第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)布置一

、結(jié)構(gòu)形式1、

單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的組成由屋蓋結(jié)構(gòu)、柱、吊車梁、制動梁(或制動桁架)、

各種支撐以及墻架等構(gòu)件組成的空間體系(如圖)。這些構(gòu)件按其作用可分為下面幾類：(1)

、橫向框架由柱和它所支承的屋架或屋蓋橫梁組

成，是單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的主要承重體系，承受結(jié)構(gòu)

的自重、風、雪荷載和吊車的豎向與橫向荷載，并

把這些荷載傳遞到基礎。(2)、屋蓋結(jié)構(gòu)承擔屋蓋荷載的結(jié)構(gòu)體系，包括橫向

框架的橫梁、托架、中間屋架、天窗架、檁條等第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)無檁體系：一般用于預應力混凝土大型屋面板等

重型屋面，將屋面板直接放在屋架上。房屋橫向剛度大，整體性、耐久性

好；屋面板自重大，屋蓋及下部結(jié)構(gòu)用

料多，對抗震不利。有檁體系：常用于輕型屋面材料的情況。屋架間距靈活，構(gòu)件重量輕、施工、安裝方便；屋蓋構(gòu)件數(shù)量多，整體剛度差。第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)4

、

天窗架21

5柱

3吊車梁

柱間支撐圖2-

1

單層廠房構(gòu)造簡圖1—柱；2—屋架；3—吊車梁；4—天窗架；5—柱間支撐屋架第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)(a)

無檁

屋蓋

(b)有檁

屋

蓋(3)、支撐體系包括屋蓋部分的支撐和柱間支撐等，它一方面與柱、吊車梁等組成單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的縱

向框架，承擔縱向水平荷載；另一方面又把主

要承重體系由個別的平面結(jié)構(gòu)連成空間的整體

結(jié)構(gòu)，從而保證了單層廠房鋼結(jié)構(gòu)所必需的剛

度和穩(wěn)定。第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)(4)、吊車梁和制動梁(或制動桁架)主要承受吊車豎向及水平荷載，并將這些

荷載傳到橫向框架和縱向框架上。(5)、墻架承受墻體的自重和風荷載。此外，還有一些次要的構(gòu)件如梯子、走道、

門窗等。在某些單層廠房鋼結(jié)構(gòu)中，由于工藝

操作上的要求，還設有工作平臺。第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)2、柱網(wǎng)布置和計算單元1)、柱網(wǎng)布置柱網(wǎng)布置就是確定結(jié)構(gòu)承重柱在平面上的排列，即確定它們的縱向和橫向定位軸線所形成的網(wǎng)格?？缍龋褐v向定位軸線之間的尺寸；柱距：柱子在橫向定位軸線之間的尺寸；第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)跨度<=18m

時，應以

3m

為模數(shù)，即9

m、12m、15m、18m跨度>18

m時，則以6m

為模數(shù)，即24

m、①布置原則：廠房的柱網(wǎng)布置要綜合考慮工藝、

結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟等諸多因素來確定，同時還應注意

符合標準化模數(shù)的要求。30m、36m。②

合理柱網(wǎng)尺寸：柱網(wǎng)布置應使總的經(jīng)濟效應最佳?！?/p>

在跨度不小于30m、

高度不小于14m、

吊車額定起重量不小于50t時，柱距取12m

較為經(jīng)濟；

※

參數(shù)較小的廠房取6m

柱距較為合適；※當采用輕型圍護結(jié)構(gòu)時取大柱距15

m,18m

及24m

較適宜；※

位于軟弱地基上的重型廠房，應采用較大柱距。第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)③溫度收縮縫的設置：口設置規(guī)定：廠房的縱向或橫向的尺度超過表9.1.1規(guī)定的數(shù)值時應設置溫度收縮縫，以避免

結(jié)構(gòu)中衍生過大的溫度應力。設置方法：原則上雙柱溫度收縮縫或單柱溫度

收縮縫皆可采用，不過在地震域區(qū)宜布置雙柱

收縮縫。第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)情況溫度區(qū)段長度(m)縱向溫度區(qū)段(重直于屋架或構(gòu)架跨度方向)橫向溫度區(qū)段(沿屋架或構(gòu)架跨度方向)柱頂為剛接柱頂為鉸接采暖房屋和非采暖地區(qū)的房屋220120150熱車間和采暖地區(qū)的非采暖房屋180100125露天結(jié)構(gòu)120一一第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)表9.1.1溫度區(qū)段長度值④托梁(架)的設置：構(gòu)件為實腹式時稱為托梁，桁架式時稱為托架。

托梁(架)的作用：上承屋架(或其他屋面結(jié)構(gòu)),下傳柱子托梁(架)的截面尺寸：托梁(架)一般作成簡支受彎構(gòu)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,翼緣寬度取截面高度的1/5~1/2.5

。

托架高度可取

其跨度的1/10~1/5,

節(jié)間距可取3m.第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)托架與屋架的連接托架(疊接)托架(平接)2)、計算單元單元寬度一般是相鄰柱距的平均值。對于等

柱距且無拔柱的平面布置，顯然只需取一個計算

單

元

。第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)工TT王①

m

第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)→計

算單

元圖2-2柱網(wǎng)布置T①n

pk3)、橫向框架及其截面選擇①橫向框架結(jié)構(gòu)形式廠房結(jié)構(gòu)形式的選取不僅要考慮吊車的起重量，而且

要考慮吊車的工作級別及吊鉤類型.柱腳：重型廠房的柱腳通常做成剛接，這不僅可以削

減柱段的彎矩絕對值且可以增大橫向框架的剛度.橫梁與柱子的連接：可以是鉸接或剛接，相應地，稱

橫向框架為鉸接框架或剛接框架。第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)(a)

(b)

(c)圖2-4

框架形式>對一些剛度要求較高的廠房(如設有雙層吊車，裝備硬鉤

吊車等),尤其是單跨重型廠房，宜采用剛接框架>在多跨時，特別在吊車起重量不很大和采用輕型圍護結(jié)

構(gòu)時，適宜采用鉸接框架(如圖2-4c)。②橫向框架截面形式實腹式柱：實腹式等截面柱的構(gòu)造簡單，加工制作費用

低，較少單獨采用，一般用作階梯形柱的上柱。只有當

廠房高度不超過10

m

且吊車額定起重量不超過20t時采

用

。第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)格構(gòu)式柱：是重型廠房階形下柱的常見型式，

圖2-6是其截面的常見類型。分離式承重柱：廠房高度不大，但吊車額定

起重量超過100t,或吊車噸位不大而廠房高度

較大(有剛度要求)時，宜采用分離式承重柱。階梯形柱：上柱截面：通常取實腹式等截面焊接工字形或類型(a)第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)下柱截面：依吊車起重量的大小確定(如圖2-6):(b)

截面常用于吊車起重量較小的邊列柱截面；

(C)

截面用于吊車起重量不超過50

t的中列柱；(d)

截面用于吊車起重量超過50

t的中列柱；(e)

截面適合于吊車起重量較大的邊列柱；(f)截面適合于特大型廠房的下柱截面。

階梯形柱各段連接構(gòu)造見課本圖2-7。第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)單層廠房結(jié)構(gòu)第一章圖2-5

格構(gòu)式柱與分離式柱H(a)(b)2-2階形柱的上柱

起重量較小的邊柱

起重量≤50t的中柱第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)起重量>50t

的中柱

起重量較大的邊柱

特大型廠房的下柱圖2-6

雙肢格構(gòu)式柱3、柱間支撐1)作用柱間支撐與廠房鋼結(jié)構(gòu)框架柱相連接，其作用為：(1)

、

組成堅強的縱向構(gòu)架，保證單層廠房鋼結(jié)構(gòu)

的縱向剛度；(2)、承擔并傳遞縱向水平荷載；承受單層廠房鋼結(jié)構(gòu)端部山墻的風荷載、吊車

縱向水平荷載及溫度應力等，在地震區(qū)尚應承受縱

向地震作用，并將這些力和作用傳至基礎。第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)(3)、作為框架柱在框架平面外的支點，可減少

柱在框架平面外的計算長度。2)分類上層柱間支撐：吊車梁上部的柱間支撐。下層柱間支撐：吊車梁下部的柱間支撐。第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)W_W+I剛性系桿I(c)第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)(a)上層柱間支撐(hì屋蓋垂直支撐。I圖9

.3

.

1柱

間

支

撐

布

置下層柱間支撐3)設置規(guī)定：>每列柱都必須設置柱間支撐；>多跨廠房的中列柱的柱間支撐宜與其邊列柱的柱間支撐

布置在同一柱間；>每列柱頂均要布置剛性系桿；>下層柱間支撐一般宜布置在溫度區(qū)段的中部，以減少縱向溫度應力的影響。下層柱間支撐與柱和吊車梁一起

在縱向組成剛性很大的懸臂桁架。為了使縱向構(gòu)件在溫

度發(fā)生變化時能較自由地伸縮，盡量減少溫度應力，下

層支撐應該設在溫度區(qū)段中部。第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)只有當?shù)踯囄恢酶叨囬g總長度又很短時放在兩

端才是合理的。此時下層支撐設在兩端不會產(chǎn)生很大

的溫度應力，而對廠房縱向剛度卻能提高很多時。>當溫度區(qū)段小于90m時，在它的中央設置一道下層支

撐(圖9.3.1,a);如果溫度區(qū)段長度超過90m,則在

它的1/3點處各設一道支撐(如圖)第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)>下層柱間支撐應在柱的兩個肢的平面內(nèi)成對設

置，與外墻墻架有聯(lián)系的邊列柱可僅設在內(nèi)側(cè)，

但重級工作制吊車的廠房外側(cè)也同樣設置支撐。

>上層柱間支撐除廠要在下層柱間支撐布置的柱

間設置外，還應當在每個溫度區(qū)段的兩端設置。

>上層柱間支撐宜在柱的兩側(cè)設置，只有在無人

孔而柱截面高度不大的情況下才可沿柱中心設

置一道。第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)4)形式：十字交叉式、八字式、門架式等(圖9.3.2).十字交叉支撐：構(gòu)造簡單、傳力直接、用料節(jié)省，使用最為普遍，其斜桿傾角宜為45°左右.門架式：當柱間距較大或十字撐妨礙生產(chǎn)空間時采用.

>上層支撐在柱間距較大時可改用斜桿(圖9.3.2,d);>下層支撐高而不寬者可以用兩個十字形，高而剛度

要求嚴格者可以占用兩個開間(如圖)第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)>當柱間距較大或十字撐妨礙生產(chǎn)空間時，可采用門架

式支撐(圖d)。>圖

e

的支撐形式，上層為V

形，下層為人字形，它與吊

車梁系統(tǒng)的連接應做成能傳遞縱向水平力而豎向可自由

滑動的構(gòu)造。第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)(a)

(b)

(C)

(d)圖9.3.2柱間支撐的形式(e)第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)下層柱間

支撐的形式(a)單層十字形；(b)人字形；

(c)

門形；

(d)雙層十字形第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)

第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)(a)

十

字

形

；

(b)

人

字

形

；(c)V字形5)計算：按桁架計算(1)一般規(guī)定&上層柱間支撐承受端墻傳來的風力；下層柱間支撐除

承受端墻傳來的風力以外，還承受吊車的縱向水平荷載.

&在同一溫度區(qū)段的同一柱列設有兩道或兩道以上的柱間支撐時，全部縱向水平荷載(包括風力)由該柱列所

有支撐共同承受。第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)當支撐系統(tǒng)在柱的兩個肢的平面內(nèi)成對設

置時，在吊車肢的平面內(nèi)設置的下層支撐，除

承受吊車縱向水平荷載外，還承受與屋蓋肢下

層支撐按軸線距離分配傳來的風力；靠墻的外

肢平面內(nèi)設置的下層支撐，只承受由風荷引起

的與吊車肢下層支撐按軸線距離分配來的風力。第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)柱間支撐的交叉桿和圖9.3.2.d的上層斜撐桿和門形下層支撐的主要桿件一般按柔性桿件(拉

桿)設計，交叉桿趨向于受壓的桿件不參與工

作，其他的非交叉桿以及水平橫桿按壓桿設計。(2)荷載計算a.縱向風荷載第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)a.縱向風荷載由房屋兩端或一端(房屋設有中間伸縮

縫)的山墻及天窗架端壁傳來的縱向風荷載，按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》

(GB50009)的相關(guān)規(guī)定確定其設計值。b.吊車縱向水平荷載由吊車在軌道上縱向行駛所產(chǎn)生的剎車

力，

一般按不多于兩臺吊車計算，該荷載的

設計值可由下式?jīng)Q定：第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)T=0.1Pmax格構(gòu)柱吊車梁工程實例第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)式中：Pmax

為吊車剎車車輪的最大設計輪壓，剎車輪數(shù)一般為吊車一側(cè)輪數(shù)的一半。C.

縱向地震作用位于抗震設防烈度7度及以上地區(qū)的單層廠房鋼結(jié)

構(gòu)，應根據(jù)其抗震設防標準，按《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011)9.2節(jié)相關(guān)規(guī)定確定其縱向地震作用設計值第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)(3)支撐構(gòu)件內(nèi)力計算n

計算各支撐桿件的內(nèi)力時，假設各連接節(jié)點均為鉸接，

并忽略各桿件的偏心影響，即各桿件均可按軸心受拉

或軸心受壓構(gòu)件計算。第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)4)支撐構(gòu)件截面驗算a.

支撐構(gòu)件的長細比驗算支撐的截面尺寸一般由桿件的長細比按構(gòu)造要求

確定，即首先應滿足其容許長細比的要求：式中[λ]為支撐桿件的容許長細比。計算支撐桿件的入max

時，應符合下列規(guī)定：(1)張緊圓鋼拉條的長細比不受限制。(2)十字交叉支撐斜桿的計算長度：平面內(nèi)計算長度：取節(jié)點中心到交叉點間的距離；平面外的計算長度：當按拉桿設計時，取節(jié)點中心間的距

離I(交叉點不作為節(jié)點考慮);第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)項

次桿件類別桿件相交情況平面外的計算長度1壓桿相交的另一桿受壓，兩桿在交

叉點均不中斷2相交的另一桿受拉，兩桿中有一桿在交叉點中斷，但以節(jié)點板搭接3相交的另一桿受拉，兩桿在交

又點均不中斷4相交的另一桿受拉，此拉桿在

交叉點中斷，但以節(jié)點板搭接5拉桿l=1第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)注1

.

表中N為所計算桿的內(nèi)力，No

為相交另一桿的內(nèi)力，均為絕對值。兩桿均受壓時，取

No≤N,兩桿截面應相同。2.

當確定交叉腹桿中單角鋼桿件斜平面內(nèi)的長細比時，計算長度應取節(jié)點中心至交叉點

的距離。表8.3.1

交叉腹桿平面外的計算長度(3)計算單角鋼桿件的長細比時，應采用角鋼最小回轉(zhuǎn)半

徑；但計算在交叉點相互連接的單角鋼交叉桿件在支

撐平面外的長細比時，應采用與角鋼肢邊平行軸的回

轉(zhuǎn)半徑。(4)雙片支撐的單肢桿件在平面外的計算長度，可取橫向聯(lián)系桿之間的距離。第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)b.支撐構(gòu)件的強度和穩(wěn)定性驗算。支撐構(gòu)件的內(nèi)力求出后，按上冊教材公式驗算構(gòu)件

的強度和穩(wěn)定性。由于支撐系統(tǒng)受力方向的可變性，為防止支撐的

某些桿件受壓失穩(wěn)導致整個支撐系統(tǒng)失效，除按拉桿

設計的交叉腹桿外，其他桿件均應按壓桿設計第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)第二節(jié)

屋蓋結(jié)構(gòu)確定屋架形式的原則：滿足使用要求屋架外形應與屋面材料的排水要求相適應。三角形屋架：適合于波形石棉瓦、瓦楞鐵皮，坡度一般在1/3~1/2梯形屋架：壓型鋼板和大型鋼筋混凝土屋面板，坡度一般在1/2~1/8第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)>

受力合理屋架外形應盡量和彎矩圖接近，使上下弦桿

內(nèi)力沿跨度方向分布較均勻，腹桿受力較??；腹桿的布置宜使短桿受壓，長桿受拉；荷載布置在節(jié)點上，減少弦桿局部受彎。第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)腹桿形式：斜腹桿受拉豎腹桿受壓

合理斜腹桿受壓豎腹桿受拉不合理再分式腹桿：減少受壓上弦節(jié)間尺寸，避免節(jié)間的附加彎矩也減少了上弦桿在屋架平面內(nèi)的長比。交叉式腹桿：主要用于可能從不同方向受力

的支撐體系。第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)再分式腹桿交叉式腹桿三屋蓋支撐平面屋架在屋架平面外的剛度和穩(wěn)定性很差，不能

承受水平荷載。因此，為使屋架結(jié)構(gòu)有足夠的空

間剛度和穩(wěn)定性，必須在屋架間設置支撐系統(tǒng)。第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)上弦橫向水平支撐下弦橫向水平支撐

下弦縱向水平支撐

垂直支撐系桿組成

第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)檁條屋面板上弦橫向水平支撐垂直支撐下弦橫向水平支撐第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)屋蓋支撐的布置1)穩(wěn)定和風荷載傳遞。>橫向支撐間距大于60

m

時，中間增設。屋面為大型屋面板，且屋面板有三點與屋架上

弦牢固連接時，可不設。但一般高空作業(yè)較難

保證，還是設上弦橫向支撐，大型屋面板起系

桿的作用。有天窗架時，上弦橫向支撐仍需布置。

(均需設置)2)下弦橫向水平支撐組成：屋架下弦桿、斜桿、系桿第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)上弦橫向水平支撐上弦橫向水平支撐布置圖柔性系桿柔性系桿剛性系桿屋架上弦平面333)下弦縱向水平支撐組成：系桿、斜桿布置：屋架兩邊第一

節(jié)間，與橫向支撐形成封閉

框。以下情況需設置下弦縱向水平支撐：有振動設備、屋架下弦有吊軌、有托架時；有重級工作制吊車或起重量較大的中輕工作制

吊車；房屋跨度較大、空間剛度要求較高時，均需設

置下弦縱向水平支撐。第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)下弦水平支撐布置圖4)垂直支撐組成：系桿、斜桿布

置

：口所有房屋中均應設置垂直支撐?？谔菪挝菁茉诳缍萀≤30m,三角形屋架在跨度L≤24m

時，僅在跨度中央設置一道.當跨度大于上述數(shù)值時宜在跨度1/3

附近或天窗架側(cè)柱外設

置兩道

?？谔菪挝菁懿环挚缍却笮?，其兩端還應各設置一道，

當有托架時則由托架代替。第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)無天窗，跨度I<30m,布置在屋架兩端、跨中；無天窗，跨度l>30m,布置在屋架兩端、跨度l/3

處；有天窗，跨度l<30m,布置在屋架兩端、跨中、天窗架兩

端

；有天窗，跨度l>30m,布置在屋架兩端、跨度l/3

處、天窗架兩端；第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)布置原則：(1)梯形或平行弦屋架5)系桿：剛性系桿：能承受拉力也能承受壓力的系桿。柔性系桿：只能承受拉力的系桿。作用：為沒有參與組成空間穩(wěn)定體的屋架提供

上下弦的側(cè)向支承點。布

置

：垂直支撐平面內(nèi)設上下通長系桿；>

水平橫向支撐在第二開間時，端屋架需與第二榀屋架用剛性系桿連接；屋脊節(jié)點及主要支承點處需設置剛性系桿；第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)b)有天窗葉星來上候向支增以及星來下似齡向和向支排右c)天窗家上分做向史排有餐b)c)3、

形式、計算、構(gòu)造：支撐一般呈平行弦桁架，受力較小，按容許長細比

和構(gòu)造要求是：拉桿：[λ]=400壓桿：[λ]=200當屋架下弦標高大于15m,

基本風壓大于0.5kN/m2

時，與抗風柱連接的水平支撐承受和傳遞風荷載。(計算簡圖如圖)假定壓桿不起作用，變?yōu)殪o定桁架，簡化計算。第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)|1

1-

1第一章

單層廠房結(jié)構(gòu)第1節(jié)緒論凡是建筑結(jié)構(gòu)的形體成三維空間性狀，在荷載作

用下具有三維受力特性、呈立體工作狀態(tài)的結(jié)構(gòu)稱為空

間結(jié)構(gòu)。日常生活中空間結(jié)構(gòu)的例子，如草帽、折扇、簸箕、

笆籮等。觀察自然界我們會發(fā)現(xiàn)許多空間結(jié)構(gòu)，如蛋殼、

烏龜殼、蚌殼、花生殼各種植物種子的外殼等，適合于

各自的大自然環(huán)境，是一種受力性能很好的空間結(jié)構(gòu)(薄殼結(jié)構(gòu));蜂窩也是空間結(jié)構(gòu)(空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu));蜘蛛

網(wǎng)屬于索網(wǎng)結(jié)構(gòu)；肥皂泡是典型的空間結(jié)構(gòu)(充氣薄膜

結(jié)構(gòu))。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)(a)

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

(b)

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)圖1.2

空間結(jié)構(gòu)高次超靜定，三向受力，非線性，大變形。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)平面結(jié)構(gòu)：梁、屋架、框架、剛架、拱；單向受力，計算理論成熟；第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)二、大跨度空間結(jié)構(gòu)的特點1)

自重輕，經(jīng)濟性好。目前大部分空間結(jié)構(gòu)都采用鋼材、

膜材等制作，輕質(zhì)高強材料的運用使結(jié)構(gòu)自重大大減輕。(2)剛度好，抗震性能好。由于空間結(jié)構(gòu)具有三維受力特性，內(nèi)力均勻，對集中荷載的分散性較強，所以能很

好的承受不對稱荷載或較大的集中荷載，整體剛度大。(3)便于工業(yè)化生產(chǎn)?？臻g結(jié)構(gòu)的構(gòu)件通常在工廠中制

作，在工地上可以很快地安裝起來。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)(4)形式多樣化，造型美觀。空間結(jié)構(gòu)的形式豐富多彩，千變?nèi)f化，個性鮮明，為建筑師的自由建筑創(chuàng)作提供了廣闊的想象空間?！壳按罂缍冉Y(jié)構(gòu)的建造和所采用的技術(shù)已成為衡量一個國家建筑水平

的重要標志，許多宏偉而富有特色的大跨度建筑已成為當?shù)氐南笳餍詷酥竞椭娜宋木坝^。成為標

志性建筑；(5)建筑、結(jié)構(gòu)和使用功能的統(tǒng)一。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)三、空間結(jié)構(gòu)的分類1、按空間結(jié)構(gòu)的受力特點來劃分(1)剛性空間結(jié)構(gòu)剛性空間結(jié)構(gòu)體系是指剛性構(gòu)件構(gòu)成的具有很好剛度的

空間結(jié)構(gòu)體系。包括薄殼結(jié)構(gòu)、空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)以及立

體桁架結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土薄殼在施工中耗用模板及腳手架較多，所需

勞動量較大，費用高，高空澆筑或吊裝費工費時。因

此，薄殼結(jié)構(gòu)的應用近年來有所減少。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)(a)

南京會展中心第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)(b)

沈陽奧體中心(2)柔性空間結(jié)構(gòu)柔性空間結(jié)構(gòu)體系是指由柔性構(gòu)件構(gòu)成，如鋼索、薄膜

等，通過施加預應力而形成的具有一定剛度的空間結(jié)構(gòu)

體系。結(jié)構(gòu)的形體由體系內(nèi)部的預應力來決定。包括懸

索結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)和張拉整體結(jié)構(gòu)等。(3)雜交結(jié)構(gòu)體系將幾種不同類型的結(jié)構(gòu)體系組合成為一種新的結(jié)構(gòu)體

系。雜交體系按照其組合方式的不同可分為以下三類：第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)第一類為剛性結(jié)構(gòu)體系之間的組合，如組合網(wǎng)架、組合網(wǎng)殼、拱支網(wǎng)殼等；第二類為柔性結(jié)構(gòu)體系與剛性結(jié)構(gòu)體系的組合，屬于半剛性結(jié)構(gòu)，這種又可分為斜拉結(jié)構(gòu)、拉索預應力結(jié)構(gòu)、張弦結(jié)構(gòu)、支承膜結(jié)構(gòu)等。第三類為柔性體系之間的組合，如柔性拉索與索網(wǎng)的雜

交，柔性拉索與膜材之間的組合形成的索-膜結(jié)構(gòu)。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)第二章.雜交結(jié)構(gòu)懸索、索膜、

張拉受拉為主，高強材料幾何非線性結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)混合體系：受壓剛性，受拉柔性；張弦桁架，預應力索拱。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)2、按單元劃分將組成空間結(jié)構(gòu)的基本單元歸納為五種，即板殼單元、梁單元、桿單元、索單元和膜單元。

一種單元或多種單

元集合便構(gòu)成各種各樣具體形式的空間結(jié)構(gòu)，見圖表1。

如網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中，單層網(wǎng)殼由梁單元組成，而雙層網(wǎng)殼由

桿單元組成，這樣單雙層網(wǎng)殼分屬于兩種不同的結(jié)構(gòu)。

另外，這種劃分對尚未出現(xiàn)的新結(jié)構(gòu)形式留有較大空間。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)四、大跨度空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展圣彼得大教堂第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)羅馬萬神廟第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)當代空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展悉尼歌劇院第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)首都體育館，矩形平板網(wǎng)架，1967,122×99×6

m,平行弦桁架，用鋼量65

kg/m2;第二節(jié)平面承重的大跨度鋼結(jié)構(gòu)1、

梁式結(jié)構(gòu)體系梁式結(jié)構(gòu)體系一般采用簡支桁架的形式，桁架的優(yōu)點

是制作與安裝都比較簡單，其上、下弦及腹桿僅承受拉

力或壓力，對支座也沒有橫推力。適用跨度：40

60

m,

更大的跨度由于耗鋼量過大而不經(jīng)濟。重點是支撐系統(tǒng)的布置，對保證整個結(jié)構(gòu)體系

的整體剛度是非常重要的。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度梁式結(jié)構(gòu)的外形及腹桿體系，決定于跨度、屋

面型式及吊天棚結(jié)構(gòu)的形式，常用的有梯形和拱桁

架。按重量最優(yōu)確定的桁架的高跨比一般為1/61/8。常用形式：(

1

)

角

鋼

(

或T

型鋼)桁架(2)H

型鋼重型桁架*(3)鋼管桁架(圓鋼管或矩形管)

*桁架設計的難點在節(jié)點和支座，跨度大于35~40m時，梁式結(jié)構(gòu)的支座之一必須作成可移動的，以減小對支承墻體或支柱傳遞的橫向

反力，橫向反力一般由屋架下弦的彈性變形產(chǎn)生。*第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)第二章上海證卷大廈連接兩幢主樓

的天橋桁架跨度63m,

共支承著從

17層至26層共8個

樓層，采用了H

型鋼

重型桁架。大跨度房屋結(jié)構(gòu)第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)上海浦東國際機場上海浦東國際機場候機樓屋架梁跨度83m,跨中高度超過11m,

單榀屋架梁重55噸。為了增加屋架結(jié)構(gòu)的剛度，同時為保證屋

架梁在風吸力作用下始終處于受拉狀態(tài)，下弦

布置了一根預應力鋼索，對下弦施加足夠的預

應

力

。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)平面圖(

1

)

角

鋼

(

或T型鋼)桁架一般用節(jié)點板連接。隨著熱軋H

型鋼在我國投產(chǎn)，剖分T

型鋼用于

桁架弦桿或腹桿的情況越來越多。

T

型鋼桁架的

優(yōu)點是：無離縫、防腐易處理、用鋼量省。問

題

：(1)節(jié)點施工不方便；(2)節(jié)點構(gòu)造方式不同，節(jié)點內(nèi)的應力狀態(tài)更

加復雜。第

章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)(2)H型鋼重型桁架桁架節(jié)點鉸接是一種近似，條件是桿件較細長，

以H

型鋼作弦桿或腹桿的重型桁架，設計時應注

意節(jié)點的次應力，或按剛接節(jié)點設計，對重要

的節(jié)點還應進行有限元分析。(3)鋼管桁架(圓管或矩形管)鋼管桁架節(jié)點受力復雜。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)直接焊接的平面圓鋼管節(jié)點a)X

型節(jié)點；b)T型或Y型節(jié)點；c)K

型節(jié)點第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)e)TT

型節(jié)點；f)KK

型節(jié)點直接焊接的空間圓鋼管節(jié)點第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)XX

型管節(jié)點：XX

型管節(jié)點較少。直接焊接的矩形管(含方管)平面管節(jié)點a)T、Y

型節(jié)點；b)X

型節(jié)點；c)K、N型節(jié)點，有間隙；d)K

、N

型節(jié)點，搭接第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)管結(jié)構(gòu)的適用范圍：不直接承受動力荷載。對于承受交變荷載的直接焊接鋼

管節(jié)點，其疲勞問題遠較其它型鋼桿件節(jié)點受力情況復

雜。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)第二節(jié)框架結(jié)構(gòu)體系與梁式結(jié)構(gòu)體系相比，框架式體系比較經(jīng)濟，且

橫梁高度可以取得比梁式結(jié)構(gòu)的高度小，剛度也較大，

常用于工業(yè)建筑?？蚣苤_可以作成鉸接，也可以作成剛接。無

鉸框架剛度更好，用鋼量省、便于安裝，但這種框架

對溫度作用比較敏感，對基礎及地基的要求較高。主要有實腹式和格構(gòu)式兩大類。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)(1)實腹式框架結(jié)構(gòu)體系實腹式框架適用于跨度不太大(

L=18～60m)

的

框架結(jié)構(gòu)。它的優(yōu)點是制作簡單、便于運輸，還能降低房

屋高度。實腹框架常設計成鉸接柱腳。由于框架支座彎矩的卸載作用使實腹框架的橫梁高度

不大，可取跨度的1/30～1/40。在我國得到大力發(fā)展的輕型門式剛架結(jié)構(gòu)，是實腹

式框架結(jié)構(gòu)體系的一種，其特點是屋蓋及墻體均采用壓型

鋼板，結(jié)構(gòu)主要承受自身的重量。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)輕型門式剛架結(jié)構(gòu)設計門式剛架是一種有效利用材料的結(jié)構(gòu)形式。由于構(gòu)件尺寸小，房屋高度相應降低，減輕了建筑體積和重量。構(gòu)件可以在工廠批量生產(chǎn)，工地安裝用高強螺栓連接，簡便

而迅速，施工期短。同時，門式剛架造型簡潔美觀，在房

屋建筑中可適用于覆蓋大面積的單跨、多跨等廠房、倉庫

和各類公共建筑。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)1

建筑特點(1)輕型化，屋蓋及墻體均為壓型鋼板，以減輕建筑自重；(2)吊車噸位：A1~A5

工作級別的橋式吊車

≤

20

t;懸掛式起重機

≤

3t。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)抗風柱WINDCOLUMN

山墻板交叉拉索CROSSBRACING第二章大跨度房屋結(jié)構(gòu)屋面板ROOF

coVERING吊車CRANE采光帶TOPLIGHT隔熱墻板INSULATION板

口EAVE

橡條

STRUT

PURLINFRAME輔助梁GIRT吊車梁CRANE

BEAMSIDEWALLcOVERING主框架

MAIN句級墻第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)2

結(jié)構(gòu)特點(1)主體結(jié)構(gòu)采用門式剛架，剛架可以是單跨、雙跨

或多跨，還可帶附跨。把中柱做成搖擺柱體現(xiàn)了材料集中使用的原則。大跨度房屋結(jié)構(gòu)第二章(b)(e)(c)(d)(a)第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)(2)采用變化構(gòu)件截面的手段以適應彎矩變化是門式

剛架輕型化的技術(shù)措施之一。柱腳常用鉸接，

(當有橋

式吊車時用等截面、柱腳固定)。(

3

)

剛

架間距一般

6

m

左右，亦可采用

7.5~9m,

間距太大將增加檁條的用鋼量。溫度區(qū)段長度：縱向≤300

m;

橫向≤150

m

。當不超過以上數(shù)值時，

一般情況下可不

考慮溫度應力和溫度變形的影響。柱間支撐的縱向水平剛度較單獨柱大得多(

約

1

0

~

2

0

倍

)

,

故

廠

房

縱

向

溫

度

變

形

的

不動點接近于柱間支撐的中點(有兩道柱間支撐

時，為兩支撐距離的中點)。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)不動成-道支排兩道支排第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)當溫度區(qū)段長度超過規(guī)范規(guī)定的數(shù)值時，應進行

溫度應力的計算或設置溫度伸縮縫。溫度伸縮縫的兩種做法：a.

在搭接檁條的螺栓連接處采用長圓孔；b.

設置雙柱。此外，吊車梁與柱的連接宜采用長圓孔。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)(4

)

剛

架

斜

梁

的

坡

度

取

決

于

屋

面

排

水

坡

度

，

一般i=1/8~1/20。

~減小構(gòu)件腹板厚度，

一般腹板壁厚在410mm,(4mm

是規(guī)程規(guī)定的下限),主要利

用腹板截面的屈曲后強度。《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》

CECS102:2002

推薦采用Q235、Q345

鋼材。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)(5)

檁條采用冷彎薄壁型鋼，截面一般為C

型鋼或Z型鋼(坡度較大時，可以做到主軸與地面平行)。檁條壁厚

一般1.5~3.0

mm,1.5mm

為規(guī)范規(guī)定的下限。新修定的國家標準《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》

GB50018-2002已取消了壁厚6

mm

上限的規(guī)定，板厚由

設計者自行掌握(未試驗),我國目前已能生產(chǎn)12.5

mm厚的冷彎薄壁型鋼。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)(6)支撐體系：必須設屋蓋支撐系統(tǒng)和柱間支撐系統(tǒng)。屋蓋支撐布置

在溫度區(qū)段的兩端或端部第二開間(此時第一開間設剛

性系桿)。柱間支撐設在與屋蓋支撐相同的柱間，無吊車時，間

距一般30~45

m,

不大于60

m。

有吊車時柱間支撐宜設

在溫度區(qū)段中部。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)支撐一般為十字交叉，截面采用張緊的圓鋼或小角鋼。(a)

楔形墊塊

(b)

弧形支承板4

檁條的設計特點(1)檁條為薄壁構(gòu)件，在受力狀態(tài)其組成板件可能喪失局

部穩(wěn)定而產(chǎn)生屈曲，但屈曲后仍能承載(利用薄膜效應，

即張力場)。設計中利用其屈曲后強度，

一般采用有效截

面的方法進行強度計算。(2)檁條的整體穩(wěn)定計算分為兩種情況：a.

風壓力作用下，

一般壓型鋼板(條件是有足夠的抗剪

件)和受壓區(qū)設置的檁間拉條能起側(cè)向約束作用。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)b.

在風吸力作用下，下翼緣受壓(連續(xù)設置的檁條在風壓力作用下也有類似情況),受力狀態(tài)類似彈性地基

梁，有研究認為可按彈性地基梁的壓桿計算，受拉翼緣

對其的約束作用視為彈性地基梁的作用，截面扭轉(zhuǎn)和側(cè)

向彎曲效應等效轉(zhuǎn)化為作用于下翼緣的側(cè)向荷載，以簡

化計算。也可采用構(gòu)造要求，如設置隅撐。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)檁條的構(gòu)造處理——加隅撐*5

構(gòu)件設計的特點(1)斜梁軸力較大，

一般按壓彎構(gòu)件設計，須滿足強度、

整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定的要求。工字形截面的腹板也可按

考慮屈曲后強度進行設計，但最大高厚比不宜大于250。(2)當采用變截面門式剛架時，剛架柱為楔形，其在剛

架平面內(nèi)的計算長度系數(shù)、不能再套用《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)

范》,

*

規(guī)程另有特殊規(guī)定。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)6

變形控制適當放寬框架梁的撓度及框架柱柱頂位移的限值，是

門式剛架輕型化的一項保證。如：剛架柱頂位移限值第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)無吊車、采用輕形墻板

無吊車、采用砌體墻有吊車、吊車有駕駛室

有吊車、地面操作框架斜梁撓度h/60(h/150)h/100(h/150)h/400h/180(h/400)

L/180(L/400)7

節(jié)點設計(1)門式剛架結(jié)構(gòu)一般在梁柱節(jié)點及框架梁的跨中劃

分運送和安裝單元。門式剛架斜梁與柱的連接可采用端板豎放、端板橫放

和端板斜放三種形式。(2)為保證節(jié)點的剛度，節(jié)點應采用摩擦型或承壓型

高強度螺栓連接，

一般成對布置。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)梁與柱的剛性連接節(jié)點(d)

斜

梁

拼

接(c)

端

板

斜

放(b)

端

板

橫

放(a)端

板

豎

放第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)(3)門式剛架的柱腳構(gòu)造(a)

一對錨栓的

鉸接柱腳(b)

兩對錨栓的

鉸接柱腳(c)

帶加勁肋的

剛接柱腳(d)帶靴梁的

剛接柱腳(2)格構(gòu)式框架結(jié)構(gòu)體系當跨度大于60m

時，實腹式框架不太經(jīng)濟，此時可采

用格構(gòu)式，最大可做到150m。通常設計成變截面，框架橫梁的高跨比1/12～1/20

范圍內(nèi)選取。內(nèi)力及變形的計算當跨度不大時，格構(gòu)式普通框架可以取換算剛度，折

算成與其等效的實腹框架求解內(nèi)力。當跨度較大時，必

須考慮全部腹桿的變形進行計算。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)第四節(jié)拱式結(jié)構(gòu)體系拱式結(jié)構(gòu)外形美觀，體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)受力與建筑造型的完美結(jié)合，是大跨度鋼結(jié)構(gòu)中一種重要的形式。第二章大跨度房屋結(jié)構(gòu)拱的特點(1)拱身主要承受軸力，當跨度較大(如超過

80~100m)

時，較梁式結(jié)構(gòu)和框架式結(jié)構(gòu)更經(jīng)濟。(2)

形式有兩鉸拱、三鉸拱和無鉸拱。使用最多的

是雙鉸拱，優(yōu)點是安裝和制造較簡單，鉸處可自由轉(zhuǎn)動，

溫度應力也較低。無鉸拱跨中彎矩分布最有利，但需要較強的基礎，溫度應力也較大。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)(a)

(b)

(c)雙鉸拱

三鉸拱

無鉸拱第二

章

大

跨度房屋結(jié)構(gòu)(3)拱的水平推力較大，對支座的要求較高。為減輕水

平推力，可設置水平拉桿或采用橡膠支座。在加蓋的體育場、展覽館以及飛機庫里，拱的支座常常

是房屋的墻體、看臺等。沒有橫墻或看臺的情況下則要求

設置拱扶壁以承受拱的水平推力。(4)拱截面分實腹式和桁架式兩種，

一般為等截面。拱

身所受彎矩較小，因而截面高度不大，實腹式可取

1/50~1/80,

桁架式可取1/30~1/60。拱截面可采用H

型鋼、雙角鋼、

T

型鋼、槽鋼、圓鋼管

和方鋼管等。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)拱的設計(1)拱軸線的形狀應盡可能選擇與壓力曲線接近。

對稱并沿拱弦線均布的荷載起主要作用時，宜采用二

次拋物線(與彎矩圖接近)。為簡化拱的設計與制造，

也可用圓弧代替，對扁平拱不會引起內(nèi)力實質(zhì)性的變

化。對于自重很大的高拱，宜采用懸鏈線外形。在風

荷載作用下，由于壓力線變化較大，拱的外形宜取兩極限壓力線的中間線。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)(2)風荷載是拱結(jié)構(gòu)計算中一項非常重要的荷載，特

別應注意風吸力對拱結(jié)構(gòu)的影響，還應考慮側(cè)風壓或

端風壓作用在建筑物上的情況。(3)平面的拱式結(jié)構(gòu)為一

受壓曲桿，應按壓彎桿件設

計，拱在彎矩作用平面內(nèi)需要驗算強度和穩(wěn)定性。因

曲桿平衡微分方程的求解比較困難，目前只能按彈性

方法近似求解桿件的臨界力，現(xiàn)行規(guī)范暫時還沒有曲

桿計算長度取值的規(guī)定。拱的計算長度系數(shù)與拱的形

狀、拱的矢高f

與拱跨

|的比值有關(guān)第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)(4)拱在彎矩作用平面外的剛度如果與平面內(nèi)相差

很大，受壓時容易產(chǎn)生平面外的失穩(wěn)，應利用沿房屋

長度方向設置的橫向支撐系統(tǒng)及檁條體系作為平面外

的支撐點。同時，還應按壓彎桿件驗算平面外的穩(wěn)定。(5)拱的支座鉸可以有不同的形式。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)6)平衡式鉸申

由中樞軸平衡座電

山拱腳的構(gòu)造4三

三……

…

…

…言第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)(6)三鉸拱中的拱

a)b)頂鉸是構(gòu)造設計的難

點，格構(gòu)式拱在支座

鉸和拱頂鉸的部位，

其截面需改變?yōu)閷嵏?/p>

式，同時還需設置適

當?shù)募觿爬撸詡鬟f

較大的集中反力。第二章大跨度房屋結(jié)構(gòu)第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)重慶出口加工區(qū)卡口第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)壓型鋼板波紋拱屋蓋也是拱式結(jié)構(gòu)的一種，最大跨度可

做到60m,造價極低，且施工速度快。缺點是隔熱保

溫效果差，在不對稱荷載和集中荷載作用下易喪失整體穩(wěn)

定

。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)達州市體育場效果圖達州市體育場看臺挑棚采用了在節(jié)點處相貫連接的圓鋼管空間桁架結(jié)構(gòu)，拱頂為覆蓋的膜結(jié)構(gòu)。圓鋼管空間桁架的主拱跨度為240m,

與主拱垂直的次拱最大跨度34

m。主拱截面為菱形空間桁架，次拱為三角形空間桁架，

次拱與主拱間均采用相貫連接。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)主、次拱均采用鋼管桁架第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)主、次拱截面形狀由于屋面采用膜結(jié)構(gòu)，自重較輕，內(nèi)力計算中風荷載起控制作用。同時由于結(jié)構(gòu)體型復雜，對風荷載體型系數(shù)的取值很難套用現(xiàn)成的數(shù)據(jù)，因而對風荷載的計算考慮了幾種不

同的情況。(1)風壓力作用；(2)風吸力作用；(3)半跨壓力半跨吸力作用。第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)主、次拱鋼桁架原平面布置圖第二章

大跨度房屋結(jié)構(gòu)修改后的結(jié)構(gòu)平面布置圖第

一

節(jié)概述1、

層房屋結(jié)構(gòu)類型《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(高規(guī))JGJ3-

2002

、J186-2002規(guī)定10層及10

層以上或高度

超過28

m的建筑，稱為高層建筑多層及高層建筑的大致范圍：多層建筑：2-8(10)層；高層建筑：

>8

(

10

)層；習慣上，對其中8

(10)

-

18層的建筑又稱為小高第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)層建筑，18-40

層的建筑稱為高層建筑，>40層

的建筑稱為超高層建筑。多層及高層建筑常用的結(jié)構(gòu)體系：框架結(jié)構(gòu)、剪力

墻結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、框架-筒體

結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)的特點：建筑平面布置靈活，立面處理容易，可適應不同房屋造型；但側(cè)移剛度相對較小，房屋高度不宜過高第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)第二節(jié)

高層鋼結(jié)構(gòu)的建模特點高層鋼結(jié)構(gòu)往往帶有，型鋼構(gòu)件、鋼管構(gòu)件、鋼板

剪力墻等等特殊的結(jié)構(gòu)形式，設計時，應分別滿足

相應的設計規(guī)范、規(guī)程。對一些特殊工程，還應作

模型試驗。高層鋼結(jié)構(gòu)的建模，與高層混凝土結(jié)構(gòu)的要求基本

上符合，盡量避免錯層、樓板不連續(xù)、平立面不規(guī)

則、扭轉(zhuǎn)不規(guī)則。第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)>高層鋼結(jié)構(gòu)往往采用大量的支撐，超高層鋼結(jié)構(gòu)大

量采用支撐轉(zhuǎn)換層、剛性層。建模時應盡量避免越

層支撐。>在高層混凝土結(jié)構(gòu)的頂部加有鋼塔時，建模要根據(jù)

這類結(jié)構(gòu)合理分析的需要。如：整體建模分析、分

開建模分析等等。更要考慮等效質(zhì)量、荷載的合理

作

用

。>應特別注意混合結(jié)構(gòu)的建模方法。如剪立墻與鋼梁

的連接。第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)高層鋼結(jié)構(gòu)——支撐為主要抗側(cè)力結(jié)構(gòu)文件工具(E)[繪圖](D)[PKPM

編輯](M)

[字符](O[尺寸標注](N[圖層](L

[查詢](D[顯示](W[設置](S[幫助H)田

寸

歐

Q[軸側(cè)圖]

顯示上層換層顯示

全樓顯示

保存文件改變視角圖形輸出?回前菜單ET重生成完畢

坐標

網(wǎng)格又絲

網(wǎng)格捕捉節(jié)點捕捉

角度捕捉標準層號：18_□SATWE

數(shù)據(jù)前處理(2005年4月)文件工具(E[繪圖](D[PKPM編輯(M

[字符](9

[尺寸標注](N[圖層]L

[查詢](D

[顯示](D[設置](S[幫助

]H圖

形

文

件

名

：FLR13.T命

令

：重生成完畢.0封新郵件[軸側(cè)圖]顯示上層》換層顯示全樓顯示

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?回前菜單EK坐標網(wǎng)格叉絲網(wǎng)格捕捉

|節(jié)點捕捉角度捕捉第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)1、高層鋼結(jié)構(gòu)的設計控制在分析高層鋼結(jié)構(gòu)時，P-△效應一般總是要考慮的

,其它的設計選擇應根據(jù)相應的規(guī)范、規(guī)程而定。梁柱節(jié)點域的變形問題：目前程序沒有考慮梁柱節(jié)點域的剪切變形，這也是一個復雜問題。如考慮節(jié)

點域變形，而梁柱采用節(jié)點以外的長度，與不考慮

節(jié)點變形，而梁柱采用形心長度。這兩種分析模型

,對結(jié)構(gòu)影響變化有多大，目前研究較少。第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)節(jié)點剪切變形與節(jié)點域的加固程度有關(guān)，所以也不容易合理地估計?？傊?，只要對節(jié)點域加固，

一般可以不考慮節(jié)點域的剪切變形O第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)>

偏心支撐：在高層鋼結(jié)構(gòu)中設置偏心支撐，可以提高結(jié)構(gòu)的整體延性，避免支撐附近構(gòu)件內(nèi)力突變，通過

耗能梁吸收地震作用，從而達到抗震的目的。強柱弱梁的要求：根據(jù)《抗震規(guī)范》對鋼柱作“強柱弱梁”的驗算。但是可以有三個放松條件。所以用戶

可以對驗算結(jié)果酌情參考、調(diào)整。>

長細比驗算：當結(jié)構(gòu)設計是抗震設計控制，則長度系

數(shù)可以取1.0。第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)層間位移：抗震規(guī)范規(guī)定，當?shù)卣鹆ψ饔孟碌奈灰茟∮?/300,

當為高層鋼結(jié)構(gòu)時，可以放松到

1/250

。

同時還應考慮舒適度的要求，控制頂點的

加速度值。。有側(cè)移無側(cè)移：1。當樓層最大桿間位移小于

1/1000時，可以按無側(cè)移設計；2。當樓層最大

桿間位移大于1/1000但小于1/300

時，柱長度系

數(shù)可以按1.0設計

；3

。

當樓層最大桿間位移大于

1/300

時，應按有側(cè)移設計。第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)□混凝土柱的計算長度系數(shù)計算執(zhí)行混凝土規(guī)范7.3.11-3條柱配己筋計算原則按單偏壓計算

C

按雙偏壓計算確定

取消

應

用A)

幫助第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)信息

風

荷

載

信

息

|地震信

計

信

息

|配

筋信

息

荷

載

組?騰

慮

P-△效

應□梁柱重疊部分簡化為岡域?按高規(guī)或高鋼規(guī)進行構(gòu)件設計?鋼柱計算長度系數(shù)按有側(cè)移計算息

活

荷

信

息|

地

下

室

信

息結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)梁保護層厚度柱保護層厚度鋼構(gòu)件截面凈毛面積比調(diào)

整砌體130300.85考慮P-△效應信息結(jié)構(gòu)總

設體C坐kN標/m

)角(度)

鋼材容重

(kN/m3)

78裙房層數(shù)0轉(zhuǎn)換層所在層號

口地下室層數(shù)石墻元細分最大控制長度2□對所有樓層強制采用岡州生樓板假定

墻元側(cè)向節(jié)點信息內(nèi)

部

節(jié)

點C

出

口

節(jié)

點25口支撐體系結(jié)構(gòu)可以選擇“框剪結(jié)構(gòu)”確定

取消

應

用(

)

幫助合

地

下

室

信

息信

身結(jié)構(gòu)材料信息有填充墻鋼結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)體系花

前

結(jié)

構(gòu)恒活荷載計算信息

模擬施工加載1風荷載計算信息計算風荷載地震作用計算信息

計算水平地震作用第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)高層鋼結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇計

信

息信

息荷

息|

配

風結(jié)信筋

荷載

地設總信

載組震息

信砌調(diào)體整構(gòu)

息第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)0.25QO

的

調(diào)

整?按抗震規(guī)范(5.2.5)調(diào)整各樓層地震內(nèi)力

九度結(jié)構(gòu)及一級框架結(jié)構(gòu)梁柱鋼筋超配己系數(shù)指定的薄弱層個數(shù)回

各薄弱層層號地震作用調(diào)整連梁岡度折減系數(shù)

0.7中梁岡度放大系數(shù)

1注：邊梁岡度放大系數(shù)為(1+Bk)/2梁端負彎矩調(diào)幅系數(shù)

梁設計彎矩放大系數(shù)

梁扭矩折減系數(shù)剪力墻力強區(qū)起算層號1.15終止層號

13全樓地震作

用放

大

東

數(shù)

0.2Q。調(diào)整起始層號

頂

塔

樓

地

震1

F用□調(diào)整與框支柱相連的梁內(nèi)力信

息

活

荷

信

息砌

體

結(jié)

構(gòu)

調(diào)

整

信

息110.41計

信

息信

息確定幫助應

用

)取消荷地信

載筋

荷合

息息

信組

信設總配

風載

震1息第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)SATWE前處理---接PMCAD生成SATWE數(shù)居補充輸入及SATWE數(shù)據(jù)生成

C

圖

形

檢

查1.

分析與設計參數(shù)

補

卜

充定義

必

須

執(zhí)行2.

特殊構(gòu)件礻補卜充定義3.溫度荷載定義4.彈性支座/支座位移定義5.特殊風荷載定義6.多塔結(jié)構(gòu)礻卜充定義7.生成SATWE數(shù)據(jù)文件及數(shù)據(jù)檢查必須執(zhí)行)8.修改構(gòu)件計算長度系數(shù)9.水平風荷載查詢/修改10.人防荷載修改11.用戶指定0.2Q0調(diào)整系數(shù)12.查看數(shù)檢報告文1午CHECK.OUT)13.SATWE最親新更版說明

(README.SAT)應

用

退

出2、設計技術(shù)要點(1)在軟件編制中按照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、

《建筑抗震設計規(guī)范》、

《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》

及《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》對鋼構(gòu)件進行截面相應的截面強度、整體穩(wěn)定、局

部穩(wěn)定等的驗算。第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)(2)按《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》計算地震

力和地震參數(shù)，可對鋼柱進行0.25Qo的基底剪力調(diào)

整。>(3)在抗震規(guī)范的第八章中，對鋼柱、鋼梁和鋼支

撐以強制條文的方式，規(guī)定了桿件的寬厚比、高厚

比和長細比，所以當遇到不滿足強制性條文的規(guī)定

時，軟件將嚴格報錯，以提示用戶注意。第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)3、鋼結(jié)構(gòu)的整體分析鋼結(jié)構(gòu)的整體分析與混凝土結(jié)構(gòu)一樣，

不但要滿足抗震規(guī)范的相應條文，如：最小

基底剪力、薄弱層、層剛度比、位移比、周

期比、最大位移角等等控制，還應該根據(jù)鋼

結(jié)構(gòu)變形較大的特點，考慮偶然偏心、雙向

地震、二階變形效應，如：

P-△效應。對重要

的結(jié)構(gòu)還應考慮彈塑性變形分析，如：彈塑

性動力時程

分析、彈塑性靜力推覆分析。第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)當鋼結(jié)構(gòu)是由空間桿件組成，帶有大量的空洞、交錯結(jié)構(gòu)、空間斜交結(jié)構(gòu)，空間弧形構(gòu)件、支架、塔

架、桁架、屋架等等，在分析時會產(chǎn)生大量的獨立的

“彈性節(jié)點”,這就要求在建模、分析時注意：復雜

構(gòu)件連接應盡量選擇空間整體建模，如SPASCAD;

整

體分析時振型數(shù)應取得足夠的多，應以“有效質(zhì)量系

數(shù)”大于90%

為滿足依據(jù)。第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)鋼的彈性模量比混凝土大的多，對鋼結(jié)構(gòu)可以按“一次性加載”計算恒載。鋼結(jié)構(gòu)允許變形大，分析

應考慮P-△效應。考慮P-△效應后，

水平位移增大

約5%~10%。

一般當桿間位移大于1/250時應

該考慮P-△效應。鋼柱的“有側(cè)移”、或“無側(cè)移”選擇，可以按以

下原則考慮：(A)

當樓層最大桿間位移小于

1/1000時，可以按無側(cè)移設計；第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)>(

B)

當樓層最大桿間位移大于1

/

1

0

0

0

但小

于

1/300時，柱長度系數(shù)可以按1.0設計；

(

C)

當

樓

層最大桿間位移大于1/300時，應按有側(cè)移設計。目前軟件沒有考慮鋼梁柱節(jié)點的剪切變形，可以

通過加強鋼柱的節(jié)點域，如在節(jié)點中間夾焊綴板等方

法，來提高節(jié)點域的剛度，減少節(jié)點域的剪切變形。

這一點對H

型鋼的柱節(jié)點尤其重要，在高層鋼結(jié)構(gòu)設

計中也是要重點關(guān)注的。第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)3、鋼結(jié)構(gòu)的位移控制>(1)抗震規(guī)范規(guī)定，當?shù)卣鹆ψ饔孟碌奈灰茟∮?/p>

1/300,當結(jié)構(gòu)為高層鋼結(jié)構(gòu)時，可以放松到

1/250。同時還應考慮舒適度的要求，控制頂點的

加速度值。(2)同樣鋼結(jié)構(gòu)也應該有偶然偏心、雙向地震，并

且位移控制也要考慮偶然偏心和雙向地震。第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)4、鋼構(gòu)件的設計控制(1)當為轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)時，對轉(zhuǎn)換構(gòu)件也

要在“特殊構(gòu)件”中按“轉(zhuǎn)換梁”、“框支柱”定義，軟件在計算時將考慮

規(guī)范的要求，對轉(zhuǎn)換梁、框支柱進行地

震內(nèi)力放大。(2

)對于混合結(jié)構(gòu)，其中的鋼結(jié)構(gòu)部分

應按要求進行分析演算，對混凝土部分

則應參照有關(guān)相應的規(guī)范進行設計驗算。第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)(3)對于按支撐輸入的斜柱，應在“特殊構(gòu)件”定義

中把其兩端的連接屬性改為兩端剛接，這樣斜柱將

按支撐和柱設計驗算取大值。同樣當鋼梁產(chǎn)生軸力

時，鋼梁也應按鋼柱的方式驗算強度、穩(wěn)定，與受

彎構(gòu)件的驗算比較取大值控制。而且對兩端鉸接梁

還要按照水平支撐的要求，按支撐方式驗算。第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)5、

框架結(jié)構(gòu)的布置按照承重方案的不同劃分為三種：橫向承重、縱向承重和

縱橫向雙向承重。(1)柱網(wǎng)布置典型的柱網(wǎng)有內(nèi)廊式、等跨式和不等跨式。內(nèi)廊式

等跨式第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)受力合理(均勻、對稱、對直、貫通，盡量避免缺梁抽柱)第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)方便施工第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)(2)

.承重(豎向荷載)框架的布置橫向布置連系梁。橫向抗側(cè)剛度小。有利獲得較高凈空

?？v向布置連系梁。橫向抗側(cè)

剛度大。有利采光和通風?！M向框架承重方案·縱向框架承重方案第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)·縱橫向框架承重方案兩個方向均有較好的抗側(cè)剛度?？蚣艹兄胤桨概c樓蓋布置有關(guān)單向板樓蓋

雙向板樓蓋(3)框架的立面布置■規(guī)則框架

內(nèi)收第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)復式框架外挑錯層缺梁抽柱第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)6、

框架結(jié)構(gòu)計算簡圖一

、平面計算單元滿足結(jié)構(gòu)均勻、荷載均勻，將框架結(jié)構(gòu)的空間形式

簡化成平面形式，對橫向和縱向分別取圖示計算單元作為分析的對象如圖縱向框架L+L

一第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)二、計算模型的確定1.框架桿件用其軸線表示；桿件之間用節(jié)點表示；桿件長度用節(jié)點之間的距離表示。2.計算跨度取框架之間軸線距離；3.柱的計算高度可以取層高，底層柱一般渠道基

礎頂面的距離；4.跨度相差不超過10%時，按等跨計算內(nèi)力；5.屋面斜梁坡度不超過1/8時，按水平梁計算.第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)三、框架梁柱截面尺寸1.梁截面尺寸一般尺寸：h=(1/10-1/18)L,L

為梁的跨度；懸臂梁：h=(1/6-1/8)L.h不易大于凈跨的四分之一；截面寬度：b=(1/2-1/3)h,且不宜小于0.5

柱寬，且不應小于

250

mm2.

柱截面尺寸柱截面高度h=(1/15-1/20)H,H

為層高；柱截面寬度b=(1~2/3)h;第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)第三節(jié)

豎向荷載作用下框架分析的近似計算方法一

、豎向荷載下的分層法1、

基本假定框架沒有側(cè)移；每一層框架梁上的豎向荷載只對本層的梁及與本層梁相連的

框架柱產(chǎn)生彎矩和剪力，忽略對其它各層梁、柱的影響。2、簡化計算模型第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)多層框架在各層豎向荷載同時作用下的內(nèi)力，可以分解為

一系列開口框架進行計算。除底層柱子外，其余各層柱的

線剛度乘以0.9的折減系數(shù)，彎矩傳遞系數(shù)取為1/3。3、計算方法梁柱彎距★用彎矩分配法計算各開口框架的內(nèi)力；★開口框架梁的內(nèi)力即為原框架相應層的內(nèi)力；原框架

柱的內(nèi)力需將相鄰兩個開口框架中相同柱號的內(nèi)力疊加；★內(nèi)力疊加后對于不平衡彎矩較大的節(jié)點，可再作一次

分配，但不傳遞。第

章

高層房屋結(jié)構(gòu)第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)1.了解壓型鋼板組合樓板的驗算方法2.了解組合梁的設計要求第

3

節(jié)

壓

型

鋼

板

組

合

樓

(

屋

)

蓋

結(jié)

構(gòu)1.組合樓板的設計要求

2.組合梁的設計要求基本要求本節(jié)目錄3.1

組合樓板的設計要求使用壓型鋼板組合樓板，有利于各種復雜管線系統(tǒng)的

鋪設，在施工過程中，無傳統(tǒng)模板支模拆模的繁瑣作業(yè)。組合樓蓋常用的壓型鋼板一般由厚0.8～1.0

mm

的熱

鍍鋅薄板成型，長度為8~12

m

。

各塊壓型鋼板之間應用

緊固件將其連成整體。安裝時，壓型鋼板表面的油污應

清除，避免長期顯露而生銹。對處于較嚴重腐蝕環(huán)境下的建筑，不宜采用壓型鋼板

組合樓蓋體系。第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)設計時，壓型鋼板可以有三種形式：①壓型鋼板只作為永久性模板使用；②壓型鋼板既是模板又作為底面受拉配筋，即組合樓板；③壓型鋼板承受全部靜荷載和活荷載。

其中①、②兩種是目前采用最多的。當僅作為永久性模板使用時，壓型鋼板承受施工荷載和混

凝土的重量?；炷吝_到設計強度后，單向密肋鋼筋混凝土

板即承受全部荷載。這種形式的樓板在使用階段屬于非組合

板，可按一般鋼筋混凝土樓板進行設計。第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)3.1.1施工階段壓型鋼板的驗算施工階段壓型鋼板作為澆注混凝土的模板，應按彈性設

計方法驗算壓型鋼板的強度和剛度。若不滿足要求，應

考慮設置臨時支撐。第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)(1)抗彎強度驗算圖9.3.1式中

M?—單元寬度B范圍內(nèi)，由混凝土和鋼板自重以及.施工荷載作用引起的彎矩設計值；W??W

—

分別為壓型鋼板在單元寬度B范圍內(nèi)對1點和2

點的截面模量；當壓型鋼板受壓部分的寬度bc超過有效寬度be(be=50t,t

為壓型鋼板的厚度)時，受壓部分取有效寬度be

計算截面模量。

于壓型鋼板的抗彎強度設計值。對Q215鋼f=190N/mm2;對Q235鋼

，

=

2

0

5N╱mm2。第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)(2)

剛度驗算壓型鋼板在施工階段荷載標準值作用下的撓度不得超

過I/180(I

為板的跨度)和20

mm,

取其中較小值。若壓型鋼板在自重與濕混凝土荷載下的跨中撓度W按

正常使用狀態(tài)計算大于20

mm

時，因壓型鋼板變形的“坑凹”效應將增加混凝土的厚度，故在單位板寬內(nèi)應考慮沿全跨增加0.7w

厚度的混段土重量進行計算，或增

設臨時支撐。第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)3.2

組合梁的設計要求3.2.

1組合梁的組成及其工作原理壓型鋼板組合梁通常由三部分組成，即：鋼筋混凝土翼

板、抗剪連接件和鋼梁。其原理見下圖。第三章

高層房屋結(jié)構(gòu)(b)第

三

章(a)相對滑移圖9.3.5高層房屋結(jié)構(gòu)彈性階

應力圖(c段彈性階段的應力圖(d)3.2.2組合梁截面的基本假定及混凝土翼板的有

效寬度(1)組合梁截面的基本假定◆平截面假定；◆鋼梁與混凝土翼板之間沒有相對位移；◆鋼材與混凝土均為理想的彈塑性體。受拉混凝上不

參加工作，而混凝土受壓區(qū)假定為均勻受壓，并達到抗

壓強度設計值，鋼梁均勻受力并達到鋼材的強度設計值；第三章

高層房屋