钢屋架设计第四部分

1、 v桁架的内力计算桁架的内力计算 2.3 钢屋架设计钢屋架设计 v桁架杆件的计算长度桁架杆件的计算长度 v杆件截面型式杆件截面型式 v一般构造要求与截面选择一般构造要求与截面选择 v桁架的节点设计桁架的节点设计 1. 荷载分项系数及荷载组合系数按荷载分项系数及荷载组合系数按建筑结构荷建筑结构荷 载规范载规范选取。选取。 2. 按节点荷载作用下的按节点荷载作用下的铰接平面桁架铰接平面桁架分析内力，分析内力， 先分别计算先分别计算全跨全跨和和半跨单位节点荷载半跨单位节点荷载作用下的内作用下的内 力，根据不同的荷载组合，列表计算。力，根据不同的荷载组合，列表计算。 2.3.1 桁架内力计算桁架内力计

2、算 基本假定：基本假定： 屋架的节点为铰接点屋架的节点为铰接点 屋架所有杆件的轴线平直且汇交于节点中心屋架所有杆件的轴线平直且汇交于节点中心 荷载都作用在节点上，且都在屋架平面内荷载都作用在节点上，且都在屋架平面内 屋架杆件为轴心受力构件，可按节点荷载作用屋架杆件为轴心受力构件，可按节点荷载作用 下的铰接平面桁架分析内力。下的铰接平面桁架分析内力。 永久荷载永久荷载：屋面构造层的重量、屋架和支撑的重量屋面构造层的重量、屋架和支撑的重量 及天窗架等结构及天窗架等结构自重自重 可变荷载可变荷载：屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载、：屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载、风荷风荷 载及悬挂吊车荷载载及悬挂吊车荷载

3、 荷载组合荷载组合： 永久荷载永久荷载+全跨可变荷载（正常使用）全跨可变荷载（正常使用） 永久荷载永久荷载+半半跨可变荷载（正常使用）跨可变荷载（正常使用） 屋架和支撑自重屋架和支撑自重+半跨屋面板重半跨屋面板重+半跨屋面活荷载半跨屋面活荷载 （吊装）（吊装） 计算内力系数 3.杆件的内力变号杆件的内力变号 屋架中部某些杆件在全跨荷载时屋架中部某些杆件在全跨荷载时受拉受拉，而在半，而在半 跨荷载时可能跨荷载时可能受压受压。 半跨可变荷载：活荷载、雪荷载、积灰荷载、半跨可变荷载：活荷载、雪荷载、积灰荷载、 单侧施工单侧施工 4.节间荷载作用的屋架节间荷载作用的屋架 将节间荷载分配到相邻的节点上，

4、按只有节点荷载作将节间荷载分配到相邻的节点上，按只有节点荷载作 用的屋架计算各杆内力。用的屋架计算各杆内力。 直接承受节间荷载的弦杆为压弯构件（直接承受节间荷载的弦杆为压弯构件（N，M）。）。 M0为将上弦节间视为简支梁所得跨中弯矩。为将上弦节间视为简支梁所得跨中弯矩。 简化计算：简化计算： 当当屋架与柱刚接屋架与柱刚接时，还应考虑时，还应考虑屋架端弯矩屋架端弯矩对杆件内对杆件内 力的影响。力的影响。 计算长度：将端部有约束的压杆化作等效的两端铰计算长度：将端部有约束的压杆化作等效的两端铰 接的理想轴心压杆。接的理想轴心压杆。 杆端约束越强，杆件计算长杆端约束越强，杆件计算长 度越短，临界荷载

5、越高度越短，临界荷载越高 。 2.3.2桁架杆件的计算长度桁架杆件的计算长度 2 2 cr1 = EI l P 2 2 cr2 0.5 = （） EI l P 2 2 cr3 = （ ） EI l P l 杆端杆端约束来自刚性连接的其他杆件约束来自刚性连接的其他杆件 角钢桁架角钢桁架圆管桁架圆管桁架 1. 影响钢屋架杆端约束大小的因素：影响钢屋架杆端约束大小的因素： 1）杆件轴力性质）杆件轴力性质 拉力使杆拉直，约束作用大，压力使杆件弯曲，约拉力使杆拉直，约束作用大，压力使杆件弯曲，约 束作用微不足道。束作用微不足道。 2）杆件线刚度大小）杆件线刚度大小 线刚度越大，约束作用越大，反之，约线刚

6、度越大，约束作用越大，反之，约 束作用越小。束作用越小。 3）与所分析杆直接刚性相连的杆件作用大，较远）与所分析杆直接刚性相连的杆件作用大，较远 的杆件作用小。的杆件作用小。 2.3.2.1受压弦杆和单系腹杆的计算长度受压弦杆和单系腹杆的计算长度 2. 杆件计算长度：杆件计算长度： x l0 ll x 0 ll x 8 . 0 0 q 桁架桁架平面内平面内计算长度计算长度 弦杆弦杆 支座斜杆支座斜杆 (节间长度）节间长度） 支座竖杆支座竖杆 中间腹杆中间腹杆 q 桁架桁架平面外平面外计算长度计算长度 ll y 9 . 0 0 ll y 0 oy l 10 ll y 弦杆弦杆 （侧向支撑点间距离

7、）（侧向支撑点间距离） 腹杆腹杆 （节间长度（节间长度 ） 单角钢腹杆和双角钢十字形腹杆，单角钢腹杆和双角钢十字形腹杆， 平面内平面内计算长度计算长度:dl x 0 2.3.2.2 变内力压杆的计算长度变内力压杆的计算长度 平面外平面外计算长度：计算长度：( .). y N lll N 2 011 1 0 750 250 5 考虑受力较小的杆件对受力大的杆件的考虑受力较小的杆件对受力大的杆件的“援助援助”作用。作用。 2.3.2.2 变内力压杆的计算长度变内力压杆的计算长度 q 交叉腹杆中交叉点处构造：交叉腹杆中交叉点处构造： 1）两杆不断开。）两杆不断开。 2）一杆不断开，另一杆断开）一杆不

8、断开，另一杆断开 用用 节点板拼接。节点板拼接。 2.3.2.3交叉腹杆中压杆的计算长度交叉腹杆中压杆的计算长度 q 桁架桁架平面内平面内计算长度：计算长度： 两杆互为支承点两杆互为支承点 ll x 5 . 0 0 q桁架桁架平面外平面外计算长度：计算长度： 拉杆可作为压杆的平面外支承点，压杆除非受力拉杆可作为压杆的平面外支承点，压杆除非受力 较小且不断开，否则不起侧向支点的作用。较小且不断开，否则不起侧向支点的作用。 GB50017规范中交叉腹杆中压杆的平面外规范中交叉腹杆中压杆的平面外 计算长计算长 度计算公式（度计算公式（P90，表，表2-4）：）： 杆件截面选取的原则：杆件截面选取的原

9、则： 承载能力高，抗弯强度大，承载能力高，抗弯强度大， 便于连接，用料经济，通常便于连接，用料经济，通常 选用角钢和选用角钢和T T型钢型钢 等稳设计：等稳设计： 压杆对截面主轴具有相等或接近的稳定性。压杆对截面主轴具有相等或接近的稳定性。 2.3.3杆件截面型式杆件截面型式 截面伸展截面伸展 壁厚较薄壁厚较薄 外表平整外表平整 )( yzyx 角钢杆件截面形式角钢杆件截面形式 受压弦杆受压弦杆： yx xy x x x y y y ll l i l i 00 0 0 2 2 yx ii 不等肢角钢不等肢角钢 短肢相并短肢相并 受压弦杆：受压弦杆： 有节间荷载时 增强平面内的抗弯强度 等肢角钢等肢角钢 相并相并 不等肢角钢不等肢角钢 长肢相并长肢相并 受拉弦杆受拉弦杆： xy ll 00 增大屋架平面外刚度增大屋架平面外刚度 运输、吊装运输、吊装 不等肢角钢不等肢角钢 短肢相并短肢相并 支座斜腹杆及竖杆：支座斜腹杆及竖杆： yx ii 00yx ll 不等肢角钢不等肢角钢 长肢相并长肢相并 其他腹杆：其他腹杆： 1.25 yx ii 00 0.8