钢屋架设计解析.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Page No.,*,*,2.3,钢屋架设计,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Page No.,1,钢屋架的设计步骤,设计资料,荷载统计,各种荷载标准值作用下的内力计算,绘制施工图,杆件及其连接节点设计,内力最不利组合,Page No.,2,屋盖永久荷载,屋面材料、檩条、屋架、天窗架、支撑及吊顶等的自重，屋盖结构的自重估算方法前面已述。,2.3.1,屋架的内力计算和效应组合,（,1,）屋架荷载,屋面可变荷载,屋面活荷载,风荷载,雪荷载,积灰荷载,悬挂吊车或管道荷载,Page No.,3,（,2,）屋架内力计算,按荷载作用在节点的铰接平面桁架进行内力分析，常用方法有：,图解法、解析法、电算法,（结构力学已学）。,钢屋架两端铰接时，多为静定结构，内力计算简单。,Page No.,4,当有节间荷载时,，先把荷载分配到相邻节点上，按只有节点荷载计算各杆内力，再把局部弯矩与计算所得轴力相加来设计该杆件（按压弯构件设计）。局部弯矩如下：,端节间正弯矩,M,=0.8,M,0,，,M,0,=,Pd,/4,其他节间及支座弯矩,M,=0.6,M,0,Page No.,5,手工计算屋架内力时，一般先计算单位荷载作用下的内力系数，然后再乘以荷载值,P,i,，即可得到,P,i,作用下的内力值。（因,P,i,的取值有很多，这样计算可简化）,Page No.,6,内力系数图,几何尺寸图,Page No.,7,（,3,）荷载效应组合注意事项：,活荷载中的屋面活荷载不与雪荷载同时考虑，只需要取二者中的较大值即可；,积灰荷载应注意局部放大系数，且积灰荷载只与雪荷载和屋面活荷载中的较大值同时考虑；,风荷载应注意体形系数。,Page No.,8,某屋架倒塌,Page No.,9,屋架与柱铰接时，基本组合如下：,1.2,全跨永久荷载,+1.4,（全跨屋面活荷载或雪荷载,+,全跨积灰荷载,+,悬挂荷载）。,为组合值系数，仅有一项可变荷载时取,1.0,，其他情况下取,0.9,。,1.2,全跨永久荷载,+1.4,（半跨屋面活荷载或雪荷载,+,半跨积灰荷载,+,悬挂荷载）。,1.2,（全跨屋架、天窗架和支撑自重,+,半跨屋面板自重）,+1.4,半跨屋面活荷载。,1.0,全跨永久荷载,+1.4,风荷载。（只针对轻屋盖）,Page No.,10,产生半跨荷载的原因：活荷载、雪荷载、积灰荷载、单坡施工。,注意杆件变号问题：,屋架中部某些腹件在全跨荷载时受拉，而在半跨荷载时可能受压。拉压性质不同，承载力相差很大，设计杆件时，两种内力都需要验算。,如果各种组合下内力同号，只取最大内力验算。,Page No.,11,屋架内力组合例表,杆件,名称,及编号,单位荷载作用,下的,内力系数,单项荷载,标准值,下内力,(kN),内力,组合值,(kN),最不利,组合值,(kN),全跨永,久荷载,可变荷载,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,杆,B-b,-0.50,-0.25,-3.37,-3.54,-1.77,-9.0,-6.522,-9.0,D-b,-5.753,-4.109,-38.73,-40.78,-29.12,-103.568,-87.244,-103.568,D-c,-1.50,0.50,-10.11,-10.62,3.54,-27.0,-7.176,-27.0,Page No.,12,【,例题,】,例题,2-1,计算屋架节点集中荷载。,例题,2-2,求解屋架杆件最不利内力。,Page No.,13,上册,5.1,已讲述。,2.3.2,屋架杆件的计算长度,Page No.,14,屋架杆件的刚度要求（长细比）,受压杆件的容许长细比为,150,；,支撑的受压杆件为,200,；,直接承受动力荷载的桁架中的拉杆为,250,；,只承受静力荷载作用的桁架的拉杆，可仅计算在竖向平面内的长细比，容许值为,350,；,支撑的受拉杆为,400,。,Page No.,15,2.3.3,屋架杆件的截面形式,等稳定性设计：,压杆对截面主轴具有相等或接近的稳定性，即,单轴对称截面绕对称轴屈曲时考虑扭转效应的换算长细比。,杆件截面选取的原则：,承载能力高，抗弯强度大，,便于连接，用料经济，通,常选用角钢和,T,型钢,截面伸展,壁厚较薄,外表平整,Page No.,16,常用杆件截面形式,Page No.,17,如何选择截面类型？根据等稳定及截面特性确定：,上弦,下弦,腹杆,Page No.,18,受压弦杆：,不等边角钢短肢相连或,TW,型截面（无节间荷载）,不等边角钢长肢相连或,TN,型截面（有节间荷载）,受拉弦杆：,不等边角钢短肢相连或,TW,型截面,支座斜杆及竖杆：,不等边角钢长肢相连或等边角钢,其它腹杆：,等边角钢,T,形或十字形、单角钢,Page No.,19,角钢桁架,Page No.,20,可用,T,型钢取代双角钢，耐腐蚀，经济性好，节省钢材,12,15,。弦杆多采用,TW,型钢，腹杆可用,TM,型钢、单角钢或双角钢。也会采用圆钢管、方钢管、,H,型钢截面做屋架杆件。,Page No.,21,H,型钢桁架,Page No.,22,圆钢管桁架,Page No.,23,方钢管桁架,Page No.,24,圆钢、方管管桁架,Page No.,25,2.3.4,一般构造要求与截面选择,2.3.4.1,一般构造要求,（,1,）杆件截面规格,同一榀屋架中，角钢的规格不超过,5,6,种。最小角钢为,L45X4,或,L56X36X4,，跨度,18m,的小角钢屋架不受此限。,（,2,）节点板,节点板厚度：梯形屋架和平行弦屋架由腹杆最大内力确定，三角形屋架支座处的节点板的厚度由上弦杆内力来决定。节点板的厚度还受到焊缝的焊脚尺寸,h,f,和,T,型钢腹板厚度等因素的影响,Page No.,26,中间节点板厚度可参照下表取用。支座节点板厚度可比中间节点板厚度增大,2mm,，除支座节点板外，全屋架取相同厚度。,中间节点板厚度选用表（,Q235,钢）,Page No.,27,（,3,）填板,填板使双角钢共同工作，厚度同节点板。填板的间距：对压杆取,l,z,40,i,，拉杆取,l,z,80,i,。,i,为一个角钢的回转半径。,Page No.,28,在十字形双角钢杆件中，填板应横竖交错放置。填板应比角钢肢宽伸出（十字形截面则缩进）,10,15mm,，以便焊接。,Page No.,29,Page No.,30,2.3.4.2,屋架杆件截面选择,先选择截面，然后进行验算。没有节间荷载时，属于轴心受力构件。,强度验算,稳定性验算,（只对受压）,承载能力极限状态,正常使用极限状态：,刚度验算,（长细比）,整体稳定验算,局部稳定验算,轴心受压构件,：强度、整体稳定、局部稳定、刚度验算。,轴心受拉构件,：强度、刚度验算。,Page No.,31,单角钢、双角钢组合截面、剖分,T,型钢都属于单轴对称截面，可能绕非对称轴弯曲屈曲，也可能绕对称轴弯扭屈曲，因此，除了需要计算绕,x,、,y,轴的长细比外，需要计算,弯扭屈曲换算长细比,。,除了可按上册方法计算换算长细比外，规范还提供了双角钢组合,T,形截面换算长细比的简化计算方法（见教材）,Page No.,32,选出杆件截面后，可以用列表的形式逐个验算，以便检查。,Page No.,33,【,例题,】,例题,2-3,三角形屋架下弦杆的设计。,Page No.,34,【,例题,】,例题,2-4,梯形形屋架上弦杆的设计。,Page No.,35,【,例题,】,例题,2-5,梯形形屋架上弦压弯杆的设计。,Page No.,36,2.3.5,屋架节点设计和施工图,节点设计的任务：,确定节点的构造、连接焊缝及节点承载力的计算。节点的构造应传力路线明确、简捷、制作安装方便。,节点设计见上册第,7,章,7.13,节，不再细述。,注意：,节点板只在弦杆与腹杆之间传力，不直接参与传递弦杆内力，弦杆若在节点板处断开，应设置拼接角钢在两弦杆间直接传力。,Page No.,37,节点设计步骤：,确定节点力,画出大样图（节点板形状、平面尺寸和杆件相对位置）,进行节点板的设计,进行节点连接计算,屋架节点类型：,一般节点（无集中荷载也无弦杆拼接的节点）,有集中荷载的节点,下弦跨中拼接节点,上弦跨中拼接节点,支座节点,Page No.,38,屋架施工图,（见附录的折页附图）,（,1,）图纸左上角绘桁架简图,：,对称桁架：一半注明杆件几何长度,(mm),，另一半注明杆件内力,(N,或,kN),；,桁架跨度较大时,(,梯形屋架,L,24m,，三角形屋架,L,15m),应予起拱（,L/500,），在简图中画出。,Page No.,39,（,2,）屋架施工详图,：,正面图，上、下弦的平面图，必要的侧面图，以及某些安装节点或特殊零件的大样图；,施工图还应有材料表；,两种比例尺绘制：杆件轴线,般为,1:20,1:30,，节点一般为,1:10,1:15,。,要全部注明各零件的型号和尺寸，包括其加工尺寸、零件定位尺寸、孔洞的位置，以及对工厂加工和工地施工的所有要求；定位尺寸；,设计说明。,Page No.,40,本节复习思考题,屋架的荷载有哪些？,掌握屋架的内力计算及组合。,屋架杆件的截面形式及特点。,杆件的构造要求有哪些？,会进行杆件截面选择及验算。,会屋架节点设计。,屋架施工图包括哪些部分？,