钢结构原理 第九章 钢桁架与屋盖结构
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设计60中国建筑金属结构钢屋盖设计中的桁架和网架设计要点陈卓【摘要】随着建筑设计中对空间和跨度要求越来越高,钢屋盖的应用越来越普遍,常见的结构形式有平面桁架和空间网架,本文针对钢屋盖设计中的桁架和网架设计要点进行了分析和探讨。
【关键词】桁架结构;网架结构;支座;用钢量1.结构选型常规钢屋盖跨度为30m~60m之间。
一般结构形式为钢网架、钢桁架等。
屋盖结构形式的确定因素,主要是建筑的形状和规则性。
当建筑造型规则性较好时,可以选用钢桁架。
而建筑造型相对复杂时,可以选用钢网架。
桁架结构屋架形式一般有三种:平行弦式,梯形式,三角形式。
各种屋架形式有其适用情况。
无论选用哪种桁架形式,主要原则是:(1)满足建筑功能,主要是净空和排水坡度及造型要求;(2)施工方便,应适当减少杆件和节点的数量和种类;(3)受力合理,使得桁架造型与弯矩图接近。
网架屋架形式也有三种:由四角锥体系组成的正放四角锥网架等,由交叉桁架体系组成的两向正交正放网架,由三角锥体系组成的三角锥网架。
选择的主要原则是平面形状:(1)当平面为圆形,正六边形及近似正六边形时,可选用三角锥体系;(2)当平面为矩形时,边长比大于1.5以上,导荷方式趋于单向受力,宜选用两向正交正放网架;边长比小于1.5时,导荷方式趋于双向受力,宜选用正放四角锥体系[1]。
2.结构尺寸屋架尺寸是屋盖设计中的重要内容,直接决定美观度和经济性。
一般是根据屋架确定的选型,结合经验确定端部尺寸,由屋面坡度和屋面建筑做法(荷载)确定屋架跨中高度,最后综合确定。
3.支座节点支座节点是整个结构中的重要部位,是连接屋盖结构与下部支承结构的纽带。
从概念上讲,受力明确、传力简捷、安全可靠是基本要求,从经济性上讲,构造简单,安装方便。
支座落位于钢筋混凝土柱或砖柱上时,通常设计为铰接。
支座构造包括锚栓、支座底板、节点板、加劲肋等部件,见图1。
鉴于支座的重要性,要保证安全而可靠地传递反力,除了具有足够的强度和刚度之外,还应该满足以下条件:(1)支座节点的构造应与电算模型相符合。
钢结构钢桁架钢结构在现代建筑中扮演着举足轻重的角色,而钢桁架作为钢结构的重要组成部分,更是具有广泛的应用和独特的优势。
钢桁架是一种由钢材组成的桁架结构,通常由上弦杆、下弦杆、腹杆等构件通过节点连接而成。
它具有很高的强度和刚度,能够承受较大的荷载,并且在跨度较大的建筑中表现出色。
从结构形式上来看,钢桁架可以分为多种类型。
常见的有三角形桁架、梯形桁架、平行弦桁架等。
三角形桁架由于其稳定性较好,常用于屋架结构;梯形桁架则在桥梁等结构中较为常见,因为它可以更好地适应不同的跨度和荷载要求;平行弦桁架则具有制作和安装方便的优点,在一些工业厂房和仓库中经常使用。
钢桁架的优点众多。
首先,它的材料强度高,能够在相同的承载能力下,相比其他结构使用更少的材料,从而减轻结构自重,降低基础造价。
其次,钢桁架的制造和安装相对较为简便,可以在工厂预制好各个构件,然后运输到现场进行组装,大大缩短了施工周期。
再者,由于钢材的可重复利用性,钢桁架在建筑拆除后,其钢材还可以回收再利用,符合可持续发展的理念。
在实际应用中,钢桁架在大跨度建筑中展现出了无可替代的作用。
例如,大型体育场馆、展览馆、火车站等公共建筑,往往需要宽敞的无柱空间来满足使用功能的要求,钢桁架结构就能够很好地实现这一目标。
以体育场馆为例,巨大的钢桁架屋顶不仅为观众提供了良好的遮蔽,还营造出了宏伟壮观的建筑形象。
在工业建筑领域,钢桁架也有着广泛的应用。
例如,工厂的厂房常常需要较大的跨度来布置生产线和设备,钢桁架结构可以提供足够的空间,并且能够满足工业生产对结构强度和稳定性的要求。
然而,钢桁架的设计和施工也并非毫无挑战。
在设计过程中,需要精确计算各种荷载,包括恒载、活载、风载、雪载等,以确保结构的安全性和可靠性。
同时,节点的设计也是至关重要的,节点的连接方式和强度直接影响着整个桁架结构的性能。
在施工方面,钢桁架的安装需要高精度的测量和定位,以及专业的施工设备和技术,以保证各个构件能够准确地连接在一起。
钢结构钢桁架在现代建筑领域中,钢结构钢桁架以其独特的优势,成为了众多大型建筑结构的重要组成部分。
钢结构钢桁架不仅具备出色的承载能力,还能够为建筑提供美观而独特的外观效果。
钢结构钢桁架,简单来说,就是由钢材制成的桁架结构。
它通常由一系列的杆件按照一定的几何形状组合而成,通过节点连接形成一个整体。
这些杆件可以是钢梁、钢柱或者各种形状的型钢,而节点则通常采用焊接、螺栓连接等方式进行固定。
钢桁架的形式多种多样,常见的有三角形桁架、梯形桁架、平行弦桁架等。
不同的形式在受力特点和适用场景上有所差异。
例如,三角形桁架具有稳定性好、内力分布均匀的特点,常用于跨度较小的建筑;而平行弦桁架则便于制作和安装,适用于较大跨度的屋架结构。
在设计钢结构钢桁架时,需要充分考虑多种因素。
首先是荷载的情况,包括恒载、活载、风载、雪载等。
这些荷载会对桁架的杆件产生内力,设计时必须确保杆件能够承受这些内力而不发生破坏。
其次是桁架的跨度和高度,这两个参数直接影响着桁架的受力性能和建筑空间的利用效率。
此外,还需要考虑建筑的使用功能、外观要求以及施工条件等因素。
为了保证钢结构钢桁架的质量和安全性,在制造和施工过程中需要严格控制各个环节。
在制造阶段,钢材的选材必须符合设计要求,其质量和性能要经过严格的检验。
杆件的加工精度也至关重要,包括尺寸精度、形状精度和表面质量等。
在焊接和螺栓连接时,要确保焊缝质量和连接强度符合标准。
施工过程同样需要精细管理。
在安装钢桁架时,要保证安装的精度和准确性,避免出现偏差导致结构受力不均。
同时,施工过程中的安全措施也不能忽视,要确保施工人员的人身安全。
钢结构钢桁架在实际应用中有着广泛的场景。
在工业厂房中,它可以作为屋架结构,为厂房提供大跨度的无柱空间,便于设备的布置和生产流程的进行。
在体育场馆、展览馆等大型公共建筑中,钢桁架可以打造出独特的建筑造型,同时满足大跨度的空间需求。
在桥梁建设中,钢桁架桥也具有较高的强度和稳定性,能够承受车辆和行人的荷载。
桁架桁架:一种由杆件彼此在两端用铰链连接而成的结构。
桁架由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构,桁架杆件主要承受轴向拉力或压力,从而能充分利用材料的强度,在跨度较大时可比实腹梁节省材料,减轻自重和增大刚度。
“桁”字念“héng”,由于“桁”字较少使用,误被念为“háng”(行),故此,“行架”由此得名。
桁架的定义:由杆件通过焊接、铆接或螺栓连接而成的支撑横梁结构,称为“桁架”。
桁架的优点是杆件主要承受拉力或压力,可以充分发挥材料的作用,节约材料,减轻结构重量。
常用的有钢桁架、钢筋混凝土桁架、预应力混凝土桁架、木桁架、钢与木组合桁架、钢与混凝土组合桁架。
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杆件间的结合点称为节点(或结点)。
根据组成桁架杆件的轴线和所受外力的分布情况,桁架可分为平面桁架和空间桁架。
屋架或桥梁等空间结构是由一系列互相平行的平面桁架所组成。
若它们主要承受的是平面载荷,可简化为平面桁架来计算。
平面桁架组成桁架的杆件的轴线和所受外力都在同一平面上(图1)。
平面桁架可视为在一个基本的三角形框上添加杆件构成的。
每添加两个杆,须形成一个新节点才能使结构的几何形状保持不变。
这种能保持几何坚固性的桁架叫作无余杆(或叫无冗杆)桁架。
如果只添加杆件而不增加节点,就不能保持桁架的几何坚固性,这种桁架叫作有余杆(或叫有冗杆)桁架。