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节点的构造应传力线明白、简捷、造作安装便利

第 七 章 目 录 7.1 厂房布局的形式和安插 7.2 厂房布局的框架形式 7.3 屋盖布局 7.4 框架柱设想特点 7.5 轻型门式刚架布局 7.6 吊车梁设想特点 7.7 墙架系统 纲领要求 控制厂房的布局形式和柱网安插及计较单位简直 定;领会钢屋架的外形及腹杆形式;控制屋盖支持 的感化和设置准绳、钢屋架的节点设想。 控制横向排架及其梁柱截面简直定;理解横向排 架的计较道理、柱间支持的安插。 领会吊车梁的内力计较及构制设想。 领会墙架的内力计较及构制设想。 7.1 厂房布局的形式和安插 7.1.1 厂房布局的构成 厂房布局一般是由屋盖布局、柱、吊车梁及制动系统、 支持系统及墙架等构件构成的空间系统。 (1)横向排架:柱取横梁或屋架构成 (2)屋盖布局:屋架、屋架支持系统以及横向框架横梁、 托架、两头屋架、天窗架、檩条及屋面材料等。 (3)支持系统:屋架支持和柱间支持,厂房布局必 需的刚度和全体不变性 (4)吊车梁及制动系统 (5)墙架 (6)其他:抗风柱、扭捏柱及工艺要求的操做平台。 单层厂房动 画.swf 抗风柱 吊车梁 缝 脱开 吊车梁 屋盖系统分类: 无檩屋盖:屋面荷载间接通过大型屋面板传送给屋架 长处:屋盖横向刚度大,全体性好,构制简单,施工 便利等; 错误谬误:屋盖自严沉,晦气于抗震,其多用于有桥式吊 车的厂衡宇盖中。 有檩屋盖:当屋面采用轻型材料如石棉瓦、瓦楞铁、压 型钢板和水泥槽板等时,屋面荷载要通过檩条再 传送给屋架 长处:构件分量轻,用料省; 错误谬误:屋盖构件数量较多,构制较复杂, 全体刚度较差。 檩条承板 屋架梁承板 屋架支持系统 檩条: 冷弯薄壁型钢 压型钢板(0.8mm~1.5mm) 轻钢布局厂房 由根本、梁、柱、檩条、屋面和墙体构成。 一般采用门式刚架、屋架和网架为承沉布局, 其上设檩条、屋面板(或板檩合一的轻质大型屋 面板),下设柱(对刚架则梁柱合一)、根本,柱 外侧有轻质墙架,柱内侧可设吊车梁。 轻钢布局厂房的构件形式 刚架:梁柱合一。实腹式和布局式。实腹式的钢 架的横截面一般为工字形:布局式的横截面为矩形 或三角形。 檩条:次要有实腹式、空肚式和绗架式等。一般 应优先选用冷弯薄壁型钢檩条。按部位区分为墙面 檩条和屋面檩条。 支持:采用张紧的十字交叉圆钢构成,用特制的 毗连件取梁柱腹板毗连。毗连用分歧的夹角。 7.1.2 厂房布局设想步调 布局方案→静力计较 →构件及毗连计较→绘制施工图 尽可能的采用尺度图集 7.1.3 厂房布局柱网及伸缩缝的安插 7.1.3.1 柱网安插 准绳:(1)满脚工艺要求; (2)满脚布局要求:横向刚架或排架; (3)合适经济合理要求; (4)合适布局要求(尺度化要求):一 般为6m,12m,也可“抽柱”处置。 此处抽柱 托架 屋架的跨度和间距取决于柱网安插,柱网安插取决 于建建物工艺要乞降经济要求。 常用尺寸 横向跨度: 12, 18, 24, 30, 36 (根基跨度) 15 纵向柱距 (m) 21 27 33 (扩展跨度) 沉钢厂房: 6, 12 轻钢厂房: 18, 24 计较单位 图2-2 柱网安插 7.1.3.2 缝的设置 (1)温度伸缩缝 当厂房平面尺寸较大时,为避免过大的温度变形和应 力,应正在厂房的横向和纵向设置温度伸缩缝。 温度区段长度见P166表7.1。 伸缩缝的做法:从根本顶面或地面起头,将相邻区段 上部布局的构件完全分隔。按照温差和布局的具体环境 设置,可取≥30~60mm。 办法:(1)双柱方案(砌体中为双墙方案); (2)调整柱距,出挑檩条。 留意:尽可能地避免设置纵向伸缩缝??? 表1 温度区段长度表(m) 布局环境 纵向温度区段 横向温度区段(屋架或 (垂曲屋架或 构架跨度标的目的) 构架跨度标的目的) 柱顶刚接 柱顶铰接 采暖衡宇和非采 暖地域的衡宇 热车间和采暖地 区的非采暖衡宇 露天布局 220 180 120 120 100 -- 150 125 -- 温度区段长度 220M (2)防震缝 目标:缝两侧构件正在地动时不会彼此碰撞。 因而,防震缝地宽度按厂房高度和地动设想烈度 等环境设定。一般单层厂房为 50 ~ 90mm ,纵横跨 交代处100~150mm。 做法:同温度伸缩缝 留意:高层钢布局建建中不宜设置防震缝? (3)沉降缝 目标:使承载相差较大的两部份建建能各自觉生沉降。 做法:把缝两侧的布局;连同根本一路分隔。 现实: 1 )多跨厂房布局中,凡是将跨度较大且受起沉 量较沉的一侧同跨度小,起分量小的一层分隔; 2)厂房和办公用房分隔。 (4)分析考虑 对三缝应分析考虑,用一缝取代三缝 。 某汽车厂房平面图 图片 桁架檩条 7.2 厂房布局的框架形式 7.2.1 厂房布局的类型 单跨、双跨和多跨 梁柱铰接(排架)和梁柱刚接(刚架)。 梁柱铰接: 长处:对支座沉降反映较小; 节点简单,端点无弯矩;下弦受拉 错误谬误:横向刚度较差,柱底弯矩大。 适合:高度较低,刚度容易满脚,吊车小。 梁柱刚接:(刚架)具有优良的横向刚度,但对 支座不服均沉降及温度感化比力,需采纳防 止不服均沉降的办法。 适合:厂房高,吊车大, 刚度要求高(全体变形小), 单跨厂房常用刚接。 刚架 多跨 排架 轻钢厂房:采用的门式刚架属于横梁取柱刚接,而 且因为布局自沉取保守单层厂房钢布局比拟大为减轻, 沉降问题不甚严沉,因此是一种较好的布局形式。 7.2.1 横向框架的次要尺寸及计较简图 7.2.1.1 次要尺寸 (1)跨度 L0=LK+2S S=B+D+b1/2 (7.1) (7.2) (2)柱脚底面至横梁下弦底部距离H H=h1+h2+h3 (7.3) (3)计较简图 计较跨度L(或L1、 L2)取两上柱轴线间的距离。 几何高度H1、H2简直定,取决于横梁(或屋盖)取 柱的毗连形式:刚接仍是铰接? 无限刚度:对柱顶的横向荷载,当满脚下式的前提时,可 近似认为横梁的刚度为无限大,即柱顶刚接;不然横梁刚度 按无限刚度考虑: KAB/KAC≥4 (7.5) 式中:KAB—横梁远端固定使近端A点动弹单元角时正在A点所需 的力矩值;KAC——柱正在A点动弹单元角时正在 A点所需的 力矩值; 雷同:梁柱线)。 高度H:柱顶刚接时,可取为柱脚底面至框架下弦轴线的距离 (横梁假定为无限刚性),或柱脚底面至横梁端部形心的距离(横梁 为无限刚性);柱顶铰接时,应取为柱脚底面至横梁次要支承节 点间距离。 对阶形柱应以肩梁上概况做分界线将H划分为上部柱高度H1和 下部柱高度H2。 (3)计较高度H0简直定 H0= μH μ为柱的计较长度系数; μ取柱上下端束缚程度 K值有 关。K为柱端的梁柱线 ? ? EI 以及P149。 (a) ? N cr ? 2 ? 0.5 H ? ? ? 2 ? EI (c) ? N cr ? 2 ? ? 0.7 H ? ? ? 2 ? EI ? N (g) ? 2 ? cr ? 2H ? ? ? (e) ? 2 EI ? N cr ? 2 1.0 H ? ? ? ? (4)计较简图 空间单层厂房 忽略空间 配合感化 平面单层厂房框架 忽略柱取根本间的弹性刚度 铰接或刚接的平面框架 假定柱取横梁的毗连形式 计较单位 7.2.2 横向框架荷载和内力 7.2.2.1 荷载 永世荷载:屋盖系统、柱、吊车梁系统、墙架、墙板及 设备管道等的自沉。 可变荷载:风荷载、雪荷载、积灰荷载、屋面均布活荷 载、吊车荷载、地动荷载等。 冰裹荷载 温度应力、根本不服均沉降、纵向荷载、吊车荷载。 雪荷载一般不取屋面均布活荷载同时考虑,积灰荷载取 雪荷载或屋面均布活荷载两者中的较大者同时考虑。 7.2.2.2 内力阐发和组合 阐发:按布局力学的方式进行,也可操纵现成的图 表或计较机法式阐发框架内力。 内力晦气组合:节制截面 (1)上段柱和下段柱的上下端截面中的弯矩M、轴 向力N和剪力V。 (2)柱脚锚固螺栓的计较内力。 (3)柱取屋架刚接时,4种最晦气的横梁M、V进行组合: (a)使屋架下弦杆发生最大压力; (b)使屋架上弦杆发生最大压力,同时也使下弦杆产 生最大拉力; (c、d)使腹杆发生最大拉力或最大压力。 考虑施工环境,但只考虑屋面恒荷载所发生的支座端弯 矩和程度力的晦气感化,不考虑它的有益感化。 组合系数: 一般采用简化法则由可变荷载效应节制的组合: (1) 恒荷载+1.0可变荷载; 组合系数 (2)恒荷载+0.9(可变荷载1+可变荷载2) (3)地动区应参照《建建抗震设想规范》进行偶尔组合。 (4)对单层吊车的厂房, 垂曲轮压及横向程度力一般按照同 一跨间、两台满载吊车并排运转的晦气环境考虑,对多跨厂房一 般只考虑4台吊车感化。 当对采用两台及两台以上吊车的竖向和程度荷载组应时, 应按照参取组合的吊车台数及其工做制,乘以响应的折减系数。 吊车工做制(A1~A8 共8级) 工做级别是以起沉机的寿命为尺度,正在荷载分歧、感化 频次分歧的环境下,具有不异寿命的起沉机划分正在统一级别。 划分工做级别目标是为设想、制制和用户的选用之间提 供合理、同一的手艺根本和参考尺度,进而取得较好的平安 和经济结果,使起沉机的工做形态获得比力精确的反映。 7.2.3 框架柱的类型 按布局形式可分为等截面柱、阶形柱和分手式柱三大类。 等截面柱有实腹式和格构式两种。将吊车梁支于牛腿上,构 制简单,但吊车竖向荷载偏疼大,只合用于吊车起分量Q<150 kN,或无吊车且厂房高度较小的轻型厂房中。 实腹式 格构式 阶形柱也可分为实腹式和格构式两种。因为吊车梁或吊车 桁架支承正在柱截面变化的肩梁处,荷载偏疼小,构制合理,其用 钢量比等截面柱节流,因此正在厂房中普遍使用。 实腹式 格构式 分手式柱构制简单,制做和安拆比力便利,但用钢量比阶 形柱多,且刚度较差,只宜用于吊车轨顶标凹凸于10 m,且吊 车起分量Q≥750 kN的环境,或者相邻两跨吊车的轨顶标高相差 很悬殊,而低跨吊车的起分量Q≥500kN的特殊环境。 7.2.4 纵向框架的柱间支持 7.2.4.1 柱间支持的感化和安插 柱间支持取厂房框架柱相毗连,其感化: ①构成顽强的纵向构架,厂房的纵向刚度; ②承受厂房纵向荷载(风荷载、吊车纵向程度荷载及温 度应力、地动力等),并传至根本; ③可做为框架柱正在框架平面外的支点,削减柱正在框架平 面外的计较长度。 柱间支持由两部门构成:正在吊车梁以上的部门称为上层支持, 吊车梁以下部门称为基层支持。 基层柱间支持取柱和吊车梁一路正在纵向构成刚性很大的悬臂 桁架。 设置:1)厂房较长,基层支持该当设正在温度区段中部。 2)当吊车高而车间总长度又很短时:基层支持设正在两头 不会发生很大的温度应力,而对厂房纵向刚度却能提高良多, 这时放正在两头才是合理的。 (3) 温度区段90m时,地方设一道基层支持(a); 温度区段≥90m,正在1/3处各设一道支持(b),免得传力程 太长。 7.2.4.2 柱间支持的形式和计较 十字交叉式、八字式、门架式等 十字交叉式:构制简单、传力间接、用料节流,最为遍及。 八字式、门架式 (1) 荷载——承受程度荷载 上层柱间支持:承受山墙传来的风荷载; 基层柱间支持:风荷载、吊车的纵向程度荷载。 (2)计较 按照具体环境按轴心受力构件(拉杆或压杆)设想。 7.3 屋盖布局 7.3.1 屋盖布局的形式 7.3.1.1 屋盖布局系统 (1) 无檩屋盖:一般用于预应力混凝土大型屋面板等沉 我国将砌体布局衡宇按照衡宇的刚度分为三 型屋面,跨度凡是采用6m,有前提时也可采用12m。 种计较方案:刚性方案、弹性方案和刚弹性方案。 横墙较多且间距较小,其屋盖和层间楼盖可 屋面刚度大,耐久性也高,但自严沉,从而使屋架和柱 的荷载添加,且因为大型屋面板取屋架上弦杆的焊接常常 得不到,只能无限地考虑它的空间感化,屋盖支持不 以视做布局的横隔板,这种衡宇属于刚性布局; 横墙很少、间距跨越必然范畴的则属于弹性布局。 对比:砌体中刚性、弹性和钢弹性方案 能打消。 (2) 有檩屋盖:常用于轻型屋面材料的环境。如压型钢板、 压型铝合金板、石棉瓦、瓦楞铁皮。 制做便利,施工速度快。 当压型钢板或压型铝板取檩条进行靠得住毗连后,构成一 深梁,能无效地传送屋面纵横标的目的的程度力(包罗风荷载及 吊车制动力等),能提高屋面的全体刚度。这一现象可称为 应力蒙皮效应。 跟着我国《冷弯薄壁型钢布局设想规范》的公布,正在墙 面、屋面均采用压型钢板做围护材料的衡宇设想中已逐渐 起头考虑应力蒙皮效应对屋面刚度的贡献。 7.3.1.2 屋架的形式 三角形、梯形、平行弦和人字形平面桁架等。 桁架使用极广,顺应跨度范畴(6m,60m)很是大。 平面桁架布局是由上下弦杆和腹杆构成,相当于掏去中 间部门未充实受力材料的简支梁。 正在桁架内部,则上弦受压,下弦受拉,由此构成力偶平 衡外荷载发生的弯矩。腹杆抵当剪力,拉压由桁架形式和 荷载感化形式确定。 桁架现实受力比力复杂,为简化计较采用三个假定: (1)构成桁架的所有各杆件毗连节点铰接点; (2)各杆都曲直杆并正在统一平面内,其轴线)所有外力都感化正在节点上并正在桁架平面内。 (1)桁架:受力合理,充实阐扬材料机能。 桁架杆件虽轴向受力,但总体仍受弯曲节制。正在 均布节点荷载下,其上弦受压,下弦受拉,次要抵 抗弯矩,而腹杆则次要抵当剪力。 (2)平行弦桁架:为等高桁架,“掏空的梁”。 弦杆内力值随弯矩值大小而变化,跨中大而支座 处小,差值较大。 腹杆内力跨中小而支座处小,差值较大。 2)三角形桁架:桁架高度由跨中向两头敏捷(曲线形) 变小,而弯矩(抛物线形)变化较慢,故弦杆内力接近跨 中处小,而接近支座处大,差值极大。 因高度变化大于剪力变化,故腹杆受力环境取矩 形桁架相反,即跨中小而支座处小,差值较大。 (3)梯形桁架:按照跨中起拱高度的大小,其内力 变化扭捏于平行弦梯形桁架取三角桁架之间。 小结:上述三类桁架材料机能的使用均未能充实发 挥出来。 (4)弧形桁架:桁架的高度变化取弯矩图变化分歧, 即上弦为抛物线形。 弦杆各节间内力全等,是最抱负的桁架形式,但施 工复杂,故较少采用。 腹杆全不受力,以至可省去。 小结:正在其它前提不异环境下,受力最合理,节点构制最简单, 用料最经济,自沉最轻,施工也可行的是弧形或多边形格架。但其 上弦非曲线制做较复杂,仅合用于较大跨度的环境。 7.3.1.3 托架、天窗架形式 支承两头屋架的桁架称为托架,托架一般采用平行弦桁 架,其腹杆采用带竖杆的人字形系统。 分为下承式、上承式、单壁式、双壁式。 为了满脚采光和通风的要求,厂房中常设置天窗。 可分为纵向天窗、横向天窗和井式天窗,一般常采用纵 向天窗。 有时为了更好地组织通风,避免衡宇外面气流的干 扰,对纵向天窗还设置有挡风板。 7.3.2 屋盖支持 ? 屋盖上弦横向程度支持 ? 屋盖下弦横向程度支持 ? 屋盖下弦纵向程度支持 ? 竖向支持 ? 系杆 上弦程度支持 纵横向都有设置 下弦程度支持 纵横向都有设置 留意:对于轻型门式刚架 布局往往就不设了。 竖向支持 跨中设置一道 =30m 竖向支持 跨中设2道 30m 系杆 30m 柱间支持 (1)屋盖支持的感化 a. 屋盖布局的几何不变性。 几何可变体 系屋架侧倾 屋盖支持感化示企图 几何不变体 系屋架不变 b. 屋盖的刚度和空间全体性 横向程度支持:一个程度放置(或接近程度 放置)的桁架,支座是柱或垂曲支持 。 纵向程度支持:提高屋架平面内(横向)抗 弯刚度,使框架协同工做,构成空间全体性, 削减横向程度荷载感化下的变形。 c. 为弦杆供给恰当的侧向支承点 支持可做为屋架弦杆的侧向支承点,减小弦杆 正在屋架平面外的计较长度,受压上弦杆的 侧向不变,并使受拉下弦连结脚够的侧向刚度。 d. 承担并传送程度荷载 如传送风荷载、吊挂吊车程度荷载和地动荷载。 e. 布局安拆时的不变取便利 (2)屋盖支持的安插 ?a.上弦横向程度支持: 正在有檩条或只采用大型屋面板的屋盖中都应设 置屋架上弦横向程度支持,当有天窗架时,天 窗架上弦也应设置横向程度支持。 设置正在衡宇的两头 ,一般设正在第一个柱间或设 正在第二个柱间,间距L0≤60m; 当 L060m,尚应正在中部增设,以合适此要求。 上弦横向程度支持安插图 取上、下弦杆对应 毗连上弦横向程度支持 毗连下弦横向程度支持 ? b. 下弦横向程度支持 (1)屋架间距L <12m,尚设屋架下弦横 向程度支持; 但当屋架跨度比力小,又无吊车或其他振 动设备时,可不设下弦横向程度支持。 ? b. 下弦横向程度支持 (2)下弦横向程度支持一般和上弦横向水 平支持安插正在统一柱间以构成空间不变 系统的根基构成部门。 ? b. 下弦横向程度支持 (3) L >12m时,因为正在屋架下弦设置 支持未便,可不必设置下弦横向程度支持,但 上弦支持应恰当加强,并使用隅撑或系杆对屋 梁下弦侧向加以支承。 屋架上弦平面 (a)屋盖间距为6m (b)屋盖间距为12m (4)当L>18m时,檀条跨渡过大,宜设置纵向次 桁架,使从桁架(屋架)取次桁架构成纵横桁架系统, 次桁架间再设置檩条或设置横梁及檩条。 同时,次桁架还对屋架下弦平面外供给 支承。 ? c. 纵向程度支持 当衡宇较高、跨度较大、空间刚度要求较 高时,设有支承两头屋架的托架有沉级或大吨位 的中级工做制桥式吊车、壁行吊车或有锻锤等较 大振动设备置纵向程度支持。 ——存正在较大的纵向程度荷载 纵向程度支持和横向程度支持构成封锁系统 将大大提高衡宇的纵向刚度。 下弦程度支持安插图 ? c. 纵向程度支持 当L<12m时,纵向程度支持凡是安插正在屋架下弦 平面; ? c. 纵向程度支持 但三角形屋架及端斜杆为下降式且次要支座 设正在上弦处的梯形屋架和人字形屋架,也能够设 置正在上弦平面内。 L >12m时,纵向程度支持宜安插正在屋架的 上弦平面内。 d. 垂曲支持 ?所有衡宇中均应设置垂曲支持。 ?梯形屋架正在跨度L≤30m,三角形屋架正在跨度L≤24m时, 仅正在跨度地方设置一道 ;当跨度大于上述数值时宜 正在跨度1/3附近或天窗架侧柱外设置两道 。 d. 垂曲支持 ?梯形屋架正在跨度L≤30m,仅正在跨度地方设置一道 ; 梯形屋架不分跨度大小,其两头还应各设置一道,当 有托架时则由托架取代 。 ? 垂曲支持取上、下弦横向程度支持安插正在统一柱间。 虚线显示 屋架的垂曲支持安插 留意:次要正在剖面图暗示。 屋盖支持安插图 毗连垂曲支持 f.系杆 :按照受力判断刚性和柔性系杆。 刚性系杆:能承受拉力也能承受压力的系杆。 柔性系杆:只能承受拉力的系杆。 感化:为没有参取构成空间不变体的屋架供给 上下弦的侧向支承点。 安插准绳: ? 正在垂曲支持的平面内一般设置上下弦系杆; 屋脊节点及次要支承节点处需设置刚性系杆, 当屋架横向支持设正在端部第二柱间时,第一柱间所 有系杆均应为刚性系杆。 ? ? ? 天窗侧柱处及下弦跨中或跨中附近设置柔性系杆; 上弦横向程度支持安插图 下弦程度支持安插图 (3) 屋盖支持的杆件及支持的计较准绳 各类支持都是一个平面桁架,桁架的腹杆一般采 用交叉斜杆 。 弦杆:相邻屋架弦杆兼做 横向支持桁架的弦杆 支持 桁架 斜腹杆:支持 腹杆 竖腹杆:竖杆 屋盖支持受力比力小,一般不进行内力计较,杆件 截面常按容许长细比来选 。 拉杆——单角钢 压杆——双角钢 当支持桁架受力较大,应按桁架系统计较内力,按 图示拉杆(压杆退出工做)计较并据以选择截面。 7.3.3 简支屋架设想 ?桁架的内力计较 ?桁架杆件的计较长度 ?杆件截面选择 ?一般构制要求 ?桁架节点设想 ?桁架施工图 7.3.3.1 桁架内力计较 1. 2. 荷载分项系数及组合系数按现行《荷载规范》拔取。 按节点荷载感化下的铰接平面桁架阐发内力,常用的 内力阐发方式有图解法、解析法、电算。具体阐发时, 可先别离计较全跨和半跨单元节点荷载感化下的内力, 按照分歧的荷载组合,列表计较。 桁架现实受力比力复杂,为简化计较采用三个假定: (1)构成桁架的所有各杆件毗连节点铰接点; (2)各杆都曲直杆并正在统一平面内,其轴线)所有外力都感化正在节点上并正在桁架平面内。 计较内力系数 3. 荷载组合 全跨荷载: 全跨永世荷载+全跨屋面活荷载或雪荷载(取两者的 较大值) +全跨积灰荷载+吊挂吊车荷载。 半跨荷载: ①全跨永世荷载+半跨屋面活荷载(或半跨雪荷载) + 半跨积灰荷载+吊挂吊车荷载。 ②采用大型混凝土屋面板:屋架及天窗架(包罗支持) 自沉十半跨屋面板沉+半跨屋面活荷载。 4. 节点刚性影响 节点刚性惹起杆件次应力,次应力一般较小,不 予考虑。但荷载很大的沉型桁架有时需要计入次应 力的影响。 ——前面假定为“铰节点” 5. 杆件的内力变号 屋架中部某些杆件(腹杆)正在全跨荷载时受拉, 而正在半跨荷载时可能受压,可均按压杆答应长细比 确定其截面。 半跨荷载:活荷载、雪荷载、积灰荷载、单侧施 工荷载。 6. 弦杆弯矩计较 间接承受节间荷载的弦杆为压弯构件(N,M)。 局部弯矩M:理论上按弹性支座上的持续梁计较。 简化计较: M0为将上弦节间视为简支梁所得跨中弯矩。 7.3.3.2 桁架杆件的计较长度 概念:将端部有束缚的压杆化做等效的两 端铰接的抱负轴心压杆。—-欧拉公式 (a) (b) Pcr1 ? ? 2 EI L2 Pcr 2 ? Pcr3 ? ? 2 EI ( 0.5 L ) 2 ? 2 EI ( ?L ) 2 (c) 杆端束缚越强,杆件计较长度越短,临界荷载越高 。 (1)受压弦杆和单系腹杆的计较长度 ?影响钢屋架杆端束缚大小的要素: 1)杆件轴力性质 由于拉力具有使构件拉曲的特征,而压力则趋势 于弯曲,故而正在结点上拉杆供给的束缚比压杆大得多, 而且拉力越大而束缚感化也越大。 反之压杆则由于压力越大而束缚越小。 2)取所阐发杆相连杆件的线刚度大小 线刚度越大,束缚感化越大;反之束缚感化越小。 3)取所阐发杆间接刚性相连的杆件感化大,较远的 杆件感化小。 杆端束缚越强,杆件计较长度越短。 (1)上弦杆 不只两头所连拉杆较小,并且其本身线刚度大,腹 杆难于束缚其变形,故l0x=l。 (2)支座斜杆及支座竖杆 结点所接杆件甚少,出格是拉杆,故l0x=l。 (3)两头斜杆及两头竖杆 上弦节点所毗连杆少,可视为铰接; 下弦节点所毗连拉杆多,且下弦杆线刚度较大,故 束缚感化较着,按照尺寸阐发偏于平安取l0x=0.8l。 杆件计较长度 30m 屋架杆件的计较长度 S 桁架平面外,节点板的刚度很少,不成能对杆件 端部有所束缚,故取l0y=l1。 注:对于弦杆取侧向支承点(系杆)的距离。 (4)斜平面杆件的计较长度 单角钢腹杆及双角钢十字形的腹杆,由于绕最 小从轴弯曲时杆件处于斜平面内,故其端部所嵌固 感化介于屋架平面表里两种环境之间。 取l0=0.9l。 桁架各杆件正在平面内和平面外的计较长度l0 (5) 桁架中一些特殊杆件的长度 1) 变内力杆件的计较长度 如桁架受压弦杆侧向支持点间的距离为两倍节间长度, 且两节间弦杆内力不等时,该弦杆正在桁架平面外的计较 长度按下式计较: N2 l0y ? l1 (0.75 ? 0.25 ) ? 0.5l1 N1 式中:N1—较大压力; N2—较小压力。 (6)交叉腹杆的计较长度 交叉腹杆正在交叉点有两种构制体例 1)两杆均不竭开; 2)一杆不竭,另一杆断开而用节点板拼接。 (1) 桁架平面内 无论拉杆或压杆,两杆互为支承点,取节点核心到交 叉点间的距离,即l0x=0.5l。 (2) 桁架平面外 拉杆:可做为压杆的平面外支承点。 压杆:除非受力较小且又不竭开,不然不起支点感化 因而,交叉腹杆平面外计较长度取杆件受拉或受压有 关,也取轴力大小及杆件断开环境相关。 7.3.3.3 杆件截面选择 杆件截面拔取的准绳: a. 承载能力高,抗弯强度大, b. 便于毗连,用料经济凡是 c. 选用角钢和T型钢 截面舒展 壁厚较薄 外表平整 等不变性设想: 压杆对截面从轴具有相等或接近 的不变性。 ?x ? ? y (? yz ) 单轴对称截面绕对称轴屈曲时考虑扭转效 ? yz 应的换算长细比。 角钢杆件截面形式 T型钢-屋架弦杆 长处:耐侵蚀,经济性好(节流钢材12%~15%)。 T型钢-屋架弦杆 受压上弦杆 l0 y ? 2l0 x iy ? 2ix 不等边角钢短肢相连 或TW型截面 受拉下弦杆 不等边角钢短肢相连 l0 y ? l0 x iy ? ix 等边角钢 或TW型截面 支座斜腹杆及竖杆: l0 y ? l0 x iy ? ix 不等边角钢长肢相连 等边角钢 或TM型截面 其他腹杆: l0x ? 0.8l ? ? ? l0y ? l ? ? 等边角钢 loy ? 1.25lox 十字形截面 或TM型截面 双壁式屋架杆件的截面形式 屋架跨度较大时,弦杆等杆件较长,单榀屋架的横向刚度 比力低。为安拆时屋架的侧向刚度,对跨度大于等于 42m的屋架宜设想成双壁式。 由双角钢构成的双壁式截面可用于弦杆和腹杆,横放的 H型钢可用于大跨度沉型双壁式屋架的弦杆和腹杆。 7.3.3.4 一般构制要求 屋架构制的一般要求 统一榀屋架中,角钢的规格不跨越5~6种; 最小角钢 L45×4、L56×36×4;L18m 的小角钢 屋架不受此限。 ? 屋架杆件中的填板。 感化:两角钢配合工做。 间距:压杆 lz ? 40i 拉杆 lz ? 80i 数量:不小于2个。 7.3.3.5 桁架节点设想 ?使命:确定节点构制,毗连焊缝及节点承载力计较。 节点的构制应传力线明白、简捷、制做安拆便利。 ?留意:节点板只正在弦杆取腹杆之间传力,不间接参取 传送弦杆内力,弦杆若正在节点板处断开,应设置拼接角 钢正在两弦杆间间接传力。 不竭开 断开 拼接节点取拼接角钢 切边 冷弯 (1)双角钢截面杆件的节点 1.节点设想的一般准绳 ①桁架应以杆件的形心线为轴线并正在节点处订交于 一点,以避免杆件偏疼受力。 为了制做便利,凡是取角钢背或T型钢背至轴线mm的倍数。 ② 当弦杆截面沿长度有改变时,为便于拼接和放置屋 面材料时,形心线必然错开,此时宜采用受力较大的 杆件形心线为轴线。 当两侧形心线偏移的距离不跨越较大弦杆截面高度 的5%时,可不考虑此偏疼影响。 当偏疼距离e跨越上述值,或因为其他缘由使节点 处有较大偏疼弯矩时,应按照交汇处各杆的线刚度Ki, 将此弯矩分派于各杆,所计较杆件承担的弯矩为: Ki Mi ? M ? ? Ki (7.7) ③正在屋架节点处,腹杆取弦杆或腹杆取腹杆之间焊 缝的净距a不宜小于10mm,或者杆件之间的空地不小 于15~20 mm,以便制做,且可避免焊缝过度稠密, 以致钢材局部变脆。 受动载时, a ? 50 ④角钢端部的切割一般垂曲于其轴线。有时为减小 节点板尺寸,答应切去一肢的部门,但不答应将一个 肢完全切去而另一肢伸出的斜切。 答应 答应 不答应 ⑤节点板的外形应尽可能简单而法则,宜至多有两边平 行,一般采用矩形、平行四边形和曲角梯形等。 节点板边缘取杆件轴线? 。 单斜杆取弦杆的毗连应使之不呈现毗连的偏疼弯矩。 准确 不准确 CAD节点板大样图画图步调: ①绘制各杆件轴线;②按照弦杆形心距,绘制弦杆;③绘 制辅帮线,即将弦杆上或下边缘线mm,确定 订交腹杆边缘;④按照腹杆标的目的,进行用户坐标变换; CAD节点板大样图画图步调: ⑤按照腹杆形心距,绘制腹杆;⑥按照焊缝计较成果,确 定各腹杆取节点板订交长度;⑦以腹杆取节点板最大订交长度 确定节点板尺寸,可恰当放大;⑧节点板平面尺寸及腹板定位 尺寸标注;⑨焊缝长度及大小标注;⑩图名及画图比例标注。 ⑥支承大型混凝土屋面板的上弦杆,当支承处的总 集中荷载(设想值)跨越表7.5的数值时,弦杆的伸出肢 容易弯曲,应对其采用下图的做法之一予以加强。 ? 节点的构制取计较 N4 N3 节点板 构制满焊 N1 N2 N4 N3 N2 腹杆 ΔN 弦杆 N1 一般节点——构制角焊缝 ?一般节点 节点无集中荷载也无弦 杆拼接的节点。 ① 腹杆取节点板间的传 力--两侧角焊缝,按轴心 受力角钢的角焊缝计较。 ② 弦杆取节点板间角 焊缝只传送差值,按下式 计较其焊缝长度。现实中 往往沿节点板全长满焊。 肢背焊缝: K1?N lw1 ? ? 2h f 1 w 2 ? 0.7h f ? f f 1 肢尖焊缝: ?N ? N1 ? N 2 lw 2 K 2 ?N ? ? 2h f 2 w 2 ? 0.7h f ? f f 2 K1 , K2 ? 角钢肢背、肢尖焊缝内 力分派系数 h f , h f ? 肢背、肢尖焊缝焊脚尺 寸 1 2 f fw ? 角焊缝强度设想值 ?有集中荷载的节点 ①节点板未伸出——槽焊缝 槽焊缝“K”—假定只传送P力,按两条角焊缝(焊脚尺 寸为0.5t)计较所需的长度;Q为P正在垂曲标的目的的分力。 Q w ?f ? ? ?f f t 2 2 ? 0.7 hf1 lw1 ①节点板未伸出——槽焊缝 “A”焊缝—传送弦杆两头内力差△N=N1-N2和偏疼力矩 △M=△N· e。焊缝两头的最大合成应力: ?f 2 w ( ) ?? 2 ? f f t ?f 6?M ?f ? 2 2 ? 0.7h f lw 2 2 ?N ?f ? 2 ? 0.7h f lw 2 2 ②节点板部门伸出——角焊缝 当“A”焊缝强度不脚时,采用 节点板伸出方案, 肢尖“A” 取肢背“B”两条焊缝传送弦杆 取节点板间内力: N? ? P ? ?N P较小,近似按只承受轴力时 的肢尖和肢背的分派系数将 N? 分派到肢尖和肢背,以 设想和验算“ A”和“ B”焊缝 ⑶下弦跨中拼接节点 ①构制:拼接角钢采用取弦杆不异的规格, 切去竖肢及切去曲角边棱,安拆螺栓, 拼接角钢取节点板各焊于分歧的毗连单位。 切棱 ②拼接角钢焊缝计较 弦杆本身拼接焊缝(“C”焊缝),传送两侧弦杆 内力的较小值N,考虑到截面形心处的力取拼接角钢 两侧的焊缝近于等距,N力由两根拼接角钢的四条焊 缝等分传送(不区分肢尖和肢背)。弦杆和毗连角钢 毗连一侧的焊缝长度为: N l1 ? ? 2h f w 4 ? 0.7h f ? f f 拼接角钢长度为 L ? 2l1 ? b ②弦杆焊缝计较(“D”焊缝) 内力较大一侧下弦杆取节点板间的焊缝传送弦杆内 力之差△N,如△N过小则取弦杆较大内力的15%,内 力较小一侧弦杆取节点板间焊缝参照传力一侧采用。 弦杆取节点板一侧的焊缝强度验算: 肢背焊缝: 0.15K1 N max ? f fw 2 ? 0.7h f lw 肢尖焊缝: 0.15K 2 N max ? f fw 2 ? 0.7h f lw ⑷上弦跨中拼接节点 ①构制:拼接角钢的弯折角用热弯构成,安拆螺栓2个。 ②计较:弦杆和拼接角钢间焊缝算法取下弦跨中节点 不异,弦杆和节点板间焊缝算法取上弦节点 不异。 ⑸支座节点 屋架取柱子的毗连能够设想成铰接或刚接。 ①屋架取柱的刚接 刚接节点毗连焊缝 传送内力由以下两部 分构成: ①屋面荷载发生的 横梁端反力; ②横梁端弯矩正在上 下弦轴线处发生附加 程度力、附加竖向反 力,下弦处程度力中 还应包罗框架内力组 合的响应程度剪力。 ?梯形屋架支座节点 节点板 加劲肋 底板 锚栓 加劲肋感化: 提高支座节点的侧向 刚度,使支座底板受力 平均,削减底板弯矩。 支座节点力的传送线为: 屋架杆件 合力R 节点板 底 板 H形焊缝 L形焊缝 加劲肋 ?支座节点的计较: ①底板: R 底板面积: A ? An ? A0 ? ? A0 fc A0 ? 锚栓孔面积 底板厚度:按均布荷载下板的抗弯计较,将根本反 力当作均布荷载q,底板被节点板和加劲肋分成4块两相 邻边支持的板,其单元宽度的弯矩为: M ? ?qa12 R 底板下的平均压应力: q? An 底板厚度: t ? 6M f ②加劲肋:按悬臂梁计较,固端截面的剪力 R V ? 4 固端截面弯矩 M ?V ?e ③加劲肋取节点板间竖向焊缝L: 焊缝受力: R V ? 4 M ?V ?e 焊缝验算: ?f 2 w ( ) ?? 2 ? f f t ?f 6?M ?f ? 2 2 ? 0.7h f lw ?f ? ?N 2 ? 0.7h f lw ④支座节点板、加劲肋取支座底板的程度焊缝: 传送全数反力R。 R ?? ? f fw ? f 0.7h f ? lw ?l w ? 节点板、加劲肋取底板 的程度焊缝总长度 7.3.3.6 桁架施工图 ?正在图纸左上部绘制索引图。对称桁架,一半说明杆 件几何长度,另一半说明杆件内力。梯形屋架L≥24m, 三角形L≥15m,应予起拱f=L/500。 ?施工详图中,次要图面用以绘制屋架的正立面图, 上下弦的平面图,侧面图,安拆节点及特殊零件大样图, 材料表。比例尺:杆件轴线。 ?定位尺寸:轴线至肢背的距离,节点核心至腹杆等杆件近 端的距离,节点核心至节点板上、下、左、左的距离。螺 孔要合适型钢线距表和螺栓陈列距离要求,焊缝 应说明尺寸。 ?各零件要进行细致编号,按从次、上下、摆布挨次进行。 ?施工图中的文字申明应包罗不易用图表达以及为了简化图 面而易于用文字集中申明的内容,如:钢材标号、焊条型 号、焊缝形式和质量品级、图中未说明的焊缝和螺栓孔尺 寸以及防腐、运输和加工要求。 本章功课 1. 试细致阐述屋盖支持的感化及构成? 2. 参考P202例题7.2对下图节点进行设想,要求: ①供给各杆件的截面选择计较; ②供给杆件取节点板的焊缝计较; ③按1:10的比例细致绘制节点大样图。

《钢布局设想》-课件_工学_高档教育_教育专区。第 七 章 目 录 7.1 厂房布局的形式和安插 7.2 厂房布局的框架形式 7.3 屋盖布局 7.4 框架柱设想特点 7.5 轻型门式刚架布局 7.6 吊车梁设想特点 7.7 墙架系统

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