钢结构PPT课件

第9章钢结构 本章着重讲述了钢材的机械性能 化学成分 钢材的选用 钢结构的连接和轴心受力构件及钢屋盖的一些基本知识等 在学习过程中掌握下列内容 1 了解钢结构的特点 应用范围和发展过程及趋势 钢结构连接方法 2 掌握钢材各项力学性能指标 品种 规格 及相关标准 柱头 柱脚构造 钢屋盖组成 钢屋架形式 本章提要 3 掌握钢材机械性能和化学成分 4 掌握钢材的选用方法 本章内容 9 1钢材的主要力学性能9 2其他因素对钢材性能的影响9 3钢材的种类 规格和标准9 4钢材的连接9 5梁与轴心受力构件9 6钢屋盖 国家大剧院 位于北京人民大会堂西侧 西长安街以南 总占地面积近12公顷 总建筑面积近15万平方米 总投资26 88亿元 目前已进行过网壳部分设计与施工验收审查会议 该工程外部围护结构为钢结构网壳 是半椭圆球形 东西长轴212 2m 南北短轴143 64m 总高度46 285 内设歌剧院 2416席 音乐厅 2017席 及戏剧院 1040席 及公共大厅等 屋面采用钛金属板 整个网壳外环绕人工湖 35500m2 各种通道及入口均设在水下 设计为法国巴黎机场公司安德鲁建筑师 北京市建筑设计研究院参与主体设计 整体结构用钢量达6750t 195kg m 上海环球金融中心 由日本森大厦株式会社的全额子公司森海外株式会社及日本具有代表性的银行 保险公司 商社等36家企业 偕同政府系统机构日本海外经济协力基金 OECF 联合投资的上海环球金融中心 总投资逾750亿日元 位于陆家嘴金融贸易区 建筑总面积335 420平方米 地下3层 地上94层 建成后的高度达460米 总用钢量26000t 钢筋混凝土核心筒 外框钢骨混凝土及钢柱 目前正在施工阶段 轻型钢结构 容器和其他构筑物 陕西铜川天然气公司1000立方米天然气球罐 大连西太平洋石化有限公司1500立方米CF 62钢球罐 国家体育场 国家体育场建筑体形上像鸟巢 可容纳8万人 平面为椭圆形 长轴340m短轴292m 屋盖中间有一个146m 76m的开口 这部分将设计成开合屋盖 采用加肋薄壁箱形截面 总用钢量达16万t 上海环球金融中心 由日本森大厦株式会社的全额子公司森海外株式会社及日本具有代表性的银行 保险公司 商社等36家企业 偕同政府系统机构日本海外经济协力基金 OECF 联合投资的上海环球金融中心 总投资逾750亿日元 位于陆家嘴金融贸易区 建筑总面积335 420平方米 地下3层 地上94层 建成后的高度达460米 总用钢量26000t 钢筋混凝土核心筒 外框钢骨混凝土及钢柱 目前正在施工基础 上海金茂大厦 金茂大厦是由中国上海对外贸易中心股份有限公司独家投资5 6亿美元建设的一座88层的超高层大厦 建筑高度420 5米 建筑面积28 9万平方米 于1998年8月28日竣工 总用钢量14000t 钢筋混凝土核心筒 外框钢骨混凝土及钢柱 设计者为美国S O M事务所 央视新台址 央视新台址建设工程位于北京朝阳区东三环中路 北京商务中心区的核心地段 占地面积18 7万平方米 总建筑面积55万平方米 230m 央视新台址建设工程总投资约50亿元人民币 2003年10月开工建设 2008年正式运行 台北101 长宽各150m 总面积30277m2 塔高508m 世界第一高 26层以上以8层为一单元 主要由巨柱 核心系统及外伸桁架梁 巨柱自地下5层至地上90层 最大尺寸为2 4mx3m 直径5 5m 中670t的阻尼器 4 高耸建筑电视塔 微波塔 通讯塔等 东方明珠电视塔 东方明珠广播电视塔座落在上海浦东新区黄浦江畔 以其468米的高度成为亚洲第一高塔 她于1991年3月开始建造 1994年11月完工 总重量达12万吨 总投资8 3亿元人民币 东方明珠塔由三根直径为九米的擎天立柱 太空舱 上球体 下球体 五个小球 塔座和广场组成 9 1钢材的主要力学性能 钢结构是以钢板 型钢 薄壁型钢制成的构件 通过焊接 铆接 螺栓连接等方式而组成的结构 与其他材料的结构相比 具有如下的特点 1 钢材强度高 结构自重轻 2 塑性 韧性好 3 材质均匀 4 工业化程度高 9 1 1钢结构的特点 5 可焊性 6 耐腐蚀性差 7 耐火性差 8 钢结构在低温和其他条件下 可能发生脆性断裂 这应引起设计者的特别注意 1 大跨度结构 2 重型厂房结构 3 受动力荷载作用的厂房结构 4 多层 高层和超高层建筑 5 高耸结构 6 板壳结构 7 可拆卸结构 9 1 2钢结构的应用范围 1 高强度低合金钢 2 轧制新品种的型钢 3 计算方法的完善 4 结构形式 5 优化原理的应用 9 1 3钢结构的发展 1 屈服点与抗拉强度 建筑钢材的强度和塑性一般由常温静载下单向拉伸试验曲线表明 该试验是将钢材的标准试件在拉伸试验机上 按规定的加荷速度逐渐施加拉力荷载 使试件逐渐伸长 直至拉断破坏 根据加荷过程中所测得的数据画出应力 应变曲线 即 曲线 如图9 1所示 为低碳钢的应力 应变曲线 9 1 4钢材的机械性能 当应力超过fp后 应变比应力增加得快 到达b点后 应变急剧增加 而应力基本不变 此阶段称为屈服阶段 应力 应变曲线呈水平段 钢筋产生相当大的塑性变形 c点对应的应力fy称为屈服强度 没有明显屈服点和塑性平台的钢材 则以卸荷后残余变形为0 2 时所对应的应力为屈服点 称为名义屈服点f0 2 屈服阶段后 钢材内部组织经重新调整进入强化阶段 直至曲线最高点即抗拉强度fu 出现颈缩 此时变形剧增 应力下降 最后试件断裂 抗拉强度是钢材破坏前所能承受的最大应力 但是巨大的塑性变形 使之无实用意义 只作为强度贮备 fy fu叫做屈强比 其值愈大 说明钢材被充分利用 愈小则安全储备愈大 2 塑性 钢材的塑性是指应力超过屈服点后 能产生显著的塑性变形 而不立即断裂的性质 可用试件静力拉伸时的伸长率来衡量 伸长率为图9 2所示试件拉断后 原标距的伸长值与原标距比值的百分数 即 3 冷弯性能 冷弯性能是指钢材在冷加工时 即常温下加工 对产生裂缝的抵抗能力 冷弯试验方法是在材料试验机上 通过冷弯冲头加压 将厚度为a 宽度为b的板材按规定的弯心直径d弯曲180 以弯曲处无裂纹 不起层为合格 同时又可检查钢材的内部缺陷 颗粒组织 结晶情况 杂质分布等 鉴定钢材的可焊性 因此冷弯性能是衡量钢材质量的综合性指标 图9 3 4 冲击韧性 钢材的韧性是钢材在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力 也是钢材在动力荷载作用下 抵抗脆性破坏的能力 冲击韧性指标由冲击试验获得 叫做冲击值 在冲击试验时 采用截面为10mm 10mm 长度为55mm 中间开有小槽的长方形试件 图9 5 放 在摆锤式冲击试验机上冲断 图9 4 可从试验机刻度盘上读出冲击功Ak 单位J 钢结构用钢机械性能指标规定见表9 1和表9 2 图9 1低碳钢单向拉伸应力 应变图 图9 2静力拉伸标准试件 图9 3冷弯试验示意图 图9 4冲击韧性试验及试件缺口形式 a 试验示意图 b 梅氏U形缺口 c 夏比氏V形缺口 图9 5冲击试件取样方法 表9 1Q235钢的机械性能 表9 2Q345及Q390钢的机械性能 9 2 1化学成分钢材的化学成分直接影响钢的组织构造和机械性能 钢的基本元素是铁 Fe 它在碳素结构钢中含量约占99 其余是碳 C 锰 Mn 硅 Si 以及冶炼中不易除净的有害元素硫 S 磷 P 氧 O 氮 N 等 在低合金结构钢中 适当增加锰 硅含量 可改善钢材的机械性能 若增加少量的钒 钛 铌 铜等元素 则对某些性能的改善更显著 钢结构所用各类钢材的化学成分见表9 3和表9 4 9 2各种因素对钢材主要性能的影响 表9 3Q235钢的化学成分 熔炼分析 表9 4Q345和Q390钢的化学成分 熔炼分析 9 2其他因素对钢材性能的影响 常见的冶金缺陷有偏析 非金属夹杂 气孔 裂纹及分层等 对性能影响 表现在结构或构件受力工作中 也表现在加工制作的过程中 9 2 2冶金缺陷 钢材随时间的增长 其强度提高而塑性 韧性下降的现象叫时效硬化 所谓人工时效是使钢材先发生10 左右的塑性变形 再加热至250 保持1h 然后在空气中冷却 则时效可在几小时内完成 钢材在弹塑性或塑性阶段卸荷后再重新加荷 其屈服点将提高 弹性工作范围加大 而塑性和韧性却降低 这种现象叫做冷作硬化 9 2 3钢材的硬化 钢在250 左右时 抗拉强度有所提高而塑性 韧性下降 这种现象叫蓝脆 因表面氧化膜呈蓝色 应避免在蓝脆温度范围内进行热加工 否则易出现裂纹 当温度从常温下降时 强度略有提高 但塑性和韧性则降低而变脆 当温度下降到某一区间时 冲击韧性急剧下降 破坏特征明显地转变为脆性破坏 这就是低温冷脆 9 2 4温度的影响 由于截面几何形状的突变 造成应力线密集曲折 从而在孔洞边缘 缺口尖端出现局部高峰应力 而其他部位应力降低 形成所谓的应力集中现象 由图9 7可以看到 应力集中的程度取决于构件形状的变化 变化剧烈 高峰应力则大 图9 8为不同槽口试件拉伸时的应力 应变图 表明形状变化愈剧烈的试件 应力集中愈严重 抗拉强度愈高 而脆性破坏的危险也愈大 承受静力荷载的构件 应遵照 规范 的有关要求 避免截面形状的突变 设计时可不考虑应力集中问题 9 2 5应力集中的影响 9 2 5复杂应力作用下的工作 图9 6复杂应力状态 图9 7应力集中 图9 8应力集中对钢材性能的影响 钢材在连续的重复荷载作用下 虽然应力低于抗拉强度 甚至低于屈服点时 也会发生破坏 这种现象称为钢的疲劳 疲劳破坏之前 并无明显的塑性变形和局部收缩 是一种突然性的脆性断裂 疲劳是因为钢材质地不均匀以及应力分布不均匀而引起的 9 2 6重复荷载作用的影响 9 3钢材的种类 规格和标准 钢按用途分结构钢 工具钢和特殊钢 结构钢又可分为建筑用钢和机械用钢 按冶炼方法 钢可分为转炉钢和平炉钢 转炉钢目前采用氧气顶吹转炉钢 成本比平炉钢要低 按脱氧方法分为沸腾钢 F 半沸腾钢 b 镇静钢 Z 和特殊镇静钢 TZ 镇静钢和特殊镇静钢的代号在钢的牌号中可省略 镇静钢脱氧充分 沸腾钢脱氧较差 一般采用镇静钢 9 3 1结构用钢的品种与牌号 按成型方法分为轧制钢 锻钢和铸钢 按化学成分分为碳素钢和合金钢 在建筑工程中常用碳素结构钢 低合金钢和优质碳素结构钢 1 碳素结构钢 目前碳素结构钢采用的国家标准 碳素结构钢 GB700 88 中按质量等级分为A B C D四级 质量等级中以A级最差 D级最优 该标准中钢材牌号表示方法由字母Q 屈服点数值 N mm 2 质量等级代号 A B C D 及脱氧方法代号 F b Z TZ 四个部分组成 碳素结构钢 GB700 88 将碳素结构钢按屈服点数值分为5个牌号 Q195 Q215 Q235 Q255和Q275 2 低合金结构钢 低合金结构钢的国家标准 低合金高强度结构钢 GB T1591 中按质量等级分为A B C D E五级 采用与碳素结构钢相同的表示方法 即用钢材厚度 直径 16mm时的屈服点大小表示 共分为5个牌号 Q295 Q345 Q390 Q420及Q460 1 承重结构的钢材宜采用Q235钢 Q345钢 Q390钢和Q420钢 2 下列情况的承重结构和构件不应采用Q235沸腾钢 焊接结构非焊接结构 3 承重结构采用的钢材应具有抗拉强度 伸长率 屈服强度和硫 磷含量的合格保证 对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证 9 3 2钢材的选用 4 对于需要验算疲劳的焊接结构的钢材 应具有常温冲击韧性的合格保证 对于需要验算疲劳的非焊接结构的钢材亦应具有常温冲击韧性的合格保证 5 吊车起重量不小于50t的中级工作制吊车梁 对钢材冲击韧性的要求应与需要验算疲劳的构件相同 钢结构所用钢材主要为热轧钢板 型钢 冷弯薄壁型钢和压型钢板 1 钢板 钢板分为薄钢板 厚钢板和扁钢 其规格用符号 加 宽度 厚度 的毫米数来表示 如 600 12表示宽度为600mm 厚度为12mm的钢板 薄钢板 厚0 35 4 0mm 宽500 1500mm 长0 5 4m 厚钢板 厚4 5 60mm 宽600 3000mm 长4 12m 扁钢 厚4 60mm 宽12 200mm 长3 9m 9 3 3钢材规格 2 热轧型钢 钢结构常用的型钢是角钢 槽钢 工字钢和H型钢 图9 9 工字钢也分普通和轻型两种 分别用符号 I 和 QI 表示 H型钢分宽翼缘H型钢 HK 窄翼缘H型钢 HZ 和H型钢桩 HU 3 冷弯薄壁型钢和压型钢板 薄壁型钢是用1 5 5mm的薄钢板经模压或冷弯成型 其截面形式如图9 10所示 压型钢板是用0 4 2mm厚的钢板 镀锌钢板 彩色涂层钢板经冷轧而成的波形板 我国已有26种压型钢板型号 图9 11为其中几种 图9 9热轧型钢 图9 10冷弯薄壁型钢 图9 11压型钢板 第9 4章钢结构的连接 钢结构是由钢构件经连接而成的结构 因此连接在钢结构总占有很重要的位置 它直接关系钢结构的安全和经济 在受力过程中 连接应有足够的强度 被连接构件之间应保持正确的相互位置 3 1钢结构连接的种类及其特点 焊条与局部焊件熔化 冷却 凝结成焊缝 是现代钢结构最主要的连接方法 3 2焊缝连接 一 焊接方法 电弧焊 1 手工电弧焊 2 自动半自动埋弧电弧焊 3 CO2气体保护焊 以C02为保护气体 使被熔化的金属不与空气接触 4 气焊 5 电阻焊 手工焊原理自动焊原理 二 焊缝连接的形式 1 按焊缝的性质 被连接板件2 对接焊缝 角焊缝 2 按两焊件的相对位置分 3 对接焊缝按受力与焊缝方向分 a 直缝 作用力方向与焊缝方向正交b 斜缝 作用力方向与焊缝方向斜交 4 角焊缝按受力与焊缝方向分 a 端缝 作用力方向与焊缝长度方向垂直b 侧缝 作用力方向与焊缝长度方向平行c 斜缝 作用力与焊缝长度方向斜交 5 按焊缝连续性 a 连续焊缝 受力较好b 断续焊缝 易发生应力集中 6 按施工位置 俯焊 立焊 横焊 仰焊其中以俯焊施工位置最好 所以焊缝质量也最好 仰焊最差 三 焊缝连接的缺陷 质量检验和焊缝质量级别 1 焊缝连接的缺陷 常见的缺陷形式 裂纹 焊瘤 烧穿 弧坑 气孔 夹渣 咬边 未融合 未焊透 焊缝质量检验方法分 外观检查 超声波探伤检验 X射线检验 2 焊缝质量检验 3 焊缝质量等级 焊缝质量分三级 一级焊缝需经外观检查 超声波探伤 x射线检验都合格 二级焊缝需外观检查 超声波探伤合格 三级焊缝需外观检查合格 四 焊缝的符号及标注方法 3 3对接焊缝连接 一 对接焊缝的形式和构造 对接焊缝坡口的型式 对接焊缝的形式 应用 板厚为tt 10mm时 用a b 工字形t 10 20mm时 用c d 单边V V字形t 20mm时 用g f h X K U字形 为防止熔化金属流淌必要时可在坡口下加垫板 1 起落弧处易有焊接缺陷 所以用引弧板 但采用引弧板施工复杂 除承受动力荷载外 一般不用 计算时将焊缝长度两端各减去t t为较薄焊件的厚度 对接焊缝的构造处理 2 变厚度板或变宽度板对接 在板的一面或两面切成坡度不大于1 4的斜面 避免应力集中 3 对接焊缝又可分为焊透的和未焊透的两种焊缝 焊透的对接焊缝强度高 传力性能好 一般对接焊缝多采用焊透的 只有构件较厚 内力较小时 方可采用未焊透的焊缝 焊缝的强度设计值焊缝强度与焊接方法 焊条型号 被焊接构件钢材的钢号 焊缝型式 焊接质量以及焊缝受力状态有关 规范 给出了各种情况的焊缝强度设计值 注 自动焊和半自动焊所采用的焊丝和焊剂 应保证其熔敷金属抗拉强度不低于相应手工焊焊条的数值 二 对接焊缝连接的计算 1 轴心受力的对接焊缝 1 直缝验算截面矩形 只有正应力 焊缝抗拉强度质检分级由 钢结构工程施工及验收规范 规定 分I II III级 达到I II级质量时 x光 射线检查 焊缝抗拉设计强度和母材相同 III级质量 只外观检查 的抗拉设计强度约为I II级的0 85 或 对接连接正焊缝若加引弧板施焊 且质量达到一 二级 则无需焊缝抗拉强度验算 只有以下两种情况 才需对正焊缝进行抗拉强度验算 a 未使用引弧板施焊 b III级焊缝质量 正焊缝长度不够时可增加焊缝长度或改用斜焊缝 三级检验标准时 当时 不需要验算焊缝强度 2 斜焊缝验算截面矩形 有 或 焊缝长度方向与作用力方向间夹角 斜焊缝计算长度 对接焊缝抗剪设计强度 规范 规定时 不检算焊缝强度 9 4角焊缝连接 一 角焊缝的形式和构造 1 角焊缝的形式 按两焊脚边的夹角分 1 直角焊缝 a 普通焊缝 b 平坡焊缝 c 深熔焊缝 一般采用 a 但 a 应力集中较严重 在承受动力荷载时采用 b c a c b 直角焊缝 900 普通焊缝 两焊脚尺寸都等于hf 常用 但应力集中较严重 a b处材料突变严重 平焊缝 是在一侧焊脚处将焊缝宽度加宽至1 5hf而成 易焊 应力集中介于普通焊缝与凹焊缝之间 凹焊缝 两边的焊缝宽度被加宽成凹面 应力集中小 用于受动荷的结构中可提高疲劳强度 但手工焊费工 图中 hf 焊脚尺寸 he 焊缝有效厚度 并有 he 0 7hf he 总是450斜面上的最小高度 2 斜角角焊缝 主要用于钢管连接中 我们主要讨论直角焊缝 侧焊缝 a图 外力与焊缝轴线平行 端焊缝 b图 外力与焊缝轴线垂直 斜焊缝 c图 外力与焊缝轴线斜交 按照作用力和焊缝关系 直角角焊缝分为 2 角焊缝的构造要求 1 侧焊缝 这些剪应力实际分布不均 试验表明两头大中间小 考虑到出现塑性后应力重分布 规范规定在焊缝长度范围内按均匀分布计算 有效截面上只有与焊缝长度方向平行的剪应力 2 端 正面 焊缝 有效截面上与焊缝长度方向垂直的正应力 和剪应力 正面角焊缝刚度大 破坏时变形小 强度比侧缝高 但塑性变形能力比侧缝小 常呈脆性破坏 3 一般受力的焊缝 作用在T字型焊缝上的一般方向的力N 分解为平行于焊缝方向的力V和垂直于的焊缝方向力F f分解为 和 V产生 F产生 f 有效截面上有 9 4 5螺栓连接的构造要求9 4 5 1螺栓连接形式螺栓连接的基本形式有盖板对接 T形连接和搭接 如图所示 9 4 5 2螺栓直径与螺栓孔孔径要求I类孔 加工精度达到H12 孔壁表面粗糙度不大于12 5mm 制作费工 成本高 螺杆直径比螺栓孔直径小0 3mm II类孔 孔壁表面粗糙度不大于25mm 允许加工偏差较大 但成本低 螺杆直径比螺栓孔径小1 0 1 5mm 摩擦型连接的孔径比螺栓公称直径d大1 5 2 0mm 承压型连接的孔径比螺栓公称直径d大1 0 1 5mm 构造要求 9 4 5 3螺栓孔的排列螺栓的排列形式应简单 整齐 紧凑 排列方法有并列和错列两种 构造要求 螺孔在构件上的排列应考虑以下要求 1 受力要求 受力方向的端矩太小 构件端部被剪断 受拉构件中距太小 拉断 对受压构件沿外力方向的中距过大 构件易发生张口或鼓曲现象 2 构造要求 边距和中距不宜过大 中距过大 连接板件间不密实 潮气容易侵入 造成板件锈蚀 3 施工要求 留有足够的空间便于板手转动 构造要求 板端冲剪破坏 演示 根据以上要求 规范规定了螺孔的允许距离 表3 5螺栓孔和铆钉孔的最大 最小容许距离 mm 表3 6角钢上螺栓或铆钉线距表 mm 表3 7工字钢和槽钢腹板上的螺栓线距表 mm 表3 8工字钢和槽钢翼缘上的螺栓线距表 mm 构造要求 9 4 6螺栓的工作性能及承载力螺栓连接中 螺栓的受力形式有三种情况 螺栓只受剪力作用 螺栓只受拉力作用 螺栓受剪力 拉力共同作用 拉 剪 剪拉 9 4 6 1受剪螺栓的工作性能及承载力 1 受剪螺栓的工作性能考察一个螺栓从受剪到剪断 受剪面上的平均剪应力和连接的变形间的关系曲线如图3 54所示 可划分为以下四个阶段 1 摩擦传力的弹性阶段 2 滑移阶段 3 螺杆受剪面传力的弹性阶段 4 弹塑性阶段 2 普通螺栓和承压型连接高强度螺栓的抗剪承载力普通螺栓或承压型高强度螺栓受剪时 当螺杆较细 板件较厚 螺杆可能被剪坏 演示 为计算方便 假定螺栓受剪面上的剪应力均匀分布 一个剪力螺栓的抗剪承载力设计值为 式中 nv 受剪面数目 单剪 1 双剪 2 d 螺栓杆公称直径 螺栓的抗剪强度设计值 螺杆受剪的同时 孔壁与螺杆柱面发生挤压 挤压应力分布在半圆柱面上 当螺杆较粗 板件相对较薄 薄板的孔壁可能发生挤压破坏 承压计算时 假定承压面为半圆柱面的投影面 即螺栓的直径面d t 且压应力均匀分布 9 5梁与轴心受力构件 9 5 1受弯构件 梁 分实腹式与格构式两类 实腹式常称为梁 格构式常称为桁架 钢梁分为型钢梁和组合梁两大类 型钢梁常有热轧工字钢 槽钢和热轧H形钢三种截面 组合梁一般是由几块钢板焊接成工字钢或箱形截面 9 5梁与轴心受力构件 轴心受力构件只承受通过其截面形心的轴向力 分轴心受拉与轴心受压两种情况 钢结构中的桁架 网架 塔架 屋盖的支撑体系等杆系结构 一般均假设节点为铰接 若荷载都作用于节点上 则所有的杆件均为轴心拉杆或轴心压杆 其截面形式可分为型钢截面和组合截面 如图9 5 1 a 所示 9 5 2工程中的轴心受力构件及截面形式 在工业建筑中 钢结构的工作平台 栈桥及管道支架的柱 是将上部荷载传给基础的构件 一般按轴心受压设计 称之为轴心受压柱 柱由柱头 与梁连接部位 柱身 柱脚 与基础相连接的部位 三个部分组成 组合截面柱按柱身构造形式可分为实腹式和格构式两种 可见图9 5 2所示 其截面形式可见图9 5 1 b 和 c 图9 5 1轴心受力构件的截面形式 格构式轴心受压构件 格构式轴心受压构件的截面形式如图9 5 10所示 一般多采用双轴对称截面 以两根槽钢或工字钢作为肢件的双肢柱应用较多 双肢格构柱又分缀板式和缀条式两种 缀板和缀条分别为连接两个肢件的钢板和角钢 截面选型要求是 用料经济 形状简单 便于制作 便于与其他构件连接 轴心受拉构件应满足强度和刚度要求 轴心受压构件除应满足强度 刚度要求外 还应满足整体稳定和局部稳定要求 图9 5 10双肢格构柱 图9 5 2实腹柱与格构柱 9 5 2轴心受压构件的柱头与柱脚 在轴心受压柱中 梁与柱连接处的柱子顶部叫柱头 梁与柱的连接有两类 一类是梁支承于柱顶 一类是梁连接在柱的两侧 1 梁支承于柱顶 柱顶焊有大于柱轮廓3cm左右的顶板 厚度为16 20mm 如果顶板较薄 可在顶板与梁的支承加劲肋间加焊一块垫板 以提高顶板的刚度 9 5 2 1柱头 图9 5 14为梁的支承加劲肋封在梁端 梁的支座反力通过支承加劲肋的突出部分 常称为突缘 刨平顶紧传给柱子 在计算时 考虑传力过程 可偏于安全地认为 支座反力由顶板 顶板与加劲肋 隔板 的焊缝 加劲肋 隔板 加劲肋 隔板 与柱腹板的焊缝 柱子 图9 5 15所示为梁的支承加劲肋对准柱的翼缘 支座反力的传递为 支承加劲肋 支承加劲肋与下翼缘的焊缝 或刨平顶紧 顶板 顶板与翼缘的焊缝 柱 图9 5 14梁的支承加劲肋封在梁端 图9 5 15梁的支承加劲肋对准柱的翼缘 图9 5 16梁支承于柱侧 受力较小的轴压柱柱脚 可以如图9 5 17 a 所示 把柱身直接焊在底板上 底板用地脚螺栓与基础相连 一般的柱脚如图9 5 17 b c 所示 除底板外 尚设置靴梁 靴梁与柱的边缘和底板相焊接 柱所承受的轴心力通过柱与靴梁的连接焊缝传给靴梁 再通过靴梁与底板的焊缝传给底板 底板再给基础 铰接的脚 计算时只考虑轴向力N 计算内容有如下几项 9 5 2 2轴心受压柱的柱脚 图9 17轴压柱柱脚 a 平板式 b c 有靴梁平板式 图9 5 19 9 6钢屋盖 钢屋盖结构主要由屋面板 檩条 屋架 托架 天窗架和支撑等构件组成 9 6 1钢屋架的形式常见的形式有三角形 梯形 平行弦等 9 6钢屋架 9 6 2屋架的尺寸 主要尺寸包括跨度 跨中高度 端部高度 9 6 3屋盖的支撑体系1 支撑的作用 1 保证屋盖结构的空间稳定性即形状不变 2 保证屋盖结构的空间刚度和空间整体性 3 为屋架弦杆提供必要的侧向支撑点 4 承受并传递水平荷载 5 保证结构安装时的稳定且便于安装 2 支撑的种类和截面形式支撑系统由横向水平支撑 纵向水平支撑 垂直支撑和系杆组成 垂直支撑与水平系杆 6000 6000 6000 6000 600 6000 6000 600 600 ae CC 1 CC 1 CC 2 CC 1 CC 1 CC 2 CC 1 CC 1 CC 1 CC 1 CC 2 CC 1 CC 1 CC 3 CC 3 CC 3 CC 3 GX 1 GX 1 GX 1 GX 1 3 3 2 2 3 3 4 4 3 3 1 1 CC 2 CC 1 CC 1 CC 2 CC 2 GX 2 GX 2 GX 2 GX 2 GX 2 GX 2 GX 2 GX 2 GX 2 GX 2 GX 2 GX 2 GX 1 GX 1 GX 1 GX 1 垂直支撑与水平系杆 下弦纵向水平支撑布置 6000 6000 6000 6000 600 6000 6000 600 600 ae 下弦横向水平支撑布置 6000 6000 6000 6000 600 6000 6000 600 600 ae 上弦横向水平支撑布置 6000 6000 6000 6000 600 6000 6000 600 600 ae 9 6 4截面选型 屋架上弦 平面外计算长度一般为平面内计算长度的两倍 如无局部弯矩 故宜采用短肢相拼的T形截面 支座斜杆 因平面内和平面外计算长度相等 采用长肢相拼的T形截面比较合理 如有较大的局部弯矩 可采用长肢相拼的T形截面 以提高平面内的抗弯能力 此时 屋架下弦 平面外计算长度一般很大 故宜采用短肢相拼的T形截面 计算长度范围内的垫板数不应少于2块 其他腹杆 因 T形截面 与竖向支撑相连的竖腹杆宜采用等肢角钢组成的十字形截面 使节点连接不偏心 轴力特别小的腹杆也可采用单角钢 宜采用等肢角钢组成的 一 种类 二