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计算屋架节点集中荷载。例题2-2求解屋架杆件最不利内力。PageNo.13上册5.1已讲述。2.3.2屋架杆件的计算长度PageNo.14屋架杆件的刚度要求（长细比）受压杆件的容许长细比为150；支撑的受压杆件为200；直接承受动力荷载的桁架中的拉杆为250；只承受静力荷载作用的桁架的拉杆，可仅计算在竖向平面内的长细比，容许值为350；支撑的受拉杆为400。PageNo.152.3.3屋架杆件的截面形式

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常用杆件截面形式PageNo.17如何选择截面类型？根据等稳定及截面特性确定：上弦下弦腹杆PageNo.18受压弦杆：不等边角钢短肢相连或TW型截面（无节间荷载）不等边角钢长肢相连或TN型截面（有节间荷载）受拉弦杆：不等边角钢短肢相连或TW型截面支座斜杆及竖杆：不等边角钢长肢相连或等边角钢其它腹杆：等边角钢T形或十字形、单角钢PageNo.19角钢桁架PageNo.20

可用T型钢取代双角钢，耐腐蚀，经济性好，节省钢材12～15％。弦杆多采用TW型钢，腹杆可用TM型钢、单角钢或双角钢。也会采用圆钢管、方钢管、H型钢截面做屋架杆件。Pag如eN坑o.21H型钢牺桁架Pa杏ge距N燥o.22圆钢赢管桁盖架Pa底ge雄N盛o.23方钢劳管桁迎架Pag骑eN涛o.24圆钢形、方活管管链桁架Pa闸ge搜N廉o.252.伟3.句4一般构铲造要求永与截面织选择2.3更.4.狭1一般练构造断要求（1）杆顷件截道面规补格同一松榀屋开架中爬，角伏钢的药规格训不超法过5～6种。皮最小检角钢蹈为L45裙X4或L5疼6X乐36确X4，跨录度<18夫m的小角五钢屋架洋不受此蜡限。（2）节寄点板节点刚板厚毕度：疗梯形舞屋架足和平埋行弦师屋架索由腹餐杆最坚大内帖力确坚定，程三角奴形屋德架支着座处段的节泰点板闲的厚小度由捉上弦载杆内典力来跌决定王。节慎点板毕的厚衡度还测受到捡焊缝业的焊爬脚尺衰寸hf和T型钢腹坡板厚度愈等因素宴的影响Pa登ge败N巾o.26中间暗节点进板厚捉度可蠢参照谜下表判取用绸。支兵座节抹点板狠厚度答可比礼中间科节点货板厚拍度增葵大2m右m，除掉支座泄节点造板外倦，全厦屋架仆取相尚同厚族度。中间节达点板厚柄度选用羊表（Q2秘35钢）Pa起ge保N忆o.27（3）填走板填板使劳双角钢份共同工久作，厚沫度同节汇点板。款填板的器间距：怒对压杆性取lz40i，拉势杆取lz80i。i为一杯个角介钢的吩回转该半径晌。Pag田eN肠o.28在十锐字形劲双角象钢杆丘件中埋，填迫板应凭横竖样交错址放置触。填逼板应碑比角邻钢肢顿宽伸忌出（药十字传形截致面则辉缩进重）10～15m怀m，以勒便焊胸接。Pa锁ge材N遇o.29Pa寄ge钢N害o.302.践3.裙4.店2屋架崭杆件扶截面犯选择先选择蓬截面，拾然后进膝行验算孕。没有乐节间荷去载时，昆属于轴应心受力轻构件。

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训受压驴构件：强度明、整体膜稳定、胶局部稳无定、刚芳度验算踏。轴心鞠受拉忌构件：强辜度、嚼刚度鸣验算分。Pag膏eN抗o.31单角包钢、谅双角廊钢组寄合截价面、仗剖分T型钢匙都属任于单家轴对沃称截花面，坑可能吗绕非溪对称俱轴弯戏曲屈刚曲，拼也可考能绕亭对称单轴弯吓扭屈夹曲，抛因此点，除笨了需术要计穗算绕x、y轴的长清细比外殊，需要雨计算弯扭屈肿曲换算池长细比。除了可膛按上册惹方法计枣算换算铜长细比村外，规误范还提酸供了双含角钢组诸合T形截慎面换盼算长改细比留的简来化计袄算方狐法（它见教壤材）Pa慌ge速N透o.32选出杆爸件截面天后，可策以用列胀表的形况式逐个痰验算，颠以便检胖查。Pa为ge奏N办o.33【例题】例题2-陡3三角政形屋尖架下差弦杆符的设惩计。Pag舞eN午o.34【例题】例题2-椒4梯形卧形屋换架上碎弦杆螺的设悟计。Pa祥ge透N闭o.35【例题】例题2-伙5梯形形偿屋架上悦弦压弯烘杆的设洁计。Pa纺ge趴N隶o.362.3垮.5屋架节裁点设计遍和施工调图节点钓设计顶的任拣务：确定节拆点的构姨造、连啊接焊缝绍及节点百承载力器的计算属。节点钻的构造刮应传力止路线明尿确、简南捷、制恼作安装贝方便。节点贡设计足见上购册第7章7.1剧3节，不亏再细述扛。注意：节点温板只蜻在弦遥杆与隶腹杆穿之间穿传力朝，不利直接穿参与升传递豪弦杆悲内力裙，弦蒜杆若剪在节覆点板此处断封开，南应设繁置拼烦接角躲钢在胶两弦粥杆间箭直接体传力恨。Pa趋ge妥N腐o.37节点哄设计测步骤纹：确定节侨点力画出大旅样图（况节点板阻形状、肃平面尺营寸和杆泪件相对旋位置）进行节称点板的林设计进行秧节点葵连接虎计算屋架义节点靠类型润：一般腐节点洪（无尘集中各荷载士也无绪弦杆旱拼接窑的节摆点）有集中幸荷载的酿节点下弦裁跨中弄拼接蛙节点上弦制跨中炎拼接姨节点支座摧节点Pag鹅eN祖o.38屋架施吴工图（见崖附录离的折钉页附跨图）（1）图纸积左上角黎绘桁架妥简图：对称娇桁架而：一闸半注恶明杆救件几耕何长缴度(m为m)，另一丑半注明站杆件内锁力(N或kN)；桁架跨矿度较大欺时(梯形屋淡架L24m，三角秧形屋架L15废m)应予胶起拱督（L/5逗00），絮在简坦图中崭画出作。Pa秒ge蕉N驾o.39（2）屋架洲施工详士图：正面丈图，淘上、迎下弦殿的平茎面图退，必愈要的稠侧面淹图，喊以及届某些朴安装筑节点灾或特城殊零熊件的梅大样辱图；施工图阁还应有鹊材料表刃；两种羊比例指尺绘刻制：猪杆件傲轴线—般为1:弊20～1:游30，节点障一般为1:贞10～1:途15。要全付部注森明各揪零件坐的型章号和境尺寸原，包丑括其瓣加工签尺寸笔、零帜件定反位尺舱寸、对孔洞恼的位