普通梯形鋼屋架設(shè)計總結(jié)
本文總結(jié)了普通梯形鋼屋架設(shè)計的關(guān)鍵要點。介紹了梯形鋼屋架的基本原理和結(jié)構(gòu)特點,強(qiáng)調(diào)了其承載能力強(qiáng)、空間利用率高等優(yōu)點。詳細(xì)闡述了梯形鋼屋架的設(shè)計步驟,包括荷載分析、截面設(shè)計、支撐系統(tǒng)選擇等關(guān)鍵步驟。在設(shè)計過程中,還需要考慮材料的力學(xué)性能、焊接工藝等因素,以確保設(shè)計的合理性和可靠性。還提出了一些設(shè)計中的注意事項,如考慮地震影響、優(yōu)化結(jié)構(gòu)布局等,以適應(yīng)不同工程需求。通過實例分析,展示了梯形鋼屋架在實際工程中的應(yīng)用效果,驗證了其設(shè)計的有效性和實用性。本文為梯形鋼屋架設(shè)計提供了全面而深入的總結(jié),對于相關(guān)領(lǐng)域的工程師和學(xué)者具有一定的參考價值。
一、普通梯形鋼屋架設(shè)計概述
- 梯形鋼屋架是一種常見的屋架結(jié)構(gòu)形式,在工業(yè)廠房、倉庫、展覽館等大型公共建筑中廣泛應(yīng)用,具有結(jié)構(gòu)簡單、受力合理、施工方便等優(yōu)點 。
- 屋架的外形常用的有梯形、三角形和平行弦等幾種,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,剛接可使建筑物橫向剛度提高 。
二、主要尺寸確定
- 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)。屋架的計算跨度是兩端支座反力的距離,在大多數(shù)狀況下計算跨度比公稱跨度小。對于封閉結(jié)合,計算跨度 = 標(biāo)志跨度 - 2×(150 - 300) 。
- 跨中高度:由經(jīng)濟(jì)要求、剛度要求、運輸界限和屋面坡度等因素確定。依據(jù)屋架的允許撓度可決定最小高度,最大高度則取決于運輸界限(如鐵路運輸界限為3.85m);屋架的經(jīng)濟(jì)高度是依據(jù)上下弦桿和腹桿的總重量最小的條件確定。一般陡坡梯形屋架取h = 0.5 - 1.0m,緩坡梯形屋架取h = 1.8 - 2.1m 。
- 端部高度:與柱剛接的梯形屋架,端部高度一般為(1/12 - 1/16)l,通常取2.0 - 2.5m;與柱鉸接的梯形屋架,端部高度1.5 - 2.0m。在多跨房屋中,各跨屋架的端部高度應(yīng)盡可能一樣 。
三、起拱要求
- 跨度≥24m的梯形屋架,當(dāng)下弦無曲折時,宜起拱,拱度v = l/500。起拱的方法一般是使下弦成直線彎折而將整個屋架抬高,即上、下弦同時起拱 。
四、支撐布置
- 支撐布置的必要性:屋架是屋蓋構(gòu)造中最主要的承重構(gòu)件,雖然屋架之間有檁條或屋面板聯(lián)系,但仍舊是一不穩(wěn)定的空間體系 。
- 布置原則:
- 在設(shè)置有縱向支撐的平面內(nèi)必須同時設(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)置能獨立構(gòu)成空間穩(wěn)定構(gòu)造的支撐系統(tǒng)。
- 傳遞風(fēng)力、吊車水平力和水平地震作用的支撐,應(yīng)能使外力由作用點盡快地傳遞到構(gòu)造的支座。
- 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)點的連接強(qiáng)度 。
- 具體支撐布置:
- 上弦橫向水平支撐:在有檁體系或僅承受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,一般應(yīng)設(shè)置在房間的兩端或橫向溫度伸縮縫間區(qū)段的兩端的第一個柱間。在非地震區(qū)當(dāng)承受山墻承重或抗震設(shè)防烈度6、7度有天窗時,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柱間,但第一柱間必須用剛性系桿與端屋架上弦牢固連接。兩個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,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:一般和上弦橫向水平支撐布置在同一開間,它們和相鄰的兩個屋架組成一個空間桁架體系。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: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 。
五、結(jié)構(gòu)設(shè)計綜合考慮因素
- 根據(jù)承載能力和穩(wěn)定性要求,選擇合適的弦桿截面形式和尺寸、腹桿截面形式和尺寸以及節(jié)點板截面形式和尺寸 。
- 分析屋架在不同工況下的承載能力和穩(wěn)定性,包括風(fēng)、地震等動態(tài)作用下的響應(yīng)和振動特性,確定屋架的合理跨度和高度以滿足建筑功能和使用要求 。
- 分析屋架的抗震性能和抗風(fēng)能力,確保結(jié)構(gòu)安全可靠,確定屋架的臨界承載力和失穩(wěn)模式,為結(jié)構(gòu)加固和優(yōu)化提供依據(jù) 。
梯形鋼屋架的經(jīng)濟(jì)高度計算方法
梯形鋼屋架與三角形屋架對比
梯形鋼屋架的起拱技術(shù)要點
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梯形鋼屋架在地震區(qū)的設(shè)計要點
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