STEEL MECHANICS

Views:
 
Category: Education
     
 

Presentation Description

No description available.

Comments

Presentation Transcript

Slide 1: 

建筑钢结构 中国建筑工业出版社

Slide 2: 

目录 3.1 厂房结构的形式和布置 3.2 厂房结构的框架形式 3.3 屋盖结构 3.4 厂房框架柱设计特点 3.5 吊车梁设计特点 3.6 厂房墙架体系

Slide 3: 

3.1 厂房结构的形式和布置 1、厂房结构的组成:

Slide 4: 

横向框架——由柱和屋架组成,是厂房的主要承重体系,并把承受结构的自重、风、雪和吊车等荷载传递到基础。 屋盖结构——由屋架、托架、中间屋架、天窗架、檩条等组成,传递屋面荷载 支撑体系——包括柱间支撑和屋盖支撑等,承担纵向水平荷载,同时增加厂房结构的刚度和稳定; 吊车梁和制动梁——承担吊车荷载并传给厂房框架; 墙架——包括墙架柱、墙面檩条,承担墙体自重和风荷载。

Slide 5: 

2、柱网和温度伸缩缝的布置 : 1)柱网布置 a、工艺要求; b、结构要求: c、经济合理要求: d、柱距模数要求。

Slide 6: 

2)温度伸缩逢 a、 温度伸缩逢的布置(表3.2);

Slide 7: 

b、 温度伸缩逢处柱子的处理,一般设置双柱,柱子与轴线的关系有两种处理方法。

Slide 8: 

3.2 厂房的框架形式 1、横向框架主要尺寸和计算简图

Slide 9: 

框架跨度:(上柱中心间距) 1)、主要尺寸 LK —桥式吊车的跨度; S —吊车梁轴线至上柱轴线的距离 B —吊车桥架悬伸长度 , b1—上段柱宽度。

Slide 10: 

A—轨道顶至起重小车顶面之间的距离; 框架由柱脚底面到横梁下弦底部的距离 h3——地面至柱脚底面的距离。 h2——地面至吊车轨顶的高度 。 h1——吊车轨顶至屋架下弦底面的距离:

Slide 11: 

计算单元的划分应根据柱网的布置确定 。 2)、计算简图——简化为平面框架

Slide 12: 

平面框架的计算简图 框架 排架

Slide 13: 

格构式横梁和阶形柱所组成的框架,考虑腹杆或缀条变形的影响,将惯性矩乘以折减系数0.9简化成实腹式。 框架的计算跨度L:取为两上柱轴线之间的距离。 框架的计算高度H:

2、横向框架的荷载和内力 : 

2、横向框架的荷载和内力 1)、荷载 永久荷载:屋盖系统、柱、吊车梁系统、墙架、墙板及设 备管道等的自重。 可变荷载:风荷载、雪荷载、积灰荷载、屋面均布活荷载、 吊车荷载、地震作用等。 温度荷载及基础不均匀沉降 屋面荷载化为均布线荷载作用于框架横梁上。当无墙架时,纵墙上的风力一般作为均布荷载作用在框架柱上;有墙架时,尚应计入由墙架柱传于框架柱的集中风荷载。作用屋架及天窗上的风荷载按集中力作用在框架横梁上。吊车荷载一般根据同一跨间、两台满载吊车并排运行的最不利情况考虑,对多跨厂房一般只考虑4台吊车作用。

Slide 15: 

2)、内力分析和内力组合 内力计算:可按结构力学的方法进行,也可利用现成的图表 或计算机程序分析 。 内力组合: 对各种荷载作用下所产生的内力进行最不利组合。 一般柱身截面应组合出+Mmax和相应的N、V;- Mmax和相应的N、V;和Nmax相应的M、V; 柱脚锚栓则应组合出可能出现的最大拉力:即+Mmax和相应较小的N、V ;和- Mmax和相应较小的N、V 。 在内力组合中,一般采用由可变荷载效应控制的组合,对单层吊车的厂房,当采用两台及以上吊车组合时应根据参与组合的吊车台数及其工作制,乘以相应的折减系数。

Slide 16: 

柱与屋架刚接时,应对横梁的端弯矩和相应的剪力进行组合。最不利组合可分为四组:使屋架下弦杆产生最大压力 (a) ;使屋架上弦杆产生最大压力,同时也使下弦杆产生最大拉力 (b) ;使腹杆产生最大拉力或最大压力 (c)、(d) 。组合时考虑施工情况,只考虑屋面恒载所产生支座端弯矩和水平力的不利作用,不考虑它的有利作用。

Slide 17: 

3、框架柱的类型 1)、等截面柱 实腹式 格构式

Slide 18: 

2)、阶形柱 实腹式 格构式

Slide 19: 

c)、分离式柱 4、纵向框架的柱间支撑 1)、作用 a、组成坚强的纵向构架,保证厂房的纵向刚度; b、承受端部山墙的风荷载、吊车纵向水平荷载及温度应力等,在地震区尚应承受厂房纵向的地震作用,并传至基础。 c、作为框架柱在框架平面外的支点,减少柱在框架平面外的计算长度。

Slide 20: 

2)、布置原则 a、 上柱支撑需要布置在温度区段的端部,(上柱刚度小,对温度应力影响小),下柱支撑应该设在温度区段中部。(避免产生很大的温度应力)此外,在有下层支撑处也应设置上层支撑。 b、 当温度区段小于90m时,在中央设置一道下柱支撑,超过90m,则在它的1/3点处各设一道支撑。 c、 上柱截面高度≤1米时,上柱支撑一般设单片支撑,并沿柱中心设置。下柱支撑宜在柱肢内成对设置,既双片支撑。

Slide 21: 

3)、柱间支撑的形式 十字交叉式、八字式、门架式、人字式

Slide 22: 

4)、柱间支撑的计算 a 、上柱支撑承受端墙传来的风力;下柱支撑除承受端墙传来的风力以外,还承受吊车的纵向水平荷载。 b、在同一温度区段的同一柱列设有两道或两道以上的柱间支撑时,则全部纵向水平荷载(包括风力)由所有支撑共同承受。 c、柱间支撑的交叉杆一般按柔性杆件(拉杆)设计,其它的非交叉杆以及水平横杆按压杆设计。某些重型车间,对下层柱间支撑的刚度要求较高,往往交叉杆的两杆均按压杆设计。

3.3 屋盖结构 : 

3.3 屋盖结构 1、屋盖结构的形式 1)、屋盖体系 a、无檩屋盖 用于预应力混凝土大型屋面板等重型屋面,不需设置檩条,直接将屋面板放在屋架或天窗架上。刚度大,耐久性好,但自重较大,屋面板与桁架上弦焊接不易保证,仍需设置屋盖支撑。 b、有檩屋盖 用于轻型屋面材料如压型钢板、压型铝板、膜材、阳光板(采光用)、GRC板、加气混凝土屋面板、 太空板等,刚度较小,但考虑屋面板的蒙皮效应,可增加屋面的整体刚度。

2)、屋架的形式 : 

2)、屋架的形式 屋架外形常用的有三角形、梯形、平行弦及人字形等。屋架的选型应根据建筑用途 、用料经济、施工方便、连接可靠和结构刚度综合考虑。 就结构合理而言,应尽量使屋架外形和弯矩图接近,腹杆的布置应尽量使短杆受压,长杆受拉,腹杆的数量宜少,腹杆倾角一般在300~600之间同时应尽量使荷载作用在节点上,节点构造力求简单,便于制造。

a、三角形屋架 : 

a、三角形屋架 适用于陡坡屋面的有檩屋盖体系,与柱子只能铰接,整体刚度较低,外形与弯矩图相差较大,使得支座处的弦杆受力大,支座处腹杆夹角小而受力大,节点构造复杂。 根据腹杆的布置不同,常用的有芬克式和人字式两种。

b、梯形屋架 : 

b、梯形屋架 适用于屋面坡度较小的无檩体系及有檩体系,与柱子可以铰接或刚接,一般与柱刚接的屋架宜采用下承式;与柱铰接时则下承式或上承式均可。下承式使排架柱计算高度减小,但上承式使屋架重心降低, 有利安装。上弦节间长度一般为3米,当屋面板宽1.5米时,可采用再分式腹杆。

c、人字形屋架 : 

c、人字形屋架 主要用于屋面坡度为1/10~1/20的有檩体系,上下弦可以平行,节点较为统一,为改善屋架的受力,可在下弦部分设水平段或上下弦考虑不同坡度。人字形屋架具有较好的空间观感,多用于较大跨度。与柱子的连接一般采用上承式以减小对柱的推力,同时安装也更加方便。

Slide 28: 

人字形和梯形屋架的中部高度主要取决于经济要求,一般为(1/10~l/8),与柱刚接的梯形屋架,端部高度一般为(1/16~l/12),通常取为2.0~2.5m。与柱铰接的梯形屋架,端部高度可按跨中经济高度和上弦坡度来决定。人字形屋架跨中高度一般为2.0~2.5m。端部高度一般为跨度的1/18—1/12。 与柱刚接的人字形屋架,当轴线坡度大于1/7时应将屋架视为折线梁进行框架分析,铰接屋架应考虑拱的推力,设计时要求屋面荷载上完后再将屋架支座焊牢。 d、平行弦桁架 主要用于单坡屋架、吊车梁制动桁架、栈桥及支撑等。由于上下弦平行,弦杆及腹杆分别等长,节点形式统一,制作方便,便于工业化制作。

3)、托架、天窗架形式 : 

3)、托架、天窗架形式 a、托架 当柱距较大时,为减小檩条用量,常设置中间屋架,托架就是用于支撑中间屋架。 托架一般设计为平行弦桁架,腹杆采用带竖杆的人字形体系,竖杆除受力外,主要是减小托架弦杆的计算长度。托架高度一般取跨度的15~1/10,节间长度一般为2米或3米。 当托架跨度大于18米时,可设计为双壁式桁架,上下弦采用H型钢,以满足平面外刚度的要求。托架与柱的连接通常做成铰接。

Slide 31: 

为满足采光荷通风的要求,厂房中常设置天窗。天窗形式可分为纵向天窗、横向天窗和井式天窗,一般采用纵向天窗。 天窗架的形式一般有多竖杆式、三铰拱式和三支点式。 天窗架的宽度和高度应根据工艺和建筑要求确定,一般为厂房跨度的1/3左右,高度为其宽度的1/5~1/2。 有时为避免外面气流的干扰,纵向天窗还需设置挡风板,挡风板的构造常有支撑式和悬挂式两种。 b、天窗架

2、屋盖支撑 : 

2、屋盖支撑 1)、作用 a、保证结构的空间整体作用; b、避免压杆的侧向失稳,防止拉杆产生过大振动; c、承担和传递水平荷载; d、保证结构安装时的稳定和方便。 2)、布置 屋盖支撑可分为:横向水平支撑、纵向水平支撑、垂直支撑和系杆。

Slide 36: 

a、上弦横向水平支撑 一般应尽量布置在房屋两端或温度区段的两端,当山墙承重或设有纵向天窗但天窗又未到温度区段的尽头而退一个柱间断开时,可将横向水平支撑布置在第二个柱间以配合天窗支撑,但在第一个柱间应设置刚性系杆以支撑端屋架并传递端墙风荷载。两道横向水平支撑的间距不得大于60米。 大型屋面板的无檩体系,当能保证每块屋面板与屋架上弦有三点焊接时,可考虑屋面板的支撑作用。有檩体系, 上弦横向水平支撑横杆可用檩条代替。当屋架间距>12米时,应对上弦横向水平支撑加强。

Slide 38: 

b、下弦横向水平支撑 下弦横向水平支撑一般和上弦横向水平支撑设置在同一柱 间以形成空间稳定体系。 当屋架间距<12米时,应在屋架下弦设横向水平支撑,但 当屋架跨度较小(L<18m)且无吊车或其他振动设备时,可不 设置。 当屋架间距≥12米时,设置下弦横向水平支撑将耗费大 量钢材,可将上弦支撑加强,并用隅撑或系杆对下弦侧向加以 支撑。 屋架间距≥18米时,为减小檩条用量,宜在屋架间设纵 向次桁架,在次桁架间设置檩条或横梁及檩条,此时可考虑次 桁架对下弦平面外的支撑。

Slide 39: 

c、纵向水平支撑 当房屋较高、空间刚度要求较高,设有支承中间屋架的托架为保证托架的侧向稳定时,或设有重级或大吨位的中级工作制桥式吊车、壁式吊车或锻锤等较大振动时,应设置纵向水平支撑。 屋架间距<12米时,通常设在屋架下弦平面,但三角形屋架或上承式梯形、人字形屋架也可布置在上弦平面。 屋架间距≥12米时,宜布置在上弦平面内。

Slide 40: 

d、垂直支撑 与上、下弦横向水平支撑布置在同一柱间。当三角形 桁架跨度≤18米时,可在中间布置一道,当跨度大于18米 时,宜在1/3处左右各设一道。 对梯形桁架、人字形桁架,必须在端部设置垂直支 撑,当有托架时,托架可作为端部垂直支撑。当屋架跨度 ≤30米时,可只在跨中设一道垂直支撑;当跨度大于30米 时,则应在1/3处左右的竖杆平面内设置垂直支撑;当有天 窗架时,宜设在天窗侧腿下。 天窗架在有横向水平支撑的地方也应设置垂直支撑, 布置在两侧柱平面内,对多竖杆和三支点式天窗架,当宽 度大于12米时尚应在中竖杆平面内增设一道

Slide 42: 

e、系杆 系杆分为刚性系杆和柔性系杆,主要用于支持未连接 支撑的屋架和天窗架。 屋架上弦平面,对无檩体系应在屋脊及屋架端部设置 系杆,有檩体系,檩条可兼起系杆作用,所以一般只在纵 向天窗下的屋脊处设置系杆。 屋架下弦,在屋架端部及主要节点应设置系杆,但当 屋架间距≥12米时,可用隅撑替代。 屋架主要支撑节点处的系杆,屋脊处的系杆,当横向 水平支撑设在温度区的第二柱间,在第一柱间布置的系 杆都应设为刚性系杆,其它可按柔性系杆设计。

Slide 43: 

3)、计算和构造 水平支撑和垂直支撑为平行弦桁架,其弦杆可以利用 屋架弦杆及檩条。 支撑中的交叉斜杆以及柔性系杆按拉杆设计,通常用单 角钢做成;非交叉斜杆、弦杆、横杆以及刚性系杆按压杆 设计,宜采用双角钢作成的T形截面或十字形截面 由于支撑受力一般较小,截面一般由长细比控制。既拉杆 [λ]=400(一般情况), [λ]=350(重级工作制的厂房) 压杆 [λ]=200。

Slide 44: 

对承受端墙风荷载的屋架下弦横向水平支撑及刚性系杆,以及承受侧墙风荷载的屋架下弦纵向水平支撑,当支撑桁架跨度较大(≥24米)或风荷载较大(风压力标准值0.5KN/m2),或垂直支撑兼做檩条以及考虑厂房结构的空间工作而用纵向水平支撑作为厂房柱的弹性支撑时,支撑杆件应按桁架体系计算内力,并进行截面设计和连接计算。

3、檩条设计 檩条为双向弯曲型钢梁,承受两个主平面内的荷载。 : 

3、檩条设计 檩条为双向弯曲型钢梁,承受两个主平面内的荷载。 抗弯强度: 整体稳定:

Slide 46: 

设计时应尽量满足不需计算整体稳定的条件, 这样可按抗弯强度条件选择型钢截面,即: 屋面檩条,截面形式常为 H 型钢、槽钢或冷弯薄壁 Z形 钢。檩条的作用是传递屋面荷载到屋架上,同时其中部分 檩条可兼作屋架的侧向支撑。当为前者时檩条是一双向受弯 构件;后者时檩条兼作支撑压杆,是一压弯构件。

Slide 47: 

拉条的设置: 一般在跨中平行于屋面设置1~2 道拉条,把侧向变为跨度缩至1/2~1/3的连续梁。通常是跨度 时,设置一道拉条; 时设置两道拉条。拉条一般用圆钢 ( 最小 )。

Slide 48: 

拉条应置于檩条下部30~40mm处。设置拉条的檩条不必 计算整体稳定。 檩条的支座做法: 预先焊接一与屋架上弦杆宽度相当的短角钢,成为檩托,用普通螺栓连接。

Slide 49: 

4 简支屋架设计 1)、内力分析 a、荷载统计 作用在屋架上的荷载包括恒载、屋面活荷载、雪荷载、风 荷载、积灰荷载、悬挂荷载等。恒载大小按实际计算或查规 范取得,荷载的组合按规范进行,注意活荷载与雪荷载不同 时考虑。 b、内力计算 基本假定 节点处的所有杆件轴线相交于一点; 荷载作用于节点上; 所有节点都为理想的铰接。

Slide 50: 

计算屋架内力的方法一般有电算法、图解法和数解法。 c、局部弯矩处理 对有节间荷载的屋架,把节间荷载分配到相邻节点外,还 要考虑有节间荷载引起的局部弯矩。

Slide 51: 

d、荷载组合 荷载组合应考虑恒载控制下的组合和可变荷载控制下的组合,铰接桁架一般应考虑以下荷载作用情况: 全跨荷载: 半跨荷载:梯形、人字形、平行弦屋架,在半跨荷载作用下少数腹杆可能内力变号。 处理方法一:按实际荷载分部情况进行组合并计算内力; 处理方法二:将跨中每侧各两根腹杆统统按压杆控制,不进行半跨内力组合。

Slide 52: 

负风压:轻屋面,当屋面永久荷载(分项系数取1.0)小 于负风压(分项系数取1.4)时,屋架杆件内力在负风压作用 下变号。一般的处理方法为:当负风压的竖向分力大于永久荷 载,屋架拉杆可能变成压杆,但压力不大,可将其长细比控制 在250内,不必计算风荷载作用下的内力。 轻屋面厂房,当吊车起重量较大时,应考虑按框架分析求 得的柱顶水平力是否会使下弦内力增加或变号。

Slide 53: 

2)、杆件计算长度和容许长细比 a、计算长度 桁架平面内: 桁架平面外: 斜平面:

Slide 54: 

其它情况: 如桁架受压弦杆侧向支撑点的距离为两倍节间长度,且两节间的内力不同,计算长度按下式计算: 且 桁架的再分式腹杆体系的受压斜杆在桁架平面外的计算长度按上式计算,平面内的计算长度取节点中心距离。

Slide 55: 

交叉腹杆桁架平面内的计算长度取节点中心距离,平面外 的计算长度按表3.3取值。 b、容许长细比 按第4章的规定取值。

Slide 56: 

3)、杆件的截面形式 杆件截面形式的确定,应考虑构造简单、施工方便、易于 连接,对受压杆,尽量实现两个主轴方向的等稳定性。 a、单壁式屋架杆件的截面形式:一般采用双角钢组成的T 形断面、十字断面,单角钢或剖分T型钢。

Slide 57: 

b、 双壁式屋架杆件的截面形式:主要采用双角钢组成的双 壁式截面和H型钢截面。

Slide 58: 

c、 双角钢杆件的填板:为保证两个角钢共同工作,必须隔 一定距离(压杆40i1,拉杆80i1 )设置填板,受压杆件平面外计算长度范围内填板数不得少于两个。

Slide 59: 

4)、截面选择 a、一般原则 优先选用壁宽而薄的截面,一般情况,板件或肢件最小厚度为5mm,小跨度可到4mm; 角钢杆件或悬伸肢宽不得小于45mm,且应便于和支撑的连接; 节点板(或T型钢弦杆的腹板)的厚度,根据腹板(对梯形和人字形屋架)或弦杆(对三角形屋架)内力选用,双壁式桁架的节点板,按上述内力的一半选用; 跨度较大的桁架,弦杆可做成变截面;

Slide 60: 

同一屋架的型钢规格不宜太多,以便订货; 当连接支撑等的螺栓孔在节点板范围内且距节点板边缘 距离≥100mm时,可不考虑截面削弱; 单面连接的角钢构件计算强度、稳定和连接时应考虑折 减系数。

Slide 61: 

b、杆件截面选择 根据计算出的杆件内力,分别按轴心拉杆、轴心压杆和压弯构件要求进行截面选择和验算。

Slide 62: 

5)、节点设计 a、一般要求 角钢肢背与轴线的距离一般取5mm的倍数以便于制作; 当弦杆截面沿长度变化时,一般将拼接处两侧杆件表面对齐,两杆件轴线偏移距离e如小于较大弦杆截面的5%,可不考虑此偏心影响,否则应考虑偏心弯矩,此弯矩按相交于节点的杆件线刚度进行分配;

Slide 63: 

节点处腹杆和弦杆之间焊缝净距离不宜小于10mm,或杆 件间的空隙不得小于15~20mm; 角钢端部切割一般垂直于轴线,有时为减小节点板的尺寸,可切去一肢的部分,但不许将一肢完全切去而另一肢伸出的斜切;

Slide 64: 

节点板外形一般采用矩形、梯形和平行四边形。节点板 边缘与杆件轴线夹角不应小于150.单斜杆与弦杆的连接应使不 出现连接的偏心弯矩,节点板的尺寸一般应根据杆件截面尺寸 和杆件端部焊缝长度画出大样图确定,可适当放大;

Slide 65: 

支承大型屋面板的上弦杆,当总集中荷载(设计值)大 于表中规定时,应对弦杆的伸出肢加强。

Slide 66: 

b、角钢桁架节点设计 一般节点 指无集中荷载和无拼接的节点。腹杆与节点板的连接按第3 章的方法计算。弦杆与节点板的连接焊缝承担相邻节间内力之 差△N=N1-N2,由弦杆肢尖和肢背焊缝共同承担。

Slide 67: 

肢背焊缝: 肢尖焊缝:

Slide 68: 

有集中荷载的节点 上弦节点板一般缩进角钢背,缩进距离不小于(0.5t+2)mm,不大于t,t为节点板厚度。节点板与角钢背采用塞焊缝,与肢尖采用角焊缝。 此时,集中荷载由塞焊缝承担,相邻节间内力差由肢尖焊缝承担。

Slide 69: 


Slide 70: 

塞焊缝强度: 肢尖焊缝: 对△N: 对M=△N*e 强度验算:

Slide 71: 

拼接节点 弦杆在拼接节点处一般不利用节点板作为拼接材料,而是 采用相同截面的拼接角钢,拼接角钢应铲去棱角,使得与弦杆紧密相贴,同时还应切去竖肢△=(t+hf+5)。 屋脊拼接角钢一般采用热弯成型,当截面较大时,可将角 钢竖肢切口再弯折后焊接。工地施焊时,为便于现场安装,节点板要设置安装螺栓。此外,为避免双插,应使拼接角钢和节点板不连于同一运输单元上,有时也可以把拼接角钢作为单独的运输零件。

Slide 72: 

当上弦节点板伸出角钢背不影响屋面板安装时,或肢尖焊 缝强度不足时,可将上弦节点板部分或全部伸出。 此时,集中荷载和相邻节间内力差由肢尖、肢背焊缝共同 承担。 肢背焊缝: 肢尖焊缝:

Slide 74: 

拼接角钢或拼接板的长度,由所需焊缝长度确定,连接一 侧的焊缝总长为: 以上焊缝总长由四条焊缝平均分配。 弦杆与节点板的肢尖、肢背焊缝按一般节点方法设计,荷 载取相邻节间弦杆内力差或较大弦杆内力的15%,取较大值, 当有集中荷载时,还应验算集中荷载。

Slide 75: 

支座节点 支座节点一般由节点板、底板、加劲肋和锚栓组成。加劲 置于支座节点的中心,除传递荷载外,还起支撑节点板的作用。 为便于施焊,下弦角钢肢背至支座底板距离不得小于下弦角钢伸出宽度,也不小于130mm,锚栓直径一般取20~24mm。 支座节点的传力途径:桁架各杆件内力通过杆端焊缝传给 节点板,再由节点板与加劲肋焊缝将部分荷载传给加劲肋,然后由节点板、加劲肋与底板的焊缝传给底板,最后传给支座。

Slide 77: 

支座底板的毛截面面积: 计算出的面积一般较小,还应根据构造要求确定底板的平面尺寸。 底板厚度由底板所承担的弯矩决定,一般取16~20mm。

Slide 78: 

加劲肋的高度由节点板的尺寸决定,厚度取等于或略小于节点板厚度。加劲肋视为支撑于节点板的悬臂梁,传递支座反力的1/4,剪力V=R/4,并承担相应弯矩M=R/4*b/4,验算公式如下:

Slide 79: 

此外,还应验算节点板、加劲肋与底板连接焊缝。 式中:

Slide 80: 

c、T型钢做弦杆的屋架节点 当腹杆也用T型钢时,腹杆与弦杆直接对焊,可不设节点,当腹杆为双角钢时,有时需设节点板,节点板与弦杆采用对接焊缝,承担相邻弦杆的内力差及相应弯矩。按下式计算。

Slide 81: 

角钢腹杆与节点板的焊接同角钢桁架,由于节点板与T型钢腹板等厚或相差1mm,可以将腹杆伸入T型钢腹板以减小节点板尺寸。

Slide 82: 

6)、连接节点板计算 a、连接节点板处的板件在拉、剪作用下的强度,必要时 (如节点板厚度不满足表3.4的要求时)应按下列公式计算:

Slide 84: 

b、角钢桁架节点板的强度也可用有效宽度法按下式计算: c、为保证桁架节点板在斜腹杆压力的作用下的稳定,受压腹杆连接肢端面中点沿腹杆轴线方向至弦杆边缘的净距离c应满足下列条件: 对有竖腹杆或无竖腹杆但自由边有加劲肋的节点板 对无竖腹杆且自由边无加劲肋的节点板

Slide 85: 

d、在采用上述方法计算节点板的强度和稳定时,尚应满足 下列条件: 节点板与腹杆轴线夹角不应小于150; 斜腹杆与弦杆夹角应在300~600 之间; 节点板的自由边长度 与厚度t之比不得大于 否则应根据构造要求沿自由边加设加劲肋予以加强。

5、刚接屋架设计特点 : 

5、刚接屋架设计特点 与柱刚接的屋架,其杆件的内力可先按简支桁架分析。然后把支座弯矩的作用考虑进去,刚接屋架的支座弯矩和相应剪力的最不利组合(p65)。屋架杆件在最不利组合支座弯矩作用下的内力,可以将弯矩化成一对水平力后计算求得。

Slide 87: 

屋架杆件的截面选择与前述的方法相同,但对与柱刚接的屋架,其下弦端节间可能受压时,长细比的控制应按压杆考虑,即:仅在恒载与风载联合作用下受压时, =250;在恒载与风载和吊车荷载联合作用下受压时, =150。若下弦杆在屋架平面内的长细比或稳定性不能满足要求时,可予以加强。

Slide 88: 

计算时可认为上弦的最大内力由上盖板传递,上弦的竖向连接板与柱翼缘的连接螺栓按构造决定。 下弦节点的连接螺栓均承受水平拉力H和偏心弯矩M=He。由于此处一般属小偏心,所有螺栓均受拉力,故最大拉力应按下式计算:

Slide 89: 

屋架下弦节点板与支承端板的连接焊缝受支座反力R和最大水平力H1(拉力或压力)以及偏心弯矩 按下式计算: 下弦节点的支承端板在水平拉力H作用下受弯,近似按嵌固于两列螺栓间的梁式板计算,所需厚度为: 屋架支座竖向反力R由端板传给焊接于柱上的支托板。考虑到支座反力的可能偏心作用,支托板和柱的连接焊缝,按支座反力加大25%计算。

Slide 90: 

3.4 厂房框架柱设计特点 1、柱的计算长度 等截面柱的计算长度按第2章的单层有侧移框架柱确定。 阶形柱其计算长度是分段确定,即各段的计算长度应等于各段的几何长度乘以相应的计算长度系数 和 , 既柱上段和下段计算长度分别是 、 。

Slide 91: 

规范规定,单层厂房框架下端刚性固定的单阶柱,下段柱的计算长度系数 取决于上段柱和下段柱的线刚度比值 和 临界力参数 。 H1、I1、N1和H2、I2、N2分别是上段柱和下段柱的高度、惯性矩及最大轴向压力。  当柱上端与横梁铰接时,将柱视为上端自由的独立柱,下段柱计算长度系数  均按附表9-3;当柱上端与横梁刚接时,将柱视为上端可移动但不能转动的独立柱, 按附表9-4取值。 上段柱的计算长度系数  按下式计算:

Slide 92: 

规范规定对于阶形柱的计算长度系数还应根据表3.8中的不同条件乘以折减系数,以反映由于空间作用阶形柱在框架平面内承载力的提高。   厂房柱在框架平面外的计算长度,应取阻止框架平面外位移的侧向支承点之间的距离,柱间支撑的节点是阻止框架柱在框架平面外位移的可靠侧向支承点,与此节点相连的纵向构件亦可视为框架柱的侧向支承点。   具体的取法是:当设有吊车梁和柱间支撑而无其它支承构件时,上段柱的计算长度可取制动结构顶面至屋盖纵向水平支撑或托架支座之间柱的高度;下段柱的计算长度可取柱脚底面至肩梁顶面之间柱的高度。

Slide 93: 

2、格构式框架柱的设计 1)、等截面格构式框架柱的截面设计 有关计算在上册已讲。 2 )、 阶形柱的截面设计 上柱一般为实腹工字形截面,选取最不利的内力组合, 进行截面验算。 下柱一般为格构式压弯构件,需要验算在框架平面内的整体稳定以及屋盖肢与吊车肢的单肢稳定。计算单肢稳定时,应注意分别选取对所验算的单肢产生最大压力的内力组合。

Slide 94: 

考虑到格构式柱的缀材体系传递两肢间的内力情况还不十分明确,为了确保安全,还需按吊车肢单独承受最大吊车垂直轮压 进行补充验算。此时,吊车肢承受的最大压力为: R max——吊车竖向荷载及吊车梁自重等所产生的最大计算压力; M— 使吊车肢受压的下段柱计算弯矩,包括R max 的作用; N —与M相应的内力组合的下段柱轴向力; MR —仅由R max 作用对下段柱产生的计算弯矩,与M、 N同一 截面; y2 —下柱截面重心轴至屋盖肢重心线的距离; a—下柱屋盖肢和吊车肢重心线间的距离 、

当吊车梁为突缘支座时,其支反力沿吊车肢轴线传递,吊车肢按承受轴心压力N1计算单肢的稳定性。当吊车梁为平板式支座时,尚应考虑由于相邻两吊车梁支座反力差(R1-R2)所产生的框架平面外的弯矩; : 

当吊车梁为突缘支座时,其支反力沿吊车肢轴线传递,吊车肢按承受轴心压力N1计算单肢的稳定性。当吊车梁为平板式支座时,尚应考虑由于相邻两吊车梁支座反力差(R1-R2)所产生的框架平面外的弯矩; 全部由吊车肢承受,按实腹式压弯杆验算在弯矩作用平面内(即框架平面外)的稳定性。

Slide 96: 

3)、分离式柱脚的设计 每个分肢下的柱脚相当于一个轴心受力的铰接柱脚。为了加强分离式柱脚在运输和安装时的刚度,宜设置缀材把两个独立柱脚连接起来。

Slide 97: 

每个分离式柱脚按分肢可能产生的最大压力作为承受轴向力的柱脚设计。 右肢: 左肢: 、 Na、 Ma—使右肢受力最不利的柱的组合内力; Nb 、 Mb—使左肢受力最不利的柱的组合内力; y1、y2—分别为右肢及左肢至柱轴线的距离; a—柱截面宽度(两分肢轴线距离) 每个柱脚的锚栓也按各自的最不利组合内力换算成的最大拉力计算。 、

Slide 98: 

3、肩梁的构造和计算 上、下柱连接和传递吊车梁支反力的重要部位,它由上盖板、下盖板、腹板及垫板组成 。分单壁式和双壁式. l)、单壁式肩梁

Slide 99: 

外排柱的上柱外翼缘直接以对接焊缝与下柱屋盖肢腹板拼接,上柱腹板一般由角焊缝焊于该范围的上盖板上。单壁式肩梁的上柱内翼缘应开槽口插入肩梁腹板,由角焊缝连接,其受力 : 当吊车梁为突缘支座时,将肩梁腹板嵌入吊车肢的槽口。 为了加强腹板,可在吊车梁突缘宽度范围内,在肩梁腹板两侧局部各贴焊一小板 ,或局部加厚。当吊车梁为平板式支座时,宜在吊车肢腹板上相应位置设置加劲肋。 M1和N1 是上柱下端使R1绝对值最大的最不利内力组合中的弯矩和轴压力。a1为上柱两翼缘中心间的距离。

Slide 100: 

肩梁腹板按跨度为a,受集中荷载R1的简支梁计算。 肩梁与下柱屋盖肢的连接焊缝按肩梁腹板反力RA计算, 肩梁与下柱吊车肢的连接焊缝按肩梁腹板反力RB计算。当吊车梁为突缘支座时应按( RB+ R max)计算, R max为吊车荷载传给柱的最大压力。这些连接焊缝的计算长度不大于60h f,而h f≥8mm 吊车梁为平板支座时,吊车肢加劲肋按吊车梁最大支座反力计算端面承压应力和连接焊缝,加劲肋高度不宜小于500,其上端应刨平顶紧盖板。 。

Slide 101: 

2)、双壁式肩梁 用于大型的厂房柱,其计算方法与单壁式基本相同,只是在计算腹板时,应考虑两块腹板共同受力。

Slide 102: 

双壁式肩梁将上柱下端加宽后插入两肩梁腹板之间并焊接,上盖板与单壁式肩梁的相同,不要做成封闭式,以免施焊困难。 肩梁高度一般取为下柱截面宽度的1/3左右。为了保证对上柱的嵌固,肩梁截面对其水平轴的惯性矩Ix不宜小于上柱截面对强轴的惯性矩。

Slide 103: 

4、托架与柱的连接

Slide 104: 

3.5 吊车梁设计特点 吊车梁与普通梁相比,在受力、设计、构造及材料选择上有特殊之处,主要表现在: 1、吊车梁一般设计为简支梁; 2、承担的荷载主要是动力荷载; 3、对材料的要求更高,除一般要求外,还要求冲击韧性的合格保证; 4、在验算方面,要增加疲劳验算。

Slide 106: 

1、吊车梁系统的组成 由于吊车梁要承担横向水平荷载,必须将吊车梁上翼缘加强或加以支撑。 吊车梁系统一般由吊车梁、制动梁(或制动桁架)、辅助桁架、水平支撑、垂直支撑组成。设计时应根据吊车吨位和吊车梁跨度进行设置。

Slide 107: 

2、吊车梁的荷载 1)、竖向荷载:包括吊车梁系统自重和起重物重量,设计时采用动力系数考虑振动和撞击的影响。悬挂吊车及轻、中级工作制软钩吊车取1.05;重级工作制吊车、硬钩吊车取1.1;计算疲劳或变形时,可不乘动力系数。 2)、横向水平荷载:由小车刹车产生的横向水平惯性力。按小车重g与额定起重量的重力Q之和乘以相应系数考虑: 软钩吊车:Q≤100KN时 取12% Q=150~500KN时 取10% Q≥700KN时 取8% 硬钩吊车:取20%

Slide 108: 

对重级工作制吊车,由于吊车梁轨道容易磨损,卡轨力(大车摇摆引起的水平力)增大,规范规定在计算重级工作制吊车梁及制动结构的强度、稳定以及连接时,应考虑卡轨力(此力不与横向水平荷载同时考虑)。作用于每个轮压处的摇摆力标准值按下式计算: 式中:Pkmax—吊车最大轮压标准值 α—系数,对一般软钩吊车取0.1,抓斗或磁盘吊车取0.15,硬钩吊车取0.2

Slide 109: 

3)、纵向水平荷载:规范规定吊车纵向水平荷载标准值按作用在一边轨道上所有刹车轮的最大轮压之和的10%考虑,作用点位于刹车轮和轨道的接触点,方向与轨道一致。

Slide 110: 

3 、吊车梁的内力计算 由于吊车梁的荷载是移动的,应按影响线的方法确定计算各内力所需的吊车荷载布置,并计算出最大弯矩及相应的剪力、支座处最大剪力、横向水平荷载作用下的最大弯矩,当为制动桁架时,还应计算出横向水平荷载作用下在吊车梁上翼缘产生的局部弯矩。 计算吊车梁的强度、稳定和连接时,按两台吊车考虑,计算疲劳和变形时,按作用于跨间内起重量最大的一台吊车考虑。计算疲劳及变形时,荷载采用标准值,不考虑动力系数。

Slide 111: 

吊车梁、制动结构、支撑杆自重、轨道等附加零件自重以及制动结构上的检修荷载产生的内力,可以近似取为吊车最大垂直轮压产生的内力乘以下表系数。

Slide 112: 

4、吊车梁截面验算 按吊车梁最不利内力,试选截面。 1)、强度验算 a、正应力σ 上翼缘 下翼缘 无制动结构: 有制动梁: 有制动桁架:

Slide 113: 

b、剪应力 c、局压应力 d、折算应力 2)、整体稳定验算 无制动结构: 有制动结构:不必验算

Slide 114: 

3)、刚度验算 a、吊车梁竖向刚度 b、重级工作制吊车的制动结构水平挠度 4)、翼缘与腹板连接焊缝 上翼缘:τf σf 一般为对接焊 下翼缘:τf 一般为角焊缝

Slide 115: 

5) 、腹板的局稳验算 (参第六章) 6) 、疲劳验算 下翼缘与腹板连接处的主体金属 受拉翼缘与支撑连接处的主体金属 横向加劲肋下端的主体金属 下翼缘与腹板连接的角焊缝 支座加劲肋与腹板连接的角焊缝 验算点

Slide 116: 

5、吊车梁与柱的连接

3.6 厂房墙架体系 : 

3.6 厂房墙架体系 承受由墙体传来的荷载并将荷载传递到基础或厂房框架柱上,这种结构构件系统称为墙架。墙架构件有横梁,墙架柱、抗风桁架和支撑等。 墙架结构体系有整体式和分离式两种。整体式墙架直接利用厂房框架柱与中间墙架柱一起组成墙架结构来支承横梁和墙体;分离式墙架是在框架柱外侧另设墙架柱与中间墙架柱和横梁等组成独立的墙架结构体系。

1、墙体类型 : 

1、墙体类型 围护墙分为砌体自承重墙、大型钢筋混凝土墙板和轻型墙皮三大类。 1)、砌体自承重墙 由砌体本身承受砌体自重并通过基础梁传给基础,而水 平方向的风荷载和地震作用等则传给墙架柱和框架柱。 2)、钢筋混凝土墙板 有预应力和非预应力两种。墙板应连于墙架柱或框架柱上以传递水平荷载和墙板自重,其中支承墙板自重的支托一般每隔4~5块板设置一个。

Slide 120: 

3)、轻型墙皮 将压型钢板、压型铝合金板、石棉瓦和瓦楞铁等连接 于墙架横梁上,通过横梁将水平荷载和墙皮自重传给墙架柱 或框架柱 。 压型板与周边构件进行可靠连接后,面内刚度很好,能 传递纵横方向的面内剪力,考虑这种抗剪薄膜作用(应力蒙 皮效应)能使厂房结构体系简化,节约钢材,有很好的经济 效益。 2、墙架结构的布置 当厂房柱的间距 12m时,通常在柱间设置墙架柱,使墙架柱距为6m。轻型材料的墙体还需再设置墙架横梁,横梁间距可根据墙皮材料的尺寸和强度确定。为减少横梁在竖向荷载下的计算跨度,可在横梁间设置拉条

Slide 122: 

框架柱外侧设有墙架柱时,此墙架柱应与框架相连接并支承于共同的基础上。中间墙架柱可采用支承式和悬吊式。支承式墙架柱应将墙面和墙架自重产生的竖向荷载全部传至基础。为了将水平风力传给制动梁或制动桁架以及屋盖纵向水平支撑,应采用板铰形式。

Slide 123: 

悬吊式墙架柱是将其吊挂于吊车梁辅助桁架上、托架上或顶部的边梁上。悬吊式墙架柱下端用板铰或用长圆孔螺栓与基础相连,使其不传递竖向力而只传递水平力。这样可节约大部分基础材料,且使墙架柱部分或全部为拉弯构件,受力情况有所改善。

Slide 124: 

山墙墙架柱间距宜与纵墙的间距相同(一般采用6m),使外墙围护构件尺寸统一,当山墙下部有大洞口时,应予以加强。山墙墙架柱上端宜尽量使其支承于屋架横向支撑节点上。当墙架柱位置与横向支撑节点不重合时,应设置分布梁,把水平荷载传至支撑节点处。为保证山墙的刚度,在墙架柱之间还可设置柱间支撑。

authorStream Live Help