鋼屋架課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(已修改)
2025-05-23 21:07 本頁面
【正文】 《鋼結(jié)構(gòu)》 鋼屋架課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 自學(xué)考試 青島理工大學(xué)土木工程學(xué)院 鋼結(jié)構(gòu)教研室 2021 年 2 月 普通梯形鋼屋架設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 本指導(dǎo)書根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書提出的設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求指出了設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的原則和應(yīng)注意的問題，對其中某些問題作了必要的說明。更為一般的設(shè)計(jì)原理、方法及參考數(shù)據(jù)，可查閱相關(guān)設(shè)計(jì)手冊和規(guī)程規(guī)范。 第一部分：設(shè)計(jì)及計(jì)算與設(shè)計(jì)說明書的編制 普通鋼屋架是由普通角鋼和節(jié)點(diǎn)板焊接而成。這種屋架受力性能好，構(gòu)造簡單，施工方便，廣泛應(yīng)用于工業(yè)和民用建筑的屋蓋結(jié)構(gòu) 中，一般是用于大型鋼筋混凝土屋面板等重型屋面，將屋面板直接放在屋架或天窗架上， 普通屋架所用的等邊角鋼不小于 ∟ 45 4，不等邊角鋼不小于∟ 56 36 4。 屋架鋼材一般采 Q235BF（ 3 號沸騰鋼）鋼材，冬季計(jì)算溫度等于或低于 30℃時(shí)的屋架宜采用 Q235B（ 3 號 鎮(zhèn)靜鋼），荷載較大的大跨度屋架可采用 Q345（ 16Mn 鋼）或 Q390（ 15MnV鋼）。 一、 屋架的形式及主要尺寸 （一）普通梯形鋼屋架概述 普通梯形鋼屋架通常用于屋面坡度較為平緩的大型屋面板或長尺壓型鋼板的屋面，跨度一般為 15～ 36m，柱距 6～ 12m，跨中經(jīng)濟(jì)高度為（ 1/8～ 1/10） l 。梯形屋架外形比較接近彎矩圖，因而弦桿內(nèi)力沿跨度分布比較均勻，用料較經(jīng)濟(jì)，且可以和柱剛接或鉸接，且剛接可使建筑物橫向剛度提高。與柱剛接的梯形屋架，端部高度一般為（ 1/12～ 1/16） l ，通常取 ～ ；與柱鉸接的梯形屋架，端部高度 ～ ，此時(shí)，跨中高度可根據(jù)端部高度和上弦坡度確定。在多跨房屋中，各跨屋架的端部高度應(yīng)盡可能相同。 當(dāng)采用大型屋面板時(shí)，為使荷載作用在節(jié)點(diǎn) 上，上弦桿的節(jié)間長度宜等于板的寬度，即 或 。當(dāng)采用壓型鋼板屋面時(shí)，也應(yīng)使檁條盡量布置在節(jié)點(diǎn)上，以免上弦桿受彎。對于跨度較大的梯形屋架，為了保證荷載作用于節(jié)點(diǎn)，并保持腹桿有適宜的角度和便于節(jié)點(diǎn)構(gòu)造處理，可沿屋架全長或只在屋架跨中部分布置再分式腹桿。 梯形屋架的斜腹桿一般采用人字形，其傾角宜為 30176。 ～ 60176。支座斜腹桿與弦桿組成的支承節(jié)點(diǎn)在下弦時(shí)為下承式，在上弦時(shí)為上承式。 （二） 普通梯形鋼屋架 主要尺寸的確定 普通梯形鋼屋架的主要尺寸包括屋架的跨度、跨中高度和端部高度。 1. 屋架跨度：屋架的跨度 取決于柱網(wǎng)的布置， 柱網(wǎng)縱向軸線的間距就是屋架的標(biāo)志跨度（公稱跨度） ，一般以 3m 為模數(shù)， 屋架的計(jì)算跨度是兩端支座反力的距離 ，在大多數(shù)情況下計(jì)算跨度比公稱跨度小。 對于封閉結(jié)合，計(jì)算跨度＝標(biāo)志跨度－ 2 (150～ 300)。對于非封閉結(jié)合，常取計(jì)算跨度＝標(biāo)志跨度。（如圖 1） 圖 1 2. 跨中高度：屋架的跨中高度由經(jīng)濟(jì)要求、剛度要求、運(yùn)輸界限和屋面坡度等因素來確定，根據(jù)屋架的允許撓度可決定最小高度，最大高度則取決于運(yùn)輸界限，例如鐵路運(yùn)輸界限為；屋架的經(jīng)濟(jì)高度是根據(jù)上下弦桿和腹桿的總重量最小的條件確定的。 三角形屋架的中部高度主要取決于屋面坡度，當(dāng) i =1/2～ 1/3 時(shí)， h =(1/4～ 1/6)l 。梯形和平行弦屋架的中部高度主要取決于經(jīng)濟(jì)要求，一般取為 h =(1/6~1/10) l 。 3. 端部高度 0h ：是與中部高度和屋面坡度相關(guān)的。一般陡坡梯形屋架取 0h =~，緩坡梯形屋架取 h0=~。多跨廠房梯形屋架的端部高度應(yīng)力求統(tǒng)一。 （三）屋架的起拱要求 跨度≥ 24m 的梯形屋架，當(dāng)下弦無曲折時(shí)，宜起拱，拱度 500lv? 。起拱的方法一般是使下弦成直線彎折而將整個(gè)屋架抬高，即上、下弦同時(shí)起拱。 二、 屋面系統(tǒng)的支撐布置 （一）支撐布置的必要性 屋架是屋蓋結(jié)構(gòu)中最主要的承重構(gòu)件，雖然屋架之間有檁條或屋面板聯(lián)系，但仍然是一不穩(wěn)定的空間體系。通過合理設(shè)置支撐可以將屋蓋變成幾何不 變體系；支撐還保證了屋蓋的剛度和空間的整體性，以減少屋蓋在水平力作用下的變形；支撐為屋架提供了側(cè)向支點(diǎn)，以減少屋架桿件的計(jì)算長度，使受壓弦桿保證側(cè)向的穩(wěn)定，使受拉弦桿具有足夠的剛度；支撐還能夠傳遞水平荷載；并能保證屋架在施工安裝時(shí)的穩(wěn)定與方便。 （二）支撐布置的原則 在設(shè)置有縱向支撐的平面內(nèi)必須同時(shí)設(shè)置橫向支撐，并將二者布置為封閉型。 所有的橫向支撐、縱向支撐和豎向支撐均應(yīng)與屋架、托架、天窗架等的桿件或檁條組成幾何不變的桁架形式。 房屋中每一溫度區(qū)段或分期建設(shè)的區(qū)段中，應(yīng)分別設(shè)置能獨(dú)立構(gòu)成空間穩(wěn) 定結(jié)構(gòu)的支撐系統(tǒng)。 傳遞風(fēng)力、吊車水平力和水平地震作用的支撐，應(yīng)能使外力由作用點(diǎn)盡快地傳遞到結(jié)構(gòu)的支座。 柱距愈大或吊車工作量愈繁重，支撐的剛度應(yīng)愈大。 在地震區(qū)應(yīng)適當(dāng)增加支撐，并加強(qiáng)支撐節(jié)點(diǎn)的連接強(qiáng)度。 （三）支撐的布置 上弦橫向水平支撐 在有檁體系或僅采用大型屋面板的無檁體系屋蓋中均應(yīng)設(shè)置屋架上弦橫向水平支撐，上弦橫向水平支撐一般應(yīng)設(shè)置在房間的兩端或橫向溫度伸縮縫間區(qū)段的兩端的第一個(gè)柱間，在非地震區(qū)當(dāng)采用山墻承重或抗震設(shè)防烈度 7 度有天窗時(shí)，為使屋架支撐與天窗架支撐位于同一開間內(nèi)，也可 將支撐布置在第二個(gè)柱間，但第一柱間必須用剛性系桿與端屋架上弦牢 固連接，以保證端屋架的穩(wěn)定和傳遞山墻的風(fēng)力，為了保證上弦橫向支撐間的有效作用，提高屋蓋的縱向剛度，兩個(gè)上弦橫向支撐間的距離不宜大于 66m，故當(dāng)房屋較長（大于 66m）時(shí)，尚應(yīng)在中間柱間增設(shè)橫向水平支撐。 下弦橫向水平支撐 下弦橫向水平支撐一般和上弦橫向水平支撐布置在同一開間，它們和相鄰的兩個(gè)屋架組成一個(gè)空間桁架體系。一般情況下，應(yīng)設(shè)置下弦橫向水平支撐，但當(dāng)跨度大于 18m 且未設(shè)懸掛起重運(yùn)輸設(shè)備和吊車，或者雖有吊車但噸位不大，也沒有較大的振動設(shè)備， 可不設(shè)置下弦橫向水平支撐。 下弦縱向支撐 下弦縱向水平支撐的主要作用是與橫向水平支撐一起形成封閉體系，以提高房屋的整體剛度。當(dāng)廠房內(nèi)設(shè)有較大噸位的重級、中級工作制橋式吊車、壁行式吊車或有鍛錘等較大震動設(shè)備以及廠房較高，跨度較大、空間剛度要求較高時(shí)，均應(yīng)在屋架下弦端節(jié)間內(nèi)設(shè)置縱向
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