第8章 钢桁架与屋盖结构.ppt

1、指南提示本章重点讨论屋顶结构的形式。屋顶支撑的作用、结构和布置屋顶桁架选择原则；屋顶桁架的荷载清理和荷载效果(内力)组合；屋顶桁架构件的剖面设计；屋顶桁架的节点设计和屋顶搁板施工图绘制方法。牙齿章节地图，第八章钢桁架和屋顶结构，核心知识1。屋顶支撑的种类和放置2。钢屋顶桁架的设计阶段。1 .重点介绍屋顶支撑的类型和放置。2.钢屋顶桁架的设计阶段。困难的分析1。钢屋顶桁架设计阶段。牙齿章节的要求1。了解钢桁架和屋顶结构的构成和应用2。了解屋顶支座的类型和放置。掌握钢屋架的设计阶段。掌握普通钢屋架的设计实例。8.1钢桁架和屋顶结构的构造和应用，8.1.1钢桁架的构造和应用，图8.1双向正交正交交叉

2、桁架系统网格，钢桁架是轴向力构件(拉杆和柱)徐璐连接的网格构件，用于承受侧向荷载和穿越更大的空间。8.1.2屋顶的构成和应用，1 .典型的屋顶结构、常用的钢屋顶结构形式包括平面杆结构、空间杆结构、悬挂结构、膜结构等。(1)平面杆结构1)桁架，2)拱常用于大跨度屋顶。尤其适用于建筑需要连接墙和屋顶的情况。拱在垂直均匀载荷下基本处于压缩状态，适合用钢筋混凝土等材料制作。但是，在宽跨度中，通常由格子状钢拱制成。3)门型钢框架的大跨度大部分采用钢结构，跨度达5060米时可以实腹式，跨度更大时应做成格子式。(a)方形金字塔格线，(b)六角形金字塔格线(推拔下)，(2)空间弦结构1)格线结构，(2)三维桁

3、架三维桁架从平面桁架演化而来。一般的方法是将单个上弦杆或下弦杆分为两个，反转桁架的横截面，图8.6立体桁架(成都市双流机场航站楼)，3)芒目结构，(3)横幅结构，(4)膜结构，2。平面桁架钢屋顶的配置和应用，根据屋顶结构是否有檩条，屋顶结构可以分为檩条和檩条；(1)檩条屋顶通常用于预应力混凝土大型屋顶板等中型屋顶，并将屋顶板直接放置在屋顶架或天窗架上。(2)轻型屋顶材质具有常用的檩条屋顶。压力板、压力板铝合金板块、石棉砖、瓦楞板等。补充屋顶材质，钢筋放置方法是钢结构屋顶面板安装的主要方法。通过每个板块端连接处焊接在钢梁或钢檩条上的加强筋板限定板位置，通过板灌浆固定板的拉伸钢筋。可以可靠地将屋顶

4、板安装在钢梁或钢檩条上。8.2屋顶支撑，8.2.1屋顶支撑的作用，(1)确保屋顶结构空间几何图形的稳定性。也就是说，几何保持不变。平面桁架保证了屋顶桁架平面内的几何稳定性，支撑系统保证了屋顶桁架平面外的几何稳定性。(2)确保屋顶结构的空间刚度和空间完整性。屋顶桁架顶部和下弦的水平支撑与屋顶桁架弦形成水平桁架，屋顶桁架端点和中间的垂直支撑由屋顶桁架垂直和垂直桁架组成，桁架结构无论承受垂直或垂直和水平荷载，都可以通过固定桁架系统向支撑传递力。只能发生小的弹性变形。也就是说，有足够的刚性和完整性。(3)提供屋顶桁架弦所需的侧支撑。水平和垂直支撑桁架的节点和牙齿延伸支撑台都缩短了桁架平面外的当前计算长

5、度，保证了压缩弦的横向稳定性，并防止了在某些动力载荷下(例如起重机运行)拉伸弦发生大振动。(4)承受水平载荷并传递。水平荷载包括风荷载、起重机水平制动力、振动荷载、地震作用等纵向和横向水平荷载，最后通过支撑系统传递到屋顶支撑。(5)确保结构安装的稳定性和简易安装。屋顶的安装通常从房屋温度段的一端开始，首先通过连接支撑相邻的两个屋顶，形成基本空间稳定体，可以依次安装其他构件。8.2.2屋顶支撑的类型和布局、屋顶支撑系统可分为水平支撑、垂直水平支撑、垂直支撑和泰国。1 .在每个屋顶桁架上弦杆所在的平面中，沿房屋侧设置的支撑称为顶部水平支撑。2 .下弦杆水平支撑-在每个屋顶下弦杆平面上沿房屋水平方向

6、设置的支撑称为下弦杆水平支撑。通常，应设置下弦杆的水平支撑。下弦的水平支撑必须与上弦杆的水平支撑位于同一支柱之间，才能形成空间稳定系统。3 .下弦的垂直水平支撑-如果房子里有支架，或有大吨位的中档、中档工作制的桥式起重机、壁挂式起重机、锻锤等大型振动设备，住宅高、跨度大、空间刚度要求高，则应位于屋顶搁板下弦(三角形搁板可能在上弦或下弦)下弦的垂直水平支撑和下弦的垂直水平支撑。4 .垂直支撑-垂直于地面且垂直于屋顶搁板平面的支撑系统称为垂直支撑。所有房屋都必须设置垂直支撑。梯形屋顶桁架位于跨度L30m处，三角形屋顶桁架位于跨度L18m处时，只能在跨度中心设置一个垂直支撑；如果跨度大于上述值，则可

7、以在跨度1/3附近或天窗框架侧柱上设置两个垂直支撑。屋顶桁架的垂直支撑和上弦杆的水平支撑必须尽可能放置在同一个柱之间，以便屋顶结构不会发生几何变化。5 .系-没有横向支撑的其他屋顶框架，上下弦的侧稳定性由与横向支撑节点连接的系保证。能承受牵引力和压力的拉杆称为刚性拉杆。只能承受张力的拉杆称为柔性拉杆。他们细长的比例分别按下了杆和杠杆控制。竖向框架中柱间支撑1，柱间支撑的作用是构造坚固的竖向框架，保证工厂的纵向刚度。经受住工厂末端山墙的风荷载、起重机的垂直水平荷载及温度应力等，在地震地区仍需承受工厂的垂直地震力，作为基础进行传递。框架平面外的框架柱的支点，可以缩短框架平面外的柱的计算长度。2、十

8、字交叉、八字形、门架形式的支柱之间的支撑。计算支撑内力：计算每个支撑杆件的内力时，假定每个连接节点是铰链，忽略每个杆件的偏心影响。也就是说，可以根据枢轴拉动或枢轴压缩构件计算每个构件。柱间支撑的内力必须根据柱柱受的竖向荷载计算为支撑柱脚基础的垂直悬臂桁架。对于有交叉腹板的支撑，可以根据杠杆系统进行设计，也可以按杠杆设计。拉杆设计是假设交叉腹部只能承受牵引力，压力下失去稳定，停止工作，如图虚线所示，系统变成了正立结构。(威廉莎士比亚，坦普林，现译) (威廉莎士比亚，坦普林，现译)压条设计假定所有构件都可以承受压力，这时要用超静态结构计算支撑系统的内力。如果相交腹板截面相同，则可以假定两个杆内力的

9、绝对值相同，从而简化计算。内力分析需要考虑载荷方向的可变性。当同一列柱具有多个垂直柱之间的支撑时，纵向力可以在每个支撑之间均匀分布。8.2.3屋顶支撑的形式和连接结构，1 .屋顶支撑的形式；(1)水平和垂直水平支撑的形式；(2)屋顶桁架的垂直支撑；(3)拉杆通常使用双角钢组成的十字剖面；灵活的拉杆可以使用单角钢、2。根据屋顶支撑计算、屋顶支撑力减小、剖面尺寸大部分构件的允许细长比和施工要求，3 .屋顶支撑的连接配置，(1)顶部平面支撑和屋顶搁板的连接节点，(2)底部平面支撑和屋顶桁架的连接节点，(3) 2。束带和束带是檩条的侧面支撑，减少平行于屋面方向的檩条的跨度，提高檩条的承载能力，减少使用

10、和施工中檩条引起的横向变形和扭转。檩条跨跨度时，要安装一根杆。当时需要安装两个酒吧。8.3钢屋顶桁架的设计，8.3.1屋顶桁架的形式和选择原则，1 .屋顶桁架的选择原则(1)满足使用要求。屋顶顶部商船的坡度必须符合屋顶材料的排水要求。(2)力合理-对弦而言，桁架的外形应尽可能接近力矩图，以便当前内力均匀，材料强度充分发挥。腹板的布局必须挤压短柱，拉长杆，节点和腹板的数量要少，腹板的总长度要短。(3)易于制作和安装。桁架构件的数量和剖面指定种类要少，结构要简单，以便于制造。杆件之间的角度必须在3060之间，角度太小会使节点难以配置。(4)综合技术经济效果好。在决定桁架形式和主要尺寸时，除了关注构

11、件本身的地方劳动外，还应考虑跨距大小、荷载状态、材料供应条件、工期长度等要求。可以得到更好的综合经济效果。2 .屋顶桁架的形状-三角形、梯形、人字门和平行弦等。(1)三角形桁架-适合陡坡的檩条系统屋顶。(2)梯形屋顶桁架-梯形屋顶桁架适用于倾斜相对平坦的檩条系统屋顶，接近简单支撑受弯构件的弯矩图形，目前力相对均匀，材料相对经济。(3)人字屋顶桁架，(4)平行弦屋顶桁架，3 .屋顶桁架的尺寸、(1)屋顶桁架跨度和柱网轴线的纵轴之间的间距是屋顶桁架的符号跨度，使用3m作为模块。屋顶搁板的计算跨度是屋顶搁板两端反作用力之间的距离。如果屋顶台简单地由钢筋混凝土柱或砖柱支撑，并且柱网使用闭合连接，则通常

12、需要屋顶支撑的构造尺寸、屋顶桁架的计算跨度，如果屋顶架由钢筋混凝土柱支撑，并且柱网未闭合的连接，则计算跨度将采用符号跨度。(2)屋顶桁架高度通常，在设计屋顶桁架时，首先根据屋顶结构和设计经验确定屋顶桁架的终点高度，然后根据屋顶坡度计算中点高度。人字桁架和梯形屋顶桁架的中等高度主要取决于经济要求，通常可用于梯形和平行弦屋顶桁架。三角形屋顶桁架：8.3.2屋顶桁架的荷载和荷载效果(内力)组合，1 .屋顶桁架的荷载，(1)永久荷载包括屋顶材料，屋顶桁架的自重(经验公式)，(2)屋顶均匀可变荷载(屋顶可变荷载)，(3)雪荷载屋顶水平投影面的雪荷载标准值：(4)风荷载的标准值：荷载标准值按屋顶水平投影表

13、面分布；a商船子句之间的水平投影长度；s屋顶桁架间距。对于具有节间负载的屋顶桁架弦，必须根据节点负载取得每个构件的枢轴力，然后将节间负载分配给考虑节间负载引起的本端弯矩的两个相邻节点。3 .屋顶桁架的内力，(1)默认情况下，假设所有荷载都在节点上工作(如果屋顶搁板使用节距荷载，则可以指定给两个相邻节点)。节点的所有杆件轴都位于同一平面内，并相交于一个点(节点中心)。每个节点都是理想铰链。每个构件都是共面直线条。(2)内力计算根据节点载荷下铰接平面桁架分析内力，常用内力分析方法为图形、分析方法和计算。具体分析时，可以分别计算整个跨度和半跨度单位节点载荷的内力，从而根据徐璐的不同载荷组合计算列表。

14、4 .屋顶桁架构件的内力组合，(1)总跨度荷载：所有屋顶桁架都必须在总荷载下执行内力计算。也就是说，整个跨度永久荷载通过屋顶活荷载或雪荷载(两者中的较大值)，横跨整个累积灰色荷载悬挂起重机荷载。如果有垂直天窗，则必须分别计算中间天窗和天窗端墙上屋顶桁架构件的内力。(2)半跨荷载：由于梯形屋顶桁架、人字屋顶桁架、平行弦屋顶桁架等的几个斜腹杆(通常是中间各侧的两个斜腹杆)可能在半跨荷载下产生最大内力或引起内力变化，因此，根据使用和施工过程的分布，此类桁架还应考虑半跨荷载的作用。即全跨永久荷载半跨屋顶活荷载(或半跨雪荷载)半跨累积灰色荷载悬浮起重机荷载。(3)使用大型混凝土屋顶板的屋顶桁架在施工阶段

15、安装时应考虑可能的半跨荷载作用，即屋顶和天窗框架(半跨支撑)自重半跨屋顶板中的半跨屋顶活荷载等。8.3.3屋顶桁架构件的剖面设计，1 .屋顶桁架构件的计算长度、计算长度概念杆终点约束越强，构件计算长度越短，临界荷载越高。影响钢屋架端部约束大小的因素：1)构件轴向力特性牵引力使杆拉直，约束作用，压力使构件弯曲，约束作用微不足道。2)构件线刚度大小线刚度越大，约束作用越大，反之约束作用越小。3)分析的杆和直接刚性连接的杆，效果大，远的杆效果小。(1)在桁架平面内，(2)桁架平面外屋顶桁架弦在平面外计算的长度必须采用侧支撑之间的距离。弦的侧支撑必须是水平支撑、垂直支撑或相应拉杆的连接节点。弦杆、上弦

16、杆、下弦杆和侧支撑(水平、垂直支撑或相应的系统节点)之间的间距。N1压力大，计算过程中正值；N2小压力或拉力，计算时的正压力，拉力负值。如果桁架压缩弦侧支撑之间的距离是两个节距长度的两倍，并且两个弦内力不相等，则桁架平面外部计算弦的长度必须确定为：桁架再分腹板系统的压缩主倾斜台和K型腹板系统的垂直杆也必须根据桁架平面外部计算的长度(8.7)来确定。腹板与弦的连接节点可以视为腹板的侧面支撑，因为目前的剖面比腹板的相对厚，并且侧面更牢固。因此，需要常规腹杆(一端为上弦杆节点，另一端为下弦杆节点)。由交叉腹部的交点构成：1)两根杆子继续开着。2)一个继续打开，另一个连接到节点板。交叉腹板承重的计算长

17、度，桁架平面内的计算长度：桁架平面外的计算长度：拉杆可以用作柱的平面外支撑，不能用作侧支撑，除非力较小并且继续打开。在GB50017规范中，相交腹板中压杆的平面外计算长度计算公式：1)相交其他杆压缩，两个杆截面相同，在相交处无中断，2)相交其他杆压缩，牙齿其他杆在交叉中断时重叠到节点板。3)交叉其他杠杆被拉动，两个杆截面相同，在交叉中没有中断。4)交叉其他杠杆被拔出。牙齿拉杆在交点中断，但与节点板重叠。5)杠杆连续，压杆在交点中断时重叠到节点板。或者，杠杆在桁架平面外的弯曲刚度，在表达式中，L是节点之间的距离，N是计算的杆内力，No是其他杆内力，绝对值。倾斜平面的计算长度剖面连接的单角度和双角

18、度相交剖面构件的剖面的两个主轴都不在屋顶搁板平面内。构件绕最小主轴施加压力时，如果倾斜平面不稳定，则构件的两端节点在桁架平面内部和桁架平面外部之间具有一定的镶嵌作用。因此，倾斜平面的计算长度会稍微减少，但支撑斜杠和支撑竖杠仍使用几何图形长度作为计算长度。(大卫亚设，Northern Exposure，Northern Exposure，美国电视电视剧)。2 .屋顶桁架构件的允许细长郑智薰，构件的最大细长郑智薰；构件的允许细长比，拉构件的允许细长比根据表5.2，压缩构件的允许细长比根据表5.3进行调查。等强设计：压杆对截面主轴具有相同或接近的稳定性。当单个轴对称截面围绕对称轴弯曲时，考虑扭转效果的转换细长比。(1)上弦杆、下弦杆、