大跨建筑结构设计要点

邻焊缝焊趾间净距不宜小于2.5t ”。同样，这些规定不能理解为杆件间间隙愈大愈
好，在某些情况如出现矛盾，应妥善处理。
随着热轧H型钢在我国投产，剖分T型钢用于桁架弦杆或腹杆的情况越来越多 。T 型钢桁架的优点是：无离缝、防腐易处理、用钢量省。
问题： （1）节点施工不方便； （2）节点构造方式不同，节点内的应力状态更加复杂，同时，对节点受力研 究不够，故规范公式均不适用； （3）板件的局部稳定难以满足规范的规定。
参考书目： 1.《大跨空间结构》 张毅刚等编 机械工业出版社； 2.《大跨空间结构》完海鹰编 中国建筑工业出版社； 3.《网架结构设计与施工规程》JGJ7-91； 4.《空间结构设计与施工》 东南大学出版社；
大跨与空间钢结构主要用于公共建筑，如大会 堂、影剧院、展览馆、音乐厅、体育馆、加盖体育 场、航空港等。
上海浦东国际机场
上海浦东国际机场候机楼屋架梁跨度83m，跨中高度超过11m，单榀屋架 梁重55吨。
为了增加屋架结构的刚度，同时为保证屋架梁在风吸力作用下始终处于 受拉状态，下弦布置了一根预应力钢索，对下弦施加足够的预应力。
（1）角钢（或T型钢）桁架
一般用节点板连接，过去采用的方法是按桁架弦杆或腹杆的最大内力选择节 点板厚，当受力较复杂时不可靠。国外有些规范（如美国AISC规范）规定需进行 计算。
2 框架结构体系
与梁式结构体系相比，框架式体系比较经济，且横梁高度可以取得比梁式 结构的高度小，刚度也较大，常用于工业建筑。
大跨度结构也用于工业建筑，如飞机制造厂的 总装配车间、飞机库、造船厂的船体结构车间等等。 这些建筑采用大跨结构是受装配机器（如船舶、飞 机）的大型尺寸或工艺过程要求所决定的。
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大跨度结构的跨度没有统一的衡量标准，国家标准《钢结构设计规范》、 《网架结构设计与施工规程》将60m以上定义为大跨度结构，计算和构造均有 特殊规定。我国目前最大跨度做到340m，以钢索和膜材做成的索膜结构最大已 做到320m。
常用形式： （1）角钢（或T型钢）桁架 （2） H型钢重型桁架* （3）钢管桁架（圆钢管或矩形管）*
桁架设计的难点在节点和支座，跨度大于35～40m时，梁式结构的支座之一 必须作成可移动的，以减小对支承墙体或支柱传递的横向反力，横向反力一般由 屋架下弦的弹性变形产生。*
上海证券大厦
连接两幢主楼的天桥 桁架跨度63m，共支承着从 17层至26层共8个楼层，采用 了H型钢重型桁架。
106.8%，考虑到国外多数国家对应力扩散角均取为
300，为与国际接轨且误差较小，Βιβλιοθήκη Baidu议取=300。
有效宽度法适用于腹杆与节点板采用侧焊、围焊、铆钉、螺栓等多种连接 情况，（采用铆钉或螺栓连接时，be应取为有效净宽度）。
桁架节点板厚度选用表
一般的钢结构教科书和手册均列有“桁架节点板厚度选用表”，但都系互相参 考，缺乏科学依据。这次该研究组先制作了N- t/b关系表（N为腹杆最大拉力；t为 节点板厚度；b为连接肢宽度），反映了侧焊缝焊脚尺寸hf1、hf2的影响。同时又在 上述参数组合的最不利情况下，重新整理出偏于安全的N—t表。相对来说它比以往 的N—t表更符合实际。
88规范后的90年代，重庆钢铁设计研究院会同云南省建筑设计院作了一系列 双角钢杆件桁架节点板的试验，其中受拉试件16个，受压试件8个。从而总结出用 撕裂面法推导出来的公式。
由于桁架节点板的外形往往不规则，同时，一些受动力荷载的桁架还需要计 算节点板的疲劳，用撕裂面法推导出来的公式计算比较麻烦。故参照国外多数国 家的经验，规范建议对桁架节点板也可采用有效宽度法进行承载力计算。
1 梁式结构体系
梁式结构体系一般采用简支桁架的形式，桁架 的优点是制作与安装都比较简单，其上、下弦及腹 杆仅承受拉力或压力，对支座也没有横推力。
适用跨度：4060m，更大的跨度由于耗钢量 过大而不经济。
重点是支撑系统的布置，对保证整个结构体 系 的整体刚度是非常重要的。
大跨度梁式结构的外形及腹杆体系，决定于跨度、屋面型式及吊天棚结构的 形式，常用的有梯形和拱形桁架。按重量最优确定的桁架的高跨比一般为1/6～ 1/8。
有效宽度法假定腹杆轴力Ｎ通过连接件在节点板内按照应力扩散角度传至连 接件端部与N 相垂直的一定宽度范围内，称为有效宽度be 。
假 定 be 范 围 内 的 节 点 板 应 力 达 到 fu ， 并 令 be·t·fu=Nu(节点板破坏时的腹杆轴力)，按此法拟合的 结果，当应力扩散角=270时精度最高，计算值与试 验 值 的 比 值 平 均 为 98.9% ； 当 =300 时 ， 比 值 为
大跨度结构主要是在自重荷载下工作，主要矛盾是减轻结构自重，故最适 宜采用钢结构。在大跨度屋盖中应尽可能使用轻质屋面结构及轻质屋面材料， 如彩色涂层压型钢板、压型铝合金板等。
主要分为两大类：
平面结构体系
梁式体系 框架式体系 拱式体系
空间结构体系
实体结构类：薄壳、折板结构 网格结构类：网架及网壳结构 张力结构类：悬索结构、膜结构 混合结构类
为保证节点板受压时的稳定，桁架杆件间间隙不能太大，例如有竖腹杆的节点
板（或自由边有加劲的节点板）
，不能理解为c 值愈小愈好。规范
规定“弦杆与腹杆、腹杆与腹杆之间的间隙，不应小于20mm”，是由于间隙过小，
焊于5接0m残m余”；应同力时影还响c规过定大在1。工而5t作对温吊2度车3-桁20/5架Cf，地y为区避的免桁疲架劳，破为坏防又冷规脆定，此“间腹隙杆“与不弦宜杆小相
（2）H型钢重型桁架
桁架节点铰接是一种近似，条件是杆件较细长，以H型钢作弦杆或腹杆的重型 桁架，设计时应注意节点的次应力，或按刚接节点设计，对重要的节点还应进行
有限元分析。
（3）钢管桁架（圆管或矩形管）
钢管桁架节点受力复杂，原88规范只有直接焊接的平面桁架式圆管结构的条 文。近几年同济大学对圆钢管空间桁架节点作了一些试验和分析；哈工大对直接 焊接的方管桁架结构（主管为方管，支管为方管或圆管）的节点作了一些试验和 分析，《钢结构设计规范》修订时，其成果已部分纳入。