鋼結(jié)構(gòu)原理--第九章--鋼桁架與屋蓋結(jié)構(gòu)電子教案.ppt

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1、鋼結(jié)構(gòu)原理--第九章--鋼桁架與屋蓋結(jié)構(gòu)9.1桁架及屋蓋結(jié)構(gòu)的組成及應(yīng)用鋼屋蓋結(jié)構(gòu)由屋面、屋架和支撐三部分組成。鋼屋蓋結(jié)構(gòu)可分為兩類：◆一類為有檁屋蓋，是指在屋架上放置檁條，檁條上再鋪設(shè)石棉瓦、瓦楞鐵皮、鋼絲網(wǎng)水泥槽形板、壓型鋼板等輕型屋面材料；◆另一類稱無(wú)檁屋蓋，是指在屋架上直接放置鋼筋混凝土大型屋面板，屋面荷載由大型屋面板直接傳給屋架。重屋輕、用料省、運(yùn)輸安裝方便，但構(gòu)件數(shù)屋多、構(gòu)造復(fù)雜、吊裝次數(shù)多，屋蓋橫向剛度較差。有檁屋蓋的屋架間距為檁條跨度，屋架經(jīng)濟(jì)間距為4-6m。◆另一類稱無(wú)檁屋蓋，是指在屋架上直接

2、放置鋼筋混凝土大型屋面板，屋面荷載由大型屋面板直接傳給屋架。無(wú)檁屋蓋，構(gòu)件數(shù)屋少、安裝簡(jiǎn)便、施工速度快，易于鋪設(shè)保暖層，且屋蓋橫向剛度大、整體性好，但由于自重大使下部結(jié)構(gòu)用料增多，且對(duì)抗震不利。無(wú)檁屋蓋方案的屋架間距為大型屋面板的跨度，一般為6m或6m的倍數(shù)。屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通常包括屋蓋結(jié)構(gòu)布置，屋架形式的選擇，支撐布置，屋蓋荷載計(jì)算，屋架各桿內(nèi)力計(jì)算，屋架桿件截面選擇，檁條、拉條和撐桿的計(jì)算，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)以及繪制施工圖。9.1.1鋼屋架的形式和尺寸屋架按外形可分為三角形屋架、梯形屋架及平行弦屋架三種形式。屋架的形式

3、（a）、（b）、（d）三角形屋架；（e）、（f）、（g）（、h）梯形屋架；（c）下?lián)问轿菁?；（i）平行弦屋架三角形屋架適用于屋面坡度較陡的有檁屋蓋結(jié)構(gòu)。坡度i=1/2~1/6；上、下弦交角小，端節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜；外形與彎矩圖差別大，受力不均勻，橫向剛度低，只適用于中、小跨度輕屋蓋結(jié)構(gòu)。三角形屋架的腹桿布置可有芬克式、單斜式、人字式三種。芬克式屋架受力合理、便于運(yùn)輸，多被采用；單斜式屋架只適用于下弦設(shè)置天棚的屋架，較少采用；人字式屋架只適用于跨度小于18m的屋架。適用于屋面坡度平緩的無(wú)檁屋蓋結(jié)構(gòu)。坡度i<1/3，且跨

4、度較大時(shí)多采用梯形屋架。梯形屋架當(dāng)屋架的上、下弦桿相平行時(shí)，稱為平行弦屋架。多用于單坡屋整和雙坡屋面，或用作托架、支撐體系。腹桿多為人字形或交叉式。平行弦屋架的同類桿件長(zhǎng)度一致、節(jié)點(diǎn)類型少，符合工業(yè)化制造要求，有較好的效果。平行弦屋架◆滿足使用要求，主要是排水坡度、建筑凈空、天窗、天棚以及懸掛吊車(chē)的需要。屋架的造型應(yīng)符合以下原則：◆受力合理。應(yīng)使屋架的外形與彎矩圖相近，桿件受力均勻；短桿受壓、長(zhǎng)桿受拉；荷載布置在節(jié)點(diǎn)上，以減少弦桿局部彎矩，屋架中部有足夠高度，以滿足剛度要求?！舯阌谑┕?。屋架的桿件和節(jié)點(diǎn)宜減少數(shù)

5、量和品種、構(gòu)造簡(jiǎn)單、尺寸劃一、夾角在30~60度之間?？缍群透叨缺苊獬瑢挕⒊?。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)全面分析、具體處理，從而確定具體的合理形式。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，對(duì)梯形屋架尚有端部高度；◆屋架的跨度根據(jù)生產(chǎn)工藝和建筑使用要求確定，同時(shí)應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)布置的經(jīng)濟(jì)合理。通常為18m、2lm、24m、27m、30m、36m等，以3m為模數(shù)。當(dāng)支座為一般鋼筋混凝土柱且柱網(wǎng)為封閉結(jié)合時(shí)，計(jì)算跨度為◆屋架的高度屋架的高度取決于建筑要求、屋面坡度、運(yùn)輸界限、剛度條件和經(jīng)濟(jì)高度等因素。當(dāng)坡度時(shí)，三角

6、形屋架平行弦屋架和梯形屋架的中部高度主要由經(jīng)濟(jì)高度決定梯形屋架的端部高度當(dāng)屋架與柱剛接時(shí)當(dāng)屋架與柱鉸接時(shí)陡坡梯形屋架的端部高度平坡梯形屋架取9.2桁架及屋蓋結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析9.2.1計(jì)算假定◆各桿件的軸線均居于同一平面內(nèi)且相交于節(jié)點(diǎn)中心；◆各節(jié)點(diǎn)均視為鉸接，忽略實(shí)際節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的次應(yīng)力；◆荷載均作用于桁架平面內(nèi)的節(jié)點(diǎn)上，因此各桿只受軸向力作用。對(duì)于作用于節(jié)間處的荷載需按比例分配到相近的左、右節(jié)點(diǎn)上，但計(jì)算上弦桿時(shí)，應(yīng)考慮局部彎曲影響。9.2.2節(jié)點(diǎn)荷載計(jì)算1．屋架上的荷載永久荷載：屋面材料、檁條、屋架、天窗架、支撐以

7、及天棚等結(jié)構(gòu)自重。式中—屋架和支排的自重，kN／m2，按水平投影面積計(jì)算；—系數(shù)，可變荷載：包括屋面均布使用活荷載、雪荷載、風(fēng)荷載、積灰荷載以及懸掛吊車(chē)和重物等項(xiàng)。時(shí)，不考慮雪荷載；時(shí)，除瓦楞鐵等輕型屋面外，可不考慮風(fēng)荷載以及對(duì)瓦楞鐵皮等輕型屋面、開(kāi)敞式房屋和風(fēng)荷載大于屋面均勻活荷載與雪荷載不同時(shí)考慮，取兩者之中較大值。時(shí)，均應(yīng)計(jì)算風(fēng)荷載的作用；各種均布活荷載匯集成節(jié)點(diǎn)荷載的計(jì)算式為—沿屋面坡向作用的第i中荷載標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)于沿水平投影面分布的荷載—屋面坡度，可取上弦桿與下弦桿的夾角；—第i種荷載分項(xiàng)系數(shù)。2．荷載

8、的組合：◆屋面均布活荷載、屋面積灰荷載、雪荷載等可變荷載，應(yīng)按全跨和半跨均勻分布兩種情況考慮．不利荷載組合一般考慮下列三種情況：(1)全跨永久荷載+全跨可變荷載；{2)全跨永久荷載+半跨可變荷載；(3)全跨屋架、支撐和天窗自重+半跨屋面板重+半跨屋面活荷載。9.2.3屋架桿件內(nèi)力計(jì)算方法1．節(jié)點(diǎn)荷載作用下的桿件內(nèi)力計(jì)算2．有節(jié)間荷載作用時(shí)桿件內(nèi)力計(jì)算圖解法或數(shù)解法<節(jié)點(diǎn)法或截面法)、有