5.5 钢屋架杆件设计

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钢屋架杆件设计5.5钢屋架杆件设计

钢屋架杆件设计主要内容:杆件截面形式选择;杆件内力计算;根据强度、刚度、稳定性和构造要求确定杆件截面尺寸。5.5.1屋架杆件截面形式1.普通钢屋架的杆件

一般采用双角钢组成的T形截面或十字形截面，受力较小的次要杆件可采用单角钢截面。5.5

钢屋架杆件设计上弦杆:

通常采用两个角钢组成的T形截面。如图5.23(a)、(b)、（c）下弦杆:

T形截面，如图5.23(a)、(b)。腹杆:T形截面、单角钢,如图5.23(e)，十字形截面,如图5.23(d)。2.大跨度屋架的主要杆件可选用热轧H型钢或高频焊接轻型H型钢。3.冷弯薄壁型钢是一种经济型材,截面形状合理且多样化,与同样截面积的热轧型钢相比,具有较大的回转半径,对受力和整体稳定都有利。5.5

钢屋架杆件设计5.5.2杆件内力计算1.屋架荷载（1）荷载分类永久荷载:包括屋面材料(防水层、保温层、隔热层、屋面板等)及檩条、支撑、屋架、天窗架等结构的自重。可变荷载:包括屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载、风荷载及悬挂吊车荷载等。5.5

钢屋架杆件设计（2）荷载标准值的计算

①永久荷载

屋面材料及檩条的自重,可根据材料、构件每立方米(或每平方米、每米)的重量和规格进行计算。

凡沿屋面斜面分布的永久荷载qαk应换算成屋面水平投影面上分布的荷载qk,即:qk=qαk/cosα(α为屋面倾角)。

屋架和支撑的自重gwk可按下面经验公式进行估算,即

gwk=0.12+0.011L5.5

钢屋架杆件设计②可变荷载

可变荷载标准值由《建筑结构荷载规范》查得。

设计时,屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑(取两者中的较大值);风荷载一般可不考虑,但对瓦楞铁等轻型屋面、开敞式房屋或风荷载标准值大于0.49KN/m2时,应按荷载规范的相关规定计算风荷载的作用。5.5

钢屋架杆件设计2.节点荷载5.5

钢屋架杆件设计

屋架节点荷载汇集及计算简图3.内力计算

求出各杆件的最不利内力，三种荷载组合。

全跨永久荷载+全跨可变荷载;

全跨永久荷载+半跨可变荷载;

全跨屋架、支撑和天窗自重+半跨屋面板重+半跨施工荷载(取等于屋面活荷载)。（1）轴向力杆件的轴向力可根据屋架计算简图(图5.24)采用数解法(节点法或截面法)或图解法计算。静力计算手册查。5.5

钢屋架杆件设计（2）局部弯矩

当上弦作用有节间荷载时,杆件中除产生轴向力外还有由节间荷载引起的局部弯矩,局部弯矩的计算,理论上应按弹性支座上的连续梁进行计算。由于这种计算方法较为复杂,一般可偏于安全的取端部节间正弯矩M1=o.8M0,其他节间的正弯矩和节点负弯矩M2=o.8M0，M0为相应节间按简支梁算得的最大弯矩。5.5

钢屋架杆件设计5.5.3确定屋架杆件截面尺寸1.轴心拉杆（1）按强度条件确定杆件所需的截面面积:An≥N/f

（2）根据An从角钢规格表中选择合适的角钢型号,并验算其刚度条件,即应满足:

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钢屋架杆件设计2.轴心压杆

基本步骤:（1）按稳定条件采用试算法计算所需的截面面积:

由于A、φ都是未知数,因此可先假定长细比λ(一般弦杆取80~100,腹杆取100~120),查出相应的φ代上式求所需面积A。（2）根据假定长细比λ,由式λ=

算出所需的回转半径ix、iy。5.5

钢屋架杆件设计（3）根据A、ix和iy,从角钢规格表中选择合适的角钢型号。（4）根据所选用角钢的实际尺寸,进行强度、刚度和稳定性验算,即应满足式(5.8)、(5.9)、(5.10)的要求。

如不满足,则重复上述步骤,直到符合要求为止。（3）根据A、ix和iy,从角钢规格表中选择合适的角钢型号。（4）根据所选用角钢的实际尺寸,进行强度、刚度和稳定性验算,即应满足式(5.8)、(5.9)、(5.10)的要求。

如不满足,则重复上述步骤,直到符合要求为止。5.5

钢屋架杆件设计3.拉弯或压弯杆

当屋架上弦或下弦有节间荷载作用时，应按压弯或拉弯杆件进行计算。

一般先根据经验试选截面,然后验算,若不满足则改选截面再进行验算,直至符合要求为止。

若为拉弯构件,只需验算强度和刚度条件;

若为压弯构件,除验算强度和刚度条件外,还须验算弯矩作用平面内和弯矩作用平面外的稳定性。5.5

钢屋架杆件设计5.5.4屋架杆件的计算长度和容许长细比1.屋架杆件的计算长度l0（1）确定桁架弦杆和单系腹杆(用节点板与弦杆连接)的长细比时,其计算长度l0按表5.2采用。5.5

钢屋架杆件设计（2）确定在交叉点相互连接的桁架交叉腹杆的长细比时,在桁架平面内的计算长度应取节点中心到交叉点间的距离;在桁架平面外的计算长度,当两交叉杆长度相等时,应按下列规