钢结构课件第二章3.ppt

1、 v桁架的内力计算桁架的内力计算 2.3 2.3 钢屋架设计钢屋架设计v桁架杆件的计算长度桁架杆件的计算长度v杆件截面型式杆件截面型式v一般构造要求与截面选择一般构造要求与截面选择v桁架的节点设计桁架的节点设计v桁架施工图桁架施工图1.1.荷载分项系数及荷载组合系数按荷载分项系数及荷载组合系数按建筑结构荷建筑结构荷 载规范载规范选取。选取。2.2.按节点荷载作用下的按节点荷载作用下的铰接平面桁架铰接平面桁架分析内力，分析内力，常用的内力分析方法有常用的内力分析方法有图解法、解析法、电图解法、解析法、电 算算。具体分析时，可先分别计算。具体分析时，可先分别计算全跨全跨和和半跨半跨单单 位节点荷载

2、作用下的内力，根据不同的荷载组位节点荷载作用下的内力，根据不同的荷载组 合，列表计算。合，列表计算。2.3.1 2.3.1 桁架内力计算桁架内力计算 计算内力系数计算内力系数3.3.节点刚性影响节点刚性影响 节点刚性节点刚性引起杆件引起杆件次应力次应力，次应力一般较小，次应力一般较小，不予考虑。但荷载很大的重型桁架有时需要计不予考虑。但荷载很大的重型桁架有时需要计入次应力的影响。入次应力的影响。4.4.杆件的内力变号杆件的内力变号 屋架中部某些杆件在全跨荷载时屋架中部某些杆件在全跨荷载时受拉受拉，而在半，而在半 跨荷载时可能跨荷载时可能受压受压。半跨荷载：半跨荷载：活荷载、雪荷载、积灰荷载、单

3、侧活荷载、雪荷载、积灰荷载、单侧施工施工5.5.节间荷载作用的屋架节间荷载作用的屋架 将节间荷载分配到相邻的节点上，按只有节点荷载作将节间荷载分配到相邻的节点上，按只有节点荷载作 用的屋架计算各杆内力。用的屋架计算各杆内力。直接承受节间荷载的弦杆为直接承受节间荷载的弦杆为压弯构件（压弯构件（N N，M M）。局部弯矩局部弯矩M M理论上应按弹性支座上的连续梁计算。理论上应按弹性支座上的连续梁计算。M M0 0为将上弦节间视为简支梁所得跨中弯矩为将上弦节间视为简支梁所得跨中弯矩。简化计算：简化计算：计算长度概念：将端部有约束的压杆化作等计算长度概念：将端部有约束的压杆化作等效的两端铰接的理想轴心

4、压杆。效的两端铰接的理想轴心压杆。(a)(b)(c)杆端约束越强，杆件计算长度越短，临界荷杆端约束越强，杆件计算长度越短，临界荷载越高载越高 。2.3.22.3.2桁架杆件的计算长度桁架杆件的计算长度 1.1.影响钢屋架杆端约束大小的因素：影响钢屋架杆端约束大小的因素：1 1）杆件轴力性质）杆件轴力性质 拉力使杆拉直，约束作用大，压力使杆拉力使杆拉直，约束作用大，压力使杆 件弯曲，约束作用微不足道。件弯曲，约束作用微不足道。2 2）杆件线刚度大小）杆件线刚度大小 线刚度越大，约束作用越大，反之，约线刚度越大，约束作用越大，反之，约 束作用越小。束作用越小。3 3）与）与所所分析杆直接刚性相连的

5、杆件作用大，分析杆直接刚性相连的杆件作用大，较远的杆件作用小。较远的杆件作用小。2.3.2.12.3.2.1受压弦杆和单系腹杆的计算长度受压弦杆和单系腹杆的计算长度 2.2.杆件计算长度：杆件计算长度：q 桁架桁架平面内平面内计算长度计算长度 弦杆弦杆 支座斜杆支座斜杆 (节件长度）节件长度）支座竖杆支座竖杆 中间腹杆中间腹杆 屋架杆件的计算长度屋架杆件的计算长度 q 桁架桁架平面外平面外计算长度计算长度 弦杆弦杆 （侧向支撑点间距离）（侧向支撑点间距离）腹杆腹杆 （节间长度（节间长度 ）单角钢腹杆和双角钢十字形腹杆，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，其端部绕最小

6、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。所受约束介于屋架平面内外的两种情况之间。平面内平面内计算长度计算长度:平面外平面外计算长度：计算长度：考虑受力较小的杆件对受力大的杆件的考虑受力较小的杆件对受力大的杆件的“援助援助”作用。作用。2.3.2.2 2.3.2.2 变内力压杆的计算长度变内力压杆的计算长度q 交叉腹杆中交叉点处构造：交叉腹杆中交叉点处构造：1 1）两杆不断开。）两杆不断开。2 2）一杆不断开，另一杆断开）一杆不断开，另一杆断开 用节点板拼接。用节点板拼接。2.3.2.32.3.2.3交叉腹杆中压杆的计算长度交叉腹杆中压杆的计算长度 q 桁架桁

7、架平面内平面内计算长度：计算长度：无论另一杆为拉杆或压杆，两杆互为支承点。无论另一杆为拉杆或压杆，两杆互为支承点。q 桁架桁架平面外平面外计算长度：计算长度：拉杆可作为压杆的平面外支承点，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，否则不起侧向支点压杆除非受力较小且不断开，否则不起侧向支点 的作用。的作用。GB50017GB50017规范中交叉腹杆中压杆的平面外规范中交叉腹杆中压杆的平面外 计算长度计算公式：计算长度计算公式：1 1）相交另一杆受压，两杆截面相同并在交）相交另一杆受压，两杆截面相同并在交 叉点不中断叉点不中断2)2)相交另一杆受压，此另一杆在交叉点中相交另一杆受压，

8、此另一杆在交叉点中 断但以节点板搭接。断但以节点板搭接。3 3）相交另一杆受拉，两杆截面相同并在交叉点）相交另一杆受拉，两杆截面相同并在交叉点 不中断。不中断。4 4）相交另一杆受拉，此拉杆在交叉点中断但以）相交另一杆受拉，此拉杆在交叉点中断但以 节点板搭接。节点板搭接。当此拉杆连续而压杆在交叉点中断但以节点板搭接。当此拉杆连续而压杆在交叉点中断但以节点板搭接。若若 或拉杆在桁架平面外的抗弯刚度或拉杆在桁架平面外的抗弯刚度 时，时，式中，式中，为节点之间的距离，为节点之间的距离，为所计算杆内力，为所计算杆内力，为相交另一杆内力，取绝对值。为相交另一杆内力，取绝对值。容许长细比，查规范（容许长细

9、比，查规范（GB50017)GB50017)。当另一杆受拉，且两杆拉压力相同时，不论此拉杆当另一杆受拉，且两杆拉压力相同时，不论此拉杆是否中断，压杆的计算长度均为是否中断，压杆的计算长度均为 ,当另一杆受当另一杆受压时，若两杆压力相同且不中断，计算长度为压时，若两杆压力相同且不中断，计算长度为 ，若另一杆断开，则压杆的计算长度将大于若另一杆断开，则压杆的计算长度将大于 。刚度要求：刚度要求：杆件截面选取的原则：杆件截面选取的原则：承载能力高，抗弯强度大，承载能力高，抗弯强度大，便于连接，用料经济通常便于连接，用料经济通常 选用角钢和选用角钢和T T型钢型钢 等强设计：等强设计：压杆对截面主轴具

10、有相等或接近的稳定性。压杆对截面主轴具有相等或接近的稳定性。单轴对称截面绕对称轴屈曲时考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。虑扭转效应的换算长细比。2.3.32.3.3杆件截面型式杆件截面型式截面伸展截面伸展壁厚较薄壁厚较薄外表平整外表平整 角钢杆件截面形式角钢杆件截面形式受压弦杆：受压弦杆：有有节间荷载时节间荷载时受拉弦杆：受拉弦杆：支座斜腹杆及竖杆：支座斜腹杆及竖杆：其他腹杆：其他腹杆：连接垂直支撑的竖杆连接垂直支撑的竖杆：垂直支撑传力时竖垂直支撑传力时竖杆不致产生偏心，杆不致产生偏心，方便吊装。方便吊装。优点：耐腐蚀，经济性好（节省钢材优点：耐腐蚀，经济性好（节省钢材12

11、%12%15%)15%)。T T型钢型钢-屋架弦杆屋架弦杆 屋架构造的一般要求屋架构造的一般要求 1.1.同一榀屋架中，角钢的规格不超过同一榀屋架中，角钢的规格不超过5 56 6种种 最小角钢最小角钢 L45X4 L56X36X4,L18m L45X4 L56X36X4,L18m 的小角钢屋的小角钢屋 架不受此限。架不受此限。2.3.4 2.3.4 一般构造要求与截面选择一般构造要求与截面选择 2.2.屋架杆件中的填板。屋架杆件中的填板。作用：作用：保证两角钢共同工作。保证两角钢共同工作。间距：间距：压杆压杆 拉杆拉杆 数量：数量：不小于不小于2 2个。个。拉杆：拉杆：强度，刚度强度，刚度压杆

12、：压杆：强度，稳定，刚度。强度，稳定，刚度。压弯构件：压弯构件：强度，稳定，刚度。强度，稳定，刚度。双角钢压杆和轴对称放置的单角钢压杆绕对称轴失稳时双角钢压杆和轴对称放置的单角钢压杆绕对称轴失稳时的换算长细比可以用简化公式（的换算长细比可以用简化公式（2-6a2-6a2-9b)2-9b)计算。计算。2.3.4.2 2.3.4.2 桁架杆件截面选择桁架杆件截面选择任务：任务：确定节点的构造，连接焊缝及节点承载力的计确定节点的构造，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。算。节点的构造应传力路线明确、简捷、制作安装方便。注意：注意：节点板只在弦杆与腹杆之间传力，不

13、直接参与节点板只在弦杆与腹杆之间传力，不直接参与传递传递弦杆内力，弦杆若在节点板处断开，应设置拼接角弦杆内力，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。钢在两弦杆间直接传力。2.3.5 2.3.5 桁架节点设计桁架节点设计 1.1.节点设计的一般原则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。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。使节点紧凑时只能切肢尖。2.3.5.12.3.5.1双角

14、钢截面杆件的节点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。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节点板上各杆件之间的间距a:a:偏心力矩：偏心力矩：-第第i i杆的线刚度杆的线刚度当当偏心偏心e e0.05h0.05h时考时考虑偏心对杆件产生的虑偏心对杆件产生的附加弯矩附加弯矩：受静载时，受静载时，受动载时，受动载时，2.2.节点板设计：节点板设计：形状简单、规则，如矩形、梯形形状简单、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杆最大内力确定，三角形屋架节点半板 厚度

15、由上弦杆内力决定。在一榀屋架中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支座节点板厚度可以大2mm,2mm,其他节点板其他节点板 厚度相同。厚度相同。节点板的拉剪破坏：节点板的拉剪破坏：第第i i段的拉剪折算系数段的拉剪折算系数第第i i段破坏线与拉力轴线的夹角段破坏线与拉力轴线的夹角 第第i i段破坏面的截面积段破坏面的截面积单根腹杆的节点板按下式计算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，应取净宽度节点板的有效宽度，当用螺栓连接时，应取净宽度板件厚度，板件厚度，应力扩散角，取应力扩散角，取3030。对对无无竖腹杆竖腹杆的节点板，的节点板，当当节点板的稳定

16、承载力可取为节点板的稳定承载力可取为c c为受压腹杆连接肢端面中点沿腹杆轴线方向为受压腹杆连接肢端面中点沿腹杆轴线方向由试验研究，桁架节点板在斜腹杆压力作用下的稳定：由试验研究，桁架节点板在斜腹杆压力作用下的稳定：对对有竖有竖腹杆腹杆的节点板，的节点板，当当在任何情况下在任何情况下不得大于不得大于 ，至弦杆的净距离，至弦杆的净距离，t t为节点板厚度为节点板厚度。可不计算稳定可不计算稳定,否则应进行稳定计算。否则应进行稳定计算。时时，时时，1 1）节点板边缘与腹杆轴线之间的夹角不小于）节点板边缘与腹杆轴线之间的夹角不小于30302 2）斜腹杆与弦杆夹角应在）斜腹杆与弦杆夹角应在303060603 3）节点板的自由边长度与厚度之比不得大于）节点板的自由边长度与厚度之比不得大于，否则应沿自由边设加劲肋否则应沿自由边设加劲肋。用上述方法计算桁架节点板强度和稳定的要求用上述方法计算桁架节点板强度和稳定的要求在任何情况下，在任何情况下，不得大于不得大于当当时，时，应进行稳定计算应进行稳定计算 3.3.节点的构造与计算节点的构造与计算 一般节点一般节点 节点无集中荷载也无弦杆拼接的节点。节点无集中