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1、2019/4/30,1,普通钢屋架设计,桁架的内力计算,钢屋架设计,桁架杆件的计算长度,杆件截面型式,一般构造要求与截面选择,桁架的节点设计,桁架施工图,屋架的形式及腹杆形式,屋架的外形应与屋面材料所要求的排水坡度相适应。 屋架的外形尽可能与其弯矩图相适应，使弦杆各节间的内力相差不大。 腹杆的布置要合理，腹杆的总长度要短，数量要少，并应使较长的腹杆受拉、较短的腹杆受压。 节点构造要简单合理、易于制造。 对于设有天窗或悬挂式起重运输设备的房屋，还要配合天窗的尺寸和悬挂吊点的位置来划分节间和布置腹杆。,确定屋架形式的原则,梯形屋架的外形与弯矩图比较接近，受力情况较三角形好，腹杆较短，一般用于屋面坡
2、度比较小的屋盖中。这种屋架已成为工业厂房屋盖结构的基本形式。,1.永久荷载,屋面恒载 檩条自重 屋架、其它构件自重和围护结构自重,2.可变荷载 屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载、风荷载 及吊车荷载。,桁架的内力计算,3.施工荷载（屋面活载）,组合一：全跨恒载+全跨活载 组合二：全跨恒载+半跨活载 组合三：全跨屋架、支撑和天窗自重+ 半跨屋面板重+半跨屋面活荷载,荷载组合效应,注：屋面活荷载和雪荷载不会同时出现， 取两者中的较大值计算。,屋架的节点为铰接； 屋架所有杆件的轴线都在同一平面内，且相交于节点的中心； 荷载都作用在节点上，且都在屋架平面内。,计算屋架杆件内力的基本假定,计算内力系数,在一般
3、的工业厂房中屋架的计算跨度取支柱轴线 之间的距离减去0.3m。,屋架的计算跨度,桁架平面内计算长度 弦杆 支座斜杆 (节间长度） 支座竖杆 中间腹杆,桁架杆件的计算长度,桁架平面外计算长度 弦杆 （侧向支撑点间距离） 腹杆 （节间长度 ） 单角钢腹杆和双角钢十字形腹杆， 绕最小主轴弯曲时杆轴处于斜平面内，其端部 所受约束介于屋架平面内外的两种情况之间。,平面内计算长度:,平面外计算长度：,考虑受力较小的杆件对受力大的杆件的“援助”作用。,变内力压杆的计算长度,杆件截面选取的原则： 承载能力高，抗弯强度大， 便于连接，用料经济通常 选用角钢和T型钢,等强设计： 压杆对截面主轴具有相等或接近的稳定
4、性。,杆件截面型式,截面伸展 壁厚较薄 外表平整,角钢杆件截面形式,受压弦杆（上弦）：,受拉弦杆（下弦）：,支座斜腹杆及竖杆：,其他腹杆：,连接垂直支撑的竖杆：,垂直支撑传力时竖 杆不致产生偏心，方便吊装。,屋架构造的一般要求 同一榀屋架中，角钢的规格不超过56种 最小角钢 L45X4 L56X36X4,L18m 的小角钢屋 架不受此限。,一般构造要求与截面选择,任务：确定节点的构造，连接焊缝及节点承载力的计算。节点的构造应传力路线明确、简捷、制作安装方便。 注意：节点板只在弦杆与腹杆之间传力，不直接参与传递弦杆内力，弦杆若在节点板处断开，应设置拼接角钢在两弦杆间直接传力。,桁架节点设计,1.
5、节点设计的一般原则 双角钢截面杆件在节点处以节点板相连，各杆 轴线（型钢形心轴线）汇交于节点中心。 角钢的切断面应与其轴线垂直，需要斜切以便 使节点紧凑时只能切肢尖。,双角钢截面杆件的节点, 如弦杆截面需变化，截面改变点应在节点上。,节点板上各杆件之间的间距a:,偏心力矩：,-第i杆的线刚度,当偏心e0.05h时考虑偏心对杆件产生的附加弯矩：,受静载时，,受动载时，,2.节点板设计： 形状简单、规则，如矩形、梯形 梯形和平行弦屋架的节点半板厚度由腹 杆最大内力确定，三角形屋架节点半板 厚度由上弦杆内力决定。在一榀屋架中 支座节点板厚度可以大2mm,其他节点板 厚度相同。,节点板的拉剪破坏：,第
6、i段的拉剪折算系数,第i段破坏线与拉力轴线的夹角,第i段破坏面的截面积,单根腹杆的节点板按下式计算：,节点板的有效宽度，当用螺栓连接时，应取净宽度,板件厚度，,应力扩散角，取30。,1）节点板边缘与腹杆轴线之间的夹角不小于30 2）斜腹杆与弦杆夹角应在3060 3）节点板的自由边长度与厚度之比不得大于,3.节点的构造与计算,一般节点 节点无集中荷载也无弦杆拼接的节点。 腹杆与节点板间的传力-两侧角焊缝 （L形围焊缝，三面围焊缝），按受轴 心力角钢的角焊缝计算。 弦杆与节点板间角焊缝只传递差值， 按下式计算其焊缝长度。,肢背焊缝：,肢尖焊缝：,有集中荷载的节点 节点板不伸出 槽焊缝“K”假定只传
7、递P力，按两条角焊缝 （焊脚尺寸为0.5t）计算所需的长度。 “A”焊缝传递弦杆两端内力差N=N1-N2和偏 心力矩M=Ne。焊缝两端的最大 合成应力：,节点板部分伸出 当“A”焊缝强度不足时，采用 节点板伸出方案， 肢尖“A” 与肢背“B”两条焊缝传递弦杆 与节点板间内力，,P较小，近似按只承受轴力时,的肢尖和肢背的分配系数将,下弦跨中拼接节点 构造：拼接角钢采用与弦杆相同的规格， 切去竖肢及切去直角边棱，安装螺栓， 拼接角钢与节点板各焊于不同的连接单元。,焊缝计算 弦杆自身拼接焊缝（“C”焊缝），传递两侧弦杆 内力的较小值N,考虑到截面形心处的力与拼接 角钢两侧的焊缝近于等距，N力由两根拼
8、接角钢 的四条焊缝平分传递。弦杆和连接角钢连接一 侧的焊缝长度为：,拼接角钢长度为,内力较大一侧的下弦杆与节点板间的焊缝传递弦杆内力之差N,如N过小则取弦杆较大内力的15%，内力较小一侧弦杆与节点板间焊缝参照传力一侧采用。 弦杆与节点板一侧的焊缝强度验算：,上弦跨中拼接节点 构造：拼接角钢的弯折角用热弯形成。安装螺栓2个。 计算：弦杆和拼接角钢间焊缝算法与下弦跨中节点 相同，弦杆和节点板间焊缝算法与上弦节点 相同。,支座节点 屋架与柱子的连接可以设计成铰接或刚接。,屋架与柱的刚接： 刚接节点连接焊缝 传递内力由以下两 部分组成： 屋面荷载产生的 横梁端反力， 横梁端弯矩在上 下弦轴线处产生的
9、附加水平力、附加 竖向反力，下弦处 的水平力中还应包 括框架内力组合的 相应水平剪力。,梯形屋架支座节点,节点板 加劲肋 底板 锚栓,加劲肋作用： 提高支座节点的侧向刚度，使支座底版受力均匀，减少底版弯矩,支座节点力的传递路线为：,支座节点的计算： 底板： 底板面积：,底板厚度：按均布荷载下板的抗弯计算，将 基础反力看成均布荷载q,底板被节点板和加 劲肋分成4块两相邻边支撑的板，其单位宽度 的弯矩为：,加劲肋：按悬臂梁计算，固端截面的剪力,固端截面弯矩,加劲肋与节点板间竖向焊缝L:,焊缝受力：,焊缝验算：,支座节点板、加劲肋与支座底板的水平焊缝： 传递全部反力R。,在图纸左上部绘制索引图。对称
10、桁架，一半注 明杆件几何长度，另一半注明杆件内力。梯形 屋架L24m，三角形L15m,应予起拱f=L/500。 施工祥图中，主要图面用以绘制屋架的正立面 图，上下弦的平面图，侧面图，安装节点及特 殊零件大样图，材料表。比例尺：杆件轴线为 1：201：30，节点为1：101：15。 定位尺寸：轴线至肢背的距离，节点中心至 腹杆等杆件近端的距离，节点中心至节点板上、 下、左、右的距离。螺孔位置要符合型钢线距 表和螺栓排列规定距离要求，焊缝应注明尺寸。,桁架节点施工图,各零件要进行详细编号，按主次、上下、左右顺序进行。 施工图中的文字说明应包括不易用图表达以及为了简化图面而易于用文字集中说明的内容，如：钢材标号、焊条型号、焊缝形式和质量等级、图中未注明的焊缝和螺栓孔尺寸以及防腐、运输和加工要求。,