鋼結(jié)構(gòu)基本構(gòu)建的計算與構(gòu)造要求

1、LOGO鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)基本基本構(gòu)構(gòu)件的件的計計算及算及構(gòu)構(gòu)造造鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)基本基本構(gòu)構(gòu)件的件的計計算及算及構(gòu)構(gòu)造造v4.1 軸心受力構(gòu)件v4.2 鋼梁v4.3 拉彎和壓彎構(gòu)件v4.4 鋼屋蓋4.1 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件概述4.1.1、常用截面形式心受力構(gòu)件的截面形式有三種：第一種是熱軋型鋼截面，如工字鋼、H型鋼、槽鋼、角鋼、T型鋼、圓鋼、圓管、方管等；第二種是冷彎薄壁型鋼截面，冷彎角鋼、槽鋼和冷彎方管等；第三種是用型鋼和鋼板或鋼板和鋼板連接而成的組合截面，如實腹式組合截面和格構(gòu)式組合截面等。 對軸心受力構(gòu)件截面形式的共同要求：(1)能提供強度所需要的面積(2)制作比較簡便；(3)便于和相鄰的

2、構(gòu)件連接：(4)截面開展而壁厚較薄。應(yīng)用：應(yīng)用： 主要承重鋼結(jié)構(gòu)；工業(yè)建筑的平臺和其他結(jié)構(gòu)的支柱；主要承重鋼結(jié)構(gòu)；工業(yè)建筑的平臺和其他結(jié)構(gòu)的支柱；各種支撐。各種支撐。4.1.2、設(shè)計內(nèi)容軸壓構(gòu)件軸壓構(gòu)件 強度應(yīng)力計算 剛度長細(xì)比 整體穩(wěn)定 局部穩(wěn)定4.1.3 軸心受力構(gòu)件的類型 實腹式 格構(gòu)式4.1.4 實腹式軸心受力構(gòu)件的計算實腹式軸心受力構(gòu)件的計算強度 軸心受力構(gòu)件的強度應(yīng)以凈截面的平均應(yīng)力不超過鋼材的屈服強度為準(zhǔn)則：fANn （4-1） 式中 N 軸心力設(shè)計值； An構(gòu)件的凈截面面積； f 鋼材的抗拉、抗壓強度設(shè)計值。 圖 4-2 孔洞處截面應(yīng)力分布 (a) 彈性狀態(tài)應(yīng)力；(b)極限狀態(tài)

3、應(yīng)力 (a) (b) N N N N 0 max=30 fy 剛度：剛度通過限制構(gòu)件的長細(xì)比長細(xì)比 來實現(xiàn)。L0構(gòu)件的計算長度I 構(gòu)件截面的回轉(zhuǎn)半徑max0 max()li（4-2） 式中 構(gòu)件長細(xì)比，對于僅承受靜力荷載的桁架為自重產(chǎn)生彎曲的豎向平面內(nèi)的長細(xì)比，其它情況為構(gòu)件最大長細(xì)比； l0構(gòu)件的計算長度； i截面的回轉(zhuǎn)半徑； 構(gòu)件的容許長細(xì)比，見表 4-1 和 4-2。 受拉構(gòu)件的容許長細(xì)比 表4-1 承受靜力荷載或間接承受動力荷載的結(jié)構(gòu) 項次 構(gòu)件名稱 有重級工作制吊車的廠房 一般結(jié)構(gòu) 直接承受動力 荷載的結(jié)構(gòu) 1 桁架的桿件 250 350 250 2 吊車梁或吊車桁架 以下的柱間支撐

4、 200 300 3 其它拉桿、支撐、系桿等 （張緊的圓鋼除外） 350 400 受壓構(gòu)件的容許長細(xì)比 表4-2 項次 構(gòu)件名稱 容許長細(xì)比 柱、桁架和天窗架構(gòu)件 1 柱的綴條、吊車梁或吊車桁架以下的柱間支撐 150 支撐（吊車梁或吊車桁架以下的柱間支撐除外） 2 用以減小受壓構(gòu)件長細(xì)比的桿件 200 截面設(shè)計時應(yīng)遵循的原則1. 盡量使截面面積遠(yuǎn)離主軸線，以提高整體穩(wěn)定性和剛度2. 等穩(wěn)定原則：3. 便于和其它構(gòu)件連接xy4.1.5 實腹式軸心受力構(gòu)件的整體穩(wěn)定性實腹式軸心受力構(gòu)件的整體穩(wěn)定性 整體穩(wěn)定：當(dāng)截面應(yīng)力達(dá)到臨界應(yīng)力時，壓桿不能維持直線平衡，而發(fā)生彎曲，并維持曲線平衡的狀態(tài)。 實際的

5、壓桿不可避免地存在著初彎曲、荷載作用點的初偏心和截面的殘余應(yīng)力，它們對壓桿的承載力有不利的影響。同時，構(gòu)件兩端可能存在著不同程度的約束，使得構(gòu)件的承載力有所提高。對于桿端約束，可以用計算長度l0代替構(gòu)件的幾何長度l ，將其等效為兩端簡支的構(gòu)件，即l0=l， 稱計算長度系數(shù)。典型約束的理論值和建議值見表43。對于初彎曲、初偏心和殘余應(yīng)力的影響，考慮到材料的彈塑性性能，用數(shù)值積分法求得構(gòu)件的極限強度Nu，相應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)=Nu/(Afy)。按照概率統(tǒng)計理論，影響柱承載力的幾個不利因素，其最大值同時出現(xiàn)的可能性是極小的。理論分析表明，考慮初彎曲和殘余應(yīng)力兩個最主要的不利因素比較合理，初偏心不必另行考慮

6、。初彎曲的矢高取構(gòu)件長度的千分之一，殘余應(yīng)力根據(jù)截面的加工條件確定。軸心受壓構(gòu)件應(yīng)按下式計算整體穩(wěn)定： Fd fAN （4-3） 式中 N軸心受壓構(gòu)件的壓力設(shè)計值； A構(gòu)件的毛截面面積； 軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)； f鋼材的抗壓強度設(shè)計值。 各類鋼構(gòu)件截面的殘余應(yīng)力分布情況和大小有很大差異，其影響又隨構(gòu)件屈曲方向不同而不同，初彎曲的影響也與截面形式和屈曲方向有關(guān)，因此當(dāng)構(gòu)件的長細(xì)比=l0/i=l/i(i 為截面回轉(zhuǎn)半徑AIi/)相同時，其承載力往往有很大差別?？梢愿鶕?jù)設(shè)計中常用的不同截面形式和不同的加工條件，按極限強度理論得到考慮初彎曲和殘余應(yīng)力影響的一系列曲線，即無量剛化的（235/yf）曲線

7、。圖 4-3 的兩條虛線表示這一系列柱曲線變動范圍的上限和下限。為了便于在設(shè)計中使用，必須適當(dāng)歸并為代表曲線。如果用一條曲線，則變異系數(shù)太大，必然降低軸心受壓構(gòu)件的可靠度。因此，大多數(shù)國家和地區(qū)都以多條柱曲線來代表不同的構(gòu)件分類。 GB50017 根據(jù)重慶建筑大學(xué)和西安建筑科技大學(xué)等單位的研究成果，認(rèn)為取a、b、c、d 四條曲線較為合理（圖 4-3） 。其中 a、c、d 曲線所包含的截面及對應(yīng)軸已示于圖中，除此之外的截面和對應(yīng)軸均屬曲線 b。曲線 a 包括兩種截面情況，因殘余應(yīng)力影響最小，其穩(wěn)定承載力最高；曲線 c 較低，是由于殘余應(yīng)力影響較大；曲線 d 最低，主要是由于厚板或特厚板殘余應(yīng)力較

8、大，且處于最不利屈曲方向的緣故。 a、b、c、d 等曲線所代表的具體截面和對應(yīng)的屈曲軸見表 4-4。 EGB50017的柱曲線 整體失穩(wěn)三種形式整體失穩(wěn)三種形式彎曲屈曲扭轉(zhuǎn)屈曲彎扭屈曲4.1.6 實腹式軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定實腹式軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定 對于局部屈曲問題，通常有兩種考慮方法： 一是不允許板件屈曲先于構(gòu)件整體屈曲，目前一般鋼結(jié)構(gòu)的規(guī)定就是不允許局部屈曲先于整體屈曲來限制板件寬厚比。 另一種做法是允許板件先于整體屈曲，采用有效截面的概念來考慮局部屈曲對構(gòu)件承載力的不利影響，冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)，輕型門式剛架結(jié)構(gòu)的腹板就是這樣考慮的。這里板件寬厚比的規(guī)定是基于局部屈曲不先于整體屈曲考慮的

9、，根據(jù)板件的臨界應(yīng)力和構(gòu)件的臨界應(yīng)力相等的原則即可確定板件的寬厚比。經(jīng)分析并簡化可得到工形截面和H形截面的板件的寬厚比：P81軸心受壓構(gòu)件翼緣的凸曲現(xiàn)象軸心受壓柱局部屈曲變形 4.1.7實腹式軸心受壓構(gòu)件的構(gòu)造實腹式軸心受壓構(gòu)件的構(gòu)造1、實腹式軸心受壓構(gòu)件的截面選擇 (1) 截面形式 確定軸心受壓實腹柱的截面形式時，應(yīng)考慮以下幾個原則：面積的分布應(yīng)適當(dāng)遠(yuǎn)離軸線，以增加截面的慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑。在保證局部穩(wěn)定的條件下，提高柱的整體穩(wěn)定性和剛度在兩個主軸方向的長細(xì)比應(yīng)盡可能接近，即xy，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)效果；便于與其他構(gòu)件連接；構(gòu)造簡便，制造省工；選用能夠供應(yīng)的鋼材規(guī)格等等。 軸心受壓實腹柱宜采用雙軸對稱

10、截面。不對稱截面的軸心壓桿會發(fā)生彎扭失穩(wěn)，往往不很經(jīng)濟(jì)。軸心受壓實腹柱常用的截面形式有工字形、管形、箱形等。其優(yōu)缺點見下表 ：名稱名稱優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點工字鋼省工、價廉ix ，iy 相差很大， 當(dāng) l0 x ，l0y 接近時很不經(jīng)濟(jì) 軋制H型鋼省工，雙向 ix ， iy 接近，經(jīng)濟(jì)性好 規(guī)格有限制 焊接H型鋼雙向 ix ， iy 接近，經(jīng)濟(jì)性好，截面組合靈活，便于自動焊 增加加工焊接工作量月型鋼加工量較少，材料單價較低 用材增多，截面形式、尺寸均受限制，連接復(fù)雜 圓管，矩形管，方管ix 和 iy 相同或接近（矩形管），回轉(zhuǎn)半徑大，抗壓穩(wěn)定性好，用材省，抗扭剛度大 圓管單價較高，與其它構(gòu)件連接時相

11、對較繁2、構(gòu)造 當(dāng)實腹柱的腹板計算高度 h0 與 tw 厚度之比大于80時，應(yīng)設(shè)置成對的橫向加勁肋,橫向加勁肋的作用是防止腹板在施工和運輸過程中發(fā)生變形，并可提高柱的抗扭剛度。橫向加勁肋的間距不得大于 3h0 ，外伸寬度 bs不小于 h0/30+40cm ，厚度tw 應(yīng)不小于bs/15. 當(dāng)實腹柱的腹板因?qū)捄癖却笥诒?5的限值而采用縱向加勁肋加強時，縱向加勁肋應(yīng)成對配置，其一側(cè)外伸寬度不應(yīng)小于 10tw ，厚度不應(yīng)小于 0.75tw 。 除工字形截面外，其余截面的實腹柱應(yīng)在受有較大水平力處、在運輸單元的端部以及其它需要處設(shè)置橫隔。橫隔的中距不得大于柱截面較大寬度的9倍，也不得大于8m。 軸心受

12、壓實腹柱的縱向焊縫（如工字形截面柱中翼緣與腹板的連接焊縫）受力很小，不必計算，可按構(gòu)造要求確定焊腳尺寸。 4.1.8 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的構(gòu)造格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的構(gòu)造 工程上許多柱子壓力不大，但很高，為取得較大的穩(wěn)定承載力，盡可能使截面向外擴(kuò)展些，這時候就要采用格構(gòu)柱。1、主要截面形式：2、格構(gòu)柱的形式：格構(gòu)柱組成4.1.9 柱腳設(shè)計柱腳設(shè)計1. 柱腳功能：將柱子內(nèi)力可靠地傳給基礎(chǔ)；v 和基礎(chǔ)有牢固連接； 由于混凝土的強度遠(yuǎn)比鋼材低，所以，必須把柱的底部放大，以增加其與基礎(chǔ)頂部的接觸面積。 柱腳按其與基礎(chǔ)的連接方式不同，又分為鉸接和剛接兩種。前者主要承受軸心壓力，后者主要用于承受壓力和彎矩。

13、常用鉸接柱腳的幾種形式常用鉸接柱腳的幾種形式 (a) 軸承式鉸接柱腳；(b)、(c) 平板式鉸接柱腳 常用接柱腳的幾種形式常用接柱腳的幾種形式剛接柱腳 柱腳用錨栓固定在基礎(chǔ)上，錨栓直徑一般為2025mm，底板上的螺栓孔直徑一般為錨栓直徑的1.11.8倍，墊板上的螺栓孔比螺栓直徑大12mm。4.2 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件鋼梁鋼梁4.2.1 應(yīng)用：房屋建筑和橋梁工程。如樓蓋梁、工作平臺梁、 墻架梁、吊車梁、檁條及梁式橋、大跨斜拉橋、懸索橋中的橋面梁等。常用截面形式：熱軋型鋼梁：工字鋼、槽鋼、H型鋼、冷彎薄壁型鋼梁：C型鋼、Z型鋼組合梁：焊接組合梁、鉚接組合梁、鋼與混凝土組合梁4.2.2 鋼梁的計算鋼梁的

14、計算計算內(nèi)容：強度抗彎強度抗剪強度局部承壓強度剛度穩(wěn)定強度：強度：一、正應(yīng)力 梁在彎矩作用下，假定鋼材為理想彈塑性體，截面正應(yīng)力的發(fā)展過程可以分為三個階段彈性階段彈塑性階段塑性階段(若鋼材有硬化階段則梁受彎也有應(yīng)變硬化階段)規(guī)范中的實腹梁抗彎塑性強度計算公式規(guī)范中的實腹梁抗彎塑性強度計算公式 1、在、在Mx作用下作用下 2、在、在Mx、My作用下作用下fWMnxx塑性變形計算方法的限制條件：塑性變形計算方法的限制條件：a. 梁僅受靜載和間接動載；b. 能充分保證梁不發(fā)生整體失穩(wěn)；c. 受壓翼緣不發(fā)生局部失穩(wěn)。fWMWMnyynxx二、受彎構(gòu)件抗剪強度二、受彎構(gòu)件抗剪強度vwfItVSI毛截面慣

15、性矩毛截面慣性矩tw計算剪應(yīng)力處的截面寬度計算剪應(yīng)力處的截面寬度s計算剪應(yīng)力處以上毛截面對中和軸計算剪應(yīng)力處以上毛截面對中和軸的面積矩；的面積矩；三、受彎構(gòu)件局部承壓強度 當(dāng)梁上翼緣受集中荷載且該荷載處又未設(shè)支承加勁肋時，應(yīng)驗算腹板邊緣處局部承壓強度。fltFzwc剛度：剛度：按正常使用荷載引起的最大撓度v來衡量梁的整體穩(wěn)定梁的整體穩(wěn)定一、梁整體穩(wěn)定的設(shè)計原理 當(dāng)梁上荷載不大時，僅在垂直方向有位移，當(dāng)荷載加到一定值時，梁有側(cè)向位移產(chǎn)生并伴隨扭轉(zhuǎn)，梁從平面彎曲狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閺澢まD(zhuǎn)屈曲狀態(tài)的現(xiàn)象稱為整體失穩(wěn)，也稱彎扭失穩(wěn)。梁喪失整體梁喪失整體穩(wěn)定現(xiàn)象穩(wěn)定現(xiàn)象的值必須知要求得體穩(wěn)定系數(shù)繞強軸彎曲所確定

16、的整規(guī)范公式則定性若保證梁不喪失整體穩(wěn)受的最大彎矩梁維持穩(wěn)定狀態(tài)所能承crbbxbbRyycrRcrRxcrxMfWMfffWMWM,.maxmaxcrcr臨界彎矩M臨界彎矩M影響梁整體穩(wěn)定的主要因素1）截面剛度 側(cè)向抗彎剛度EIy，抗扭剛度EIt，抗翹曲剛度EIw越大，則Mcr越大；2）計算長度 減少受壓翼緣的自由長度l1，可提高M(jìn)cr；3）荷載性質(zhì) 梁受純彎曲時，彎矩圖為矩形，跨中截面M達(dá)Mcr，附近截面對它的約束減小，Mcr最??；當(dāng)跨中點受集中荷載作用，梁彎矩變化大，約束作用大，Mcr最大。4）荷載位置 荷載作用于上翼緣，梁發(fā)生扭轉(zhuǎn)，作用荷載會加劇扭轉(zhuǎn)發(fā)展，而作用于下翼緣時，則有減緩截面

17、扭轉(zhuǎn)作用；5）加強上翼緣剛度，對梁的整體穩(wěn)定有利6）支承情況 梁支承對位移的約束程度越大，則臨界彎矩越大。v1、凡符合下列情況之一，可不計算梁的整體穩(wěn)定v1）有鋪板（砼板、鋼板）密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固相連，能阻止梁受壓翼緣側(cè)向位移；v2） H型鋼或工字形截面簡支梁受壓翼緣的自由長度L1與其寬度b1之比不超過下表所規(guī)定的數(shù)值時；鋼號跨中無側(cè)向支撐點的梁跨中受壓翼緣有側(cè)向支撐點的梁無論荷載作用于何處荷載作用在于翼緣荷載作用于下翼緣Q23513.020.016.0Q34510.516.513.0Q39010.015.512.5Q4209.515.012.0型鋼梁的設(shè)計型鋼梁的設(shè)計 型鋼梁的設(shè)

18、計需進(jìn)行強度、剛度和整體穩(wěn)定性計算，因腹板、翼緣寬厚比較小，局部穩(wěn)定可保證，不必計算 單向彎曲型鋼梁的設(shè)計步驟:1、計算梁內(nèi)力 按荷載設(shè)計值計算Mx、V2、計算需要的Wnx3、按Wnx初選型鋼梁截面查型鋼表fMWxxnx組合梁截面組合梁截面v 因彎矩沿梁長是變化的，為節(jié)約鋼材，可將截面沿長度改變。既可改變梁高，也可改變梁寬。v 缺點：梁不僅承受彎矩，同時還有剪力；曲線形狀費工；v 不能有效使用鋼板。v 常有形狀：魚腹式梁v 1、改變梁高（b不變）lahh)5161()65. 05 . 0(轉(zhuǎn)折點通常2、改變梁翼緣寬度 （h不變）多次改變不一定經(jīng)濟(jì)截面一般只改變一次，確定再由確定應(yīng)由最優(yōu)變化點b

19、hthWtbAfMWMblawwwxxx61611113、組合鋼梁的構(gòu)造P97梁的局部穩(wěn)定性梁的局部穩(wěn)定性一、翼緣板的局部穩(wěn)定性4.2.3加勁肋加勁肋梁腹板常設(shè)計得高而薄，為提高其局部屈曲荷載，常采用加勁肋予以加強，如圖。v 在焊接梁的設(shè)計過程中，翼緣板的局部穩(wěn)定常采用限制寬厚比的方法來保證，而腹板的局部穩(wěn)定則常采用配置加勁肋的方法來解決。v1、腹板加勁肋的設(shè)置肋。應(yīng)按計算配置橫向加勁的梁對。間距應(yīng)滿足，且加勁肋按構(gòu)造配置橫向加勁肋時當(dāng)勁肋；可不配置加時當(dāng)?shù)牧海瑢?/23580/)225 . 0,0,0/23580/) 10000ywccywfthhahfthywywywfthfthfth/2

20、35250/)5,)4,/235170/,/235150/)3000比應(yīng)滿足：任何情況下，腹板高厚。宜設(shè)支承加勁肋集中荷載處有較大固定在梁支座處和上翼緣受；必要時還需配短加勁肋加勁肋尚應(yīng)設(shè)縱向同時因此在設(shè)橫向加勁肋的喪失局部穩(wěn)定作用下腹板可能在彎曲正應(yīng)力時當(dāng)束的梁，以及受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受約時厚比到約束的梁，當(dāng)腹板高對于受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受2、腹板加勁肋的構(gòu)造要求 加勁肋宜在腹板兩側(cè)成對配置(圖5bd),也允許單側(cè)配置(圖c、e)。但支承加勁肋和重級工作制吊車梁的加勁肋必須兩側(cè)成對配置。 加勁肋可以用鋼板或型鋼制作(圖de),焊接梁一般常用鋼板。 （1）加勁肋種類間隔加勁肋提高腹板局部穩(wěn)定支承加勁肋除上

21、述作用外尚傳遞集中力15/)0.17.0(15/)4030/(2.1)(4030/11100ssssssssbtbbbthbmmhb短加勁肋外伸厚度短加勁肋外伸寬度加勁肋厚度一側(cè)布置對稱布置加勁肋外伸寬度v （2）橫向加勁肋間距10075.025 .0hahaha短加勁肋且v（3）縱向加勁肋vh1=hc/（2.52） 在同時用橫向和縱向加勁肋加強的腹板在同時用橫向和縱向加勁肋加強的腹板中中,應(yīng)在二者相交處將縱肋斷開,橫肋保持連續(xù)。這時橫向加勁肋兼起縱向加勁肋 . 為了減少焊接應(yīng)力,橫向加勁肋的端部應(yīng)切去寬約(但不大于40mm）,高約(但不大于60mm)的斜角(圖5-7-3),以使梁的翼緣焊縫連

22、續(xù)通過。在縱向加勁肋與橫向加勁肋相交處,應(yīng)將縱向加勁肋兩端切去相應(yīng)的斜角,使橫向加勁肋與腹板連接的焊縫連續(xù)通過。 4、支承加勁肋4.3 拉彎和壓彎構(gòu)件拉彎和壓彎構(gòu)件拉彎和壓彎構(gòu)件截面形式拉彎和壓彎構(gòu)件截面形式4.3.1拉彎和壓彎構(gòu)件的應(yīng)用及其破壞形式拉彎和壓彎構(gòu)件的應(yīng)用及其破壞形式一、拉彎構(gòu)件一、拉彎構(gòu)件1. 應(yīng)用較少：如有節(jié)間荷載的鋼屋架下弦桿2. 破壞形式：因抗拉強度不足而破壞，即截面出現(xiàn)塑性鉸。二、壓彎構(gòu)件 1、應(yīng)用：廠房的排架柱，多高層建筑的框架柱，有節(jié)間荷載作用的屋架上弦桿，海洋平臺的立柱。 2. 破壞形式： 1）強度破壞，即截面出現(xiàn)塑性鉸。 2）平面內(nèi)彎曲失穩(wěn)破壞 3）平面外彎扭失

23、穩(wěn) 4）局部失穩(wěn) 5）剛度3、壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的失穩(wěn)現(xiàn)象 對構(gòu)件側(cè)向有足夠支承的壓彎構(gòu)件，在軸線壓力N和彎矩M的共同作用下，可能在彎矩作用平面內(nèi)發(fā)生整體的彎曲失穩(wěn)。4.3.2壓彎構(gòu)件的計算長度壓彎構(gòu)件的計算長度v 1、 弦桿和單系腹桿的計算長度v 計算長度的概念來源于理想軸心壓桿的彈性分析。它把端部有約束的壓桿化作等效的兩端鉸接的桿。v 拉桿提供的約束比壓桿大得多，并且拉力越大，約束作用也越大。反之，承受較大壓力的桿件提供的約束幾乎微不足道。v 第二個因素是桿件線剛度的大小，起約束作用桿件的線剛度相對比較大。v 最后一個因素是和所分析的桿直接剛性相連的桿件作用大，較遠(yuǎn)的桿件作用小，常常

24、忽略不計。一、 桁架中壓桿的計算長度一、桁架中壓桿的計算長度1、 弦桿和單系腹桿的計算長度4.3.3格構(gòu)柱簡介格構(gòu)柱簡介4.3.4鋼屋架鋼屋架 鋼屋蓋結(jié)構(gòu)的組成和分類 組成 鋼屋蓋結(jié)構(gòu)主要由屋面、屋架和支撐三部分組成，有的還設(shè)有托架和天窗架等構(gòu)件。 (1) 屋面,主要由各種屋面板材組成，平鋪于屋架上，承受外荷載。 (2) 屋架，主要由各種鋼構(gòu)件組合連接而成。 (3) 支撐：根據(jù)支撐設(shè)置的部位和所起的作用不同，支撐分為上弦橫向支撐、下弦水平支撐、垂直支撐和系桿四種。 裝配式鋼筋混凝土單層廠房結(jié)構(gòu) (4) 托架和天窗架 屋架的跨度和間距取決于柱網(wǎng)布置，而柱網(wǎng)布置則根據(jù)建筑物工藝要求和

25、經(jīng)濟(jì)合理等各方面因素而定。 天窗的形式有縱向天窗、橫向天窗和井式天窗等三種，一般常采用縱向天窗。 縱向天窗則需單獨設(shè)置天窗架，常見的幾種天窗架形式。 天窗架的形式 分類 根據(jù)屋面材料和屋面結(jié)構(gòu)布置情況的不同，鋼屋蓋可分為無檁屋蓋和有檁屋蓋兩種。 當(dāng)屋面材料采用預(yù)應(yīng)力大型屋面板時，屋面荷載可通過大型屋面板直接傳給屋架，這種屋蓋體系稱為無檁屋蓋； 當(dāng)屋面材料采用瓦楞鐵皮、石棉瓦、波形鋼板和鋼絲網(wǎng)水泥板等時，屋面荷載要通過檁條傳給屋架，這種體系稱為有檁屋蓋。屋蓋結(jié)構(gòu)布置 (a) 有檁屋蓋；(b)無檁屋蓋 兩種屋蓋體系各有優(yōu)缺點，具體設(shè)計時應(yīng)根據(jù)建筑物使用要求、結(jié)構(gòu)特性、材料供應(yīng)情況和施工條件等綜合考

26、慮而定。 一般中型廠房，特別是重型廠房，由于對橫向剛度要求較高，所以宜采用大型屋面板的無檁屋蓋；而對于中、小型特別是不需要做保溫層的房屋，則宜采用具有輕型屋面材料的有檁屋蓋。 鋼屋架的形式和尺寸 常用的鋼屋架形式確定屋架形式的原則 屋架的外形應(yīng)與屋面材料所要求的排水坡度相適應(yīng)。 屋架的外形盡可能與其彎矩圖相適應(yīng)，使弦桿各節(jié)間的內(nèi)力相差不大。 腹桿的布置要合理，腹桿的總長度要短，數(shù)量要少，并應(yīng)使較長的腹桿受拉、較短的腹桿受壓。 節(jié)點構(gòu)造要簡單合理、易于制造。 對于設(shè)有天窗或懸掛式起重運輸設(shè)備的房屋，還要配合天窗的尺寸和懸掛吊點的位置來劃分節(jié)間和布置腹桿。 屋架的主要尺

27、寸 (1) 屋架的跨度主要是根據(jù)工藝和建筑要求來確定，普通鋼屋架常見跨度為18m、21m、24m、27m、30m、36m等。 鋼屋架計算跨度的確定：簡支于柱頂?shù)匿撐菁?，其計算跨度取決于屋架支反力間的距離。如下圖。 (2) 屋架的高度取決于經(jīng)濟(jì)、剛度要求和運輸界限等三個方面，同時又和屋面坡度密切相關(guān)，有時還受到建筑要求的限制。 屋架的計算跨度 屋架高度確定的主要程序： 根據(jù)屋架的形式和設(shè)計經(jīng)驗確定出屋架的端部高度； 按屋面材料對屋面坡度的要求確定出屋架的跨中高度； 綜合考慮其他各影響因素，最后確定屋架的高度。 當(dāng)屋架的外形和主要尺寸(跨度、高度)都確定之后，桁架各桿的幾何長度即可根據(jù)三角函數(shù)或投

28、影關(guān)系求得。 構(gòu)造要求 從經(jīng)濟(jì)和剛度的要求來看，三角形屋架的跨中高度一般取l/4l/6；梯形屋架的跨中高度一般取l/6l/10,其中l(wèi)為屋架的跨度?？缍仍酱螅吮戎翟叫?。屋面荷載越大，則此比值越大。 從運輸條件來看，屋架的高度一般不應(yīng)超過3.8m。 梯形屋架端部高度一般不宜小于l/18，陡坡梯形屋架的端部高度一般為5001000mm，平坡梯形屋架端部高度一般為18002100mm，當(dāng)屋架跨度較小時，取下限值。屋架跨度越大，其端部高度的取值應(yīng)越大。 鋼屋蓋的支撐系統(tǒng)鋼屋蓋的支撐系統(tǒng) 屋蓋支撐作用屋蓋支撐作用 (1) 保證屋蓋結(jié)構(gòu)的幾何穩(wěn)定性 (2) 保證屋蓋的空間剛度和整體性 (3

29、) 為受壓弦桿提供側(cè)向支承點 (4) 承受和傳遞縱向水平力(風(fēng)荷載、懸掛吊車縱向制動力、地震荷載等) (5) 保證結(jié)構(gòu)在安裝和架設(shè)過程中的穩(wěn)定性屋蓋支撐布置（如下圖）(1) 上弦橫向支撐(2) 下弦橫向水平支撐 (3) 下弦縱向水平支撐 (4) 垂直(豎向)支撐 (5) 系桿 無檁屋蓋支撐布置示例 (a) 上弦橫向水平支撐布置；(b) 下弦橫向與縱向水平支撐布置；(c) 天窗架上弦橫向水平支撐；(d) 屋架支座與跨中垂直支撐;(e) 天窗架側(cè)豎桿垂直支撐 屋架桿件一般都是由雙角鋼組成的T形截面，它的橫截面的兩個主軸方向分別在屋架的平面內(nèi)和平面外。截面選擇 為了便于訂貨和下料，在同一榀屋架中角鋼

30、的規(guī)格不宜過多，一般不宜超過56種； 為了防止桿件在運輸和安裝過程中產(chǎn)生彎曲和損壞，角鋼的尺寸不宜小于454或56364； 應(yīng)選擇肢寬而壁薄的角鋼，增大回轉(zhuǎn)半徑，對受壓更有利； 屋架弦桿一般采用等截面；當(dāng)采用變截面時，半跨內(nèi)只能改變一次，而且要保持肢厚不變，改變肢寬，以便于拼接處理.鋼鋼屋屋架架的的桿桿件件截截面面形形式式 屋架節(jié)點的構(gòu)造要求 屋架各桿件的形心線與屋架的幾何軸線重合，并會交于節(jié)點中心，使實際受力與計算簡圖相一致，減少附加偏心彎矩。 為節(jié)省節(jié)點板材料，桿件要盡量緊湊，但考慮下料和焊縫質(zhì)量，上腹桿與弦桿之間以及腹桿與腹桿之間的間隙不宜小于20mm。 考慮焊縫質(zhì)量，節(jié)點板一般應(yīng)伸出弦桿肢背1015mm，應(yīng)盡量使焊縫中心受力(圖)。 節(jié)點板的形狀應(yīng)該盡量簡單而有規(guī)則，最好設(shè)計成矩形、梯形或平行四邊形等，切忌出現(xiàn)凹角，防止嚴(yán)重的應(yīng)力集中。節(jié)點： 下弦中間節(jié)點(圖) 上弦中間節(jié)點，無檁(圖) 與有檁(圖)不同，腹桿與節(jié)點板的連接與下弦中間節(jié)點相同。 拼接接點屋架的弦桿的拼接有工廠拼接和工地拼接。 屋架的弦桿的拼接有工廠拼接和工地拼接。工廠拼接往往是由于角鋼長度不夠而設(shè)，宜設(shè)于桿力較小的節(jié)間；工地拼接多是由于運輸條件或安裝條件的限制