單層工業(yè)廠房屋蓋結(jié)構(gòu)-簡支屋架設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)課件(1)平面內(nèi)的計(jì)算長度①弦桿、支座斜桿和支座豎桿，由于它的截面尺寸一般較大，節(jié)點(diǎn)板對其影響相對較小，所以其計(jì)算長度取l0x=l(l為構(gòu)件幾何長度，即節(jié)點(diǎn)中心間距離);②其他受壓桿，考慮到節(jié)點(diǎn)板的牽制作用，其計(jì)算長度取l0x=0.8l。1.屋架桿件的計(jì)算長度l0屋架桿件截面設(shè)計(jì)(2)平面外的計(jì)算長度①弦桿平面外的計(jì)算長度l0y等于側(cè)向固定點(diǎn)間的距離。②腹桿平面外的計(jì)算長度取節(jié)點(diǎn)中心間的距離。③當(dāng)弦桿側(cè)向支撐點(diǎn)之間的距離為節(jié)間長度的2倍，且兩個(gè)節(jié)間的內(nèi)力不相等，則該弦桿平面外的計(jì)算長度，應(yīng)按下式計(jì)算：

l0y=l1(0.75+0.25N1/N2)N1---較大的壓力，計(jì)算時(shí)取正值；N2---較小的壓力，計(jì)算時(shí)壓力取正值，拉力取負(fù)值。屋架桿件截面設(shè)計(jì)1.屋架桿件的計(jì)算長度l01.根據(jù)強(qiáng)度條件確定截面面積2.根據(jù)AT查表確定型鋼鋼號,由此可得3.確定構(gòu)件在兩個(gè)主軸方向的計(jì)算長度4.計(jì)算長細(xì)比：5.剛度驗(yàn)算：2.屋架桿件截面設(shè)計(jì)

軸心拉桿屋架桿件截面設(shè)計(jì)①假定構(gòu)件的長細(xì)比一般在60～100范圍內(nèi)選取，當(dāng)軸心力大而計(jì)算長度小時(shí)，取較小值，反之取較大值。如果軸心力很小，可按容許長細(xì)比取值。②按整體穩(wěn)定性要求確定所需的截面面積和回轉(zhuǎn)半徑由假定的、鋼號、x軸和y軸截面類別查表確定，計(jì)算初選截面幾何特征值：

軸心壓桿屋架桿件截面設(shè)計(jì)③確定初選截面尺寸型鋼截面：根據(jù)初選的，直接查型鋼表選用適當(dāng)?shù)男弯撲撎?。組合截面:則需利用截面回轉(zhuǎn)半徑與輪廓尺寸間的近似關(guān)系（見附表8）確定為表中系數(shù)。其他尺寸，對于工字型截面：可取腹板厚度為翼緣板厚度。h

和b宜取10mm的倍數(shù)，宜取

2mm的倍數(shù)。

軸心壓桿屋架桿件截面設(shè)計(jì)④截面驗(yàn)算先根據(jù)初選的截面尺寸，重新計(jì)算，并確定，然后再進(jìn)行如下驗(yàn)算：強(qiáng)度驗(yàn)算：剛度驗(yàn)算：，整體穩(wěn)定性驗(yàn)算：，局部穩(wěn)定性驗(yàn)算：型鋼截面可不驗(yàn)算，組合截面須驗(yàn)算寬厚比（高厚比）。若經(jīng)驗(yàn)算不滿足要求的截面，須調(diào)整截面尺寸重新驗(yàn)算，直至滿足要求為止。

軸心壓桿屋架桿件截面設(shè)計(jì)所有桿件截面計(jì)算完成后，填寫桿件截面選擇表屋架桿件截面設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)課件屋架桿件截面形式鋼屋架桿件設(shè)計(jì)主要內(nèi)容:1)桿件截面形式選擇；2)桿件內(nèi)力計(jì)算；3)根據(jù)強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和構(gòu)造要求確定桿件截面尺寸。屋架桿件截面形式1.桿件截面常用類型屋架桿件截面形式1.桿件截面常用類型。①為了便于訂貨和下料，在同一榀屋架中角鋼的規(guī)格不宜過多，一般不宜超過5～6種；②為了防止桿件在運(yùn)輸和安裝過程中產(chǎn)生彎曲和損壞，角鋼的尺寸不宜小于45×4或56×36×4；③應(yīng)選擇肢寬而壁薄的角鋼，增大回轉(zhuǎn)半徑，對受壓更有利；④屋架弦桿一般采用等截面；當(dāng)采用變截面時(shí)，半跨內(nèi)只能改變一次，而且要保持肢厚不變，改變肢寬，以便于拼接處理。

2.截面選擇原則屋架桿件截面形式鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)課件?簡支屋架設(shè)計(jì)-屋架桿件內(nèi)力計(jì)算簡支屋架設(shè)計(jì)-屋架桿件內(nèi)力計(jì)算屋架桿件內(nèi)力計(jì)算1.基本假定

(1)

屋架的各節(jié)點(diǎn)均為理想的鉸接。

(2)

屋架各桿件的軸線均為直線，都在同一平面內(nèi)，且相交于節(jié)點(diǎn)的中心。(3)

荷載都作用在節(jié)點(diǎn)上，且都在屋架平面內(nèi)。

簡支屋架設(shè)計(jì)-屋架桿件內(nèi)力計(jì)算

(1)

荷載分類

永久荷載：包括屋面材料（防水層、保溫層、隔熱層、屋面板等）及檁條、支撐、天窗架等結(jié)構(gòu)的自重?？勺兒奢d：包括屋面均布活荷載、雪荷載、積灰荷載風(fēng)荷載及懸掛吊車荷載等。屋架桿件內(nèi)力計(jì)算2.屋架荷載統(tǒng)計(jì)簡支屋架設(shè)計(jì)-屋架桿件內(nèi)力計(jì)算(2)

荷載標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算

永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值：

屋面材料及檁條的自重，可根據(jù)材料、構(gòu)件每立方（或每平方、每米）的重量和規(guī)格進(jìn)行計(jì)算凡沿屋面斜面分布的永久荷載應(yīng)換算成屋面水平投影面上分布的荷載。屋架和支撐按屋面水平投影面分布的自重gwk：

L--為屋架的標(biāo)志跨度

屋架桿件內(nèi)力計(jì)算2.屋架荷載統(tǒng)計(jì)簡支屋架設(shè)計(jì)-屋架桿件內(nèi)力計(jì)算(2)

荷載標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算

可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值：①可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值由《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》查得。②屋面均布活荷載不用雪荷載同時(shí)考慮（取兩者中的較大值）；③風(fēng)荷載一般不考慮，但對瓦楞鐵等輕型屋面、開敞式房屋或風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值大于0.49kN/m時(shí)，應(yīng)按荷載規(guī)范的相關(guān)規(guī)定計(jì)算風(fēng)荷載的作用。

屋架桿件內(nèi)力計(jì)算2.屋架荷載統(tǒng)計(jì)簡支屋架設(shè)計(jì)-屋架桿件內(nèi)力計(jì)算屋架所受的荷載一般是由檁條或大型屋面板板肋以集中力的方式作用于屋架節(jié)點(diǎn)上。集中力P:式中---荷載分項(xiàng)系數(shù)（或作用分項(xiàng)系數(shù)）；

---按屋面水平投影面分部的荷載標(biāo)準(zhǔn)值；

---屋架的間距。

---屋架上弦桿節(jié)間水平投影長度。

如作用有節(jié)間荷載，應(yīng)把節(jié)間荷載分配到相鄰的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)上，按節(jié)點(diǎn)荷載求出軸力，再考慮節(jié)間荷載引起的局部彎矩。屋架桿件內(nèi)力計(jì)算3.節(jié)點(diǎn)荷載計(jì)算簡支屋架設(shè)計(jì)-屋架桿件內(nèi)力計(jì)算表1建筑結(jié)構(gòu)的作用分項(xiàng)系數(shù)屋架桿件內(nèi)力計(jì)算3.節(jié)點(diǎn)荷載計(jì)算

適用情況作用分項(xiàng)系數(shù)當(dāng)作用效應(yīng)對承載力不利時(shí)當(dāng)作用效應(yīng)對承載力有利時(shí)1.31.31.50：永久作用分項(xiàng)系數(shù)：預(yù)應(yīng)力作用的分項(xiàng)系數(shù)：可變作用分項(xiàng)系數(shù)新《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50068-2018）2019年4月1日（1.2和1.35）（1.4）簡支屋架設(shè)計(jì)-屋架桿件內(nèi)力計(jì)算

1）荷載組合

為求出各桿件的最不利內(nèi)力，必須根據(jù)施工和使用過程中可能出現(xiàn)的荷載分部情況，對作用在屋架上的荷載進(jìn)行組合。一般考慮下列三種組合：①全跨永久荷載+全跨可變荷載(設(shè)兩項(xiàng)節(jié)點(diǎn)荷載之和為P)②全跨永久荷載P1+半跨可變荷載P2③全跨屋架、支撐和天窗自重P3+半跨屋面板自重+半跨施工荷載（取等于屋面均布活荷載）P4

屋架桿件內(nèi)力計(jì)算4.內(nèi)力計(jì)算簡支屋架設(shè)計(jì)-屋架桿件內(nèi)力計(jì)算

某廠一金工車間跨度24m，長度為90m，柱距6m，內(nèi)設(shè)兩臺50/5t中級工作制橋式吊車，設(shè)防烈度為7度。屋面采用1.5×6.0m大型屋面板。20mm厚水泥砂漿找平，上鋪80mm厚泡沫混凝土保溫層；SBS改性瀝青防水卷材。屋面坡度i=1/10。屋架鉸接于鋼筋混凝土柱上，上柱截面b×h=400×400mm，混凝土強(qiáng)度等級為C20。

屋架桿件內(nèi)力計(jì)算荷載計(jì)算案例：名稱

自重

SBS改性瀝青防水卷材0.4KN/m2

預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板1.4-1.5KN/m220厚水泥砂漿找平層0.4kN/m280厚泡沫混凝土保溫隔熱層0.5kN/m2雪荷載0.40kN/m2風(fēng)荷載0.5kN/m2屋面積灰荷載0.6kN/m2屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值

0.7kN/m2

表2常用材料自重簡支屋架設(shè)計(jì)-屋架桿件內(nèi)力計(jì)算永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值：屋面各構(gòu)造層的荷載標(biāo)準(zhǔn)值：預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板（包括嵌縫）1.45

kN/m2SBS改性瀝青防水卷材0.4kN/m2水泥砂漿找平層(20mm厚)0.4

kN/m2保溫層0.5kN/m2

屋架和支撐自重（0.12+0.011L）=（0.12+0.011x18）=0.318

kN/m2

永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值

3.068kN/m2

永久荷載設(shè)計(jì)值：

1.3x3.068=3.9884kN/m2

屋架桿件內(nèi)力計(jì)算荷載計(jì)算案例：簡支屋架設(shè)計(jì)-屋架桿件內(nèi)力計(jì)算可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值：屋面活荷載0.7kN/m2積灰荷載0.6kN/m2

可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值

1.3kN/m2可變荷載設(shè)計(jì)值

：1.5x1.2=1.95kN/m2

屋架桿件內(nèi)力計(jì)算荷載計(jì)算案例：簡支屋架設(shè)計(jì)-屋架桿件內(nèi)力計(jì)算永久荷載設(shè)計(jì)值：

3.9884kN/m2

可變荷載設(shè)計(jì)值：1.95kN/m2

節(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值：P=面荷載設(shè)計(jì)值x屋面板的面積

屋架桿件內(nèi)力計(jì)算荷載計(jì)算案例：簡支屋架設(shè)計(jì)-屋架桿件內(nèi)力計(jì)算節(jié)點(diǎn)永久荷載+節(jié)點(diǎn)可變荷載：

P=（3.9884+1.95)x1.5x6=53.45KN節(jié)點(diǎn)永久荷載荷載：P1=3.9884x1.5x6=35.90KN節(jié)點(diǎn)可變荷載：

P2=1.95x1.5x6=17.55KN節(jié)點(diǎn)屋架和支撐自重：P3=1.3x0.318x1.5x6=3.72KN節(jié)點(diǎn)屋面板自重及施工荷載（取等于屋面活荷載）：

P4=（1.3x1.45+1.5x0.7）x1.5x6=26.42KN屋架桿件內(nèi)力計(jì)算荷載計(jì)算案例：荷載組合：①全跨永久荷載+全跨可變荷載(設(shè)兩項(xiàng)節(jié)點(diǎn)荷載之和為P)

②全跨永久荷載P1+半跨可變荷載P2③全跨屋架、支撐和天窗自重P3+半跨屋面板自重+半跨施工荷載（取等于屋面均布活荷載）P4

簡支屋架設(shè)計(jì)-屋架桿件內(nèi)力計(jì)算

2）內(nèi)力計(jì)算方法

節(jié)點(diǎn)荷載作用下的鉸接平面桁架分析內(nèi)力，常用的內(nèi)力分析方法有圖解法、解析法、電算。具體分析時(shí)，可先分別計(jì)算全跨和半跨單位節(jié)點(diǎn)荷載作用下的內(nèi)力（即內(nèi)力系數(shù)），根據(jù)不同的荷載組合，列表計(jì)算。

屋架桿件內(nèi)力計(jì)算4.內(nèi)力計(jì)算簡支屋架設(shè)計(jì)-屋架桿件內(nèi)力計(jì)算①單位荷載作用于全跨，計(jì)算出所有桿件內(nèi)力

屋架桿件內(nèi)力計(jì)算2）內(nèi)力計(jì)算方法---計(jì)算內(nèi)力系數(shù)②單位荷載作用于左半跨，計(jì)算出所有桿件內(nèi)力

③單位荷載作用于右半跨，計(jì)算出所有桿件內(nèi)力

簡支屋架設(shè)計(jì)-屋架桿件內(nèi)力計(jì)算屋架桿件內(nèi)力計(jì)算2）內(nèi)力計(jì)算方法---計(jì)算內(nèi)力系數(shù)

第一種組合：全跨永久荷載+全跨可變荷載(設(shè)兩項(xiàng)節(jié)點(diǎn)荷載之和為P)各桿內(nèi)力值=Pⅹ①

①單位荷載作用于全跨，計(jì)算出所有桿件內(nèi)力

簡支屋架設(shè)計(jì)-屋架桿件內(nèi)力計(jì)算屋架桿件內(nèi)力計(jì)算2）內(nèi)力計(jì)算方法---計(jì)算內(nèi)力系數(shù)第二種組合：全跨永久荷載P1+半跨可變荷載P2包含：1）全跨P1+左半跨P22）全跨P1+右半跨P21）中各桿的內(nèi)力值=P1ⅹ①+P2ⅹ

②2）中各桿的內(nèi)力值=P1ⅹ①+P2ⅹ

③①單位荷載作用于全跨，計(jì)算出所有桿件內(nèi)力

②單位荷載作用于左半跨，計(jì)算出所有桿件內(nèi)力

③單