,普通钢屋架的形式,三角形屋架,2.普通钢屋架设计,腹杆受力小/排水坡度大弦杆内力不均匀/与柱铰接，刚度差中小跨度、轻型屋面,普通钢屋架的形式三角形屋架2.普通钢屋架设计腹杆受力小/排,受力性能好/腹杆较短/可与柱刚接排水坡度小,普通钢屋架的形式,梯形屋架,2.普通钢屋架设计,受力性能好/腹杆较短/可与柱刚接 普通钢屋架的形式梯形屋架2,受力性能好制作加工不方便/可改进为折线形,普通钢屋架的形式,梯形屋架,2.普通钢屋架设计,受力性能好 普通钢屋架的形式梯形屋架2.普通钢屋架设计,平行弦屋架： 单斜式/菱形/K形/十字交叉形三角形屋架：芬克式/单斜式梯形屋架：人字式/再分式曲拱形屋架：新月式,普通钢屋架的形式,腹杆布置,2.普通钢屋架设计,平行弦屋架： 普通钢屋架的形式腹杆布置2.普通钢屋架设计,建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,根据工艺/使用要求确定考虑屋面板宽度模数常用跨度：12m/15m/18m/21m/24m/27m/30m/36m,普通钢屋架主要尺寸,屋架跨度,2.普通钢屋架设计,根据工艺/使用要求确定 普通钢屋架主要尺寸屋架跨度2.普通钢,根据经济/刚度/建筑/屋面坡度/运输条件等条件确定三角形屋架：（1/61/4）L梯形屋架： 跨中（1/101/6）L； 端部1.62.2m（铰接）/1.82.4m（刚接）运输高度：3.85m,普通钢屋架主要尺寸,屋架高度,2.普通钢屋架设计,根据经济/刚度/建筑/屋面坡度/运输条件等条件确定 普通钢屋,上弦节间尺寸根据屋面做法确定无檩体系：大型屋面板 1.51.8m有檩体系：檩条间距 0.83.0m屋面荷载尽量直接作用在上弦节点上,普通钢屋架主要尺寸,节间尺寸,2.普通钢屋架设计,上弦节间尺寸根据屋面做法确定 普通钢屋架主要尺寸节间尺寸2.,钢屋架的节点为铰接节点刚度引起次应力（弯曲应力）杆件轴线在同一平面内，汇交于节点中心杆件偏心荷载作用在屋架节点上，且在屋架平面内节间荷载,普通钢屋架计算分析,计算假定,2.普通钢屋架设计,钢屋架的节点为铰接 普通钢屋架计算分析计算假定2.普通钢屋架,永久荷载： 结构及屋面自重可变荷载： 屋面活荷/积灰/雪荷/风荷/悬挂吊车荷载,普通钢屋架计算分析,荷载类型,2.普通钢屋架设计,永久荷载： 普通钢屋架计算分析荷载类型2.普通钢屋架设计,普通钢屋架计算分析,荷载组合,2.普通钢屋架设计,永久荷载+可变荷载永久荷载+半跨可变荷载钢结构自重+半跨屋面板+半跨屋面活荷,普通钢屋架计算分析荷载组合2.普通钢屋架设计永久荷载+可变,屋面荷载汇集到上弦节点，可按下式计算,屋架结构自重（kN/m2）按经验公式估算并作用在上弦节点：,普通钢屋架计算分析,荷载计算,2.普通钢屋架设计,屋面荷载汇集到上弦节点，可按下式计算屋架结构自重（kN/m2,吊顶荷载汇集作用在钢屋架下弦节点屋面坡度小于30度时，屋盖承受风吸力的作用，对结构有利，一般可不考虑，风荷载很大时或采用对风荷载较为敏感的轻型屋面时，应按荷载规范计算风荷载,普通钢屋架计算分析,荷载计算,2.普通钢屋架设计,吊顶荷载汇集作用在钢屋架下弦节点 普通钢屋架计算分析荷载计算,悬挂吊车荷载根据其与屋架的连接方式具体计算地震烈度大于9度时，按抗震规范采用附加竖向荷载的方式考虑地震荷载。,普通钢屋架计算分析,荷载计算,2.普通钢屋架设计,悬挂吊车荷载根据其与屋架的连接方式具体计算 普通钢屋架计算分,建筑钢结构设计推选文档,按平面桁架计算杆件轴向力：静定结构；数解法（节点法，截面法）/图解法。,普通钢屋架计算分析,内力分析,2.普通钢屋架设计,按平面桁架计算杆件轴向力： 普通钢屋架计算分析内力分析2.普,上弦杆受节间荷载时，计算局部弯矩：简支梁M0，端节间正弯矩0.8M0，其它节间正、负弯矩0.6M0屋架与柱刚接时，还应计算屋架端弯矩引起的屋架杆件内力,普通钢屋架计算分析,内力分析,2.普通钢屋架设计,上弦杆受节间荷载时，计算局部弯矩：简支梁M0，端节间正弯矩0,建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,屋架平面内：根据节点中心距离确定，考虑节点刚度：压杆失稳时将受到拉杆的约束（弹性嵌固），拉杆越多，拉力越大，拉杆线刚度越大，约束作用越强屋架平面外侧向支撑点间距,普通钢屋架杆件设计,杆件计算长度,2.普通钢屋架设计,屋架平面内： 普通钢屋架杆件设计杆件计算长度2.普通钢屋架设,屋架平面内受压（上）弦杆/支座竖杆/端斜杆 l0 x=l；其它腹杆 l0 x=0.8l；（与下弦连接的节点嵌固作用较大）下弦杆 l0 x=l；,普通钢屋架杆件设计,杆件计算长度,2.普通钢屋架设计,屋架平面内 普通钢屋架杆件设计杆件计算长度2.普通钢屋架设计,屋架平面外上弦杆有檩体系 檩条与支撑不连接 l0y=l1； 檩条与支撑连接 l0y=l1/2（檩条间距）；无檩体系 屋面板与屋架3点可靠连接时，l0y=2B且3m；否则，l0y=l1下弦杆 l0y=l1腹杆 l0y=l （杆件几何长度）,普通钢屋架杆件设计,杆件计算长度,2.普通钢屋架设计,屋架平面外 普通钢屋架杆件设计杆件计算长度2.普通钢屋架设计,建筑钢结构设计推选文档,侧向支撑点间距为杆件节间长度的2倍时，取杆件内力为此二节间内力较大值，杆件计算长度：l0y= l1(0.75+0.25N2/N1) 且l0y=0.5 l1对双角钢十字形截面和单角钢截面的腹杆，斜平面屈曲，l0 x=0.9l；,普通钢屋架杆件设计,杆件计算长度,2.普通钢屋架设计,侧向支撑点间距为杆件节间长度的2倍时，取杆件内力为此二节间内,建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,截面形式选择的原则是与杆件两个方向的计算长度相配合，使杆件两个方向的长细比接近相等，即达到等稳定。,普通钢屋架杆件设计,杆件截面形式,2.普通钢屋架设计,截面形式选择的原则是与杆件两个方向的计算长度相配合，使杆件两,等边角钢 T型截面 iy(1.3-1.5)ix，适用于 钢屋架腹杆；不等边角钢 T型截面 短肢相连 iy(2.6-2.9)ix，适用于 钢屋架上下弦杆，平面外支撑间距为节间长度的2-3倍；,普通钢屋架杆件设计,杆件截面形式,2.普通钢屋架设计,等边角钢 T型截面 iy(1.3-1.5)ix，适用于 钢,不等边角钢 T型截面 长肢相连 iy(0.75-1.0)ix，适用于 钢屋架端竖杆、端斜杆及有局部弯矩作用的上弦杆；等边角钢 十字截面 iyix，适用于 有竖向支撑连接的竖腹杆；,普通钢屋架杆件设计,杆件截面形式,2.普通钢屋架设计,不等边角钢 T型截面 长肢相连 iy(0.75-1.0)i,建筑钢结构设计推选文档,为使两个角钢成为整体，应在两肢间设置垫板，垫板长应伸出角钢肢15-20mm，宽60mm，与节点板等厚，间距不大于40i（压杆）和80i（拉杆），且每根杆件至少两块，十字型截面垫板沿两个方向交错布置。,普通钢屋架杆件设计,垫板设置,2.普通钢屋架设计,为使两个角钢成为整体，应在两肢间设置垫板，垫板长应伸出角钢肢,建筑钢结构设计推选文档,角钢规格不宜小于L454/L56364；角钢规格一般选用5-6种。弦杆尽量采用一种规格，跨度24m时可改变截面一次（等肢厚，变肢宽）屋架中内力较小的杆件一般可按刚度要求选择截面。,普通钢屋架杆件设计,截面规格,2.普通钢屋架设计,角钢规格不宜小于L454/L56364； 普通钢屋架杆,轴心拉杆：强度,刚度 =250400,普通钢屋架杆件设计,杆件截面验算,2.普通钢屋架设计,轴心拉杆：刚度 普通钢屋架杆件设计杆件截面验算2.普通钢屋架,轴心压杆：,稳定性,刚度 =150200,净截面强度,普通钢屋架杆件设计,杆件截面验算,2.普通钢屋架设计,轴心压杆：稳定性刚度 =150200 净,偏心压杆：,强度,刚度 =150200,稳定性,普通钢屋架杆件设计,杆件截面验算,2.普通钢屋架设计,偏心压杆：强度刚度 =1502,普通钢屋架节点设计,节点设计原则,2.普通钢屋架设计,a.杆件形心线应与钢屋架几何轴线重合，并汇交于节点中心,避免偏心引起弯矩；弦杆截面变化时，轴线与杆件形心线中线重合。偏心小于5%截面高度时，可忽略；偏心较大时，应计算弯矩，并按汇交杆件线刚度分配,普通钢屋架节点设计节点设计原则2.普通钢屋架设计a.杆件形,建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,普通钢屋架节点设计,节点设计原则,2.普通钢屋架设计,b.直接支承大型钢筋混凝土屋面板的上弦角钢应予加强；c.节点板的外形应尽量简单，矩形/梯形/平行四边形等；d.角钢端部切割一般垂直于轴线，可切去部分肢，但不允许完全切去垂直肢；,普通钢屋架节点设计节点设计原则2.普通钢屋架设计b.直接支,建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,普通钢屋架节点设计,节点设计原则,2.普通钢屋架设计,e.节点中杆件边缘间距：焊接10-20mm，螺栓5-10mm；f.单斜杆与弦杆连接，注意避免偏心弯矩；g.节点板应有足够的强度和刚度，保证弦杆和腹杆的内力传递，同一榀屋架节点板厚度相同，厚度6-20mm，支座节点板+2mm。,普通钢屋架节点设计节点设计原则2.普通钢屋架设计e.节点中,建筑钢结构设计推选文档,对应剪力 Vc=P(L/2-a2)/L三角形屋架：芬克式/单斜式腹板计算高度上边缘折算应力永久荷载（柱、吊车梁系统、墙架等结构自重/墙板）其它腹杆 l0 x=0.超静定体系内力分布与各构件刚度比有关。根据节点中心距离确定，为柱轴线到吊车轨道中心的距离= A + B + C维持托架及中间屋架的稳定性重型 200400kg/m2永久荷载+半跨可变荷载偏心小于5%截面高度时，可忽略；拼接角钢切肢切棱角以保证焊缝质量及角钢密贴，切肢尺寸：采暖房屋和非采暖地区的房屋结构用钢量省/运输安装方便,对应剪力 Vc=P(L/2-a2)/L,普通钢屋架节点设计,节点构造与计算,2.普通钢屋架设计,根据杆件内力确定杆件与节点板连接焊缝的焊缝高度和长度，根据连接焊缝在节点板上的焊缝布置确定节点板大小。,普通钢屋架节点设计节点构造与计算2.普通钢屋架设计,普通钢屋架节点设计,2.普通钢屋架设计,*无节点荷载的下弦节点腹杆与节点板连接焊缝：承受腹杆轴力弦杆与节点板连接焊缝：承受弦杆轴力差（内力较小，可按构造设置焊缝）,节点构造与计算,普通钢屋架节点设计2.普通钢屋架设计*无节点荷载的下弦节点,建筑钢结构设计推选文档,普通钢屋架节点设计,节点构造与计算,2.普通钢屋架设计,*有集中荷载的上弦节点（无檩体系） 腹杆与节点板连接焊缝：承受腹杆轴力 上弦杆与节点板连接焊缝：承受弦杆轴力差及集中荷载（坡度较小，集中力对焊缝偏心忽略）,集中力：,焊缝验算：,弦杆轴力差：,普通钢屋架节点设计节点构造与计算2.普通钢屋架设计 *有,建筑钢结构设计推选文档,普通钢屋架节点设计,节点构造与计算,2.普通钢屋架设计,*有集中荷载的上弦节点（有檩体系） 腹杆与节点板连接焊缝：承受腹杆轴力 上弦杆与节点板连接焊缝：承受弦杆轴力差、集中荷载及荷载偏心一起的附加弯矩（坡度较大，集中力对焊缝偏心不能忽略）,普通钢屋架节点设计节点构造与计算2.普通钢屋架设计 *有,建筑钢结构设计推选文档,普通钢屋架节点设计,节点构造与计算,2.普通钢屋架设计,*有集中荷载的上弦节点（有檩体系）,集中力P由肢背塞焊缝承受,弦杆轴力差及附加弯矩由肢尖焊缝承受,普通钢屋架节点设计节点构造与计算2.普通钢屋架设计 *有,普通钢屋架节点设计,节点构造与计算,2.普通钢屋架设计,*弦杆拼接节点 传递内力，保证刚度 工厂拼接：轴力较小节间； 工地拼接：设在节点； 采用拼接角钢，一般为同号角钢, 焊接拼接前采用定位螺栓定位；,普通钢屋架节点设计节点构造与计算2.普通钢屋架设计 *弦,普通钢屋架节点设计,节点构造与计算,2.普通钢屋架设计,*弦杆拼接节点 拼接角钢切肢切棱角以保证焊缝质量及角钢密贴，切肢尺寸：,为减小应力集中，如弦杆肢宽130mm，应斜切拼接角钢两肢； 拼接角钢需弯角时，可热弯或切肢后冷弯； 拼接角钢长度由所需焊缝长度确定，且不小于40-60mm，被拼接角钢间应留10mm间隙；,普通钢屋架节点设计节点构造与计算2.普通钢屋架设计 *弦,普通钢屋架节点设计,节点构造与计算,2.普通钢屋架设计,*弦杆拼接节点 角钢之间焊缝承受所连接弦杆最大轴力，4条焊缝均分； 下弦杆与节点板间焊缝承受15%弦杆最大轴力，肢尖、肢背焊缝分配； 上弦杆与节点板间焊缝(屋脊)承受集中荷载P或P-2N1sin,普通钢屋架节点设计节点构造与计算2.普通钢屋架设计 *弦,建筑钢结构设计推选文档,普通钢屋架节点设计,节点构造与计算,2.普通钢屋架设计,*支座节点 支座节点由节点板、加劲肋、支座底板及锚栓构成。 加劲肋：增强支座节点侧向刚度和支座底板刚度，以便更均匀地传递支座反力，轴线应与支座反力作用线重合。,普通钢屋架节点设计节点构造与计算2.普通钢屋架设计 *支,普通钢屋架节点设计,节点构造与计算,2.普通钢屋架设计,*支座节点 为便于施焊，下弦杆与支座底板间距离h，应不小于下弦水平肢宽及130mm。 锚栓按构造选用，M20-M25，为便于安装，底板开大孔，加垫板。,普通钢屋架节点设计节点构造与计算2.普通钢屋架设计 *支,普通钢屋架节点设计,节点构造与计算,2.普通钢屋架设计,*支座节点 底板可采用方形或矩形，净截面积,短边尺寸200mm；底板的厚度根据底板承受的弯矩确定，且t14mm,（两邻边支承）,普通钢屋架节点设计节点构造与计算2.普通钢屋架设计 *支,普通钢屋架节点设计,节点构造与计算,2.普通钢屋架设计,*支座节点 肋板厚度取节点板厚度，肋板与节点板之间的焊缝按受剪力和弯矩共同作用计算,节点板、加劲肋与底板焊缝按均匀传递支座反力计算 （加劲肋切角以便焊缝通过）,普通钢屋架节点设计节点构造与计算2.普通钢屋架设计 *支,建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,横向框架的结构体系,框架形式,3.横向框架和框架柱,*单层单跨厂房的横向框架铰接框架：横向刚度差/无吊车或有轻型吊车/地基不均匀沉降影响小/三角形屋架刚接框架：横向刚度好/有吊车/对地基不均匀沉降敏感/梯形屋架跨度较大框架/高度较大框架,横向框架的结构体系框架形式3.横向框架和框架柱 *单层单,建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,横向框架的结构体系,框架形式,3.横向框架和框架柱,*单层多跨厂房的横向框架等高多跨/不等高多跨*锯齿形厂房的横向框架采光、通风的玻璃窗+屋面板/框架式和桁架式*带有横向天窗的横向框架：天窗-采光通风/天窗架、屋架与柱形成横向框架,横向框架的结构体系框架形式3.横向框架和框架柱 *单层多,建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,横向框架的结构体系,框架尺寸,3.横向框架和框架柱,横向框架的跨度：厂房纵向定位轴线间的距离，一般采用6m的倍数，12m/18m/24m/30m/36m L = Lk +1+2 其中Lk为吊车梁的跨度；为柱轴线到吊车轨道中心的距离= A + B + C,横向框架的结构体系框架尺寸3.横向框架和框架柱 横向框架,横向框架的结构体系,框架尺寸,3.横向框架和框架柱,横向框架的高度：厂房室内地坪至屋架下弦的净空尺寸， He = Hu + Hr + (200300mm),横向框架的结构体系框架尺寸3.横向框架和框架柱 横向框架,建筑钢结构设计推选文档,横向框架的计算,平面框架假定,3.横向框架和框架柱,横向框架承受结构的竖向力和横向水平力，一般情况下，各榀横向框架受力及位移情况基本相同，结构空间作用不明显，因此，为计算方便，以平面框架为横向框架计算的基本单元，忽略结构的空间作用。有必要时，才对结构进行空间分析。,横向框架的计算平面框架假定3.横向框架和框架柱 横向框,横向框架的计算,计算简图,3.横向框架和框架柱,纵向柱距相等时，仅需取一榀框架计算钢屋架可简化为实腹梁，等效惯性矩为IB = ( A1y12 + A2y22 ) K格构式框架柱可等效为实腹柱。等效惯性矩为IC =0.9IC0,横向框架的计算计算简图3.横向框架和框架柱纵向柱距相等时，,建筑钢结构设计推选文档,横向框架的计算,荷载种类,3.横向框架和框架柱,屋面荷载：汇集为线荷载均布在框架横梁上永久荷载（屋架、支撑、天窗、檩条、悬挂吊车等自重/屋面板/设备管道等）；可变荷载（悬挂吊车/积灰/施工）下部荷载：永久荷载（柱、吊车梁系统、墙架等结构自重/墙板）,横向框架的计算荷载种类3.横向框架和框架柱屋面荷载：汇集为,横向框架的计算,荷载种类,3.横向框架和框架柱,风荷载墙面风荷载折算为均布荷载作用在框架柱上；屋架及天窗风荷载按集中力作用在框架柱顶,横向框架的计算荷载种类3.横向框架和框架柱风荷载,横向框架的计算,荷载种类,3.横向框架和框架柱,吊车荷载竖向荷载/横向水平制动荷载/纵向水平制动荷载（由支撑系统承受）一般按两台满载吊车并排运行的最不利情况考虑,横向框架的计算荷载种类3.横向框架和框架柱吊车荷载,横向框架的计算,荷载种类,3.横向框架和框架柱,吊车荷载竖向荷载：最大最小轮压Pkmax/Pkmin：n1(Pkmax+Pkmin) = Q+G横向水平制动荷载： Tk=K(Q+G)/n,横向框架的计算荷载种类3.横向框架和框架柱吊车荷载,横向框架的计算,荷载种类,3.横向框架和框架柱,吊车荷载吊车梁一般简支于框架柱上，作用在框架柱上的最大、最小竖向吊车荷载及横向水平力设计值可根据吊车梁支反力影响线计算：Dmax=1.4Pkmaxyi；Mmax=DmaxeDmin=1.4Pkminyi；Mmin=DmineT = 1.4 Tkyi,横向框架的计算荷载种类3.横向框架和框架柱吊车荷载,建筑钢结构设计推选文档,横向框架的计算,横向框架构件刚度比,3.横向框架和框架柱,超静定体系内力分布与各构件刚度比有关。设计时一般可假定：上、下柱截面惯性矩之比为：边柱I1:I3=4.515；中柱I2:I4=825；中柱、边柱下柱惯性矩之比：I2:I1=1.212；横梁与边柱下柱惯性矩之比：IB:I1=1.212；最终选定截面若与初选截面相差较大，应按最终选定截面重新进行内力分析,横向框架的计算横向框架构件刚度比3.横向框架和框架柱超静定,建筑钢结构设计推选文档,横向框架的计算,内力分析,3.横向框架和框架柱,可采用力学方法：力法/位移法/弯矩分配法/矩阵位移法/有限元法/简化计算方法为便于组合，应对各种荷载作用分别进行内力分析,横向框架的计算内力分析3.横向框架和框架柱可采用力学方法：,横向框架的计算,内力组合,3.横向框架和框架柱,内力组合的目的是确定各构件截面及连接可能的最不利内力。框架柱设计：考虑控制截面的最大正弯矩及相应的轴力和剪力；最大负弯矩及相应的轴力和剪力；最大轴力及相应的负弯矩和剪力；最大轴力及相应的正弯矩和剪力；上下柱连接设计：上柱柱底截面,横向框架的计算内力组合3.横向框架和框架柱内力组合的目的是,横向框架的计算,内力组合,3.横向框架和框架柱,锚拴设计：锚拴最大拉力/柱底截面的小轴力、大弯矩及相应的剪力组合柱与屋架刚接时，屋架杆件及屋架与柱连接设计：屋架上弦最大拉力、下弦最大压力；屋架上弦最大压力、下弦最大拉力；屋架腹杆最大拉力或压力,横向框架的计算内力组合3.横向框架和框架柱锚拴设计：,建筑钢结构设计推选文档,横向框架的计算,内力组合,3.横向框架和框架柱,可变荷载组合应按规范选用组合系数；两台或以上吊车荷载参与组合时应根据吊车台数和吊车工作制，乘以折减系数，如两台，轻、中，0.9；重，0.95；任何组合应包括永久荷载，其它荷载当其对所设计构件或连接不利时才加以考虑,横向框架的计算内力组合3.横向框架和框架柱可变荷载组合应按,横向框架的框架柱,框架柱形式,3.横向框架和框架柱,等截面柱：构造简单，无吊车或吊车起重量20t阶形柱：根据吊车层数分为单阶柱和双阶柱，吊车梁支承在截面改变处，偏心小，构造合理，应用广泛；分离式柱：由屋盖肢和吊车肢构成，前者和横梁形成框架，后者仅承受吊车竖向荷载，按轴心受压构件设计，构造、制作及安装简单方便，但刚度较差，用钢量大，通常在扩建厂房中采用。,横向框架的框架柱框架柱形式3.横向框架和框架柱等截面柱：构,建筑钢结构设计推选文档,横向框架的框架柱,框架柱形式,3.横向框架和框架柱,框架柱截面应根据所承受荷载大小确定：等截面柱/阶形柱上柱：H型钢截面阶形柱下柱：组合截面，实腹或格构式边柱外侧平齐便于铺设墙面板吊车荷载较大时，可采用箱形截面。,横向框架的框架柱框架柱形式3.横向框架和框架柱框架柱截面应,横向框架的框架柱,框架柱构造,3.横向框架和框架柱,等截面柱牛腿连接构造： 实腹柱/格构柱；阶形柱上下柱连接：实腹柱/格构柱；阶形柱与吊车梁的连接：平台板分离式柱：屋盖肢与等截面柱相同；吊车肢平台构造与阶形柱相同,横向框架的框架柱框架柱构造3.横向框架和框架柱等截面柱牛腿,建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,横向框架的框架柱,框架柱验算,3.横向框架和框架柱,框架柱一般按双向受弯的压弯构件设计强度、刚度和稳定性框架柱平面内计算长度等截面柱：H0=H有侧移框架柱平面内计算长度系数，根据横梁与框架柱线刚度之比（k1=IB/L:IC/H）及柱脚刚度（铰接/刚接k2）查表确定,横向框架的框架柱框架柱验算3.横向框架和框架柱框架柱一般按,建筑钢结构设计推选文档,横向框架的框架柱,框架柱验算,3.横向框架和框架柱,框架柱平面内计算长度单阶柱：上段柱H01=1H1/下段柱H02=2H2；1/2为上/下段柱计算长度系数，1=2/1，2=s；s阶形柱考虑空间作用计算长度折减系数；上端自由（梁柱铰接）或可移动但不转动（梁柱刚接）单阶柱平面内计算长度系数，根据上下段柱线刚度之比（k1=I1/H1:I2/H2）及参数1查表确定,横向框架的框架柱框架柱验算3.横向框架和框架柱框架柱平面内,建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,横向框架的框架柱,框架柱验算,3.横向框架和框架柱,框架柱平面内计算长度双阶柱：框架柱平面外计算长度：侧（纵）向支撑点间的距离，柱脚/吊车梁/托梁/支撑等,横向框架的框架柱框架柱验算3.横向框架和框架柱框架柱平面内,横向框架的框架柱,框架柱验算,3.横向框架和框架柱,吊车梁与框架柱连接节点不能保证沿柱轴线传递反力时，应考虑可能的平面外弯矩对格构式构件，应对吊车肢按轴心受压构件进行补充验算，偏于安全地认为吊车竖向荷载完全由吊车肢承担，吊车肢受到的总压力为,横向框架的框架柱框架柱验算3.横向框架和框架柱吊车梁与框架,建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,横向框架的框架柱,框架柱柱脚,3.横向框架和框架柱,厂房框架柱一般设计为刚接柱脚，传递轴力、弯矩和剪力。实腹柱柱脚：单臂式靴梁/靴梁上顶板/锚栓/柱腹板水平加劲肋/肋板或隔板格构柱柱脚：双臂式靴梁/靴梁上角钢/锚栓/加劲肋/隔板剪力由摩擦力或抗剪件传递,横向框架的框架柱框架柱柱脚3.横向框架和框架柱厂房框架柱一,建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,吊车的基本知识,吊车利用等级,4.吊车梁结构体系,利用等级（U0U9） 0-3: 不经常使用； 4：经常清闲地使用； 5：经常中等地使用； 6：不经常繁忙地使用； 7-9：繁忙地使用,吊车的基本知识吊车利用等级4.吊车梁结构体系利用等级（U0,吊车的基本知识,吊车荷载状态,4.吊车梁结构体系,荷载状态（Q1-Q4） Q1轻：很少起升额定荷载； Q2中：有时起升额定荷载； Q3重：经常起升额定荷载； Q4特重：频繁起升额定荷载；,吊车的基本知识吊车荷载状态4.吊车梁结构体系荷载状态（Q1-,吊车的基本知识,吊车工作级别,4.吊车梁结构体系,吊车工作级别（A1A8） 1-4：轻级工作制； 4-6：中级工作制； 6-7：重级； 8：特重级,吊车的基本知识吊车工作级别4.吊车梁结构体系吊车工作级别（A,吊车的基本知识,吊车规格,4.吊车梁结构体系,100t及以下吊车规格：5t；10t；16/3t；20/5t；32/5t；50/10t；75/20t；100/20t*副钩起重量/主钩起重量,吊车的基本知识吊车规格4.吊车梁结构体系100t及以下吊车规,吊车梁结构体系,结构体系,4.吊车梁结构体系,吊车梁体系由吊车梁（或吊车桁架）、制动结构、辅助桁架及支撑等构件组成。吊车梁或吊车桁架一般设计为简支结构，一般采用焊接结构，也可采用栓焊结构；,吊车梁结构体系结构体系4.吊车梁结构体系吊车梁体系由吊车梁（,吊车梁结构体系,吊车梁/桁架的形式,4.吊车梁结构体系,吊车梁： 型钢梁、组合梁、Y形梁和箱形梁； 焊接工字梁最常用吊车桁架： 桁架式、撑杆式和托架吊车梁合一式,吊车梁结构体系吊车梁/桁架的形式4.吊车梁结构体系吊车梁：,建筑钢结构设计推选文档,建筑钢结构设计推选文档,吊车梁的荷载,4.吊车梁结构体系,吊车竖向荷载标准值为吊车最大轮压；吊车横向水平荷载可按小车重量和额定最大起重量百分数确定（软钩/硬钩4-10 %），计算重级或特重级工作制吊车梁或桁架及其制动结构的强度、稳定性以及连接的强度时，应乘以增大系数T；吊车纵向水平荷载按一侧轨道所有刹车轮的最大轮压之和的10%采用；,主要荷载,吊车梁的荷载4.吊车梁结构体系吊车竖向荷载标准值为吊车最大轮,吊车梁的荷载,4.吊车梁结构体系,吊车梁或桁架走道板活荷载2.kN/m22；结构自重(吊车梁或桁架/轨道/制动系统/连接件等)的影响可通过采用弯矩和剪力的放大系数w近似地考虑；吊车梁承受的其它荷载，如悬挂其它设备、隔热板、露天栈桥的风、雪荷载及设备振动引起的荷载动力效应等。,次要荷载,吊车梁的荷载4.吊车梁结构体系吊车梁或桁架走道板活荷载2.k,吊车梁的荷载,4.吊车梁结构体系,计算吊车梁或桁架的强度、稳定性或连接的强度时，应采用荷载设计值并乘以动力系数（1.05/1.1）；变形和疲劳计算采用荷载标准值，且不乘动力系数,荷载动力系数,吊车梁的荷载4.吊车梁结构体系计算吊车梁或桁架的强度、稳定性,4.吊车梁结构体系,一般按两台吊车的最大起重量进行设计，有可靠根据时按实际情况设计；设计应根据工艺提供的资料确定吊车工作级别；吊车梁或桁架的形式应根据吊车起重量大小、吊车梁或桁架跨度及吊车工作级别确定，对重级工作制吊车宜设置制动结构；,吊车梁设计,一般设计规定,4.吊车梁结构体系一般按两台吊车的最大起重量进行设计，有可靠,吊车梁设计,4.吊车梁结构体系,重级和特重级工作制吊车的吊车梁与制动结构及柱的连接、大跨度吊车梁现场拼接应