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1、钢钢 结结 构构 设设 计计(Steel Structure Design)考核要求考核要求平时成绩：平时成绩：30%纪律：旷课纪律：旷课1/3取消考试资格；迟到取消考试资格；迟到3次按一次旷次按一次旷课记；课记；作业：缺作业：缺1/3取消考试资格取消考试资格。考试成绩：考试成绩：70%本学期主要内容本学期主要内容第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构第九章第九章 多、高层房屋结构多、高层房屋结构（普通钢屋架设计）（普通钢屋架设计）钢结构的应用钢结构的应用（1 1）大跨度钢结构）大跨度钢结构钢屋架钢屋架网架、网壳结构网架、网壳结构悬索结构悬索结构拱架结构拱架结构桥梁结构桥梁结构国家主体育场国家
2、主体育场“鸟巢鸟巢”外形结构主要由巨外形结构主要由巨大的门式钢架组成，共有大的门式钢架组成，共有 24 24 根桁架柱。大跨度屋盖支撑根桁架柱。大跨度屋盖支撑在桁架柱上，柱距为在桁架柱上，柱距为37.9637.96米米。主桁架围绕屋盖中间的开。主桁架围绕屋盖中间的开口放射形布置。口放射形布置。钢结构大量采用由钢钢结构大量采用由钢板焊接而成的箱形构件，交板焊接而成的箱形构件，交叉布置的主桁架与屋面及立叉布置的主桁架与屋面及立面的次结构一起形成了面的次结构一起形成了“鸟鸟巢巢”的特殊建筑造型。的特殊建筑造型。Q460是一种低合金高强度钢，国内在建筑结是一种低合金高强度钢，国内在建筑结构上首次使用构
3、上首次使用Q460规格的钢材；钢板厚度达到规格的钢材；钢板厚度达到110毫米，是以前绝无仅有的，在国家标准中，毫米，是以前绝无仅有的，在国家标准中，Q460的最大厚度也只是的最大厚度也只是100毫米。以前这种钢一毫米。以前这种钢一般从卢森堡、韩国、日本进口。河南舞钢特种钢厂般从卢森堡、韩国、日本进口。河南舞钢特种钢厂，用钢，用钢Q460钢钢400吨吨。E-75焊条焊条Q460钢材的运用钢材的运用天津奥林匹克体育场俯瞰效果图天津奥林匹克体育场俯瞰效果图 建筑底面面积为建筑底面面积为80,000m80,000m2 2，屋顶，屋顶面积面积76,719m76,719m2 2，地上层数地上层数6 6层，
4、最层，最高点高度高点高度53.00m53.00m，可容纳观众数可容纳观众数60,00060,000。屋顶结构采用钢屋顶结构采用钢桁架悬挑结构桁架悬挑结构 。屋面桁架落地，屋面桁架落地，形似形似露珠露珠 。“绿色奥运绿色奥运”、“科技奥运科技奥运”、“人文奥运人文奥运”美国金门大桥（主跨美国金门大桥（主跨1280 m1280 m）（2 2）重型厂房结构）重型厂房结构 西安变压器厂（西安变压器厂（400t400t吊车）吊车）（3 3）多、高层建筑）多、高层建筑（4 4）高耸建筑）高耸建筑 电视塔、微波塔、通讯塔等电视塔、微波塔、通讯塔等（5 5）轻型钢结构）轻型钢结构（6 6）容器和其他构筑物）容
5、器和其他构筑物（7 7）可拆卸或移动的结构）可拆卸或移动的结构（8 8）承受振动荷载影响及地震作用的结构）承受振动荷载影响及地震作用的结构（9 9）混凝土组合成的组合结构等）混凝土组合成的组合结构等相关知识复习相关知识复习钢结构的材料钢结构的材料钢结构的连接钢结构的连接轴心受力构件轴心受力构件受弯构件受弯构件拉弯和压弯构件拉弯和压弯构件7.1 7.1 厂房结构的形式和布置厂房结构的形式和布置7.2 7.2 厂房结构的框架形式厂房结构的框架形式7.3 7.3 屋盖结构屋盖结构7.4 7.4 框架柱设计特点框架柱设计特点7.5 7.5 轻型门式刚架结构轻型门式刚架结构7.6 7.6 墙架体系墙架体
6、系第七章第七章 单层厂房结构单层厂房结构大纲要求大纲要求:1.1.了解厂房结构的形式和布置；了解厂房结构的形式和布置；3.3.掌握钢屋架的设计；掌握钢屋架的设计；2.2.了解厂房结构的框架形式；了解厂房结构的框架形式；4 4掌握轻型门式刚架结构的设计；掌握轻型门式刚架结构的设计；教学重点：屋盖结构、轻型门式刚架结构。教学重点：屋盖结构、轻型门式刚架结构。教学难点：钢屋架设计、轻型门式刚架设计。教学难点：钢屋架设计、轻型门式刚架设计。参参 考考 资资 料料1 1、中华人民共和国国家标准：钢结构设计规范（中华人民共和国国家标准：钢结构设计规范（GB500172003GB500172003），中国建
7、筑工业出版社，中国建筑工业出版社，20032003年年2 2、高层民用建筑钢结构技术规程（高层民用建筑钢结构技术规程（JGJ3-2002JGJ3-2002），中国建筑工业），中国建筑工业出版社，出版社，20022002年年3 3、陈绍蕃主编，钢结构（第陈绍蕃主编，钢结构（第2 2版），中国建筑工业出版社，版），中国建筑工业出版社，200420044 4、王肇民主编，建筑钢结构设计，同济大学出版社，、王肇民主编，建筑钢结构设计，同济大学出版社，200120015 5、王新堂主编，钢结构设计，同济大学出版社，、王新堂主编，钢结构设计，同济大学出版社，200520056 6、陈树华主编，钢结构设计，
8、华中科技大学出版社，、陈树华主编，钢结构设计，华中科技大学出版社，200720077 7、郭昌生主编，钢结构设计，浙江大学出版社，、郭昌生主编，钢结构设计，浙江大学出版社，200720078 8、张其林主编，轻型门式钢架，山东科学技术出版社，、张其林主编，轻型门式钢架，山东科学技术出版社，200620069 9、钢结构设计手册编辑委员会，钢结构设计手册（上、下册），钢结构设计手册编辑委员会，钢结构设计手册（上、下册），中国建筑工业出版社中国建筑工业出版社重型厂房的特点：跨度大、高度大、吊车吨位大。重型厂房的特点：跨度大、高度大、吊车吨位大。厂房结构主要应用于冶金、造船、机械制造等行业。厂房结构
9、主要应用于冶金、造船、机械制造等行业。7.1.1 7.1.1 一般说明一般说明组成：由屋盖结构、柱、吊车梁、制动梁（或桁架）、各种组成：由屋盖结构、柱、吊车梁、制动梁（或桁架）、各种支撑以及墙梁等构件组成的空间体系。支撑以及墙梁等构件组成的空间体系。这些构件按其作用分为：这些构件按其作用分为：（1 1）横向框架）横向框架 由柱与屋架组成。是厂房的主要承由柱与屋架组成。是厂房的主要承 重体系，承受结构的自重、重体系，承受结构的自重、风、雪风、雪荷载和荷载和 吊车荷载，并把这些荷载传递到基础。吊车荷载，并把这些荷载传递到基础。7.1 7.1 厂房结构的形式和布置厂房结构的形式和布置 柱柱屋架屋架吊
10、车梁吊车梁天窗架天窗架柱间支撑柱间支撑图图7.1（2 2）屋盖结构）屋盖结构 由屋架、屋面板及檩条组成。承由屋架、屋面板及檩条组成。承受屋面荷载。受屋面荷载。（3 3）支撑体系）支撑体系 包括屋盖支撑和柱间支撑。包括屋盖支撑和柱间支撑。（4 4）吊车梁和制动梁（桁架）吊车梁和制动梁（桁架）主要承受吊车主要承受吊车竖向及水平荷载，并将这些荷载传递到框架。竖向及水平荷载，并将这些荷载传递到框架。（5 5）墙架）墙架 承受墙体的自重和风荷载。承受墙体的自重和风荷载。吊车工作制：吊车工作制：轻、中、重和特重级。轻、中、重和特重级。起重机起重机设计规范设计规范将其分为八级工作级别将其分为八级工作级别A1
11、A8A1A8。1.柱网布置和计算单元柱网布置和计算单元 柱网布置要综合考虑工艺、结构和经济等方柱网布置要综合考虑工艺、结构和经济等方面的要求。面的要求。吊车的工作制等级与工作级别的对应关系吊车的工作制等级与工作级别的对应关系 表表7-1工作制等级工作制等级 轻级轻级 中级中级 重级重级 特重级特重级 工作级别工作级别 A1A1A3A3 A4,A5A4,A5 A6,A7A6,A7 A8A81 1）满足生产工艺要求）满足生产工艺要求 柱的位置应与地上、地下柱的位置应与地上、地下的生产设备和工艺流程相配合。的生产设备和工艺流程相配合。2 2）满足结构要求）满足结构要求 保证厂房具有足够的强度和保证厂
12、房具有足够的强度和刚度，注意柱距和跨度的类别尽量少些，以利施刚度，注意柱距和跨度的类别尽量少些，以利施工，尽量少抽柱。工，尽量少抽柱。3 3）符合经济合理的要求）符合经济合理的要求 合理的柱网布置应使合理的柱网布置应使总的经济效益最佳。总的经济效益最佳。柱距取柱距取12m12m。参数较小厂房取参数较小厂房取6m6m柱距较为合适。如果采用轻柱距较为合适。如果采用轻型围护结构，则取大柱距型围护结构，则取大柱距15m15m，18m18m及及24m24m较适宜。较适宜。30lm14hm50Qt4 4）符合柱距规定要）符合柱距规定要求求计算单元计算单元q拔柱：拔柱：由于工艺要求或其它原因，有时需要将柱距
13、局部加大。由于工艺要求或其它原因，有时需要将柱距局部加大。如图如图7 72 2中，在纵向轴线中，在纵向轴线B B与横向轴线与横向轴线L L相交处不设柱子，因而导相交处不设柱子，因而导致轴线致轴线k k和和m m之间的柱距增大，这种情形有时形象地称为拔柱。之间的柱距增大，这种情形有时形象地称为拔柱。图图7.2 7.2 柱网布置柱网布置计算单元宽度为相邻柱距的平均值计算单元宽度为相邻柱距的平均值2.2.温度伸缩缝：温度伸缩缝：当厂房平面尺寸较大时，为了避免产生过当厂房平面尺寸较大时，为了避免产生过大的温度应力和变形，应在厂房的横向或纵向大的温度应力和变形，应在厂房的横向或纵向设置伸缩缝。规范规定：
14、当温度区段长度不超设置伸缩缝。规范规定：当温度区段长度不超过表过表7-27-2的数值时，可不计算温度应力。温度的数值时，可不计算温度应力。温度伸缩缝最普通的做法时设置双柱。伸缩缝最普通的做法时设置双柱。超出表超出表7-27-2中数值时中数值时,应考虑温度应力和温度变形应考虑温度应力和温度变形的影响的影响 结构情况结构情况 纵向温度区段纵向温度区段(垂直屋架或构垂直屋架或构架跨度方向架跨度方向)横向温度区段横向温度区段(屋架或构屋架或构架跨度方向架跨度方向)柱顶为刚接柱顶为刚接柱顶为铰接柱顶为铰接采暖房屋和非采采暖房屋和非采暖地区的房屋暖地区的房屋220220120120150150热车间和采暖
15、地热车间和采暖地区的非采暖房屋区的非采暖房屋180180100100125125 露天结构露天结构 120120-温度区段长度表温度区段长度表(m)(m)表表7-27-27.2 7.2 厂房结构的框架形式厂房结构的框架形式 横向框架梁与柱的连接形式：横向框架梁与柱的连接形式：刚接框架：（刚接框架：（a)a)、（、（b b）横梁与柱子的刚接连接）横梁与柱子的刚接连接铰接框架：（铰接框架：（c c）横梁与柱子的铰接连接。）横梁与柱子的铰接连接。（a）（b）（c）图图7.3 7.3 框架形式框架形式铰接框架铰接框架优点：优点：基础不均匀沉陷及温度影响较小，框架节点基础不均匀沉陷及温度影响较小，框架节
16、点构造容易处理，构造容易处理，屋架端部不产生弯矩，下弦杆始终屋架端部不产生弯矩，下弦杆始终受拉，可省去一些下弦支撑。受拉，可省去一些下弦支撑。缺点：缺点：下柱的弯矩较大，厂房横向刚度差。下柱的弯矩较大，厂房横向刚度差。适用范围：适用范围：一般用于多跨厂房或高度不大而刚度容易满一般用于多跨厂房或高度不大而刚度容易满 足的厂房。当采用钢屋架、钢筋混凝土柱的混合结足的厂房。当采用钢屋架、钢筋混凝土柱的混合结 构时，常采用柱顶铰接的框架形式。反之，在厂房构时，常采用柱顶铰接的框架形式。反之，在厂房 较高、吊车的起重量大、对厂房刚度要求较高时，较高、吊车的起重量大、对厂房刚度要求较高时，钢结构的单跨厂房常采用柱顶刚接框架方案。钢结构的单跨厂房常采用柱顶刚接框架方案。铰接框架：铰接框架：横梁与柱子铰接，适用于吊车起横梁与柱子铰接，适用于吊车起 重量不很大和采用轻型维护结构。重量不很大和采用轻型维护结构。刚接框架：刚接框架：横梁与柱子刚接。适用于设有横梁与柱子刚接。适用于设有 双层吊车，装备硬钩吊车等的单双层吊车，装备硬钩吊车等的单 跨重型厂房。跨重型厂房。柱脚刚接：柱脚刚接：可以削减上柱柱顶的弯矩
