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轻型钢屋架设计
1
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§
三角形屋架
三角拱屋架
梭形屋架
圆钢屋架
小角钢屋架
薄壁型钢屋架
常用的轻型钢屋架有三角形角钢屋架、三角形钢管屋
架、三角形圆钢屋架、三角拱屋架和梭形屋架。
由于大家对普通钢屋架都很熟悉了,故本章仅介绍轻
型钢屋架与普通钢屋架不同之处。
屋架形式的选用宜根据建筑物的使用要求、屋面材料、
天窗形式及尺寸、屋架与柱的连接方式、屋盖的整体刚度
等因素确定。
轻型钢屋架按结构形式分为
按所用的材料分为
2
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三角形屋架通常用于有桥式吊车的工业建筑,三角形
角钢屋架的跨度一般为9~18m,三角形薄壁型钢屋架的
跨度一般为12~24m;
三角拱屋架和梭形屋架多用于无吊车的工业与民用建
筑,三角拱屋架的跨度一般为9~18m;梭形屋架的跨度
为9~15m,柱距3~;
有一些实际工程中已超出了上述范围。
常用的屋面材料和结构形式
序号
屋面材料
坡度
标志檩距(m)
结构形式
1
纤维水泥小波瓦
1/3~1/
三角形屋架三角拱屋架
2
纤维水泥中波瓦
1/3~1/
,
(加筋)
三角形屋架三角拱屋架
3
纤维水泥大波瓦
1/3~1/
三角形屋架三角拱屋架
3
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轻型钢屋架杆件截面的大小根据计算确定,但最小厚
度(或直径)建议不小于下表的要求。
屋架杆件截面的最小厚度(或直径)(mm)
§5-2三角形角钢屋架
三角形角钢屋架广泛应用于中小型工业厂房、仓库及
辅助性建筑物中,屋架的跨度一般为9~18m,柱距6m,
吊车吨位一般不超过5t,如超出上述范围,设计中宜采取
适当的措施,如增强支撑系统、加强屋面刚度等。
截面形式
上、下弦杆
主要腹杆
次要腹杆
角钢
4
4
4
圆钢
φ14
φ14
φ14
薄壁方管
2
2
薄壁圆钢
2
2
附注:圆钢不宜用作屋架的上弦杆
4
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三角形角钢屋架具有用料省、自重轻、技术经济指标
好,节点构造简单、制作安装方便等优点,屋架用钢量为
4~6kg/m2。
§5-3三角拱屋架
5-
三角拱屋架由两根斜梁和一根水平拱拉杆组成,其外
形如图(a)所示,斜梁的截面形式可分为平面桁架式和空间
桁架式两种,如图(b)所示。
斜梁为平面桁架式的三角拱屋架,杆件较少,受力简
单明确,制造简单,但侧向刚度较差,适用于跨度较小的
屋盖,斜梁截面高度与斜梁长度的比值不得小于1/8。
斜梁为空间桁架式的三角拱屋架,杆件较多,制造较
费工,但侧向刚度较大,适用于跨度较大的屋盖。
(a)
(b)
5
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5-
可以采用下列方法计算屋架内力:
,通过计算机分析
得到各杆内力和支座反力。
,然后利用截面法
求出拱拉杆拉力和顶铰反力,最后求解斜梁各杆内力。
①平面桁架式斜梁的内力分析
如普通钢屋架一样计算斜梁桁架的内力。
②空间桁架式斜梁的内力分析
空间桁架式斜梁由两个平面桁架组成,可采用下列
两种方法计算杆件内力:
(a)将空间桁架分解为两个平面桁架分别计算,
即把作用在斜梁上的荷载和各反力平均分配到两片斜
面桁架上,再按平面桁架进行内力计算。
6
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5-
平面桁架式斜梁的上弦杆采用两个角钢
组成的T型截面,空间桁架式斜梁的上弦杆
为由两个角钢组成的分离式截面。
三角拱斜梁节间的划分应与檩条的间距相协调,避免
上弦杆存在节间荷载,腹杆的倾角以40°~60°为宜。
腹杆多采用圆钢截面做成V形,
加工时可以连续弯成“蛇形”,如
图所示。
斜梁的下弦杆可采用单角钢、单圆钢、双圆钢。
圆钢截面的下弦杆,多用双圆钢并列组成,中间施以
间断焊缝,间断焊缝可以避免节点处焊缝过于集中。
7
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三角拱屋架的斜梁大多采用圆钢腹杆,由于设计构造
上的原因,节点处各杆件的重心线多未汇交于一点,因而
在节点处引起偏心力矩,如图所示。
试验和分析表明,节点偏心对轻型
钢结构的影响是不能忽视的。
节点偏心对各杆件承载能力的影响大小主要与杆件的
截面形式、截面抵抗矩的大小等因素有关。
从截面形式来看,相同面积的角钢比圆钢截面的抵抗
矩大,故节点偏心的影响就小;从杆件类别来看,节点偏
心对上弦杆影响较小、下弦杆较大、腹杆最大。
在设计中尽量设法减小偏心值,节点偏心矩引起的偏
小力矩可近似地按节点处各杆件的线刚度比分配。
e1
e2
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为了消除节点偏心的不利影响,也可采用节点无偏心
的作法,如图所示。
这种作法,有的焊缝长度难以满足要求,有的增加了
焊缝的焊接工作量,应用较少。
§5-4梭形屋架
5-
梭形屋架上弦为角钢、
双下弦为圆钢的空间桁架,
属于小坡度的屋盖结构体
系,如图所示。
截面形式分为A型截面、
B型截面、C型截面三种。
(a)
(b)
(c)
(b)梭形屋架平面图
(a)梭形屋架立面图
(c)A型
(d)B型
(e)C型
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5-
屋架的跨度为L,矢高为f,其高跨比f/L,一般为
1/9~1/12,如图所示。
屋架的上矢高f1根据屋面坡
度确定,下矢高f2根据f1确定。
据试验结果分析上矢高f1等于或接近下矢高f2是比较
合理的。
屋架的上弦杆一般采用10个节间,也可以采用8个或
12个节间。
A型截面的上弦杆采用单角钢肢尖朝上的V型
截面,腹杆及下弦杆均采用圆钢组成两片平面桁架,
下弦杆的节点处用短圆钢撑开,形成一个空间桁架。
B型截面的上弦杆采用两个角钢组成的T型截
面,腹杆、下弦杆及其它构造与A型截面基本相同。
f1
f2
f
A型
B型
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