钢结构设计原理第七章(屋架).ppt

7.3 屋盖结构17.3.1 屋盖结构的形式7.3.1.1 屋盖结构体系 （1）无檩屋盖：屋面板直接铺设在屋架或 天窗架上，需另设支撑，屋盖刚度大，但自重大，对抗震不利。（2）有檩屋盖：轻型屋面板、檩条、屋架、支撑自重轻，现应用越来越广泛。2三角形、梯形、平行弦。屋架选形应考虑：建筑物的用途及外观要 求；屋面材料对排水坡度的要求；经济 的要求；受力合理的要求，构造简单、施工方便的要求等。7.3.1.2 屋架的形式3（1）三角形屋架4梯形屋架5人字形屋架和平行弦桁架67.3.1.3 托架、天窗架形式支承中间屋架的桁架称为托架，一般采用平行弦桁架。7天窗架的形式如图7.15天窗的作用是采光、通风。多采用纵向天窗87.3.2 屋盖支撑（1）支撑的作用 保证结构的空间整体性 为屋架弦杆侧向支撑点，减小其在屋架平面外的计算长度 承担和传递水平荷载 保证结构安装时的稳定与方便9（2）支撑的布置 上弦杆的水平支撑 在屋架上弦和天窗架上弦均设间距不大于60m 下弦横向水平支撑 屋架跨度小于18m且无吊车或其它振动设备时，可不设，其它情况应设 纵向水平支撑 房屋较高、跨度较大，空间刚度要求较大时，设纵向水平支撑，与横向水平支撑形成封闭体系 垂直支撑：均应设 系杆：沿房屋通长设，分为刚性系杆和柔性系杆10111213（3）支撑的计算和构造 横向、纵向水平支撑均为平行弦桁架，计 算简图见（图7.21）屋盖支撑杆内力较小，截面尺寸一般由长细比 及构造要求控制147.3.3 简支屋架设计7.3.3.1 屋架的内力分析 （1）基本假定：节点处所有杆件轴线在同一平面内相交于一点（节点中心）；节点均为理想铰接；荷载作用在节点上 （2）节间荷载引起的局部弯矩的处理 15（3）内力计算与荷载组合 内力组合：解析法 图解法 荷载组合：全跨永久荷载+全跨屋面活载（雪 载）+全跨积灰荷载+悬挂吊车荷载 全跨永久荷载+半跨屋面活载（雪 载）+半跨积灰荷载+悬挂吊车荷载 （少数腹杆可能内力变号）采用大型屋面板的屋架，应考虑安装 时可能的半跨荷载：屋架及天窗架自重+半跨屋面板重+半跨 施工荷载16 对轻质屋面材料的屋架，一般应 考虑负风压的影响 轻屋面的厂房，吊车起重量较大 （Q300KN）应考虑按框架分析 求得的柱顶水平力是否会使下弦 内力增加引起下弦内力变号177.3.3.2 杆件的计算长度和容许长细比（1）杆件的计算长度18（2）杆件的容许长细比197.3.3.3 杆件的截面形式要求：构造简单、施工方便、易于连接，具有一定的侧向刚度，取材方便，宜使杆件对两个主轴有相近的稳定性（1）单壁式屋架杆件的截面形式 20双壁式屋架杆件的截面形式 双角钢杆件的填板217.3.3.4 杆件的截面选择（1）一般原则 优先选用肢宽而薄的板件或肢件组成的截面，但受压构件应满足局部稳定的要求，最小厚度为4mm 最小角钢454，当开有螺栓孔时，肢宽应满足相应要求 屋架节点版（或T型钢弦杆的腹板）厚度，据表7.4采用22跨度较大的桁架（例如大于等于24m）与柱铰接时，弦杆应根据内力变化改变截面（半跨内一次）同一屋架的型钢规格不宜太多，以便订货n（2）杆件的截面选择 轴心拉杆：强度、刚度 轴心压杆、压弯杆：强度、整体稳定、局部稳定、刚度237.3.3.5 节点设计（1）节点设计的一般要求 杆件的形心线与桁架轴线重合，通常取角钢肢背至轴线的距离为5mm的倍数 杆件与杆件之间的空隙不小于15-20mm24杆件端部的切割一般垂直与轴线节点板的外形尽可能简单、规则支承大型屋面板的上弦杆，当支承处的总集中荷载（设计值）超过表7.5的数值时，支承处应加强25（2）角钢桁架的节点设计 一般节点：计算内容：肢件与节点板的连接焊缝 弦杆与节点板的连接焊缝 N=N2-N1 肢背：肢尖：26有集中荷载的节点（如上弦节点）2728拼接节点29支座节点 铰接：屋架支承于混凝土柱上或钢柱上 刚接：屋架支承于钢柱 铰接支座节点的传力路径：杆件节点板加劲肋 底板支承柱顶 303132（3）T型钢作弦杆的屋架节点337.3.3.6 连接节点处板件的计算（1）连接节点处的板件在拉、剪作用下的强度必要时按下式计算：34（2）为保证桁架节点板在斜腹杆压力作用下的稳定性，受压腹杆连接肢断面中点沿腹杆轴线方向至弦杆边缘的净距离c应满足下列条件：对有竖腹杆或无竖腹杆但自由边有加劲肋的节点板，对无竖腹杆且自由边无加劲肋的节点板，35（3）当采用上述方法计算节点板的强度和稳定时，尚应满足下列要求：节点板边缘与腹杆轴线之间的夹角不小于15；斜腹杆与弦杆的夹角应在30 60之间；节点板的自由边长度lf与厚度t之比不得大于 ，否则应沿自由边设加劲肋 屋架设计例题详见教材n7.3.3.7 钢屋架施工图367.3.4 刚接屋架（框架横梁）设计特点与柱刚接的屋架端部弯矩效应可转化为一对水平为H=M/h0，此水平力有可能使屋架端部下弦杆受压屋架与柱刚接构造如图7.58 上弦最大内力由上盖板传递 下弦拉力H由连接螺栓承受（偏心受拉）37387.5 轻型门式刚架结构应用：轻工业厂房、仓库、超市、展厅等特点：轻屋面系统，轻墙面系统，轻荷载系统，轻结构系统397.5.1 结构形式和布置（1）结构形式 单跨、双跨、多跨等40