建筑钢结构设计第一章(二)PPT文件格式下载.ppt
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1.1.满足使用要求满足使用要求屋架外形应与屋架外形应与屋面材料的排水要求屋面材料的排水要求相适应。
相适应。
2.2.满足经济要求满足经济要求屋架外形应尽量和屋架外形应尽量和弯矩图接近弯矩图接近,使上下弦杆内力沿跨度方向分布较均,使上下弦杆内力沿跨度方向分布较均匀,腹杆受力较小;
匀,腹杆受力较小;
腹杆的布置宜使腹杆的布置宜使短杆受压,长杆受拉;
短杆受压,长杆受拉;
荷载布置在节点上,减少弦杆局部受弯。
3.3.满足制造、安装和运输要求满足制造、安装和运输要求构造简单,杆件夹角构造简单,杆件夹角30306060;
杆件与节点数量少;
分段制造,便于运输与安装;
(1)三角形屋架按腹杆布置方式腹杆布置方式不同有:
芬克式:
拉杆长、压杆短,受力合理人字式:
杆件数量杆件数量少,节点数量少,受少,节点数量少,受压杆较长,但抗震性压杆较长,但抗震性能优于芬克式屋架,能优于芬克式屋架,适用于跨度小于适用于跨度小于18m18m的屋架。
的屋架。
单斜式:
人字式屋架人字式屋架单斜式屋架单斜式屋架特点:
特点:
外形和弯矩图不相适应,弦杆内力分布不均匀,近支座处内力外形和弯矩图不相适应,弦杆内力分布不均匀,近支座处内力大,近跨中处小,横向刚度小。
大,近跨中处小,横向刚度小。
上下弦交角小,端节点构造复杂。
可将上弦或下弦改变为折线形上下弦交角小,端节点构造复杂。
可将上弦或下弦改变为折线形或陡坡梯形,以改善受力和节点构造。
或陡坡梯形,以改善受力和节点构造。
适用范围:
跨度小,坡度大、采用轻型屋面材料的有檩体系。
(2)梯形屋架按腹杆布置方式腹杆布置方式不同有:
人字式人字式:
腹杆总长度短,节点少腹杆总长度短,节点少。
下承式:
支座斜杆支座斜杆与与弦杆弦杆组成的组成的支撑点支撑点在在下弦下弦;
上承式:
支座斜杆支座斜杆与与弦杆弦杆组成的组成的支撑点支撑点在在上弦上弦;
上承式上承式下承式下承式再分式再分式:
避免非节点荷载;
单斜式单斜式:
多数腹杆受压,杆件数量多,总长大,多数腹杆受压,杆件数量多,总长大,应用少应用少。
外形和弯矩图比较接近,弦杆内力沿跨度分布较均匀,用料经外形和弯矩图比较接近,弦杆内力沿跨度分布较均匀,用料经济,应用广泛。
济,应用广泛。
屋面坡度平缓且跨度较大时的无檩屋盖结构。
屋架高度:
梯形屋架梯形屋架:
中部高度中部高度一般为一般为(1/101/101/81/8)LL;
a.a.与柱与柱刚接刚接的梯形屋架,的梯形屋架,端部高度端部高度一般为一般为(1/161/161/121/12)LL,通常取通常取为为2.02.02.5m2.5m。
b.b.与柱与柱铰接铰接的梯形屋架,端部高度可按跨中经济高度和上弦坡度决定。
的梯形屋架,端部高度可按跨中经济高度和上弦坡度决定。
屋架与柱刚接屋架与柱刚接(3)人字形屋架(4)平行弦桁架:
托架、吊车制动桁架、栈桥和支撑构件等。
三、三、屋盖支撑屋盖支撑1.1.设置支撑系统的设置支撑系统的必要性必要性平面屋架在屋架平面屋架在屋架平面外平面外的刚度和稳定的刚度和稳定性很差,性很差,不能承受水平荷载不能承受水平荷载。
因此,。
因此,为使屋架结构有足够的空间刚度和稳为使屋架结构有足够的空间刚度和稳定性,定性,必须在屋架间设置支撑系统必须在屋架间设置支撑系统。
檩条屋面板檩条屋面板组成组成上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑下弦横向水平支撑下弦横向水平支撑纵向水平支撑纵向水平支撑垂直支撑垂直支撑系杆系杆未设支撑体系未设支撑体系设置支撑体系设置支撑体系屋架的端视图,当在屋架端部两屋架端部两屋架间未设未设垂直支撑桁架垂直支撑桁架时,虽有檩条和系杆的连系,屋架相互间仍是仍是几何可变几何可变的,在侧向力作用下屋架会倾斜会倾斜;
仅当设仅当设了垂直支撑桁架和系杆,才能保持才能保持各个屋架在平面外的几何稳定性几何稳定性。
2.2.支撑的支撑的作用作用11)保证钢屋盖的)保证钢屋盖的空间稳定性空间稳定性22)保证屋架)保证屋架受压上弦杆受压上弦杆在屋架在屋架平面外稳定平面外稳定33)承受并传递承受并传递屋架的屋架的纵向水平力纵向水平力44)增加增加房屋的房屋的整体刚度整体刚度55)保证保证结构结构安装时安装时的的稳定与方便稳定与方便3.3.支撑的支撑的布置布置屋盖支撑系统做法(见下图所示):
屋盖支撑系统做法(见下图所示):
在在屋盖两端屋盖两端的的两榀相邻平面屋架两榀相邻平面屋架对应的上弦杆间、下弦杆间、端部对应的上弦杆间、下弦杆间、端部竖杆竖杆(或斜杆或斜杆)间、以及跨中某些竖杆间、以及跨中某些竖杆(或斜杆)间,用水平、垂直和倾或斜杆)间,用水平、垂直和倾斜方向的支撑杆件互相联系。
斜方向的支撑杆件互相联系。
11112222上弦平面上弦平面下弦平面下弦平面其它的屋架其它的屋架则用则用较少数量较少数量的的上、下弦系杆上、下弦系杆与上述空间桁架架结构体与上述空间桁架架结构体系相连,使整个屋盖成为具有足够空间几何不变性、稳定性和刚度的系相连,使整个屋盖成为具有足够空间几何不变性、稳定性和刚度的屋盖结构体系。
屋盖结构体系。
4.4.支撑的支撑的组成组成a.a.上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑无论有檩和无檩体系均应在屋无论有檩和无檩体系均应在屋架上弦平面内设置横向水平支架上弦平面内设置横向水平支撑。
撑。
一般设置一般设置房屋两端房屋两端或或温度温度缝区段两端的第一柱间缝区段两端的第一柱间,当山,当山墙采用封闭结合或与天窗配墙采用封闭结合或与天窗配合,合,宜设在第二柱间宜设在第二柱间。
支撑与。
支撑与屋架用屋架用普通螺栓连接普通螺栓连接。
支撑。
支撑间间距距60m60m,60m60m时应在区段中时应在区段中间增加上弦横向水平支撑。
间增加上弦横向水平支撑。
111222b.b.下弦横向水平支撑下弦横向水平支撑当屋架跨度当屋架跨度18m18m或屋架跨度虽或屋架跨度虽18m18m,但但屋架下弦屋架下弦设有悬挂吊车设有悬挂吊车;
或或厂房内厂房内设有桥式吊车设有桥式吊车或或采用采用下弦弯下弦弯折的屋架折的屋架以及以及山墙抗风柱支承于屋架山墙抗风柱支承于屋架下弦下弦时;
时;
必须必须设下弦横向水平支撑。
设下弦横向水平支撑。
与上弦横向水平支撑布置与上弦横向水平支撑布置同一柱间同一柱间。
下弦平面下弦平面c.c.纵向水平支撑纵向水平支撑一般房屋的屋盖一般房屋的屋盖不设不设纵向水平支撑:
当房屋纵向水平支撑:
当房屋设有托架设有托架时,时,必须必须在在托架范围托架范围及及其此端各廷伸一个柱间其此端各廷伸一个柱间的下弦端节间平面内设置下弦纵向的下弦端节间平面内设置下弦纵向水平支撑。
水平支撑。
虚线为柔性杆;
实线为刚性杆虚线为柔性杆;
实线为刚性杆纵向水平支撑设置情况:
纵向水平支撑设置情况:
屋架间距屋架间距12m12m,通常布置在屋架的,通常布置在屋架的下弦平面内下弦平面内。
屋架间距。
屋架间距12m12m,宜宜布置在屋架的布置在屋架的上弦平面内上弦平面内。
其他特殊情况,可布置在上弦。
其他特殊情况,可布置在上弦平面内。
平面内。
纵向水平支撑与横向水平支撑构造上相同,共同组成封闭的支撑体系。
大大加强了屋盖的纵、横向水平刚度和整体性。
具体设置情况具体设置情况:
1.1.有硬钩吊车,抓斗、夹钳式和刚性料耙等特种吊车。
有硬钩吊车,抓斗、夹钳式和刚性料耙等特种吊车。
2.2.设有壁行吊车或双层吊车。
设有壁行吊车或双层吊车。
3.3.设有设有5t5t以上锻锤的厂房。
以上锻锤的厂房。
4.4.屋盖设有托架和中间屋架。
屋盖设有托架和中间屋架。
5.5.屋架跨度屋架跨度=30m,=30m,轨顶标高轨顶标高=15m=15m起重吨位较大的桥式吊车(轻、中级起重吨位较大的桥式吊车(轻、中级工作制工作制Q=30tQ=30t,重级工作制,重级工作制Q=10t)Q=10t)。
d.d.垂直支撑垂直支撑垂直支撑即在相邻两榀桁架的对应竖杆垂直支撑即在相邻两榀桁架的对应竖杆(或斜杆或斜杆)间平面内设置的间平面内设置的作为支撑的垂直桁架。
通常情况下,当作为支撑的垂直桁架。
通常情况下,当梯形屋架梯形屋架跨度跨度ll30m30m时在时在两端两端和和跨度中央跨度中央共设共设三道三道。
当。
当ll30m30m时在时在两端两端以及以及跨度跨度ll33处处或天窗架侧或天窗架侧柱处共设柱处共设四道四道。
l/3l/3l/3L30mL30mLL30m30m三角形屋架三角形屋架跨度跨度l18ml18m时在时在跨度中央设一道跨度中央设一道,ll18m18m时在时在跨度跨度1133处处或天窗架侧柱处设或天窗架侧柱处设两道两道。
垂直支撑的上、下弦通常用双角钢。
垂直支撑的上、下弦通常用双角钢TT形截面。
形截面。
l/3l/3l/3垂直支撑垂直支撑垂直支撑的腹杆体系取决于高跨尺寸和比例:
垂直支撑的腹杆体系取决于高跨尺寸和比例:
跨中垂直支撑跨中垂直支撑的高跨的高跨比例约比例约0.50.5,常用,常用双节间交叉受拉斜腹杆体系双节间交叉受拉斜腹杆体系;
两端垂直支撑两端垂直支撑的高跨比的高跨比例约例约0.30.3,常用,常用WW形腹杆体系形腹杆体系、腹杆截面根据杆件长度和受力情况、腹杆截面根据杆件长度和受力情况(拉或拉或压压)而采用单角钢或双角钢而采用单角钢或双角钢TT形截面。
垂直支撑形式垂直支撑形式e.e.天窗架支撑天窗架支撑当屋盖有天窗架时,对天窗架也应与屋架一样布置天窗架上弦横向当屋盖有天窗架时,对天窗架也应与屋架一样布置天窗架上弦横向水平支撑和垂直支撑以及相应系杆。
垂直支撑通常设于相邻两榀天窗水平支撑和垂直支撑以及相应系杆。
垂直支撑通常设于相邻两榀天窗架的侧柱间平面内,天窗架跨度架的侧柱间平面内,天窗架跨度12m12m时还设于中央竖杆间平面内。
时还设于中央竖杆间平面内。
dd天窗架上弦横向水平支撑天窗架上弦横向水平支撑;
gg天窗架垂直支撑;
天窗架垂直支撑;
f.f.系杆系杆未设未设水平支撑的桁架,其上、下弦的水平支撑的桁架,其上、下弦的侧向支承点侧向支承点由由系杆系杆来保证。
来保证。
系杆通常设于屋架两端以及有垂直支撑位置的上、下弦节点,并设于系杆通常设于屋架两端以及有垂直支撑位置的上、下弦节点,并设于屋脊和天窗架侧柱位置的上弦节点。
屋脊和天窗架侧柱位置的上弦节点。
ff柔性系杆柔性系杆KK刚性系杆刚性系杆系杆构造:
系杆构造:
系杆按受力和构造要求可设计成柔性系杆或刚性系杆。
一般跨度系杆按受力和构造要求可设计成柔性系杆或刚性系杆。
一般跨度房屋的系杆受力很小,房屋的系杆受力很小,柔性系杆的设计可按柔性系杆的设计可按350350,400400控制,控制,常常用用单角钢截面单角钢截面;
刚性系杆的
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