淮阴工学院钢结构课程设计指导书

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1、淮阴工学院课程设计指导书课程名称设计题目专业层次制定日期版次归口单位钢结构设计原理梯形屋架设计土木工程（本科）2013年8月建筑工程学院十木工程专业《梯形钢屋架》课程设计指导书胡志军编由于钢结构具有承载力高、抗震性能好、口重轻和建设周期短等优点，因而在重型或大型厂厂房、大跨度的公共建筑中，已愈來愈多地使川钢屋盖结构。钢无盖的承重结构体系通常有平面钢桁架休系、空间桁架、网架和悬索等。一、屋盖结构体系1、无標设计方案在钢屋架上直接放置预应力钢筋混凝土大型屋面板，具上铺设保温层和防水层。这种方案最突出的优点是屋盖的横向刚度大，整体性好，所以对结构的横向刚度要求髙的厂房宜采用无標设

2、计方案。但因屋面板的自重大，屋盖结构自重大，抗震性能较差。2、有標设计方案在钢屋架上设直標条，標条上面再铺设轻型屋面材料，如石棉瓦、压型钢板等。对于横向刚度要求不高，特别是不需要做保温层的中小型厂房，宜采用有標设计方案。二、屋盖支撑钢屋架在其自身平面内为儿何形状不变体系并貝有较大的刚度。但这种体系在垂直于屋架平而的侧而（即屋架平面外）的刚度和稳定性很差，不能承受水平荷载。为了充分保证房屛的安全、适用和满足施工要求，在屋盖系统屮必须设置必要的支撐系统，把平而屋架相互连接起來，使之成为一个稳定而刚度乂强的整体结构。屋盖支撑的作用主要包括以下几方面：1、保证桁架结构的空间几何形状

3、不变。平面桁架能保证桁架平面内的几何稳定性，支撑系统则保证桁架平面外的儿何稳定性。2、保证桁架结构的空间刚度和空间整体性。桁架上弦和下弦的水平支撐与桁架弦杆组成水平桁架，桁架端部和中央的垂直支撑则与桁架竖杆组成垂直桁架，都冇一定的侧向抗弯刚度。因而，无论桁架结构承受竖向或纵、横向水平荷载，都能通过一定的桁架体系把力传向支座，只发生较小的弹性变形，即有足够的刚度和整体性。3、为桁架弦杆提供必要的侧向支撐点。水平和垂直支撐桁架的节点以及由此延伸的支撑系杆都成为桁架弦杆的侧向支撐点，从而减小弦杆在桁架平而外的计算长度，减少其长细比，并提高其受压时的整体稳定性。4、承受并传递水平荷

4、载。包括纵向和横向水平荷载，例如风荷载、悬挂或桥式巾车的水平制动或振动荷载及地震荷载等，最后都传到桁架支座。5、保证结构安装时的稳定利方便。三、屋架的形式和主要尺寸1、屋架形式的确定应满足经济、适用和制造方便的原则1）满足使川要求。屋架外形应与屋面材料的排水要求相适应。如屋面采川瓦类、铁皮或钢丝网水泥槽板时，屋架上弦坡度应做得陡些，一般取1/5~1/2,以利排水；当采用大型屋面板上铺卷材防水屋面时，则要求屋面坡度缓些，一般取1/12~1/8。2）满足经济要求。屋架外形应尽量接近弯矩图形。因-•般跨度的屋架弦杆通常都设计成等截面的，当屋架外形与荷载引起的弯炬图形相似时，屋架的

5、上下弦杆内力沿跨长分布均匀，这样可使弦杆材料获得充分利用。腹杆的布置应使短杆受压，长杆受拉，而且杆件数以少为宜。总长度要短，杆件夹角宜在30°~60°之间。夹角过小时，将使节点构造难以处理。同时应注意尽可能避免非节点荷载作用，以免弦杆局部受弯而多耗钢材。3）满足制造、安装和运输要求。设计节点构造耍简单合理，节点数宜少，容易制造，而且尽量减少节点处的应力集中。应使屋架的形式和高度便于在工厂分段制造、装乍运输和现场安装。全面满足上述要求是困难的，一般还需考虑材料供应情况和制造条件等因素，经综合分析，才能最后选定。2、普通钢屋架的具体形式1）三介形钢屋架。三角形屋架用于陡坡屋面的

6、屋盖结构中。三处形屋架的共同缺点是:屋架外形与荷载引起的弯炬图不相适应，因而弦杆内力分布很不均匀，支朋处最人而跨屮却较小。当屋面坡度不很陡时，支座处杆件的夹角较小，使构造比较闲难。2）梯形钢屋架。梯形屋架是由双梯形合并而成，它的外形和荷载引起的弯矩图形比鮫接近，因而弦杆内力沿跨度分布比较均匀，材料比较经济。这种屋架在支朋处有一定的高度,既可与钢筋混凝土柱饺接，也可与钢柱做成固结，因而是目前采用无標设计的工业厂房屋盖中应用最广泛的一种屋架形式。屋架中的腹杆体系可釆用人字式、再分式和单斜杆式。3）平行弦钢屋架。平行弦屋架的特点是杆件规格化，节点的构造也统一，因而便于制造，但弦杆

7、内力分布不均匀。倾斜式平行弦屋架常川于单坡屋面的屋盖中，而水平平行弦屋架多用作托架。4）人字形钢屋架。人字形钢屋架的上、下弦是平行的，下弦也可以冇一部分水平段，节点构造比较统一，制作时可以不再起拱，可以用于较大的跨度。人字形钢屋架一般宜采用上承式，即支座节点在上弦节点。3、屋架的主要尺寸1）跨度。柱网纵向轴线的间距就是屋架的标志跨度，以3加位模数。屛架的计算跨度是屋架两端支反力Z间的距离。2）高度。屋架跨中的最大高度山经济、刚度、建筑要求和运输界限限制等因素來决定。根据屋架的容许挠度对确定最小高度，最大高度则取决于