第七章重型厂房结构设计

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重型厂房结构设计

重型厂房结构设计

(d)八字形
(e)V 形
支撑的截面形式:角钢、槽钢 连接:焊缝或高强度螺栓
19
2.1.2 屋架外形及腹杆形式 2.1.2.1 桁架的应用
用于屋盖结构外,还用于皮带运输机桥、输电塔架
和桥梁等
2.1.2.2 桁架的外形及腹杆形式
外形
及交叉式
20
三角形、梯形及平行弦
人字式、芬克式、豪式、再分式
2.2.3内力组合原则
按荷载规范GB50009的规定进行组合。
对于一般刚(框)架,由可变荷载控制的组合可用简化公式
S G S Gk Q1SQ1k S G S Gk 0.9 Qi SQik
i 1 n
(2.4)
取两式之最不利者
(2.5)
30
组合的目的: 找到构件和连接的最不利组合情形,并据此设计 对于受弯构件,需作下列四种内力组合:
度等因素来决定
22
2.1.3 屋盖支撑 2.1.3.1 屋盖支撑的作用
保证屋盖结构的几何稳定性 保证屋盖的刚度和空间整体性 为弦杆提供适当的侧向支承点
承担并传递水平荷载
保证结构安装时的稳定与方便
23
24
2.1.3.2 屋盖支撑的布置
上弦横向水平支撑
设置:房屋的两端或温度区段的两端。
重型厂房结构设计
1
2.1 结构形式和结构布置
2.1.1 一般说明
4
2
1
3
5
1 柱;2 屋架;3 吊车梁;4 天窗架;5 柱间支撑
图2.1 单层厂房构造简图
2
一般为单层刚(框)架结构形式,也有多层刚架
吊车的工作制等级
8级 A1~A8

重型钢结构厂房结构设计

重型钢结构厂房结构设计

重型钢结构厂房结构设计摘要:本文结合实际工程系统讨论重型钢结构厂房的结构布置、关键构造、荷载取值等问题,对该类结构的分析思路、模型建立等进行详细的阐述,并对关键控制指标给出具体建议,以供类似工程设计参考。

关键词:钢结构、排架柱、柱间支撑1 工程概况某120t转炉炼钢工程中的渣跨主厂房,为单层、单跨、双坡钢结构厂房,长138m,跨度为24m,柱距为12m,18m两种,有两台起重量为60t的A7级工作制和一台20t的A6级工作制的吊车,厂房建筑剖面图见图1-1所示。

图1-1建筑剖面图图2-1排架柱截面详图2 结构设计2.1 荷载取值荷载准确与否直接影响到设计结构的合理经济性,是结构设计重要环节【3】。

该厂房结构所受荷载主要有竖向荷载,包括:结构自重、吊车竖向荷载、屋面及走道板活荷载;水平荷载包括风荷载、积灰荷载,吊车水平荷载等。

2.1.1 屋面荷载取值根据《荷载规范》规定积灰荷载应与雪荷载或不上人屋面均布活荷载两者中较大值组合。

由于转炉炼钢会产生较大积灰,且在雪荷载较小地区,通常积灰荷载起较大控制作用。

本工程水平投影距离高炉中心50~100m,故积灰荷载取0.5KN/m2。

屋面恒荷载主要包括屋面压型钢板自重、屋面檩条自重、屋面支撑系统自重;以柱距12m为例,屋面檩条采取高频焊接H型钢,屋面支撑主要考虑水平支撑、垂直支撑、刚性系杆,且为保证屋面系统整体刚度,通常在屋面檩条下设置隅撑(按拉杆长细比控制);故屋面的恒荷载取值为0.55KN/m2。

另还应考虑工艺生产需求,屋面上放置管道支架或屋面檩条下吊挂检修单轨吊时所产生的荷载。

2.1.2 风荷载取值根据场地类别、厂房建筑高度确定结构风压体型系数及风压高度变化系数;对于基本风压的确定,通常厂房结构设计取50年基本风压。

系数确定完毕后套用以下公式计算出厂房结构受力构件的风荷载标准值:(2-1)2.1.3 吊车荷载取值根据提供的吊车资料计算吊车竖向荷载及横向水平荷载,横向水平荷载一般有软钩吊车、硬钩吊车之分。

《重型厂房结构》PPT课件

《重型厂房结构》PPT课件

(a)十字形
(b)人字形
上层支撑
(c)V字形
2.1.3屋盖支撑
屋盖支撑的作用 屋盖支撑的布置 屋盖支撑的杆件 支撑的计算原则
受力比较小,杆件截面常容许长细比来选
受力较大,应按桁架体系计算内力,交叉斜杆按拉 杆(压杆退出工作)计算并据以选择截面。
压杆——双角钢 刚性系杆——双角钢十字形截面 拉杆——单角钢
F 吊车梁为平板支座,加劲肋验算
(2)双臂式肩梁
2
柱间支撑
1.柱间支撑的布置
垂直 支撑
刚性系杆
刚性系杆
上层柱间支撑
下层柱间支撑
2.柱间支撑的作用 1)承受并传递纵向水平荷载; 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
下层支撑
(a)单层十字形 (b)人字形
(c)门形 (d)双层十字形
屋架当量惯性矩:
n
SGSGk0.9 S Qi Qik i1
当量惯性矩估算
SGSGkQ1SQ1k
h—为上下两弦截面形心之间的距离。 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。
R
(2条)
B
肩梁腹板与吊车肢连接受力 F 1 (4条或2条)
上柱内侧翼缘与肩梁的连接焊缝(4条)
作业2.1
强度验算:按跨度为a,承受集中力
Mmax f xWn
抗弯强度
简支梁计算
Wn
抗剪强度
V max hwtw
fv
—腹板净截面模量
V maRx,R() max A B
普通支座 RB bt
f ce
重型厂房结构
(Suitable for teaching courseware and reports)

钢结构设计单层重型厂房结构设计

钢结构设计单层重型厂房结构设计

钢结构设计单层重型厂房结构设计
➢ 3 .制造简单及运输与安装方便 杆件数量少,节点少,杆件尺寸划一及节 点构造形式划一。平行弦桁架最容易符合 上述要求。
钢结构设计单层重型厂房结构设计
2.1.2.4 桁架主要尺寸的确定
跨度 L—工艺及使用要求 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≈(1/6~1/4)L 梯形屋架 : 中部高度H≈(1/10~1/8)L
钢结构设计单层重型厂房结构设计
单向斜杆式:
斜腹杆受拉 竖腹杆受压
合理
斜腹杆受压 竖腹杆受拉
不合理
钢结构设计单层重型厂房结构设计
再分式腹杆∶减少受压上弦节间尺寸,避 免节间的附加弯矩也减少了上 弦杆在屋架平面内的长度 。
交叉式腹杆∶主要用于可能从不同方向受力 的支撑体系。
再分式腹杆
交叉式腹杆
钢结构设计单层重型厂房结构设计
天窗架
屋架 柱
吊车梁 柱间支撑
钢结构设计单层重型厂房结构设计
➢ 2.下弦横向水平支撑布置原则 : 当跨度L≥18m; 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。
➢ 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 。
钢结构设计单层重型厂房结构设计
➢ 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 如传递风荷载和地震荷载等。

《重型厂房设计》课件

《重型厂房设计》课件
根据跨度、高度和荷载要求
厂房的跨度、高度和荷载要求也是选择结构类型的重要因素。
根据地质条件和环境因素
地质条件和环境因素对厂房结构的选型也有影响,需要考虑地震、 风载等自然灾害的影响。
厂房结构的优化设计
结构形式的优化
根据实际需求和条件,选 择合适的结构形式,以降 低成本和提高效益。
受力分析的优化
通过对厂房结构的受力分 析,优化结构布局,提高 结构的承载能力和稳定性 。
05
厂房电气设计
厂房电气设计
• 重型厂房设计是工业建筑设计的重要组成部分,主要用于生 产、加工和存储重型设备和材料。其设计需要综合考虑工艺 、结构、设备和环境等多个因素,以确保生产的安全、效率 和可持续性。
06
厂房环保与安全防护设计
环保设计
节能设计
废弃物处理
采用高效节能的建筑材料和设备,降 低能耗,减少对环境的影响。
结合直线式、模块化和单元式布置的特点 ,根据实际需求进行灵活布置,适用于多 样化的生产需求。
工艺布置的优化
仿真模拟
利用计算机仿真技术模拟工艺布置方案 ,评估其可行性和优劣,为实际布局提
供参考。
绿色环保优化
在工艺布置中充分考虑环保因素,减 少能源消耗和废弃物产生,实现绿色
生产。
ห้องสมุดไป่ตู้
人机工程学优化
从人机工程学角度出发,优化设备布 局和人机界面,提高操作效率和工人 舒适度。
重型厂房设计
• 厂房设计概述 • 厂房结构的设计 • 厂房工艺布置的设计 • 厂房给排水及暖通设计 • 厂房电气设计 • 厂房环保与安全防护设计
01
厂房设计概述
厂房设计的基本原则
功能性原则
确保厂房能够满足生产工艺流程的需求,合理规划空间布局,提高生产效率。

重型厂房设计

重型厂房设计

图2.2 柱网布置、托架和计算单元
图2.3 吊车尺寸要求
02
吊车跨度Lc; a; b; c。
吊车尺寸要求
01
结构承受的荷载,通常以计算单元表示:按从属面积确定。
计算单元
横向框架形式 形式:单跨、多跨;单坡、双坡、多坡 柱脚:通常做成刚接;横梁与柱子的连接可以是铰接,亦可以是刚接。
图2.4 框架形式
分析工况为:(1)永久荷载;(2)屋面活荷载;(3)左(右)风载;(4)吊车竖向荷载;(5)吊车刹车力
2.2.3 内力组合原则(按GB50009) 承载能力极限状态:基本组合、偶然组合 正常使用极限状态:荷载的标准组合
当屋架的几何尺寸未定时:
2018
对于排架、框架结构,简化内力组合为:
01
2019
受拉弦杆,往往l0y比l0x大得多,此时可采用两短肢相并的不等肢角钢组成的或者等肢角钢组成的T形截面(图2.28b或a)。
1
梯形屋架支座处的斜杆及竖杆,由于l0y=l0x,故可采用图2.28a或c的形式。考虑到扭转影响,前者更容易做到等稳定。
2
屋架中其它腹杆,因l0x=0.8l,l0y=l,即l0y=1.25l0x ,所以一般采用图2.28a两等肢角钢的形式。
柱间支撑的形式—上层柱间支撑
图2.10 上层柱间支撑形式
特点: 由直杆在端部相互连接而组成的格子式结构; 杆件大部分情况下只受轴线拉力或压力; 用料经济,自重小; 易于构成各种外形。
应用: 简支桁架、拱、框架,网架及塔架等,屋盖承重结构的梁式桁架叫屋架
桁架的应用
2.1.2 屋架外形及腹杆形式
钢屋架的外形及腹杆形式 外形:三角形、梯形、平行弦等 腹杆形式 单系腹杆:人字式、芬克式、豪式、再分式 复系腹杆:交叉式

重型厂房结构设计分解

重型厂房结构设计分解

中级
重级
特重 级
工作级别
A1~A3 A4,A5 A6,A7
A8
3
2.1.1.1 柱网布置和计算单元
➢ 柱网布置的要求
满足生产工艺流程的要求(包括预期的扩建和工艺设备更新 的需求)。涉及到设备基础,地下管沟等与柱基础的协调布置
满足结构上的要求(必需的刚度和强度)
➢柱距的选取
加大柱距,可减少处理地基的费用和基础的造价,但将使 布置在柱距间的构件的材料增加。
重型厂房结构设计
1
2.1 结构形式和结构布置
2.1.1 一般说明
4
2 1
窗架;5 柱间支撑
图2.1 单层厂房构造简图
2
一般为单层刚(框)架结构形式,也有多层刚架 吊车的工作制等级
8级 A1~A8
吊车的工作制等级与工作级别的对应关系
工作制等级 轻级
合理的柱网布置原则: 使总的经济效应最佳
一般地,取12m,6m柱距。若采用轻型围护结构,则取大柱距15m,
18m及24m较适宜。位于软弱地基上的重型厂房,应采用较大柱距。
4
➢ 温度缝的设置要求
结构情况
采暖房屋和非采暖地区的房屋 热车间和采暖地区的非采暖房屋
露天结构
纵向温度区段 (垂直屋架或构架
跨度方向) 220 180 120
及交叉式
20
2.1.2.3 确定桁架形式的原则
➢ 满足使用要求
➢ 受力合理 ➢ 制造简单及运输与安装方便 ➢ 综合技术经济效果好
21
2.1.2.4 桁架主要尺寸的确定
➢ 跨度L 由使用和工艺方面的要求决定 ➢ 高度H 由经济条件、刚度条件(屋架的挠度限值为
L/500),运输界限(铁路运输界限高度为3.85m)及屋面坡 度等因素来决定

第七章平台钢结构设计

第七章平台钢结构设计
一、平台结构的组成与分类 平台结构: 由板、主次梁、柱、支撑系统和次要构
件(栏杆、楼梯等)组成,形成一个空 间不变体系。 二、用途 操作平台、检修平台、走道平台等 主要用于工业建筑
面 板
次梁 主梁

支撑
上海东卫消防钢结构平台
上海奉贤电厂钢结构平台
上海贝莎时装钢结构平台
第7-1节 平台钢结构布置
qb/s 22.013 1.2 0.435 22.535 kN / m
M
/
x ,max
1 8
qb/s
l2
1 22.535 62 8
101.41kN.m
V 22.5356/ 2 67.61kN.m max
第7-3节 平台梁设计
2.截面验算:
M x,max
f
101 .41106 1.05 508 .2103
M x,max
f
99.056 106 1.05 215
438 .8mm3
查型钢表试选I28a
Wx 508.2mm3, 43.47kg / m, Ix 7115cm4
Sx 292.7cm3,tw 8.5mm
第7-3节 平台梁设计
2.截面验算:
qbsk 6.338 1.5 / 0.6 0.435 16.28kN / m
一)确定截面尺寸 1.截面高度 容许最大高度hmax 容许最小高度hmin 经济高度he
he 7 3 Wx 30 (cm)
hmin≤h≤hmax, h≈he
焊接梁截面
第7-3节 平台梁设计
7.3.2(2) 焊接组合梁设计步骤总结
均布荷载作用下简支梁的最小高度hmin
第7-3节 平台梁设计
第7-2节 平台铺板设计
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• 构件净距要求
a -吊车顶面至屋架
下弦间距
a
a 300 400
b -吊车轮中心至柱
b
定位轴线间距
c
b 750 1000
c -吊车轮廓至柱内
表面间距
c 80 100
• 重型厂房柱
• 阶梯形柱:
下段为缀条格构式,上段为实腹式
• 分离式柱 :
屋盖肢+吊车肢,做柔性连接
• 柱间支撑
垂直支撑、十字形、人字形、K形、 八字形、V形、与屋盖支撑共同形成 厂房纵向刚度
• 钢桁架适用于大跨度 或高大结构的原因: •承受轴心力,应力均匀分布, 节省材料 •腹杆代替腹板,自重与荷载减轻
• 屋盖结构分无檩和有檩:
• 无檩:由大型屋面板、横梁或钢屋架组成 • 有檩:小型屋面板、檩条、钢屋架
轻型屋面板: 压型钢板、波形石棉瓦、瓦楞铁皮等
• 屋盖作用: • 围护、承重、采光和通风 • 承重:屋盖结构自重,屋面活荷载、风
V、W型
• 带加劲压型钢板
增强截面刚度
咬合型压型钢板
相互咬合,防水防渗 波高
• 低波板: <30mm • 中波板: 30-70mm 常用 • 高波板: >70mm
截面特征
• 单槽口:
中线总长:
b b1 b2 2b3
形心位置:
c
h
b2
2
b3 2
bi
• 惯性矩:
I x
th2 bi
b1b2
2 3
b3
bi
b32
截面抵抗矩:
上:
I s x Wx c
下:
I x x W x hc
压型钢板验算
• 抗弯强度
Mx Wxs
f
• 跨中挠度
屋面坡度:
5M xl2 v
48EI x
1 20
1 250
1
1
20
200
屋面板挠度 容许值
第四节 桁架杆件设计
内容: (1) 桁架内力计算稳定性验算
3. 刚度验算
吊车梁:近似计算
• 竖向刚度
M
b x
L2
10 EI x
• 水平刚度
M
b y
L2
l
10EI y1 2200
加强做责任心,责任到人,责任到位 才是长 久的发 展。20.11.520.11.5Thursday, November 05, 2020
弄虚作假要不得,踏实肯干第一名。15:18:1615:18:1615:1811/5/2020 3:18:16 PM
S - 屋架间距
a - 上弦节间水平投影长度 - 屋面倾角
• 上弦节点荷载计算后,先按单位荷
载作用于各节点,查建筑结构设计手 册得到内力系数
• 内力系数乘以各项相应节点荷载值,
得到杆件内力
节点单位荷载
内力组合
(1)组合一: 全跨恒、活荷载 (取活荷载和雪荷载的较大值)
(2)组合二: 全跨恒荷载+左或右半跨活荷载 (取活荷载和雪荷载的较大值)
平行弦桁架 坡度:2/100~5/100
跨度:18~36m 高跨比:H =(1/6~1/10)L
梯形桁架 跨度:18~36m 高跨比:H=(1/6~1/10)L
梯形、平行弦桁架端部高度 H0=1.8~2.2m
坡度1/10~1/12
一. 桁架荷载和杆件内力
面荷载变成节点集中荷载
1. 屋面恒荷载
L50 5 或 L75 50 5
• 受力小的桁架 :
L40 4 或
L56 36 4
上、下弦杆采用通长等截面杆
• 适当归并相邻规格,控制在5~6种以下
2. 容许长细比
• 桁架:轴心受压 150
轴心受拉 350
(对直接承受动载 250 )
• 支撑系统:
压杆 200 拉杆 400
3. 截面选择方法
按软硬钩及Q选取 g - 重力加速度
3. 纵向水平荷载
T L --吊车纵向刹车力
经吊车梁传给立柱,对截面影响 很小,计算时不需要考虑
二. 吊车梁截面组成与受力分析
• 组成:吊车梁与制动梁
• 吊车梁:工字型截面,承受竖向荷载 P • 制动梁:由吊车梁上翼缘、钢板和槽钢
组成,承受横向水平荷载T
受力分析
(1)截面积 A N
f
(2)选择双角钢截面
l i oy y
l i ox
x
弦杆肢厚大体为节点板厚
(3)截面验算(型钢)
• 验算强度 • 验算长细比 • 验算桁架平面内、外整体稳定性
第五节 吊车梁设计
双向受弯
一. 吊车梁荷载
1. 吊车最大轮压
P r P b
max
Q
max
r Q - 活载分项系数1.4
S rS0
KN m2
水平面标准值
S0 -基本雪压
KN m2
0.15~0.75
r -积雪分布系数
屋面坡度 :
250, r 1 500, r 0
中间插值
活荷载
屋面维修:人、工具、屋面材料
不上人屋面:0.25~0.7
KN m2
上人屋面:1.5
KN m2
水平面标准值
积灰荷载
水平面标准值
第七章 重型厂房结构设计
第一节 结构形式和结构布置
重型厂房: 跨度大(30m),高度大(60m), 起重能力大(几十至几百吨)
一.结构形式 刚(框)架形式
• 单层厂房结构
• 屋盖结构: 钢屋架+大型屋面板 • 钢屋架+檩条+轻型屋面板
• 厂房构造
1.承重柱 2.钢屋架 3.吊车梁 4.天窗架 5.柱间支撑
• 三角形:
屋面坡度较陡,上弦坡度为1/2~1/3, 与屋面防水相适应
跨度:18~24米以下 高跨比:H=(1/4~1/6)L
梯形:
1
人字形:
再分式:
屋面坡度较缓,油毡防水屋面 坡度1/10~1/12
1
跨度:18~36m 高跨比:H=(1/6~1/10)L
三.确定桁架形式的原则
• 满足使用要求
KN m2
L-屋架跨度,m
水平面标准值
• 屋架上弦节点荷载:
P r Qqsk S a r G
q hk
cos
S a
r G 、r Q -荷载分项系数
永久荷载 1.2 可变荷载 1.4
(KN )
q - 按屋面投影分布的荷载标准值 hk 屋面材料
qsk - 按屋面水平投影分布的荷载标准值 雪荷载、活荷载 、屋架与支撑自重
竖向荷载全部由吊车梁承受 横向水平力全部由制动梁承受 吊车梁上翼缘为制动梁的一部分
Mx My f
W W nx
ny
1
W ny -制动梁截面对 y1的净抵抗矩 1
2. 整体稳定验算
• 吊车梁:(无制动结构)
Mx My f
bW x W y
b - 弯矩绕x轴整体稳定系数
W x - 吊车梁对x轴毛截面抵抗矩 Wy上- 吊车梁上翼缘对y轴毛截面抵抗矩
• 刚度验算
v 5 qkyL4 v
384 E I x
qky-沿y轴作用分荷载标准值 因檩条有足够侧向支撑, 不需验算稳定
二. 压型钢板及计算
• 类型
轻型屋面压型钢板:
起围护屋面和承重结构作用
• V—115N型 • W—500型
压型钢板厚度:0.4~2.0mm 铝板厚度:0.6~1.2mm
(镀锌、彩镀)
• 水平支撑
方格: 6 6m 矩形格: 6 3m
• 垂直支撑: W,V,X
支撑杆件受力较小,一般不作内力计算 按容许长细比选择
第三节 檩条与压型钢板设计
一.实腹式檩条
有檩屋盖: 由檩条、防水层隔 热层构成屋面系统
• 强度验算:
Mx My f
W W enx
eny
M x , M y -对x、y轴弯距 Wenx ,Weny -对两形心主轴有效净截面模量
• 吊车工作制等级与级别
等级 级别
轻级 中级 A1~A3 A4 、A5
重级 A6 、A7
特重级 A8
Q 10t Q 15 50t Q 75t Q 300t
• 柱网布置
• 模数化
柱距:6m、12m、15m、18m、24m 跨度:18m、24m、27m、30m
设置温度收缩缝,控制温度应力
• 间距: • 有檩屋盖:75m • 无檩屋盖:60m
(3)组合三: 全跨屋架重+左或右半跨檩条、屋 面板重量和施工时活荷载 (取施工活荷载和雪荷载的较大值)
二. 杆件截面型式
钢屋架杆件主要形式 :双角钢 常用跨度:15~42m
• 截面类型选择应使 x y
1、上、下弦杆
l i oy y 2
l i ox
x
l l l ox
2l
oy
选短肢相并不等边角钢
(二)屋架支撑布置
•上弦和下弦横向水平支撑
•上弦和下弦横向水平支撑 • 设在房屋两端 :
第一开间 有利抗风柱直接传力
第二开间
屋盖有天窗
设在横向伸缩缝两端
横向支撑间距小于等于 60m(无檩) 75m(有檩) 即伸缩缝间距
下弦纵向水平支撑
有较大起重量吊车,或有较大空间 刚度要求才设置,形成闭合框架
危险点A
P T
y1
1
x
三.吊车梁截面验算
1.强度验算
• 无制动结构
竖向荷载全部由吊车梁承受 横向水平荷载全部由上翼缘承受
M M x
y 上
f
W W nx
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M x、M y - P、T产生的弯矩设计值
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