钢结构计算机辅助设计平面桁架（共25页）

1、上海磨石建筑培训学校钢结构计算机辅助设计平面桁架用钢材制造的桁架工业与民用建筑的屋盖结构、吊车梁、桥梁和水工闸门等，常用钢桁架作为主要承重构件。各式塔架，如桅杆塔、电视塔和输电线路塔等，常用三面、四面或多面平面桁架组成的空间钢桁架。分类钢桁架常按力学简图、外形和构造特点进行分类。 按力学简图分为简支的和连续的;静定的和超静定的，平面的和空间的。简支钢桁架应用最广。 按外形可分为三角形、 梯形、平行弦和多边形。屋面坡度较陡的屋架常采用三角形钢桁架（图1a钢桁架形式），跨度一般在1824米以下；屋面坡度较平缓的屋架常采用梯形钢桁架（图1b、c钢桁架形式）,跨度一般为1836米，应用较广。其他各类钢

2、桁架常采用构造较简单的平行弦钢桁架（图1d、e、f钢桁架形式及见桁架梁桥）。多边形钢桁架受力较好（图1g钢桁架形式），但制造较复杂，只在大跨度钢桁架中有时采用。塔架通常采用直线或折线的外形（见塔式结构）。 按杆件内力杆件截面和节点构造特点分为普通、重型和轻型钢桁架。普通钢桁架一般用单腹式杆件，通常是两个角钢组成的T形截面,有时也用十字形、槽形或管形等截面，在节点处用一块节点板连接,构造简单,应用最广。重型钢桁架杆件用由钢板或型钢组成的工形或箱形截面，节点处用两块平行的节点板连接；常用于跨度和荷载较大的钢桁架，如桥梁和大跨度屋盖结构。轻型钢桁架用小角钢及圆钢或薄壁型钢组成；节点处可用节点板连接，

3、也可将杆件直接相连；主要用于小跨度轻屋面的屋盖结构。连接方法：钢桁架可用焊接、普通螺栓连接、高强度螺栓连接或铆接。焊接应用最广；普通螺栓连接常用于可拆卸的结构、输电塔和支撑系统；高强度螺栓连接常用于重型钢桁架的工地连接；铆接用于受较大动力荷载的重型钢桁架，目前已逐渐被高强度螺栓连接所代替。高跨比:钢桁架的高度由经济、刚度、使用和运输要求确定，增加高度可减小弦杆截面和挠度，但增加腹杆用量和建筑高度。钢桁架的高跨比通常采用 1/51/12；钢材强度高、刚度要求严的钢桁架应采用相对偏高值。三角形钢屋架的高度通常由屋面坡高确定：一般屋面坡度为1/21/3时，高跨比相应为1/41/6。腹杆体系:钢桁架的

4、腹杆体系通常采用人字式或单斜式等形式。人字式腹杆的腹杆数和节点数较少，应用较广；为减少受有荷载的弦杆或受压弦杆的节间尺寸，通常增加部分竖杆。单斜式腹杆通常布置使较长的斜杆受拉，较短的竖杆受压，有时用于跨度较大的钢桁架。如需进一步减小弦杆及腹杆的长度，可采用再分式腹杆体系，钢桁架高度较大且节间较小时可采用K式或菱形腹杆体系。在支撑桁架和塔架中，常采用能较好承受变向荷载的交叉式腹杆体系，交叉斜杆通常按拉杆设计。斜腹杆对弦杆的倾斜角通常在3060范围内。受力特点：钢桁架各杆件的截面形心轴线应在节点处交汇于一点，内力计算一般按铰接桁架进行。当桁架只承受节点荷载时，所有杆件只受轴心拉力或压力；如在杆件节

5、间内也承受荷载，则该杆件将同时受弯。钢桁架杆件一般较细，布置节点时应尽量避免或减小局部弯矩。对杆件截面高度与长度比值较大的钢桁架，必要时应考虑节点刚性引起的杆件次应力。支撑系统：为了保证平面钢桁架在桁架平面外的刚度和稳定、减小弦杆在桁架平面外的计算长度、并承受可能有的侧向荷载，应在钢桁架侧向布置支撑（图2钢桁架屋盖支撑系统）。支撑通常可分为水平支撑（上弦和下弦平面、横向和纵向）、垂直支撑（桁架两端和中间）和系杆等类型。成对的钢桁架可在其间沿下弦及上弦平面分别布置横向水平支撑，并在钢桁架两端及中间每隔适当距离的竖杆平面布置垂直支撑。屋盖结构中有许多钢桁架，可只在两端及每隔一定距离的相邻两桁架间设

6、置上、下弦横向水平支撑和垂直支撑，其余桁架只在上、下弦按适当间距设置系杆；当有较重吊车或必要时，还可在桁架下弦端节间增设纵向水平支撑。在四面或多面的塔架中应每隔一定高度设置横隔，以保证塔架刚度和横截面的几何不变性。杆件截面设计：钢桁架杆件的截面形式按节省钢材、连接方便和制造简单等条件选择，并注意使杆件在两个主轴方向的长细比（杆件计算长度和截面回转半径的比值）尽可能相近。钢桁架拉杆应满足强度和容许长细比的要求；压杆应满足强度、稳定和容许长细比的要求。在计算杆件的强度和稳定时，内力按轴心力考虑；当杆件同时受轴心力和弯矩时，应按偏心受力考虑其共同作用。在计算杆件的稳定和长细比时，应考虑桁架平面内和平面外两个方向，或长细比较大的不利方向。杆件的容许长细比，按杆件受压或受拉、受静力荷载或动力荷载等情况分别规定。起拱：跨度稍大的钢桁架，为抵消自