鋼屋架設(shè)計(jì)解析（PPT40頁）

1、Page No. 1鋼屋架的設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)資料 荷載統(tǒng)計(jì)各種荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的內(nèi)力計(jì)算繪制施工圖桿件及其連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)內(nèi)力最不利組合Page No. 2屋蓋永久荷載屋面材料、檁條、屋架、天窗架、支撐及吊頂?shù)鹊淖灾?，屋蓋結(jié)構(gòu)的自重估算方法前面已述。2.3.1 屋架的內(nèi)力計(jì)算和效應(yīng)組合（1）屋架荷載屋面可變荷載屋面活荷載風(fēng)荷載雪荷載積灰荷載懸掛吊車或管道荷載Page No. 3（2）屋架內(nèi)力計(jì)算 按荷載作用在節(jié)點(diǎn)的鉸接平面桁架進(jìn)行內(nèi)力分析，常用方法有：圖解法、解析法、電算法（結(jié)構(gòu)力學(xué)已學(xué)）。 鋼屋架兩端鉸接時(shí)，多為靜定結(jié)構(gòu)，內(nèi)力計(jì)算簡單。 Page No. 4 當(dāng)有節(jié)間荷載時(shí)，先把荷載分配到相鄰節(jié)點(diǎn)上

2、，按只有節(jié)點(diǎn)荷載計(jì)算各桿內(nèi)力，再把局部彎矩與計(jì)算所得軸力相加來設(shè)計(jì)該桿件（按壓彎構(gòu)件設(shè)計(jì)）。局部彎矩如下： 端節(jié)間正彎矩 M = 0.8M0，M0= Pd/4 其他節(jié)間及支座彎矩 M =0.6M0Page No. 5 手工計(jì)算屋架內(nèi)力時(shí)，一般先計(jì)算單位荷載作用下的內(nèi)力系數(shù)，然后再乘以荷載值 Pi，即可得到 Pi 作用下的內(nèi)力值。（因Pi 的取值有很多，這樣計(jì)算可簡化）Page No. 6內(nèi)力系數(shù)圖幾何尺寸圖Page No. 7（3）荷載效應(yīng)組合注意事項(xiàng)：活荷載中的屋面活荷載不與雪荷載同時(shí)考慮，只需要取二者中的較大值即可；積灰荷載應(yīng)注意局部放大系數(shù)，且積灰荷載只與雪荷載和屋面活荷載中的較大值同時(shí)

3、考慮；風(fēng)荷載應(yīng)注意體形系數(shù)。Page No. 8某屋架倒塌Page No. 9屋架與柱鉸接時(shí)，基本組合如下： 1.2全跨永久荷載+1.4（全跨屋面活荷載或雪荷載+全跨積灰荷載+懸掛荷載）。為組合值系數(shù)，僅有一項(xiàng)可變荷載時(shí)取1.0，其他情況下取0.9。1.2全跨永久荷載+1.4（半跨屋面活荷載或雪荷載+半跨積灰荷載+懸掛荷載）。1.2（全跨屋架、天窗架和支撐自重+半跨屋面板自重）+1.4半跨屋面活荷載。1.0全跨永久荷載+1.4風(fēng)荷載。（只針對輕屋蓋）Page No. 10 產(chǎn)生半跨荷載的原因：活荷載、雪荷載、積灰荷載、單坡施工。 注意桿件變號問題：屋架中部某些腹件在全跨荷載時(shí)受拉，而在半跨荷載

4、時(shí)可能受壓。拉壓性質(zhì)不同，承載力相差很大，設(shè)計(jì)桿件時(shí)，兩種內(nèi)力都需要驗(yàn)算。 如果各種組合下內(nèi)力同號，只取最大內(nèi)力驗(yàn)算。Page No. 11屋架內(nèi)力組合例表?xiàng)U件名稱及編號單位荷載作用下的內(nèi)力系數(shù)單項(xiàng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值下內(nèi)力(kN)內(nèi)力組合值 (kN)最不利組合值(kN)全跨永久荷載可變荷載1.2全跨恒+1.4全跨活1.2全跨恒+1.4半跨活全跨半跨全跨半跨腹桿B-b-0.50-0.25-3.37-3.54-1.77-9.0-6.522-9.0D-b-5.753-4.109-38.73-40.78-29.12-103.568-87.244-103.568D-c-1.500.50-10.11-10.623

5、.54-27.0-7.176-27.0Page No. 12【例題】 例題2-1 計(jì)算屋架節(jié)點(diǎn)集中荷載。 例題2-2 求解屋架桿件最不利內(nèi)力。Page No. 13上冊5.1已講述。2.3.2 屋架桿件的計(jì)算長度Page No. 14屋架桿件的剛度要求（長細(xì)比）受壓桿件的容許長細(xì)比為150；支撐的受壓桿件為200；直接承受動力荷載的桁架中的拉桿為250；只承受靜力荷載作用的桁架的拉桿，可僅計(jì)算在豎向平面內(nèi)的長細(xì)比，容許值為350；支撐的受拉桿為400。Page No. 152.3.3 屋架桿件的截面形式 等穩(wěn)定性設(shè)計(jì)： 壓桿對截面主軸具有相等或接近的穩(wěn)定性，即單軸對稱截面繞對稱軸屈曲時(shí)考慮扭轉(zhuǎn)

6、效應(yīng)的換算長細(xì)比。 桿件截面選取的原則： 承載能力高，抗彎強(qiáng)度大， 便于連接，用料經(jīng)濟(jì)，通 常選用角鋼和T型鋼截面伸展壁厚較薄外表平整Page No. 16常用桿件截面形式Page No. 17如何選擇截面類型？根據(jù)等穩(wěn)定及截面特性確定：上弦下弦腹桿Page No. 18受壓弦桿：不等邊角鋼短肢相連或TW型截面（無節(jié)間荷載）不等邊角鋼長肢相連或TN型截面（有節(jié)間荷載）受拉弦桿：不等邊角鋼短肢相連或TW型截面支座斜桿及豎桿：不等邊角鋼長肢相連或等邊角鋼其它腹桿：等邊角鋼T形或十字形、單角鋼P(yáng)age No. 19角鋼桁架Page No. 20 可用T型鋼取代雙角鋼，耐腐蝕，經(jīng)濟(jì)性好，節(jié)省鋼材121

7、5。弦桿多采用TW型鋼，腹桿可用TM型鋼、單角鋼或雙角鋼。也會采用圓鋼管、方鋼管、H型鋼截面做屋架桿件。Page No. 21H型鋼桁架Page No. 22圓鋼管桁架Page No. 23方鋼管桁架Page No. 24圓鋼、方管管桁架Page No. 252.3.4 一般構(gòu)造要求與截面選擇2.3.4.1 一般構(gòu)造要求（1）桿件截面規(guī)格 同一榀屋架中，角鋼的規(guī)格不超過56種。最小角鋼為L45X4或L56X36X4，跨度18m的小角鋼屋架不受此限。（2）節(jié)點(diǎn)板 節(jié)點(diǎn)板厚度：梯形屋架和平行弦屋架由腹桿最大內(nèi)力確定，三角形屋架支座處的節(jié)點(diǎn)板的厚度由上弦桿內(nèi)力來決定。節(jié)點(diǎn)板的厚度還受到焊縫的焊腳尺寸

8、hf 和T型鋼腹板厚度等因素的影響Page No. 26 中間節(jié)點(diǎn)板厚度可參照下表取用。支座節(jié)點(diǎn)板厚度可比中間節(jié)點(diǎn)板厚度增大2mm，除支座節(jié)點(diǎn)板外，全屋架取相同厚度。中間節(jié)點(diǎn)板厚度選用表（Q235鋼） Page No. 27（3）填板 填板使雙角鋼共同工作，厚度同節(jié)點(diǎn)板。填板的間距：對壓桿取lz 40i，拉桿取lz 80i。i為一個(gè)角鋼的回轉(zhuǎn)半徑。Page No. 28 在十字形雙角鋼桿件中，填板應(yīng)橫豎交錯放置。填板應(yīng)比角鋼肢寬伸出（十字形截面則縮進(jìn)） 1015mm，以便焊接。Page No. 29Page No. 302.3.4.2 屋架桿件截面選擇 先選擇截面，然后進(jìn)行驗(yàn)算。沒有節(jié)間荷載時(shí)

9、，屬于軸心受力構(gòu)件。 強(qiáng)度驗(yàn)算 穩(wěn)定性驗(yàn)算（只對受壓）承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)：剛度驗(yàn)算（長細(xì)比）整體穩(wěn)定驗(yàn)算局部穩(wěn)定驗(yàn)算 軸心受壓構(gòu)件：強(qiáng)度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定、剛度驗(yàn)算。 軸心受拉構(gòu)件：強(qiáng)度、剛度驗(yàn)算。Page No. 31 單角鋼、雙角鋼組合截面、剖分T型鋼都屬于單軸對稱截面，可能繞非對稱軸彎曲屈曲，也可能繞對稱軸彎扭屈曲，因此，除了需要計(jì)算繞 x、y 軸的長細(xì)比外，需要計(jì)算彎扭屈曲換算長細(xì)比。 除了可按上冊方法計(jì)算換算長細(xì)比外，規(guī)范還提供了雙角鋼組合T形截面換算長細(xì)比的簡化計(jì)算方法（見教材）Page No. 32選出桿件截面后，可以用列表的形式逐個(gè)驗(yàn)算，以便檢查。Page No

10、. 33【例題】 例題2-3 三角形屋架下弦桿的設(shè)計(jì)。Page No. 34【例題】 例題2-4 梯形形屋架上弦桿的設(shè)計(jì)。Page No. 35【例題】 例題2-5 梯形形屋架上弦壓彎桿的設(shè)計(jì)。Page No. 362.3.5 屋架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和施工圖 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的任務(wù)：確定節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造、連接焊縫及節(jié)點(diǎn)承載力的計(jì)算。節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造應(yīng)傳力路線明確、簡捷、制作安裝方便。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)見上冊第7章7.13節(jié)，不再細(xì)述。 注意：節(jié)點(diǎn)板只在弦桿與腹桿之間傳力，不直接參與傳遞弦桿內(nèi)力，弦桿若在節(jié)點(diǎn)板處斷開，應(yīng)設(shè)置拼接角鋼在兩弦桿間直接傳力。Page No. 37節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)步驟： 確定節(jié)點(diǎn)力 畫出大樣圖（節(jié)點(diǎn)板形狀、平面尺寸和

11、桿件相對位置） 進(jìn)行節(jié)點(diǎn)板的設(shè)計(jì) 進(jìn)行節(jié)點(diǎn)連接計(jì)算屋架節(jié)點(diǎn)類型： 一般節(jié)點(diǎn)（無集中荷載也無弦桿拼接的節(jié)點(diǎn)） 有集中荷載的節(jié)點(diǎn) 下弦跨中拼接節(jié)點(diǎn) 上弦跨中拼接節(jié)點(diǎn) 支座節(jié)點(diǎn) Page No. 38屋架施工圖（見附錄的折頁附圖）（1）圖紙左上角繪桁架簡圖： 對稱桁架：一半注明桿件幾何長度(mm)，另一半注明桿件內(nèi)力(N或kN)； 桁架跨度較大時(shí)(梯形屋架L24m，三角形屋架L15m) 應(yīng)予起拱（L/500），在簡圖中畫出。Page No. 39（2）屋架施工詳圖：正面圖，上、下弦的平面圖，必要的側(cè)面圖，以及某些安裝節(jié)點(diǎn)或特殊零件的大樣圖；施工圖還應(yīng)有材料表；兩種比例尺繪制：桿件軸線般為1:201:30，節(jié)點(diǎn)