特种钢结构设计.

第一章 钢管空间梭形屋架设计与应用

§1-1 钢管空间梭形屋架外形尺寸确定原则

所谓梭形屋架，其形状两端尖中间粗，如同织布的梭子。其受力合理，外形漂亮主要用于屋面为石棉瓦和压型钢板的轻型钢结构厂房。

一、外形尺寸的确定

通常根据荷载大小 h/l =201~131，其中h/l =15

1 经济性比较好； α值最好在30-55度之间，个别夹角不在这一范围要尽量接近。

d 1= d 2 d 3 = d 1 d= (1.2~1.5) d 1

二、形式的选择

通常房屋跨度不大时，尽量选用正三角形断面，跨度大选倒三角形。

L > 40.0m S >8.0m 采用倒三角形

b/h 或c/h=31~2

1 二、梭形屋架特点

1、正三角形：上小下大 重心低，自身稳定性好，经济性好

2、倒三角形： 支撑条件好，抗扭刚度大，用钢量少。檩条用钢量少。施工麻烦经

§1-2 构造要点

一、构件之间的比例关系

设计屋架必须考虑节点强度，而恰当选择构件的尺寸十分关键。

包括 d 1/d 0 (d 1：腹杆直径，d 0：弦杆直径)；t 0/t 1 (t 1：腹杆壁厚，t 0：弦杆壁厚) d 0/t 0 腹杆间隙 a

通常应满足：d 1/d 0 <1

t 0/t 1 = 2.0 ~ 3.0

d 0/t 0= 20 ~ 30

a ≥t 1+t 2

a 间隙值不能过大，否则节点强度降低，弦杆与腹杆轴线夹角不宜小于30° 为了满足焊接要求，保证根部焊透腹杆间距也不能够小。

二、主要节点形成

单平面K 型节点较好，受力好，加工简单，施焊方便，负偏心全部搭接节点形式最差。

三、檩条与屋架连接

1、檩条用钢：Z 型、C 型、槽钢

2、连接方式： 焊接：用连接板焊在上弦 螺栓：用高强螺栓，尽量避免焊接与螺栓连接并行及高空焊接量，节点处必须放檩条

§1-3 简化计算方法

一、屋架内力和挠度计算

方法：把屋架上弦竖向载荷分解到平面屋架上，进行计算。把P i 分成P i ’作用在高为h ’的屋架上把屋面载荷集中到节点上，一般不进行挠度计算，

计算时f j = EA L N N P R

二、上弦局部弯矩计算

1、端节弯矩0.8Mo

2、其他节间弯矩0.6 Mo

3、Mo单跨简支架最大弯矩

三、关于计算长度、支撑、水平系杆设置的考虑

计算长度在任意平面内取几何长度，即节点间距。在屋脊处设置水平杆件做支撑同时上弦节点处设檩条。支撑通常选钢管。

五、节点强度计算：

要求：各节点、腹杆受力不得大于按下式计算的承载力

1、单平面K型

⑴受压腹杆承载力设计值

2、双平面KK 型

受压腹杆：

受拉腹杆：

3、单平面Y 型

(1)受压腹杆

(2)受拉腹杆

六、连接焊缝计算

近似按全周角焊缝计算

w f f ：查表得到，焊缝强度设计值

§1-4 正三角形屋架计算

§1-5 倒三角形屋架计算

一、计算方法

方法：详细分析受力情况，求出各杆件内力，验算强度、稳定性、刚度是否合格 教法：详细做书上 P11 例题

时间50分钟 要求不仅会计算 会查内力选用表

第二章 折式钢屋架设计与施工

§2-1 设计

一、外型尺寸确定

根据受力与功能要求通常 h/l =201~131，其中h/l =15

1 经济性比较好； α值最好在30-55度之间，个别夹角不在这一范围要尽量接近。 节间距h/l =

201~131，其中h/l =151 经济性比较好；

二、杆件材料选型及构造特点

1、上下弦为双角钢，腹杆为钢管

2、上弦为双角钢，腹杆为钢管，下弦为单角钢

3、上弦腹杆为钢管，下弦为双角钢

4、弦杆腹杆皆为角钢

5、下弦腹杆为钢管，上弦为双角钢

6、弦杆、腹杆全部为钢管

1、2种型式最多，4种构造麻烦，应用较少

三、简化计算法

1、屋架内力简化计算

2、角钢与角钢股连接焊缝简化计算

§2-3 吊装与安装方法

一、分片吊装

下料、制成单片、组成V型吊装单元

二、多篇吊装

定义：把数个V型单元铝周边加上必要的临时支撑，在地面上组装成W形、VVV 形等多片单元

§2-4 工程实例

方法：根据杆件受力情况，计算折式钢屋架内力，验算强度、刚度、稳定性 例题见：P55

第三章 人字形折式钢屋架设计与施工

§3-1 设计

一、屋架几何尺寸的确定与布置

h/l =1/40~1/10，其中h/l =15

1 经济性比较好；f/l=1/10—1/5α值最好在45度左右。

选择矢高f ，矢高大小由屋面的坡度来决定

一般：载荷大，取值较大，载荷小，取值较小一般α1=45°这样可确定纵波款β1值 支撑可采用支撑梁，支撑桁架与柱的连接方式有两种

①柱头与桁架下弦相连

②柱头与桁架上弦相连

二、杆件之间连接形式

1、上弦采用双角钢、腹杆钢管、下弦单角钢

2、上弦双角钢，其他未钢管

3、下弦双角钢、其他钢管

4、上下弦双角钢，腹杆钢管

5、全部为钢管

所有形式都是腹杆与弦杆直接连接，无需节点板

三、简化计算方法

这种静定空间结构，可取出一个单元来计算内力和挠度，两对腹杆内力和相等 在P i 作用下，用图解法，求各杆内力

§3-2 施工

一、方法

屋架先下料放大，按实际尺寸做好加工成V 型或 w 型单元,如果腹杆为钢管，先用板封闭两端然后切口插入到上下角钢肢上焊接将V 型单元运至现场，在组装架上，组装成一定宽度的吊装单元安装.