平面承重大跨度鋼結(jié)構(gòu)

第二章平面承重的大跨度鋼結(jié)構(gòu)梁式結(jié)構(gòu)體系框架結(jié)構(gòu)體系拱式結(jié)構(gòu)體系梁式結(jié)構(gòu)體系一般采用簡(jiǎn)支桁架的形式，桁架的優(yōu)點(diǎn)是制作與安裝都比較簡(jiǎn)單，其上、下弦及腹桿僅承受拉力或壓力，對(duì)支座也沒(méi)有橫推力。適用跨度：4060m，更大的跨度由于耗鋼量過(guò)大而不經(jīng)濟(jì)。重點(diǎn)是支撐系統(tǒng)的布置，對(duì)保證整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的整體剛度是非常重要的。

第一節(jié)梁式結(jié)構(gòu)體系

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，常用的有梯形和拱形桁架。按重量最優(yōu)確定的桁架的高跨比一般為1/6～1/8。

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(shè)計(jì)的難點(diǎn)在節(jié)點(diǎn)和支座，跨度大于35～40m時(shí)，梁式結(jié)構(gòu)的支座之一必須作成可移動(dòng)的，以減小對(duì)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。*

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(gè)樓層，采用了H型鋼重型桁架。上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)

上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓屋架梁跨度83m，跨中高度超過(guò)11m，單榀屋架梁重55噸。為了增加屋架結(jié)構(gòu)的剛度，同時(shí)為保證屋架梁在風(fēng)吸力作用下始終處于受拉狀態(tài)，下弦布置了一根預(yù)應(yīng)力鋼索，對(duì)下弦施加足夠的預(yù)應(yīng)力。（1）角鋼（或T型鋼）桁架一般用節(jié)點(diǎn)板連接。隨著熱軋H型鋼在我國(guó)投產(chǎn)，剖分T型鋼用于桁架弦桿或腹桿的情況越來(lái)越多。T型鋼桁架的優(yōu)點(diǎn)是：無(wú)離縫、防腐易處理、用鋼量省。問(wèn)題：（1）節(jié)點(diǎn)施工不方便；（2）節(jié)點(diǎn)構(gòu)造方式不同，節(jié)點(diǎn)內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)更加復(fù)雜。（2）H型鋼重型桁架桁架節(jié)點(diǎn)鉸接是一種近似，條件是桿件較細(xì)長(zhǎng)，以H型鋼作弦桿或腹桿的重型桁架，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意節(jié)點(diǎn)的次應(yīng)力，或按剛接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，對(duì)重要的節(jié)點(diǎn)還應(yīng)進(jìn)行有限元分析。

（3）鋼管桁架（圓管或矩形管）鋼管桁架節(jié)點(diǎn)受力復(fù)雜。直接焊接的平面圓鋼管節(jié)點(diǎn)a)X型節(jié)點(diǎn)；b)T型或Y型節(jié)點(diǎn)；c）K型節(jié)點(diǎn)直接焊接的空間圓鋼管節(jié)點(diǎn)e)TT型節(jié)點(diǎn)；f)KK型節(jié)點(diǎn)XX型管節(jié)點(diǎn)：

XX型管節(jié)點(diǎn)較少。直接焊接的矩形管（含方管）平面管節(jié)點(diǎn)

a)T、Y型節(jié)點(diǎn)；b)X型節(jié)點(diǎn)；c)K、N型節(jié)點(diǎn)，有間隙；d）K、N型節(jié)點(diǎn)，搭接。管結(jié)構(gòu)的適用范圍：不直接承受動(dòng)力荷載。對(duì)于承受交變荷載的直接焊接鋼管節(jié)點(diǎn)，其疲勞問(wèn)題遠(yuǎn)較其它型鋼桿件節(jié)點(diǎn)受力情況復(fù)雜。與梁式結(jié)構(gòu)體系相比，框架式體系比較經(jīng)濟(jì)，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(wú)鉸框架剛度更好，用鋼量省、便于安裝，但這種框架對(duì)溫度作用比較敏感，對(duì)基礎(chǔ)及地基的要求較高。主要有實(shí)腹式和格構(gòu)式兩大類。

第二節(jié)框架結(jié)構(gòu)體系（1）實(shí)腹式框架結(jié)構(gòu)體系

實(shí)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(diǎn)是制作簡(jiǎn)單、便于運(yùn)輸，還能降低房屋高度。實(shí)腹框架常設(shè)計(jì)成鉸接柱腳。由于框架支座彎矩的卸載作用使實(shí)腹框架的橫梁高度不大，可取跨度的1/30～1/40。在我國(guó)得到大力發(fā)展的輕型門(mén)式剛架結(jié)構(gòu)，是實(shí)腹式框架結(jié)構(gòu)體系的一種，其特點(diǎn)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。

輕型門(mén)式剛架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

門(mén)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(yīng)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(qiáng)螺栓連接，簡(jiǎn)便而迅速，施工期短。同時(shí)，門(mén)式剛架造型簡(jiǎn)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(cāng)庫(kù)和各類公共建筑。1建筑特點(diǎn)（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(jí)別的橋式吊車

20t；懸掛式起重機(jī)

3t。（3）常用跨度：1830m，高度4.5~9m。規(guī)程規(guī)定跨度可作到36m。2結(jié)構(gòu)特風(fēng)點(diǎn)（1）主體結(jié)士構(gòu)采用礎(chǔ)門(mén)式剛渣架，剛?cè)讣芸梢约菃慰缫狻㈦p跨純或多跨拉，還可盾帶附跨為。把中柱葉做成搖伸擺柱體工現(xiàn)了材樸料集中企使用的規(guī)原則。（2）采用變扛化構(gòu)件窩截面的剃手段以奇適應(yīng)彎特矩變化虹是門(mén)式翠剛架輕校型化的正技術(shù)措將施之一餐。柱腳運(yùn)常用鉸孕接，（當(dāng)有住橋式挺吊車宏時(shí)用前等截詳面、乞柱腳固定）。（3）剛架墓間距一鑼般6m左右，罩亦可采懲用7.5輪~9m，間距畏太大將涼增加檁百條的用戲鋼量。溫度預(yù)區(qū)段展長(zhǎng)度唇：縱向300膀m；濃橫向錫150攜m。當(dāng)不超煎過(guò)以上晨數(shù)值時(shí)盾，一般確情況下鏈可不考野慮溫度字應(yīng)力和藝溫度變理形的影金響。柱間支鼓撐的縱耽向水平括剛度較普單獨(dú)柱哥大得多萍（約10～20倍），泥故廠房井縱向溫腔度變形喝的不動(dòng)責(zé)點(diǎn)接近平于柱間芽支撐的炕中點(diǎn)（件有兩道朱柱間支溜撐時(shí)，昌為兩支悶撐距離紋的中點(diǎn)仇）。當(dāng)溫度壞區(qū)段長(zhǎng)滑度超過(guò)沫規(guī)范規(guī)炮定的數(shù)擴(kuò)值時(shí)，陶應(yīng)進(jìn)行持溫度應(yīng)激力的計(jì)職算或設(shè)診置溫度差伸縮縫昨。溫度揪伸縮邊縫的防兩種妹做法駱：a.在搭接謹(jǐn)檁條的便螺栓連注接處采崗用長(zhǎng)圓劫孔；b.設(shè)置同雙柱或。此外，夢(mèng)吊車梁袍與柱的淡連接宜題采用長(zhǎng)女圓孔。（4）剛活架斜蝦梁的偶坡度閉取決秤于屋抱面排比水坡研度，愧一般i=1競(jìng)/8崗~1俘/2餅0。減小構(gòu)出件腹板趴厚度，澆一般腹捆板壁厚哥在4掃~淘10賓mm，（4m懶m是規(guī)程觀規(guī)定的固下限）猛，主要瞧利用腹脅板截面恢的屈曲燭后強(qiáng)度忽。《門(mén)式剛倡架輕型園房屋鋼步結(jié)構(gòu)技敵術(shù)規(guī)程》C錘EC項(xiàng)S忌10勁2：200炭2推薦愿采用Q23獲5、Q34較5鋼材攤。（5）檁呆條采騰用冷豎彎薄鈴壁型梨鋼，勵(lì)截面莫一般慨為C型鋼或Z型鋼（塔坡度較猶大時(shí)，糖可以做耗到主軸厭與地面松平行）怖。檁條姨壁厚一加般1.差5谷~撞3.蛙0m聚m，1.5徑mm為規(guī)徹范規(guī)漸定的麻下限鑼。新修定狗的國(guó)家何標(biāo)準(zhǔn)《冷彎薄材壁型鋼途結(jié)構(gòu)技軟術(shù)規(guī)范》GB航500壞18-考200促2已取消蝦了壁厚6mm上限碗的規(guī)僵定，剩板厚笛由設(shè)艇計(jì)者艱自行瓶掌握氣（未品試驗(yàn)份），尺我國(guó)姨目前賣(mài)已能壘生產(chǎn)12爹.5獲mm厚的冷擔(dān)彎薄壁攏型鋼。（6）支撐偵體系：必須設(shè)屑屋蓋支秒撐系統(tǒng)未和柱間飲支撐系承統(tǒng)。屋范蓋支撐文布置在駐溫度區(qū)鋪段的兩身端或端御部第二臨開(kāi)間（王此時(shí)第舞一開(kāi)間題設(shè)剛性夕系桿）剃。柱間犁支撐除設(shè)在俗與屋蝦蓋支莖撐相敲同的里柱間燃，無(wú)屢吊車羨時(shí)，味間距蠅一般30~45m，不大圍于60田m。有吊熟車時(shí)柱間觀支撐烤宜設(shè)差在溫姑度區(qū)定段中會(huì)部。支撐埋一般斤為十書(shū)字交貪叉，核截面根采用郵張緊致的圓存鋼或屠小角籍鋼。4檁條的壓設(shè)計(jì)特逼點(diǎn)（1）檁條共為薄掘壁構(gòu)葉件，換在受協(xié)力狀總態(tài)其變組成蛙板件雖可能酸喪失舉局部旁穩(wěn)定提而產(chǎn)饒生屈訪曲，距但屈具曲后河仍能反承載蠶（利棵用薄穩(wěn)膜效糞應(yīng)，墊即張延力場(chǎng)脊）。盡設(shè)計(jì)纖中利佛用其泥屈曲崇后強(qiáng)貧度，營(yíng)一般霧采用貧有效惠截面循的方禿法進(jìn)駁行強(qiáng)巾度計(jì)銷算。（2）檁盞條的晉整體取穩(wěn)定魄計(jì)算考分為浙兩種耍情況鍵：a.風(fēng)壓稍力作誘用下射，一池般壓段型鋼釋板（意條件絨是有偉足夠慎的抗撕剪件誘）和氧受壓脊區(qū)設(shè)肆置的杠檁間蓄拉條例能起主側(cè)向粗約束使作用框。b.在風(fēng)含吸力逃作用蜻下，竹下翼逼緣受速壓（繞連續(xù)竿設(shè)置默的檁縮慧條在皺風(fēng)壓銹力作統(tǒng)用下盤(pán)也有理類似啟情況這），桌受力繁狀態(tài)恒類似妙彈性處地基溜梁，掛有研合究認(rèn)護(hù)為可巾按彈宰性地疑基梁泄的壓沉桿計(jì)甚算，策受拉瞞翼緣彩對(duì)其嬸的約販?zhǔn)鲓Z用視刷為彈具性地彈基梁疑的作含用，灶截面勤扭轉(zhuǎn)立和側(cè)懷向彎為曲效陰應(yīng)等夫效轉(zhuǎn)患化為惕作用霜于下院翼緣狠的側(cè)肌向荷啊載，骨以簡(jiǎn)霞化計(jì)素算。也可遭采用萬(wàn)構(gòu)造有要求翼，如謹(jǐn)設(shè)置囑隅撐財(cái)。檁條艇的構(gòu)食造處蔬理——加隅撐*5構(gòu)件賤設(shè)計(jì)霉的特桐點(diǎn)（1）斜昏梁軸弊力較稻大，蜓一般似按壓援彎構(gòu)圖件設(shè)裕計(jì)，煤須滿勉足強(qiáng)倉(cāng)度、征整體旁穩(wěn)定薦、局趕部穩(wěn)引定的湯要求樹(shù)。工翼字形鉆截面據(jù)的腹投板也宜可按出考慮皇屈曲帳后強(qiáng)陳度進(jìn)忌行設(shè)瀉計(jì)，更但最邁大高笑厚比帶不宜田大于25當(dāng)0。（2）當(dāng)矩采用箱變截癥面門(mén)泊式剛喊架時(shí)框，剛咸架柱僵為楔紀(jì)形，守其在鉆剛架允平面逮內(nèi)的宵計(jì)算黃長(zhǎng)度藍(lán)系數(shù)協(xié)、不爬能再隔套用《鋼結(jié)堪構(gòu)設(shè)綠計(jì)規(guī)聽(tīng)范》，*規(guī)程貫另有痛特殊主規(guī)定谷。6變形控含制適當(dāng)菜放寬框架蜘梁的窯撓度盤(pán)及框搏架柱柱頂位移的竿限值戚，是門(mén)式擾剛架輕型化預(yù)的一項(xiàng)儉保證。如上：剛架柱容頂位移豪限值無(wú)吊車解、采用訴輕形墻柏板h/60（h/1剩50）無(wú)吊車代、采用傭砌體墻h/10蔥0（h/15僚0）有吊瓣車、到吊車劍有駕甜駛室h/40疫0有吊車慘、地面掃操作h/18土0（h/40摸0）框架梯斜梁串撓度L/1找80（L/4欠00）7節(jié)點(diǎn)貓?jiān)O(shè)計(jì)（1）門(mén)式宇剛架結(jié)餅構(gòu)一般弟在梁柱畏節(jié)點(diǎn)及戚框架梁浪的跨中娘劃分運(yùn)長(zhǎng)送和安偶裝單元聞。門(mén)式剛令架斜梁席與柱的姨連接可差采用端潤(rùn)板豎放穿、端板焰橫放和菌端板斜積放三種趨形式。（2）為保斯證節(jié)點(diǎn)石的剛度前，節(jié)點(diǎn)役應(yīng)采用慚摩擦型圖或承壓掛型高強(qiáng)正度螺栓弱連接，虧一般成滑對(duì)布置撲。梁與伐柱的遵剛性題連接胖節(jié)點(diǎn)（3）門(mén)式額剛架的鞠柱腳構(gòu)飛造（2）格構(gòu)竊式框架般結(jié)構(gòu)體槐系當(dāng)跨北度大墨于60曾m時(shí)，識(shí)實(shí)腹贈(zèng)式框共架不繞太經(jīng)煙濟(jì)，墾此時(shí)京可采童用格鴿構(gòu)式養(yǎng)，最焦大可劑做到150忘m。通常設(shè)尼計(jì)成變獨(dú)截面，棒框架橫巴梁的高揚(yáng)跨比在1/鳳12～1/歸20范圍內(nèi)傭選取。內(nèi)力及胃變形的協(xié)計(jì)算當(dāng)跨度繞不大時(shí)樹(shù)，格構(gòu)僚式普通謝框架可槍以取換濟(jì)算剛度傻，折算蓄成與其信等效的飯實(shí)腹框奏架求解博內(nèi)力。帽當(dāng)跨度春較大時(shí)植，必須遺考慮全打部腹桿壺的變形鳴進(jìn)行計(jì)央算。第三礎(chǔ)節(jié)天拱式回結(jié)構(gòu)旺體系拱式結(jié)儀構(gòu)外形棄美觀，王體現(xiàn)了愚結(jié)構(gòu)受坑力與建糧筑造型掛的完美斑結(jié)合，靠是大跨田度鋼結(jié)捧構(gòu)中一制種重要漢的形式捐。拱的逗特點(diǎn)（1）拱身南主要承宏受軸力似，當(dāng)跨怨度較大痰（如超夕過(guò)80~腸100屠m(xù)）時(shí)病，較句梁式嫩結(jié)構(gòu)少和框軟架式塔結(jié)構(gòu)總更經(jīng)食濟(jì)。（2）形式舟有兩鉸遺拱、三稍鉸拱和晉無(wú)鉸拱磚。使用祥最多的沒(méi)是雙鉸夏拱，優(yōu)趴點(diǎn)是安腎裝和制躬造較簡(jiǎn)總單，鉸疊處可自懂由轉(zhuǎn)動(dòng)勻，溫度諸應(yīng)力也閉較低。小無(wú)鉸拱勒跨中彎長(zhǎng)矩分布疊最有利纏，但需宋要較強(qiáng)蒜的基礎(chǔ)濤，溫度愿應(yīng)力也膏較大。雙鉸紹拱蘭三貍鉸拱北無(wú)鉸咳拱（3）拱的隔水平推很力較大閥，對(duì)支亂座的要烘求較高舟。為減掏輕水平握推力，怎可設(shè)置營(yíng)水平拉心桿或采親用橡膠兼支座。在加螞蓋的惠體育參場(chǎng)、偵展覽縫館以熄及飛摘機(jī)庫(kù)拋里，揀拱的嬌支座服常常螺是房坦屋的冶墻體策、看療臺(tái)等省。沒(méi)辛有橫仔墻或昌看臺(tái)豆的情史況下切則要澆求設(shè)遠(yuǎn)置拱帶扶壁塑以承譯受拱晶的水均平推篩力。（4）拱截忽面分實(shí)槳腹式和采桁架式找兩種，搏一般為炕等截面特。拱身暮所受意彎矩阻較小骨，因剪而截霜面高革度不惹大，拌實(shí)腹怠式可話取l/50滔~l/8佛0，桁遮架式幼可取l/3指0~l/60。拱截面可含采用H型鋼、就雙角鋼緩、T型鋼、饞槽鋼、假圓鋼管群和方鋼估管等。拱的字設(shè)計(jì)（1）拱軸壯線的形踢狀應(yīng)盡宮可能選生擇與壓姜力曲線及接近。就對(duì)稱并層沿拱弦榮線均布枝的荷載鳴起主要守作用時(shí)券，宜采病用二次墳拋物線偉（與彎虹矩圖接乏近）。俗為簡(jiǎn)化處拱的設(shè)訓(xùn)計(jì)與制獨(dú)造，也幼可用圓座弧代替進(jìn)，對(duì)扁社平拱不侮會(huì)引起辯內(nèi)力實(shí)漠質(zhì)性的陳變化。幼對(duì)于自刻重很大脆的高拱私，宜采次用懸桐鏈線向外形飽。在艇風(fēng)荷載作獎(jiǎng)用下，耕由于壓停力線變化寬較大者，拱笨的外游形宜勒取兩極限難壓力線束的中間柏線。（2）風(fēng)荷口載是拱邊結(jié)構(gòu)計(jì)目算中一古項(xiàng)非常辟重要的濁荷載，逢特別應(yīng)紅注意風(fēng)童吸力對(duì)岡拱結(jié)構(gòu)買(mǎi)的影響酷，還應(yīng)識(shí)考慮側(cè)線風(fēng)壓或圖端風(fēng)壓掘作用在字建筑物擦上的情站況。（3）平郵面的愁拱式稈結(jié)構(gòu)材為一手受壓蜘曲桿號(hào)，應(yīng)摟按壓臣彎桿鄙件設(shè)肢計(jì)，猶拱在迷彎矩熊作用旦平面俗內(nèi)需毯要驗(yàn)肢算強(qiáng)嚴(yán)度和咐穩(wěn)定體性。溜因曲賴桿平俱衡微纏分方枕程的廣求解房誠(chéng)比較阻困難壤，目?jī)?yōu)前只碗能按眉彈性灣方法恩近似踩求解惑桿件道的臨露界力糕，現(xiàn)妖行規(guī)坑范暫味時(shí)還恥沒(méi)有棟曲桿健計(jì)算改長(zhǎng)度氣取值悠的規(guī)魂定。艱拱的免計(jì)算啄長(zhǎng)度喘系數(shù)夫與拱奮的形鄉(xiāng)豐狀、情拱的擁矢高f與拱交跨l的比才值有盛關(guān)（4）拱帖在彎烤矩作辰用平宵面外碎的剛懸度如帶果與魯平面潤(rùn)內(nèi)相薄差很從大，倡受壓衡時(shí)容塊易產(chǎn)鐮生平挪面外的扶失穩(wěn)算，應(yīng)踢利用勒沿房瓣屋長(zhǎng)毒度方向設(shè)置臭的橫向勵(lì)支撐系勁統(tǒng)及檁璃條體系作為被平面外聽(tīng)的支撐峰點(diǎn)。同蟲(chóng)時(shí)，還應(yīng)根按壓黃彎桿遞件驗(yàn)葡算平物面外典的穩(wěn)定。（5）拱的宜支座鉸受可以有攤不同的形式裹。拱腳寒的構(gòu)垃造（6）三練鉸拱繳中的布拱頂夸鉸是包構(gòu)造禮設(shè)計(jì)爬的難它點(diǎn)，瞧格構(gòu)寫(xiě)式拱煩在支傳座鉸碑和拱頂鉸的津部位，混其截面需改變坐為實(shí)腹滑式，同時(shí)還葡需設(shè)副置適夫當(dāng)?shù)膿?/p>