钢结构第六章 钢桁架与门式刚架.ppt

第六章 钢桁架与门式刚架 目 录 第一节 概述 第二节 支撑设计 第三节 桁架设计 第四节 门式刚架设计 第一节 概述 一、桁架的特点和应用 二、平面钢桁架的外形和腹杆体系 三、门式刚架的特点和应用 四、门式刚架的结构形式 五、结构平面布置 一、桁架的特点和应用 桁架是指由直杆在杆端相互连接而组成的以抗弯为主的格构式结构。桁架中的杆件大多只承受轴向力，材料性能发挥较好，特别适用于跨度或高度较大的结构。 桁架在钢结构中应用很广，分为空间桁架和平面桁架两类。 空间桁架：网架结构、各种塔架 平面桁架：屋架、吊车桁架、水工结构中的钢栈桥、钢桁架引桥、钢闸门中的桁架 二、平面钢桁架的外形和腹杆体系 影响桁架外形选择的因素：1.满足使用要求；2.受力合理 ；3.便于制做和安装 ；4.综合技术经济效果好。 常用的平面桁架的外形如图所示。 桁架应具有适当的中部高度H和端部高度H0。H取决于运输界限（铁路运输为3.85m）和建筑高度要求的最大限值、刚度要求的最小限值、以及使弦杆和腹杆总用钢量最少的经济高度。简支梯形和平行弦桁架，通常H=（1/6 ～ 1/10）L ,钢屋架中常用H0=1.8～2.2m。 桁架形式 三、门式刚架的特点和应用 定义: 门式刚架是由梁、柱单元构件成的单跨或多跨刚架，具有轻型屋盖和轻型外墙，可以设置起重量不大于300kN的中、轻级工作制桥式吊车或30kN悬挂式起重机的单层房屋钢结构。 图示 1、门式刚架的特点 （1） 结构自重轻, 基础造价低。 （2）外形简洁、美观。 （3） 对抗震非常有利。 （4）建造速度快，装拆方便。 2、适用范围 门式刚架的适用范围很广，通常用于：跨度9～36m，若有特殊需要，跨度可进一步加大，我国单跨门式刚架的跨度已达到72m；柱距为4.5～12m；柱高为4.5～9m，必要时可适当加大；设有吊车起重量较小的单层工业房屋或公共建筑(超市、娱乐体育设施、车站候车室、码头建筑)。 四、门式刚架的结构形式 1．按结构选材分 有普通型钢、薄壁型钢和钢管刚架等； 2．按跨度分为 单跨、双跨或多跨的单、双坡门式刚架。图示 3、按截面形式分： 有等截面和变截面刚架。设有桥式吊车时，柱宜采用等截面构件。 4、节点 横梁与柱为刚接，柱脚多采用铰支。当用于厂房且有吊车时，或水平荷载较大，檐口标高较高或刚度要求较高时，宜将柱脚设计为刚接。 5 、围护结构 屋盖常采用压型钢（铝）板屋面板和Z形冷弯薄壁型钢檩条。 外墙宜采用槽形或帽形冷弯薄壁型钢墙梁和双层压型钢板，并在双层压型钢板中间设置玻璃纤维棉等卷材隔热(或保温)层的结构体系。墙梁宜布置在刚架柱的外侧。墙体底部1m高也可采用砌体结构，对保护墙体非常有利，在实际工程中采用较多。 板缝宜采用咬合或扣合式方式。支座若采用可滑动式连接件，可解决温度应力问题。 五、结构平面布置 1、定位轴线及尺寸 2、柱网布置 3、山墙结构布置 4、墙梁布置 1、定位轴线及尺寸 刚架边柱的定位轴线取柱外皮；斜梁轴线取通过变截面梁段最小端中心与斜梁上表面平行的轴线。檐口高度取地坪至房屋外侧檩条上缘的高度；最大高度取地坪至屋盖顶部檩条上缘的高度；宽度取房屋侧墙墙梁外皮之间的距离；长度取两端山墙墙梁外皮之间的距离。 2、柱网布置 在满足使用要求和经济要求的前提下确定最佳跨度和柱距。门式刚架房屋钢结构的纵向温度区段长度不大于300m，横向温度区段长度不大于150m。当需要设置伸缩缝时，可在搭接檩条的螺栓连接处采用长圆孔并使该处屋面板在构造上允许胀缩；或者设置双柱。 3、山墙结构布置 山墙结构方案（1）由屋面斜梁、两侧角柱、抗风柱、墙梁和墙板组成的结构体系。优点是角柱有利于纵、横两个方向的墙梁连接，缺点是山墙架结构的横向刚度较差，并且不利于房屋的纵向扩建。（2）用横向框架代替斜梁和角柱。这种结构方案的优点是加强了山墙架结构的横向刚度，特别适用于有桥式吊车的厂房和沿纵向需要扩建的房屋。抗风柱的布置应与屋面横向水平支撑的节点位置相配合。 4、墙梁布置 墙梁的间距与墙板的承载能力、房屋所在地区的基本风压及房屋的高度等有关，同时在门、窗框上端、窗台、檐口及室内地面处均应设置墙梁 第二节 支撑设计 一、桁架支撑的作用 二、桁架支撑的种类和布置 三、桁架支撑的计算 四、门式刚架支撑设计 一、桁架支撑的作用 平面桁架在其本身平面内具有较大的刚度，但在垂直于桁架平面方向（桁架平面外）不能保持其几何不变，即使桁架上弦与檩条或屋面等铰接相连桁架仍会侧向倾倒。为了防止桁架侧向倾倒破坏和改善桁架工作性能，对于平面桁架体系，必须设置支撑系统。桁架支撑的作用主要是： （1）保证桁架结构的空间几何稳定性即形状不变。 （2）保证桁架结构的空间刚度和空间整体性。桁架上弦和下