钢结构设计原理第七章(屋架)PPT课件.ppt

7 3屋盖结构 1 7 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 6 7 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 8 7 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 10 11 12 13 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 14 7 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 Q 300KN 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 17 7 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 19 7 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 21 7 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 45 4 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 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 23 7 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 20mm 24 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 27 28 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 30 31 32 3 T型钢作弦杆的屋架节点 33 7 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7 3 3 7钢屋架施工图 36 7 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