鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-鋼結(jié)構(gòu)屋架

項(xiàng)目

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)五：鋼結(jié)構(gòu)屋架上堂課內(nèi)容回憶

項(xiàng)目13鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.鋼結(jié)構(gòu)材料；2.鋼結(jié)構(gòu)焊接連接設(shè)計(jì)；

3.鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接設(shè)計(jì)；

4.

鋼結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件設(shè)計(jì)；5.鋼結(jié)構(gòu)屋架

第5講

鋼屋架教學(xué)目標(biāo)：1.剛屋架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)組成和結(jié)構(gòu)布置；2.剛屋架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的計(jì)算特點(diǎn)；3.輕型剛屋架結(jié)構(gòu)的常見(jiàn)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造。重點(diǎn)1.剛屋架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)組成和結(jié)構(gòu)布置；2.剛屋架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的計(jì)算特點(diǎn)；3.輕型剛屋架結(jié)構(gòu)的常見(jiàn)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造。難點(diǎn)剛屋架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的計(jì)算特點(diǎn)..鋼屋蓋結(jié)構(gòu)的形式、組成及布置門式鋼架一、屋架類型鋼屋蓋結(jié)構(gòu)的形式、組成及布置（一）

無(wú)檁屋蓋1.組成：屋架、天窗架、支撐（水平支撐、垂直支撐）、大型屋面板

2.傳力路線：

屋面荷載

大型屋面板

屋架（或天窗架）

3.特點(diǎn)：

屋蓋剛度大、整體性好、施工方便，但自重大、抗震性能差。可用于屋架坡度較小的屋蓋。

（二）有檁屋蓋1.組成：輕質(zhì)屋面板、檁條、拉條、支撐、屋架2.傳力路線：

屋面荷載

屋面板

檁條屋架

3.特點(diǎn)：

屋面材料輕，整體性、剛度差些，有拉條（甚至斜拉條、撐桿等）、構(gòu)造較復(fù)雜。可用于屋架坡度較大的屋蓋。

拉條的作用:減小檁條的側(cè)向變形和扭轉(zhuǎn)，一般設(shè)在檁條腹桿受壓區(qū)域。

（三）天窗架縱向天窗、橫向天窗和井式天窗1.形式：

采光、通風(fēng)2.作用：

（四）托架1—屋面板；2—天溝板；3—天窗架；4—屋架；5—托架；6—吊車梁；7—排架柱；8—抗風(fēng)柱；9—基礎(chǔ)；10—連系梁；11—基礎(chǔ)梁；12—天窗架垂直支撐；13—屋架下弦橫向水平支撐；14—屋架端部垂直支撐；15—柱間支撐鋼屋蓋支撐一、支撐的作用由屋架、檁條和屋面材料等構(gòu)件組成的有檁屋蓋是幾何可變體系。屋架的受壓上弦雖然與檁條連接，但所有屋架的上弦有可能向同一方向以半波的形式鼓曲，使得上弦的計(jì)算長(zhǎng)度為屋架的跨度，承載力下降。

其次，屋架下弦雖是拉桿，但側(cè)向無(wú)聯(lián)系時(shí)，會(huì)引起較大的水平振動(dòng)和變位，增加桿件和連接中的受力。此外端墻傳來(lái)的風(fēng)荷載，僅靠屋架的弦桿承受和傳遞是不夠的。故支撐設(shè)置有下列的作用：l保證結(jié)構(gòu)的空間作用

l增強(qiáng)屋架的側(cè)向穩(wěn)定

l傳遞屋蓋的水平荷載

l便于屋蓋的安全施工二、支撐的布置1.上弦橫向支撐

組成：屋架上弦、斜向桿件、檁條、系桿

作用：保證屋架側(cè)向剛度和屋蓋的空間剛度，減小上弦在平面外計(jì)算長(zhǎng)度，承受和傳遞端墻的風(fēng)荷載。布置：

端部第一或第二開(kāi)間。當(dāng)布置在第二開(kāi)間時(shí)，端屋架需與橫向支撐用系桿剛性連接，確保端屋架的穩(wěn)定和風(fēng)荷載傳遞。（有時(shí)因天窗架從第二開(kāi)間起設(shè)。）橫向支撐間距大于60m時(shí)，中間增設(shè)。屋面為大型屋面板，且屋面板有三點(diǎn)與屋架上弦牢固連接時(shí)，可不設(shè)。但一般高空作業(yè)較難保證，還是設(shè)上弦橫向支撐，大型屋面板起系桿的作用。有天窗架時(shí)，上弦橫向支撐仍需布置。2.下弦支撐下弦支撐包括下弦橫向支撐和下弦縱向支撐

下弦橫向支撐組成：屋架下弦桿、斜桿、系桿作用：山墻抗風(fēng)柱的支點(diǎn)，承受并傳遞水平風(fēng)荷載、懸掛吊車的水平力和地震引起的水平力，減小下弦的平面外計(jì)算長(zhǎng)度，減小下弦的振動(dòng)。布置：與上弦橫向支撐布置在同一開(kāi)間，形成穩(wěn)定的空間體系。

屋架跨度大于18m時(shí)

屋架下弦設(shè)有懸掛吊車時(shí)

抗風(fēng)柱支承在屋架下弦時(shí)

屋架下弦設(shè)通長(zhǎng)縱向支撐時(shí)，宜設(shè)屋架下弦橫向支撐

下弦縱向支撐組成：系桿、斜桿作用：增加屋蓋空間剛度，承受和傳遞吊車橫向水平制動(dòng)力。布置：屋架兩邊，與橫向支撐形成封閉框。

有重級(jí)工作制吊車或起重量較大的中、輕工作制吊車時(shí)

有振動(dòng)設(shè)備、屋架下弦有吊軌、有托架時(shí)

房屋跨度較大、空間剛度要求較高時(shí)，均需設(shè)置下弦縱縱向水平支撐。3.垂直支撐組成：系桿、斜桿作用：使相鄰屋架形成幾何不變的空間體系，保證側(cè)向穩(wěn)定。布置位置：設(shè)有上弦橫向支撐的開(kāi)間內(nèi)，每隔4～5個(gè)開(kāi)間布置一道。布置原則:（1）梯形或平行弦屋架

無(wú)天窗，跨度<30m，布置在屋架兩端、跨中

無(wú)天窗，跨度>30m，布置在屋架兩端、跨度l/3處

有天窗、跨度<30m，布置在屋架兩端、跨中、天窗架兩端

有天窗、跨度<30m，布置在屋架兩端、跨度l/3處、天窗架兩端（2）三角形屋架

跨度小于18m時(shí)，布置在屋架中間

跨度大于18m時(shí)，一般視具體情況布置兩道4.系桿作用：在無(wú)支撐的開(kāi)間處，保證屋架的側(cè)向穩(wěn)定，減小弦桿的計(jì)算長(zhǎng)度，傳遞水平荷載。系桿分剛性和柔性布置：

豎向支撐平面內(nèi)設(shè)通長(zhǎng)系桿

水平橫向支撐設(shè)在第二開(kāi)間時(shí)，端屋架需與第二榀屋架用剛性系桿連接，其余設(shè)置剛性或柔性系桿均可。

屋脊節(jié)點(diǎn)、屋架支座節(jié)點(diǎn)設(shè)置剛性系桿三、支撐的形式和構(gòu)造支撐一般呈平行弦桁架，受力較小，按容許長(zhǎng)細(xì)比和構(gòu)造要求是：拉桿：

壓桿：計(jì)算簡(jiǎn)圖：假定壓桿不起作用，變?yōu)殪o定桁架，簡(jiǎn)化計(jì)算。支撐連接的構(gòu)造力求簡(jiǎn)單，安裝方便。一般用M20粗制螺栓連接，桿件每端至少2個(gè)螺栓。圓鋼作柔性支撐桿件時(shí)，采用花籃螺栓，將桿件張緊。節(jié)點(diǎn)形式拉條的布置作用：減小檁條的側(cè)向變形和扭轉(zhuǎn)，提高檁條承載力。布置：檁條跨度4～6m時(shí)，至少跨中設(shè)一道拉條，L>6m時(shí)，設(shè)兩道。屋面有天窗時(shí)，天窗兩側(cè)檁條間布置斜拉條和直撐桿。構(gòu)造：拉條用圓鋼，φ8～12mm，據(jù)檁距和荷載定；撐桿限制檁條的側(cè)向彎曲，其長(zhǎng)細(xì)比按壓桿λ<200。鋼屋架（桁架）設(shè)計(jì)組成：角鋼、節(jié)點(diǎn)板焊接而成特點(diǎn)：標(biāo)準(zhǔn)屋架，受力性能好，構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便。一、屋架的形式和主要尺寸（1）屋架的外形及腹桿布置三角形屋架：受力不均勻，剛度小，坡度大，排水好，用于中、小跨度輕屋面結(jié)構(gòu)。梯形鋼屋架：外形與彎矩圖較接近，受力好，省材料。平行弦屋架：腹桿長(zhǎng)度一致，桿件類型少，標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)化程度高，主要用于托架、支撐體系。（2）屋架主要尺寸跨度：據(jù)工藝需要定，一般為3m模數(shù)，12、15、18、21、24、27、30、36m等高度：三角形h≈（1/4～1/6）L跨中h≈（1/6～1/10）Lh≈1.6～2.2m（鉸接時(shí)）h≈1.8～2.4m（剛接時(shí)）梯形端部屋架上弦節(jié)間：據(jù)屋面材料定，盡可能使荷載直接作用在屋架節(jié)點(diǎn)上。本節(jié)課小結(jié)：1.鋼屋架類型：有三角形屋架、梯形屋架兩種型式2.