中、重型厂房结构设计课件.pptx

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1、2023/3/16,中、重型厂房结构设计,一般说明 屋架外形及腹杆形式 屋盖支撑,2.1 结构形式和结构布置,2.1.1 一般说明,中、重型厂房的组成：柱、屋架、吊车梁、天窗架、支撑。（图2-1示）,中、重型厂房结构形式：,单层刚(框)架,多层刚架,屋盖结构体系：,钢屋架大型屋面板结构体系,钢屋架檩条轻型屋面板结构体系,横梁檩条轻型屋面板结构体系,吊车的工作制等级与工作级别的对应关系,（按照吊车使用的频繁程度）,1.影响柱网布置因素：1）生产工艺流程要求：2）结构上的要求：将柱布置在同一横向轴线上，与 屋架组成横向框架，提供尽可能大的横向刚度。3）经济要求：柱距的大小直接影响结构的用钢量。柱距

2、与柱上的荷载和柱高有密切关系 4）模数要求：柱距L的取值:一般地，在跨度不小于 30m、高度不小于14m、吊车额定起重量不小于 50t时，柱距取12m较为经济;参数较小的厂房取 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较适宜。,2.1.1.1 柱网布置和计算单元,2.温度收缩缝:取决于厂房的纵向和横向长度。纵向很长的厂房，纵向构件伸缩产生的温度应力引起整个结构的变形，并可能导致墙体和屋面的破坏，故采用横向伸缩缝将结构分成伸缩时互不影响的温度区段。横向宽度较大时，也应按规定布置纵向伸缩缝超出表2-2中数值时,应考虑温度应力和温度变形的影响,温度区段长度表(m)表

3、2-2,（a）各列柱距相等（b）中列柱有抽柱,拔柱：由于工艺要求或其它原因，有时需要将柱距局部加大。如图22中，在纵向轴线B与横向轴线L相交处不设柱子，因而导致轴线k和m之间的柱距增大，这种情形有时形象地称为拔柱。托架（托梁）：上承屋架，下传柱子。,图2-2 柱网布置,托架与屋架的连接 叠接：构造简单，便于施工，但托架（托 梁）受扭。,平接：可以有效地减轻托架（托梁）受扭的 不利影响，较常用。,托梁与屋架的连接,（a）各列柱距相等（b）中列柱有抽柱,计算单元,2.1.1.2 横向框架及其截面选择,横向框架梁与柱的连接形式：刚接框架：具有良好的横向刚度，但对基础不均匀沉降和温度作用比较敏感，需采

4、取防止不均匀沉降的措施铰接框架：对基础不均匀沉降和温度敏感性小，构造易处理，但框架的横向刚度差，常不能满足吊车使用上的要求，工程应用较少。,厂房的主要承重结构通常采用框架体系。其横向刚度较大，且能形成矩形的内部空间，便于桥式吊车运行，能满足使用上的要求。,框架柱的类型,框架柱按结构形式分为等截面柱、阶梯形柱和分离式柱三大类,等截面柱,实腹式 格构式,吊车梁支于牛腿上，构造简单；吊车竖向荷载偏心大，只适用于吊车起重Q20t，或无吊车且厂房高度不超过10m的轻型厂房中。,分离式柱由支承屋盖结构的屋盖肢和支承吊车梁的吊车肢组成，并用水平板相连做成柔性连接。,吊车肢在框架平面内的稳定性靠连在屋盖肢上的

5、水平连系板来提供；屋盖肢承受屋面荷载、风荷载及吊车水平荷载，按压弯构件设计；吊车肢仅承受吊车的竖向荷载，当吊车梁采用突缘支座时，按轴心受压构件设计；当采用平板支座时，按压弯构件设计。,阶梯形柱由于吊车梁支于柱截面变化的肩梁处，荷载偏心小，构造合理，得到广泛应用。,实腹式,单阶柱 双阶柱 格构式,上段柱工字形截面实腹式柱下段柱由于吊车肢受的荷载大，通常设计成不对称截面,阶梯形下柱的常见截面形式：,图2-6 双肢格构式柱,分离式柱脚,双臂肩梁：刚度大，整体性好，适宜用于柱截 面宽度较大（不小于900mm)的情形。,肩梁：将各阶柱段连在一起。,肩梁,单臂肩梁（图2-7a）,双臂肩梁（图2-7b）,构

6、造要求：肩梁惯性矩宜大于上柱的惯性矩，其线刚度与下柱单肢线刚度之比一般宜不小于25，其高跨比可控制在0.350.5之间。,肩梁,吊车梁工程实例,厂房结构形式的选取不仅要考虑吊车起重量，还与其工作级别极吊钩类型有关。,A6一A8级重级工作制吊车的单跨厂房，须有大的横向刚度和纵向刚度。,下层柱间支撑：吊车梁下部的柱间支撑,2.1.1.3 柱间支撑,上层柱间支撑：吊车梁上部的柱间支撑,1.柱间支撑的布置：1）每列柱都要设柱间支撑。2）多跨厂房的中列柱的柱间支撑要与边列柱的柱 间支撑布置在同一柱间。3）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。4）上层柱间支撑除了要在下层柱间支

7、撑布置的柱 间设置外,还应当在每个温度区段的两端设置。5）每列柱顶均要布置刚性系杆。,下层柱间支撑与柱和吊车梁一起在纵向组成刚性很大的悬臂桁架,为了使纵向构件在温度变化时能自由伸缩，尽量减少温度应力，下层支撑应设在温度区段的中部；只有当吊车位置高而车间长度短时，放在两端。,当温度区段90m时，在中央设一道下层支撑；,当温度区段90m时，在1/3点处各设一道下层支撑，以免传力路径太长；,在短而高的单层厂房结构中，下层柱间支撑可布置在厂房结构的两端。,上层柱间支撑分为两层：第一层在屋架端部高度范围内，属于屋盖垂直支撑；第二层在屋架下弦至吊车梁上翼缘范围内。,2.柱间支撑的作用：1）承受并传递纵向水

8、平荷载：作用于山墙上的风荷载、吊车纵向水平荷载、纵向地震力等。2）减少柱在平面外的计算长度。3)保证厂房的纵向刚度。,3.柱间支撑的形式：,柱间支撑的计算要点,上层柱间支撑承受端墙传来的风荷载W；下层柱间支撑承受端墙传来的风荷载W和吊车纵向水平荷载T,在同一温度区段的同一柱列设置多道柱间支撑时，全部纵向水平荷载由该柱列的所有支撑共同承受。柱间支撑的内力，根据柱列所受纵向荷载，按支承于柱脚基础上的竖向悬臂桁架计算。拉杆体系设计，假定交叉支撑只承受拉力，一旦受压即失去稳定而退出工作（虚线），体系变为静定结构。,柱间支撑计算简图,角钢不宜小于L756；槽钢不宜小于12；下层支撑一般为双片，分别与吊车

9、肢和屋盖肢相连，双片间以单角钢缀条相连；上层支撑一般为单片，支撑连接可采用焊缝或高强螺栓连接，人字形和八字形支撑应注意构造措施，使其与吊车梁的连接仅传递水平力，不传递垂直力，以免支撑成为吊车梁的中间支承点。,桁架是指由直杆在端部相互连接而组成的格子式结构。桁架中的杆件大部分情况下只受轴线拉力或压力。应力在截面上均匀分布，桁架用料经济，结构 的自重小，易于构成各种外形以适应不同的用途。在工业与民用房屋建筑中，当跨度比较大时用梁作屋盖的承重结构是不经济的，这时都要用桁架。,2.1.2屋架外形及腹杆形式,2.1.2.1桁架的应用,2.1.2.2桁架的外形及腹杆形式,芬克式腹杆,人字式腹杆,豪式腹杆,

10、人字式腹杆,再分式腹杆,人字式腹杆,交叉式腹杆,三角形屋架,梯形屋架,平行弦屋架,（1）三角形屋架,按腹杆布置方式不同:芬克式长杆受拉、短杆受压，受力相对合理，应用较广,人字形杆件数量少，节点数量少，受压杆较长，但抗震性能优于芬克式屋架，适用于跨度小于18m的屋架。,单斜式腹杆和节点数量较多，长腹杆受拉，但夹角小，适用于下弦设置天棚的屋架。,特点:外形和弯矩图不相适应，弦杆内力分布不均匀，近支座处内力大，近跨中处小，横向刚度小。上下弦交角小，端节点构造复杂。可将上弦或下弦改变为折线形或陡坡梯形，以改善受力和节点构造。,适用于跨度小，坡度大、采用轻型屋面材料的有檩体系。,（2）梯形屋架,按腹杆布

11、置方式不同有：人字式腹杆总长度短，节点少,按支座斜杆与弦杆组成的支承点在下弦或在上弦又可分为下承式和上承式两种。,再分式可避免节间直接受荷（非节点荷载）。,特点 外形和弯矩图比较接近，弦杆内力沿跨度分布较均匀，用料经济，应用广泛。适用于屋面坡度平缓且跨度较大时的无檩屋盖结构。,（3）人字形桁架 上、下弦可为平行，坡度为1/201/10，节点构造较为统一；上、下弦可以具有不同坡度或下弦有一部分水平段，以改善屋架受力情况。跨中高度一般为2.02.5m，跨度大于36m时可取较大高度但不宜超过3m；端部高度一般为跨度的1/181/12。（4）平行弦屋架 上、下弦杆水平，杆件和节点规格化、便于制造。屋架

12、的外形和弯矩图分布不接近，弦件内力分布不均匀。一般用于托架和支撑体系。,2.1.2.3.确定桁架形式的原则,三角形屋架：适合于波形石棉瓦、瓦楞铁皮,坡度一般在1/31/2,梯形屋架：压型钢板和大型钢筋混凝土屋面板，坡度一般在1/21/8,1.满足使用要求：屋架外形应与屋面材料的排水要求相适应。,2.受力合理：屋架外形应尽量和弯矩图接近，使上下弦杆内力沿跨度方向分布较均匀，腹杆受力较小；腹杆的布置宜使短杆受压，长杆受拉；荷载布置在节点上，减少弦杆局部受弯。,3.满足制造、安装和运输要求 构造简单，杆件夹角3060；杆件与节点数量少；分段制造，便于运输与安装；4.综合经济技术效果好,跨度 L工艺及

13、使用要求 高度 H经济、刚度、运输、坡度等 各种屋架中部高度：三角形屋架：中部高度H(1/61/4)L 梯形屋架：中部高度H(1/101/6)L 端部高度H0(1.82.1m),2.1.2.4 桁架主要尺寸的确定,2.1.3屋盖支撑,屋盖上弦横向水平支撑 屋盖下弦横向水平支撑 屋盖下弦纵向水平支撑 垂直支撑 系杆,平面屋架在屋架平面外的刚度和稳定性很差，不能承受水平荷载。因此，为使屋架结构有足够的空间刚度和稳定性，必须在屋架间设置支撑系统。,图216屋盖支撑作用示意图,1.保证屋盖结构的几何稳定性。,几何可变体系屋架侧倾,几何不变体系屋架稳定,2.1.3.1屋盖支撑的作用,2.保证屋盖的刚度和

14、空间整体性 横向水平支撑是一个水平放置(或接近水平放置)的桁架,支座是柱或垂直支撑。纵向水平支撑：提高屋架平面内（横向）抗弯刚度，使框架协同工作，形成空间整体性，减少横向水平荷载作用下的变形。,3.为弦杆提供适当的侧向支承点 支撑可作为屋架弦杆的侧向支承点，减小弦杆在屋架平面外的计算长度，保证受压上弦杆的侧向稳定，并使受拉下弦保持足够的侧向刚度。4.承担并传递水平荷载 如传递风荷载、悬挂吊车水平荷载和地震荷载。5.保证结构安装时的稳定与方便,2.1.3.2屋盖支撑的布置,1.上弦横向水平支撑布置原则:在有檩条或只采用大型屋面板的屋盖中都应设置屋架上弦横向水平支撑，当有天窗架时，天窗架上弦也应设

15、置横向水平支撑。设置在房屋的两端,一般设在第一个柱间或设在第二个柱间,间距L060m。布置在第二柱间时，应在第一个柱间要设置刚性系杆以支持端屋架和传递端墙风力,上弦横向水平支撑布置图,2.下弦横向水平支撑布置原则：当跨度L18m；设有悬挂式吊车起重量大于5吨；厂房内设有较大的振动设备。与上弦横向水平支撑布置在同一柱间以形成空间稳定体系。,3.纵向水平支撑布置原则：厂房内设有托架，或有较大吨位的重级、中级工作制的桥式吊车；或有壁行吊车，或有锻锤等大型振动设备；以及当房屋较高，跨度较大，空间刚度要求高时。,屋架间距12m时，通常布置在屋架下弦平面。屋架间距12m时，宜布置在屋架的上弦平面内。,下弦

16、水平支撑布置图,4.垂直支撑布置原则：所有房屋中均应设置垂直支撑。梯形屋架在跨度L30m，三角形屋架在跨度L24m时，仅在跨度中央设置一道。当跨度大于上述数值时宜在跨度13附近或天窗架侧柱外设置两道。梯形屋架不分跨度大小，其两端还应各设置 一道，当有托架时则由托架代替。垂直支撑与上、下弦横向水平支撑布置在同 一柱间，使相邻屋架形成几何不变的空间体系，保证侧向稳定。,屋架的垂直支撑布置,L24m,L24m,5.系杆 刚性系杆：能承受拉力也能承受压力的系杆。柔性系杆：只能承受拉力的系杆。作用：为没有参与组成空间稳定体的屋架提供 上下弦的侧向支承点。布置原则：在垂直支撑的平面内一般设置上下弦系杆；屋

17、脊节点及主要支承节点处需设置刚性系杆，天窗侧柱处及下弦跨中或跨中附近设置柔性系杆；当屋架横向支撑设在端部第二柱间时，第一柱间所有系杆均应为刚性系杆。,各种支撑都是一个平面桁架，桁架的腹杆一般采用交叉斜杆。,2.1.3.3 屋盖支撑的杆件及支撑的计算原则,屋盖支撑受力比较小，一般不进行内力计算，杆件截面常按容许长细比来选。拉杆单角钢压杆双角钢当支撑桁架受力较大，应按桁架体系计算内力，按图示拉杆（压杆退出工作）计算并据以选择截面。,荷载计算刚架内力计算,2.2 计算原理,计算单元,简化,单层房屋结构,平面桁架,1.永久荷载（恒载）,屋面恒载檩条自重屋架、其它构件自重和围护结构自重,2.可变荷载（活

18、载）屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载、风荷载 及吊车荷载。3.施工荷载,2.2.1 荷载计算,风荷载：标准值：z 风压高度变化系数s体型系数z风振系数风荷载标准值Wk是沿垂直建筑物表面方向作用的，为方便将其投影到水平上。,刚架计算单元宽b、跨度方向长为h范围内风荷载应合力为：投影到水平面上的值Po为：,为简化计算，引入当量惯性矩将格构式柱和屋架换算为实腹式构件进行内力分析。当量惯性矩：,2.2.2 刚架内力计算,A和A分别为格构柱两肢（或屋架上下两弦）截面积 X和X格构式柱两肢（屋架上下两弦）的截面形心到 格构式柱截面中性轴的距离。,反映剪力和几何形 状的修正系数。,=0.9 平行弦=0.8 上弦

19、坡度i=0.1=0.7 上弦坡度i=0.125,对于屋架：其当量惯性矩为：h为上下两弦截面形心之间的距离。屋架尺寸未定时，可按下式估算其当量惯性矩。Mmax简支屋架在屋面荷载作用下的跨中 弯矩。f 弦杆抗拉强度设计值。,内力分析：依叠加原理，内力分析只需针对几种 基本类型进行。单跨刚架：（1）永久荷载；（2）屋面活荷载；（3）左风（右风荷载）；（4）吊车左（右）刹车力；（5）吊车小车靠近左（右）时的重力。手算或电算,按照建筑结构荷载规范(GB50009)的规定，结构设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态，依照组合规则进行荷载效应的组合，并取最不利组

20、合进行设计。,2.2.3 内力组合原则,对于一般的刚(框)架，按承载能力极限状态设计时，构件和连接可取下列简化公式中的最不利值确定：SGK、SQK按规范规定的标准值算得的永久荷载效 应和可变荷载效应 G、Q永久荷载分项系数和可变荷载分项系数,荷载效应组合的目的：找到最不利组合情形对构件和连接进行校核。分别按校核构件中出现的内力，寻求它们分别取可能的最大值时的组合进行校核。受弯构件：,压弯构件：,内力组合表,桁架的内力计算,2.3 钢屋架设计,桁架杆件的计算长度,杆件截面型式,一般构造要求与截面选择,桁架的节点设计,桁架施工图,2.3.1 桁架内力计算,1 基本假定 屋架的节点为铰接。所有杆件的

21、轴线平直且都在同一平面内汇交于节点的中心。荷载都作用在节点上，且都在屋架平面内。,全跨恒载+全跨活载：即全跨永久荷载+全跨屋面活载或雪荷载（取较大值）+全跨积灰荷载+悬挂吊车荷载。全跨恒载+半跨活载：即全跨永久荷载+半跨屋面活载（或半跨雪荷载）+半跨积灰荷载+悬挂吊车荷载。采用大型混凝土屋面板的屋架，尚应考虑安装时可能的半跨荷载：即屋架、支撑和天窗自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载。,2内力组合,计算内力系数,3.节点刚性影响 节点刚性引起杆件次应力，次应力一般较小，不予考虑。但荷载很大的重型桁架有时需要计入次应力的影响。4.杆件的内力变号 屋架中部某些杆件在全跨荷载时受拉，而在半 跨荷载时

22、可能受压。半跨荷载：活荷载、雪荷载、积灰荷载、单侧施工,5.节间荷载作用的屋架 将节间荷载分配到相邻的节点上，按只有节点荷载作 用的屋架计算各杆内力。,直接承受节间荷载的弦杆为压弯构件（N，M）。局部弯矩M理论上应按弹性支座上的连续梁计算。,M0为将上弦节间视为简支梁所得跨中弯矩。,简化计算：,计算长度概念：将端部有约束的压杆化作等效的两端铰接的理想轴心压杆。(a)(b)(c),杆端约束越强，杆件计算长度越短，临界荷载越高。,2.3.2桁架杆件的计算长度,1.影响钢屋架杆端约束大小的因素：1）杆件轴力性质 拉力使杆拉直，约束作用大，压力使杆 件弯曲，约束作用微不足道。2）杆件线刚度大小 线刚度

23、越大，约束作用越大，反之，约 束作用越小。3）与所分析杆直接刚性相连的杆件作用大，较远的杆件作用小。,2.3.2.1受压弦杆和单系腹杆的计算长度,2.杆件计算长度：桁架平面内计算长度,弦杆、支座斜杆、支座竖杆：本身线刚度大，但两端节点嵌固程度较低，视为两端铰接杆件。,中间腹杆：两端或一端嵌固程度较大，视为弹性嵌固。,屋架杆件的计算长度,下弦杆：取纵向水平支撑节点与系杆或系杆与系杆之间的距离。腹杆：由于节点在平面外刚度很小，对杆件嵌固作用较小，故腹杆两端视为铰接，,桁架平面外计算长度,能保证大型屋面板三点与上弦杆焊接时:,檩条与支撑点交叉不连接时：檩条与支撑点交叉连接时：,（两块屋面板的宽度）,

24、腹杆在斜平面内的计算长度,单面连接的单角钢和双角钢组成的十字形杆件，受力后有可能斜向失稳，由于两端节点有一定的嵌固作用，故斜平面计算长度略作折减(支座斜杆和支座竖杆除外）,平面内计算长度:,平面外计算长度：,考虑受力较小的杆件对受力大的杆件的“援助”作用。,2.3.2.2 变内力压杆的计算长度,l 构件的几何长度（节点中心间距离）；l1 桁架弦杆侧向支承点间的距离；,杆件的容许长细比规范中对拉杆和压杆都规定了容许长细比。,杆件的计算长度和允许长细比,杆件截面选取的原则：承载能力高，抗弯强度大，便于连接，用料经济通常 选用角钢和T型钢,等强设计：压杆对截面主轴具有相等或接近的稳定性。,单轴对称截

25、面绕对称轴屈曲时考虑扭转效应的换算长细比。,2.3.3杆件截面型式,截面伸展壁厚较薄外表平整,角钢杆件截面形式,受压弦杆：,有节间荷载时,受拉弦杆：,支座斜腹杆及竖杆：,其他腹杆：,连接垂直支撑的竖杆：,垂直支撑传力时竖杆不致产生偏心，方便吊装。,优点：耐腐蚀，经济性好（节省钢材12%15%)。,T型钢-屋架弦杆,屋架构造的一般要求 1.同一榀屋架中，角钢的规格不超过56种 最小角钢 L45X4 L56X36X4,L18m 的小角钢屋 架不受此限。,2.3.4 一般构造要求与截面选择,2.屋架杆件中的填板。作用：保证两角钢共同工作。间距：压杆 拉杆 数量：不小于2个。,3.节点板的厚度,屋架杆

26、件一般采用节点板相互连接，各杆通过焊缝连接汇交于节点板的中心而达到内力平衡。节点板内应力大小与所连构件内力大小有关，按规范7.5节中有关规定计算其强度和稳定，书中P76给出了按照构件内力大小确定节点板的厚度,同一榀屋架中，所有中间节点板均采用同一厚度。,支座节点板由于受力大且很重要，厚度比中间的增大2mm,拉杆：强度，刚度压杆：强度，稳定，刚度。压弯构件：强度，稳定，刚度。,2.3.4.2 桁架杆件截面选择,双角钢压杆和轴对称放置的单角钢压杆绕对称轴失稳时的换算长细比可以用简化公式（2-6a2-9b)计算。,任务：确定节点的构造，连接焊缝及节点承载力的计算。节点的构造应传力路线明确、简捷、制作

27、安装方便。注意：节点板只在弦杆与腹杆之间传力，不直接参与传递弦杆内力，弦杆若在节点板处断开，应设置拼接角钢在两弦杆间直接传力。,2.3.5 桁架节点设计,1.节点设计的一般原则,2.3.5.1双角钢截面杆件的节点,（1）各杆件的形心线应尽量与屋架的几何轴线重合，并交于节点中心，以避免由于偏心而产生节点附加弯矩。,(2）弦杆截面沿跨度变化时，为便于拼接和放置屋面构件，一般使两侧弦杆角钢的肢背齐平。屋架轴线取在两截面重心线的中间，偏心不超过较大弦杆截面高度的5,（3）偏心较大时，根据交汇处各杆的线刚度，将弯矩分配于各杆，所计算杆件承担的弯矩为：,偏心力矩：,(4）节点处，腹杆与弦杆或腹杆与腹杆之间

28、焊缝的净距，不宜小于10mm，或杆件之间的空隙不小于1520mm，以便制作，且避免焊缝过分密集，致使钢材局部变脆。,（5）角钢端部的切割一般垂直于其轴线。有时允许切去一肢的部分，但不允许将一个肢完全切去而另一肢伸出的斜切。,(6）节点板的外形应简单而规则，至少宜有两边平行，如矩形、平行四边形和直角梯形等。节点板边缘与杆件轴线的夹角不应小于15。,（7）支承大型混凝土屋面板的上弦杆，当支承处的总集中荷载超过一定值时，弦杆的伸出肢容易弯曲，应予以加强。,弦杆不加强的最大节点荷载,2.节点的构造与计算,设计一般步骤：,角钢桁架的节点设计：,据屋架几何形式定出节点的轴线关系，杆件按比例画出，弦杆肢尖与

29、腹杆距离满足前述基本要求。计算腹杆焊缝，一般腹杆焊缝厚度同肢厚，图中作出定位点。计算弦杆与节点板的焊缝，假定焊缝厚度，计算长度，图中作出定位点。画出节点板，将各定位点都包括在内。适当调整焊缝厚度、长度，重新验算。,为便于大型屋面板或檩条的放置，常将节点板缩进上弦角钢背，缩进距离不宜小于(0.5t+2)mm，也不宜大于节点板厚度t，并在此进行塞焊。,上弦节点,（1）上弦杆与节点板的连接,弦杆角钢背凹槽的塞焊缝的计算：假定只承受屋面集中荷载,式中：Q 节点集中荷载垂直于屋面的分量；焊脚尺寸，取 0.5t；塞焊缝按两条角焊缝计算 正面角焊缝强度增大系数。一般因Q不大，按构造满焊,弦杆角钢肢尖的两条侧

30、焊缝计算,弦杆角钢肢尖与节点板的连接焊缝承受弦杆相邻节间的内力差,计算时应考虑偏心弯矩MNe（e为角钢肢尖至弦杆轴线距离），按下列公式计算：,当节点板向上伸出不妨碍屋面构件的放置，或因相邻弦杆节间内力差N较大，肢尖焊缝不满足强度要求时，可将节点板部分向上伸出或全部向上伸出。,（2）腹杆与节点板的连接焊缝,腹杆与节点板的连接焊缝按角钢角焊缝承受轴心力方法计算,下弦节点,（1）腹杆与节点板的连接焊缝的计算与上弦节点相同,（2）弦杆与节点板的连接,通常因N很小，实际所需的焊脚尺寸可由构造要求确定，并沿节点板全长满焊。,节点板应伸出弦杆1015mm以便焊接。,腹杆与节点板的连接焊缝按角钢角焊缝承受轴心

31、力方法计算。,弦杆与节点板的连接焊缝，应考虑承受弦杆相邻节间内力之差，按下式计算:,屋脊节点,左右弦杆断开，需用拼接件连接。,拼接件采用与弦杆相同角钢，截去棱角，并切除部分竖向肢。,对坡度小的梯形屋架，拼接角钢热弯成型；对坡度大的三角形屋架，需在竖直边切割后冷弯成型并对接焊。,（1）拼接角钢与弦杆的连接：,可按弦杆最大内力进行计算，每边共4条焊缝共同承受此力。,当为开口弯折后的角钢，还需计入开口的宽度,（2）弦杆与节点板的连接：,弦杆角钢肢背处塞焊缝计算:假定完全承受节点荷载F,弦杆角钢肢尖与节点板的连接:按上弦内力的15%计算，并考虑偏心产生的弯矩M=0.15Ne,上述计算基于屋架上弦坡度较

32、小的基础。坡度较大时，拼接角钢与上弦杆之间的连接焊缝按上弦内力的水平分力计算。上弦杆与节点板之间的连接焊缝，取上弦内力的竖向分力与节点荷载的合力，和上弦内力的15两者中的较大值来计算。,下弦拼接节点,（1）拼接角钢与弦杆的连接,（2）弦杆与节点板的连接,当下弦节点有竖向荷载P作用时，同时考虑P、N的作用。,采用与下弦相同的角钢拼接，保持原有下弦杆的强度和刚度。拼接角钢需要切去棱角和竖向边以便施焊。,屋架与柱子的连接可以设计成铰接或刚接。,支座节点,铰接：支承于混凝土柱或砌体柱,上承式 下承式,梯形屋架支座节点,节点板加劲肋底板锚栓,加劲肋作用：提高支座节点的侧向刚度，使支座底板受力均匀，减少底

33、板弯矩,支座节点的中心应在加劲肋上：,传力路线：桁架各杆内力,杆端焊缝,节点板,节点板与加劲肋间的垂直焊缝,一部分力传给加劲肋,底板上水平焊缝,支座底板,柱子,支座节点的计算：底板：底板面积：,底板厚度：按均布荷载下板的抗弯计算，将 基础反力看成均布荷载q,底板被节点板和加 劲肋分成4块两相邻边支撑的板，其单位宽度 的弯矩为：,为三边支承板中自由边的长度两相邻支承板中对角线的长度,加劲肋：按悬臂梁计算，固端截面的剪力,固端截面弯矩,加劲肋与节点板间竖向焊缝L:,焊缝受力：,焊缝验算：,支座节点板、加劲肋与支座底板的水平焊缝：传递全部反力R。,在图纸左上部绘制索引图。对称桁架，一半注 明杆件几何

34、长度，另一半注明杆件内力。梯形 屋架L24m，三角形L15m,应予起拱f=L/500。施工祥图中，主要图面用以绘制屋架的正立面 图，上下弦的平面图，侧面图，安装节点及特 殊零件大样图，材料表。比例尺：杆件轴线为 1：201：30，节点为1：101：15。定位尺寸：轴线至肢背的距离，节点中心至 腹杆等杆件近端的距离，节点中心至节点板上、下、左、右的距离。螺孔位置要符合型钢线距 表和螺栓排列规定距离要求，焊缝应注明尺寸。,2.3.6 桁架节点施工图,各零件要进行详细编号，按主次、上下、左右顺序进行。施工图中的文字说明应包括不易用图表达以及为了简化图面而易于用文字集中说明的内容，如：钢材标号、焊条型

35、号、焊缝形式和质量等级、图中未注明的焊缝和螺栓孔尺寸以及防腐、运输和加工要求。,吊车梁的荷载吊车梁的截面组成吊车梁的连接吊车梁截面的验算,2.4 吊车梁的设计,2.4.1 吊车梁的荷载,纵向水平荷载通过吊车梁传递给柱间支撑，对吊车梁截面影响很小，计算时一般不考虑。吊车梁按双向受弯构件设计,(1)吊车竖向荷载（最大轮压）,作用在吊车梁上的最大轮压设计值:,Pk,max吊车最大轮压标准值,查吊车手册。,-动力系数,(2)吊车横向水平力,依建筑结构荷载规范(GB 50009)的规定，作用于每个轮压处的水平力设计值：,Q 吊车额定起重量,n-桥式吊车的总轮数,g 重力加速度,Q-小车重量,吊车工作级别

36、为A6 A8时，吊车运行时摆动 引起的水平力比刹车更为不利,钢结构设计 规范(GB50017)规定：吊车横向水平力标准值：,软钩吊车：通过钢绳、吊钩起吊重物。硬钩吊车：通过刚性臂起吊重物，如夹钳、料耙等。,单轴对称工字形截面,带制动梁的吊车梁,带制动桁架的吊车梁,1.单轴对称工字形截面:Q 30t，L 6m，A1 A5级,2.4.2 吊车梁的截面组成,2.带制动梁的吊车梁：,竖向荷载 吊车梁,横向水平荷载 制动梁,制动梁以吊车梁的上翼缘为制动梁的内翼缘，槽钢 则为制动梁的外翼缘。,3.带制动桁架的吊车梁:,竖向荷载 吊车梁,L12m(A6A8)L18m(A1A5)增设辅助桁架、水平支撑和垂直支

37、撑。,制动桁架是用角钢组成的平行弦桁架。吊车梁的上翼绿兼作制动桁架的弦杆。制动结构不但用以承受横向水平荷载，保证 吊车梁的整体稳定，并且可作为检修走道,制动梁和制动桁架作用：承受横向水平荷载、保证吊车梁的整体稳定；可作为人行走道和检修平台。宽度：依吊车起重量、柱宽以及刚度要求确定；一般不小于0.75m。制动结构的选用：宽度小于1.2m时，选用制动梁；宽度大于1.2m时，选制动桁架。,当吊车桁架和重级工作制吊车梁跨度L12m，或轻 中级工作制吊车梁跨度L18m，对边列柱吊车梁宜设置辅助桁架，并在辅助桁架和吊车梁之间设置水平支撑和垂宜支撑。,当吊车梁位于中列柱，且相邻两跨的吊车梁高度相等时，可采用

38、（d）的形式；当相邻两跨的吊车起重量相差悬殊而采用不同高度的吊车梁时，可采用（e）的形式。,2.4.3 吊车梁的分类,吊车梁按结构简图分为简支梁、连续梁、框架梁等,一般设计成简支梁，传力明确、构造简单、施工方便。,连续梁虽较简支结构节约钢材1015，但因计算、构造、施工等远较简支结构复杂且对支座沉陷敏感，对地基要求较高。,框架梁系将吊车梁与柱在纵向组成单跨(或多跨连续)刚架，因而有较好的纵向刚度，由于计算构造及施 工均很复杂，仅在柱列上无法设置柱间支撑时才考 虑采用。,吊车梁按截面有型钢梁、组合工字形梁及箱形梁、撑杆式,型钢吊车梁（或加强型钢吊车梁）用型钢（有时用钢板、槽钢或角钢加强上翼缘）制

39、成，制作简单，运输及安装方便，一般适用于跨度L6m，吊车起重 量Q 10t的轻、中级工作制的吊车梁。,焊接工字形吊车梁，由三块钢板焊接而成，制作比较简便，为当前常用的形式。当吊车轮压值较大时，采用将腹板上部受压区加厚的形式较为经济，但会增加施工的不便。一般设计成等高度、等截面形式。根据需要也可设计成变高度（支座处梁高缩小）、变截面的形式。,箱形吊车梁是由上、下翼缘板及双腹板组成的封闭箱形截面梁，具有刚度大和抗扭性能好的优点，适用于大跨度、大吨位软钩吊车或特重级硬 钩吊车，以及抗扭刚度较高（如大跨度壁行吊车梁）的焊接梁。由于制作较复杂、施焊操作条件较差，焊接变形不易控制和校正。,1.吊车梁上翼缘

40、 与柱的连接,2.吊车梁上翼缘与制动结构连接：,高强螺栓连接 抗疲劳性能好，施工方便。,板铰连接保证吊车梁为简支,2.4.4 吊车梁的连接,3.吊车梁支座：1）简支吊车梁支座：(a)平板支座(b)凸缘支座 2）连续吊车梁支座：,(a)平板支座,支座加劲肋,支座垫板：厚度t16mm,缺点：柱受到吊车竖向荷载引起的较大扭矩作用。,传力板,(b)凸缘支座,支座加劲肋,弹簧板,优点：e较小，柱受到吊车较小的扭矩作用。,2.4.5 吊车梁的截面验算,强度验算 整体稳定验算 刚度验算 疲劳验算,1.加强上翼缘吊车梁,受压区：A点最不利,受拉区：,Wny吊车梁上翼缘截面对 y轴的净截面抵抗矩。,2.4.4.

41、1强度计算,2.带制动梁的吊车梁,A点最不利,Wny1制动梁截面对其形心轴y1的净截面抵抗矩。,3.带制动桁架的吊车梁,A点最不利,局部弯矩 My=Td/3,轴力 N1=My/b1,My横向水平荷载产生 的最大弯矩设计值。,An吊车梁上翼缘及腹板15tw的净截面面积之和。,设有制动结构的吊车梁，侧向弯曲刚度很大，整体稳定得到保证，不需验算。加强上翼缘的吊车梁，应按下式验算其整体稳定。,-依梁在最大刚度平面内弯 曲所确定的整体稳定系数,2.4.4.2整体稳定验算,按效应最大的一台吊车的荷载标准值计算，且不乘动力系数。,竖向挠度：,水平挠度：,2.4.4.3刚度验算,Mkx竖向荷载标准值作用下梁的

42、最大弯矩,Mky跨内一台起重量最大吊车横向水平荷载 标准值作用下所产生的最大弯矩，Iy1制动结构截面对形心轴Y1的毛截面惯性 矩。对制动桁架应考虑腹杆变形的影响，Iyl乘以0.7的折减系数。,构造上：选用合适的钢材标 号和冲击 韧性要求。构造细部选用疲劳强度高的连接形式。例：对于A6A8级和起重量Q50t的A4，A5级吊车粱，其腹板与上翼缘的连接应采用焊透的K形焊缝。,2.4.4.4疲劳验算,A6A8级吊车梁应进行疲劳验算,采用一台起重量最大吊车的荷载标准值，不计动力系数，按常幅疲劳问题计算。f 应力幅，=max-min；循环次数n=2106次时的容许应 力幅，按表2-11取用；f 欠载效应的等效系数,