鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理屋架

會計學(xué)1鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理屋架7.3.1屋蓋結(jié)構(gòu)的形式7.3.1.1屋蓋結(jié)構(gòu)體系無檁屋蓋：屋面板直接鋪設(shè)在屋架或天窗架上，需另設(shè)支撐，屋蓋剛度大，但自重大，對抗震不利。有檁屋蓋：輕型屋面板、檁條、屋架、支撐自重輕，現(xiàn)應(yīng)用越來越廣泛。第1頁/共40頁三角形、梯形、平行弦。屋架選形應(yīng)考慮：建筑物的用途及外觀要 求；屋面材料對排水坡度的要求；經(jīng)濟(jì) 的要求；受力合理的要求，構(gòu)造簡單、 施工方便的要求等。7.3.1.2屋架的形式第2頁/共40頁（1）三角形屋架第3頁/共40頁梯形屋架第4頁/共40頁人字形屋架和平行弦桁架第5頁/共40頁7.3.1.3托架、天窗架形式

支承中間屋架的桁架稱為托架，一般采用平行弦桁架。第6頁/共40頁天窗架的形式如圖7.15天窗的作用是采光、通風(fēng)。多采用縱向天窗第7頁/共40頁7.3.2屋蓋支撐（1）支撐的作用①保證結(jié)構(gòu)的空間整體性②為屋架弦桿側(cè)向支撐點(diǎn)，減小其在屋架平面外的計算長度③承擔(dān)和傳遞水平荷載④保證結(jié)構(gòu)安裝時的穩(wěn)定與方便第8頁/共40頁（2）支撐的布置①上弦桿的水平支撐在屋架上弦和天窗架上弦均設(shè)間距不大于60m②下弦橫向水平支撐屋架跨度小于18m且無吊車或其它振動設(shè)備時，可不設(shè)，其它情況應(yīng)設(shè)③縱向水平支撐房屋較高、跨度較大，空間剛度要求較大時，設(shè)縱向水平支撐，與橫向水平支撐形成封閉體系④垂直支撐：均應(yīng)設(shè)⑤系桿：沿房屋通長設(shè)，分為剛性系桿和柔性系桿第9頁/共40頁第10頁/共40頁第11頁/共40頁第12頁/共40頁（3）支撐的計算和構(gòu)造橫向、縱向水平支撐均為平行弦桁架，計算簡圖見（圖7.21）屋蓋支撐桿內(nèi)力較小，截面尺寸一般由長細(xì)比及構(gòu)造要求控制第13頁/共40頁7.3.3簡支屋架設(shè)計7.3.3.1屋架的內(nèi)力分析基本假定：節(jié)點(diǎn)處所有桿件軸線在同一平面內(nèi)相交于一點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)中心）；節(jié)點(diǎn)均為理想鉸接；荷載作用在節(jié)點(diǎn)上節(jié)間荷載引起的局部彎矩的處理第14頁/共40頁（3）內(nèi)力計算與荷載組合內(nèi)力組合：①解析法②圖解法荷載組合：①全跨永久荷載+全跨屋面活載（雪載）+全跨積灰荷載+懸掛吊車荷載②全跨永久荷載+半跨屋面活載（雪載）+半跨積灰荷載+懸掛吊車荷載（少數(shù)腹桿可能內(nèi)力變號）采用大型屋面板的屋架，應(yīng)考慮安裝時可能的半跨荷載：屋架及天窗架自重+半跨屋面板重+半跨施工荷載第15頁/共40頁③對輕質(zhì)屋面材料的屋架，一般應(yīng)考慮負(fù)風(fēng)壓的影響④輕屋面的廠房，吊車起重量較大（Q≥300KN）應(yīng)考慮按框架分析求得的柱頂水平力是否會使下弦內(nèi)力增加引起下弦內(nèi)力變號第16頁/共40頁7.3.3.2桿件的計算長度和容許長細(xì)比（1）桿件的計算長度第17頁/共40頁（2）桿件的容許長細(xì)比第18頁/共40頁7.3.3.3桿件的截面形式

要求：構(gòu)造簡單、施工方便、易于連接，具有一定的側(cè)向剛度，取材方便，宜使桿件對兩個主軸有相近的穩(wěn)定性

（1）單壁式屋架桿件的截面形式第19頁/共40頁雙壁式屋架桿件的截面形式雙角鋼桿件的填板第20頁/共40頁7.3.3.4桿件的截面選擇（1）一般原則①優(yōu)先選用肢寬而薄的板件或肢件組成的截面，但受壓構(gòu)件應(yīng)滿足局部穩(wěn)定的要求，最小厚度為4mm②最小角鋼∟45×4，當(dāng)開有螺栓孔時，肢寬應(yīng)滿足相應(yīng)要求③屋架節(jié)點(diǎn)版（或T型鋼弦桿的腹板）厚度，據(jù)表7.4采用第21頁/共40頁④跨度較大的桁架（例如大于等于24m）與柱鉸接時，弦桿應(yīng)根據(jù)內(nèi)力變化改變截面（半跨內(nèi)一次）⑤同一屋架的型鋼規(guī)格不宜太多，以便訂貨（2）桿件的截面選擇軸心拉桿：強(qiáng)度、剛度軸心壓桿、壓彎桿：強(qiáng)度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定、剛度第22頁/共40頁7.3.3.5節(jié)點(diǎn)設(shè)計（1）節(jié)點(diǎn)設(shè)計的一般要求①桿件的形心線與桁架軸線重合，通常取角鋼肢背至軸線的距離為5mm的倍數(shù)②桿件與桿件之間的空隙不小于15-20mm第23頁/共40頁③桿件端部的切割一般垂直與軸線④節(jié)點(diǎn)板的外形盡可能簡單、規(guī)則⑤支承大型屋面板的上弦桿，當(dāng)支承處的總集中荷載（設(shè)計值）超過表7.5的數(shù)值時，支承處應(yīng)加強(qiáng)第24頁/共40頁（2）角鋼桁架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計①一般節(jié)點(diǎn)：計算內(nèi)容：肢件與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫△N=N2-N1肢背：肢尖：第25頁/共40頁②有集中荷載的節(jié)點(diǎn)（如上弦節(jié)點(diǎn)）第26頁/共40頁第27頁/共40頁③拼接節(jié)點(diǎn)第28頁/共40頁④支座節(jié)點(diǎn)鉸接：屋架支承于混凝土柱上或鋼柱上剛接：屋架支承于鋼柱鉸接支座節(jié)點(diǎn)的傳力路徑：桿件→節(jié)點(diǎn)板→加勁肋↙→底板→支承柱頂?shù)?9頁/共40頁第30頁/共40頁第31頁/共40頁（3）T型鋼作弦桿的屋架節(jié)點(diǎn)第32頁/共40頁7.3.3.6連接節(jié)點(diǎn)處板件的計算

（1）連接節(jié)點(diǎn)處的板件在拉、剪作用下的強(qiáng)度必要時按下式計算：第33頁/共40頁

（2）為保證桁架節(jié)點(diǎn)板在斜腹桿壓力作用下的穩(wěn)定性，受壓腹桿連接肢斷面中點(diǎn)沿腹桿軸線方向至弦桿邊緣的凈距離c應(yīng)滿足下列條件：①對有豎腹桿或無豎腹桿但自由邊有加勁肋的節(jié)點(diǎn)板，②對無豎腹桿且自由邊無加勁肋的節(jié)點(diǎn)板，第34頁/共40頁

（3）當(dāng)采用上述方法計算節(jié)點(diǎn)板的強(qiáng)度和穩(wěn)定時，尚應(yīng)滿足下列要求：①節(jié)點(diǎn)板邊緣與腹桿軸線之間的夾角不小于15°；②斜腹桿與弦桿的夾角應(yīng)在30°—60°之間；③節(jié)點(diǎn)板的自由邊長度lf與厚度t之比不得大于，否則應(yīng)沿自由邊設(shè)加勁肋屋架設(shè)計例題詳見教材7.3.3.7鋼屋架施工圖第35頁/共40頁7.3.4

剛接屋架（框架橫梁）設(shè)計特點(diǎn)

與柱剛接的屋架端部彎矩效應(yīng)可轉(zhuǎn)化為一對水平為H=M/h0，此水平力有可能使屋架端部下弦桿受壓

屋架與柱剛接構(gòu)造如圖7.58上弦最大內(nèi)力由上蓋板傳遞下弦拉力H由連接螺栓承受（偏心受拉）第36