国家级课程钢结构设计第27讲普通钢屋架设计.ppt

国家级精品课程—钢结构设计 普通钢屋架设计★ 1 屋架形式和主要尺寸 2 屋架的设计与构造 第27讲 普通钢屋架设计（1） 屋架形式和主要尺寸： 1.屋架形式及腹杆布置 腹杆形式： 芬克式 人字式 豪式 再分式 交叉式 三角形 平行弦 梯形 第27讲— 普通钢屋架设计（1） 确定屋架形式的原则 ： 满足使用要求： 三角形屋架： 适用于坡度较大(1/3～1/2)的有檩屋盖结构中或中、小跨度的轻型屋面结构中，房屋横向刚度小。弦杆内力变化大，弦杆截面不能充分发挥作用。 第27讲— 普通钢屋架设计（1） 梯形屋架: 适用于压型钢板和大型钢筋混凝土屋面板，坡度一般在1/12～1/8，弦杆内力分布较均匀，弦杆截面能较充分发挥作用。 第27讲— 普通钢屋架设计（1） 平行弦屋架： 杆件类型少，节点构造统一，便于制造，符合工业化、标准化要求，弦杆内力分布不均匀，用于单坡屋面的屋架、托架、支撑体系。 第27讲— 普通钢屋架设计（1） 受力合理： 1）弦杆：使各节间弦杆的内力相差不太大 。 2）腹杆：应使长杆受拉短杆受压，且腹杆数量 宜少，腹杆总长度也应较小。 弦杆内力相差大，在支座处最大， 跨中最小，短杆受压长杆受拉 弦杆内力相差不大，腹杆数量少，腹杆总长度较小且下弦节点少。 人字式腹杆体系： 第27讲— 普通钢屋架设计（1） 斜腹杆受拉， 竖腹杆受压合理 斜腹杆受压，竖腹杆受拉不合理,仅用于下弦节间长度较小的情况 单向斜杆腹杆体系： 第27讲— 普通钢屋架设计（1） 再分式腹杆∶减少受压上弦节间尺寸，避 免节间的附加弯矩，也减少了 上弦杆在屋架平面内的长细比。 交叉式腹杆∶主要用于可能从不同方向受力 的支撑体系。 第27讲— 普通钢屋架设计（1） 制造简单及运输与安装方便∶ 杆件数量少，节点少，杆件尺寸划一 及节点构造形式划一。 平行弦桁架最容易符合上述要求。 综合技术经济效果好。 第27讲— 普通钢屋架设计（1） 跨度 L—工艺及使用要求，取3m的模数 高度 H—经济、刚度、运输、坡度等 2. 屋架主要尺寸 H0=1.6~2.4m H≈(1/6～1/4)L H≈(1/10～1/6)L i=1/12~1/8 梯形屋架端部的高度： h0=1.6~2.2m (与柱铰接）， h0=1.8~2.4m (与柱刚接接） i=1/3~1/2 第27讲— 普通钢屋架设计（1） 第27讲— 普通钢屋架设计（1） 屋架的设计与构造 1.荷载及荷载组合 永久荷载：屋面构造层的重量、屋架和支撑的重量及天窗架 等结构自重。 可变荷载：屋面活荷载、屋面积灰荷载、雪荷载、风荷载及 悬挂吊车荷载。 荷载组合： ①永久荷载+全跨可变荷载；(正常使用） ②永久荷载+半跨可变荷载；（检修） ③屋架和支撑自重+半跨屋面板重+半跨屋面活荷载（吊装） 梯形屋架中，屋架上、下弦杆和靠近支座的腹杆常按第一种组合计算； 跨中附近的腹杆在第二、三种荷载组合下可能内力为最大而且可能变号。 第27讲— 普通钢屋架设计（1） 2.屋架杆件内力计算 基本假定： ①屋架的节点为铰接点； ②屋架所有杆件的轴线平直且汇交于节点中心； ③荷载都作用在节点上，且都在屋架平面内。 满足上述假定后，屋架杆件为轴心受力构件，要么受拉，要么受压。可按节点荷载作用下的铰接平面桁架分析内力。 第27讲— 普通钢屋架设计（1） 实际屋架与理想铰接屋架的区别 节点刚性影响 节点刚性引起杆件次应力（弯矩），次应力一般较小，不予考虑。但荷载很大的重型桁架有时需要计入次应力的影响。 节点受力的偏心，杆件轴线和荷载的偏心引起。 第27讲— 普通钢屋架设计 内力分析方法：图解法、解析法、电算。 具体分析时，可先分别计算全跨和半跨单位节点荷载作用下的内力，根据不同的荷载组合，列表计算。 第27讲— 普通钢屋架设计（1） 节间荷载作用的屋架 将节间荷载分配到相邻的节点上，按只有节 点荷载作用的屋架计算各杆内力。 节间荷载作用 节点荷载作用 第27讲— 普通钢屋架设计（1） 直接承受节间荷载的弦杆为压弯构件（N，M）。 局部弯矩 M 理论上应按弹性支座上的连续梁计算。 M0 为将上弦节间视为简支梁所得跨中