中重型廠房結構設計小結

中、重型廠房結構設計小結

杜巍土木093班

學習目標：

1、了解單層廠房鋼結構組成、柱網(wǎng)布置

2、熟悉廠房結構橫向框架的類型，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、掌握廠房屋蓋鋼結構設計

小結：

一、結構形式和結構布置

單層廠房構造簡圖

A、柱網(wǎng)布置和計算單元

單層廠房的柱網(wǎng)布置要綜合考慮工藝、結構和經(jīng)濟等諸多因素來確定，同事還應注意標準化模數(shù)要求。其工藝要求主要包括預期的擴建和工藝設備更新；結構上的要求在于保證廠房具有必須的剛度和強度的同時，注意柱距和跨度的類別的盡量少些。經(jīng)濟上則根據(jù)屋面板的類型、吊車起重和地基等來改變柱距以實現(xiàn)經(jīng)濟上的更加的合理。

柱網(wǎng)的計算單元是為了進行結構分析明確橫向框架所承擔的荷載。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)的計算單元。B、橫向框架及截面的選擇

橫向框架式廠房結構的基本承重結構。

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上。

梁柱鉸接：對于基礎的沉降有較大的適應性，安裝方便，計算簡單，受力明確。缺點是下柱彎矩較大，橫向剛度差。

梁柱剛接：適用于沉降有較小的廠房結構，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，實腹式，格構式下段柱，綴條格構式分離式承重柱：吊車肢和屋蓋肢通常用水平板做成柔性連接，優(yōu)點在于,減小吊車肢在框架平面內的計算長度，又實現(xiàn)了兩支分別承擔荷載。

雙肢格構式住是重型廠房階型下柱的常見形式。

廠房結構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現(xiàn)的。

1）每列柱都要設柱間支撐。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置外,還應當在每個溫度區(qū)段的兩端設置。

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：當跨度比較大時用桁架做屋架的承重結構。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，制造簡單及運輸與安裝方

便（桿件數(shù)量少，節(jié)點少，桿件尺寸劃一及節(jié)點構造形式劃一。平行弦桁架最容易符合上述要求），綜合技術經(jīng)濟效果好。

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)濟條件、剛度條件，運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.保證屋蓋結構的幾何穩(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?shù)膫认蛑�撐點4.承擔并傳遞水平荷載5.保證結構安裝時的穩(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設置屋架上弦橫向水平支撐，當有天窗架時，天窗架上弦也應設置橫向水平支撐。設置在房屋的兩端,一般設在第一個柱間或設在第二個柱間,間距L0≤60m。2.下弦橫向水平支撐布置原則：當跨度L≥18m；設有懸掛式吊車起重量大于5噸；廠房內設有較大的振動設備。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：廠房內設有托架，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備；以及當房屋較高，跨度較大，空間剛度要求高時。4.垂直支撐布置原則：所有房屋中均應設置垂直支撐。梯形屋架在跨度L≤30m，三角形屋架在跨度L≤24m時，僅在跨度中央設置一道。當跨度大于上述數(shù)值時宜在跨度1／3附近或天窗架側柱外設置兩道。梯形屋架不分跨度大小，其兩端還應各設置一道，當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向支承點。布置原則：在垂直支撐的平面內一般設置上下弦系桿；屋脊節(jié)點及主要支承節(jié)點處需設置剛性系桿，天窗側柱處及下弦跨中或跨中附近設置柔性系桿；當屋架橫向支撐設在端部第二柱間時，第一柱間所有系桿均應為剛性系桿。

屋蓋支撐的桿件及支撐的計算原則：除系桿外各種支撐都是一個平面桁架。

二、廠房結構的計算原理

A：荷載計算

鋼架平面分析中，認為一個鋼架僅承受一個計算單元內的各種荷載。這個荷載包括永久荷載（屋面恒載、檁條、屋架及其他構件自重和圍護結構自重等）、可變荷載（屋面活荷載、雪荷載、積灰荷載、風荷載及吊車荷載）、及偶然荷載。荷載分項系數(shù)一般為：永久荷載取1.2，可變荷載取1.4。但是當永久荷載的效應其控制作用時，它的分項系數(shù)取1.35.此時荷載效應組合相應地有所改變，可變荷載效應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：鋼架內力計算

為簡化計算，引入當量慣性矩將格構式柱和屋架換算為實腹式構件

進行內力分析。當量慣性矩：

依疊加原理，內力分析只需針對幾種基本類型進行。以荷載標準值進行。（1）永久荷載；（2）屋面活荷載；（3）左風（右風荷載）；（4）吊車左（右）剎車力；（5）吊車小車靠近左（右）時的重力。

C：內力組合原則

按照《建筑結構荷載規(guī)范》(GB50009)的規(guī)定，結構設計應根據(jù)使過

程中在結構上可能同時出現(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)則進行荷載效應的組合，并取最不利組合進行設計。

對于一般的剛(框)架，按承載能力極限狀態(tài)設計時，構件和連接可

取下列簡化公式中的最不利值確定：

荷載效應組合的目的：找到最不利組合情形對構件和連接進行校核。

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

三、鋼屋架設計

A：桁架的內力計算和組合

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

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

B：桁架桿件的計算長度計算長度概念：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，桿件計算長度越短，臨界荷載越高。

C：桿件的截面形式

應該保證桿件具有較大的承載力、較大的抗彎剛度，同時應該便于

相互連接切用料經(jīng)濟。則需要截面擴展，壁厚較薄，表面平整。壓桿

應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構連接。

D:吊車梁的截面驗算

1.強度驗算：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)定驗算：設有制動結構的吊車梁，側向彎曲剛度很大，整

體穩(wěn)定得到保證，不需驗算。加強上翼緣的吊車梁，應按下式驗

算其整體穩(wěn)定。

3.剛度驗算：按效應最大的一臺吊車的荷載標準值計算，且不乘

動力系數(shù)。豎向撓度：水平撓度：。

4.疲勞驗算：選用合適的鋼材標號和沖擊韌性要求。構造細部選用

疲勞強度高的連接形式。A6～A8級吊車梁應進行疲勞驗算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準值，不計動力系數(shù)，按常幅疲勞問題計算。αfΔσ≤[Δσ]

擴展閱讀：關于房屋結構設計若干問題總結

關于房屋結構設計若干問題的總結

摘要：在結構設計中有些問題常常被忽略,但這些問題卻直接影響了工程質量，并提高了經(jīng)濟造價。作為結構設計人員，應加強對規(guī)范的學習和了解，掌握規(guī)范條文解釋的內涵，加強對常見結構設計錯誤的辨別能力，提高對結構設計問題的防治能力，使房屋建筑的結構設計工作做得更安全、更合理。筆者根據(jù)多年的工作經(jīng)驗得出一定的總結.

關鍵詞：房屋結構設計若干問題總結

房屋工程質量的優(yōu)劣直接關系到人們的生命安全。房屋質量的好壞主要由設計質量和施工質量兩個方面來衡量。相對而言,房屋設計是一項繁重而又責任重大的工作,直接影響到建筑物的安全、適用、經(jīng)濟和合理性。但在實際設計工作中,常常發(fā)生房屋結構設計的種種概念和方法上的差錯。1房屋結構設計中存在的問題1．1結構設計與工藝設計要相協(xié)調。

房屋結構設計首先要滿足工藝設計要求。工藝人員在進行工藝布置時，常與結構設計發(fā)生沖突矛盾。例如，需開洞的位置結構本應是框架梁，設備應沿梁布置，卻安排在了跨中，這就與工藝設計發(fā)生了沖突，既不符合設計要求，也不利工業(yè)生產進行，同時也存在安全隱患。另外，荷載分配也不合理。建議在設計方案階段，結構施工設計結合工藝布置要求來進行，以求結構設計合理、經(jīng)濟，并符合安全指標。

1．2防火設計問題比較突出

一些設計人員對防火規(guī)范、規(guī)定不熟悉,對建筑物分類有錯誤,導致在設計中對防火標準執(zhí)行有誤,消防處理不當,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;有些設計中的防火分區(qū)面積過大,防火間距過長,設計存在隨意性;有些消防設施設計不合理、不配套,建筑物一旦失火,消防設施將不能有效發(fā)揮作用。1．3部分結構設計不合理

如《建筑抗震設計規(guī)范》第7.1.8條(強制性條文)規(guī)定“底部框架-抗震墻結構,上部的砌體抗震墻與底部的框架梁或抗震墻應對齊或基本對齊”。有些設計把底層設計成大空間,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,造成結構體系不合理,傳力不明確;有些設計中抗震分類、場地類別選用錯誤,導致整個結構設計錯誤。一些混凝土構件,特別是懸挑構件的最小配筋率達不到要求,有的相差一半,有的甚至一半都達不到;有些設計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;有些結構設計與提供的計算書不一致,結構強度遠遠低于計算結果,設計存在嚴重安全隱患。

1．4設計深度達不到規(guī)定要求

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

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