钢屋盖结构第四节简支屋架设计.ppt
二. 杆件计算长度 1.桁架平面内 理想桁架压杆在平面内计算长度为节点中心距，考虑到拉杆对节点转动的约束作用，一般可根据节点的嵌固程度确定。如下所示，弦杆、支座斜杆和支座竖杆计算长度不折减，其他受压腹杆计算长度l0x0.8l0,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,2.桁架平面外 取侧向支承点之间的距离。 上弦：上弦横向水平支撑的节间长度 （1）有檩屋盖如檩条与横向水平支撑的交叉点用节点板焊牢，可取檩条间距。,（2）无檩屋盖，横向支撑由屋面板代替时取两块屋面板的宽度。一般不大于3.0m。,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,下弦：取纵向水平支撑节点与系杆或系杆与系杆之间的距离。 腹杆：节点在桁架平面外的刚度很小，取l0yl0。 3.斜平面 单面连接的单角钢和双角钢组成的十字形杆件，斜平面计算长度取l00.9l，支撑斜杆和支座竖杆不变。,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,桁架弦杆和单系腹杆计算长度如下表,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,4.其他杆件 桁架受压弦杆侧向支承点距离为两倍节间长度且两节间弦杆内力不等时，则该弦杆在 桁架平面外的计算长度可按下式计算：,N1较大的压力，计算时取正值； N2较小的压力或拉力，计算时压力取正值，拉力取负值。,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,桁架再分式腹杆体系的受压主斜杆在桁架平面内的计算长度取节点中心间距，在桁架平面外的计算长度按上式计算。,压力有变化的受压腹杆平面外计算长度 （a）再分式腹杆体系的受压主斜杆 （b）K形腹杆体系的竖杆,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,交叉腹杆在桁架平面内的计算长度应取节点中心到交叉点间的距离，平面外的计算长度确定如下表。,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,三. 杆件容许长细比,受拉构件的容许长细比,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,受压构件的容许长细比,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,四、截面形式 1. 单壁式屋架杆件的截面形式,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,确定原则等稳定 上弦杆： 节间无荷载：满足计算长度loy2lox，要使y=x 应使iy2ix，宜采用不等边角钢短肢相连的截面或TW截面；当loy=lox时，可采用两个等边角钢截面或TM截面。 节间有荷载：为加强桁架平面内的抗弯能力，可采用不等边角钢长肢相连的截面或TN截面。 下弦杆： 一般loylox，采用不等边角钢短肢相连的截面或TW截面。,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,支座斜杆： 一般loy=lox，采用不等边角钢长肢相连的截面或等边角钢截面，连有再分式杆件的斜腹杆因loy=2lox ，可采用等边角钢相连的截面。 腹杆： 一般loy=lo ， lox =0.8l即loy=1.25lox ，采用等边角钢相连的截面，连接垂直支撑的竖腹杆，宜采用两个等边角钢组成的十字形截面，受力很小的腹杆，可采用单角钢截面。,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,2.双壁式屋架杆件的截面形式 屋架跨度较大时，弦杆等杆件较长，单榀屋架的横向刚度比较低。为保证安装时屋架的侧向刚度，对跨度42m的屋架宜设计成双壁式。其中由（a）和（b）适用于弦杆和腹杆，（c）适用于大跨度的重型双壁式屋架的弦杆和腹杆。,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,双角钢T形截面,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,3.双角钢杆件的填板,双角钢十字形截面,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,填板宽度：5080mm 填板长度：T形截面比角钢肢伸出1020mm 十字形截面从角钢肢尖缩进10 15mm。 填板厚度：与桁架节点板相同。 填板间距：压杆l140i1，拉杆l180i1，压 杆平面外计算长度范围内，至少 设两块。,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,五. 截面选择 1. 一般原则 应优先选用肢宽而薄的板件或肢件组成的截面以增加截面的回转半径，但受压构件应满足局部稳定要求。一般情况下，板件或肢件的最小厚度为5mm，对小跨度屋架可用到4mm。 角钢杆件或T型钢的悬伸肢宽不得小于45mm。开螺栓孔时，尚应满足孔径要求。 屋架节点板(或T型钢弦杆的腹板)的厚度，对单壁式屋架，可根据腹杆的最大内力(梯形和人字形屋架)或弦杆端节间内力(三角形屋架)，按表选用；对双壁式屋架，则可按上述内力的一半选用,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,跨度较大的桁架(例如24m)与柱铰接时，弦杆宜根据内力变化而改变截面，但半跨内一般只改变一次。变截面位置宜在节点处或其附近，通常是变肢宽而保持厚度不变，以便处理弦杆的拼接。 同一屋架的型钢规格不宜太多，以便订货，一般不超过56种。同时应尽量避免选用相同边长或肢宽而厚度相差很小的型钢，以免施工时产生用料错误。,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,当连接支撑等的螺栓孔在节点板范围内且距节点板边缘距离100mm时，计算杆件强度可不考虑截面削弱。,单面连接的单角钢杆件，在按轴心受拉或轴心受压计算其强度或稳定以及连接时，钢材和连接的强度设计值应乘以相应的折成系数，考虑受力偏心的影响。,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,2. 截面选择 1）按强度及稳定选择截面，同时应满足容许长细比的要求。,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,节点设计,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,1.一般要求 1）各杆的重心线应与屋架轴线重合，汇交于节点中心；角钢肢背至重心线的距离取5mm的倍数，小角钢可取1mm的倍数； 2）弦杆截面有改变时，一般将拼接处弦杆肢背对齐，屋架轴线在两个杆件形心线中间，如形心线偏移距离超过较大弦杆截面高度5，应考虑由此引起的偏心弯矩，杆件弯矩按下式计算：,式中：M节点偏心弯矩； Ki所计算杆件线刚度； Ki汇交于节点的各杆件线刚度之和。,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,3）节点处腹杆与腹杆、腹杆与弦杆之间的净距不小于1520mm；角钢端部切割宜垂直于轴线，为减小节点板尺寸可采用(b)和(c)，不允许一肢完全切去而另一肢伸出的斜切。,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,4）节点板的形状应尽量简单规则，宜采用矩形，也可采用平行四边形和梯形等，一般至少有两条边平行；节点板不允许有凹角；节点板尺寸尽量使焊缝中心受力，节点板边缘与杆件轴线夹角不应小于150 ；节点板应伸出角钢肢背1015mm ，也可缩进（上弦搁置屋面板、檩体需要）t1/2t1，t1为节点板厚度；同一屋架采用相同节点板厚度。,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,5） 支承大型混凝土屋面板的上弦杆，当支承处的总集中荷载(设计值)超过表8.5的数值时、弦杆的伸出肢容易弯曲，应对其加强。,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,2.节点设计步骤 1）根据腹杆内力计算各杆所需焊缝长度和焊脚尺寸。 2）画出屋架轴线。 3）按比例画出各杆件的角钢轮廓线(表示角钢厚度的线可示意画出)，满足要求1、2。 4）切断角钢，满足要求3。 5）进行焊缝布置。 6）定出节点板的外形，适当考虑制作和装配误差。,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,7）标注尺寸： 腹杆端部至节点中心的距离。数字准确到mm b 节点板的平面尺寸。节点中心至节点板边的长度。,各杆件轴线至角钢肢背的距离。 每条角焊缝的焊脚尺寸和焊缝长度。 8）验算弦杆与节点板的连接焊缝。,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,3. 屋架上弦节点,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,腹杆与节点板的连接焊缝一般采用两侧焊 为便于大型屋面板或檩条连接角钢的放置，常将节点板缩进上弦角钢背，缩进距离不宜小于t1/2t1，也不宜大于t1 ，t1为节点板厚度。角钢背凹槽的塞焊缝可假定只承受屋面集中荷裁，按两条角焊缝计算：,Q节点集中荷载垂直于屋面的分量； hf1焊脚尺寸，取hf1 0.5t； f正面角焊缝强度增大系数。,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,弦杆角钢肢尖与节点板连接焊缝承受相邻杆的内力差N及引起的弯矩M=Ne，计算：,式中, hf2肢尖焊缝的焊脚尺寸。,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,式中, hf1、lw1肢背的焊缝焊脚尺寸和计算长度； hf2 、lw2肢尖焊缝的焊脚尺寸和计算长度。,当节点板向上伸出不妨碍屋面构件的放置，或因相邻弦杆节间内力差N较大，胶尖焊缝按上式不满足时，节点板部分向上伸出或全部向上伸出，弦杆与节点板的连接焊缝计算：,肢背： 肢尖：,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,肢背 肢尖,4. 下弦节点 节点上无集中荷载时：,一般内力差很小，实际的焊缝焊脚尺寸按构造确定，并沿节点板全长满焊。,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,节点上有集中荷载时：,肢背： 肢尖：,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,5.屋脊节点 上弦在屋脊处断开，用角钢拼接。 拼接角钢棱角铲去，切肢=(t+hf+5)mm 拼接角钢一般热弯成形，坡度较大或角钢肢较宽时，切口后弯折焊成。,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,式中，N节点两侧弦杆内力较小值。 拼接角钢长度 弦杆与节点板的连接焊缝，按上弦节点，但N取弦杆最大内力的15，,拼接角钢长度由焊缝长度要求确定,接头一侧的每条连接焊缝长度应为,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,6.下弦拼接节点 当杆件长度不够或弦杆截面有改变时，一般在工厂拼接，拼接位置通常在节点范围以外。当 屋架分为几个运送单元时在工地进行拼接，拼接位置一般在节点处，为减轻节点板负担和保证整个屋架平面外刚度，通常不利用节点扳作为拼接材料，而以拼接角钢传递弦杆内力。拼接角钢宜采用与弦杆相同的截面，使弦杆在拼接处保持原有的强度和刚度。 拼接角钢的切角、截肢和长度计算同前。 弦杆与节点板的连接焊缝，按下弦节点，但N取为相邻节间弦杆内力之差和弦杆最大内力15两者较大值。,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,三角形屋架的支座节点,7. 支座节点 支承于混凝土柱或砖柱的屋架按铰接设计，支承于钢柱的屋架铰接或刚接。,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,人字形或梯形屋架支座节点 （a）上承式 （b）下承式,支于混凝土柱的支座节点由节点板、底板、加劲肋和锚栓组成。支座节点的中心应在加劲肋上，加劲肋起分布支承处支座反力的作用，保证支座节点板平面外刚度。,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,为便于施焊，屋架下弦角钢背与支座底板的距离不宜小于下弦角钢伸出肢的宽度及130mm。 屋架支座底板与柱顶预埋锚栓相连锚栓直径通常为2024mm。为便于安装时调整位置，底板上的锚栓孔径宜为锚栓直径的22.5倍，小垫扳上的孔径比锚径直径大(12)mm。 支座节点的传力路线是：桁架各杆件的内力通过杆端焊缝传给节点板，通过节点板与加劲肋之间的垂直焊缝，把一部分力传给加劲肋，再通过节点板、加劲肋与底板的水平焊缝把全部支座压力传给底板，最后传给支座。,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,式中，R支座反力； fc支座混凝土局部承压强度设计值；A0锚栓孔的面积。 一般短边不小于200mm，考虑锚栓孔要求来确定底板平面尺寸。 底板厚度由柱顶反力作用产生的弯矩决定，计算方法同铰接柱脚底板。不宜小于1620mm。 加劲肋的高度由节点板尺寸和焊缝要求决定，其厚度取等于或略小于节点板的厚度。,支座底板的毛面积为：,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,加劲肋可视为支承于节点板上的悬臂梁，一个加劲肋通常假定传递支座反力的14，它与节点板的连接焊续承受剪力vR4和弯短MVb4，加劲肋与节点板连接焊缝验算： 底板与节点板、加劲肋的连接焊缝验算：,lw2a+2(b-t-2c)-6cm，t和c分别为节点板厚度和加劲肋切口宽度。,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,8. T型钢作弦杆的屋架节点 当腹杆也用T型钢或单角钢时，腹杆与弦杆直接焊接，不需要节点板； 当腹杆采用双角钢时，有时需设节点板，节点板与弦杆采用对接焊缝，此焊缝承受弦杆相邻节间的内力差及产生的偏心弯矩，可按下式进行计算：,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,lw由斜腹杆焊缝确定的节点板长度，若无引弧板时要出去弧坑； t节点板厚度，通常取与T型钢腹板等厚或相差不超过1mm； 对接焊缝的抗剪强度设计值； 对接焊缝抗拉抗压强度设计值。,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,9. 连接节点处板件的计算 连接节点处的板件在拉、剪作用下的强度,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,角钢桁架节点板的强度也可用有效宽度法按下式计算：,可取30度,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,为了保证桁架节点板在斜腹杆压力作用下的稳定性，受压腹杆连接肢端面中点沿腹杆轴线方向至弦杆边缘的净距离c应满足下列条件： 有竖腹杆的节点板 无竖腹杆的节点板 节点板的自由边长度与厚度之比不得大于 否则应沿自由边设加劲肋予以加强。,钢屋盖结构 第四节 简支屋架设计,
