特種鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、第一章 鋼管空間梭形屋架設(shè)計與應(yīng)用§1-1 鋼管空間梭形屋架外形尺寸確定原則 所謂梭形屋架，其形狀兩端尖中間粗，如同織布的梭子。其受力合理，外形漂亮主要用于屋面為石棉瓦和壓型鋼板的輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房。一、 外形尺寸的確定 通常根據(jù)荷載大小 h/l =，其中h/l = 經(jīng)濟性比較好；值最好在30-55度之間，個別夾角不在這一范圍要盡量接近。d1= d2 d3 = d1 d= (1.21.5) d1二、形式的選擇 通常房屋跨度不大時，盡量選用正三角形斷面，跨度大選倒三角形。L > 40.0m S >8.0m 采用倒三角形b/h或c/h=二、梭形屋架特點1、正三角形：上小下大 重心

2、低，自身穩(wěn)定性好，經(jīng)濟性好2、倒三角形： 支撐條件好，抗扭剛度大，用鋼量少。檁條用鋼量少。施工麻煩經(jīng)濟性較差。§1-2 構(gòu)造要點一、 構(gòu)件之間的比例關(guān)系設(shè)計屋架必須考慮節(jié)點強度，而恰當(dāng)選擇構(gòu)件的尺寸十分關(guān)鍵。包括 d1/d0 (d1：腹桿直徑，d0：弦桿直徑)；t0/t1 (t1：腹桿壁厚，t0：弦桿壁厚)d0/t0 腹桿間隙 a通常應(yīng)滿足：d1/d0 <1 t0/t1 = 2.0 3.0 d0/t0= 20 30 at1+t2a間隙值不能過大，否則節(jié)點強度降低，弦桿與腹桿軸線夾角不宜小于30°為了滿足焊接要求，保證根部焊透腹桿間距也不能夠小。二、主要節(jié)點形成單平面K

3、型節(jié)點較好，受力好，加工簡單，施焊方便，負(fù)偏心全部搭接節(jié)點形式最差。三、檁條與屋架連接1、檁條用鋼：Z型、C型、槽鋼2、連接方式： 焊接：用連接板焊在上弦 螺栓：用高強螺栓，盡量避免焊接與螺栓連接并行及高空焊接量，節(jié)點處必須放檁條§1-3 簡化計算方法一、屋架內(nèi)力和撓度計算方法：把屋架上弦豎向載荷分解到平面屋架上，進(jìn)行計算。把Pi分成Pi作用在高為h的屋架上把屋面載荷集中到節(jié)點上，一般不進(jìn)行撓度計算，計算時fj =NR：單位虛荷載NP：Pi作用下，屋架各桿內(nèi)力二、上弦局部彎矩計算1、端節(jié)彎矩0.8Mo2、其他節(jié)間彎矩0.6 Mo3、Mo單跨簡支架最大彎矩三、關(guān)于計算長度、支撐、水平系

4、桿設(shè)置的考慮計算長度在任意平面內(nèi)取幾何長度，即節(jié)點間距。在屋脊處設(shè)置水平桿件做支撐同時上弦節(jié)點處設(shè)檁條。支撐通常選鋼管。五、節(jié)點強度計算：要求：各節(jié)點、腹桿受力不得大于按下式計算的承載力1、單平面K型受壓腹桿承載力設(shè)計值2、雙平面KK型受壓腹桿：受拉腹桿：3、單平面Y型(1)受壓腹桿(2)受拉腹桿六、連接焊縫計算近似按全周角焊縫計算：查表得到，焊縫強度設(shè)計值§1-4 正三角形屋架計算§1-5 倒三角形屋架計算一、計算方法方法：詳細(xì)分析受力情況，求出各桿件內(nèi)力，驗算強度、穩(wěn)定性、剛度是否合格教法：詳細(xì)做書上 P11 例題時間50分鐘 要求不僅會計算 會查內(nèi)力選用表第二章 折式

5、鋼屋架設(shè)計與施工§2-1 設(shè)計一、外型尺寸確定根據(jù)受力與功能要求通常h/l =，其中h/l = 經(jīng)濟性比較好；值最好在30-55度之間，個別夾角不在這一范圍要盡量接近。節(jié)間距h/l =，其中h/l = 經(jīng)濟性比較好；值最好在30-55度之間，個別夾角不在這一范圍要盡量接近。半單元波寬B3根據(jù)工程情況確定B1=B2二、桿件材料選型及構(gòu)造特點1、上下弦為雙角鋼，腹桿為鋼管2、上弦為雙角鋼，腹桿為鋼管，下弦為單角鋼3、上弦腹桿為鋼管，下弦為雙角鋼4、弦桿腹桿皆為角鋼5、下弦腹桿為鋼管，上弦為雙角鋼6、弦桿、腹桿全部為鋼管1、2種型式最多，4種構(gòu)造麻煩，應(yīng)用較少三、簡化計算法1、屋架內(nèi)力簡化

6、計算2、角鋼與角鋼股連接焊縫簡化計算§2-3 吊裝與安裝方法一、分片吊裝下料、制成單片、組成V型吊裝單元二、多篇吊裝定義：把數(shù)個V型單元鋁周邊加上必要的臨時支撐，在地面上組裝成W形、VVV形等多片單元§2-4 工程實例方法：根據(jù)桿件受力情況，計算折式鋼屋架內(nèi)力，驗算強度、剛度、穩(wěn)定性例題見：P55第三章 人字形折式鋼屋架設(shè)計與施工§3-1 設(shè)計一、 屋架幾何尺寸的確定與布置h/l =1/401/10，其中h/l = 經(jīng)濟性比較好；f/l=1/101/5值最好在45度左右。選擇矢高f，矢高大小由屋面的坡度來決定一般：載荷大，取值較大，載荷小，取值較小一般1=45&#

7、176;這樣可確定縱波款1值支撐可采用支撐梁，支撐桁架與柱的連接方式有兩種柱頭與桁架下弦相連柱頭與桁架上弦相連二、桿件之間連接形式1、上弦采用雙角鋼、腹桿鋼管、下弦單角鋼2、上弦雙角鋼，其他未鋼管3、下弦雙角鋼、其他鋼管4、上下弦雙角鋼，腹桿鋼管5、全部為鋼管所有形式都是腹桿與弦桿直接連接，無需節(jié)點板三、簡化計算方法這種靜定空間結(jié)構(gòu)，可取出一個單元來計算內(nèi)力和撓度，兩對腹桿內(nèi)力和相等在Pi作用下，用圖解法，求各桿內(nèi)力§3-2 施工一、方法屋架先下料放大，按實際尺寸做好加工成V型或 w 型單元,如果腹桿為鋼管，先用板封閉兩端然后切口插入到上下角鋼肢上焊接將V型單元運至現(xiàn)場，在組裝架上，

8、組裝成一定寬度的吊裝單元安裝.若采用支承桁架，之支撐桁架與吊裝單元一同組裝，把邊跨兩桿連接好，再把檁條連接好方法：邊吊裝邊拼接全部吊裝單元安裝完成后，再拼接§3-3工程 實例一、工程概況設(shè)計一輕鋼車間廠房屋蓋，車間屋蓋尺寸 18m×48m 跨度 L=18m，廠房柱距 6m 柱高9.4m處有一工作臺，平臺以上做成封閉部分。設(shè)計鋼屋架。1、屋架、主要尺寸確定取f=3.0m h/l= h=1.0m；B1=2.0m ；檁條間距0.75m；B2=1.5m 檁條支撐桁架高1.054m二、屋架計算1、內(nèi)力計算及截面選擇活載荷：永久載荷：屋架自重：均布載荷總計：每到懸吊載荷：取一個計算單元

9、計算，寬2.0m；支座反力R=26.735KN用圖解法求內(nèi)力選型：上弦：2L56*5 其他選型略四：節(jié)點構(gòu)造及安裝 第四章 帶式輸送機棧橋輕鋼空間結(jié)構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用§4-1 鋼管空間桁架設(shè)計 空間桁架示意圖1 外形尺寸的確定 一般 h/l=1/111/12 h/l=1/15 比較經(jīng)濟；桁架寬度 b 要考慮人行側(cè)的寬度輸送機與通廊中心形成大約e（ ）350mm的偏心距。目的是消除材料偏心荷載對桁架的不利影響。 B/l應(yīng)不小于1/24腹桿與弦桿件夾角在30-55度之間較好。B要有良好的角度 S取之盡量與柱距相等二計算方法 在豎向與水平荷載共同作用下計算內(nèi)力把空間桁架看做平面桁架來計算 計算簡

10、圖三幾點構(gòu)造考慮1. 盡量使d 不小于4mm 防腐要求2. 盡量使弦桿與腹桿直徑比值大于2，這樣節(jié)點受力較好。3. 荷載要作用在節(jié)點上，否則引入節(jié)點間彎矩，構(gòu)件受力復(fù)雜。4. 通過構(gòu)造措施提高桁架抗阻能力§42 鋼管組合柱的設(shè)計一、 形式：h小于4.0m 用2根鋼管組合柱 ； h>4.0m 采用綴條三肢組合柱 肢平面為等腰或等邊三角形； 柱較高用五肢組合柱；綴條水平夾角在4065之間二計算方法1.內(nèi)力計算： 綴條內(nèi)力計算取剪力之地震作用或風(fēng)載作用下的較大值，橫綴條內(nèi)力計算2. 風(fēng)載荷計算3 構(gòu)造要點 滿足制作、運輸、安裝、施工階級受力要求§43通廊設(shè)計一.基準(zhǔn)層 基準(zhǔn)

11、層的橫梁是支承輸送機的重要構(gòu)件橫梁布置方式有兩種：（1）橫梁放在桁架上弦上面，與平面外桁架不在同一平面內(nèi)。（連接簡單，受力明確）（2）橫梁放在平面外桁架內(nèi)，替代橫肢桿（節(jié)省材料、連接麻煩）二.側(cè)向圍護結(jié)構(gòu)和屋面主要承重結(jié)構(gòu)是鋼管橫向框架立柱頂部與縱向橫梁相連框架橫梁上放（）條，屋面坡度較小，不必用拉條。§44工程實例詳細(xì)講解書上例題第五章 三角形斷面鋼管空間桁架和屋架的設(shè)計與應(yīng)用§51 三角形斷面鋼管空間桁架和屋架的設(shè)計與應(yīng)用特點：分為正三角和倒三角兩種材料全部為鋼管，受力合理，耐蝕性好，可以做成大跨度。一、桁架形成和尺寸確定1.斷面為倒三角形通常h/L=1/201/12；

12、h/L=1/161/15經(jīng)濟性較好；=4060度桁架寬度b：b/h=1/21/1.5；考慮到管道不對稱性。b/h適當(dāng)加大3. 斷面為正三角形管道從中間通過，減少管道高度，重心位置接近三角形中心，穩(wěn)定性好二.簡化計算方法1.作用荷載簡化處理（1）豎向荷載集中到支點、節(jié)點上。（2.）水平荷載由平面外桁架承擔(dān)（3）.正三角形斷面桁架Us=1.32、內(nèi)力計算可以采用假想桁架簡化計算方法。詳細(xì)計算方法同第四章空間桁架計算方法。三.算例L=25m 下弦高5m b=1.2m管道重5KN S=5.0m設(shè)計桁架?。篽/l=1/16 h=1.5m b=1.2m梁長：1.2+0.2*2=1.6m 每邊懸出0.2m內(nèi)

13、力計算：積灰荷載；0.3*1.4=0.42KN/m*m管道重：5.0*1.2=6KN/m桁架自重：1.0*1.2=1.2KN/m豎向荷載：qq=0.42*1.2+6+1.2=7.704KN/m支點豎向荷載：Pv=7.704*5=38.52Pv作用下各桿內(nèi)力計算（略）風(fēng)載Px計算桿件截面選擇（略）第六章 門式鋼架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工§6-1 結(jié)構(gòu)形式和截面選擇一、結(jié)構(gòu)形式單跨鋼架 、雙跨鋼架、 多跨鋼架、帶挑瞻鋼架、帶毗屋鋼架、單坡鋼架要求：1、跨度方向梁與邊柱剛接2、經(jīng)濟尺度柱距：7.09.0m經(jīng)濟跨度：18.030m無吊車時跨度通常?。?8.021m屋面坡度：1/201/18

14、；可以滿足排水要求，使鋼架受力合理3、 （）條受力合理4、屋面宜采用壓型鋼板和冷變薄型鋼二、截面選擇鋼柱和鋼梁采用工字鋼，多數(shù)采用H行鋼。熱軋H型鋼優(yōu)先于焊接H型鋼§6-2支撐系統(tǒng)的設(shè)計一、 柱間支撐：1、支撐距布置3045.0m沒有吊車時支撐設(shè)計在溫度區(qū)間段中部溫度區(qū)間較長時，沒在三分點處2、支撐形式和構(gòu)造支撐與構(gòu)造夾角3060之間最好接近45上下柱之間多為交叉形支撐可由各種型鋼構(gòu)成二、 屋蓋橫向支撐一般采用帶張緊裝置的交叉圓鋼，屋面剛性系桿可以用（）條兼作，此時應(yīng)滿足22三、（偶）撐作用布置同過（）撐把屋面（）條和鋼架梁受壓翼緣以及把墻上圍梁柱的受壓翼緣連起來從而阻止梁側(cè)向失穩(wěn)位

15、置：設(shè)計在梁柱受壓區(qū)段，受壓區(qū)不設(shè)通常每隔一根（）條設(shè)一個三、 拉條設(shè)計 第七章鋼混凝土組合梁設(shè)計與施工§7-1組合梁類型應(yīng)用一、 類型1、現(xiàn)澆鋼筋混凝土板通過栓釘抗剪鍵把鋼梁與混凝土板連成一個整體2、混凝土疊合板預(yù)制混凝土板支撐于焊好栓釘?shù)瓤辜翩I鋼梁上3、壓型鋼板混凝土組合板二、應(yīng)用我國不夠廣泛，發(fā)達(dá)國家較多§7-2組合梁設(shè)計與計算一、 設(shè)計規(guī)定全截面塑性發(fā)展進(jìn)行強度計算按彈性分析方法計算內(nèi)力對混凝土翼板進(jìn)行抗剪計算有效完成 be=b0+b1+b2二、 計算（一） 彈性設(shè)計1、 換算截面：把混領(lǐng)土與剛才組合成的混合截面換算成各種材料截面。通過GE=E/EC來進(jìn)行2、 受壓

16、翼緣寬厚比符號含有關(guān)規(guī)定3、 強度及變形計算（1） 施工階段混凝土翼板強度達(dá)到75強度設(shè)計之前強度，變形按彈性計算荷載：梁自重 混凝土板重、施工荷載（2） 使用階段：（3） 施工階段后荷載：樓面層荷載 設(shè)備荷載。使用治荷載續(xù)加荷載由換算截面承擔(dān)（二） 組合梁的塑性設(shè)計1、 完全抗剪連接組合梁抗剪承載力計算（1） 正彎矩段塑性中和軸位梁截面內(nèi)（2） 負(fù)彎矩區(qū)段 三、 抗剪連接件設(shè)計（一） 一個抗剪件承載力設(shè)計1、 圓柱頭焊釘連接2、 槽鋼連接3、 彎筋連接（二） 下列情況應(yīng)折減1、 抗剪鍵穿過壓型鋼板與鋼梁（1） 壓型鋼板平行鋼梁布置（2） 壓型鋼板垂直鋼梁（三 ）抗剪連接件計算1、正彎矩區(qū)剪跨內(nèi)：VS取AF和behelfc中最小值2、 位彎矩剪跨區(qū)內(nèi)四、 撓度計算通過對組合梁換算截面抗彎剛度折減考慮滑移。分別截基本組合組合計算 第八章、鋼管架縱向力考慮整體作用設(shè)計方法一、管架形成簡介固定管架 中間管架按不同種類可分多種形式二、 縱向作用分析方法兩端固定管架上水平力為P。作用力在管架橫向中心附近。一個縱梁承擔(dān)p/2作用力不在中心附近，大小則與距離成僅比分配到縱梁上計算三、 縱向水平力摩擦力P四、補償器僅反彈力及介質(zhì)內(nèi)壓力課程名稱特種鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計【學(xué)時】30【課程特點】專