钢结构桥梁设计 207页PPT文档
合集下载
钢结构桥梁.正式版PPT文档
2按跨径分类
桥梁分类 特大桥 大桥 中桥 小桥 涵洞
多孔跨径总长L（米） 单孔跨径L0（米）
L>1000
L0>150
100≤L≤1000
40≤L0≤150
30<L<100
20≤L0<40
8≤L≤30
5<L0<20
L<8
L0<5
二、梁式桥结 构
桥梁的基本组成部分一般由上部结构、下部结构、 支座及附属工程等几部分组成。 1，上部结构，即为桥垮结构； 2，下部结构，包括桥墩、桥台和基础； 3，支座； 4，附属设施，包括桥面铺装、排水防水系统、栏杆（或防撞栏杆）、伸缩缝及灯 光照明等。
（2)拱式桥：拱肋为主要承重构件，受力特点为拱 肋承压、支承处有水平推力。主要材料是圬工、钢 筋砼，适用范围视材料而定。跨径从几十米到三百 多米都有。优点：跨越能力较大；与钢桥及钢筋砼 梁桥相比，可以节省大量钢材和水泥；能耐久，且 养护、维修费用少；外型美观；构造较简单，有利 于广泛采用。缺点：由于它是一种推力结构，对地 基要求较高。
涵构洞造较简大L单<8，；有利受于广桥泛L0采<下5用。净空和桥面标高的限制小；抗风稳定性优于悬
桥构梁造分 较类简索单多，桥孔有跨利，径于总广且长泛L采（不用米。）需单孔要跨径集L0（中米）锚锭构造；便于无支架施工。缺点：
需2，要下极部大由结的构两于，端包锚是括锭桥，多墩费、用次桥高台，超和难基度静础大；。定结构，计算复杂；索与梁或塔的连接构
塔。主要材料为预应力钢索、混凝土、钢材。适宜于中等 桥梁的基本组成部分一般由上部结构、下部结构、 支座及附属工程等几部分组成。
优点：工业化施工、耐久性好、适应性强、整体性好且美观；
《钢结构桥梁》课件
跨学科合作
与结构工程、材料科学、计算机科学等多学 科交叉融合。
智能化制造
数字化设计、自动化生产和智能化运营。
挑战
技术创新、成本控制、环境保护和社会接受 度等。
THANKS
感谢观看
经济合理
在满足防腐要求的前提下 ，应考虑成本效益，选择 性价比高的防腐方法。
防腐材料与涂装工艺
防腐涂料
选择具有良好耐候性、防 腐蚀性能的防腐涂料，如 环氧富锌底漆、聚氨酯面 漆等。
涂装工艺
根据防腐要求和实际情况 ，制定合理的涂装工艺流 程，包括预处理、涂装、 固化等环节。
涂层结构
根据腐蚀环境和使用条件 ，设计合理的涂层结构， 包括底漆、中间漆和面漆 等层次。
实例
南京长江大桥、上 海卢浦大桥、美国 金门大桥等。
技术创新与改进
高强度钢材的应用
提高桥梁的承载能力和耐久性。
新型连接技术的研发
如焊接、栓接和混合连接方式。
防腐与防火技术的进步
提高钢结构桥梁的使用寿命和安全性 。
智能化监测和维护系统
实时监测桥梁状态，实现预防性维护 。
未来发展趋势与挑战
绿ห้องสมุดไป่ตู้环保
降低能耗和材料消耗，推广可再生资源利用 。
02
钢结构桥梁的设计与构造
设计原则与流程
总结词
设计原则、流程
详细描述
钢结构桥梁的设计应遵循安全、经济、适用、美观的原则，同时要满足结构、施 工和使用等方面的要求。设计流程一般包括初步设计、技术设计和施工图设计三 个阶段，每个阶段都有相应的设计内容和要求。
结构分析方法
总结词：分析方法
详细描述：钢结构桥梁的结构分析方法主要有有限元法和有限差分法等数值分析 方法，以及试验和观测等实验方法。这些方法可以对桥梁的整体和局部进行详细 的结构分析和评估，为设计提供依据和优化建议。
与结构工程、材料科学、计算机科学等多学 科交叉融合。
智能化制造
数字化设计、自动化生产和智能化运营。
挑战
技术创新、成本控制、环境保护和社会接受 度等。
THANKS
感谢观看
经济合理
在满足防腐要求的前提下 ，应考虑成本效益，选择 性价比高的防腐方法。
防腐材料与涂装工艺
防腐涂料
选择具有良好耐候性、防 腐蚀性能的防腐涂料，如 环氧富锌底漆、聚氨酯面 漆等。
涂装工艺
根据防腐要求和实际情况 ，制定合理的涂装工艺流 程，包括预处理、涂装、 固化等环节。
涂层结构
根据腐蚀环境和使用条件 ，设计合理的涂层结构， 包括底漆、中间漆和面漆 等层次。
实例
南京长江大桥、上 海卢浦大桥、美国 金门大桥等。
技术创新与改进
高强度钢材的应用
提高桥梁的承载能力和耐久性。
新型连接技术的研发
如焊接、栓接和混合连接方式。
防腐与防火技术的进步
提高钢结构桥梁的使用寿命和安全性 。
智能化监测和维护系统
实时监测桥梁状态，实现预防性维护 。
未来发展趋势与挑战
绿ห้องสมุดไป่ตู้环保
降低能耗和材料消耗，推广可再生资源利用 。
02
钢结构桥梁的设计与构造
设计原则与流程
总结词
设计原则、流程
详细描述
钢结构桥梁的设计应遵循安全、经济、适用、美观的原则，同时要满足结构、施 工和使用等方面的要求。设计流程一般包括初步设计、技术设计和施工图设计三 个阶段，每个阶段都有相应的设计内容和要求。
结构分析方法
总结词：分析方法
详细描述：钢结构桥梁的结构分析方法主要有有限元法和有限差分法等数值分析 方法，以及试验和观测等实验方法。这些方法可以对桥梁的整体和局部进行详细 的结构分析和评估，为设计提供依据和优化建议。
钢结构全套PPT教学课件
防腐防火处理效果评价
厚度检测
使用涂层测厚仪检测防腐防火 涂层的厚度，确保满足设计要 求。
耐腐蚀性测试
通过盐雾试验、湿热试验等模 拟环境测试方法，评估防腐处 理效果。
外观检查
观察防腐防火处理后的钢结构 表面是否平整、无气泡、无裂 纹等缺陷。
附着力测试
采用划格法或拉开法等测试方 法，检测防腐防火涂层与钢结 构基材的附着力。
结构分析与计算方法
结构分析方法
弹性力学方法、塑性力学方法、有限 元方法等。
计算内容
计算软件
SAP2000、ANSYS、ABAQUS等通 用有限元软件，以及专用钢结构分析 软件如Midas/Gen、3D3S等。
内力分析、变形计算、稳定性验算、 疲劳分析等。
构造措施与节点设计
01
02
03
构造措施
保证结构整体性和稳定性 的措施，如设置支撑、加 强刚度等。
认真阅读图纸，了解钢结构的构 造、节点形式和安装要求，掌握 相关技术标准和验收规范。
制定施工方案
根据工程特点和现场条件，制定 切实可行的施工方案，包括安装 顺序、吊装方法、安全措施等。
材料和设备准备
按照图纸要求，准备好所需的钢 材、连接件、紧固件等材料，以 及吊装设备、焊接设备、测量工 具等。
现场拼装和吊装技术
前景展望
随着城市化进程的加快和建筑业的持续发展，钢结构将在未来建筑领域中发挥更 加重要的作用。同时，随着新材料和新技术的不断涌现，钢结构的应用范围将进 一步扩大，市场前景广阔。
02 钢结构设计原理 与方法
设计基本原则与规范要求
设计基本原则
确保结构安全、适用、经济、美观；符合现行国家规范和行 业标准；考虑施工便利性和可持续性。
钢结构桥梁设计PPT文档共209页
谢谢！
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
钢结构桥梁设计
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
《钢结构设计》课件
特殊环境下的钢结构设计需要考虑环境因素对结构的影响。
特殊环境如海洋环境、极寒地区等，对钢结构的设计提出了更高的要求。在这些环境下，需要考虑环境因素如腐蚀、温差等对结构的影响，并采取相应的防护措施。同时，还需要考虑结构的施工方法、材料选择等因素，以确保结构的安全性和稳定性。
总结词
详细描述
THANKS
轻型钢结构设计需要考虑的因素包括结构体系、支撑形式、节点构造、防腐防锈等，以确保结构的稳定性和安全性。
轻型钢结构设计需要遵循相关的规范和标准，如《轻型钢结构设计规范》等，同时需要进行详细的结构分析和计算。
轻型钢结构设计是指采用轻型钢材组成的结构物的设计，通常用于小型工业厂房、仓库、民用住宅等建筑。
04
CHAPTER
钢结构设计软件与技术
03
Revit
建筑信息模型（BIM）软件，适用于多专业协同设计和钢结构详图绘制。
01
AutoCAD
用于二维绘图和基本三维设计，广泛应用于钢结构设计中的绘图和建模。
02
Tekla Structures
专业钢结构详图设计软件，支持3D模型构建、材料统计和碰撞检测等功能。
详细描述
总结词
大跨度桥梁钢结构设计需要注重结构跨度、稳定性、耐久性和景观设计。
详细描述
大跨度桥梁如悬索桥、斜拉桥等，其钢结构设计需要充分考虑结构的跨度、稳定性、耐久性和景观设计等因素。在设计中，需要采用先进的计算和分析方法，确保结构的承载能力和稳定性。同时，还需要考虑桥梁的耐久性和景观设计，以满足桥梁长期使用和美观的需求。
总结词
高层建筑钢结构设计需要注重结构体系、抗震性能和施工方法的选择。
总结词
高层建筑由于楼层高度较高，对结构的强度、刚度和稳定性要求更高。在钢结构设计中，需要选择合理的结构体系，如框架-核心筒结构、筒中筒结构等，以提高结构的承载能力和抗震性能。同时，还需要考虑施工方法的选择，如预制装配式施工、高空拼装施工等，以确保施工的可行性和安全性。
钢桥设计课件之钢板梁桥、钢结合梁桥、钢箱梁桥的构造特点、设计要点,各类型桥的传力路径
2.1 钢板梁桥的类型及构造特点 上承式钢板梁桥上部结构：联结系
• 主梁之间带撑杆的交叉体系结构 上平纵联、下平纵联、中间横联、端横联。 • 联结系作用：
将两片主梁联成一体形成一个稳定的空间结构 平纵联还能传递桥跨结构的横向荷载。
2.1 钢板梁桥的类型及构造特点 上承式钢板梁桥上部结构
4.6 扁平钢箱梁 抗扭、抗弯惯矩大，抗风能力好，过去主要用 于悬索桥。
顶板和底板通常均采用U形纵肋加强
箱室内不设中间腹板，横隔板间距较小 横隔板通常采用实腹式 连接板、隔板、竖向加劲肋、横向加劲肋
4.7 钢箱梁结构分析方法概述 在竖向荷载和横向荷载作用下，箱形梁是按空 间结构承受外力。 箱梁截面采用正交异性钢桥面板和带加劲肋的 薄钢板组成，充分发挥薄钢板的力学性能特点， 有利于焊接。
• 收缩引起的钢梁的轴力
N s ,st ,t N s,b,t
• 收缩引起的钢梁的弯曲
M s,st ,t Ns,b,t a M s,b,t
第四章 钢箱梁桥
4.1钢箱梁桥的构造特点 定义
• 钢箱梁桥是指主梁为薄壁闭合截面形式的桥，主梁 常为箱形截面梁或箱形梁。 • 箱形梁不但可以作为梁式桥的主梁形式，而且是其 他大跨度桥梁，如悬索桥、斜拉桥所经常采用的主 梁形式。
4.7 钢箱梁结构分析方法概述
箱形梁在受力分析中属于闭口薄壁结构，按薄 壁结构理论进行计算。 箱形梁受力后会产生纵向弯曲、横向弯曲、扭 转与畸变变形，并产生相应的应力。
2.2.3 主梁截面的选择
• 先定腹板和翼缘板的尺寸，然后进行截面强度验算
– 选定梁高，估算腹板高度和厚度 – 估算所需翼缘截面积 – 截面应力验算（弯曲应力验算、剪应力验算）
【优】钢桥设计最全PPT资料
对安装应力最大的杆件采取临–时栓加固焊措钢施。梁的某些构件，由于运输和架设能力的限制，须在 桥钢墩梁较 的高结、构跨形度式较有大利的于桥悬以臂及架在设工通时航，地河如进流连或续行水桁深梁拼流、装急悬，臂。有桁流梁为冰等了或。有保较多证木工排的地河流拼上装架设时的桥栓梁孔不发生错位及同 本运章送内 工容地：的栓各焊构钢件梁，的须制在造出，厂钢前类桥进的行杆除试件锈拼、装具油，漆以有和验互装证运工相，艺钢设性梁备，的是架否对设精，确杆悬可件臂靠拼。工装法地、栓拖拉孔法、的浮钻运法制施工要过求程。非常准确。
对安装应力最大的杆件采取临时加固措施。 钢桥各构件在涂漆之前，其表面的氧化皮、铁锈、湿气及油脂等均应采用酸洗、人工喷丸及机械抛丸或打砂等方法彻底清除。
冷焊矫缝（ 区机进械行矫除正锈）、和除热油矫及（除火尘–焰运矫正送）工地的各构件，须在出厂前进行试拼装，以验证工艺 设备是否精确可靠。
栓焊钢梁的制造 钢桥的除锈、油漆和装运
LOGO
钢桥设计
天津大学 土木工程系
本章内容：栓焊钢梁的制造，钢桥的除 锈、油漆和装运，钢梁的架设，悬臂拼 装法、拖拉法、浮运法施工过程。
埋弧自动焊、半自动焊及手工焊 除锈后的钢梁部件，应涂以红丹醛酚防锈底漆两道，使钢材表面与空气隔绝以防再锈蚀。
第九章 钢桥的制造与架设 钢梁的结构形式有利于悬臂架设时，如连续桁梁、悬臂桁梁等。
钢梁的架设
悬臂拼装法
• 安装采取的措施
– 对安装应力最大的杆件采取临时加固措施 – 在伸臂安装应力最大区段加设上加劲梁 – 在安装应力最大区段铺设预施拉力的吊索 – 墩旁设托架 – 使用水上吊船 – 采用半悬臂拼装法 – 采用中间合龙法
全悬臂拼装法
半悬臂拼装法
中间合龙法
钢梁的架设 拖拉法架设钢梁
对安装应力最大的杆件采取临时加固措施。 钢桥各构件在涂漆之前，其表面的氧化皮、铁锈、湿气及油脂等均应采用酸洗、人工喷丸及机械抛丸或打砂等方法彻底清除。
冷焊矫缝（ 区机进械行矫除正锈）、和除热油矫及（除火尘–焰运矫正送）工地的各构件，须在出厂前进行试拼装，以验证工艺 设备是否精确可靠。
栓焊钢梁的制造 钢桥的除锈、油漆和装运
LOGO
钢桥设计
天津大学 土木工程系
本章内容：栓焊钢梁的制造，钢桥的除 锈、油漆和装运，钢梁的架设，悬臂拼 装法、拖拉法、浮运法施工过程。
埋弧自动焊、半自动焊及手工焊 除锈后的钢梁部件，应涂以红丹醛酚防锈底漆两道，使钢材表面与空气隔绝以防再锈蚀。
第九章 钢桥的制造与架设 钢梁的结构形式有利于悬臂架设时，如连续桁梁、悬臂桁梁等。
钢梁的架设
悬臂拼装法
• 安装采取的措施
– 对安装应力最大的杆件采取临时加固措施 – 在伸臂安装应力最大区段加设上加劲梁 – 在安装应力最大区段铺设预施拉力的吊索 – 墩旁设托架 – 使用水上吊船 – 采用半悬臂拼装法 – 采用中间合龙法
全悬臂拼装法
半悬臂拼装法
中间合龙法
钢梁的架设 拖拉法架设钢梁
钢桥与组合结构桥梁设计PPT课件
典型焊接接头的疲劳缺口系数
2021
12
小结
由于对接焊缝形状变化不大，因此，它的应力集中比其他形状接头要 小，但是过大的加厚高和过大的母材与焊缝的过度角以及焊趾圆弧半 径都会增加应力集中，使接头的疲劳强度降低。从前图可知，受单向 拉伸的对接接头焊缝余高对疲劳强度是很不利的。若对焊缝表面进行 机械加工，应力集中程度将大大减少，对接接头的疲劳强度也相应提 高。
提高焊接接头的抗疲劳性能主要从以下两方面考虑：
1. 降低应力集中
2. 工艺措施
2021
24
降低应力集中
应力集中是降低焊接接头和结构疲劳强度的主要原因，只有当焊接接头 和结构的构造合理，焊接工艺完善，焊接金属质量良好时，才能保证焊接接 头和结构具有较高的疲劳强度。焊接结构的抗疲劳设计的重点是减少应力集 中的作用，同时选用抗疲劳开裂、抗腐蚀性能好的母材和焊接。
LOGO
钢桥疲劳问题分析
Fatigue Problems in Steel Bridge Structures
2021
0
焊接钢结构的疲劳分析
❖ 焊接钢结构的优点
焊接接头工作效能较高
接头系数＝（接头强度/母材强度）×100％ 一般对焊接头：系数可达100％， 铆栓接头：系数难以达到100％
水密性和气密性好 节省钢材，减轻结构自重
2021
板厚对焊趾区应力梯度的影响
22
荷载的影响
绝大多数材料的疲劳强度是由标准试样在对称循环正弦波加载 情况下得到的，而实际零部件所受到的荷载是十分复杂的。不 同荷载情况对疲劳强度的主要影响包括荷载类型的影响、加载 频率的影响、平均应力的影响、荷载波形的影响、荷载中间停 歇和持续的影响等。来自20212021
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
构件截面 –交叉支撑按拉杆设计 –常用截面形式：角钢/圆钢（张紧装置） –斜腹杆与弦杆夹角30~60度
1.结构体系及结构布置
墙架梁/墙架柱/水平抗风桁架等构成墙架体系
• 墙架布置 –承受墙体自重/墙面风荷载 –柱距<8m时，可不设墙架柱 –墙架柱设置应与横向支撑节点对应，否
则设分布梁 –端墙墙架不承受屋面竖向荷载，应采用
1.结构体系及结构布置
• 屋盖结构 –由横梁/钢屋架、屋盖支撑、天窗架、 天窗支撑、托架和檩条等构成 –承受屋盖竖向荷载
• 吊车梁结构体系 – 由吊车梁和制动系统构成 – 承受吊车竖向荷载和吊车水平荷载
1.结构体系及结构布置
• 支撑系统 – 由屋盖支撑、柱间支撑和天窗支撑等构成 – 保证结构空间刚度和稳定性
建筑钢结构设计
单层厂房钢结构
天津大学 钢结构教研室
本章主要内容：
1. 结构体系与结构布置 2. 普通钢屋架设计 3. 横向框架及框架柱设计 4. 吊车梁结构体系
1.结构体系及结构布置
• 主要结构构件
– (1)框架柱 (2)钢屋架 – 支撑构件 – 吊车梁 制动梁 – 天窗架 托架 – 墙架 抗风柱 …
1.结构体系及结构布置
• 屋盖结构形式 无檩体系
–在屋架上直接设置大型钢筋混凝土屋面板 –屋架间距=屋面板跨度（6m/12m） –横向刚度大/整体性好/构造简单/耐久性好
/构件种类少/工期短 –屋面自重大，结构用钢量大，抗震不利
1.结构体系及结构布置
• 屋盖结构形式 有檩体系
–屋架上设置檩条，檩条上铺设轻型屋面 材料
纵向温度区段
220m 180m
横向温度区段 柱顶为刚接 柱顶为铰接
120m
150m
100m
125m
露天结构
120m
--
--
1.结构体系及结构布置
• 柱网布置 温度缝做法
–横向温度缝 •在温度缝两侧设置两榀横向框架 •轴线定位
–纵向温度缝 •板铰支座/活动支座
1.结构体系及结构布置
框架柱和横梁、钢屋架构成横向框架
板铰等柔性连接
• 墙架结构 –由墙架/抗风柱等构成 –承受山墙墙体重量和墙面风荷载
1.结构体系及结构布置
• 单层厂房钢结构用钢量
– 厂房类型（吊车起重量/轨顶标高）
• 轻型 35~80kg/m2 • 中型 75~170kg/m2 • 重型 200~400kg/m2
– 主要构件用钢量百分比
• 框架柱 30%~50% • 钢屋架 10%~40% • 吊车梁 15%~35%
结构体系及结构布置
• 支撑体系 屋盖支撑 –平面屋架+檩条+屋面板+屋盖支撑构成具
有空间刚度的稳定结构体系 –两端相邻两榀屋架间设置支撑，其余屋
架通过系杆或檩条与之相连，纵向长度 较大时，中间应加设支撑
1.结构体系及结构布置
• 支撑体系 屋盖支撑种类 – 上弦横向支撑 – 下弦横向支撑 – 下弦纵向支撑 – 竖向支撑（垂直支撑） – 系杆 – 天窗支撑
• 纵向柱距6m/方案比选
1.结构体系及结构布置
• 柱网布置 温度缝设置
– 结构温度变形 LtL – 温度变形受到约束产生温度应力 – 设置温度缝（横向/纵向）
• 释放温度变形 • 减小温度应力
1.结构体系及结构布置 温度区段长度限值表
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
1.结构体系及结构布置
• 支撑体系 屋盖支撑布置原则
–厂房两端设置上、下弦横向支撑和竖向支 撑
–屋架两边布置下弦纵向支撑，形成封闭体 系
–横向及竖向支撑间距不应超过60m –竖向支撑一般布置在屋架跨中和端竖杆平
面
1.结构体系及结构布置
• 支撑体系 柱间支撑布置 –厂房较高时可分别设置上柱支撑/下柱支
–屋架/托架应采用桁架式，檩条一般为实腹式 –屋盖应设置支撑，保证结构刚度和稳定性 –考虑施工要求，方便施工，缩短工期 –屋盖结构在运输/安装中采取临时加固措施
1.结构体系及结构布置
屋盖支撑和柱间支撑等构成支撑体系
• 支撑体系 支撑的作用 –增大结构纵向刚度，承担纵向水平荷载 –增大结构横向刚度，协调横向框架受力 –减小屋架弦杆/框架柱的平面外计算长度 –维持托架及中间屋架的稳定性 –保证安装过程中结构稳定性，防止倾倒 –增大结构的抗扭刚度
1.结构体系及结构布置
• 结构形式与布置
柱网布置 屋盖结构型式 墙架布置
横向框架形式 支撑体系 吊车梁系统布置
1.结构体系及结构布置
横向框架和纵向框架的柱形成柱网
• 柱网布置 考虑因素 – 工艺要求
• 地上设备/地下设备/功能变动
– 结构要求
• 所有柱列采用相等柱间距/设置托架(标准化)
– 经济要求
• 横向框架形式 横向框架种类 –按连接方式
•铰接框架/刚接框架/上刚接下悬臂框架 –按框架跨数
•单跨/双跨/多跨
1.结构体系及结构布置
• 横向框架形式 铰接框架和刚接框架 – 铰接框架
柱脚弯矩大；横向刚度差；受力明确，计 算简单；安装方便；对基础沉降适应性强 – 刚接框架 柱脚弯矩小；横向刚度好；受力复杂；构 造麻烦；对基础沉降适应性差
撑 –温度区段不很长时，设置在温度区段中部 –温度区段较长时，在温度区段中部1/3范
围内设置两道柱间支撑 –温度区段两端设置上柱支撑传递山墙风荷
1.结构体系及结构布置
• 支撑体系 支撑构件的设计 –屋盖支撑一般按简支平行弦桁架计算 –柱间支撑可按悬臂平行弦桁架计算 –支撑受力一般较小，可按刚度要求确定
–屋架间距=檩条跨度 –檩条间距=屋面板跨度 –结构用钢量省/运输安装方便 –屋盖体系构件较多/构造复杂/刚度较差
结构体系及结构布置
• 屋盖结构形式 屋盖结构选型与布置
–应综合考虑生产工艺/建筑造型/材料供应/施 工能力/生产维修等
–屋架间距根据屋面材料确定，屋架结构形式 应尽量统一，可设托架/中间屋架
• 结构体系
• 横向平面框架 • 纵向平面框架 • 屋盖结构 • 吊车梁结构体系 • 墙架结构 • 支撑系统
1.结构体系及结构布置
1.结构体系及结构布置
• 横向平面框架
– 由框架柱和横梁/钢屋架构成 – 承受全部竖向荷载和横向水平荷载
• 纵向
1.结构体系及结构布置
墙架梁/墙架柱/水平抗风桁架等构成墙架体系
• 墙架布置 –承受墙体自重/墙面风荷载 –柱距<8m时，可不设墙架柱 –墙架柱设置应与横向支撑节点对应，否
则设分布梁 –端墙墙架不承受屋面竖向荷载，应采用
1.结构体系及结构布置
• 屋盖结构 –由横梁/钢屋架、屋盖支撑、天窗架、 天窗支撑、托架和檩条等构成 –承受屋盖竖向荷载
• 吊车梁结构体系 – 由吊车梁和制动系统构成 – 承受吊车竖向荷载和吊车水平荷载
1.结构体系及结构布置
• 支撑系统 – 由屋盖支撑、柱间支撑和天窗支撑等构成 – 保证结构空间刚度和稳定性
建筑钢结构设计
单层厂房钢结构
天津大学 钢结构教研室
本章主要内容：
1. 结构体系与结构布置 2. 普通钢屋架设计 3. 横向框架及框架柱设计 4. 吊车梁结构体系
1.结构体系及结构布置
• 主要结构构件
– (1)框架柱 (2)钢屋架 – 支撑构件 – 吊车梁 制动梁 – 天窗架 托架 – 墙架 抗风柱 …
1.结构体系及结构布置
• 屋盖结构形式 无檩体系
–在屋架上直接设置大型钢筋混凝土屋面板 –屋架间距=屋面板跨度（6m/12m） –横向刚度大/整体性好/构造简单/耐久性好
/构件种类少/工期短 –屋面自重大，结构用钢量大，抗震不利
1.结构体系及结构布置
• 屋盖结构形式 有檩体系
–屋架上设置檩条，檩条上铺设轻型屋面 材料
纵向温度区段
220m 180m
横向温度区段 柱顶为刚接 柱顶为铰接
120m
150m
100m
125m
露天结构
120m
--
--
1.结构体系及结构布置
• 柱网布置 温度缝做法
–横向温度缝 •在温度缝两侧设置两榀横向框架 •轴线定位
–纵向温度缝 •板铰支座/活动支座
1.结构体系及结构布置
框架柱和横梁、钢屋架构成横向框架
板铰等柔性连接
• 墙架结构 –由墙架/抗风柱等构成 –承受山墙墙体重量和墙面风荷载
1.结构体系及结构布置
• 单层厂房钢结构用钢量
– 厂房类型（吊车起重量/轨顶标高）
• 轻型 35~80kg/m2 • 中型 75~170kg/m2 • 重型 200~400kg/m2
– 主要构件用钢量百分比
• 框架柱 30%~50% • 钢屋架 10%~40% • 吊车梁 15%~35%
结构体系及结构布置
• 支撑体系 屋盖支撑 –平面屋架+檩条+屋面板+屋盖支撑构成具
有空间刚度的稳定结构体系 –两端相邻两榀屋架间设置支撑，其余屋
架通过系杆或檩条与之相连，纵向长度 较大时，中间应加设支撑
1.结构体系及结构布置
• 支撑体系 屋盖支撑种类 – 上弦横向支撑 – 下弦横向支撑 – 下弦纵向支撑 – 竖向支撑（垂直支撑） – 系杆 – 天窗支撑
• 纵向柱距6m/方案比选
1.结构体系及结构布置
• 柱网布置 温度缝设置
– 结构温度变形 LtL – 温度变形受到约束产生温度应力 – 设置温度缝（横向/纵向）
• 释放温度变形 • 减小温度应力
1.结构体系及结构布置 温度区段长度限值表
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
1.结构体系及结构布置
• 支撑体系 屋盖支撑布置原则
–厂房两端设置上、下弦横向支撑和竖向支 撑
–屋架两边布置下弦纵向支撑，形成封闭体 系
–横向及竖向支撑间距不应超过60m –竖向支撑一般布置在屋架跨中和端竖杆平
面
1.结构体系及结构布置
• 支撑体系 柱间支撑布置 –厂房较高时可分别设置上柱支撑/下柱支
–屋架/托架应采用桁架式，檩条一般为实腹式 –屋盖应设置支撑，保证结构刚度和稳定性 –考虑施工要求，方便施工，缩短工期 –屋盖结构在运输/安装中采取临时加固措施
1.结构体系及结构布置
屋盖支撑和柱间支撑等构成支撑体系
• 支撑体系 支撑的作用 –增大结构纵向刚度，承担纵向水平荷载 –增大结构横向刚度，协调横向框架受力 –减小屋架弦杆/框架柱的平面外计算长度 –维持托架及中间屋架的稳定性 –保证安装过程中结构稳定性，防止倾倒 –增大结构的抗扭刚度
1.结构体系及结构布置
• 结构形式与布置
柱网布置 屋盖结构型式 墙架布置
横向框架形式 支撑体系 吊车梁系统布置
1.结构体系及结构布置
横向框架和纵向框架的柱形成柱网
• 柱网布置 考虑因素 – 工艺要求
• 地上设备/地下设备/功能变动
– 结构要求
• 所有柱列采用相等柱间距/设置托架(标准化)
– 经济要求
• 横向框架形式 横向框架种类 –按连接方式
•铰接框架/刚接框架/上刚接下悬臂框架 –按框架跨数
•单跨/双跨/多跨
1.结构体系及结构布置
• 横向框架形式 铰接框架和刚接框架 – 铰接框架
柱脚弯矩大；横向刚度差；受力明确，计 算简单；安装方便；对基础沉降适应性强 – 刚接框架 柱脚弯矩小；横向刚度好；受力复杂；构 造麻烦；对基础沉降适应性差
撑 –温度区段不很长时，设置在温度区段中部 –温度区段较长时，在温度区段中部1/3范
围内设置两道柱间支撑 –温度区段两端设置上柱支撑传递山墙风荷
1.结构体系及结构布置
• 支撑体系 支撑构件的设计 –屋盖支撑一般按简支平行弦桁架计算 –柱间支撑可按悬臂平行弦桁架计算 –支撑受力一般较小，可按刚度要求确定
–屋架间距=檩条跨度 –檩条间距=屋面板跨度 –结构用钢量省/运输安装方便 –屋盖体系构件较多/构造复杂/刚度较差
结构体系及结构布置
• 屋盖结构形式 屋盖结构选型与布置
–应综合考虑生产工艺/建筑造型/材料供应/施 工能力/生产维修等
–屋架间距根据屋面材料确定，屋架结构形式 应尽量统一，可设托架/中间屋架
• 结构体系
• 横向平面框架 • 纵向平面框架 • 屋盖结构 • 吊车梁结构体系 • 墙架结构 • 支撑系统
1.结构体系及结构布置
1.结构体系及结构布置
• 横向平面框架
– 由框架柱和横梁/钢屋架构成 – 承受全部竖向荷载和横向水平荷载
• 纵向