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钢结构厂房基本知识

时间:2020-07-06 02:11

  钢结构厂房基本知识_建筑/土木_工程科技_专业资料。第1章 单层厂房结构设计 1.1 厂房结构的形式与布置 ? 1.1.1 厂房结构的组成 厂房结构一般是由屋盖结构、柱、吊车梁(或桁架)、 各种支撑以及墙架等构件组成的空间体系,如图1.1所 示。这

  第1章 单层厂房结构设计 1.1 厂房结构的形式与布置 ? 1.1.1 厂房结构的组成 厂房结构一般是由屋盖结构、柱、吊车梁(或桁架)、 各种支撑以及墙架等构件组成的空间体系,如图1.1所 示。这些构件按其所起作用可分为下面几类: ? 横向框架 ? 屋盖结构 ? 支撑体系(屋盖部分支撑和柱间支撑 载 连系) ? 吊车梁和制动梁(或制动桁架) ? 墙架 厂房结构演示 作用:承 7 1 1——屋架 2——托架 3——上弦横向支撑 4——制动桁架 5——横向平面框架 2 8 9 6——吊车梁 7——屋架竖向支撑 8——檩条 5 3 4 6 12 11 10 9、10——柱间支撑 11——框架柱 12——中间柱 13——墙架梁 图1.1厂房结构示例 13 ? 1.1.2 厂房结构的设计步骤 ? 确定厂房的功能:由工艺要求和建筑要求确定建 筑方案。 ? 结构的设计:结构方案布置——荷载的计算—— 内力分析——构件的设计——施工图 ? 1.1.3柱网和温度伸缩缝的布置 1.1.3.1柱网布置 ? ? ? ? 满足生产工艺的要求 满足结构方面的要求 符合经济合理的要求 符合柱距规定要求(按《厂房建筑统一化基本规 则》和《建筑统一模数制》的规定:结构构件的 ? 统一化和标准化可降低制作和安装的工作量。对 厂房横向,当厂房跨度L≤18m时,其跨度宜采用 3m的倍数;当厂房跨度L>18m时,其跨度宜采 用 6m 的倍数。只有在生产工艺有特殊要求时, 跨度才采用 21m 、 27m 、 33m 等。对厂房纵向, 以前基本柱距一般采用 6m 或 12m ;现在采用压 型钢板作屋面和墙面材料的厂房日益广泛,常以 18m甚至24m作为基本柱距。多跨厂房的中列柱, 常因工艺要求需要“拔柱”,其柱距为基本柱距 的倍数,最大可达48m)。 1.1.3.2 温度伸缩缝布置 ? 厂房平面尺寸较大时,因温度变化使上部结构产 生横向和纵向的变形,使柱内产生弯曲应力,并 可能导致屋面和墙面破裂。因此为避免产生过大 的温度变形和温度应力,应在厂房的横向或纵向 设置温度伸缩缝。 ? 布置主要决定于厂房的纵向和横向长度根据使用 经验和理论分析,钢结构设计规范规定,当温度 区段长度不超过表 1.1 的数值时,可不计算温度 应力。 温度伸缩缝最普遍的做法是设置双柱。 温度区段长度值 温度区段长度(m) 表1.1 结 构 情 况 纵向温度区段 (垂直于屋架或构架跨 度方向) 横向温度区段(沿 屋架或构架跨度方 向) 支座斜 杆和支 座竖杆 其他腹 杆 150 采暖房屋和非采暖地区的房屋 热车间和采暖地区的非采暖房 屋 露天结构 220 120 180 100 125 120 —— —— 1.2 厂房结构的框架形式 ? 厂房的主要承重结构通常采用框架体系,困为框 架体系的横向刚度较大,且能形成矩形的内部空 间,便于桥式吊车运行,能满足使用上的要求。 ? 厂房横向框架的柱脚一般与基础刚接 ? 柱顶可分为铰接和刚接两类 铰接 对基础不均匀沉陷及温度影响敏感性小 , 节点构造容易处理 ,屋架端部不产生弯矩 ,下 弦杆始终受拉 。柱顶铰接时下柱的弯矩较大, 厂房横向刚度差 刚接 厂房较高,吊车的起重量大,对厂房刚度 要求较高时,钢结构的单跨厂房常采用柱顶刚接 方案 S L0 ? Lk ? 2S ? 1.2.1 横向框架主要尺寸和计算简图 主要尺寸 框架的主要尺寸见图1.3所示。 框架的跨度,一般取为上部柱中心线) 式中 —桥式吊车的跨度; S—由吊车梁轴线至上段柱轴线),应 满足下式要求: (1.2) B—吊车桥架悬伸长度,可由行车样本查得; D—吊车外缘和柱内边缘之间的必要空隙:当吊车起 重量不大于500KN时,不宜小于80mm;当吊车起重 量大于或等于750KN时,不宜小于100mm;当在吊车 和柱之间需要设置安全走道时,则D不得小于400mm。 —上段柱宽度。 b S 1的取值:对于中型厂房一般采用0.75m或1m,重型 厂房则为1.25m甚至达2.0m。 1.2.1.1 ? ? ? ? ? ? 框架由柱脚底面到横梁下弦底部的距离: 式中 h3—地面至柱脚底面的距离。 h2—地面至吊车轨顶的高度,由工艺要求决定; h1—吊车轨顶至屋架下弦底面的距离 1.2.1.2 计算简图 ? 单层厂房框架是由柱和屋架(横梁)组成,各个 框架之间有屋面板或檩条、托架、屋盖支撑等纵 向构件相互连接在一起,故框架实际上是空间工 作的结构,应按空间工作计算才比较合理和经济, 但由于计算较繁,工作量大,所以通常均简化为 单个的平面框架(图1.5)来计算。横向框架的 计算简图 有两种类型,分为柱顶铰接和柱顶刚 接 ? 横向框架的计算高度取值分为四种情况,详见图 1.6 ? 框架的计算跨度L(或L1、L2)取为两上柱由线 之间的距离。 ? 1.2.2 横向框架的荷载和内力 – 1.2.2.1 荷载 ? 作用在横向框架上的荷载可分为永久荷载和可变 荷载两种。 ? 永久荷载有:屋盖各级组织主、柱、吊车梁系统、 墙架、墙板及设备管道和的自重。这些重量可参 考有关资料、表格、公式进行估计。 ? 可变荷载有:风、雪荷载、积灰荷载、屋面均布 活荷载、吊车荷载、地震荷载等。这些荷载可由 荷载规范和吊车规格查得。 – 1.2.2.2 内力分析和内力组合 ? 框架内力分析可按结构力学的方法进行,也可利 用现成的图表或计算机程序分析框架内力。 ? 为了计算框架构件截面,必须将框架在各种荷载 作用下所产生的内力进行最不利组合。列出上、 下段柱的上下端截面中的弯矩M、轴向力N和剪 力V。此外还包括柱脚锚固螺栓的计算内力。 ? 每个截面必须组合出+Mmax和相应的N、V; -Mmax和相应的N、V;Nmax和相应的M、V。 ? 对柱脚锚栓则应组合出可能出现的最大拉力:即 Mmax和相应的N、V;-Mmax和相应的N、V。 ? 柱与屋架刚接时,应对横梁的端弯矩和相应的剪 力进行组合。最不利组合可分为四组:第一组组 合使屋架下弦杆产生最大压力[图1.7(a)];第二 组组合使屋架上弦杆产生最大压力,同时也使下 弦杆产生最大拉力[图1.7(b)];第三、四组组合 使腹杆产生最大拉力或最大压力[图1.7(c)、(d)]。 在内力组合中,采用简化规则由可变荷载效应控制的组 合:当只有一个可变荷载参与组合时,组合值系数取 1.0,即:恒+可变荷载;当有两个或两个以上可变荷 载参与组合时,组合值系数取0.9,即:恒+0.9(可变 荷载1+可变荷载2)。在地震区应参照《建筑抗震设 计规范》进行偶然组合。对单层吊车的厂房,当对采用 两台及两台以上吊车的竖向和水平荷载组合时,应根据 参与组合的吊车台数及其工作制,乘以相应的折减系数 ? 1.2. 3 框架柱的类型 ? 框架柱按结构形式可分为等截面柱、阶形柱和分 离式柱三大类。详见图1.8 1.3 支撑体系 ? 平面屋架在屋架平面外的刚度和稳定性很差,不 能承受水平荷载。因此,为使屋架结构有足够的 空间刚度和稳定性,必须在屋架间设置支撑系统。 (图1.9)。 ? 厂房支撑体系可分为屋盖支撑和柱间支撑两部分: ? 1.3.1屋盖支撑的种类和作用 – 1.3.1.1屋盖支撑的种类 上弦横向水平支撑 下弦横向水平支撑 组成 下弦纵向水平支撑 垂直支撑 系杆 – 1.3.1.2屋盖支撑的作用 ? 保证屋盖的整体性,提高空间刚度 – 仅由平面桁架、檩条及屋面材料组成的屋盖结构,是 一个不稳定的体系,如果将某些屋架在适当部位用支 撑连系起来,成为稳定的空间体系,其余屋架再由檩 条或其他构件连接在这个空间稳定体系上,就保证了 整个屋盖结构的稳定。 ? 避免压杆侧向失稳,防止拉杆产生过大的振动 – 支撑可作为屋架弦杆的侧向支撑点,减小弦杆出平面 外的计算长度。 ? 承担和传递水平荷载(如纵向和横向风荷载、悬 挂吊车水平荷载和地震作用等) ? 保证结构安装时的稳定与方便 – 屋盖的安装首先用支撑将两相邻屋架连系起来组成一 个基本空间稳定体,在此基础上即可顺序进行其他构 件的安装。 ? 1.3.2屋盖支撑的布置 – 1.3.2.1上弦横向支撑 (见图1.10) ? 组成 : – 屋架上弦、斜向杆件、檩条、系杆 ? 作用: – 保证屋架侧向刚度和屋盖的空间刚度,减小上弦在平 面外计算长度,承受和传递端墙的风荷载。 ? 布置: – 端部第一或第二开间。当布置在第二开间时,端屋架 需与横向支撑用系杆刚性连接,确保端屋架的稳定和 风荷载传递。(有时因天窗架从第二开间起设。) – 横向支撑间距大于60m时,中间增设。 – 屋面为大型屋面板,且屋面板有三点与屋架上弦牢固 连接时,可不设。但一般高空作业较难保证,还是设 上弦横向支撑,大型屋面板起系杆的作用。有天窗架 时,上弦横向支撑仍需布置。 – 1.3.2.2下弦横向水平支撑(见图1.10) ? 组成: – 屋架下弦杆、斜杆、系杆 ? 作用: – 山墙抗风柱的支点,承受并传递水平风荷载、悬挂吊 车的水平力和地震引起的水平力,减小下弦的平面外 计算长度,减小下弦的振动。 ? 布置: – – – – 屋架跨度大于18m时 屋架下弦设有悬挂吊车时 抗风柱支承在屋架下弦时 屋架下弦设通长纵向支撑时,宜设屋架下弦横向支撑 图1.10上弦横向水平支撑和下线下弦纵向水平支撑(见图1.11) ? 组成: – 系杆、斜杆 ? 作用: – 增加屋盖空间刚度,承受和传递吊车横向水平制动力。 ? 布置: – 屋架两边,与横向支撑形成封闭框。 – 有重级工作制吊车或起重量较大的中、轻工作制吊车 时, – 有振动设备、屋架下弦有吊轨、有托架时, – 房屋跨度较大、空间刚度要求较高时,均需设置下弦 纵向水平支撑 – 1.3.2.3垂直支撑(见图1.12) ? 组成: – 系杆、斜杆 ? 作用: – 使相邻屋架形成几何不变的空间体系,保证侧向稳定。 ? 布置位置: – 设有上弦横向支撑的开间内,每隔4~5个开间布置一 道。 ? 布置原则: ? (1)梯形或平行弦屋架 – 无天窗,跨度l30m,布置在屋架两端、跨中 。 – 无天窗,跨度l30m,布置在屋架两端、跨度l/3处 。 – 有天窗、跨度l30m, 布置在屋架两端、 跨中、天窗架两端 。 – 有天窗、跨度l30m, 布置在屋架两端、 跨度l/3处、天窗架 两端 。 下弦纵向水平支撑 ? (2)三角形屋架 – 跨度小于18m时, 布置在屋架中间 。 – 跨度大于18m时, 一般视具体情况布 置两道 。 图1.11下弦纵向水平支撑 图1.12 垂直支撑的布置和形式 – 1.3.2.4垂直支撑 ? 作用: – 在无支撑的开间处,保证屋架的侧向稳定,减小弦杆 的计算长度,传递水平荷载。 ? 布置: – 竖向支撑平面内设通长系杆。 – 水平横向支撑设在第二开间时,端屋架需与第二榀屋 架用刚性系杆连接,其余设置刚性或柔性系杆均可。 – 屋脊节点、屋架支座节点设置刚性系杆。 ? 系杆分刚性和柔性 ? 1.3.3柱间支撑 – 1.3.3.1柱间支撑的作用 ? 柱间支撑与厂房框架柱相连接,其作用为: – 组成坚强的纵向构架,保证厂房的纵向刚度; – 承受厂房端部山墙的风荷载、吊车纵向水平荷载及温 度应力等,在地震区尚应承受厂房纵向的地震力,并 传至基础; – 可作为框架柱在框架平面外的支点,减少柱在框架平 面外的计算长度。 – 1.3.3.2柱间支撑的布置位置与原则 ? 在吊车梁以上的部分称为上层支撑,吊车梁以下 部分称为下层支撑。 ? 上层支撑 – 上层柱间支撑又分为两层,第一层在屋架端部高度范 围内属于屋盖垂直支撑。第二层在屋架下弦至吊车梁 上翼缘范围内。为了传递风力,上层支撑需要布置在 温度区段端部,有下层支撑处也应设置上层支撑。 – 下层支撑应该设在温度区段中部 (当吊车位置高而车 间总长度又很短时下层支撑设在两端不会产生很大的 温度应力,而对厂房纵向风度却能提高很多 )当温度 区段小于90m时,在它的中央设置一道下层支撑[图 1.13(a)]如果温度区段长度超过90m,则在它的1/3点处 各设一道支撑[图1.13(b)],以免传力路程太长 1.4 屋盖结构 ? 1.4.1屋盖结构体系 – 1.4.1.1 屋盖结构体系 ? 无檩屋盖:无檩屋盖一般用于预应力混凝土大型 屋面板等重型屋面,将屋面板直接放在屋架或天 窗架上。 – 形式与布置:见图1.14 – 组成:屋架、天窗架、支撑(水平支撑、垂直支撑)、 大型屋面板 – 传力路线:屋面荷载 大型屋面板 屋架(或天窗 架) – 特点:屋盖刚度大、整体性好、施工方便,但自重大、 抗震性能差。可用于屋架坡度较小的屋盖。 图1.14无檩屋盖形式与布置 ? 有檩屋盖 – – – – 形式和布置:见图1.15 组成:轻质屋面板、檩条、拉条、支撑、屋架 传力路线:屋面荷载 屋面板 檩条 屋架 特点:屋面材料轻,整体性、刚度差些,有拉条(甚 至斜拉条、撑杆等)、构造较复杂。可用于屋架坡度 较大的屋盖。 拉条的作用:减小檩条的侧向变形和扭转,一般设在檩 条腹杆受压区域。 有檩屋盖的单层厂房的吊装过程动画 图1.15 有檩屋盖形式与布置 – 1.4.1.2 屋架的形式 确定屋架形式的原则: 1.满足使用要求:屋架外形应与屋面材料的排水要 求相适应。 2.满足经济要求 ? 屋架外形应尽量和弯矩图接近,使上下弦杆 内 力沿跨度方向分布较均匀,腹杆受力较小; ? 腹杆的布置宜使短杆受压,长杆受拉; ? 荷载布置在节点上,减少弦杆局部受弯。 3.满足制造、安装和运输要求 ? 构造简单,杆件夹角30°~60°; ? 杆件与节点数量少; ? 分段制造,便于运输与安装; 屋架外形常用的有三角形、梯形、平行弦和 人字形等。 – 1.三角形屋架 ? 类型: 芬克式: 特点:长腹杆受拉,短腹杆受压,受力合理,应 用广泛。 人字式: 特点:杆件数量少,节点数量少,受压杆较 长,但抗震性能优于芬克式屋架,适用于跨 度小于18m的屋架。 单斜式: 腹杆和节点数量较多,长腹杆受拉,但夹角小 ,适用于下弦设置天棚的屋架。 ? 三角形屋架的特点: – 外形和弯矩图不相适应,弦杆内力分布不均匀,近支 座处内力大,近跨中处小,横向刚度小。 – 上下弦交角小,端节点构造复杂。可将上弦或下弦改 变为折线形或陡坡梯形,以改善受力和节点构造。 ? 三角形屋架适用范围:跨度小,坡度大、采用轻 型屋面材料的有檩体系。 – 2.梯形屋架 ? 类型 人字式:按支座斜杆与弦杆组成的支承点在下弦或 在上弦又可分为下承式和上承式两种。 特点:腹杆总长度短,节点少。 ? 再分式 特点:可避免节间直接受荷(非节点荷载)。 ?单斜杆式 特点:多数腹杆受压,杆件数量多,总长大, 应用少。 ? 梯形屋架的特点:外形和弯矩图比较接近,弦杆 内力沿跨度分布较均匀,用料经济,应用广泛。 ? 梯形屋架的适用范围:适用于屋面坡度平缓且跨 度较大时的无檩屋盖结构。 ? 梯形屋架的屋架高度:梯形屋架的中部高度一般 为(1/10~1/8)L,与柱刚接的梯形屋架,端部 高度一般为(1/16~1/12)L,通常取为2.0~ 2.5m。与柱铰接的梯形屋架,端部高度可按跨 中经济高度和上弦坡度决定。 – 3.人字形桁架(见图1.16) ? 上、下弦可以具有不同坡度或下弦有一部分水平 段,以改善屋架受力情况。 ? 上、下弦可为平行,坡度为1/20~1/10,节点构 造较为统一; ? 跨中高度一般为2.0~2.5m,跨度大于36m时可 取较大高度但不宜超过3m;端部高度一般为跨 度的1/18~1/12。 – 4.平行弦屋架(见图1.16) ? 上、下弦杆水平,杆件和节点规格化、便于制造。 ? 屋架的外形和弯矩图分布不接近,弦件内力分 布不均匀。 ? 一般用于托架和支撑体系 –1.4.1.3 托架、天窗架形式 ? 支承中间屋架的桁架称为托架,托架一般采用平 行弦桁架,其腹杆采带去杆的人字形体系。直接 支承于钢筋混凝土柱上的托架常用下承式;支于 钢柱上的托架常用上承式。托架高度应根据所支 承的屋架端部高度、刚度要求、经济要求以及有 利于节点构造的原则来决定。 ? 为了采光和通风的要求,厂房中常设置天窗。天 窗的形式可分为纵向开窗、横向开窗和井式天窗 等。一般采用纵向天窗。 ? 1.4.3 简支屋架设计 –1.4.3.1 屋架的内力分析 –屋架上的荷载包括恒载、活荷载、雪荷载、 风荷载、积灰荷载及悬挂荷载等。 ? (1)基本假定: 通常将荷载集中到节点上,并 假定屋架各杆均为理想直杆,各杆轴线在同一平 面内且汇交于节点中心,各节点均为理想铰接, 忽略实际节点产生的次应力。 ? (2)节间荷载引起的局部弯矩:节间荷载作用 的屋架,除把节间荷载分配到相邻节点外,还应 计算节间荷载引起的局部弯矩。 ? (3)内力计算与荷载组合 ? ① 全跨恒载+全跨活载:即全跨永久荷载+全跨 屋面活载或雪荷载(取较大值)+全跨积灰荷载+ 悬挂吊车荷载。 ? ② 全跨恒载+半跨活载:即全跨永久荷载+半跨 屋面活载(或半跨雪荷载)+半跨积灰荷载+悬挂 吊车荷载。采用大型混凝土屋面板的屋架,尚应 考虑安装时可能的半跨荷载:即屋架、支撑和天 窗自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载。 ? ③对轻质屋面材料的屋架,一般应考虑负风压 的影响。 ? ④轻屋面的厂房,当吊车起重量(Q≥300kN)应 考虑按框架分析求得的柱顶水平力是否会使下弦 内力增加或引起下弦内力变号。 – 1.4.3.2 杆件的计算长度和容许长细比 – 1. 杆件的计算长度 ? 确定桁架弦杆和单系腹杆的长细比时,其计算长 度应按表1.2规定采用。 桁架弦杆和单系腹杆的计算长度 表1.2 腹 项次 1 2 3 弯曲方向 在桁架平面内 在桁架平面外 斜平面 弦杆 杆 支座斜杆和支座竖杆 其他腹杆 l l1 — l l l 0.8l l 0.9l l1 l — 构件的几何长度(节点中心间距离); — 桁架弦杆侧向支承点间的距离; ? (1)在桁架平面内(见下图) –弦杆、支座斜杆、支座竖杆:本身线刚度大,且两端 相连的拉杆少,两端节点嵌固程度较低,视为两端铰 接杆件。 lox = l –中间腹杆:两端或一端嵌固程度较大,节点处受到拉 杆的牵制作用,视为弹性嵌固。lox= 0.8l ? (2)在桁架平面外 ? 取决于弦杆侧向支承点间距离。 无檩方案 上弦杆 有檩方案 在无檩屋盖中,考虑大型屋面板能 起一定的支撑作用,故一般取两块 屋面板的宽度,但不大于3.0m。 如檩条与横向水平支撑的交叉点用 节点板焊牢[图1.17],则此檩条可 视为屋架弦杆的支承点。 下弦:视有无纵向水平支撑,取纵向水平支撑节点与系杆 或系杆与系杆间的距离。 腹杆:因节点在杵架平面外的刚度很小,对杆件没有什么 嵌固作用,故所有腹杆均取。 ? (3)斜平面 ? 单面连接的单角钢杆件和双角钢组成的十字形杆 件,因截面主轴不在桁架平面内,有可能斜向失 稳,杆件两端的节点对其两个方向均有一定的嵌 固作用。因此,斜平面计算长度略作折减,取, 但支座斜杆和支座竖杆仍取其计算长度为几何长 度 。 ? (4)其他 ? 如桁架受压弦杆侧向支承点间的距离为两倍节间 长度,且两节间弦杆内力不等时(图1.18),该 弦杆在桁架平面外的计算长度按下式计算: 式中 N1—较大的压力,计算时取正值; N2—较小的压力或拉力,计算时压力取 正值,拉力取负值。 图1.18 侧向支承点间 2.杆件的容许长细比 桁架杆件长细比的大小,对杆件的工作有一定的影响。若 长细比太大,将使杆件在自重作用下产生过大挠度,在运 输和安装过程中因刚度不足而产生弯曲,在动力作用下还 会引起较大的振动。故在钢结构规范中对拉杆和压杆都规 定了容许长细比。 –1.4.3.3 杆件的截面形式 ? 对轴心受压杆件,宜使杆件对两个主轴有相近的 稳定性,即可使两方向的长细比接近相等。 ? 基本上采用由两个角钢组成的T形截面或十字形 截面形式的杆件,也可用H型钢剖开而成的T形钢 代替双角钢组成的T形截面。受力较小的次要杆 件可采用单角钢。 ?上弦杆 有节间荷载时,可采用不等边角钢 长肢相连或TN型截面。当 lox ? loy 时,可采用两个等边角钢截面或TM 截面; 无节间荷载时,宜采用不等边角钢 短肢相连的截面; ? 下弦杆 通常采用不等边角钢短肢 相连的截面,或TW型截面 以满足长细比要求。 ?支座斜杆 lox ? loy 时 , 宜 采 用 不等边角钢长肢相连或 等边角钢的截面。 ?其他一般腹杆 宜采用等边角钢相并的 截面;连接垂直支撑的 竖腹杆宜采用两个等边 角钢组成的十字形截面 ;受力很小的腹杆(如 再分杆等次要杆件), 可采用单角钢截面。 ?双角钢杆件的填板 由双角钢组成的T形或十字形截面杆 件是按实腹式杆件进行计算的。为 了保证两个角钢共同工作,必须每 隔一定距离在两个角钢间加设填板 ,使它们之间有可靠连接。 填板的宽度:一般取50~80mm;填板 的长度:对T形截面应比角钢肢伸出 10~20mm,对十字形截面则从角钢肢 尖缩进10~15mm,以便于施焊。填板 的厚度与桁架节点板相同。 填板的间距对压杆 ,拉杆 ;在T形截面中,i1 为一个角钢对平行于填板自身形心 轴的回转半径;在十字形截面中, 填板应沿两个方向交错放置,i1为 一个角钢的最小回转半径,在压杆 的桁架平面外计算长度范围内,至 少应设置两块填板。 –1.4.3.4 杆件的截面选择 ? 一般原则 –应优先选用肢宽而薄的板件或肢件组成的截面,一般 板件或肢件的最小厚度为5mm。 –角钢杆件或T型钢的悬伸肢宽不得小于45mm。直接与 支撑或系杆相连的最小肢宽,应根据连接螺栓的直径 d而定。 –屋架节点板(或T型钢弦杆的腹板)的厚度,对单壁 式屋架,可根据腹杆的最大内力(对梯形和人字形屋 架)或弦杆端节间内力(对三角形屋架),按教材表 1-4选用。 –跨度较大的桁架(≥24m)与柱铰接时,弦杆宜根据 内力变化改变截面,半跨内一般只改变一次。 –同一屋架的型钢规格不宜太多,以便订货。 –当连接支撑等的螺栓孔在节点板范围内且距节点板边 缘距离≥100mm时,计算杆件强度可不考虑截面的削 弱。 – 单面连接的单角钢杆件,在按轴心构件计算其强度或 稳定以及连接时,钢材和连接的强度设计值应乘以相 应的折减系数。 ? 杆件的截面选择 –对轴心受拉杆件由强度要求计算所需的面积,同时应 满足长细比要求。对由心受压杆件和压弯构件要计算 强度、整体稳定、局部稳定和长细比。 – 1.4.3.5 钢桁架的节点设计 ① 以桁架 杆件的 形心线 为轴线 并在节 点处相 交于一 点,肢 背至轴 线的距 ? 节点设计的一般要求 ③ 当弦杆截面沿长度有改变时,为全球拼接和旋转屋 面材料,一般将拼接处两侧弦杆表面对齐,这时形 心线必然错开,此时宜采用受力较大的杆件形心线 为轴线。当两侧形心线偏形的距离e不超过较大弦 杆截面高度的5%时,可不考虑此偏心影响。 ④ 角钢端部的切割一般垂直于其轴线。有时允许切去 一肢的部分,但不允许将一个肢完全切去而另一肢 伸出的斜切。 ⑤ 节点板的外形应简单而规则,至少宜有两边平行, 如矩形、平行四边形和直角梯形等。节点板边缘与 杆件轴线°。 ⑥ 支承大型混凝土屋面板的上弦杆,当支承处的总集 中荷载(设计值)超过课本表1.5的数值时,弦杆的 伸出肢容易弯曲,应对其采用课本图1.31的做法之一 予以加强。 ? 角钢桁架的节点设计 ? (1)一般节点:一般节点是指无集中荷载和无 弦杆拼接的节点 弦杆与节点板的 连接焊缝,应考 虑承受弦杆相邻 节间内力之差, 按下式计算: 腹杆与节点板的连接 焊缝按角钢角焊缝承 受轴心力方法计算。 节点板应伸出弦杆 10~15mm以便焊接。 k1?N 肢背焊缝: hf 1≥ 2 ? 0.7l f w w f k2 ?N 肢尖焊缝: hf 2 ≥ 2 ? 0.7 lw f fw 通常因ΔN很小,实际所需的焊脚尺寸可由构造要求确定, 并沿节点板全长满焊。 式中: ?N ? N 2 ? N1 (2) 角钢桁架有集中荷载的节点 为便于大型屋面板或檩条的放置,常将节点板缩进上弦角钢 背,缩进距离不宜小于(0.5t+2)mm,不宜大于节点板厚度t。 Q ? ? f f fw 2 ? 0.7hf 1lw 式中:Q —节点集中荷载垂直于屋面的分量; hf 1 ——焊脚尺寸,取hf 1 =0.5t; ? f ——正面角焊缝强度增大系数。一般因Q不大,按构造满焊 角钢背凹槽的塞焊缝可假定只承受 屋面集中荷载,按下式计算其强度:? f ? 弦杆角钢肢尖与节点板的连接焊 缝承受弦杆相邻节间的内力差 ?N ? N 2 ? N1 计算时应考虑偏心弯矩 M = ΔN· e ( e 为角钢肢尖至弦杆轴 线距离),按下列公式计算: 对?N : 对M : 2 ? 0.7 hf 2 lw 6M ?f ? 2 2 ? 0.7 hf 2lw ?f ? ?N 验算式为: ?? f ? ?? ? f ? w ? ?? 2 ? f f f ? ? 2 式中 hf 2 ——肢尖焊缝的焊脚尺寸。 当节点板向上伸出不妨碍屋面构件的放置,或因相邻弦杆 节间内力差ΔN较大,肢尖焊缝不满足强度要求时,可将节 点板部分向上伸出或全部向上伸出。 此时弦杆与节点板的连接焊缝应按下列公式计算: 2 2 ( k ? ? N ) ? ( 0 . 5 Q ) 肢背焊缝: 1 ? f fw 2 ? 0.7hf 1lw1 肢尖焊缝: ( k ? ?N ) 2 ? (0.5Q ) 2 2 2 ? 0.7 hf 2lw 2 ? f fw 式中: hf 1、 lw1 —— 伸出肢背的焊缝 焊脚尺寸和计算 长度; –(3)角钢桁架弦杆的拼接及拼接节点 ? 弦杆的拼接分为工厂拼接和工地拼接两种。工厂 接接用于型钢长度不够或弦杆截面有改变时在制 造厂进行的拼接。这种拼接的位置通常在节点范 围以外。工地拼接用于屋架分为几个运送单元时 在工地进行的拼接。这种拼接的位置一般在节点 处,为减轻节点板负担和保证整修屋架平面外的 刚度,通常不利用节点板作为拼接材料,而以拼 接角钢传递弦杆内力。拼接角钢宜采用与弦杆相 同的截面,使弦杆在拼接处保持原有的强度和刚 度。 –(4)角钢桁架的支座支点

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