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支撑的布置及作用分析

时间:2023-06-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:屋盖支撑的布置应考虑以下因素:厂房的跨度及高度;柱网布置及结构形式;厂房内起重设备的特征及工作等级;有无振动设备及特殊的水平荷载。图4.15天窗架支撑天窗架支撑的布置原则是:天窗架上弦横向水平支撑和垂直支撑一般均设置在天窗端部第一柱间内。

支撑的布置及作用分析

支撑可分屋盖支撑和柱间支撑两大类,如图4.10所示。在单层厂房中,支撑虽属非承重构件,但却是联系主体结构,以使整个厂房形成整体的重要组成部分。支撑的主要作用是:增强厂房的空间刚度和整体稳定性,保证结构构件的稳定与正常工作;将纵向风荷载、吊车纵向水平荷载及水平地震作用传递给主要承重构件;保证在施工安装阶段结构构件的稳定。工程实践表明,如果支撑布置不当,不仅会影响厂房的正常使用,还可能导致某些构件的局部破坏,乃至整个厂房的倒塌。支撑是联系屋架和柱等主要结构构件以构成空间骨架的重要组成部分,是保证厂房安全可靠和正常使用的重要措施,应予以足够重视。

图4.10 厂房支撑作用示意

1.屋盖支撑

屋盖支撑通常包括上弦水平支撑、下弦水平支撑、垂直支撑、纵向水平系杆以及天窗架支撑等,如图4.11所示。这些支撑不一定在同一个厂房中全都设置。屋盖上、下弦水平支撑是布置在屋架上、下弦平面内以及天窗架上弦平面内的水平支撑,杆件一般采用十字交叉形式布置,倾角为30°~60°。屋盖垂直支撑是指布置在屋架间和天窗架间的支撑。系杆分为刚性压杆和柔性拉杆两种。系杆设置在屋架上、下弦及天窗上弦平面内。

屋盖支撑的布置应考虑以下因素:厂房的跨度及高度;柱网布置及结构形式;厂房内起重设备的特征及工作等级;有无振动设备及特殊的水平荷载。

图4.11 屋盖支撑组成

1)屋架上弦横向水平支撑

屋架上弦横向水平支撑,系指厂房每个伸缩缝区段端部用交叉角钢、直腹杆和屋架上弦共同构成的,连接于屋架上弦部位的水平桁架,如图4.12所示。其作用是:在屋架上弦平面内构成刚性框,用以增强屋盖的整体刚度,保证屋架上弦平面外的稳定,同时将抗风柱传来的风荷载及地震作用传递到纵向排架柱顶。

其布置原则是:当屋盖采用有檩体系或无檩体系的大型屋面板与屋架无可靠连接时,在伸缩缝区段的两端(或在第二柱间、同时在第一柱间增设传力系杆)设置;当山墙风力通过抗风柱传至屋架上弦时,在厂房两端(或在第二柱间)设置;当有天窗时,在天窗两端柱间设置;地震区,尚应在有上、下柱间支撑的柱间设置。

图4.12 上弦横向水平支撑(单位:mm)

2)屋架下弦横向水平支撑

屋架下弦横向水平支撑,系指在屋架下弦平面内,由交叉角钢、直腹杆架下弦共同构成的水平桁架,如图4.13所示。其作用是:将山墙风荷载或吊车纵向水平荷载及地震作用传至纵向列柱时防止屋架下弦的侧向振动。

图4.13 下弦横向及纵向水平支撑

其布置原则是:当山墙风力通过抗风柱传至屋架下弦时,宜在厂房两端(或第二柱间)设置;当屋架下弦有悬挂吊车且纵向制动力较大或厂房内有较大振动时,应在伸缩缝区段的两端(或在第二柱间)设置。

3)屋架下弦纵向水平支撑

屋架下弦纵向水平支撑,系指由交叉角钢、直杆和屋架下弦第一节间组成的纵向水平桁架,如图4.13所示。其作用是:提高厂房的空间刚度,加强厂房的工作空间;直接增强屋盖的横向水平刚度,保证横向水平荷载的纵向分布;当设有托架时,将支撑在托架上的屋架所承担的横向水平风载传到相邻柱顶,并保证托架上翼缘的侧向稳定性。

其布置原则是:当厂房高度较大(如大于15m)或吊车起重物较大(如大于50t)时宜设置;当厂房内设有硬钩桥式吊车或设有大于5t悬挂吊,或设有较大振动的设备时宜设置;当厂房内因抽柱或柱距较大而需设置托架时宜设置。当厂房设有下弦横向水平支撑时,为保证厂房空间刚度,纵向水平支撑应尽可能与横向水平支撑连接,以形成封闭的水平支撑体系。

4)垂直支撑和水平系杆

垂直支撑由角钢杆件与屋架的直腹杆或天窗架的立柱组成垂直桁架,如图4.14所示。垂直支撑一般设置在伸缩缝区段两端的屋架端部或跨中。布置原则为:屋架端部(或天窗架)的高度(外包尺寸)大于1.2m时,屋架端部(或天窗架)两端各设一道垂直支撑;屋架中部的垂直支撑,可按表4.1设置,表中L为屋架的跨度。

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图4.14 垂直支撑和水平系杆

垂直支撑除保证屋盖系统的空间刚度和屋架安装时结构的安全以外,还将屋架上弦平面内的水平荷载传递到屋架下弦平面内。所以,垂直支撑应与屋架下弦横向水平支撑布置在同一柱间内。在有檩体系屋盖中,上弦纵向水平系杆则是用来保证屋架上弦或屋面梁受压翼缘的侧向稳定(防止局部失稳)及上弦杆的计算长度。

表4.1 屋架中部的垂直支撑

系杆是单根的连系杆件,如图4.14所示。既能承受拉力又能承受压力的系杆称为刚性系杆,只能承受拉力的系杆称为柔性系杆。系杆一般沿通长布置,布置原则是:①有上弦横向水平支撑时,设上弦受压系杆。②有下弦横向水平支撑或纵向水平支撑时,设下弦受压系杆。③屋架中部有垂直支撑时,在垂直支撑同一铅垂面内设置通长的上弦受压系杆和通长的下弦受拉系杆;屋架端部有垂直支撑时,在垂直支撑同一铅垂面内设置通长的受压系杆。④当屋架横向水平支撑设置在端部第二柱间时,第一柱间的所有系杆均应为刚性系杆。

5)天窗架支撑

天窗架间支撑包括天窗上弦水平支撑、天窗架间的垂直支撑和水平系杆,如图4.15所示。其作用是保证天窗上弦的侧向稳定和将天窗端壁上的风荷载传给屋架。

图4.15 天窗架支撑

天窗架支撑的布置原则是:天窗架上弦横向水平支撑和垂直支撑一般均设置在天窗端部第一柱间内。当天窗区段较长时,还应在区段中部设有柱间支撑的柱间设置天窗垂直支撑。

垂直支撑一般设置在天窗的两侧,当天窗架跨度大于或等于12m时,还应在天窗中间竖平面内增设一道垂直支撑。天窗有挡风板时,在挡风板立柱平面内也应设置垂直支撑。在未设置上弦横向水平支撑的天窗架间,应在上弦节点处设置柔性水平系杆。天窗垂直支撑除保证天窗架安装时的稳定外,还将天窗端壁上的风荷载传至屋架上弦水平支撑,因此,天窗架垂直支撑应与屋架上弦水平支撑布置在同一柱距内(在天窗端部的第一柱距内),且一般沿天窗的两侧设置。

2.柱间支撑

柱间支撑是由型钢和两相邻柱组成的竖向悬臂桁架,其作用是将山墙风荷载、吊车纵向水平荷载传至基础,增加厂房的纵向刚度。

对于有吊车的厂房,柱间支撑分上部和下部两种:前者位于吊车梁上部,用以承受作用在山墙上的风力并保证厂房上部的纵向刚度;后者位于吊车梁下部,承受上部支撑传来的力和吊车梁传来的吊车纵向制动力,并把它们传至基础(图4.16)。

图4.16 柱间支撑的传力示意图

非地震区的一般单层厂房,凡属下列情况之一者,均应设置柱间支撑。

(1)设有悬臂式吊车或30kN及以上的悬挂式吊车。

(2)设有重级工作制吊车,或设有中、轻级工作制吊车,其起重量在100kN和100kN以上。

(3)厂房的跨度在18m或18m以上,或者柱高在8m以上。

(4)厂房纵向柱的总数在7根以下。

(5)露天吊车栈桥的柱列。

柱间支撑应设置在伸缩缝区段中央柱间或临近中央的柱间。这样有利于在温度变化或混凝土收缩时,厂房可向两端自由变形,而不致发生较大的温度或收缩应力。每一伸缩缝区段一般设置一道柱间支撑。

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