（精）钢屋架设计：桁架与屋盖.ppt

浙江大学钢结构研究室 第三章 桁架与屋盖 内容 1.1 钢桁架概述 1.2屋盖的组成及主要平面尺寸 1.3 屋架 1.4屋架的支撑系统 1.5实腹式檩条设计 1.6桁架杆件的计算长度和容许长细比 1.7 桁架杆件的截面形式、节点板厚度和角钢间的填板 1.8桁架杆件的截面设计 1.9桁架的节点设计 1.10 屋架的施工详图 1.1 钢桁架概述 平面桁架与空间桁架 构件截面与节点形式 1.2屋盖的组成及主要平面尺寸 1，屋盖组成 2，屋面系统：有檩体系，无檩体系（屋面材料等等） 3，屋架的名义跨度和计算跨度 4，屋架间距 5，屋盖平面尺寸 屋盖的组成 屋架，支撑系统，屋面系统 屋面系统 有檩体系，无檩体系 屋架的名义跨度和计算跨度 两相邻柱列定位轴线间的距离为屋架的名义跨度 L 屋架左右两支座中心线间的距离为屋架的计算跨度l。 计算跨度常取名义跨度减去300mm 屋架间距 一般应由设计人员按经济要求确定 。 当屋架间距增大，所有纵向构件如檩条等因跨度加大而需增大其截面；但在一定建筑面积下，屋架和支柱（包括柱基础）数目则可减少，利用求极值的数学方法理论上可求得使整个屋盖和支柱用钢量最少或工料最省时的屋架经济间距 实际设计时屋架间距l约为屋架跨度的1/3~1/5 常用间距：6m，压型钢板屋面：6～12m 屋盖平面尺寸 当区段长度超过某规定值时，需设置伸缩缝。最常用的设置方法是在伸缩缝处设置双柱。 1.3 屋架 1，平面桁架的外形及主要尺寸 2，平面桁架的腹杆体系 平面桁架的外形 上弦坡度 主要由屋面材料确定： 1）波形石棉瓦屋面要求屋面坡度，瓦楞铁屋面要求，若这种屋面的坡度过小，易造成漏雨，因此常需选用三角形屋架。 2）油毡防水屋面则要求≤，因此常用的梯形屋架 3）近来常被采用的长尺压型钢板屋面，则可用于时，因而常选用梯形屋架和接近于平行弦的屋架。 屋架的适用跨度 平面桁架作为两端简支的受弯构件在满跨均布荷载作用下，弯矩图形为一抛物线，其上、下弦杆主要承受桁架截面上的弯矩，而腹杆则主要承受桁架截面上的剪力。 三角形屋架外形与抛物线形差别较大，因而其弦杆各节间的内力很不均匀，屋架端部高度小，该处节间的内力最大，因弦杆截面常按整根弦杆的最大内力选用，造成弦杆截面钢材的增加，故跨度较大时选用三角形屋架是不经济的，其常用跨度宜在24～27m以下。 梯形屋架因为外形接近于抛物线形，则弦杆各节间中的内力最为均匀。加之刚度也较好，常用跨度可达36m左右 平行弦屋架弦杆内力不及梯形屋架均匀，但其腹杆长度一致，杆件类型少，节点构造统一，便于制造，是其优点。 屋架外形图与弯矩图的比较 屋架的高跨比 对三角形屋架，1/4~1/6。 与柱刚接的梯形屋架的端部高度常取跨度的（常用端部高度2m左右），端弯矩愈大，比值可取大；跨度愈大，比值可取小些。高跨比：1/6-1/10。 与柱铰接的梯形屋架的常用端部高度2m左右，保证连续性。 平行弦桁架的经济高度常为其跨度1/15的左右。 平面桁架的腹杆体系 布置原则 1. 提供承受荷载的节点，尽可能使荷载都作用在节点上而使桁架的弦杆都是轴心受力构件； 2. 使荷载传递至支座的路线最短，以减少腹杆的总长度和节点数目； 3. 对非人字形的腹杆体系，应使长腹杆受拉，短腹杆受压。对人字形腹杆体系，宜使斜腹杆的倾角在35°～55°范围内。目的都是减小腹杆的截面积。 1.4屋架的支撑系统 1，横向支撑 2，纵向支撑 3，垂直支撑 4，系杆 5，支撑系统与屋架的连接节点 支撑系统图 支撑系统作用 保证桁架结构的空间几何稳定性，及几何形状不变 保证桁架结构的空间刚度和空间整体性 为桁架弦杆提供必要的侧向支撑点 承受并传递水平荷载 保证结构安装的稳定和方便 防止构件在动力荷载作用下产生较大的振动 横向支撑——布置在屋架上下弦和天窗架上弦平面 功能: 1，对保证上弦杆的侧向稳定性有着重要的作用。2，传递作用在房屋山墙上的纵向水平风荷载的作用。3，在传力平面增加屋盖结构的刚度 横向支撑一般应设置在房屋两端（或温度伸缩缝区段两端）的第一个柱间或第二柱间，两道横向支撑的间距不宜超过60m。 纵向支撑——布置在屋架上弦或下弦 功能:1.与横向支撑一起形成一水平刚性盘，增加房屋的整体刚度；2.当房屋为工厂车间并设有吊车时，在吊车横向制动力作用下使框架起空间作用，可减轻受荷较大的框架所受水平荷载和产生的水平变形；3.当有托架时，可保证托架的侧向稳定。 布置位置：纵向支撑仅当房屋的跨度和高度较大 或房屋为厂房并设有壁行吊车或有较大振动设备（如锻压车间）因而对房屋的整体刚度要求较高时始设置之。对梯形屋架，纵向支撑常设在屋架的下弦平面，而对三角形屋架则常设在上弦平面，与横向支撑构成环路。 垂直支撑：布置在屋架间和天窗架间