国家级课程—钢结构设计课件

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1、,,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,,*,,国家级精品课程—钢结构设计,弦杆和单系腹杆的计算长度：,理想铰接桁架：,实际桁架：,杆端约束来自刚性连接的其它杆件。,3.屋架杆件设计,第28讲 普通钢屋架设计（2）,弦杆和单系腹杆的计算长度：理想铰接桁架：实际桁架：杆端约束来,影响钢屋架杆端约束大小的因素：,①,杆件轴力性质,拉力使杆拉直，约束作用较大，,压力使杆件弯曲，约束作用微不足道。,②,杆件线刚度大小,线刚度(,EI/L,)越大，约束作用越大，,反之，约束作用越小。,③,与所分析杆直接刚性相连的杆件作用大，,较远的杆件作用小。,,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2

2、）,影响钢屋架杆端约束大小的因素：第28讲—普通钢屋架设计（2）,屋架平面内计算长度,l,0x,弦杆,支座斜杆 (节间长度）,支座竖杆,中间腹杆,,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,屋架平面内计算长度l0x第28讲—普通钢屋架设计（2）,屋架平面外计算长度,l,oy,弦杆:,l,oy,=l,1,（,侧向支撑点间距离,）；,,有檩屋盖：取水平支撑节点间长度；,取檩条间距（檩条与横向水平支撑节点用板连牢时）,无檩屋盖：两块大型屋面板的间距；,腹杆:,l,oy,=l,（节间长度）,节点板对于发生屋架平面外的变形来说 抗弯刚度很小；,檩条在支撑,斜杆处连接,

3、第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,屋架平面外计算长度loy檩条在支撑第28讲—普通钢屋架设计（,单角钢腹杆和双角钢十字形腹杆：,l,oy,=0.9l,,,,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两种情况之间。,y,0,y,0,y,0,y,0,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,单角钢腹杆和双角钢十字形腹杆：loy=0.9l y0,平面内计算长度：,变内力压杆的计算长度：,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。,N,1,N,2,N,1,N,2,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,平面内计算长度：变内力压杆的计算长度：平面外计

4、算长度：考虑受,交叉腹杆中压杆的计算长度：,,交叉腹杆中交叉点处构造：,,①两杆不断开。,,②一杆不断开，另一杆断开用节点板拼接。,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,交叉腹杆中压杆的计算长度： 第28讲—普,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,第28讲—普通钢屋架设计（2）,桁架平面内计算长度：,,无论另一杆为拉杆或压杆，两杆互为支承点。,桁架平面外计算长度：,,拉杆,可作为压杆的平面外支承点；,,压杆,除非受力较小且不断开，否则不起侧向支承点的作用。,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,桁架平面内计算长度：桁架平面外计算长度：第28讲—普通钢屋架,相交另一杆受压，

5、两杆截面相同并在交,叉点不中断：,N,0,N,N,N,0,N,0,N,N,N,0,GB50017规范中交叉腹杆中,压杆,的平面外计算长度计算公式：,相交另一杆受压，此另一杆在交叉点中,断但以节点板搭接。,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,相交另一杆受压，两杆截面相同并在交 N0NNN0N0NNN0,相交另一杆受拉，两杆截面相同并在交叉点不中断。,N,0,N,N,N,0,N,0,N,N,N,0,相交另一杆受拉，此拉杆在交叉点中断但以节点板搭接。,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,相交另一杆受拉，两杆截面相同并在交叉点不中断。N0NNN0N,当此拉杆连续而压杆在交叉点中断但以节点板搭接。,

6、若,N,0,＞,N,或拉杆在桁架平面外的抗弯刚度:,N,N,N,0,N,0,式中，,l,为节点之间的距离，,N,为所计算杆内力，,N,0,为相交另一杆内力，取绝对值。,交叉腹杆中,拉杆,的平,面外计算长度：,l,0y,=,l,,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,当此拉杆连续而压杆在交叉点中断但以节点板搭接。NNN0N0式,（2）容许长细比,,钢屋架的杆件截面较小，长细比较大，在自重作用下会,产生挠度,，在运输和安装过程中容易因刚度不足而产生,弯曲,，在动力荷载作用下,振幅较大,，这些问题都不利于杆件的工作，故钢结构设计规范对压杆和拉杆都规定了容许长细比。,,第28讲,—,普通钢屋架设计,（

7、2）,（2）容许长细比第28讲—普通钢屋架设计（2）,（2）容许长细比,对于双角钢组成的T形截面杆件：,,,式中，,i,x,、,i,y,—T形截面绕,x,、,y,轴的回转半径。,对于单角钢杆件和双角钢组成的十字形截面杆件：,i,min,--,截面最小回转半径(,y,0,轴）。,y,0,y,0,y,y,x,x,y,y,x,x,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,（2）容许长细比对于双角钢组成的T形截面杆件：式中，ix、i,受压构件的容许长细比 表3-5,,项次,构件名称,容许长细比,1,柱、桁架和天窗架中的杆件,150,柱的缀条、吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑,2

8、,支撑（吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑除外）,200,用以减小受压构件长细比的杆件,注：…,…,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,受压构件的容许长细比 表3-,受拉构件的容许长细比 表3-6,,项次,构件名称,承受静力荷载或间接承受动力荷载的结构,直接承受动力荷载的结构,一般建筑结构,有重级工作制吊车的厂房,1,桁架的杆件,350,250,250,2,吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑,300,200,--,3,其它拉杆、支撑、系杆等（张紧的圆钢除外）,400,350,--,注：…,…,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,受拉构件的容许长细比 表3-6 构

9、件名称承受静力荷载或间,（3）杆件设计,★,1）截面形式,杆件截面选取的原则：,①承载能力高， 截面扩展,②抗弯强度大， 壁厚较薄,③便于连接，用料经济 外表平整,,,,,,,,,,,,,,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,（3）杆件设计★第28讲—普通钢屋架设计（2）,等强设计：,压杆对截面两主轴具有相等或接近的稳定性。,,yz,--单轴对称截面绕对称轴屈曲时考虑,扭转效应的换算长细比。,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,等强设计：yz--单轴对称截面绕对称轴屈曲时考虑第28讲—,受压弦杆：,,,

10、有节间荷载时,,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,受压弦杆：有节间荷载时第28讲—普通钢屋架设计（2）,受拉弦杆：,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,受拉弦杆：第28讲—普通钢屋架设计（2）,支座斜腹杆及竖杆：,,,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,支座斜腹杆及竖杆：第28讲—普通钢屋架设计（2）,其他腹杆：,,,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,其他腹杆：第28讲—普通钢屋架设计（2）,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。,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,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,屋架杆件中的填板。,作用：

11、,保证两角钢共同工作。,间距：压杆,拉杆,数量：不小于2个。,i,-单个角钢对,a,-,a,轴的回转半径(T形截面），,在十字形截面中为一个角钢的最小回转半径（,b,-,b,）。,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,屋架杆件中的填板。i-单个角钢对a-a轴的回转半径(T形截面,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,第28讲—普通钢屋架设计（2）,2）截面选择,同一榀屋架中，角钢的规格不超过5～6种；,最小角钢 L45,×,4 ，L56,×,36,×,4；,跨度L<18m 的小角钢屋架不受此限。,屋架杆件截面改变：一般采用等截面，但对跨度大于30m的梯形屋架和跨度大于24m的三角形屋架，可根据

12、材料长度和运输条件在节点处或节点附近设置接头，并按内力变化改变弦杆截面，但在半跨内只能改变一次。,更改截面的方法是变更角钢的肢宽而不改变壁厚,，以便于弦杆拼接的构造处理。,,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,2）截面选择第28讲—普通钢屋架设计（2）,桁架杆件截面选择：,拉杆：,强度，刚度。,压杆：,强度，稳定，刚度。,压弯构件：,强度，稳定，刚度。,确定截,面型式,初选,截面,截面,验算,截面,调整,,,,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,桁架杆件截面选择：拉杆：强度，刚度。确定截初选截面截面第28,双角钢压杆和轴对称放置的单角钢压杆，长细比计算:,对,x,轴：,,x,= l,ox

13、,/i,x,；,,对,y,轴：应考虑扭转效应，取换算长细比，,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,双角钢压杆和轴对称放置的单角钢压杆，长细比计算:对x轴：x,对等边双角钢截面：,,当,时，,当,时，,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,对等边双角钢截面：时， 当时， 第28讲—普通钢屋架设计（2,对长肢相并的不等边双角钢截面：,,当,时，,当,时，,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,对长肢相并的不等边双角钢截面：时， 当时， 第28讲—普通,对短肢相并的不等边双角钢截面：,,当,时,当,时,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,对短肢相并的不等边双角钢截面：时 当时 第2

14、8讲,4.屋架节点设计：,,任务：确定节点的构造，连接焊缝及节点承载力的计算；,,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。,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,4.屋架节点设计：第28讲—普通钢屋架设计（2）,（1）节点设计的一般原则:,,各杆件的形心线应尽量与屋架的几何轴线重合，并汇交于节点中心，以避免由于偏心而产生节点附加弯矩。,对焊接桁架：将角钢肢背与形心间距离调整为5mm的倍数。,45,(45.8）,35,(35.3),2L140X90X10,2L110X70X6,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,（

15、1）节点设计的一般原则:45(45.8）2L140X90X,截面改变时桁架弦杆轴线：,,角钢肢背平齐；,取两段角钢形心中线作为桁架弦杆轴线；,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,截面改变时桁架弦杆轴线：第28讲—普通钢屋架设计（2）,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。,错误做法,,,正确做法,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,角钢的切断面应与其轴线垂直，需要斜切 错误做法正确做法第28,节点板上各杆件之间的间距:,为施焊方便，且避免焊缝过分集中致使材质变脆，,受静载时:,a,≥ 20,受动载时:,a,≥ 50,第28讲,—,普通钢屋架设计,（2）,节点板上各杆件之间的间距:受静载时: a ≥,