钢结构设计章节要点复习

第一章绪论

1、钢结构具有强度高、自重轻的优点，用于大跨度结构时具有明显的经济效果。其结构体系主要有网架结构、悬索结构、拱式结构、预应力钢结构等。

2、钢结构由于结构自重轻、构件体积小、装配化程度高、对高层建筑特别有利。在高层建筑特别是超高层建筑中，宜采用钢结构或钢结构框架与钢筋混凝土筒体相结合的组合结构。

3、轻型钢结构是由弯曲薄壁型钢、薄壁钢管或小角钢、圆钢等组成的结构。

4、钢结构一般用于跨度大于40米的各种形式的大、中跨度桥梁

5、建造速度快、用钢量省、综合效益好——>适用于吊车吨位不大于20t的中小跨度厂房、仓库及中小型体育馆等大空间民用建筑。

拆装方便——>适用于需要拆迁的临时结构

6、宜用钢结构的情况

1)工业厂房钢结构 2)大跨度钢结构 3)高层及多层钢结构4)轻型钢结构 5)塔桅结构 6)板壳结构7)桥梁结构 8)移动式结构

第二章单层厂房与普通钢屋架

一、厂房结构

1、厂房结构是由屋盖（屋面板、檩条、天窗、屋架或屋架梁、托架）、柱、吊车梁（包括制动梁或制动桁架）、墙架、各种支撑和基础等构件组合而成的空间刚性骨架，承受作用在厂房结构上的各种荷载和作用，是整个建筑物的承重骨架。

2、单层厂房是由那些结构或构件组成的？这些组成部件的作用是什么？

结构组成： a横向框架由柱和它所支承的屋架或屋盖横梁组成，是单层钢结构厂房的主要承重体系，承受结构的自重、风、雪荷载和吊车的竖向与横向荷载，并把这些荷载传递到基础。

b屋盖结构承担屋盖荷载的结构体系，包括横向框架的横梁、托架、中间屋架、天窗架、檩条等。c支撑体系包括屋盖部分的支撑和柱间支撑等，它一方面与柱、吊车梁等组成单层钢结构厂房的纵向框架，承担纵向水平荷载；另一方面又把主要承重体系由个别的平面结构连成空间的整体结构，从而保证了单层钢结构厂房所必需的刚度和稳定。

d吊车梁和制动梁（或制动桁架）主要承受吊车竖向及水平荷载，并将这些荷载传到横向框架和纵向框架上。

e墙架一般由墙架梁和墙架柱（也称抗风柱）等组成，用以承受墙重和墙面风荷载

二、厂房布置与三缝设置

1、厂房合理规划的任务：1使厂房满足工艺和使用要求2适应今后可能生产过程的变动和发展

规划的主要内容：确定车间的平面和高度方向的主要尺寸和控制标高；布置柱网，确定变形缝的位置和做法；选择主要承重结构体系.布置和形式规划时考虑的要求设计标准化生产工业化施工机械化（这些要求主要通过建筑和结构的模数化定型化统一化来逐步实现）

2、模数化：使结构布置主要符合相应的模数尺寸定型化：同类构件和结构及其连接构造尽量采用相同的典型方式统一化：进一步使构件和连接的某些主要尺寸也统一起来

3、柱网:厂房柱的纵向和横向定位轴线在平面上构成规则的网格，柱网应根据工艺、结构和经济等布置。通常情况下，纵向柱距的模数采用6m，跨度的模数采用3m（L≤24m时）或采用6m（L≥24m时，但如确实需要仍可按3m）。

4、变形缝包括伸缩缝（温度缝）、防震缝和沉降缝。

伸缩缝的通常做法从基础顶面或地面开始，将相邻区段上部结构的构件完全分开（基础不分开），根据气温差和结构的具体情况，缝宽净距取≥30到60mm

防震缝（防止地震时两房屋相撞引起的次生危害）做法在地震区，当厂房平立面布置复杂，由刚度和高度相差很大的部分组成时，必须做成地面以上两侧构件完全分开，缝宽和构造符合防震要求。一般单层厂房取50-90mm，纵横跨交接处取100-150mm

沉降缝用于厂房相邻部分的高度、荷载、吊车起重量或基础体系相差很大，及地基条件有严重差异等情况，以防止结构或屋面、墙面等在过大的基础不均匀沉降下发生裂缝或破坏。做法一般是把两侧的结构包括基础，全部分开，使各自可以独立地自由沉降。

三、屋盖结构

1、屋盖结构由屋面板、檩条、天窗架、屋架、托架和屋盖支撑所构成，承受屋面荷载。

2、常见屋架的形式、适用范围、确定桁架形式的原则：

形式：平行弦屋架、三角形屋架、梯形屋架。

适用范围：三角形屋架上弦比较陡，适用于波形石棉瓦。瓦楞铁皮等屋材料，坡度一般在1/3-1/2.梯形屋架上弦比较平坦，适用于采用压型钢板和大型钢筋混凝土屋面板，坡度一般在1/12-1/18。平行弦屋架可以做成不同大小的坡度，其端部可以铰接也可以刚接，并能用于单坡屋盖和双坡屋盖。

原则：满足使用要求、受力合理、制造简单与运输和安装方便、综合技术经济效果好。

三角形屋架的共同缺点：1）上下弦的内力分布很不均匀，支座处内力最大，而跨中却较小； 2）上下弦夹角过小，使得支座节点的构造复杂。

梯形屋架的优点：外形较接近弯矩图，杆件内力沿跨度分布交均匀，因而用料较经济。

3、屋架的主要尺寸：屋架的跨度、跨中高度和端部高度（梯形屋架）。跨度取决于柱网的布置，柱网纵向定位轴线的间距即屋架的标志跨度；高度由经济要求、刚度要求、运输界限和屋面坡度等因素来决定。

普通钢屋架的跨度通常取18-36m，取3m的模数。简支屋架的计算跨度应是屋架支座中心间的距离，但通常情况下取支座所在处房屋或柱列轴线间的距离作为名义跨度。屋架端部的支座中心线要缩进轴线150mm，使相邻屋架间互不妨碍。规定各柱列轴线：边柱取柱的外边线，中列柱去柱的中线（阶形柱时取上段柱的中线）

4、有两种形式的屋盖结构体系：钢屋架上直接铺放屋面板时，称无檩屋盖结构体系；钢屋架上每隔一定间距放置檩条，再在檩条上放置轻型屋面板时称为有檩屋盖体系。

5、无檩屋盖结构体系：钢屋架上直接铺放屋面板，屋面板通常采用钢筋混凝土大型屋面板、钢筋加气混凝土板等。钢筋混凝土大型屋面板的尺寸通常为1.5X6m；钢筋加气混凝土班兼起承重和保温作用，通常为等厚度板，常用宽度0.6m，长度2.4-6m，厚度125-200mm。屋面坡度较小，一般1/8-1/12，通常采用卷材防水屋面。做法：1钢屋架2钢筋混凝土大型屋面板3细石混凝土灌缝4保温层5找平层6卷材防水屋面

优点：屋面构件的种类和数量少，构造简单，安装方便易于铺设保温层和防水层等，同时屋盖的刚度大整体性好，并较为耐久

缺点：屋面自重较大，使屋架和下部结构的截面和用料都相应增加，对抗震也不利，并且吊装时构件较笨重

因此，常用于刚度要求较高的中型以上厂房和民用、公用建筑

6、有檩屋盖体系：钢屋架上每隔一定间距放置檩条，再在檩条上放置轻型屋面板。檩条的长度等于屋架间距，常用4-6m。屋面排水坡度为1/2-1/3，常采用三角形屋架，较多情况下为不保温屋面

做法1钢屋架2檩条3轻型屋面板

优点可供选用的屋面材料种类很多，屋架间距和屋面布置比较灵活，构件重量轻用料省,运输和安装方便

缺点屋面构件的种类和数量较多，构件较复杂,吊装安装次数多，檩条用钢量较多,并且屋盖的整体刚度较差

因此，有檩体系常用在刚度要求不高的中小型厂房和民用建筑

7、钢屋架包括普通钢屋架和轻型钢屋架

普通钢屋架：一般由角钢组成的T形截面杆件和节点板焊接而成。等边角钢不小于∠45x4，不等边角钢不小于∠56x36x4。优点：受力性能好、构造简单、施工方便。目前主要用于重型工业厂房和跨度较大的民用建筑的屋盖结构。

轻型钢屋架：由小角钢（小于∠45x4或∠56x36x4）,圆钢组成的屋架，以及冷弯薄壁型钢屋架。不宜用于高温、高湿及强烈侵蚀性环境或直接承受动力荷载的结构。

8、作用在屋面上的荷载：

1)永久荷载：屋面构造层的重量、屋架和支撑的重量及天窗等结构自重

2)可变荷载：屋面活荷载、风、雪和积灰荷载、吊车荷载等

9、最不利内力组合：

一般考虑下面三种荷载组合：

1）跨永久荷载+全跨可变荷载

2）跨永久荷载+半跨可变荷载

3）屋架和支撑自重+半跨屋面板自重+半跨施工荷载（取等于屋面活荷载）