中重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小結(jié)

中、重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小結(jié)

杜巍土木093班

學(xué)習(xí)目標(biāo)：

1、了解單層廠房鋼結(jié)構(gòu)組成、柱網(wǎng)布置

2、熟悉廠房結(jié)構(gòu)橫向框架的類型，主要尺寸、橫向框架柱形式3、掌握支撐的作用和布置方式4、掌握廠房屋蓋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

小結(jié)：

一、結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)布置

單層廠房構(gòu)造簡圖

A、柱網(wǎng)布置和計(jì)算單元

單層廠房的柱網(wǎng)布置要綜合考慮工藝、結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)等諸多因素來確定，同事還應(yīng)注意標(biāo)準(zhǔn)化模數(shù)要求。其工藝要求主要包括預(yù)期的擴(kuò)建和工藝設(shè)備更新；結(jié)構(gòu)上的要求在于保證廠房具有必須的剛度和強(qiáng)度的同時，注意柱距和跨度的類別的盡量少些。經(jīng)濟(jì)上則根據(jù)屋面板的類型、吊車起重和地基等來改變柱距以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)上的更加的合理。

柱網(wǎng)的計(jì)算單元是為了進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析明確橫向框架所承擔(dān)的荷載。例如，橫向軸線j向左平移二分之一的柱距所得軸線1與向右平移二分之一柱距所得軸線2所組成的面積極為柱網(wǎng)的計(jì)算單元。B、橫向框架及截面的選擇

橫向框架式廠房結(jié)構(gòu)的基本承重結(jié)構(gòu)。

橫向框架按照跨度可分為：單跨，雙跨喝多跨。

橫向框架按照靜力圖分為梁柱鉸接（不抵抗彎矩）和梁柱剛接（抵抗彎矩）；而框架柱腳一般剛性固定于基礎(chǔ)上。

梁柱鉸接：對于基礎(chǔ)的沉降有較大的適應(yīng)性，安裝方便，計(jì)算簡單，受力明確。缺點(diǎn)是下柱彎矩較大，橫向剛度差。

梁柱剛接：適用于沉降有較小的廠房結(jié)構(gòu)，減少下端柱彎矩，提高橫向剛度，下段柱可以減少，增加使用面積，主要用于橫向剛度較大、單跨重型廠房。

階梯型柱：上段柱，實(shí)腹式，格構(gòu)式下段柱，綴條格構(gòu)式分離式承重柱：吊車肢和屋蓋肢通常用水平板做成柔性連接，優(yōu)點(diǎn)在于,減小吊車肢在框架平面內(nèi)的計(jì)算長度，又實(shí)現(xiàn)了兩支分別承擔(dān)荷載。

雙肢格構(gòu)式住是重型廠房階型下柱的常見形式。

廠房結(jié)構(gòu)形式的選取不僅要考慮吊車的起重重量，而且還要考慮吊車的工作級別及吊鉤的類別。A6-a8及吊車的單跨廠房要求具有大的橫向剛度（柱與屋架和基礎(chǔ)的剛性連接）和足夠大的縱向剛度（柱間支撐）。C、柱間支撐

作用于廠房山墻上的風(fēng)荷載、吊車的縱向水平荷載、縱向地震等所要的縱向剛度需要合理的柱間支撐和屋蓋支撐的來實(shí)現(xiàn)的。

1）每列柱都要設(shè)柱間支撐。2）多跨廠房的中列柱的柱間支撐要與邊列柱的柱間支撐布置在同一柱間。3）下層柱間支撐一般宜布置在溫度區(qū)段的中部，以減少縱向溫度應(yīng)力的影響。

4）上層柱間支撐除了要在下層柱間支撐布置的柱間設(shè)置外,還應(yīng)當(dāng)在每個溫度區(qū)段的兩端設(shè)置。

5）每列柱頂均要布置剛性系桿。D、屋架的外形及腹桿形式

桁架：當(dāng)跨度比較大時用桁架做屋架的承重結(jié)構(gòu)。屋架外形一般分為三種：三角形，梯形，平行弦

桁架的腹桿形式常用的五種：人字形，芬克型，豪式，再分式，及交叉式。

桁架形式的確定：滿足使用要求，受力合理，制造簡單及運(yùn)輸與安裝方

便（桿件數(shù)量少，節(jié)點(diǎn)少，桿件尺寸劃一及節(jié)點(diǎn)構(gòu)造形式劃一。平行弦桁架最容易符合上述要求），綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果好。

斜腹桿受拉，豎腹桿受壓合理

斜腹桿受壓，豎腹桿受拉不合理

桁架主要尺寸的確定：主要有他的跨度l和高度h決定�？缍萳：由使用

和工藝方面要求決定。高度h：有經(jīng)濟(jì)條件、剛度條件，運(yùn)輸界限及屋面坡度等因素決定。

E、屋蓋支撐

屋蓋支撐的作用：1.保證屋蓋結(jié)構(gòu)的幾何穩(wěn)定性2保證屋蓋的剛度和空間整體性3.為弦桿提供適當(dāng)?shù)膫?cè)向支撐點(diǎn)4.承擔(dān)并傳遞水平荷載5.保證結(jié)構(gòu)安裝時的穩(wěn)定與方便

屋蓋支撐的布置：1.上弦橫向水平支撐：在有檁條或只采用大型屋面板的屋蓋中都應(yīng)設(shè)置屋架上弦橫向水平支撐，當(dāng)有天窗架時，天窗架上弦也應(yīng)設(shè)置橫向水平支撐。設(shè)置在房屋的兩端,一般設(shè)在第一個柱間或設(shè)在第二個柱間,間距L0≤60m。2.下弦橫向水平支撐布置原則：當(dāng)跨度L≥18m；設(shè)有懸掛式吊車起重量大于5噸；廠房內(nèi)設(shè)有較大的振動設(shè)備。與上弦橫向水平支撐布置在同一柱間。3.縱向水平支撐布置原則：廠房內(nèi)設(shè)有托架，或有較大噸位的重級、中級工作制的橋式吊車；或有壁行吊車，或有鍛錘等大型振動設(shè)備；以及當(dāng)房屋較高，跨度較大，空間剛度要求高時。4.垂直支撐布置原則：所有房屋中均應(yīng)設(shè)置垂直支撐。梯形屋架在跨度L≤30m，三角形屋架在跨度L≤24m時，僅在跨度中央設(shè)置一道。當(dāng)跨度大于上述數(shù)值時宜在跨度1／3附近或天窗架側(cè)柱外設(shè)置兩道。梯形屋架不分跨度大小，其兩端還應(yīng)各設(shè)置一道，當(dāng)有托架時則由托架代替。垂直支撐與上、下弦橫向平支撐布置在同一柱間。5.系桿剛性系桿：能承受拉力也能承受壓力的系桿。柔性系桿：只能承受拉力的系桿。作用：為沒有參與組成空間穩(wěn)定體的

屋架提供上下弦的側(cè)向支承點(diǎn)。布置原則：在垂直支撐的平面內(nèi)一般設(shè)置上下弦系桿；屋脊節(jié)點(diǎn)及主要支承節(jié)點(diǎn)處需設(shè)置剛性系桿，天窗側(cè)柱處及下弦跨中或跨中附近設(shè)置柔性系桿；當(dāng)屋架橫向支撐設(shè)在端部第二柱間時，第一柱間所有系桿均應(yīng)為剛性系桿。

屋蓋支撐的桿件及支撐的計(jì)算原則：除系桿外各種支撐都是一個平面桁架。

二、廠房結(jié)構(gòu)的計(jì)算原理

A：荷載計(jì)算

鋼架平面分析中，認(rèn)為一個鋼架僅承受一個計(jì)算單元內(nèi)的各種荷載。這個荷載包括永久荷載（屋面恒載、檁條、屋架及其他構(gòu)件自重和圍護(hù)結(jié)構(gòu)自重等）、可變荷載（屋面活荷載、雪荷載、積灰荷載、風(fēng)荷載及吊車荷載）、及偶然荷載。荷載分項(xiàng)系數(shù)一般為：永久荷載取1.2，可變荷載取1.4。但是當(dāng)永久荷載的效應(yīng)其控制作用時，它的分項(xiàng)系數(shù)取1.35.此時荷載效應(yīng)組合相應(yīng)地有所改變，可變荷載效應(yīng)嬰孩要乘以主和值系數(shù)。（屋面活荷載和雪荷載為0.7，積灰荷載0.9-1.0）B：鋼架內(nèi)力計(jì)算

為簡化計(jì)算，引入當(dāng)量慣性矩將格構(gòu)式柱和屋架換算為實(shí)腹式構(gòu)件

進(jìn)行內(nèi)力分析。當(dāng)量慣性矩：

依疊加原理，內(nèi)力分析只需針對幾種基本類型進(jìn)行。以荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行。（1）永久荷載；（2）屋面活荷載；（3）左風(fēng)（右風(fēng)荷載）；（4）吊車左（右）剎車力；（5）吊車小車靠近左（右）時的重力。

C：內(nèi)力組合原則

按照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009)的規(guī)定，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)使過

程中在結(jié)構(gòu)上可能同時出現(xiàn)的荷載，按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)，依照組合規(guī)則進(jìn)行荷載效應(yīng)的組合，并取最不利組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。

對于一般的剛(框)架，按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時，構(gòu)件和連接可

取下列簡化公式中的最不利值確定：

荷載效應(yīng)組合的目的：找到最不利組合情形對構(gòu)件和連接進(jìn)行校核。

就構(gòu)件校核條件中出現(xiàn)的內(nèi)力，尋求它們分別取可能的最大值時的組合進(jìn)行校核

三、鋼屋架設(shè)計(jì)

A：桁架的內(nèi)力計(jì)算和組合

荷載：1.永久荷載：防水層、找平層、保溫隔熱層、屋面板、檁條、

屋架和支撐、天窗和吊頂?shù)茸灾亍?.可久荷載：屋面活載、風(fēng)荷載、雪荷載、積灰荷載、懸掛吊車荷載、地震荷載等。

荷載組合：

1、全跨永久荷載+全跨屋面活載或雪載(較大值)+全跨積灰荷載2、全跨永久荷載+半跨屋面活載或雪載(較大值)+半跨積灰荷載3、屋架及支撐自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載1、2是使用階段，3是施工階段

屋架內(nèi)力組合的一個特點(diǎn)：當(dāng)恒載較大時，需要通過計(jì)算比較來確定是永久荷載還是可變荷載其控制作用。

B：桁架桿件的計(jì)算長度計(jì)算長度概念：將端部有約束的壓桿化作等效的兩端鉸接的理想軸心

壓桿。桿端約束越強(qiáng)，桿件計(jì)算長度越短，臨界荷載越高。

C：桿件的截面形式

應(yīng)該保證桿件具有較大的承載力、較大的抗彎剛度，同時應(yīng)該便于

相互連接切用料經(jīng)濟(jì)。則需要截面擴(kuò)展，壁厚較薄，表面平整。壓桿

應(yīng)該對于界面的兩個主軸具有相等的或接近的穩(wěn)定性。

D：一般構(gòu)造要求與截面選擇

1.同一榀屋架中，角鋼的規(guī)格不超過5～6種最小角鋼L45X4

L56X36X4,L

向荷載制動梁）、帶制動桁架的吊車梁。

C:吊車梁的連接

1.吊車梁上翼緣與柱的連接。高強(qiáng)螺栓連接，抗疲勞性能好，施工

方便；板鉸連接，保證吊車梁為簡支。2.吊車梁上翼緣與制動結(jié)構(gòu)連接。

D:吊車梁的截面驗(yàn)算

1.強(qiáng)度驗(yàn)算：受壓區(qū)受拉區(qū)。帶制動梁

的吊車梁。帶制動桁架的吊車梁

2.整體穩(wěn)定驗(yàn)算：設(shè)有制動結(jié)構(gòu)的吊車梁，側(cè)向彎曲剛度很大，整

體穩(wěn)定得到保證，不需驗(yàn)算。加強(qiáng)上翼緣的吊車梁，應(yīng)按下式驗(yàn)

算其整體穩(wěn)定。

3.剛度驗(yàn)算：按效應(yīng)最大的一臺吊車的荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算，且不乘

動力系數(shù)。豎向撓度：水平撓度：。

4.疲勞驗(yàn)算：選用合適的鋼材標(biāo)號和沖擊韌性要求。構(gòu)造細(xì)部選用

疲勞強(qiáng)度高的連接形式。A6～A8級吊車梁應(yīng)進(jìn)行疲勞驗(yàn)算1.受拉翼緣的連接焊縫處2.受拉區(qū)加勁肋端部3.受拉翼緣與支撐連接處的主體金屬4.連接的角焊縫。采用一臺起重量最大吊車的荷載標(biāo)準(zhǔn)值，不計(jì)動力系數(shù)，按常幅疲勞問題計(jì)算。αfΔσ≤[Δσ]

擴(kuò)展閱讀：關(guān)于房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)若干問題總結(jié)

關(guān)于房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)若干問題的總結(jié)

摘要：在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有些問題常常被忽略,但這些問題卻直接影響了工程質(zhì)量，并提高了經(jīng)濟(jì)造價。作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，應(yīng)加強(qiáng)對規(guī)范的學(xué)習(xí)和了解，掌握規(guī)范條文解釋的內(nèi)涵，加強(qiáng)對常見結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)錯誤的辨別能力，提高對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題的防治能力，使房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作做得更安全、更合理。筆者根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)得出一定的總結(jié).

關(guān)鍵詞：房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)若干問題總結(jié)

房屋工程質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到人們的生命安全。房屋質(zhì)量的好壞主要由設(shè)計(jì)質(zhì)量和施工質(zhì)量兩個方面來衡量。相對而言,房屋設(shè)計(jì)是一項(xiàng)繁重而又責(zé)任重大的工作,直接影響到建筑物的安全、適用、經(jīng)濟(jì)和合理性。但在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中,常常發(fā)生房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的種種概念和方法上的差錯。1房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題1．1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)要相協(xié)調(diào)。

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)首先要滿足工藝設(shè)計(jì)要求。工藝人員在進(jìn)行工藝布置時，常與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)生沖突矛盾。例如，需開洞的位置結(jié)構(gòu)本應(yīng)是框架梁，設(shè)備應(yīng)沿梁布置，卻安排在了跨中，這就與工藝設(shè)計(jì)發(fā)生了沖突，既不符合設(shè)計(jì)要求，也不利工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行，同時也存在安全隱患。另外，荷載分配也不合理。建議在設(shè)計(jì)方案階段，結(jié)構(gòu)施工設(shè)計(jì)結(jié)合工藝布置要求來進(jìn)行，以求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、經(jīng)濟(jì)，并符合安全指標(biāo)。

1．2防火設(shè)計(jì)問題比較突出

一些設(shè)計(jì)人員對防火規(guī)范、規(guī)定不熟悉,對建筑物分類有錯誤,導(dǎo)致在設(shè)計(jì)中對防火標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行有誤,消防處理不當(dāng),存在許多安全隱患;一些重要場所的安全疏散出口、疏散門開啟方向不正確,影響安全疏散;有些設(shè)計(jì)中的防火分區(qū)面積過大,防火間距過長,設(shè)計(jì)存在隨意性;有些消防設(shè)施設(shè)計(jì)不合理、不配套,建筑物一旦失火,消防設(shè)施將不能有效發(fā)揮作用。1．3部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理

如《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》第7.1.8條(強(qiáng)制性條文)規(guī)定“底部框架-抗震墻結(jié)構(gòu),上部的砌體抗震墻與底部的框架梁或抗震墻應(yīng)對齊或基本對齊”。有些設(shè)計(jì)把底層設(shè)計(jì)成大空間,抗震墻很少,上部砌體抗震墻大部分與底部的框架梁或抗震墻不對齊,造成結(jié)構(gòu)體系不合理,傳力不明確;有些設(shè)計(jì)中抗震分類、場地類別選用錯誤,導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)錯誤。一些混凝土構(gòu)件,特別是懸挑構(gòu)件的最小配筋率達(dá)不到要求,有的相差一半,有的甚至一半都達(dá)不到;有些設(shè)計(jì)中荷載取值沒有按規(guī)范要求來確定,存在漏算錯算現(xiàn)象;有些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與提供的計(jì)算書不一致,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于計(jì)算結(jié)果,設(shè)計(jì)存在嚴(yán)重安全隱患。

1．4設(shè)計(jì)深度達(dá)不到規(guī)定要求

由于設(shè)計(jì)人員沒有對一般房屋尤其是多層房屋設(shè)計(jì)引起高度重視,盲目參照或套用其他的設(shè)計(jì)的結(jié)果;或是由于設(shè)計(jì)過程中對設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)方法缺乏理解.因此在設(shè)計(jì)人員制作圖紙中存在“偷工減

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