(23)--第三章第五讲钢结构设计.ppt

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1、2）截面选择）截面选择u 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56种；种；最小角钢最小角钢 L454，L56364；跨度跨度L18m 的小角钢屋架不受此限。的小角钢屋架不受此限。u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：压杆间距：压杆 拉杆拉杆 数量：不小于数量：不小于2 2个。个。aabb5080i-单个角钢的回转半径。单个角钢的回转半径。u桁架杆件截面选择：桁架杆件截面选择：拉杆：拉杆：强度，刚度。强度，刚度。压杆：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。

2、确定截确定截面型式面型式初选初选截面截面截面截面验算验算截面截面调整调整双角钢压杆和轴对称放置的单角钢压杆，长细比计算双角钢压杆和轴对称放置的单角钢压杆，长细比计算:等边双角钢截面4.4.屋架节点设计：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；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。接角钢在两弦杆间直接传力。（1）节点设计的一般原则）节点设计的一般原则:u

3、 双角钢截面杆件轴线（型钢形心轴线）的确定：双角钢截面杆件轴线（型钢形心轴线）的确定：焊接桁架：将角钢肢背与形心间距离调整为焊接桁架：将角钢肢背与形心间距离调整为5mm的倍数。的倍数。螺栓连接：角钢的最小线距来汇交。螺栓连接：角钢的最小线距来汇交。45(45.8）35(35.3)2L140X90X102L110X70X6u截面改变时桁架弦杆轴线：截面改变时桁架弦杆轴线：角钢肢背平齐；角钢肢背平齐；取两段角钢形心中线作为桁架弦杆轴线；取两段角钢形心中线作为桁架弦杆轴线；u角钢的切断面应与其轴线垂直，需要斜切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。以便使节点紧凑时只能切肢

4、尖。错误做法错误做法正确做法正确做法u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。偏心力矩：偏心力矩：Ki-第第i杆的线刚度：杆的线刚度：当当偏心偏心e0.05h时时,应考虑偏心对杆件产应考虑偏心对杆件产生的生的附加弯矩附加弯矩，按偏，按偏心受力构件计算各杆心受力构件计算各杆的强度和稳定。的强度和稳定。各杆偏心力矩：各杆偏心力矩：Mu节点板上各杆件之间的间距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，为施焊方便，且避免焊缝过分集中致使材质变脆，受静载时受静载时:受动载时受动载时:u节点板设计：节点板设计：节点板的形状和尺寸根据腹杆与

5、节点板连接焊缝确定。节点板的形状和尺寸根据腹杆与节点板连接焊缝确定。l梯形和平行弦屋架的节点板厚度由梯形和平行弦屋架的节点板厚度由腹杆最大内力腹杆最大内力确定，确定，l三角形屋架节点板厚度由三角形屋架节点板厚度由上弦杆内力上弦杆内力决定。决定。l在一榀屋架中支座节点板厚度可以较其他节点板厚度大在一榀屋架中支座节点板厚度可以较其他节点板厚度大 2mm2mm，增大节点板的厚度可提高腹杆屈曲荷载的，增大节点板的厚度可提高腹杆屈曲荷载的40%40%（实验）。（实验）。u节点板的拉剪破坏：节点板的拉剪破坏：i-第第i 段的拉剪折算系数段的拉剪折算系数;i-第第i 段破坏线与拉力轴线的夹角段破坏线与拉力轴

6、线的夹角;Ai=tli 第第i 段破坏面的截面积段破坏面的截面积;u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：be-节节点板的有效宽度，当用点板的有效宽度，当用 螺栓连接时，应取净宽度螺栓连接时，应取净宽度;t-板件厚度板件厚度;-应力扩散角，取应力扩散角，取3030。c为受压腹杆连接肢端面中点沿腹杆轴线方向至弦杆的净为受压腹杆连接肢端面中点沿腹杆轴线方向至弦杆的净距离，距离，t 为节点板厚度。为节点板厚度。u由试验研究，节点板在斜腹杆压力作用下的稳定性应由试验研究，节点板在斜腹杆压力作用下的稳定性应符合下列要求：符合下列要求：对对有竖有竖腹杆的节点板，当腹杆的节点板，当在任何情

7、况下在任何情况下c/t不得大于不得大于 。时，可不计算稳定，否则应进行稳定计算。时，可不计算稳定，否则应进行稳定计算。对无对无竖腹杆的节点板，竖腹杆的节点板，当当时，节点板的稳定承载力可取为：时，节点板的稳定承载力可取为：用上述方法计算桁架节点板强度和稳定应满足下列要求：用上述方法计算桁架节点板强度和稳定应满足下列要求：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3030斜腹杆与弦杆夹角应在斜腹杆与弦杆夹角应在30306060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。在任何情况下在任何情

8、况下c/t 不得大于不得大于当当时，应进行稳定计算，时，应进行稳定计算，（2 2）节点的计算与构造）节点的计算与构造:1 1）上弦节点：）上弦节点：腹杆与节点板的连接角焊缝：腹杆与节点板的连接角焊缝：肢背焊缝：肢背焊缝：肢尖焊缝：肢尖焊缝：计算方法计算方法1 1：上弦肢背槽焊缝的计算公式为：上弦肢背槽焊缝的计算公式为：上弦肢尖角焊缝的计算公式为：上弦肢尖角焊缝的计算公式为：集中荷载集中荷载P及上弦节点相邻节间的内力差（及上弦节点相邻节间的内力差（N1-N2）由）由角钢肢背、肢尖焊缝承受。角钢肢背、肢尖焊缝承受。肢背焊缝肢背焊缝:P肢尖与节点板的角焊缝肢尖与节点板的角焊缝:N1-N2，M=（N1

9、-N2）e。计算方法计算方法2 2：上弦肢背槽焊缝的计算公式为：上弦肢背槽焊缝的计算公式为：上弦肢尖角焊缝的计算公式为：上弦肢尖角焊缝的计算公式为：2 2）下弦节点）下弦节点 下弦肢背与节点板连接角焊缝：下弦肢背与节点板连接角焊缝：下弦肢尖与节点板连接角焊缝：下弦肢尖与节点板连接角焊缝：下弦节点受力：下弦节点受力：弦杆内力差：弦杆内力差：N1-N2悬挂荷载：悬挂荷载：PN1N2P3 3）屋脊节点）屋脊节点 构造：拼接角钢的弯折角用热弯或焰割形成；构造：拼接角钢的弯折角用热弯或焰割形成；切肢切棱；切肢切棱；设安装螺栓；设安装螺栓；u当上弦坡度较小时当上弦坡度较小时在屋脊节点的一边每条拼接焊缝的计

10、算长度按弦杆最大内力在屋脊节点的一边每条拼接焊缝的计算长度按弦杆最大内力由下式计算：由下式计算：拼接角钢所需的长度：拼接角钢所需的长度：计算上弦与节点板的连接焊缝时，计算上弦与节点板的连接焊缝时，假定节点荷载假定节点荷载P P 由上弦角钢肢背处的槽焊缝承受由上弦角钢肢背处的槽焊缝承受，按下式计算。，按下式计算。上弦角钢肢尖与节点板的连接焊缝按上弦内力的上弦角钢肢尖与节点板的连接焊缝按上弦内力的15%计算，计算，并考虑偏心弯矩并考虑偏心弯矩 M=0.15Ne。u当屋架上弦的坡度较大时当屋架上弦的坡度较大时，拼接角钢与上弦杆之间的连接焊缝按上弦内力计算。拼接角钢与上弦杆之间的连接焊缝按上弦内力计算

11、。上弦杆与节点板之间的连接焊缝计算时，取上弦内力的竖向上弦杆与节点板之间的连接焊缝计算时，取上弦内力的竖向分力与节点荷载的合力，和上弦内力的分力与节点荷载的合力，和上弦内力的15%两者中的较大值。两者中的较大值。4 4）下弦跨中拼接节点）下弦跨中拼接节点 计算时按与计算时按与下弦截面等强度下弦截面等强度考虑，在拼接节点一边每条焊缝考虑，在拼接节点一边每条焊缝的计算长度为：的计算长度为：式中，式中，A下弦角钢截面总面积下弦角钢截面总面积。下弦与节点板的连接焊缝。按两侧下弦较大内力下弦与节点板的连接焊缝。按两侧下弦较大内力的的15%15%和两侧下弦的内力差两者中的较大值计算。和两侧下弦的内力差两者

12、中的较大值计算。应力集中较大5 5）简支支座节点（平板式支座）简支支座节点（平板式支座）节点板节点板加劲肋加劲肋底板底板锚栓锚栓组成组成锚拴处理锚拴处理:锚拴孔为圆型或豁孔，直径锚拴孔为圆型或豁孔，直径=（22.5）d,垫板孔径垫板孔径=d+(12mm)加劲肋作用：加劲肋作用：保证支座节点的侧向刚度；保证支座节点的侧向刚度；使支座底板受力均匀；使支座底板受力均匀；减少底板弯矩。减少底板弯矩。支座节点力的传递路径：支座节点力的传递路径：屋架杆件屋架杆件合力合力R R节点板节点板加劲肋加劲肋底板底板节点板与加劲肋间焊缝节点板与加劲肋间焊缝节点板、加劲肋与底板焊缝节点板、加劲肋与底板焊缝u支座节点的

13、计算：支座节点的计算：底板：底板：底板面积：底板面积：底板厚度：按均布荷载下板的抗弯计算，底板厚度：按均布荷载下板的抗弯计算，将基础反力看成均布荷载将基础反力看成均布荷载q,底板被节底板被节 点板和加劲肋分成点板和加劲肋分成4块两相邻边支撑的块两相邻边支撑的 板，其单位宽度的弯矩为：板，其单位宽度的弯矩为：加劲肋：按悬臂梁计算。加劲肋：按悬臂梁计算。加劲肋与节点板间竖向焊缝加劲肋与节点板间竖向焊缝L:焊缝受力：焊缝受力：焊缝验算焊缝验算:支座节点板、加劲肋与支座底板的水平焊缝支座节点板、加劲肋与支座底板的水平焊缝H：传递全部反力传递全部反力R。lw-节点板、加劲肋与底板的水平焊缝总长度。节点板

14、、加劲肋与底板的水平焊缝总长度。5.屋架施工图：屋架施工图：在图纸左上部绘制索引图在图纸左上部绘制索引图。对称桁架，一半注明杆件几何长度，另一半注明杆件内力。对称桁架，一半注明杆件几何长度，另一半注明杆件内力。梯形屋架梯形屋架L24m，三角形三角形L15m,应予起拱应予起拱f=L/500。施工祥图中，主要图面用以绘制屋架的正立面图、上下弦施工祥图中，主要图面用以绘制屋架的正立面图、上下弦的平面图、侧面图，安装节点及特殊零件大样图，材料表。的平面图、侧面图，安装节点及特殊零件大样图，材料表。比例尺：杆件轴线为比例尺：杆件轴线为1：201：30，节点为，节点为1：101：15。定位尺寸：定位尺寸：

15、轴线至肢背的距离，节点中心至腹杆等杆件近轴线至肢背的距离，节点中心至腹杆等杆件近端的距离，节点中心至节点板上、下、左、右的距离端的距离，节点中心至节点板上、下、左、右的距离。螺。螺孔位置要符合型钢线距表和螺栓排列规定距离要求，焊缝孔位置要符合型钢线距表和螺栓排列规定距离要求，焊缝应注明尺寸应注明尺寸。各零件要进行详细编号，按各零件要进行详细编号，按主次、上下、左右顺序主次、上下、左右顺序进行。进行。施工图中的文字说明应包括不易用图表达以及为了简化图施工图中的文字说明应包括不易用图表达以及为了简化图面而易于用文字集中说明的内容，如：钢材标号、焊条型面而易于用文字集中说明的内容，如：钢材标号、焊条型号、焊缝形式和质量等级、图中未注明的焊缝和螺栓孔尺号、焊缝形式和质量等级、图中未注明的焊缝和螺栓孔尺寸以及防腐、运输和加工要求。寸以及防腐、运输和加工要求。钢屋架设计-小结理解桁架杆件计算长度的物理意义；理解桁架杆件计算长度的物理意义；掌握桁架杆件平面内外计算长度取值的原则；掌握桁架杆件平面内外计算长度取值的原则；掌握桁架杆件截面形式的选取原则（等强设计）掌握桁架杆件截面形式的选取原则（等强设计）了解桁架节点设计方法；了解桁架节点设计方法；了解屋架构造的一般要求；了解屋架构造的一般要求；