CN201202289Y - 钢结构厂房刚接框架 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种钢结构厂房刚接框架，在其两侧设置钢柱，在钢柱之间架设屋面承重构件，屋面承重构件端部为实腹梁，处于其间为桁架，屋面构件端部与钢柱刚接。桁架的上弦和下弦为T形截面，桁架的上弦和下弦之间设置直腹杆和斜腹杆。本实用新型的框架体系是在传统钢结构的基础上提出的一种新型钢结构体系，是集诸多体系优点于一身的新型钢框架体系，适用于厂房等钢结构建筑，尤其适用于大跨度钢结构厂房。

Description

钢结构厂房刚接框架

技术领域

本实用新型涉及厂房钢结构体系，特别涉及一种采用新型屋面承重构件的钢结构厂房刚接框架。

背景技术

大型厂房钢结构屋盖体系发展至今，比较常见的结构形式主要有：实腹屋面梁、钢屋架或三管桁架(平面桁架)、网架(空间桁架)、蜂窝梁、预应力钢结构等。屋面承重构件与钢柱组合，形成各种钢结构体系。

实腹梁与柱刚接组成横向刚架体系，抗侧刚度较好，传力明确，连接可靠，简洁美观。实腹屋面梁的设计、制作、安装和维护涂装均较为简便。但实腹梁腹板部分在跨度大时抗剪强度并没用足，故造成一定的浪费，并且薄柔的梁腹板，对抗震不利。当跨度加大至40米以上时，由于控制屋面梁挠度，梁截面将会很高，用钢量增加较多，从经济性而言，不适用于大跨度厂房钢结构。

钢屋架体系作为一种传统的平面桁架结构形式，杆件主要受拉、压作用，强度基本能用足，理论上钢材用量比较经济。但由于其节点设计比较复杂，制作中焊接量大、周期长，在运输和安装上都复杂得多，施工期、工厂生产期涂装都较烦；并且屋架端部高度较高，增加了建筑高度，导致了在其它方面的费用增加。另外，如桁架与柱铰接形成排架体系，其抗侧刚度不如刚架，也涉及上柱的长细比限值问题。如需控制侧移，则必然会导致用钢量的上升。如与柱形成刚架体系，屋面支撑等构造处理上较为复杂，给施工安装带来不少问题。因此，钢屋架体系可用于大跨度钢结构厂房，但同时伴随有一些问题。

三管桁架体系由传统的平面钢屋架演变而来，自身刚度大，面外刚度好，可用于大跨度钢结构。但其与钢柱的连接节点构造复杂；抗侧刚度不佳；节点连接的安全储备较低；矢高大，导致厂房高度增加；屋面支撑体系复杂；钢管间的焊接要求和制作精度要求较高，制作吊装工序复杂。

网架这一空间桁架形式也可以用于大跨度钢结构厂房。但与三管桁架一样，由于网架的钢管壁厚较小，节点安全储备低；制作安装复杂；结构刚度较差，对支座沉陷、温度变化、动力荷载等具有敏感性，对于工业厂房这种容易产生局部不均匀沉降、刚度要求较高的建筑，实际工程经验表明，并不适宜。

蜂窝梁屋面体系等在国外应用较多，仅能适用于跨度较小屋面荷载不大的厂房。另外，预应力钢结构体系等虽然在大跨度结构上运用较多，可以解决大跨度和用钢量经济性的问题，但是由于其刚度较差，用于民用建筑较多，并不适用于大吨位吊车频繁运行的钢结构厂房。

实用新型内容

本实用新型的任务是提供一种钢结构厂房刚接框架，它解决了上述常见的钢结构厂房结构形式的经济性问题，运输与安装复杂的问题，节点连接问题，以及刚度较差等问题。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种钢结构厂房刚接框架，在其两侧设置钢柱，在钢柱之间架设屋面承重构件，所述屋面承重构件端部为实腹梁，处于其间为桁架，屋面构件端部与钢柱刚接；所述桁架的上弦和下弦为T形截面，桁架的上弦和下弦之间设置直腹杆和斜腹杆。

本实用新型的框架体系是在传统钢结构的基础上提出的一种新型钢结构体系，是集诸多体系优点于一身的新型钢框架体系，适用于厂房等钢结构建筑，尤其适用于大跨度钢结构厂房。

附图说明

图1是本实用新型的一种钢结构刚接框架视图，表示为最基本的单跨单坡结构形式。

图2是图1框架钢结构中连接节点的结构放大示意图。

图3是图1框架钢结构的第二实施例视图，为一单跨双坡结构形式，由图1的实施例演变而来。

图4是图1框架钢结构的第三实施例视图，为一双跨双坡结构形式，用以说明基于上述结构形式在跨度方向的扩展。

具体实施方式

参看图1，本实用新型是一种刚接框架钢结构，在其两侧设置钢柱1，在两侧钢柱1之间架设屋面承重构件2。

屋面承重构件2包括位于端部的实腹梁部分和位于其间的桁架部分。跨中部分的腹板镂空形成桁架，端部一定范围内(经验上常用跨度的1/10～1/8)为I形断面实腹梁形式。即，屋面构件为实腹梁和桁架的组合。

如简单地与桁架的矢高协调，实腹梁部分截面则较高。为降低实腹梁部分高度，可以按照与上柱强度和刚度协调来进行调整，因为是利用上柱刚度来减小跨中挠度。另外，在单层框架结构中，根据梁柱强度的关系，遭遇罕遇地震时，可能塑性铰位置一般可考虑设置在柱顶梁底。屋面构件的实腹梁段板件宽厚比可按照地震作用下的计算情况进行相应控制。如在“中震”烈度下地震作用组合不是控制工况，则可按照钢结构弹性设计的要求控制其板件宽厚比。

桁架部分的上弦21和下弦22为T形截面。在桁架部分的上弦21和下弦22之间设置直腹杆23和斜腹杆24。桁架部分的直腹杆23和斜腹杆24为方钢管或圆钢管截面，钢管腹杆开槽插入T形截面的腹板，并通过焊缝连接。屋面一般为彩钢板轻型维护，屋面檩条位于桁架节点处，因此桁架设计时其节间距离与檩距需要协调。

当然上述的截面形式也可以根据情况调整为其它类型断面。

屋面构件2与钢柱1上柱顶的悬伸短梁通过刚接节点3连接。屋面构件端部实腹部分与钢柱1刚接，可以保证框架横向的刚度。

钢柱1由上柱11和下柱12组成，便于吊车运行。在大型钢结构厂房中，钢柱1一般采用格构柱作为竖向承重和抗侧力构件，其经济性较好。框架屋面构件2与钢柱1形成一个完整的刚接框架体系。悬伸短梁与钢柱连接处上柱设有加劲肋4。钢柱1也可为实腹形式等的钢结构柱。

参看图2，屋面构件端部实腹部分与钢柱1悬伸短梁的连接形式为翼缘采用对接焊缝31连接，腹板通过节点板32采用高强螺栓33连接。即，栓焊混合连接形式。屋面构件端部实腹部分也可以采用翼缘为对接焊缝31连接，腹板通过直接焊接连接(未图示)。还可以将屋面构件端部实腹部分与钢柱1连接翼缘采用高强螺栓连接(未图示)，腹板采用节点板32通过高强螺栓33连接。也就是采用翼缘、腹板均为焊接或螺栓连接的形式。

上述屋面构件与钢柱的连接采用了悬伸短梁的方式。当然也可以不采用短梁，把节点3直接移至上柱边，即，屋面构件与钢柱在柱边直接连接。

参看图3，图中显示了框架钢结构的第二实施例。在该实施例中，基于图1实施例，调整桁架部分的上弦21和下弦22之间直腹杆23和斜腹杆24的长度，使得屋面构件2的中间部分向上拱起，在一跨内形成双坡的结构形式。这是基于图1实施例在形式上的演变。

参看图4，图中显示了框架钢结构的第三实施例。在该实施例中，基于图1实施例，两侧钢柱1的其中一侧钢柱向外增设钢柱，与该另一侧钢柱之间再架设框架屋面构件2，由此形成了具有两个跨度的框架钢结构。此实施例说明了基于上述实施例本实用新型在跨度方向可以扩展为多跨的结构。扩展跨的跨度较小时，屋面构件也可采用普通实腹梁等。

本实用新型的钢结构框架与传统的钢结构体系相比，具有传力明确、连接可靠；简洁美观、无压顶感；制作、安装方便；抗侧刚度较好；耗钢量较少；檐口高度降低，综合费用节省等诸多优点。具体表现为：

1、采用本实用新型框架的结构体系，可以有效降低厂房建筑总高度。

采用一般的平面桁架、空间桁架形式，尽管用钢量较实腹梁会低很多，但是随着厂房跨度的增加，尤其厂房跨度超过40米后，因桁架高度高，其高度一般是跨度的1/10～1/15，这就增加了建筑物的高度，也增加了建筑墙面高度以及厂房柱的计算高度。本实用新型框架与钢屋架、三管桁架等结构形式相比，减少了建筑墙面造价以及厂房柱的计算高度，在技术、经济指标方面具有较大的优势。

2、很好地适应了大跨度钢结构厂房屋面的强度和刚度的控制要求，同时很好地控制了用钢量。

大跨度厂房的实腹式钢梁截面高度和钢板厚度都将显著增加。本实用新型框架的结构形式结合了实腹钢梁节点抗弯能力强，传力明确、连接可靠，安全储备大以及桁架自重轻、刚度大的优点，在减少耗钢量的同时，减少了跨中的结构自重。同时减轻了屋面重量，由此减小了地震作用。

3、抗侧刚度较好，很好地控制了大跨度钢结构厂房的柱顶侧向变形。

按照传统的做法，采用屋面为桁架的排架形式，桁架与柱顶铰接，这种结构体系水平刚度较差，柱顶变形大。若采用桁架与柱顶刚接的桁架，由于桁架的端部杆件受力较大，因此构造及受力相当复杂。本框架体系吸取了二者的优点，克服了二者的缺点，可以有效控制结构侧向变形。

4、造型美观，制作、安装简便。

本实用新型框架在工地拼装时，柱与梁的腹板可采用高强螺栓连接、上下翼缘坡口焊接等刚性连接形式，结合了桁架和实腹钢梁的优点，其造型美观、流畅，节省钢材，安装方便，通透性好，不至于因跨度大导致梁断面高而引起厂房的压抑感觉。在制作、运输、起吊、安装过程中，平面外刚度略强于平面桁架。既降低了造价，又与相邻跨实腹屋面梁造型保持一致。在相邻跨实腹梁和本框架交接的情况下，实腹梁部分可以和小跨度实腹梁自然过渡。

随着跨度的增加，采用本实用新型框架体系更能体现出它的优势。考虑到制作、安装等方面的因素，在27米以下跨度的厂房中，采用本框架经济效果不显著；在36米及以上跨度的厂房中，采用本框架具有显著的经济效益，厂房每平方米用钢量比实腹梁屋面体系节约5～10千克。此外，由于采用本框架腹板面积的减少，防火、防腐蚀的涂刷面积也会相应地减少。

当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对上述实施例的变换、变型都将落在本实用新型权利要求的范围内。

Claims (4)

1.一种钢结构厂房刚接框架，在其两侧设置钢柱，在钢柱之间架设屋面承重构件，其特征是：所述屋面承重构件端部为实腹梁，处于其间为桁架，屋面构件端部与钢柱刚接；所述桁架的上弦和下弦为T形截面，桁架的上弦和下弦之间设置直腹杆和斜腹杆。

2.根据权利要求1所述的钢结构厂房刚接框架，其特征是：所述钢柱为格构柱，作为竖向承重和抗侧力构件。

3.根据权利要求1所述的钢结构厂房刚接框架，其特征是：所述钢柱为实腹柱钢结构柱。

4.根据权利要求1所述的钢结构厂房刚接框架，其特征是：所述框架钢柱两侧向外增设钢柱，其间架设屋面承重构件，扩展为数跨的钢结构框架。

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