钢结构钢桁架课件

第一第一节节 概述概述第五章第五章 钢钢桁架桁架桁架用桁架用钢钢量比量比实实腹梁少，腹梁少，结结构自重构自重较轻较轻，刚刚度度较较大大 1精选ppt 第五章第五章 钢钢桁架桁架2精选ppt按受力、截面形式、按受力、截面形式、节节点构造分点构造分重型桁架重型桁架普通桁架普通桁架轻轻型桁架型桁架薄壁型薄壁型钢钢桁架桁架第五章第五章 钢钢桁架桁架3精选ppt第五章第五章 钢钢桁架桁架第二第二节节 桁架的外形、尺寸和腹杆布置桁架的外形、尺寸和腹杆布置一、桁架外形一、桁架外形选择选择原原则则：满满足使用要求足使用要求（屋面排水要求）（屋面排水要求）受力合理，受力合理，节节省省钢钢材材 制造安装方便制造安装方便桁架形式桁架形式 4精选ppt三角形屋架第五章第五章 钢钢桁架桁架第二第二节节 桁架的外形、尺寸和腹杆布置桁架的外形、尺寸和腹杆布置5精选ppt梯形屋架第五章第五章 钢钢桁架桁架第二第二节节 桁架的外形、尺寸和腹杆布置桁架的外形、尺寸和腹杆布置6精选ppt平行弦及人字形屋架第五章第五章 钢钢桁架桁架第二第二节节 桁架的外形、尺寸和腹杆布置桁架的外形、尺寸和腹杆布置7精选ppt第二第二节节 桁架的外形、尺寸和腹杆布置桁架的外形、尺寸和腹杆布置二、桁架基本尺寸1、跨度L 取决于结构使用要求（建筑：柱网布置）水工钢闸门：取决于孔口尺寸2、高度Ha、建筑高度（运输条件）b、经济条件（使桁架的弦杆和腹杆总重量最轻）经济梁高c、刚度条件（相对挠度限值决定）第五章第五章 钢钢桁架桁架8精选ppt第二第二节节 桁架的外形、尺寸和腹杆布置桁架的外形、尺寸和腹杆布置三、腹杆布置和三、腹杆布置和节间长节间长度度1 1、腹杆布置（使桁架受力合理，构造、腹杆布置（使桁架受力合理，构造简单简单）原原则则：a a、腹杆数和、腹杆数和节节点数目少点数目少 b b、内力、内力传递传递途径短途径短 c c、长长杆受拉，短杆受杆受拉，短杆受压压 d d、尽量使荷、尽量使荷载载作用于作用于节节点点 e e、斜腹杆、斜腹杆倾倾角在角在30306060范范围围第五章第五章 钢钢桁架桁架9精选ppt第二第二节节 桁架的外形、尺寸和腹杆布置桁架的外形、尺寸和腹杆布置三、腹杆布置和三、腹杆布置和节间长节间长度度2、节间长节间长度（腹杆布置与度（腹杆布置与节间长节间长度的划分同度的划分同时进时进行）行）a、节间节间数宜数宜为为偶数（使腹杆偶数（使腹杆对对称布置）称布置）b、尽量使荷、尽量使荷载载作用于作用于节节点（如与次梁相点（如与次梁相连时连时，一般，一般应应与次梁与次梁间间距一致）距一致）第五章第五章 钢钢桁架桁架10精选ppt第五章第五章 钢钢桁架桁架一、支撑的作用一、支撑的作用1.1.保保证结证结构的空构的空间间整体作用整体作用2.2.避免避免压压杆杆侧侧向失向失稳稳,防止拉杆防止拉杆产产生生过过大的振大的振动动。3.3.承担和承担和传递传递水平荷水平荷载载4.4.保保证结证结构安装构安装时时的的稳稳定与方便。定与方便。第三第三节节桁架桁架间间的支撑和的支撑和压压杆杆计计算算长长度度11精选ppt第五章第五章 钢钢桁架桁架二、支撑的种类及布置第三第三节节桁架桁架间间的支撑和的支撑和压压杆杆计计算算长长度度上下上下对应设对应设置在厂房两端或温度区段两端置在厂房两端或温度区段两端第一柱第一柱间间或第二柱或第二柱间间（有天窗）（有天窗）两道横向水平支撑的距离不易大于两道横向水平支撑的距离不易大于60m下弦下弦纵纵向水平支撑向水平支撑：房屋高度、跨度：房屋高度、跨度较较大或空大或空间刚间刚度要求度要求较较高高时设时设置置 与横向水平支撑形成封与横向水平支撑形成封闭闭体系。体系。垂直支撑垂直支撑：设设置在置在纵纵向垂直平面内向垂直平面内 与横向水平支撑与横向水平支撑设设置在同一柱置在同一柱间间 是横向水平支撑的支承是横向水平支撑的支承结结构构12精选ppt第五章第五章 钢钢桁架桁架二、支撑的种类及布置第三第三节节桁架桁架间间的支撑和的支撑和压压杆杆计计算算长长度度系杆系杆：未：未设设置支撑的桁架置支撑的桁架 在横向水平支撑或垂直支撑在横向水平支撑或垂直支撑节节点点处处通通长设长设置系杆置系杆柔性系杆柔性系杆：承受拉力：承受拉力刚刚性系杆性系杆：既承受拉力，又承受：既承受拉力，又承受压压力力（横向水平支撑（横向水平支撑设设置在第二柱置在第二柱间时间时，第一柱第一柱间间系杆系杆为刚为刚性系杆，性系杆，传递传递山山墙墙所承受的部分所承受的部分风压风压力）力）13精选ppt有檩屋盖支撑的布置14精选ppt垂直支撑的布置15精选ppt第五章第五章 钢钢桁架桁架第三第三节节桁架桁架间间的支撑和的支撑和压压杆杆计计算算长长度度三、杆件三、杆件计计算算长长度度1、桁架平面内、桁架平面内计计算算长长度度 节节点不是真正点不是真正铰铰接接 而具有一定的而具有一定的弹弹性嵌固作用性嵌固作用 节节点上拉杆越多，嵌固作用越大点上拉杆越多，嵌固作用越大16精选ppt第五章第五章 钢钢桁架桁架第三第三节节桁架桁架间间的支撑和的支撑和压压杆杆计计算算长长度度三、杆件三、杆件计计算算长长度度a a、一般中、一般中间间腹杆腹杆上端与上弦相上端与上弦相连连：压压杆多，拉杆少，杆多，拉杆少，视为铰视为铰接接 下端与下弦相下端与下弦相连连：拉杆多，：拉杆多，压压杆少，杆少，视为弹视为弹性固定性固定取取=0.817精选ppt第五章第五章 钢钢桁架桁架第三第三节节桁架桁架间间的支撑和的支撑和压压杆杆计计算算长长度度三、杆件三、杆件计计算算长长度度b、受、受压压弦杆（上弦杆）、支座弦杆（上弦杆）、支座竖竖杆、支座斜杆杆、支座斜杆取取=1.0上弦上弦节节点，支座点，支座节节点点处汇处汇集集压压杆多，杆多，并且受并且受压压弦杆、支座弦杆、支座竖竖杆、支座斜杆自身杆、支座斜杆自身刚刚度也度也较较大大c、受拉弦杆：、受拉弦杆：所受的嵌固作用比受所受的嵌固作用比受压压弦杆大，但弦杆大，但为为了了简简化化计计算算取取=1.018精选ppt第五章第五章 钢钢桁架桁架第三第三节节桁架桁架间间的支撑和的支撑和压压杆杆计计算算长长度度三、杆件三、杆件计计算算长长度度2、桁架平面外、桁架平面外计计算算长长度度 a.弦杆弦杆侧侧向支撑点的向支撑点的间间距距 横向水平支撑在交叉点与系杆无横向水平支撑在交叉点与系杆无连连接：接：2 倍倍节间长节间长度度 横向水平支撑在交叉点与系杆横向水平支撑在交叉点与系杆连连接接：节间长节间长度度19精选ppt第五章第五章 钢钢桁架桁架第三第三节节桁架桁架间间的支撑和的支撑和压压杆杆计计算算长长度度三、杆件三、杆件计计算算长长度度2、桁架平面外、桁架平面外计计算算长长度度 1.0 l b.腹杆腹杆节节点板在平面外的点板在平面外的刚刚度很小，不能度很小，不能约约束腹杆的束腹杆的转动转动 c.单单角角钢钢和双角和双角钢组钢组成的十字形截面腹杆成的十字形截面腹杆斜平面斜平面计计算算长长度度 支座斜杆和支座支座斜杆和支座竖竖杆仍取几何杆仍取几何长长度度 20精选ppt第五章第五章 钢钢桁架桁架第四第四节节桁架的杆件桁架的杆件设计设计一、桁架的荷一、桁架的荷载载按荷按荷载规载规范范GB500092001规规定定查查得得 恒荷恒荷载载：桁架自重（包括支撑），屋面材料自重：桁架自重（包括支撑），屋面材料自重 可可变变荷荷载载：风风荷荷载载、雪荷、雪荷载载、屋面活荷、屋面活荷载载、积积灰荷灰荷载载、悬悬挂吊挂吊车车荷荷载载等等 （人群荷（人群荷载载，不与雪荷，不与雪荷载载同同时时考考虑虑，取两者中，取两者中较较大大值值）21精选ppt第五章第五章 钢钢桁架桁架第四第四节节桁架的杆件桁架的杆件设计设计一、桁架的荷一、桁架的荷载载荷荷载组载组合：合：1、全跨荷、全跨荷载载：全跨永久荷：全跨永久荷载载全跨可全跨可变变荷荷载载2、半跨荷、半跨荷载载：全跨永久荷：全跨永久荷载载半跨可半跨可变变荷荷载载（考（考虑虑部分斜腹杆在半跨荷部分斜腹杆在半跨荷载载作用下会作用下会产产生最大内力或出生最大内力或出现现内力内力变变号）号）3、全跨桁架、支撑、天窗架自重半跨、全跨桁架、支撑、天窗架自重半跨檩檩条、屋面板自重条、屋面板自重 半跨屋面活荷半跨屋面活荷载载（或半跨雪荷（或半跨雪荷载载）（考（考虑虑安装安装时时可能出可能出现现的荷的荷载组载组合）合）22精选ppt第五章第五章 钢钢桁架桁架第四第四节节桁架的杆件桁架的杆件设计设计二、内力二、内力按理想的桁架按理想的桁架计计算（假定算（假定节节点点为为理想理想铰铰，各杆，各杆轴线轴线相交于相交于节节点中心）点中心）荷荷载载作用在作用在节节点上点上：用：用结结构力学中的构力学中的结结点法、截面法点法、截面法弦杆弦杆节间节间荷荷载载：用等效：用等效结结点法点法（把（把节间节间荷荷载载按杠杆原理等效分配到相按杠杆原理等效分配到相邻节邻节点点计计算算轴轴向力向力再再计计算由算由节间节间荷荷载载引起的弯矩）引起的弯矩）弯矩按多跨弯矩按多跨连续连续梁作近似梁作近似计计算：算：端端节间节间正弯矩正弯矩为为0.8节节点上点上负负弯矩和弯矩和其它其它节间节间正弯矩正弯矩为为0.623精选ppt第五章第五章 钢钢桁架桁架第四第四节节桁架的杆件桁架的杆件设计设计三、杆件截面形式三、杆件截面形式原原则则：等：等稳稳定条件；足定条件；足够够的的侧侧向向刚刚度；度；节节点点连连接方便接方便 等肢角等肢角钢钢相拼相拼 短肢相拼短肢相拼 长长肢相拼十字形截面肢相拼十字形截面中部腹杆中部腹杆 弦杆弦杆 端部端部竖竖杆、斜杆杆、斜杆 24精选ppt第五章第五章 钢钢桁架桁架第四第四节节桁架的杆件桁架的杆件设计设计四、截面四、截面选择选择原原则则：1、在面、在面积积A相等情况下，相等情况下，优优先先选选用肢用肢宽宽而薄的角而薄的角钢钢 （增加截面回（增加截面回转转半径）半径）2、型、型钢规钢规格不宜格不宜过过多多3、受力很小或不受力杆件，按容、受力很小或不受力杆件，按容许长细许长细比比 或构造要求决定截面尺寸或构造要求决定截面尺寸25精选ppt第五章第五章 钢钢桁架桁架第四第四节节桁架的杆件桁架的杆件设计设计四、截面四、截面选择选择杆件的填板杆件的填板作用：保作用：保证证两角两角钢钢共同工作共同工作 1 1、压压杆在桁架平面外杆在桁架平面外计计算算长长度范度范围围内，至少内，至少设设置两置两块块填板填板2 2、填板尺寸：、填板尺寸：宽宽度度404080mm,80mm,厚度与厚度与节节点板等厚点板等厚 3 3、填板、填板间间距：距：压压杆杆 拉杆拉杆：单单个角个角钢对钢对与填板平行的形心与填板平行的形心轴轴 的回的回转转半径半径26精选ppt第五章第五章 钢钢桁架桁架第五第五节节桁架的桁架的节节点点设计设计定位（杆件的位置）定位（杆件的位置）计计算杆件与算杆件与节节点板的点板的焊缝焊缝尺寸尺寸确定确定节节点板形状及尺寸点板形状及尺寸节节点构造要求点构造要求1、（减小、（减小节节点板尺寸）腹杆端部尽量靠近弦杆点板尺寸）腹杆端部尽量靠近弦杆但保但保证证一定一定间间隙（避免隙（避免焊缝焊缝密集，密集，钢钢材材变变脆）脆）27精选ppt第五章第五章 钢钢桁架桁架第五第五节节桁架的桁架的节节点点设计设计2、杆件、杆件轴线轴线：以杆件的形心以杆件的形心线为轴线线为轴线，并在，并在节节点点处处相交于一点相交于一点 角角钢钢肢背到肢背到轴线轴线距离距离Z0取取为为5mm的倍数（的倍数（为为制造方便）制造方便）3、节节点板点板节节点板形状：点板形状：简单规则简单规则，至少有两，至少有两边边平行（一般采用矩形、平行四平行（一般采用矩形、平行四边边形或梯形）形或梯形）节节点板点板边缘边缘与杆件与杆件轴线夹轴线夹角不角不应应小于小于1520中中间节间节点板厚度：决定于腹杆最大内力点板厚度：决定于腹杆最大内力支座支座节节点板厚度：中点板厚度：中间节间节点板厚度点板厚度+2mm节节点板平面尺寸：根据杆件截面尺寸和腹杆与点板平面尺寸：根据杆件截面尺寸和腹杆与节节点板的点板的连连接接焊缝长焊缝长度决定度决定28精选ppt一般一般节节点（无集中荷点（无集中荷载载的的节节点，下弦点，下弦节节点）点）1、腹杆与、腹杆与节节点板的点板的焊缝计焊缝计算算（先（先计计算腹杆内力）算腹杆内力）单单个角个角钢钢肢背肢背 肢尖肢尖 2、弦杆与、弦杆与节节点板的点板的焊缝计焊缝计算算29精选ppt有集中荷载的节点30精选ppt有集中荷载的节点1 1、节节点板伸出弦杆点板伸出弦杆弦杆与弦杆与节节点板的点板的焊缝焊缝承受集中荷承受集中荷载载P P和弦杆内力差和弦杆内力差P由四条由四条焊缝焊缝共同承担：共同承担：内力差内力差31精选ppt2、节节点板点板缩进缩进弦杆表面弦杆表面角角钢钢背：背：用塞用塞焊缝焊缝施施焊焊，只承受荷只承受荷载载P的作用的作用 近似取近似取（塞（塞焊缝质焊缝质量不易保量不易保证证，将，将焊缝焊缝强强度降低）度降低）肢尖肢尖焊缝焊缝：承受弦杆内力差承受弦杆内力差NN和和承受承受NN在肢尖形成的偏心弯矩在肢尖形成的偏心弯矩32精选ppt角钢桁架的节点设计拼接节点33精选ppt支座节点34精选ppt