钢结构设计原理5

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1、第八章第八章 钢屋盖设计钢屋盖设计大纲要求大纲要求: :1.1.了解钢屋盖的种类、截面形式和应用；了解钢屋盖的种类、截面形式和应用；3.3.掌握钢屋盖的设计和施工图的绘制；掌握钢屋盖的设计和施工图的绘制；2.2.掌握屋盖支撑体系的作用和布置原则；掌握屋盖支撑体系的作用和布置原则； 普通钢屋架设计内容普通钢屋架设计内容：屋架的荷载计算；屋架的荷载计算；杆件内力计算和组合；杆件内力计算和组合；正确选择杆的截面型式和确定计算长度；正确选择杆的截面型式和确定计算长度；选择截面并验算各杆件的承载力；选择截面并验算各杆件的承载力；计算节点连接并绘制钢屋架施工图。计算节点连接并绘制钢屋架施工图。钢屋盖的类别

2、包括：钢屋盖的类别包括：概概 述述平面钢屋架平面钢屋架空间桁架：空间桁架： 网架网架8.18.1 钢屋盖的组成钢屋盖的组成 钢屋盖由屋面、屋架钢屋盖由屋面、屋架和支撑组成。和支撑组成。 8.1.1 屋盖结构体系屋盖结构体系屋面板屋面板屋架屋架檩条檩条 其它：托架、天窗、其它：托架、天窗、檩条等。檩条等。 房屋横向刚度大，整体性、耐久性房屋横向刚度大，整体性、耐久性 好；屋面板自重大，屋盖及下部结构好；屋面板自重大，屋盖及下部结构用料多，对抗震不利。用料多，对抗震不利。 屋架间距灵活，构件重量轻、施工、屋架间距灵活，构件重量轻、施工、安装方便；屋盖构件数量多，整体刚安装方便；屋盖构件数量多，整体

3、刚度差。度差。无檩体系：无檩体系：有檩体系：有檩体系：一般用于预应力混凝土大型屋面板一般用于预应力混凝土大型屋面板等重型屋面，将屋面板直接放在屋等重型屋面，将屋面板直接放在屋架上。架上。 常用于轻型屋面材料的情况。常用于轻型屋面材料的情况。 3.3.满足制造、安装和运输要求满足制造、安装和运输要求 构造简单，杆件夹角构造简单，杆件夹角30306060； 杆件与节点数量少；杆件与节点数量少； 分段制造，便于运输与安装；分段制造，便于运输与安装；确定屋架形式的原则：确定屋架形式的原则：1.1.满足使用要求满足使用要求屋架外形应与屋架外形应与屋面材料的排水要求屋面材料的排水要求相适应。相适应。8.1

4、.2 屋架的形式屋架的形式2 2. .满足经济要求满足经济要求 屋架外形应尽量和屋架外形应尽量和弯矩图接近弯矩图接近，使上下弦杆，使上下弦杆 内力沿跨度方向分布较均匀，腹杆受力较小；内力沿跨度方向分布较均匀，腹杆受力较小； 腹杆的布置宜使腹杆的布置宜使短杆受压，长杆受拉；短杆受压，长杆受拉； 荷载布置在节点上，减少弦杆局部受弯。荷载布置在节点上，减少弦杆局部受弯。 按腹杆布置方式不同有：按腹杆布置方式不同有： 芬克式芬克式 特点：长腹杆受拉，短腹杆受压，受力合理，应特点：长腹杆受拉，短腹杆受压，受力合理，应 用广泛。用广泛。1 1三角形屋架三角形屋架 杆件数量少，节杆件数量少，节点数量少，受压

5、杆点数量少，受压杆较长，但抗震性能较长，但抗震性能优于芬克式屋架，优于芬克式屋架，适用于跨度小于适用于跨度小于1818m m的屋架。的屋架。 单斜式单斜式 腹杆和节点数量较多，长腹腹杆和节点数量较多，长腹杆受拉，但夹角小，适用于下弦杆受拉，但夹角小，适用于下弦设置天棚的屋架。设置天棚的屋架。 人字式人字式 适用范围适用范围：跨度小，坡度大、采用轻型屋面材料：跨度小，坡度大、采用轻型屋面材料的有檩体系。的有檩体系。 特点：特点： 外形和弯矩图不相适应，弦杆内力分布不均匀，外形和弯矩图不相适应，弦杆内力分布不均匀，近支座处内力大，近跨中处小，横向刚度小。近支座处内力大，近跨中处小，横向刚度小。 上

6、下弦交角小，端节点构造复杂。可将上弦或下上下弦交角小，端节点构造复杂。可将上弦或下弦改变为折线形或陡坡梯形，以改善受力和节点弦改变为折线形或陡坡梯形，以改善受力和节点构造。构造。 按腹杆布置方式不同有：按腹杆布置方式不同有： 人字式人字式2 2梯形屋架梯形屋架特点：腹杆总长度短，节点少。特点：腹杆总长度短，节点少。按支座斜杆与弦按支座斜杆与弦杆组成的支承点杆组成的支承点在下弦或在上弦在下弦或在上弦又可分为下承式又可分为下承式和上承式两种。和上承式两种。上承式上承式下承式下承式 再分式再分式特点：可避免节间直接受荷（非节点荷载）。特点：可避免节间直接受荷（非节点荷载）。 单斜杆式单斜杆式 特点：

7、多数腹杆受压，杆件数量多，总长大，特点：多数腹杆受压，杆件数量多，总长大，应用少。应用少。 特点特点 外形和弯矩图比较接近，弦杆内力沿跨度分布较外形和弯矩图比较接近，弦杆内力沿跨度分布较均匀，用料经济，应用广泛。均匀，用料经济，应用广泛。 适用范围适用范围 适用于屋面坡度平缓且跨度较大时的无檩屋盖结适用于屋面坡度平缓且跨度较大时的无檩屋盖结构。构。 屋架高度屋架高度 梯形屋架的中部高度一般为（梯形屋架的中部高度一般为（1/101/101/81/8）L L，与与柱刚接的梯形屋架，端部高度一般为（柱刚接的梯形屋架，端部高度一般为（1/161/161/121/12）L L，通常取为通常取为2.02.

8、02.52.5m m。 与柱铰接的梯形屋架，端部高度可按跨中经济高与柱铰接的梯形屋架，端部高度可按跨中经济高度和上弦坡度决定。度和上弦坡度决定。3.3.人字形桁架人字形桁架 上、下弦可为平行，坡度为上、下弦可为平行，坡度为1/201/201/101/10，节点构造较为，节点构造较为统一；统一； 上、下弦可以具有不同坡度或下弦有一部分水平段，以上、下弦可以具有不同坡度或下弦有一部分水平段，以改善屋架受力情况。改善屋架受力情况。 跨中高度一般为跨中高度一般为2.02.02.52.5m m，跨度大于跨度大于3636m m时可取较大高时可取较大高度但不宜超过度但不宜超过3 3m m；端部高度一般为跨度

9、的端部高度一般为跨度的1/181/181/121/12。 4. 4.平行弦屋架平行弦屋架 上、下弦杆水平，杆件和节点规格化、便于制造。上、下弦杆水平，杆件和节点规格化、便于制造。 屋架的外形和弯矩图分布不接近，弦件内力分布不均匀。屋架的外形和弯矩图分布不接近，弦件内力分布不均匀。 一般用于托架和支撑体系。一般用于托架和支撑体系。 平面屋架在屋架平面外平面屋架在屋架平面外的刚度和稳定性很差，不的刚度和稳定性很差，不能承受水平荷载。因此，能承受水平荷载。因此，为使屋架结构有足够的空为使屋架结构有足够的空间刚度和稳定性，必须在间刚度和稳定性，必须在屋架间设置支撑系统。屋架间设置支撑系统。8.2 屋盖

10、支撑屋盖支撑 上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑 下弦横向水平支撑下弦横向水平支撑 下弦纵向水平支撑下弦纵向水平支撑 垂直支撑垂直支撑 系杆系杆 组成组成檩条屋面板檩条屋面板 保证屋盖的整体性，提高空间刚度保证屋盖的整体性，提高空间刚度 仅由平面桁架、檩条及屋面材料组成的屋盖结构，是一个不稳定仅由平面桁架、檩条及屋面材料组成的屋盖结构，是一个不稳定的体系，如果将某些屋架在适当部位用支撑连系起来，成为稳定的空的体系，如果将某些屋架在适当部位用支撑连系起来，成为稳定的空间体系，其余屋架再由檩条或其他构件连接在这个空间稳定体系上，间体系，其余屋架再由檩条或其他构件连接在这个空间稳定体系上，就保证了整个

11、屋盖结构的稳定。就保证了整个屋盖结构的稳定。 避免压杆侧向失稳，防止拉杆产生过大的振动避免压杆侧向失稳，防止拉杆产生过大的振动 支撑可作为屋架弦杆的侧向支撑点，减小弦杆出平面外的计算长度。支撑可作为屋架弦杆的侧向支撑点，减小弦杆出平面外的计算长度。 承担和传递水平荷载（如纵向和横向风荷载、承担和传递水平荷载（如纵向和横向风荷载、悬挂吊车水平荷载和地震作用等）。悬挂吊车水平荷载和地震作用等）。 保证结构安装时的稳定与方便保证结构安装时的稳定与方便 屋盖的安装首先用支撑将两相邻屋架连系起来组成一个基本空间稳屋盖的安装首先用支撑将两相邻屋架连系起来组成一个基本空间稳定体，在此基础上即可顺序进行其他构