9桁架及屋盖.pptx

钢结构——原理与设计第9章桁架及屋盖主要内容：桁架的外形、主要尺寸和腹杆体系屋盖的组成及主要平面尺寸屋架的支撑系统屋盖设计的内容和屋架的内力计算桁架杆件的截面形式和节点板厚度桁架杆件的计算长度和容许长细比桁架杆件的截面设计桁架的节点设计和角钢间的填板屋架的施工详图第9章桁架及屋盖9.1桁架的外形、主要尺寸和腹杆体系一、概述桁架主要是由轴心受力构件（拉杆和压杆）组成的格构式扩大构件，用以承受横向荷载和跨越较大的空间；桁架可分为空间桁架和平面桁架；空间桁架有各种塔架、网架等；平面桁架有钢屋架（房屋建筑）、桥梁等；本章主要介绍钢屋架设计。内力分析时必需借助于空间力系的平衡条件空间桁架空间桁架内力分析时必需借助于空间力系的平衡条件平面桁架（简化）工程结构中大部分钢桁架常可按平面桁架考虑。平面桁架的外形可根据不同用途和跨度，以及采用的屋面材料等条件确定；平面桁架是一种格构式受弯构件；平面屋架一般两端简支于钢筋混凝土柱顶，有时也把屋架与柱形成刚接。二.平面桁架的外形及主要尺寸（P394-395）(a)人字腹杆体系屋架(b)芬克（Fink）式屋架(c)扇形腹杆体系屋架(d)梭形屋架(e)梯形屋架(f)多角形屋架(g)人字形屋架(h)平行弦屋架(h)平行弦屋架其中a、b、c为三角形屋架特点：上弦杆短，下弦杆长三角形屋架：受力不均匀，刚度小，坡度大，排水好，用于中、小跨度轻屋面结构；梯形钢屋架：外形与弯矩图较接近，受力好，省材料；平行弦钢屋架：腹杆长度一致，杆件类型少，标准化、工业化程度高，主要用于托架、支撑体系。平面屋架通常两端简支于钢筋混凝土或砌体柱顶。为了增加排架侧向刚度，需将屋架与柱构成刚接，对于三角形屋架就必须设置隅撑（P396）。二、平面桁架的外形及主要尺寸（P395-396）横向支撑柱檩条屋面材料的跨度方向屋架托架n×lL屋架主要尺寸跨度L（名义跨度）：由使用条件和工艺要求确定，一般为3m模数，12、15、18、21、24、27、30、36m等高度：三角形h≈（1/6～1/4）L梯形跨中h≈（1/10～1/6）L端部h0≈（1/16～1/10）L 跨度L：两相邻柱列定位轴线间的距离为屋架的名义跨度，屋架左右两支座中心线间的距离为屋架的计算跨度（P397）。屋架的间距l：6m、（9m、12m），约为跨度的1/3-1/5；房屋区段长度nl超过规范规定值时，需设置伸缩缝。屋架上弦节间：据屋面材料定，尽可能使荷载直接作用在屋架节点上。横向支撑柱檩条屋面材料的跨度方向屋架托架n×lL3.平面桁架的腹杆体系（P396）腹杆主要用以联系上、下弦杆构成节点并传递节点荷载，其布置原则应是：提供承受荷载的节点，尽可能使荷载都作用在节点上而使桁架的弦杆都是轴心受力构件；使荷载传递至支座的路线最短，以减少腹杆的总长度和节点数目；对非人字形的腹杆体系，应使长腹杆受拉，短腹杆受压（如图9.3实线）；对人字形腹杆体系，宜使斜腹杆的倾角在35°～55°范围内。1.有檩屋盖（P397）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。9.2屋盖的组成（P396-397）主要组成：屋架、天窗架（采光通风用）、支撑（水平支撑、垂直支撑等）、檩条、大型屋面板（无檩）。9.2屋盖的组成（P396-397）2.无檩屋盖传力路线：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。9.3屋架的支撑系统(P398-340)屋架不设支撑的变形情况几何可变檩条或系杆檩条或系杆系杆或柱顶连系梁屋架屋架侧倾屋架上弦屈曲成一个“半波”屋架端视图屋架上弦平面图9.3屋架的支撑系统屋架设了支撑后的变形情况垂直支撑桁架（几何不变体系）檩条或系杆上弦平面横向支撑屋架上弦屈曲成四个“半波”屋架端视图屋架上弦平面图9.3屋架的支撑系统(P398-340)9.3屋架的支撑系统(P398-340)系杆垂直支撑下弦横向水平支撑下弦纵向水平支撑上弦横向水平支撑支撑系统的作用（P399）提高结构整体刚度、发挥结构空间作用；保证结构的几何稳定性及受压构件的侧向稳定；防止构件在动力荷载作用下产生较大的振动；承担和传递房屋所受水平荷载以及保证安装时的稳定和安全。横向支撑(P399-P400图)可分为上弦横向支撑和下弦横向支撑两种，一般设置在第一个柱间内屋架的上弦平面或下弦平面。有以下作用：1.为弦杆提供侧向支承；2.减小弦杆平面外计算长度；3.传递作用在房屋山墙上的纵向水平风荷载。一、屋盖支撑的种类和作用纵向支撑(P402图)设置于上弦平面或下弦平面，沿柱列的各屋架端部节间部位布置。对梯形屋架，纵向支撑常设在下弦平面；对三角形屋架，纵向支撑常设在上弦平