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单层厂房钢结构 屋盖结构

时间:2020-08-20 01:46

  单层厂房钢结构 屋盖结构_建筑/土木_工程科技_专业资料。钢结构基本原理及设计 屋盖结构 §9-1 §9-2 §9-3 §9-4 单厂钢结构 屋盖结构体系 钢屋架设计 节点设计 第9章 屋盖结构 §9-1 单厂钢结构 钢结构基本原理及设计 9

  钢结构基本原理及设计 屋盖结构 §9-1 §9-2 §9-3 §9-4 单厂钢结构 屋盖结构体系 钢屋架设计 节点设计 第9章 屋盖结构 §9-1 单厂钢结构 钢结构基本原理及设计 9.1.1 单层厂房钢结构的组成 单层厂房钢结构是由屋盖结构、柱、吊车梁、制 动梁(或制动桁架)、各种支撑以及墙架等构件组成 的空间体系。 (1) 横向框架 (2) 屋盖结构 (3) 支撑体系 (4) 吊车梁和制动梁(或制动桁架) (5) 墙架 承受墙体的自重和风荷载。 §9-1 单厂钢结构 钢结构基本原理及设计 单层厂房钢结构的组成示例 (a) 无檩屋盖 (b) 有檩屋盖 §9-1 单厂钢结构 钢结构基本原理及设计 9.1.2 柱网和温度伸缩缝的布置 一.柱网布置 柱网布置是确定单厂钢结构承重柱在平面上的排列 进行柱网布置时,应注意以下几方面的问题: (1) 应满足生产工艺要求 (2) 应满足结构的要求 (3) 应符合经济合理的原则 二.温度伸缩缝 温度变化引起结构变形,使厂房钢结构产生温度应力。 温度伸缩缝的布置。 温度伸缩缝最普遍的做法是设置双柱。 §9-1 单厂钢结构 钢结构基本原理及设计 T1 柱网布置和计算单元 §9-1 单厂钢结构 钢结构基本原理及设计 9.1.3 横向框架的类型 单层厂房的基本承重结构通常采用框架结构 体系。 横向框架按其静力计算模式分,有横梁与柱 铰接和横梁与柱刚接两种情况。 按跨度分:单跨、双跨和多跨。 §9-1 单厂钢结构 主要尺寸: H1 H2 钢结构基本原理及设计 LS—K———由桥吊式车吊梁车轴的线跨至度上段柱轴线的距离 B——吊车桥架悬伸长度 D——吊车外缘和柱内边缘之间的必要空隙 b1——上段柱宽度。 §9-1 单厂钢结构 钢结构基本原理及设计 9.1.4 纵向框架柱间支撑 柱间支撑与厂房钢结构框架柱相连接,作用为: (1) 组成纵向构架,保证单层厂房钢结构的纵向刚度; (2) 承受单层厂房钢结构端部山墙的风荷载、吊车纵向水 平荷载及温度应力等,将力传至基础。 (3) 可作为框架柱在框架平面外的支点,减少计算长度。 柱间支撑由两部分组成:上层支撑,下层支撑。 柱间支撑按结构形式可分为十字交叉式、八字式、门架 式等。 §9-1 单厂钢结构 柱间支撑 钢结构基本原理及设计 上层柱间支撑 下层柱间支撑 §9-1 单厂钢结构 柱间支撑计算 一. 支撑设计荷载计算 1.纵向风荷载 2.吊车纵向水平荷载 3.纵向地震作用 4.保证柱子平面外稳定的支撑力 二. 支撑构件内力计算 假设各连接节点均为铰接 按轴心受拉或受压计算 三. 支撑构件截面验算 1.支撑构件的长细比验算 2.支撑构件的强度和稳定性验算 钢结构基本原理及设计 §9-1 单厂钢结构 钢结构基本原理及设计 §9-1 单厂钢结构 §9-2 屋盖结构体系 钢屋架-大型屋面板结构体系 无檩体系 钢结构基本原理及设计 优点:屋盖横向刚度大,整体性好,构造简单,耐久 缺点:屋面自重较大,抗震不利 §9-2 屋盖结构体系 钢结构基本原理及设计 钢屋架-檩条-轻型屋面板结构体系 优点:构件自重轻,用料省,运输安装轻便 缺点:构件较多,构造较复杂,吊装次数较多 檩条 有檩体系 垂直支撑 §9-2 屋盖结构体系 钢结构基本原理及设计 钢屋盖结构由屋面、屋架和支撑三部分组成。钢屋盖 结构两类:有檩屋盖,无檩屋盖. §9-2 屋盖结构体系 屋盖结构设计的内容: ?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。 钢结构基本原理及设计 §9-2 屋盖结构体系 有檩屋盖体系 钢结构基本原理及设计 §9-2 屋盖结构体系 有檩屋盖体系 钢结构基本原理及设计 §9-2 屋盖结构体系 一. 屋架的形式 钢结构基本原理及设计 适用于屋面坡度较大的有 檩体系,屋面坡度i=1/3~1/2,跨 度18~24m。 外形接近弯矩图,适用于屋面坡度较小的屋盖 体系,屋面坡度i=1/16~1/8,跨度可达36m。 §9-2 屋盖结构体系 钢结构基本原理及设计 人字式,再分式 用于托架或支撑体系 §9-2 屋盖结构体系 钢结构基本原理及设计 二. 屋盖支撑 1. 屋盖支撑作用 1)保证钢屋盖的空间稳定性 2)保证屋架受压上弦杆在屋架平面外稳定 3)承受并传递屋架的纵向水平力 4)增加房屋的整体刚度 5)保证结构安装时的稳定与方便 §9-2 屋盖结构体系 2. 屋盖支撑 上弦横向水平支撑 下弦横向水平支撑 下弦纵向水平支撑 垂直支撑 系杆 钢结构基本原理及设计 §9-2 屋盖结构体系 钢结构基本原理及设计 3. 屋架支撑布置 平面屋架在其本身平面内.由于弦杆与腹杆构成了三 角形的几何不变铰接体系而具有较大的刚度,但在垂直于 屋架平面方向(通称屋架平面外),不设支撑体系的平面屋架 却不能保持其几何不变。 §9-2 屋盖结构体系 钢结构基本原理及设计 屋架的端视图,当在屋架端部两屋架间未设垂直支撑 桁架时,虽有檩条和系杆的连系,屋架相互间仍是几何可 变的,在侧向力作用下屋架会倾斜;仅当设了垂直支撑桁 架和系杆,才能保持各个屋架在平面外的几何稳定性。 §9-2 屋盖结构体系 钢结构基本原理及设计 图为屋架上弦平面图,在未设上弦平面内的支撑桁架 时,虽有檩条把各个屋架连成一片,但当屋架上弦杆因受 压而失稳时,整个上弦会屈曲成一个“半波”。 §9-2 屋盖结构体系 钢结构基本原理及设计 如在房屋两端的柱间内设置上弦横向支撑桁架,则屋架上 弦将屈曲成多个“半波”,从而提高上弦杆的整体稳定性,亦 即提高了承载能力。由此可见平面桁架如无支撑系统从侧面 “扶持”,将不能发挥它的承重作用。 §9-2 屋盖结构体系 钢结构基本原理及设计 屋盖支撑系统做法是: 首先在屋盖两端的两榀相邻平面屋架对应的上弦杆间、 下弦杆间、端部竖杆(或斜杆)间、以及跨中某些竖杆(或斜 杆)间,用水平、垂直和倾斜方向的支撑杆件互相联系; 这样就在垂直于两相相邻屋架的侧向形成许多水平和垂直 支撑桁架(即图中的上、下弦横向水平支撑和端部、跨中垂 直支撑),并与两榀相邻屋架共同组成坚强的空间桁架结构 体系。 §9-2 屋盖结构体系 1 2 钢结构基本原理及设计 上弦平面 1-1 1 2 2-2 下弦平面 §9-2 屋盖结构体系 钢结构基本原理及设计 其它的屋架则用较少数量的上、下弦系杆与上述空间桁 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、稳定性和刚度的屋盖结构体系。 §9-2 屋盖结构体系 支撑根据: 房屋跨度 高度 柱网布置 屋盖结构形式 荷载作用情况进行布置 钢结构基本原理及设计 §9-2 屋盖结构体系 屋盖支撑由以下部分组成 a.上弦横向水平支撑。在相 邻两榀桁架的上弦平面内沿跨 度全长设置。 钢结构基本原理及设计 1 2 1-1 1 2 上弦平面 2-2 §9-2 屋盖结构体系 钢结构基本原理及设计 无论有檩和无檩体系均应在屋架上弦平面内设置横 向水平支撑。 一般设置房屋两端或温度缝区段两端的第一柱间, 当山墙采用封闭结合或与天窗配合,宜设在第二柱间。 支撑与屋架用普通螺栓连接 支撑间距不宜大于60m,大于60m时应在区段中 间增加上弦横向水平支撑。 §9-2 屋盖结构体系 钢结构基本原理及设计 上弦横向水平支撑,通常采用单角钢柔性铰 。 叉斜腹杆和双角钢十形或T 形截面受压横腹杆(横腹杆型式与 1 2 下面所述刚性系杆完全相同)体系。 1-1 1 2 上弦平面 2-2 §9-2 屋盖结构体系 钢结构基本原理及设计 a —屋架上弦横向水平支撑 §9-2 屋盖结构体系 钢结构基本原理及设计 b.下弦横向水平支撑。在相邻两 榀桁架的下弦平面内沿跨度全 长设置。其杆件形式同上弦横 向水平支撑。 下弦平面 §9-2 屋盖结构体系 钢结构基本原理及设计 当屋架跨度大于18m 或屋架跨度虽小于18m,但屋架下弦设有悬挂吊车; 或厂房内设有桥式吊车 或采用下弦弯折的屋架以及山墙抗风柱支承于屋架 下弦时。 必须设下弦横向水平支撑。 与上弦横向水平支撑布置同一柱间。 §9-2 屋盖结构体系 钢结构基本原理及设计 c.下弦纵向水平支撑 一般房屋的屋盖不设纵向水平支撑:当房屋设有托架时, 必须在托架范围及其此端各廷伸一个柱间的下弦端节间平面 内设置下弦纵向水平支撑。 虚线为柔性杆;实线 屋盖结构体系 钢结构基本原理及设计 对三角形屋架或某些特殊情况,纵向水平支撑也可设 于上弦平面。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框.大大加强了屋盖的纵、横向水平 刚度和整体性。 设置情况: 1. 有硬钩吊车,抓斗、夹钳式和刚性料耙等特种吊车。 2. 设有壁行吊车或双层吊车。 3. 设有5t以上锻锤的厂房。 4. 屋盖设有托架和中间屋架。 5. 屋架跨度=30m,轨顶标高=15m起重吨位较大的桥式吊 车(轻、中级工作制Q=30t,重级工作制Q=10t)。 §9-2 屋盖结构体系 钢结构基本原理及设计 d. 垂直支撑 垂直支撑即在相邻两榀桁架的对应竖杆(或斜杆)间平 面内设置的作为支撑的垂直桁架。通常情况下,当梯形屋 架跨度l≤30m时在两端和跨度中央共设三道。 §9-2 屋盖结构体系 当l>30m时在两端 以及跨度 l/3处或天窗 架侧柱处共设四道。 钢结构基本原理及设计 l /3 l /3 l /3 §9-2 屋盖结构体系 钢结构基本原理及设计 三角形屋架跨度l≤18m时在跨度中央设一道, l> 18m时在跨度1/3处或天窗架侧柱处设两道。垂直支撑的 上、下弦通常用双角钢T形截面。 l /3 l /3 l /3 屋架垂直支撑 §9-2 屋盖结构体系 钢结构基本原理及设计 垂直支撑的腹杆体系取决于高跨尺寸和比例:中央垂直 支撑的高跨比例约0.5,常用双节间交叉受拉斜腹杆体系;两 端垂直支撑的高跨比例约0.3,常用W形腹杆体系、腹杆截面 根据杆件长度和受力情况(拉或压)而采用单角钢或双角钢T形 截面。 §9-2 屋盖结构体系 钢结构基本原理及设计 f.系杆 末设水平支撑的桁架,其上、下弦的侧向支承点由系杆 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,并设于屋脊和天窗架侧柱位置的上弦节点。 f—柔性系杆 K —刚性系杆 此外,对受压的 上弦,必要时也对下 弦,还应根据控制弦 杆长细比的要求按一 定间距增设中间系杆。 §9-2 屋盖结构体系 钢结构基本原理及设计 系杆的端部应可靠地连接到上、下弦横向水平支撑或 垂直支撑的节点,以便屋盖水平力能通过系杆的拉力或压 力最终传递到这些节点。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,柔 性系杆的设计可按[λ]=350,400控制,常用单角钢截面; 刚性系杆的设计可按[λ]=200控制,常用双角钢十形截面。 两端与屋架可靠连固的檩条,当其长细比满足要求时,可 同时作为上弦系杆。 §9-2 屋盖结构体系 钢结构基本原理及设计 在布置屋盖支撑时尚应考虑以下情况: 通常把屋架和天窗架的所有上、下弦横向水平支撑和各 垂直支撑尽量都布置在屋盖同一处的两榀桁架间。支撑通常 在房屋或每个温度区段的两端各设一道。当其间净距超过 60m时再在中间增设一道或几道。 §9-2 屋盖结构体系 钢结构基本原理及设计 当横向支撑做在端部第二开间时,端部开间的所有系杆 在正反水平荷裁下可能受拉或受压,应按刚性系杆设计。其 它系杆,即位于两个横向支撑间的系杆,原则上可设计成柔 性系杆,水平荷载只向系杆受拉一方传递;但通常把其中的 屋脊上弦系杆、支座下弦系扦和其它较重要系杆设计成刚性 系杆。 §9-2 屋盖结构体系 钢结构基本原理及设计 屋盖支撑的构造 上、下弦横向和纵向水平支撑的交叉斜杆通常连于屋架上、 下弦杆,其横杆则常做成与刚性系杆完全相同,连接也相同。 a. 上弦支撑 b . 下弦支撑 §9-2 屋盖结构体系 钢结构基本原理及设计 柔性系杆 刚性系杆 §9-2 屋盖结构体系 柔性系杆 支撑连接板 钢结构基本原理及设计 刚性系杆 §9-2 屋盖结构体系 钢结构基本原理及设计 §9-3 钢屋架设计 一.屋架的主要尺寸: 屋架跨度 跨中高度 端部高度 1. 跨度 铰接 封闭结合 Lo = L-(300~400mm) 铰接 非封闭结合 L 2. 高度 根据经济、刚度、建筑要求 屋面坡度、运输条件 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 三角形桁架高度较大,一般取跨中高度h=(1/4~1/6)l。 梯形桁架的屋面坡度较平坦,当上弦坡度为 1/8~1/12 时,跨中高度一般为 (1/6~1/10)l。 跨度大(或屋面荷载小)时取小值,跨度小(或屋面荷载 大)时取大值。 梯形桁架的端部高度:当桁架与柱铰接时为1.6~2.2m,刚 接时为1.8~2.4m。端弯矩大时取大值,端弯矩小时取小值。 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 对跨度较大的桁架,在横向荷载作用下将产生较大的挠 度,有损外观并可能影响桁架的正常使用。 对跨度15m的三角形桁架和跨度超过24m的梯形、平行弦 桁架,当下弦无向上曲折时,宜采用起拱,抵消桁架受荷后 产生的部分挠度。 起拱高度一般为其跨度的1/500左右。 当采用图解法求桁架杆件内力时,图解时可不考虑起拱 高度。 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 二. 桁架的荷载和内力 1. 作用于屋架上的荷载有: ? 屋架(包括支撑)自重; ? 屋面恒荷载(檩条、屋面板、瓦以及屋面上的保温层、 防水层等屋面做法的重量); ? 活荷载; ? 雪荷载; ? 风荷载和积灰荷载等。 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 ? 房屋还有吊顶(棚)重、吊挂管道重、积灰荷载由于位 于水泥厂、高炉、转炉、冲天炉等车间附近的房屋等。 ? 以上荷载通常可看作是均布于屋面倾斜面积或水平投 影面积上的荷载,以kN/m2计,其值可由《建筑结构荷载 规范》GB50009-2019或手册查得,或按材料的厚度或规格 算得。 ? 计算杆件内力时应按设计荷载,即荷载标准值乘以相 应分项系数。 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 a.屋面恒荷载:应按屋面实际做法和屋面板、檩条规格等 与《建筑结构荷载规范》或由材料规格、厚度算得。通 常表达为按屋面倾斜面积计算的均布荷载kN/m2 b. 屋架自重:屋架自重(包括支撑)可按下列近似经验公式 (L以m计): 屋架自重的一半作用在上弦平面,另一半作用在下 弦平面。当屋架下弦无其它荷载时,为简化可假定全部 作用在上弦平面。 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 c. 雪荷载或屋面活荷载:屋面水平投影面上的雪荷载设计 值S按下式: S ? ? ? s0 式中s0为房屋所在地区的基本雪压,可由建筑结构荷载 规范查得;μ为屋面积雪分布系数,一般在屋面坡度≤25 ?时 取1,≥50?时取0。中间按直线为雪荷载分项系数。 设计屋架时还要考虑屋面活荷载,与雪荷载不同时考 虑,而取其中的较大者;也考虑全跨或仅左或右半跨情况。 建筑结构荷载规范规定不上人屋面的活荷载。 设计屋面时,活荷载应按上述均布活荷载取。 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 d.风荷载:作用在一般房屋和屋盖表面上的风荷载设计 值w按下式: w??s??z?w0 风荷载一般可不予考虑 对轻型屋面、开敞式房屋或风荷载标准值大时,应根 据房屋体形、坡度情况及封闭状况等,按荷载规范的规定 计算风荷载的作用。 §9-3 钢屋架设计 2. 各种均布荷 载汇集成节点荷载的 计算式为: Q??i?qi?S?a γi——第i种荷载分项系数。 钢结构基本原理及设计 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 qi——沿屋面坡向作用的第i种荷载标准值。对于沿水平投 影面分布的荷载qi=gi/cosα; S ——屋架的间距; a ——屋架弦杆节间水平长度; 3. 荷载的组合 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。因为荷载作用于半 跨时对桁架的中间斜腹杆的内力可能产生不利影响。 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 桁架内力应根据使用和施工过程中可能遇到的同时作用 的最不利荷载组合情况进行计算。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; §9-3 钢屋架设计 2. 桁架杆件的内力计算 钢结构基本原理及设计 1.杆件内力计算的原则和方法 桁架杆件内力.一般按节点荷载作用下的铰接桁架计 算。这时所有杆件为轴心受力,不承受弯矩,具体计算可 用图解法、数解法、计算机法等。 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 实际桁架节点为焊缝、铆钉或螺栓连接,具有很大刚性, 接近于刚接,各杆件将既受轴心力又受弯矩。但是,普通钢 桁架中各杆件截面高度一般都小于其长度的1/15(对腹杆)和 1/10(对弦杆),抗弯刚度较小,因而在节点荷载作用下按刚 接桁架杆算得的杆件弯矩M常比较小,而轴心力N与铰接情 况计算结果相差很小,故一般都按铰接桁架计算。 由于存在弯曲应力,按刚接桁架计算的杆件应力将比铰 接桁架有所增加,加大部分称为次应力。对于少数荷载较重 的桁架,当杆件截面高度超过其长度的1/10时,次应力常 可达主应力的10%~30%。必要时可作计算。 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 屋架杆件内力计算采用下列假定: (1)各杆件的轴线均居于同一平面内且相交于节点中心; (2)各节点均视为铰接,忽略实际节点产生的次应力; (3)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; §9-3 钢屋架设计 计算内力系数 1/2 1 1 1 1/2 B 钢结构基本原理及设计 D A C 计算出图示半跨单位荷载作用下的内力,称为各杆 件的内力系数。利用内力系数可以求出实际荷载作用下的 内力。 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 1/2 1 1 1 1 1 1 1 1/2 1/2 1 1 1 1/2 1/2 1 1 1 1/2 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 1/ 1 1 1 1 1 1 1 1/2 2A B DC NAB=NA1B1+NA2B2 1/ 1 1 1 1/2 2 A1 B1 NC1D1=NA2B 2 A2 B2 DC NAB=NA1B1+NC11D1 1 1/ 1 1 1 1/2 2 DC 2 2 §9-3 钢屋架设计 三. 桁架杆件计算长度 1. 桁架平面内的计算长度lox 钢结构基本原理及设计 桁架按理想铰接节点考虑时,各杆件两端接近不动饺接, 杆件在衍架平面内的计算长度大致为lox=l, l为杆件几何长 度,即节点中心间距离。 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 实际桁架的节点按近于刚接,杆件受压失稳将受到相邻 杆件的影响和制约。如相邻杆件中有较多拉杆,尤其是截面 粗、拉力大的拉杆时,将约束该杆失稳时的端部转动(称为嵌 固作用),从而提高其整体稳定性而可将l 乘以<1的计算长度 系数作折减。 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 梯形桁架的弦杆、支座竖杆和支座斜杆,两端相对 约束较小,可偏安全地视为铰接,在桁架平面内的计算 长度可取节点间的轴线x ? l 其它腹杆,虽然在上弦节点处因拉杆少,嵌固作用 不大,但下弦节点处相连拉杆较多;且拉力大,拉杆的刚 度亦大,嵌固作用较大,因此其桁架平面内的计算长度 可取: l0x ?0.8l §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 2. 桁架平面外的计算长度loy a.弦杆:弦杆在桁架平面外的计算长度,应取弦杆侧向 支承点间的距离l1,即loy=l1。弦杆侧向支承点一般是 指桁架水平支撑或垂直支撑的连接节点,或由这些节点 靠系杆或檩条延伸的连接节点。 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 无檩体系屋盖中的上弦杆上直接放置钢筋混凝土大型 屋面板时,保证大型屋面板与上弦三点可靠焊接,使大型 屋面板能起支撑作用,可取两块大型屋面板的宽度, 即 l0y ? 2b ; 若不能保证三点可靠焊接,则认为大型屋面板只能起 到刚性系杆作用,计算长度 l 0 y 仍取支撑点间的距离; §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 平面外的计算长度loy 桁架弦杆侧向支承点间的 距离l1通常可达桁架平面内节 间长度l的2倍,各节间的轴心 力常不相等。对各节间轴心压 力不相等的受压弦杆,桁架平 面外的计算长度可对l1略作折 减,按下式: loy?l1????0.75?0.25N N12 ???? 取≥0.5l1 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 N 1 ——较大的压力,计算时取正值; N 2 ——较小的压力或拉力,计算时压力取正值,拉力 取负值; N2 N1 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 b.一般腹杆: 一般腹杆在两端与其它杆件相连,由于节点板(有时不用 节点板)在桁架平面外几乎没有刚性,近乎铰接,故取loy=l。 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 3. 斜平面计算长度lo 对于双角钢组成的十字形截面和单角钢截面腹杆,截面 主轴不在桁架平面内,杆件可能绕截面较小主轴发生斜平面 内失稳。此时,在桁架下弦节点处尚可起到一定的嵌固作用, 故取腹杆斜平面的计算长度。 l0 ?0.9l §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 4. 交叉腹杆计算长度 a. 平面内计算长度 十字交叉支撑斜杆的平面内计算长度应取节点中 心到交叉点间的距离; b. 平面外计算长度 其平面外的计算长度,当按拉杆设计时,取节点 中心间的距离l(交叉点不作为节点), 当按压杆设计时,应按表取用。 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 交叉腹杆平面外的计算长度: 杆件类别 杆件相交情况 计算长度 相交的另一杆受压, 压 两杆在交叉点均不中断 l0 ?l 1(1? N0 ) 2N 相交的另一杆受压,此另一杆在交 叉点中断,但以节点板搭接 l0 ?l ?2 1? ? N0 ) 12 N 杆 相交的另一杆受拉, 两杆在交叉点均不中断 l0 ?l 1(1?3N0)?0.5l 2 4N 相交的另一杆受拉,此拉杆在 交叉点中断,但以节点板搭接 l0 ?l 1?3N0 4N ?0.5l §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 N为所计算杆的内力,N0为相交另一杆的内力, ? 均为绝对值。两杆均受压时,取N0 N,两杆截面 应相同。 5. 施工阶段不对称吊装屋面板 屋架上弦杆平面外计算长度 半跨长度 l0y?l1 (1?0.88 N2)/1.88 ?0.6l6 1 N1 N2最小设计杆力 N1最大设计杆力 压为正 6. 杆件容许长细比 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 四. 桁架杆件截面选择 桁架杆件截面型式应根据用料经济、连接构造简单和 具有必要的强度、刚度等要求确定。一般桁架中全部或多 数杆件为轴心受力杆件,应尽量使杆件在桁架平面内和平 面外的长细比相接近,这样刚度和稳定好而钢材省。等稳 定原则 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 常用截面型式见图;普通钢桁架中主要用双等边或不 等边角钢T形截面,个别杆件用双等边角钢十形截面,支撑 和轻型桁架的某些杆件可用单角钢截面。双角钢T形截面的 回转半径约为ix≈0.3h,iy≈0.21b;不等边角钢的边长比约为 1.55~1.6,由此得截面iy / ix比值大致如图。 iy / ix =1.3~1.7 iy / ix =2.6~3.0 iy / ix =0.75~1.1 iy / ix =1.0 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 1. 杆件的截面形式 1)上弦杆 上弦杆可采用双不等肢角钢短边相并的T形截面, 宽大的翼缘有利放置檩条或屋面板;较大的侧向刚度也有 利于运输和吊装的稳定要求。 垫板 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 在一般支撑布置下,loy=2lox;为满足λx=λy;应使iy= 2ix,当有节间荷载时,为提高杆件截面平面内抗弯能力,宜 采用双等肢角钢或长边相并的两不等肢角钢T形截面。 垫板 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 2)下弦杆 下弦杆可采用双等肢角钢或两不等肢角钢短肢相并的 T形截面,以提高侧向刚度,利于满足运输、吊装的刚度 要求,且便于与支撑侧面连接。下弦杆截面主要由强度条 件决定,尚应满容许长细比要求。 垫板 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 3)端斜腹杆 端斜腹杆可采用两不等肢角钢长边相并的T形截面, 其计算长度loy=lox=l;iy / ix=1.0。当杆件短.或内力小时 可采用双等肢角钢T形截面。 4)其它腹杆 其它腹杆均宜采用双等边角 钢T形截面;竖杆可采用双等肢 十字形截面,以利于与垂直支 撑连接和防止吊装时连接面错 位。 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 2. 节点板和填板 普通钢板中的应力十分复杂,通常不作屋架双角钢截 面的杆件,在节点处以节点扳连接。节点计算,根据工程 经验查表确定其厚度。 填板厚度同节点板厚度。 填板厚度同节点板厚,宽度一般取40~60mm,长度取: T形截面比角钢肢宽大10~15mm;十字形截面则由角钢肢 尖两侧各缩进10~15mm。 §9-3 钢屋架设计 Q235 钢结构基本原理及设计 中间节点板均采用一种厚度,支座节点板由于受力大很 重要,厚度比中间的增大2mm。节点板的厚度对于梯形普通 钢桁架等可按受力最大的腹杆内力确定,对于三角形普通钢 桁架则按其弦杆最大内力确定。 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 ld ld 填板间距ld,对压杆取ld<40i;对拉杆取ld<80i,对T形 截面i为一个角钢对平行于垫板的自身形心轴的回转半径;对十 字形截面.i为一个角钢的最小回转半径。垫板数在压杆的两个 侧向固定点间不宜少于两块。T形截面比角钢肢宽大10~15mm; 十字形截面则由角钢肢尖两侧各缩进10~15mm。 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 3. 杆件截面选择 选择截面应考虑要求: (1) 应选用相同截面积下宽肢薄壁角钢,增加截面的回转半径 ,这对压杆尤为重要。 (2) 角钢规格不宜小于L45×4或 L56 ×36 ×4。 有螺栓孔时,角钢的肢宽须满足 附录10的要求。 放置屋面板时,上弦角钢水平肢宽须满足搁置尺寸要求 。 (3) 一榀桁架的角钢规格应尽量统一,宜调整到不超过5~7种。 同时应尽量避免使用同一肢宽而厚度相差不大的角钢, 同一种规格的厚度之差不宜小于2mm,以便施工时辨认。 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 (4) 桁架弦杆一般沿全跨采用等截面,但对跨度大于24m的 三角形桁架和跨度大于30m的梯形桁架,可根据内力变化 改变弦杆截面,但在半跨内只宜改变一次,且只改变肢宽 而保持厚度不变,以便拼接的构造处理。 4. 杆件截面计算 轴心受拉杆件应按强度条件计算杆件需要的净截面面积: An=N/f; 轴心受压杆件应按整体稳定性条件计算杆件需要的毛截 面面积:A=N/(φA); 压弯或拉弯杆件,当上弦杆或下弦 杆受节间荷载时,杆件同时承受轴心力和局部弯矩作用,应 按压弯或拉弯构件计算、通常采用试算法初步估算截面,然 后再验算其强度和刚度,对压弯构件尚应验算弯矩作用平面 内和平面外的稳定性。 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 轴心压杆可由稳定条件确定所需的截面面积。 先 假 定 长 细 此 λ( 弦 杆 一 般 取 λ=60~100 , 腹 杆 一 般 取 ? λ=80~120),由λ查 ,A,同时计算,选择角钢,根据所选用 角钢的实际截面积A,回转半径 i x ,,i y 按轴心受压构件进行强 度、刚度和稳定性验算。不满足,可重新计算或在原选择的截 面的基础上改选角钢验算。 §9-3 钢屋架设计 钢结构基本原理及设计 内力很小或按构造设置的杆件,可按容许长细比选择构 件的截面。首先计算截面所需的回转半径: ix=lox /[λ], iy=loy/ [λ] ,或imin=lo/ [λ] 。 λyz 再根据所需的ix、iy 、 imin,查角钢规格表选角钢,确 定截面。 §9-3 钢屋架设计 §9-4 节点设计 一. 步骤和一般原则 节点的设计 传力明确、可靠 构造简单 制造、安装方便等 钢结构基本原理及设计 §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 (1) 杆件的重心线,原则上应与桁架计算简图中的几何轴 线重合,以避免杆件偏心受力,但为制作方便,实际焊接 桁架中通常把角钢背外表面到重心线mm的倍 数;当弦杆截面改变时,应使角钢的肢背齐平,以便于拼 接和放置屋面构件;当节点板两侧角钢因截面变化引起形 心轴线错开时,应取两轴线的中线作为弦杆的共同轴 线.以减少偏心影响。 §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 (2)在节点板处弦杆与腹杆,或腹杆与腹杆之间应留有 ≥20mm的空隙,动载时≥50mm以利于拼接和施焊,且避免 因焊缝过于密集而导致节点板钢材变脆。 §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 角钢端部的切割一般应与轴线垂直,为了减小节点板尺 寸,可将其一肢斜切,但不得采用将一肢完全切割的斜切。 (3)节点板的形状应力求简单规整,尽量减小切割边 数.宜用矩形、有两个直角的梯形或平行四边形。节点板 不许有凹角,以防产生严重的应力集中。 §9-4 节点设计 计算好的各腹杆与节 点的连接焊缝尺寸,进行焊 缝布置并绘于图上,而后定 出节点板的外形。 确定节点板外形时,要注 意沿焊缝长度方向应多留约 2hf 的 长 度 以 考 虑 施 焊 时 的 焊口,垂直于焊缝长度方向 应 留 出 10~15mm 的 焊 缝 位 置. 钢结构基本原理及设计 §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 节点板边缘与杆件轴线?, 且节点板的外形应尽量使连接焊缝中心受力。节点板 应伸出上弦杆角钢肢背10~15mm,以利施焊;也可将 节点板缩进弦杆角钢背,称为塞焊缝连接。 钢结构基本原理及设计 (4)根据已有节点板的尺寸,布置弦杆与节点板间的连接 焊缝。当弦杆在节点处改变截面,则还应在节点处设计弦 杆拼接。 (5)绘制节点大样, 确定节点上需标 明的尺寸,为绘 制施工详图时提 供必要的数据。 §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 二. 节点的构造和计算 节点设计首先应按各杆件的截面形式确定节点的构造形式, 根据腹板内力确定连接焊缝的焊脚尺寸和焊缝长度,然后按所 需的焊缝长度和杆件之间的空隙,适当考虑制造装配误差,确 定节点板的合理形状和尺寸。最后验算弦杆和节点板的连接焊 缝。 桁架杆件与节点板间的连接,通常采用角焊缝连接形式, 对角钢杆件一般采用角钢背和角钢尖部位的侧焊缝连接;必 要时也可采用三面围焊缝连接。节点板的尺寸应能保证所需 角焊缝的布置要求。 §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 1. 上弦节点 1)上弦节点中腹杆与节点板的连接焊缝长度 肢背 lw ? K1N 2?0.7hf f w f 肢尖 .lw ? K2 N 2?0.7hf f w f §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 2)有檩屋盖中的桁架上弦节点 上弦杆与节点板间的焊缝除承受弦杆节点相邻节间的 内力差 ?N?N1?N2 外, 还承受由檩条传给上弦杆节点荷载。檩托的存在,节 点板无法伸出角钢背, 缩进 (0 .6 ~ 1 .0 )t,0 .5 t? 2 m ~ 1 m .0 t 在计算上弦与节点板的连接焊缝时,考虑上弦杆内力 差与集中荷载的共同作用。 对焊缝的计算: §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 (a) 肢背的焊缝承受节点荷载P。焊缝按两条 hf ?0.5t(t为节点板厚度)的角焊缝计算, ? 屋面倾角为 ,角焊缝的下列计算公式得出: ?f ? P sin ? 2 ? 0.7 h f l w ? ? ? ? ? f ? P cos ? 2 ? 0.7 h f l w ? 6M ? 2 ? 0.7 h f l 2 w ? ? ? ( ? f f )2 ?? 2 f ? 0 .8 f w f ? ? ? ? §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 式中, M 是竖向节点荷载对焊缝长度中点的偏心距 所引起的力矩, 0.8 f w f 是考虑到焊缝的质量不易保 证,而将角焊缝的强度设计值降低20%。 当荷载P对槽焊缝长度中点的偏心距较小可略去不 计时; 当为梯形桁架、屋面坡度为1/12时,,简化为 co ?? s1 .0 ,si?n ?0 P 2?0.7hf lw ?0.8?f ffw §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 (b) 肢尖的焊缝 弦杆角钢肢尖的两条角焊缝承担 ?N 和由于 ?N 与肢尖焊缝的偏心距e而产生的 ?M??N?e 。由此 可确定肢尖焊缝所需的焊脚尺寸 h f ,计算公式为 ? ?f ? ?N 2 ? 0 .7 h f l w ? ? ? ? f ? 6?M 2 ? 0 .7 h f l w 2 ? ? ? ? ( ? f f )2 ? ? 2 f ? ? f w f ? ? ? §9-4 节点设计 3)大型屋面板屋盖上弦节点(坡度小) 上弦杆与节点板间的焊缝除 承受弦杆节点相邻节间的内力差, 还承受节点荷载。 在计算上弦与节点板的连接 焊缝时,考虑上弦杆内力差与集 中荷载的共同作用。 无檩屋架的上弦节点。无檩 屋架上弦杆一般坡度较小,节点 承受大型屋面板传来的集中荷载 Q和弦杆的内力差ΔN的作用,且 Q与ΔN接近垂直作用,因一般情 况下,焊缝长且偏心小,故Q的 偏心影响可忽略。 钢结构基本原理及设计 §9-4 节点设计 ? f ? K 1? N 2 ? 0 .7 h f lw ? ? ? ? ? f ? P 4 ? 0 .7 h f lw ? ? ? ? ( ? f f )2 ? ? 2 f ? ? f w f ? ?? 钢结构基本原理及设计 [K1(N1 ?N2)]2 ?(P/2)2 1.22 2?0.7hf lw ? ffw [K2(N1 ?N2)]2 ?(P/2)2 1.22 2?0.7hf lw ? f w f 节点板伸出弦杆角钢背10~15mm。 §9-4 节点设计 2. 下弦节点 1)下弦节点腹杆与节点板 的连接焊缝计算 钢结构基本原理及设计 与上弦节点相同 2)弦杆与节点板的连接焊缝, a)当节点上无外荷载时,仅承受下弦相邻节间的 内力差,一 般较小,焊脚尺寸由构造要求而定。 lw ? K1(N1?N2) 2?0.7hf f w f §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 b)当节点上有集中荷载作用时, 下弦肢背与节点板的连接焊缝按下式计算 [K1(N1 ?N2)]2 ?(P/2)2 1.22 2?0.7hf lw ? f w f 下弦肢尖与节点板的连接焊缝按下式计算 [K2(N1 ?N2)]2 ?(P/2)2 1.22 2?0.7hf lw ? f w f §9-4 节点设计 3. 屋脊拼接节点 钢结构基本原理及设计 屋架一般在工厂制成两半,工地拼接后再安装就位。工 厂制造时节点板和中央竖杆属于左半桁架,焊缝在车间施焊; 节点板与右方杆件的焊缝为工地施焊,称为安装焊缝。 §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 屋架弦杆的拼接有工厂拼接和工地拼接两种。 弦杆的拼接一般用连接角钢。拼接时通过安装螺栓定位 和夹紧所连接的弦杆然后再施焊。 Δ=t+hf+ 5mm §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 连接角钢为便于施焊须铲去角钢背棱角,并采用与被 连接件相同的截面,连接角钢的竖肢应切去宽度为Δ=t+hf +5mm,t为连接角钢的厚度.hf为拼接角焊缝厚度。 割棱切肢引起的截面削弱不宜超过原截面的15%,并 由节点板和填板补偿。 Δ=t+hf+ 5mm §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 拼接角钢为独立零件,左、右两半屋架工地拼接后, 再将拼接角钢与左右两半榀屋架的弦杆焊接。为便于安装 就位.节点板与右方腹杆间应设一个安装螺接连接;拼接 角钢应与左、右弦杆间设2个安装螺栓固定夹紧。 1)上弦杆与拼接角钢连接的计算: lw ? Nmax 4?0.7hf f w f ls? 2 ( lw ? 2 h fm m ) + 弦 杆 杆 端 空 隙 §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 2)上弦杆与节点板间连接计算 对一般上弦拼接节点,上弦杆与节点板间的连接焊缝 可根据集中力Q计算;对于脊节点处,则需承受接头两侧弦 杆的竖向分力及节点荷裁Q的合力。 §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 计算上弦与节点板的连接焊缝时。 假定节点荷载由上弦角钢肢背处的焊缝承受, 按 Q 2?0.7hflw ?0.8?f ffw 计算。 上弦角钢肢尖与节点板的连接焊缝按上弦内 力的15%计算,并考虑此力产生的弯矩。 M ?0.1N 5?e §9-4 节点设计 ? M f ? 6M 2?0.7hf lw2 钢结构基本原理及设计 ? N f ? 0.15N 2?0.7hf lw (?N f )2 ?(?M f )2 1.22 ? f w f §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 上弦杆与节点板间连接焊缝的计算 节点处上弦杆与节点板间的连接焊缝共有8条焊缝, 每条焊缝的长度可按下式计算: D = Q- lw ? 2Nsinα为 Q?2Nsin? 8?0.7hf f w f 竖杆中内力 上弦杆的水 平分力,应由 拼接角钢传递 §9-4 节点设计 4.下弦杆的拼接节点 钢结构基本原理及设计 下弦杆的拼接节点 的连接与工作原理同上弦杆的拼接节点。 §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 1)下弦杆与节点板间连接的焊缝计算 节点板与每侧下弦杆角钢间的焊缝计算,内力较大一侧弦 杆与节点板的连接,按两侧下弦较大内力15%和节点两侧弦杆 内力差ΔN=Nl—N2的较大值计算: k—为角钢肢背或 角钢尖内力分配系数kl 或k2,查表定。 ?f ? k?N 2?0.7hf lw ? ffw 下弦杆与节点板间连接的焊缝计算 当两侧弦杆内力相等,即ΔN=0时,按两弦杆较大内力 的15%,即0.15Nmax计算: ?f ?k?0.15Nmax? 2?0.7hf lw ffw §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 2)下弦拼接角钢与弦杆的连接计算 拼接角钢与下弦杆角钢间共有4条角焊缝,承担节点两侧 内力设计值。 对轴心拉杆的拼接,按截面的抗拉强度承载力进行连接计 算。认为平均受力。 lw ? Nmax 4?0.7hf f w f 由连接焊缝的需要可求出拼接角钢的总长度为 ls?2? ? ? ?4?0.A 72 hff ?ffw?2hfm? ? ? ?m ?(1~ 02)0 mm §9-4 节点设计 5 . 铰接支座节点: 支座节点包括节点板、 加劲助、支座底板和锚栓 等部件。加劲肋设在支座 节点中心处,用来加强支 座底板刚度,减小底扳弯 矩,均匀传递支座反力并 增强支座节点板的侧向刚 度; 钢结构基本原理及设计 §9-4 节点设计 支座底板的作用是 增加支座节点与混凝土 柱顶的接触面积,把节 点板和加劲肋传来的支 座反力均匀地传递到柱 顶上;锚栓应预理于柱 顶,一般取直径d=20~ 24 mm。 钢结构基本原理及设计 §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 为了安装时便 于调整屋架支座位 置,底板上的锚栓 孔直径取锚栓直径 的2.0~2.5倍,并开 成开口的椭圆豁孔。 垫板厚度与底板相同,孔径稍大于锚栓直径1~2mm, 屋架安装就位.并经调整正确后,将垫板与底板焊牢。 §9-4 节点设计 1) 支座底板的计算 a) 支座反力 验算柱顶混凝土的抗压强度 ?? R An b)底板的厚度t f N/mm2 c M?? ?a12 钢结构基本原理及设计 系数 两支承边之间的对角线 节点设计 钢结构基本原理及设计 §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 t ? 6M f 2)加劲肋与节点板的连接焊缝 计算: 加劲肋与节点板的连接焊 缝计算。偏安全地假定一个加 劲肋的受力为桁架支座反力的 四分之一。 3)节点板、加劲肋与底板的 连接焊缝计算 设焊缝传递全部支座反力R,每块加劲肋各传 R/4,节点板传递R/2。 §9-4 节点设计 绘制施工图的主要步骤和要求: 钢结构基本原理及设计 钢结构施工图包括构件布置图、构件图及总说明等。 构件布置图是表达各类构件位置的整体图形。主要用于 钢结构的安装,也是结构制作的依据。 a)在图中适当位置以小比例绘出屋架简图,注明屋架的 几何 尺寸、计算杆力和起拱要求; b) 根据屋架的几何尺寸绘出屋架杆件的轴线; c) 根据所选定的杆件截面绘出截面宽度; §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 d)根据在节点上近端距离要求截断杆件,按照杆端焊缝 的计算长度绘出节点板。 节点板的尺寸大小应满足焊缝长度和施工安装误差。杆 件截面宽度及节点板尺寸所用比例尺要比轴线。 e)绘制屋架上、下弦杆的平面图、剖面图、侧视图、节 点和零件大样详图。 在上下弦杆平面及有关剖面图上要把屋架与支撑连接 的栓孔位置标注清楚。 对于连支撑与不连支撑的屋架可用一张施工图表示, 只需在图中注明哪些编号的屋架有此栓孔或无此栓孔即可; §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 f ) 标注尺寸,包括注明所有板件及杆件的定位尺寸、孔 洞位置及对工厂加工、工地施工的所有要求,定位尺寸主要 指杆件轴线mm为模数),节点中心至 杆件的近端距离,节点中心至节点板上、下和左、右边缘的 距离;零件的轮廓尺寸要尽量取整,为10mm的模数。要注 意区别注明拼接节点上的工厂焊缝和工地焊缝。 g) 编制材料表及说明。 §9-4 节点设计 节点设计 1. 上弦节点 腹杆与节点板 肢背 lw ? K1N 2?0.7hf f w f 肢尖 .lw ? K2 N 2?0.7hf f w f 钢结构基本原理及设计 §9-4 节点设计 大型屋面板屋盖上弦节点 钢结构基本原理及设计 上弦杆与节点板间的焊缝除承受弦杆节点相邻节间的 内力差,还承受节点荷载。 忽略坡度,偏心距。 无檩屋架上弦杆一般坡度较小,节点承受大型屋面板 传来的集中荷载Q和弦杆的内力差ΔN的作用,Q与ΔN接近 垂直作用,焊缝长且偏心小,故Q的偏心影响可忽略。 §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 ?f ? K 1? N 2 ? 0 .7 h f lw ? ? ? ? ? f ? P 4 ? 0 .7 h f lw ? ? ? ? ( ? f f )2 ?? 2 f ? ? f w f ? ?? 节点板伸出弦杆角钢背10~15mm。 §9-4 节点设计 2. 下弦节点 腹杆与节点板 与上弦节点相同 弦杆与节点板 钢结构基本原理及设计 当节点上无外荷载时,仅承受下弦相邻节间的内力差, 一般较小,焊脚尺寸由构造要求而定。 lw ? K1(N1?N2) 2?0.7hf f w f §9-4 节点设计 3 . 屋脊拼接节点 工厂拼接和工地拼接 拼接角钢 钢结构基本原理及设计 连接角钢的竖肢应切去宽度为Δ=t+hf+5mm,t为连接 角钢的厚度.hf为拼接角焊缝厚度。 上弦杆与拼接角钢: lw ? Nmax 4?0.7hf f w f §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 ls ?2(lw?2hf mm)+弦杆杆端空隙 上弦杆与节点板 共8条焊缝, 每条长度可按下式计算: lw ? Q?2Nsin? 8?0.7hf f w f §9-4 节点设计 4. 下弦杆的拼接节点 钢结构基本原理及设计 §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 下弦杆与节点板 按两侧下弦较大内力15%和节点两侧弦杆内力差ΔN =Nl—N2的较大值计算: ?f ? k?N 2?0.7hf lw ? ffw ?f ?k?0.15Nmax? 2?0.7hf lw ffw §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 下弦杆与拼接角钢 拼接角钢与下弦杆角钢间共有4条角焊缝,承担节点两侧 内力设计值。 按截面的抗拉强度承载力进行连接计算。 lw ? Nmax 4?0.7hf f w f ls?2????4?0.A 72 hff ?ffw?2hfm????m ?(1~ 02)0 mm §9-4 节点设计 5 . 铰接支座节点: 钢结构基本原理及设计 §9-4 节点设计 支座底板的计算 钢结构基本原理及设计 a) 支座反力 验算柱顶混凝土的抗压强度 ?? R An fc b)底板的厚度t N/mm2 M?? ?a12 系数 两支承边之间的对角线 节点设计 钢结构基本原理及设计 t ? 6M f 加劲肋与节点板的连接焊缝计算 节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算 §9-4 节点设计 钢屋架设计 屋架和屋盖支撑的布置 屋架尺寸 起拱 钢结构基本原理及设计 荷载 荷载组合 恒,活,雪,积灰 (无管道荷载) 考虑屋架自重 使用阶段 施工阶段 g?(0.12 ?0.01l)1 §9-4 节点设计 杆件内力计算 杆件计算长度 平面内 钢结构基本原理及设计 图解法 杆力系数 l ox l oy ?x ?y ? yz 平面外 §9-4 节点设计 施工阶段 钢结构基本原理及设计 l0y?l1 (1?0.88 N2)/1.88 ?0.6l6 1 N1 A B C D E F G g H I J f a b c d e loy?l1????0.75?0.25N N12 ???? §9-4 节点设计 刚度验算 钢结构基本原理及设计 截面选择 A B C a b 等稳定 D E F G H I J g c f d e §9-4 节点设计 截面验算 节点板 钢材种类 腹杆最大内力 钢结构基本原理及设计 填板 宽度40~60mm ,伸出10~15mm 选截面 L45×4 节点设计 施工图 §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 荷载组合: 可变荷载效应控制的组合: n ??? ?? ? ??? 0(GG? KQ 1 Q 1 K? QiciQ)i? Kf i? 2 永久荷载效应控制的组合: n ? ?0(?G?GK ?? ? ?? Qici Qi)K?f i?1 §9-4 节点设计 (1)全跨永久荷载+全跨可变荷载; 钢结构基本原理及设计 (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; ? ci ——第i个可变荷载的组合值系数,可按荷载规范的规 定采用 ; ? 组合值系数 : ci 活荷载 0.7 雪荷载 0.7 积灰荷载 0.9 (1.0) §9-4 节点设计 活荷载 钢结构基本原理及设计 积灰荷载 ? ? ? ? 0 ( 1 .2G K ? 1 .4Q 1 K ? 1 .4 ? 0 .9Q 2 K )? f 积灰荷载 活荷载 ? ? ? ? 0 ( 1 .2G K ? 1 .4Q 2 K ? 1 .4 ? 0 .7Q 1 K )? f 活荷载 积灰荷载 ? ? ? ? 0 [ 1 .3G 5 ? 1 K .4 ( 0 .7Q 1 K ? 0 .9Q 2 K )? ] f §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 全跨屋架、支撑和天窗自重+半跨屋面板重+半跨屋面 活荷载。 ? ? ? ? 0 (1 .2G? K 1 .2Q 1 K ? 1 .4Q 2 K )? f 半跨屋面板重 半跨屋面活荷载 (1)等边单角钢截面 当 b/t ?0.54l0y/b ?yz ? 时 ?y (1? 0.85b4 l02yt2 ) §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 当 b/t?0.54l0y/b 时: (2)等边双角钢截?面yz?4.78bt (1?1l023.y5tb24) 当 b/t?0.58l0y/b 时: ?yz ??y(1? 0.47b54 l02yt2 ) 当 b/t ?0.58l0y/b 时: ?y z?3.9bt (1?1l082.y6tb24) §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 (3)长肢相并的不等边双角钢截面 当 b2/t?0.4l80y/b2时: ?yz ??y(1?1.l002yt9b224 ) 当 b2/t?0.4l80y/b2 时: ?yz?5.1bt2 (1?1l702.4ytb224) §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 钢结构课程设计 AB C a b D E F G H I J g c f d e §9-4 节点设计 钢结构基本原理及设计 图解法介绍 1/2 1 1 1 B C D E 11 1 11 FG H I 1/2 J 1 3 A 2 a §9-4 节点设计

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