钢结构设计-钢结构屋架

项目

钢结构设计任务五：钢结构屋架上堂课内容回忆

项目13钢结构设计1.钢结构材料；2.钢结构焊接连接设计；

3.钢结构螺栓连接设计；

4.

钢结构基本构件设计；5.钢结构屋架

第5讲

钢屋架教学目标：1.刚屋架结构的特点、结构组成和结构布置；2.刚屋架结构结构的计算特点；3.轻型刚屋架结构的常见节点构造。重点1.刚屋架结构的特点、结构组成和结构布置；2.刚屋架结构结构的计算特点；3.轻型刚屋架结构的常见节点构造。难点刚屋架结构结构的计算特点..钢屋盖结构的形式、组成及布置门式钢架一、屋架类型钢屋盖结构的形式、组成及布置（一）

无檩屋盖1.组成：屋架、天窗架、支撑（水平支撑、垂直支撑）、大型屋面板

2.传力路线：

屋面荷载

大型屋面板

屋架（或天窗架）

3.特点：

屋盖刚度大、整体性好、施工方便，但自重大、抗震性能差。可用于屋架坡度较小的屋盖。

（二）有檩屋盖1.组成：轻质屋面板、檩条、拉条、支撑、屋架2.传力路线：

屋面荷载

屋面板

檩条屋架

3.特点：

屋面材料轻，整体性、刚度差些，有拉条（甚至斜拉条、撑杆等）、构造较复杂。可用于屋架坡度较大的屋盖。

拉条的作用:减小檩条的侧向变形和扭转，一般设在檩条腹杆受压区域。

（三）天窗架纵向天窗、横向天窗和井式天窗1.形式：

采光、通风2.作用：

（四）托架1—屋面板；2—天沟板；3—天窗架；4—屋架；5—托架；6—吊车梁；7—排架柱；8—抗风柱；9—基础；10—连系梁；11—基础梁；12—天窗架垂直支撑；13—屋架下弦横向水平支撑；14—屋架端部垂直支撑；15—柱间支撑钢屋盖支撑一、支撑的作用由屋架、檩条和屋面材料等构件组成的有檩屋盖是几何可变体系。屋架的受压上弦虽然与檩条连接，但所有屋架的上弦有可能向同一方向以半波的形式鼓曲，使得上弦的计算长度为屋架的跨度，承载力下降。

其次，屋架下弦虽是拉杆，但侧向无联系时，会引起较大的水平振动和变位，增加杆件和连接中的受力。此外端墙传来的风荷载，仅靠屋架的弦杆承受和传递是不够的。故支撑设置有下列的作用：l保证结构的空间作用

l增强屋架的侧向稳定

l传递屋盖的水平荷载

l便于屋盖的安全施工二、支撑的布置1.上弦横向支撑

组成：屋架上弦、斜向杆件、檩条、系杆

作用：保证屋架侧向刚度和屋盖的空间刚度，减小上弦在平面外计算长度，承受和传递端墙的风荷载。布置：

端部第一或第二开间。当布置在第二开间时，端屋架需与横向支撑用系杆刚性连接，确保端屋架的稳定和风荷载传递。（有时因天窗架从第二开间起设。）横向支撑间距大于60m时，中间增设。屋面为大型屋面板，且屋面板有三点与屋架上弦牢固连接时，可不设。但一般高空作业较难保证，还是设上弦横向支撑，大型屋面板起系杆的作用。有天窗架时，上弦横向支撑仍需布置。2.下弦支撑下弦支撑包括下弦横向支撑和下弦纵向支撑

下弦横向支撑组成：屋架下弦杆、斜杆、系杆作用：山墙抗风柱的支点，承受并传递水平风荷载、悬挂吊车的水平力和地震引起的水平力，减小下弦的平面外计算长度，减小下弦的振动。布置：与上弦横向支撑布置在同一开间，形成稳定的空间体系。

屋架跨度大于18m时

屋架下弦设有悬挂吊车时

抗风柱支承在屋架下弦时

屋架下弦设通长纵向支撑时，宜设屋架下弦横向支撑

下弦纵向支撑组成：系杆、斜杆作用：增加屋盖空间刚度，承受和传递吊车横向水平制动力。布置：屋架两边，与横向支撑形成封闭框。

有重级工作制吊车或起重量较大的中、轻工作制吊车时

有振动设备、屋架下弦有吊轨、有托架时

房屋跨度较大、空间刚度要求较高时，均需设置下弦纵纵向水平支撑。3.垂直支撑组成：系杆、斜杆作用：使相邻屋架形成几何不变的空间体系，保证侧向稳定。布置位置：设有上弦横向支撑的开间内，每隔4～5个开间布置一道。布置原则:（1）梯形或平行弦屋架

无天窗，跨度<30m，布置在屋架两端、跨中

无天窗，跨度>30m，布置在屋架两端、跨度l/3处

有天窗、跨度<30m，布置在屋架两端、跨中、天窗架两端

有天窗、跨度<30m，布置在屋架两端、跨度l/3处、天窗架两端（2）三角形屋架

跨度小于18m时，布置在屋架中间

跨度大于18m时，一般视具体情况布置两道4.系杆作用：在无支撑的开间处，保证屋架的侧向稳定，减小弦杆的计算长度，传递水平荷载。系杆分刚性和柔性布置：

竖向支撑平面内设通长系杆

水平横向支撑设在第二开间时，端屋架需与第二榀屋架用刚性系杆连接，其余设置刚性或柔性系杆均可。

屋脊节点、屋架支座节点设置刚性系杆三、支撑的形式和构造支撑一般呈平行弦桁架，受力较小，按容许长细比和构造要求是：拉杆：

压杆：计算简图：假定压杆不起作用，变为静定桁架，简化计算。支撑连接的构造力求简单，安装方便。一般用M20粗制螺栓连接，杆件每端至少2个螺栓。圆钢作柔性支撑杆件时，采用花篮螺栓，将杆件张紧。节点形式拉条的布置作用：减小檩条的侧向变形和扭转，提高檩条承载力。布置：檩条跨度4～6m时，至少跨中设一道拉条，L>6m时，设两道。屋面有天窗时，天窗两侧檩条间布置斜拉条和直撑杆。构造：拉条用圆钢，φ8～12mm，据檩距和荷载定；撑杆限制檩条的侧向弯曲，其长细比按压杆λ<200。钢屋架（桁架）设计组成：角钢、节点板焊接而成特点：标准屋架，受力性能好，构造简单，施工方便。一、屋架的形式和主要尺寸（1）屋架的外形及腹杆布置三角形屋架：受力不均匀，刚度小，坡度大，排水好，用于中、小跨度轻屋面结构。梯形钢屋架：外形与弯矩图较接近，受力好，省材料。平行弦屋架：腹杆长度一致，杆件类型少，标准化、工业化程度高，主要用于托架、支撑体系。（2）屋架主要尺寸跨度：据工艺需要定，一般为3m模数，12、15、18、21、24、27、30、36m等高度：三角形h≈（1/4～1/6）L跨中h≈（1/6～1/10）Lh≈1.6～2.2m（铰接时）h≈1.8～2.4m（刚接时）梯形端部屋架上弦节间：据屋面材料定，尽可能使荷载直接作用在屋架节点上。本节课小结：1.钢屋架类型：有三角形屋架、梯形屋架两种型式2.