钢屋架课件

第七章屋盖结构7.1钢屋盖结构的组成和分类7.2钢屋盖的支撑及辅助系统7.3钢屋架的形式和尺寸7.4钢屋架的设计7.5钢屋架施工图本章主要内容一、组成（屋架+支撑+屋面板）7.1钢屋盖结构的组成和分类柱屋架吊车梁天窗架柱间支撑二、分类无檩屋盖有檩屋盖有檩屋盖屋面彩钢板屋面用夹芯彩钢板两种屋盖体系各有优缺点，具体设计时应根据建筑物使用要求、结构特性、材料供应情况和施工条件等综合考虑而定。一般中型厂房，特别是重型厂房，由于对刚度要求较高，所以宜采用大型屋面板的无檩屋盖；而对于中、小型特别是不需要做保温层的房屋，则宜采用具有轻型屋面材料的有檩屋盖。一、支撑系统的作用7.2钢屋盖的支撑及辅助系统(1)保证屋盖结构的几何稳定性(2)保证屋盖的空间刚度和整体性(3)为受压弦杆提供侧向支承点(4)承受和传递纵向水平力(5)保证结构在安装和架设过程中的稳定性7.2钢屋盖的支撑及辅助系统(1)上弦横向支撑(2)下弦横向水平支撑(3)下弦纵向水平支撑(4)垂直(竖向)支撑(5)系杆二、支撑系统的类别及布置原则上弦横向水平支撑布置图在有檩条或只采用大型屋面板的屋盖中都应设置屋架上弦横向水平支撑。设置在房屋的两端,一般设在第一个柱间或设在第二个柱间,间距≤60m。下弦水平支撑布置图下弦横向水平支撑布置原则：当跨度L≥18m；设有悬挂式吊车起重量大于5吨；厂房内设有较大的振动设备。与上弦横向水平支撑布置在同一柱间。下弦纵向水平支撑布置原则：厂房内设有托架，或有较大吨位的重级、中级工作制的桥式吊车；或有大型振动设备；以及当房屋较高，跨度较大，空间刚度要求高时。垂直支撑布置原则：所有房屋中均应设置垂直支撑。梯形屋架在跨度L≤30m，三角形屋架在跨度L≤24m时，仅在跨度中央设置一道。当跨度大于上述数值时宜在跨度1／3附近或天窗架侧柱外设置两道。梯形屋架不分跨度大小，其两端还应各设置一道。垂直支撑与上、下弦横向水平支撑布置在同一柱间。系杆设置原则刚性系杆：能承受拉力也能承受压力的系杆。柔性系杆：只能承受拉力的系杆。作用：为没有参与组成空间稳定体的屋架提供上下弦的侧向支承点。布置原则：在垂直支撑的平面内一般设置上下弦系杆；屋脊节点及主要支承节点处需设置刚性系杆，当屋架横向支撑设在端部第二柱间时，第一柱间所有系杆均应为刚性系杆。7.2钢屋盖的支撑及辅助系统(1)檩条(2)拉条三、辅助系统檁条的截面形式热轧型钢H型钢冷弯薄壁型钢这两种檁条适用于荷载较大的屋面。适用于压型钢板的轻型屋面适用于屋面坡度≤1/3适用于屋面坡度1/3当檩条跨度大于4m时，应在檩条间跨中位置设置拉条。当檩条跨度大于6m时，应在檩条跨度三分点处各设置一道拉条。拉条的作用是防止檩条侧向变形和扭转并且提供x轴方向的中间支点。此中间支点的力需要传到刚度较大的构件为此，需要在屋脊或檐口处设置斜拉条和刚性撑杆。檁条的构造要求拉条和撑杆的布置撑杆斜拉条拉条隅撑屋面横向水平支撑隅撑隅撑7.3钢屋架的形式和尺寸一、钢屋架的形式二、确定屋架形式的原则三、屋架的关键尺寸芬克式腹杆人字式腹杆豪式腹杆人字式腹杆再分式腹杆人字式腹杆交叉式腹杆三角形屋架梯形屋架平行弦屋架一、钢屋架的形式二、确定屋架形式的原则①屋架的外形应与屋面材料所要求的排水坡度相适应。②屋架的外形尽可能与其弯矩图相适应，使弦杆各节间的内力相差不大。③腹杆的布置要合理，腹杆的总长度要短，数量要少，并应使较长的腹杆受拉、较短的腹杆受压。④节点构造要简单合理、易于制造。三、屋架的关键尺寸(1)屋架的跨度：主要是根据工艺和建筑要求来确定，普通钢屋架常见跨度为18m、21m、24m、27m、30m、36m等。钢屋架计算跨度的确定：简支于柱顶的钢屋架，其计算跨度取决于屋架支反力间的距离。(2)屋架的高度：取决于经济、刚度要求和运输界限等三个方面，同时又和屋面坡度密切相关，有时还受到建筑要求的限制。屋架高度确定的主要程序：①根据屋架的形式和设计经验确定出屋架的端部高度；②按屋面材料对屋面坡度的要求确定出屋架的跨中高度；③综合考虑其他各影响因素，最后确定屋架的高度。当屋架的外形和主要尺寸(跨度、高度)都确定之后，桁架各杆的几何长度即可根据三角函数或投影关系求得。7.4钢屋架的设计一、设计流程（一）屋架选型及尺寸确定（二）荷载的确定(三)内力计算(四)计算长度(五)杆件截面设计(七)节点设计(八)绘制施工图(七)节点设计(六)杆件归并二、荷载的确定(1)永久荷载包括屋面材料和檩条、支撑、屋架、天窗架等结构的自重。(2)可变荷载包括屋面均布活荷载、积灰荷载、雪荷载、风荷载等，其中屋面活荷载和雪荷载不同时考虑，取两者中的较大值。在屋架设计时应考虑以下三种荷载组合：①全跨永久荷载+全跨可变荷载②全跨永久荷载+半跨可变荷载③全跨屋架、支撑和天窗架自重+半跨屋面板重+半跨屋面活荷载节点荷载的确定：P=qSd恒荷载活荷载+三、内力计算1、计算假定：(1)屋架的各节点均为理想的铰接。(2)屋架各杆件的轴线均为直线，都在同一平面内，且相交于节点的中心。(3)荷载都作用在节点上，且都在屋架平面内。2、内力计算方法：按节点荷载作用下的铰接平面桁架分析内力，常用的内力分析方法有图解法、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。亦可查用《钢结构设计手册》中的内力系数。计算内力系数Aa+4.730.000-8.72-13.53-15.26-14.71-14.71-8.87-5.44-2.46+0.02-1.08+6.88+3.70+1.11-1.08-1.0-1.0-1.0-0.5+11.53+14.65+15.17+15.17cegIBCDEFGHI0.51.01.01.01.01.01.01.01.0Aacegg'e'c'a'+3.480.000-6.25-9.04-9.17-7.38-6.09-7.38-4.49-2.470.000.00-6.53-3.14+0.71+1.55+1.39+1.56+1.80+2.12+4.76+1.90-0.45-2.47-1.53-1.75-2.03-2.34-1.0-1.0-1.00.00+0.970.000.00-0.5+8.0+9.34+8.44+5.31+6.73+3.53+1.25BCDEFGHIH'G'F'E'D'C'B'A'0.51.01.01.01.01.01.01.01.0Ii四、桁架杆件计算长度的选取桁架平面内计算长度弦杆支座斜杆(几何长度）支座竖杆中间腹杆xl0llx0llx8.00桁架平面外计算长度弦杆（侧向支撑点间距离）腹杆（几何长度）单角钢腹杆和双角钢十字形腹杆，lly0lly9.00oyl10lly屋架杆件的计算长度五、杆件截面设计1、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型钢等强设计：压杆对截面主轴具有相等或接近的稳定性。yx截面伸展壁厚较薄外表平整2、杆件截面设计与构造要求：拉杆：强度，刚度压杆：强度，稳定，刚度。1）.同一榀屋架中，角钢的规格不超过5～6种，最小角钢L45X4，L56X36X4,L18m的小角钢屋架不受此限。2）.屋架杆件中的填板。作用：保证两角钢共同工作。间距：压杆拉杆ilz40ilz80屋架杆件中的填板任务：确定节点的构造，连接焊缝及节点承载力的计算。节点的构造应使传力路线明确、简捷、制作安装方便。六、桁架节点设计节点的构造要求：①屋架各杆件的形心线与屋架的几何轴线尽量重合，并会交于节点中心，使实际受力与计算简图相一致。②为节省节点板材料，杆件要尽量紧凑，但考虑下料和焊缝质量，各杆之间的间隙不宜小于20mm。③节点板的形状应该尽量简单而有规则，最好设计成矩形、梯形或平行四边形等，切忌出现凹角，防止严重的应力集中。节点设计思路：节点设计时，首先要根据连接杆件的内力确定出焊缝的焊角尺寸和长度，然后再根据节点上各杆件的焊缝长度确定节点板的合理形式和平面尺寸。梯形和平行弦屋架的节点半板厚度由腹杆最大内力确定，三角形屋架节点板厚度由上弦杆内力决定。下弦一般节点上弦一般节点下弦杆中央拼接节点屋脊节点支座节点七、施工图绘制⑴在图纸左上部绘制索引图。对称桁架，一半注明杆件几何长度，另一半注明杆件内力。⑵施工祥图中，主要图面用以绘制屋架的正立面图，上下弦的平面图，侧面图，安装节点及特殊零件大样图，材料表。比例尺：杆件轴线为1：20～1：30，节点为1：10～1：15。⑶定位尺寸：轴线至肢背的距离，节点中心至腹杆等杆件近端的距离，节点中心至节点板上、下、左、右的距离。焊缝应注明尺寸。⑷各零件要进行详细编号，按主次、上下、左右顺序进行。⑸施工图中的文字说明应包括不易用图表达以及为了简化图面而易于用文字集中说明的内容，如：钢材标号、焊条型号、焊缝形式和质量等级、图中未注明的焊缝和螺栓孔尺寸以及防腐、运输和加工要求。