第7章(钢屋架)

1、第七章第七章 屋盖结构屋盖结构 第一节 钢屋盖的类型和组成 一 钢屋盖结构类型钢屋架体系：按平面桁架计算空间桁架体系：按空间工作计算网架结构体系：超静定结构悬索结构体系：按索结构计算 二 钢屋架体系的组成1 无檩体系屋盖（重屋面结构） 大型屋面板：1.56m或36m 梯形钢屋架 ：间距6m，跨度3m倍数，L=1836m支撑体系三角形屋架2 有檩体系屋盖（轻屋面结构） 优点：刚度大,易设保温和防水层,构件种类少缺点：自重大,增加下部结构截面,对抗震不利钢檩条拉条 轻屋面材料 ：压型钢板/波形瓦/复合压型板屋面坡度：1/2.51/12支撑体系优点：间距不受限制,自重轻,用料省缺点：刚度较差,构件数

2、量多,构造复杂3 天窗架（纵向天窗）4 托架纵向天窗横向天窗井式天窗第二节 屋盖支撑体系 一 支撑的作用和种类1 支撑的作用保证屋盖的空间几何不变性和稳定性屋架弦杆的侧向支撑点，减小平面外计算长度，避免压杆侧向失稳 承受和传递水平荷载（风、地震等）保证屋盖结构安装质量和施工安全2 支持体系（种类）上弦横向水平支撑：上弦平面，沿跨度全长布置 下弦横向水平支撑：下弦平面，位于同一开间 垂直支撑：两相邻屋架间竖直平面，间隔46个屋架设置一道，凡有横向支撑的柱间均设系杆：保证未设横向支撑屋架弦杆的稳定，在安装中还起架立屋架作用刚性系杆：能传递压力柔性系杆：仅能传递拉力下弦纵向水平支撑单跨结构：沿房屋纵

3、向靠近柱列设置在下弦端节间的平行弦桁架(三角形屋架可在上弦)多跨结构：多跨结构，下弦纵向水平支撑须根据具体情况沿部分柱列设置。二 支撑布置 1 上弦横向水平支撑 3 垂直支撑 有横向支撑的柱间两端必须设置垂直支撑 跨中应根据屋架形式和跨度设1道或2道 梯形屋架： L30m, 2道 三角形屋架：L24m, 2道 天窗架：设在两侧，且L12m中部增设1道 每隔46个屋架应设置1道4 系杆 设置在屋架和天窗架两端，以及垂直支撑和横向水平支撑的节点处，沿纵向通长布置。 2 下弦横向水平支撑 当跨度L18m的芬克式三角形 屋架主斜杆与下弦节点处。* 所有系杆必须连于横向水平支撑节点才能起作用。 三 支撑

4、的截面形式和构造1 截面形式：平行弦桁架屋盖支撑受力一般很小，可不进行内力计算，截面尺寸由杆件容许长细比和构造要求确定。 当支撑桁架跨度较大且承受较大的风荷载 考虑厂房空间工作须使纵向水平支撑作为柱的弹性支承2 连接构造 杆件两端用节点板与其它构件栓连 每端至少两个C级M16M20螺栓安装后将丝扣打毛或将螺母焊接 第三节 檩条 一 檩条的形式 1 实腹式檩条形式：槽钢/角钢/Z形薄壁型钢, h/l=1/351/50布置：上弦节点或屋檐起沿上弦等距离设置连接：屋架上弦焊接檩托2 桁架式（平面和空间） 平面桁架式：h/l=1/121/20，受力明确，用材省， 但侧向刚度差 空间桁架式檩条：整体刚度

5、好，不设拉条，安装方 便，宜用于跨度6m和荷载、檩 距1.5m的情况二 檩条的拉结、构造和计算1 拉结当l=46m设1道，否则设2道；拉条直径：1016mm圆钢2 构造yqxq3 檩条计算 按双向弯曲型钢梁选择受力计算单跨多跨验算截面选择：槽钢、角钢、Z型钢等整体稳定：不设拉条且l 5m时强度刚度xyyxEIlqvv43845或1 屋架选型：普通钢屋架、钢管钢屋架和轻钢钢屋架第三节 普通钢屋架设计 一 屋架的形式和尺寸 使用和工艺要求 ：如屋面材料、排水坡度经济性和受力合理性便于制造、运输和施工杆件数量和节点数量尽量少尽量避免节间受荷长杆受拉，短杆受压梯形屋架与柱刚接时，其端部应有足够高度中部

6、应有足够高度以满足刚度要求便于工厂分段制造、运输和现场安装合理利用现有规格的型材和板材节点构造简单和便于施工,杆件夹角宜30602 普通钢屋架的形式和特点三角形，L1824m，i = 1/3-1/2，有檩，铰接人字式：腹杆较少，但受压腹杆长芬克式：压杆短，拉杆长，受力合理吊杆(天棚)梯形，L15m的三角形屋架L24m的梯形屋架二 钢屋架的杆件设计 1 荷载计算 永久荷载和活荷载上弦节间水平投影长度屋架间距cosqq沿屋面坡向作用的荷载永久荷载（恒载）可变荷载（活载） 单独汇聚屋面材料重量檩条自重 计算出檩条自重作用于屋架节点屋架和支撑自重（预估）Lq0Lq001. 0mkN12（轻屋盖），Q0

7、12. 0mkN5 . 212（中屋盖）， Q011. 012. 0mkN5 . 22lQ（重屋盖），如有节间荷载，先把节间荷载分配到该节间相邻的节点上，计算弦杆时再考虑节间荷载引起的局部弯矩。 可变荷载（活载） 单独汇聚Lq0屋面施工活荷载(使用荷载) : q = 0.7 kN/m2雪荷载： 按荷载规范取用风荷载：无天窗缓坡梯形屋架可不考虑(0.49 kN/m2时必须考虑其对屋盖的吸力作用。2 杆件的内力计算和组合节点荷载作用下计算假定各杆为理想直杆杆轴位于同一屋架平面，节点处各杆汇于一点各节点为理想铰接点，忽略次应力影响杆轴力计算方法（略）内力组合使用阶段：全跨恒载内力+全跨活载内力图解法

8、 数值法 查表法 节间荷载的处理：简化为简支梁弯矩乘以调整系数使用阶段：全跨恒载内力+半跨活载内力 (腹杆内力可能变号) 施工阶段：全跨屋架及支撑自重内力+半跨（屋面 板重+屋面活载）内力* 荷载组合时，屋面活载和雪载不会同时出现， 取两者中较大值。 端节间正弯矩： M1=0.8M0其它节间正负弯矩：M1=0.6M0 以弦杆节间为跨度按简支梁求得的最大弯矩40aQM当仅有一个节间荷载Q作用在节间中点时3 杆件的计算长度在屋架平面内 l0 x上/下弦杆、端斜/竖杆： l0 x = l，l为几何长度其它腹杆：l0 x = 0.8l在屋架平面外上弦杆： l0y = l1 l0y =两块屋面板宽度且不

9、大于3m l0y = l1 (0.75+0.25N2/N1) 0.5l1， N1N2 腹杆： l0y = l，侧向刚度低（节点处仅为一板厚） 再分受拉主斜杆：l0y = l1 再分受压主斜杆： l0y=l1(0.75+0.25N2/N1) 下弦杆：l0y = l1，l1下弦侧向支撑点间距或系杆间距 斜平面(指腹杆)：单面连接单角钢 双角钢十字形截面l0 = 0.9l4 杆件的合理截面形式及其选择上弦杆(受压) 当l0y=2l0 x，不等肢角钢短边相连。 当上弦有节间荷载时，等肢角钢(iy /ix =1.31.5) 或不等肢角钢长边相连（iy /ix =0.751.0）等稳定性: yx下弦杆(受

10、拉) 下弦杆l0y较大，强度和刚度控制 不等肢角钢短边相连，增加侧向刚度 当侧向支撑点间距较小时，可采用等肢角钢 端斜杆：iy=ix，不等肢角钢长边相连一般腹杆 l0 x=0.8l、l0y=l iy/ix =1.25，等肢角钢 受力小的腹杆，可采用单角钢交替单面连接 在屋架平面。 再分小腹杆：等肢单角钢需连支撑的端竖杆和其它腹杆 垫板(填板) ld40i1，压杆，且每节间不少于两块 ld80i1，拉杆 杆件截面选择的一般原则节点板厚度 梯形屋架：按腹杆最大内力查表选用 三角形屋架：按端节上弦杆内力* 中间节点板较支座节点板厚度少2mm* 计算iy时，以中间节点板厚为准 5 截面验算轴心压杆 压弯或拉弯构件 轴心拉杆按刚度条件验算6 屋架节点设计节点分类 下弦一般节点 上弦一般节点：无檩屋架上弦节点， 有檩屋架上弦节点 弦杆拼接节点：上弦脊节点， 下弦拼节点 支座节点 确定比例尺：1:21:5 先画轴线 再画弦杆边线，z取5mm的倍数，c1520mm 画腹杆边线 计算腹杆焊逢长度，沿长度方向应多留2hf 画节点板边线：节点板外边缘与斜轴线1:3坡度 板长和宽度宜取10mm倍数节点设计原则及节点板尺寸确定下弦一般节点设计 腹杆与节点板连接焊逢（侧焊缝）构造确定 弦杆与节点板焊逢：相邻节间弦杆内力差上弦一般节点设计无檩屋架有檩屋架无檩屋架上弦节点 腹杆与节点板焊逢同下弦节点