钢结构原理--第九章--钢桁架与屋盖结构电子教案.ppt

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1、钢结构原理--第九章--钢桁架与屋盖结构9.1桁架及屋盖结构的组成及应用钢屋盖结构由屋面、屋架和支撑三部分组成。钢屋盖结构可分为两类：◆一类为有檩屋盖，是指在屋架上放置檩条，檩条上再铺设石棉瓦、瓦楞铁皮、钢丝网水泥槽形板、压型钢板等轻型屋面材料；◆另一类称无檩屋盖，是指在屋架上直接放置钢筋混凝土大型屋面板，屋面荷载由大型屋面板直接传给屋架。重屋轻、用料省、运输安装方便，但构件数屋多、构造复杂、吊装次数多，屋盖横向刚度较差。有檩屋盖的屋架间距为檩条跨度，屋架经济间距为4-6m。◆另一类称无檩屋盖，是指在屋架上直接

2、放置钢筋混凝土大型屋面板，屋面荷载由大型屋面板直接传给屋架。无檩屋盖，构件数屋少、安装简便、施工速度快，易于铺设保暖层，且屋盖横向刚度大、整体性好，但由于自重大使下部结构用料增多，且对抗震不利。无檩屋盖方案的屋架间距为大型屋面板的跨度，一般为6m或6m的倍数。屋盖结构设计，通常包括屋盖结构布置，屋架形式的选择，支撑布置，屋盖荷载计算，屋架各杆内力计算，屋架杆件截面选择，檩条、拉条和撑杆的计算，节点设计以及绘制施工图。9.1.1钢屋架的形式和尺寸屋架按外形可分为三角形屋架、梯形屋架及平行弦屋架三种形式。屋架的形式

3、（a）、（b）、（d）三角形屋架；（e）、（f）、（g）（、h）梯形屋架；（c）下撑式屋架；（i）平行弦屋架三角形屋架适用于屋面坡度较陡的有檩屋盖结构。坡度i=1/2~1/6；上、下弦交角小，端节点构造复杂；外形与弯矩图差别大，受力不均匀，横向刚度低，只适用于中、小跨度轻屋盖结构。三角形屋架的腹杆布置可有芬克式、单斜式、人字式三种。芬克式屋架受力合理、便于运输，多被采用；单斜式屋架只适用于下弦设置天棚的屋架，较少采用；人字式屋架只适用于跨度小于18m的屋架。适用于屋面坡度平缓的无檩屋盖结构。坡度i<1/3，且跨

4、度较大时多采用梯形屋架。梯形屋架当屋架的上、下弦杆相平行时，称为平行弦屋架。多用于单坡屋整和双坡屋面，或用作托架、支撑体系。腹杆多为人字形或交叉式。平行弦屋架的同类杆件长度一致、节点类型少，符合工业化制造要求，有较好的效果。平行弦屋架◆满足使用要求，主要是排水坡度、建筑净空、天窗、天棚以及悬挂吊车的需要。屋架的造型应符合以下原则：◆受力合理。应使屋架的外形与弯矩图相近，杆件受力均匀；短杆受压、长杆受拉；荷载布置在节点上，以减少弦杆局部弯矩，屋架中部有足够高度，以满足刚度要求。◆便于施工。屋架的杆件和节点宜减少数

5、量和品种、构造简单、尺寸划一、夹角在30~60度之间。跨度和高度避免超宽、超高。设计时应全面分析、具体处理，从而确定具体的合理形式。9.1.1.2屋架的主要尺寸屋架的主要尺寸是指屋架的跨度和高度，对梯形屋架尚有端部高度；◆屋架的跨度根据生产工艺和建筑使用要求确定，同时应考虑结构布置的经济合理。通常为18m、2lm、24m、27m、30m、36m等，以3m为模数。当支座为一般钢筋混凝土柱且柱网为封闭结合时，计算跨度为◆屋架的高度屋架的高度取决于建筑要求、屋面坡度、运输界限、刚度条件和经济高度等因素。当坡度时，三角

6、形屋架平行弦屋架和梯形屋架的中部高度主要由经济高度决定梯形屋架的端部高度当屋架与柱刚接时当屋架与柱铰接时陡坡梯形屋架的端部高度平坡梯形屋架取9.2桁架及屋盖结构的结构分析9.2.1计算假定◆各杆件的轴线均居于同一平面内且相交于节点中心；◆各节点均视为铰接，忽略实际节点产生的次应力；◆荷载均作用于桁架平面内的节点上，因此各杆只受轴向力作用。对于作用于节间处的荷载需按比例分配到相近的左、右节点上，但计算上弦杆时，应考虑局部弯曲影响。9.2.2节点荷载计算1．屋架上的荷载永久荷载：屋面材料、檩条、屋架、天窗架、支撑以

7、及天棚等结构自重。式中—屋架和支排的自重，kN／m2，按水平投影面积计算；—系数，可变荷载：包括屋面均布使用活荷载、雪荷载、风荷载、积灰荷载以及悬挂吊车和重物等项。时，不考虑雪荷载；时，除瓦楞铁等轻型屋面外，可不考虑风荷载以及对瓦楞铁皮等轻型屋面、开敞式房屋和风荷载大于屋面均匀活荷载与雪荷载不同时考虑，取两者之中较大值。时，均应计算风荷载的作用；各种均布活荷载汇集成节点荷载的计算式为—沿屋面坡向作用的第i中荷载标准值，对于沿水平投影面分布的荷载—屋面坡度，可取上弦杆与下弦杆的夹角；—第i种荷载分项系数。2．荷载

8、的组合：◆屋面均布活荷载、屋面积灰荷载、雪荷载等可变荷载，应按全跨和半跨均匀分布两种情况考虑．不利荷载组合一般考虑下列三种情况：(1)全跨永久荷载+全跨可变荷载；{2)全跨永久荷载+半跨可变荷载；(3)全跨屋架、支撑和天窗自重+半跨屋面板重+半跨屋面活荷载。9.2.3屋架杆件内力计算方法1．节点荷载作用下的杆件内力计算2．有节间荷载作用时杆件内力计算图解法或数解法<节点法或截面法)、有