钢屋架设计解析

PageNo.1钢屋架的设计步骤设计资料

荷载统计各种荷载标准值作用下的内力计算绘制施工图杆件及其连接节点设计内力最不利组合PageNo.2屋盖永久荷载屋面材料、檩条、屋架、天窗架、支撑及吊顶等的自重，屋盖结构的自重估算方法前面已述。2.3.1屋架的内力计算和效应组合（1）屋架荷载屋面可变荷载屋面活荷载风荷载雪荷载积灰荷载悬挂吊车或管道荷载PageNo.3（2）屋架内力计算按荷载作用在节点的铰接平面桁架进行内力分析，常用方法有：图解法、解析法、电算法（结构力学已学）。钢屋架两端铰接时，多为静定结构，内力计算简单。PageNo.4

当有节间荷载时，先把荷载分配到相邻节点上，按只有节点荷载计算各杆内力，再把局部弯矩与计算所得轴力相加来设计该杆件（按压弯构件设计）。局部弯矩如下：端节间正弯矩M=0.8M0，M0=Pd/4

其他节间及支座弯矩

M=±0.6M0PageNo.5

手工计算屋架内力时，一般先计算单位荷载作用下的内力系数，然后再乘以荷载值Pi，即可得到Pi

作用下的内力值。（因Pi

的取值有很多，这样计算可简化）PageNo.6内力系数图几何尺寸图PageNo.7（3）荷载效应组合注意事项：活荷载中的屋面活荷载不与雪荷载同时考虑，只需要取二者中的较大值即可；积灰荷载应注意局部放大系数，且积灰荷载只与雪荷载和屋面活荷载中的较大值同时考虑；风荷载应注意体形系数。PageNo.8某屋架倒塌PageNo.9屋架与柱铰接时，基本组合如下：1.2×全跨永久荷载+1.4×ψ（全跨屋面活荷载或雪荷载+全跨积灰荷载+悬挂荷载）。ψ为组合值系数，仅有一项可变荷载时取1.0，其他情况下取0.9。1.2×全跨永久荷载+1.4×（半跨屋面活荷载或雪荷载+半跨积灰荷载+悬挂荷载）。1.2×（全跨屋架、天窗架和支撑自重+半跨屋面板自重）+1.4×半跨屋面活荷载。1.0×全跨永久荷载+1.4×风荷载。（只针对轻屋盖）PageNo.10

产生半跨荷载的原因：活荷载、雪荷载、积灰荷载、单坡施工。注意杆件变号问题：屋架中部某些腹件在全跨荷载时受拉，而在半跨荷载时可能受压。拉压性质不同，承载力相差很大，设计杆件时，两种内力都需要验算。如果各种组合下内力同号，只取最大内力验算。PageNo.11屋架内力组组合例表杆件名称及编号单位荷载作用下的内力系数单项荷载标准值下内力(kN)内力组合值

(kN)最不利组合值(kN)全跨永久荷载可变荷载1.2全跨恒+1.4全跨活1.2全跨恒+1.4半跨活全跨半跨全跨半跨腹杆B-b-0.50-0.25-3.37-3.54-1.77-9.0-6.522-9.0D-b-5.753-4.109-38.73-40.78-29.12-103.568-87.244-103.568D-c-1.500.50-10.11-10.623.54-27.0-7.176-27.0………………………PageNo.12【例题】例题2-1计算屋架节节点集中荷荷载。例题2-2求解屋架杆杆件最不利利内力。PageNo.13上册5.1已讲述。2.3.2屋架杆件的的计算长度度PageNo.14屋架杆件的的刚度要求求（长细比比）受压杆件的的容许长细细比为150；支撑的受压压杆件为200；直接承受动动力荷载的的桁架中的的拉杆为250；只承受静力力荷载作用用的桁架的的拉杆，可可仅计算在在竖向平面面内的长细细比，容许许值为350；支撑的受拉拉杆为400。PageNo.152.3.3屋架杆件的的截面形式式

等稳定性设计：压杆对截面主轴具有相等或接近的稳定性，即单轴对称截面绕对称轴屈曲时考虑扭转效应的换算长细比。

杆件截面选取的原则：承载能力高，抗弯强度大，便于连接，用料经济，通常选用角钢和T型钢截面伸展壁厚较薄外表平整PageNo.16常用杆件截截面形式PageNo.17如何选择截截面类型？？根据等稳稳定及截面面特性确定定：上弦下弦腹杆PageNo.18受压弦杆：：不等边角钢钢短肢相连连或TW型截面（无无节间荷载载）不等边角钢钢长肢相连连或TN型截面（有有节间荷载载）受拉弦杆：：不等边角钢钢短肢相连连或TW型截面支座斜杆及及竖杆：不等边角钢钢长肢相连连或等边角角钢其它腹杆：：等边角钢T形或十字形形、单角钢钢PageNo.19角钢桁架PageNo.20可用T型钢取代双双角钢，耐耐腐蚀，经经济性好，，节省钢材材12～15％。弦杆多多采用TW型钢，腹杆杆可用TM型钢、单角角钢或双角角钢。也会会采用圆钢钢管、方钢钢管、H型钢截面做做屋架杆件件。PageNo.21H型钢桁架PageNo.22圆钢管桁架架PageNo.23方钢管桁架架PageNo.24圆钢、方管管管桁架PageNo.252.3.4一般构造要要求与截面面选择2.3.4.1一般构造要要求（1）杆件截面面规格同一榀屋架架中，角钢钢的规格不不超过5～6种。最小角角钢为L45X4或L56X36X4，跨度<18m的小角钢屋屋架不受此此限。（2）节点板节点板厚度度：梯形屋屋架和平行行弦屋架由由腹杆最大大内力确定定，三角形形屋架支座座处的节点点板的厚度度由上弦杆杆内力来决决定。节点点板的厚度度还受到焊焊缝的焊脚脚尺寸hf和T型钢腹板厚厚度等因素素的影响PageNo.26中间节点板板厚度可参参照下表取取用。支座座节点板厚厚度可比中中间节点板板厚度增大大2mm，除支座节节点板外，，全屋架取取相同厚度度。中间节点板板厚度选用用表（Q235钢）PageNo.27（3）填板填板使双角角钢共同工工作，厚度度同节点板板。填板的的间距：对对压杆取lz40i，拉杆取lz80i。i为一个角钢钢的回转半半径。PageNo.28在十字形双双角钢杆件件中，填板板应横竖交交错放置。。填板应比比角钢肢宽宽伸出（十十字形截面面则缩进））10～15mm，以便焊接接。PageNo.29PageNo.302.3.4.2屋架杆件截截面选择先选择截面面，然后进进行验算。。没有节间间荷载时，，属于轴心心受力构件件。

强度验算稳定性验算（只对受压）承载能力极限状态正常使用极限状态：刚度验算（长细比）整体稳定验算局部稳定验算轴心受压构构件：强度、整整体稳定、、局部稳定定、刚度验验算。轴心受拉构构件：强度、刚刚度验算。。PageNo.31单角钢、双双角钢组合合截面、剖剖分T型钢都属于于单轴对称称截面，可可能绕非对对称轴弯曲曲屈曲，也也可能绕对对称轴弯扭扭屈曲，因因此，除了了需要计算算绕x、y轴的长细比比外，需要要计算弯扭屈曲换换算长细比比。除了可按上上册方法计计算换算长长细比外，，规范还提提供了双角角钢组合T形截面换算算长细比的的简化计算算方法（见见教材）PageNo.32选出杆件截截面后，可可以用列表表的形式逐逐个验算，，以便检查查。PageNo.33【例题】例题2-3三角形屋架架下弦杆的的设计。PageNo.34【例题】例题2-4梯形形屋架架上弦杆的的设计。PageNo.35【例题】例题2-5梯形形屋架架上弦压弯弯杆的设计计。PageNo.362.3.5屋架节点设设计和施工工图节点设计的的任务：确定节点的的构造、连连接焊缝及及节点承载载力的计算算。节点的的构造应传传力路线明明确、简捷捷、制作安安装方便。。节点设计见见上册第7章7.13节，不再细述。。注意：节点板只在弦杆杆与腹杆之间传传力，不直接参参与传递弦杆内内力，弦杆若在在节点板处断开开，应设置拼接接角钢在两弦杆杆间直接传力。。PageNo.37节点设计步骤：：确定节点力画出大样图（节节点板形状、平平面尺寸和杆件件相对位置）进行节点板的设设计进行节点连接计计算屋架节点类型：：一般节点（无集集中荷载也无弦弦杆拼接的节点点）有集中荷载的节节点下弦跨中拼接节节点上弦跨中拼接节节点支座节点PageNo.38屋架施工图（见附录的折页页附图）（1）图纸左上角绘绘桁架简图：对称桁架：一半半注明杆件几何何长度(mm)，另一半注明杆杆件内力(N或kN)；桁架跨度较大时时(梯形屋架L24m，三角形屋架L15m)应予起拱（L/500），在简图中画画出。PageNo.39（2）屋架施工详图图：正面图，上、下下弦的平面图，，必要的侧面图图，以及某些安安装节点或特殊殊零件的大样图图；施工图还应有材材料表；两种比例尺绘制制：杆件轴线—般为1:20～1:30，节点一般为1:10～