《钢结构设计》
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第一章 单层厂房结构
第一章 单层厂房结构
第一节结构形式和结构布置 一、结构形式
1、单层厂房钢结构的组成
由屋盖结构、柱、吊车梁、制动梁(或制动桁架)、 各种支撑以及墙架等构件组成的空间体系(如图）。
这些构件按其作用可分为下面几类： (1)、横向框架 由柱和它所支承的屋架或屋盖横梁组
成，是单层厂房钢结构的主要承重体系，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。 (2)、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
第一章 单层厂房结构
(4)、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。 (5)、墙架
承受墙体的自重和风荷载。 此外，还有一些次要的构件如梯子、走道、 门窗等。在某些单层厂房钢结构中，由于工艺 操作上的要求，还设有工作平台。
第一章 单层厂房结构
第一章 单层厂房结构
格构式柱：是重型厂房阶形下柱的常见型式， 图2-6是其截面的常见类型。
分离式承重柱:厂房高度不大，但吊车额定 起重量超过100t，或吊车吨位不大而厂房高度 较大(有刚度要求)时，宜采用分离式承重柱。 阶梯形柱： 上柱截面：
通常取实腹式等截面焊接工字形或类型(a)
第一章 单层厂房结构
第一章 单层厂房结构
③温度收缩缝的设置： ♫设置规定：厂房的纵向或横向的尺度超过表 9.1.1规定的数值时应设置温度收缩缝，以避免 结构中衍生过大的温度应力。 ♫设置方法：原则上双柱温度收缩缝或单柱温度 收缩缝皆可采用，不过在地震域区宜布置双柱 收缩缝。
第一章 单层厂房结构
第一章 单层厂房结构
第一章 单层厂房结构
无檩体系：一般用于预应力混凝土大型屋面板等 重型屋面，将屋面板直接放在屋架上。 房屋横向刚度大，整体性、耐久性
好；屋面板自重大，屋盖及下部结构用 料多，对抗震不利。 有檩体系：常用于轻型屋面材料的情况。 屋架间距灵活，构件重量轻、施工、安 装方便；屋盖构件数量多，整体刚度差。
第一章 单层厂房结构
第一章 单层厂房结构
第一章 单层厂房结构
阶形柱的上柱
起重量较小的边柱
起重量≤50t的中柱
起重量＞50t的中柱
起重量较大的边柱
图2-6 双肢格构式柱
特大型厂房的下柱
第一章 单层厂房结构
3、柱间支撑 1）作用 柱间支撑与厂房钢结构框架柱相连接，其作用为：
(1)、组成坚强的纵向构架，保证单层厂房钢结构 的纵向刚度； (2)、承担并传递纵向水平荷载；
天窗架
屋架 柱
吊车梁 柱间支撑
第一章 单层厂房结构
第一章 单层厂房结构
(3)、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、吊车梁等组成单层厂房钢结构的纵 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，从而保证了单层厂房钢结构所必需的刚 度和稳定。
跨度<=18m时,应以3m为模数,即9m、 12m、15m、18m
跨度>18m时，则以6m为模数，即24m、 30m、36m。
第一章 单层厂房结构
②合理柱网尺寸：柱网布置应使总的经济效应最佳. ※ 在跨度不小于30m、高度不小于14m、吊车额 定起重 量不小于50t时，柱距取12m较为经济； ※ 参数较小的厂房取6m柱距较为合适； ※ 当采用轻型围护结构时取大柱距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。
要考虑吊车的工作级别及吊钩类型. 柱脚：重型厂房的柱脚通常做成刚接，这不仅可以削
减柱段的弯矩绝对值且可以增大横向框架的刚度. 横梁与柱子的连接：可以是铰接或刚接，相应地，称
横向框架为铰接框架或刚接框架。
第一章 单层厂房结构
第一章 单层厂房结构
➢对一些刚度要求较高的厂房(如设有双层吊车,装备硬钩 吊车等),尤其是单跨重型厂房,宜采用刚接框架 ➢在多跨时，特别在吊车起重量不很大和采用轻型围护结 构时，适宜采用铰接框架(如图2-4c)。 ②横向框架截面形式 实腹式柱：实腹式等截面柱的构造简单，加工制作费用 低，较少单独采用，一般用作阶梯形柱的上柱。只有当 厂房高度不超过10m且吊车额定起重量不超过20t时采 用。
承受单层厂房钢结构端部山墙的风荷载、吊车 纵向水平荷载及温度应力等，在地震区尚应承受纵 向地震作用，并将这些力和作用传至基础。
第一章 单层厂房结构
(3)、作为框架柱在框架平面外的支点，可减少 柱在框架平面外的计算长度。
2）分类 上层柱间支撑：吊车梁上部的柱间支撑. 下层柱间支撑：吊车梁下部的柱间支撑.
④托梁(架)的设置： 构件为实腹式时称为托梁，桁架式时称为托架。
托梁(架)的作用：ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ上承屋架(或其他屋面结构)，下传柱子
托梁(架)的截面尺寸： 托梁(架)一般作成简支受弯构件托梁可采用焊接 工字型截面，其截面高度可取其跨度的1/10~1/8, 翼缘宽度取截面高度的1/5~1/2.5。托架高度可取 其跨度的1/10~1/5，节间距可取3m.
2、柱网布置和计算单元
1）、柱网布置 柱网布置就是确定结构承重柱在平面上的排列，
即确定它们的纵向和横向定位轴线所形成的网格。 跨度：柱纵向定位轴线之间的尺寸； 柱距：柱子在横向定位轴线之间的尺寸；
第一章 单层厂房结构
①布置原则：厂房的柱网布置要综合考虑工艺、 结构和经济等诸多因素来确定，同时还应注意 符合标准化模数的要求。
第一章 单层厂房结构
托架与屋架的连接
第一章 单层厂房结构
2）、计算单元 单元宽度一般是相邻柱距的平均值。对于等
柱距且无拔柱的平面布置，显然只需取一个计算 单元。
第一章 单层厂房结构
计算单元
图 2-2 柱 网 布 置
第一章 单层厂房结构
3）、横向框架及其截面选择 ①横向框架结构形式 厂房结构形式的选取不仅要考虑吊车的起重量,而且
下柱截面： 依吊车起重量的大小确定(如图2－6) ： (b)截面常用于吊车起重量较小的边列柱截面; (c)截面用于吊车起重量不超过50t的中列柱; (d)截面用于吊车起重量超过50t的中列柱; (e)截面适合于吊车起重量较大的边列柱; (f)截面适合于特大型厂房的下柱截面. 阶梯形柱各段连接构造见课本图2－7。
第一章 单层厂房结构
第一节结构形式和结构布置 一、结构形式
1、单层厂房钢结构的组成
由屋盖结构、柱、吊车梁、制动梁(或制动桁架)、 各种支撑以及墙架等构件组成的空间体系(如图）。
这些构件按其作用可分为下面几类： (1)、横向框架 由柱和它所支承的屋架或屋盖横梁组
成，是单层厂房钢结构的主要承重体系，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。 (2)、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
第一章 单层厂房结构
(4)、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。 (5)、墙架
承受墙体的自重和风荷载。 此外，还有一些次要的构件如梯子、走道、 门窗等。在某些单层厂房钢结构中，由于工艺 操作上的要求，还设有工作平台。
第一章 单层厂房结构
第一章 单层厂房结构
格构式柱：是重型厂房阶形下柱的常见型式， 图2-6是其截面的常见类型。
分离式承重柱:厂房高度不大，但吊车额定 起重量超过100t，或吊车吨位不大而厂房高度 较大(有刚度要求)时，宜采用分离式承重柱。 阶梯形柱： 上柱截面：
通常取实腹式等截面焊接工字形或类型(a)
第一章 单层厂房结构
第一章 单层厂房结构
③温度收缩缝的设置： ♫设置规定：厂房的纵向或横向的尺度超过表 9.1.1规定的数值时应设置温度收缩缝，以避免 结构中衍生过大的温度应力。 ♫设置方法：原则上双柱温度收缩缝或单柱温度 收缩缝皆可采用，不过在地震域区宜布置双柱 收缩缝。
第一章 单层厂房结构
第一章 单层厂房结构
第一章 单层厂房结构
无檩体系：一般用于预应力混凝土大型屋面板等 重型屋面，将屋面板直接放在屋架上。 房屋横向刚度大，整体性、耐久性
好；屋面板自重大，屋盖及下部结构用 料多，对抗震不利。 有檩体系：常用于轻型屋面材料的情况。 屋架间距灵活，构件重量轻、施工、安 装方便；屋盖构件数量多，整体刚度差。
第一章 单层厂房结构
第一章 单层厂房结构
第一章 单层厂房结构
阶形柱的上柱
起重量较小的边柱
起重量≤50t的中柱
起重量＞50t的中柱
起重量较大的边柱
图2-6 双肢格构式柱
特大型厂房的下柱
第一章 单层厂房结构
3、柱间支撑 1）作用 柱间支撑与厂房钢结构框架柱相连接，其作用为：
(1)、组成坚强的纵向构架，保证单层厂房钢结构 的纵向刚度； (2)、承担并传递纵向水平荷载；
天窗架
屋架 柱
吊车梁 柱间支撑
第一章 单层厂房结构
第一章 单层厂房结构
(3)、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、吊车梁等组成单层厂房钢结构的纵 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，从而保证了单层厂房钢结构所必需的刚 度和稳定。
跨度<=18m时,应以3m为模数,即9m、 12m、15m、18m
跨度>18m时，则以6m为模数，即24m、 30m、36m。
第一章 单层厂房结构
②合理柱网尺寸：柱网布置应使总的经济效应最佳. ※ 在跨度不小于30m、高度不小于14m、吊车额 定起重 量不小于50t时，柱距取12m较为经济； ※ 参数较小的厂房取6m柱距较为合适； ※ 当采用轻型围护结构时取大柱距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。
要考虑吊车的工作级别及吊钩类型. 柱脚：重型厂房的柱脚通常做成刚接，这不仅可以削
减柱段的弯矩绝对值且可以增大横向框架的刚度. 横梁与柱子的连接：可以是铰接或刚接，相应地，称
横向框架为铰接框架或刚接框架。
第一章 单层厂房结构
第一章 单层厂房结构
➢对一些刚度要求较高的厂房(如设有双层吊车,装备硬钩 吊车等),尤其是单跨重型厂房,宜采用刚接框架 ➢在多跨时，特别在吊车起重量不很大和采用轻型围护结 构时，适宜采用铰接框架(如图2-4c)。 ②横向框架截面形式 实腹式柱：实腹式等截面柱的构造简单，加工制作费用 低，较少单独采用，一般用作阶梯形柱的上柱。只有当 厂房高度不超过10m且吊车额定起重量不超过20t时采 用。
承受单层厂房钢结构端部山墙的风荷载、吊车 纵向水平荷载及温度应力等，在地震区尚应承受纵 向地震作用，并将这些力和作用传至基础。
第一章 单层厂房结构
(3)、作为框架柱在框架平面外的支点，可减少 柱在框架平面外的计算长度。
2）分类 上层柱间支撑：吊车梁上部的柱间支撑. 下层柱间支撑：吊车梁下部的柱间支撑.
④托梁(架)的设置： 构件为实腹式时称为托梁，桁架式时称为托架。
托梁(架)的作用：ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ上承屋架(或其他屋面结构)，下传柱子
托梁(架)的截面尺寸： 托梁(架)一般作成简支受弯构件托梁可采用焊接 工字型截面，其截面高度可取其跨度的1/10~1/8, 翼缘宽度取截面高度的1/5~1/2.5。托架高度可取 其跨度的1/10~1/5，节间距可取3m.
2、柱网布置和计算单元
1）、柱网布置 柱网布置就是确定结构承重柱在平面上的排列，
即确定它们的纵向和横向定位轴线所形成的网格。 跨度：柱纵向定位轴线之间的尺寸； 柱距：柱子在横向定位轴线之间的尺寸；
第一章 单层厂房结构
①布置原则：厂房的柱网布置要综合考虑工艺、 结构和经济等诸多因素来确定，同时还应注意 符合标准化模数的要求。
第一章 单层厂房结构
托架与屋架的连接
第一章 单层厂房结构
2）、计算单元 单元宽度一般是相邻柱距的平均值。对于等
柱距且无拔柱的平面布置，显然只需取一个计算 单元。
第一章 单层厂房结构
计算单元
图 2-2 柱 网 布 置
第一章 单层厂房结构
3）、横向框架及其截面选择 ①横向框架结构形式 厂房结构形式的选取不仅要考虑吊车的起重量,而且
下柱截面： 依吊车起重量的大小确定(如图2－6) ： (b)截面常用于吊车起重量较小的边列柱截面; (c)截面用于吊车起重量不超过50t的中列柱; (d)截面用于吊车起重量超过50t的中列柱; (e)截面适合于吊车起重量较大的边列柱; (f)截面适合于特大型厂房的下柱截面. 阶梯形柱各段连接构造见课本图2－7。