專利名稱：鋼結(jié)構(gòu)廠房剛接框架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及廠房鋼結(jié)構(gòu)體系，特別涉及一種采用新型屋面承重構(gòu)件的鋼 結(jié)構(gòu)廠房剛接框架。
背景技術(shù)：
大型廠房鋼結(jié)構(gòu)屋蓋體系發(fā)展至今，比較常見的結(jié)構(gòu)形式主要有實(shí)腹屋面 梁、鋼屋架或三管桁架(平面桁架)、網(wǎng)架(空間桁架)、蜂窩梁、預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)等。 屋面承重構(gòu)件與鋼柱組合，形成各種鋼結(jié)構(gòu)體系。
實(shí)腹梁與柱剛接組成橫向剛架體系，抗側(cè)剛度較好，傳力明確，連接可靠， 簡(jiǎn)潔美觀。實(shí)腹屋面梁的設(shè)計(jì)、制作、安裝和維護(hù)涂裝均較為簡(jiǎn)便。但實(shí)腹梁腹板 部分在跨度大時(shí)抗剪強(qiáng)度并沒用足，故造成一定的浪費(fèi)，并且薄柔的梁腹板，對(duì)抗 震不利。當(dāng)跨度加大至40米以上時(shí)，由于控制屋面梁撓度，梁截面將會(huì)很高，用 鋼量增加較多，從經(jīng)濟(jì)性而言，不適用于大跨度廠房鋼結(jié)構(gòu)。
鋼屋架體系作為一種傳統(tǒng)的平面桁架結(jié)構(gòu)形式，桿件主要受拉、壓作用，強(qiáng) 度基本能用足，理論上鋼材用量比較經(jīng)濟(jì)。但由于其節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，制作中焊 接量大、周期長(zhǎng)，在運(yùn)輸和安裝上都復(fù)雜得多，施工期、工廠生產(chǎn)期涂裝都較煩； 并且屋架端部高度較高，增加了建筑高度，導(dǎo)致了在其它方面的費(fèi)用增加。另外， 如桁架與柱鉸接形成排架體系，其抗側(cè)剛度不如剛架，也涉及上柱的長(zhǎng)細(xì)比限值問 題。如需控制側(cè)移，則必然會(huì)導(dǎo)致用鋼量的上升。如與柱形成剛架體系，屋面支撐 等構(gòu)造處理上較為復(fù)雜，給施工安裝帶來不少問題。因此，鋼屋架體系可用于大跨 度鋼結(jié)構(gòu)廠房，但同時(shí)伴隨有一些問題。
三管桁架體系由傳統(tǒng)的平面鋼屋架演變而來，自身剛度大，面外剛度好，可 用于大跨度鋼結(jié)構(gòu)。但其與鋼柱的連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜；抗側(cè)剛度不佳；節(jié)點(diǎn)連接的 安全儲(chǔ)備較低；矢高大，導(dǎo)致廠房高度增加；屋面支撐體系復(fù)雜；鋼管間的焊接要 求和制作精度要求較高，制作吊裝工序復(fù)雜。
網(wǎng)架這一空間桁架形式也可以用于大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房。但與三管桁架一樣， 由于網(wǎng)架的鋼管壁厚較小，節(jié)點(diǎn)安全儲(chǔ)備低；制作安裝復(fù)雜；結(jié)構(gòu)剛度較差，對(duì)支
座沉陷、溫度變化、動(dòng)力荷載等具有敏感性，對(duì)于工業(yè)廠房這種容易產(chǎn)生局部不均 勻沉降、剛度要求較高的建筑，實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)表明，并不適宜。
蜂窩梁屋面體系等在國(guó)外應(yīng)用較多，僅能適用于跨度較小屋面荷載不大的廠 房。另外，預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)體系等雖然在大跨度結(jié)構(gòu)上運(yùn)用較多，可以解決大跨度和 用鋼量經(jīng)濟(jì)性的問題，但是由于其剛度較差，用于民用建筑較多，并不適用于大噸 位吊車頻繁運(yùn)行的鋼結(jié)構(gòu)廠房。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的任務(wù)是提供一種鋼結(jié)構(gòu)廠房剛接框架，它解決了上述常見的鋼 結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)形式的經(jīng)濟(jì)性問題，運(yùn)輸與安裝復(fù)雜的問題，節(jié)點(diǎn)連接問題，以及剛 度較差等問題。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下
一種鋼結(jié)構(gòu)廠房剛接框架，在其兩側(cè)設(shè)置鋼柱，在鋼柱之間架設(shè)屋面承重構(gòu) 件，所述屋面承重構(gòu)件端部為實(shí)腹梁，處于其間為桁架，屋面構(gòu)件端部與鋼柱剛接； 所述桁架的上弦和下弦為T形截面，桁架的上弦和下弦之間設(shè)置直腹桿和斜腹桿。
本實(shí)用新型的框架體系是在傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出的一種新型鋼結(jié)構(gòu)體 系，是集諸多體系優(yōu)點(diǎn)于一身的新型鋼框架體系，適用于廠房等鋼結(jié)構(gòu)建筑，尤其 適用于大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房。


圖1是本實(shí)用新型的一種鋼結(jié)構(gòu)剛接框架視圖，表示為最基本的單跨單坡結(jié) 構(gòu)形式。
圖2是圖1框架鋼結(jié)構(gòu)中連接節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)放大示意圖。
圖3是圖1框架鋼結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施例視圖，為一單跨雙坡結(jié)構(gòu)形式，由圖1 的實(shí)施例演變而來。
圖4是圖1框架鋼結(jié)構(gòu)的第三實(shí)施例視圖，為一雙跨雙坡結(jié)構(gòu)形式，用以說 明基于上述結(jié)構(gòu)形式在跨度方向的擴(kuò)展。
具體實(shí)施方式
參看圖l，本實(shí)用新型是一種剛接框架鋼結(jié)構(gòu)，在其兩側(cè)設(shè)置鋼柱l，在兩側(cè) 鋼柱1之間架設(shè)屋面承重構(gòu)件2。
屋面承重構(gòu)件2包括位于端部的實(shí)腹梁部分和位于其間的桁架部分?？缰胁?br> 分的腹板鏤空形成桁架，端部一定范圍內(nèi)(經(jīng)驗(yàn)上常用跨度的1/10 1/8)為I形
斷面實(shí)腹梁形式。即，屋面構(gòu)件為實(shí)腹梁和桁架的組合。
如簡(jiǎn)單地與桁架的矢高協(xié)調(diào)，實(shí)腹梁部分截面則較高。為降低實(shí)腹梁部分高 度，可以按照與上柱強(qiáng)度和剛度協(xié)調(diào)來進(jìn)行調(diào)整，因?yàn)槭抢蒙现鶆偠葋頊p小跨中 撓度。另外，在單層框架結(jié)構(gòu)中，根據(jù)梁柱強(qiáng)度的關(guān)系，遭遇罕遇地震時(shí)，可能塑 性鉸位置一般可考慮設(shè)置在柱頂梁底。屋面構(gòu)件的實(shí)腹梁段板件寬厚比可按照地震 作用下的計(jì)算情況進(jìn)行相應(yīng)控制。如在"中震"烈度下地震作用組合不是控制工況， 則可按照鋼結(jié)構(gòu)彈性設(shè)計(jì)的要求控制其板件寬厚比。
桁架部分的上弦21和下弦22為T形截面。在桁架部分的上弦21和下弦22 之間設(shè)置直腹桿23和斜腹桿24。桁架部分的直腹桿23和斜腹桿24為方鋼管或圓 鋼管截面，鋼管腹桿開槽插入T形截面的腹板，并通過焊縫連接。屋面一般為彩 鋼板輕型維護(hù)，屋面檁條位于桁架節(jié)點(diǎn)處，因此桁架設(shè)計(jì)時(shí)其節(jié)間距離與檁距需要 協(xié)調(diào)。
當(dāng)然上述的截面形式也可以根據(jù)情況調(diào)整為其它類型斷面。
屋面構(gòu)件2與鋼柱1上柱頂?shù)膽疑於塘和ㄟ^剛接節(jié)點(diǎn)3連接。屋面構(gòu)件端部 實(shí)腹部分與鋼柱1剛接，可以保證框架橫向的剛度。
鋼柱1由上柱11和下柱12組成，便于吊車運(yùn)行。在大型鋼結(jié)構(gòu)廠房中，鋼 柱l一般采用格構(gòu)柱作為豎向承重和抗側(cè)力構(gòu)件，其經(jīng)濟(jì)性較好?？蚣芪菝鏄?gòu)件2 與鋼柱1形成一個(gè)完整的剛接框架體系。懸伸短梁與鋼柱連接處上柱設(shè)有加勁肋4。 鋼柱1也可為實(shí)腹形式等的鋼結(jié)構(gòu)柱。
參看圖2，屋面構(gòu)件端部實(shí)腹部分與鋼柱1懸伸短梁的連接形式為翼緣采用對(duì) 接焊縫31連接，腹板通過節(jié)點(diǎn)板32采用高強(qiáng)螺栓33連接。g卩，栓焊混合連接形 式。屋面構(gòu)件端部實(shí)腹部分也可以采用翼緣為對(duì)接焊縫31連接，腹板通過直接焊 接連接(未圖示)。還可以將屋面構(gòu)件端部實(shí)腹部分與鋼柱1連接翼緣采用高強(qiáng)螺栓連接(未圖示)，腹板采用節(jié)點(diǎn)板32通過高強(qiáng)螺栓33連接。也就是采用翼緣、 腹板均為焊接或螺栓連接的形式。
上述屋面構(gòu)件與鋼柱的連接采用了懸伸短梁的方式。當(dāng)然也可以不采用短梁， 把節(jié)點(diǎn)3直接移至上柱邊，即，屋面構(gòu)件與鋼柱在柱邊直接連接。
參看圖3，圖中顯示了框架鋼結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施例。在該實(shí)施例中，基于圖1實(shí) 施例，調(diào)整桁架部分的上弦21和下弦22之間直腹桿23和斜腹桿24的長(zhǎng)度，使得 屋面構(gòu)件2的中間部分向上拱起，在一跨內(nèi)形成雙坡的結(jié)構(gòu)形式。這是基于圖1 實(shí)施例在形式上的演變。
參看圖4，圖中顯示了框架鋼結(jié)構(gòu)的第三實(shí)施例。在該實(shí)施例中，基于圖1 實(shí)施例，兩側(cè)鋼柱1的其中一側(cè)鋼柱向外增設(shè)鋼柱，與該另一側(cè)鋼柱之間再架設(shè)框 架屋面構(gòu)件2，由此形成了具有兩個(gè)跨度的框架鋼結(jié)構(gòu)。此實(shí)施例說明了基于上述 實(shí)施例本實(shí)用新型在跨度方向可以擴(kuò)展為多跨的結(jié)構(gòu)。擴(kuò)展跨的跨度較小時(shí)，屋面 構(gòu)件也可采用普通實(shí)腹梁等。
本實(shí)用新型的鋼結(jié)構(gòu)框架與傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)體系相比，具有傳力明確、連接可 靠；簡(jiǎn)潔美觀、無壓頂感；制作、安裝方便；抗側(cè)剛度較好；耗鋼量較少；檐口高 度降低，綜合費(fèi)用節(jié)省等諸多優(yōu)點(diǎn)。具體表現(xiàn)為
1、 采用本實(shí)用新型框架的結(jié)構(gòu)體系，可以有效降低廠房建筑總高度。 采用一般的平面桁架、空間桁架形式，盡管用鋼量較實(shí)腹梁會(huì)低很多，但是
隨著廠房跨度的增加，尤其廠房跨度超過40米后，因桁架高度高，其高度一般是 跨度的1/10 1/15，這就增加了建筑物的高度，也增加了建筑墻面高度以及廠房柱 的計(jì)算高度。本實(shí)用新型框架與鋼屋架、三管桁架等結(jié)構(gòu)形式相比，減少了建筑墻 面造價(jià)以及廠房柱的計(jì)算高度，在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面具有較大的優(yōu)勢(shì)。
2、 很好地適應(yīng)了大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房屋面的強(qiáng)度和剛度的控制要求，同時(shí)很好 地控制了用鋼量。
大跨度廠房的實(shí)腹式鋼梁截面高度和鋼板厚度都將顯著增加。本實(shí)用新型框 架的結(jié)構(gòu)形式結(jié)合了實(shí)腹鋼梁節(jié)點(diǎn)抗彎能力強(qiáng)，傳力明確、連接可靠，安全儲(chǔ)備大 以及桁架自重輕、剛度大的優(yōu)點(diǎn)，在減少耗鋼量的同時(shí)，減少了跨中的結(jié)構(gòu)自重。 同時(shí)減輕了屋面重量，由此減小了地震作用。
3、 抗側(cè)剛度較好，很好地控制了大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房的柱頂側(cè)向變形。
按照傳統(tǒng)的做法，采用屋面為桁架的排架形式，桁架與柱頂鉸接，這種結(jié)構(gòu) 體系水平剛度較差，柱頂變形大。若采用桁架與柱頂剛接的桁架，由于桁架的端部 桿件受力較大，因此構(gòu)造及受力相當(dāng)復(fù)雜。本框架體系吸取了二者的優(yōu)點(diǎn)，克服了 二者的缺點(diǎn)，可以有效控制結(jié)構(gòu)側(cè)向變形。
4、造型美觀，制作、安裝簡(jiǎn)便。
本實(shí)用新型框架在工地拼裝時(shí)，柱與梁的腹板可采用高強(qiáng)螺栓連接、上下翼 緣坡口焊接等剛性連接形式，結(jié)合了桁架和實(shí)腹鋼梁的優(yōu)點(diǎn)，其造型美觀、流暢， 節(jié)省鋼材，安裝方便，通透性好，不至于因跨度大導(dǎo)致梁斷面高而引起廠房的壓抑 感覺。在制作、運(yùn)輸、起吊、安裝過程中，平面外剛度略強(qiáng)于平面桁架。既降低了 造價(jià)，又與相鄰跨實(shí)腹屋面梁造型保持一致。在相鄰跨實(shí)腹梁和本框架交接的情況 下，實(shí)腹梁部分可以和小跨度實(shí)腹梁自然過渡。
隨著跨度的增加，采用本實(shí)用新型框架體系更能體現(xiàn)出它的優(yōu)勢(shì)?？紤]到制 作、安裝等方面的因素，在27米以下跨度的廠房中，采用本框架經(jīng)濟(jì)效果不顯著；
在36米及以上跨度的廠房中，采用本框架具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，廠房每平方米用 鋼量比實(shí)腹梁屋面體系節(jié)約5 10千克。此外，由于采用本框架腹板面積的減少， 防火、防腐蝕的涂刷面積也會(huì)相應(yīng)地減少。
當(dāng)然，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，上述實(shí)施例僅是用來說明 本實(shí)用新型，而并非用作對(duì)本實(shí)用新型的限定，只要在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神范圍 內(nèi)，對(duì)上述實(shí)施例的變換、變型都將落在本實(shí)用新型權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1. 一種鋼結(jié)構(gòu)廠房剛接框架，在其兩側(cè)設(shè)置鋼柱，在鋼柱之間架設(shè)屋面承重構(gòu)件，其特征是所述屋面承重構(gòu)件端部為實(shí)腹梁，處于其間為桁架，屋面構(gòu)件端部與鋼柱剛接；所述桁架的上弦和下弦為T形截面，桁架的上弦和下弦之間設(shè)置直腹桿和斜腹桿。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼結(jié)構(gòu)廠房剛接框架，其特征是所述鋼柱為格構(gòu)柱，作為豎向承重和抗側(cè)力構(gòu)件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼結(jié)構(gòu)廠房剛接框架，其特征是所述鋼柱為實(shí)腹 柱鋼結(jié)構(gòu)柱。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鋼結(jié)構(gòu)廠房剛接框架，其特征是所述框架鋼柱兩 側(cè)向外增設(shè)鋼柱，其間架設(shè)屋面承重構(gòu)件，擴(kuò)展為數(shù)跨的鋼結(jié)構(gòu)框架。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種鋼結(jié)構(gòu)廠房剛接框架，在其兩側(cè)設(shè)置鋼柱，在鋼柱之間架設(shè)屋面承重構(gòu)件，屋面承重構(gòu)件端部為實(shí)腹梁，處于其間為桁架，屋面構(gòu)件端部與鋼柱剛接。桁架的上弦和下弦為T形截面，桁架的上弦和下弦之間設(shè)置直腹桿和斜腹桿。本實(shí)用新型的框架體系是在傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出的一種新型鋼結(jié)構(gòu)體系，是集諸多體系優(yōu)點(diǎn)于一身的新型鋼框架體系，適用于廠房等鋼結(jié)構(gòu)建筑，尤其適用于大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房。
文檔編號(hào)E04B1/34GK201202289SQ20082005898
公開日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2008年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月27日
發(fā)明者忠 姚, 孫緒東, 炯 陳 申請(qǐng)人:上海寶鋼工程技術(shù)有限公司