[优质文档]大跨度钢结构
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格构式框架的横梁高跨比宜在跨度的1/20 1/12范围选 取
格构式框架立柱的宽宜取其横梁的节间长度(卸载效应) 折线弓形框架接近于拱形结构的力学性能 常用于高度相对较大(跨度约40 50m，高度约 15 20m)的建筑物 横梁高度和立柱宽度皆在跨度的1/25 1/15范围选取 应用 主要应用于工业建筑物中
6
第二章 平面结构
u 2.1：梁式结构的特点和应用 u 2.2：框架结构的特点和应用 u 2.3：拱式结构的特点和应用
7
2.1 梁式结构的特点和应 用
特点 不产生水平推力(可支承于墙壁，砖石或混凝土柱上) 制造和安装较简单
应用 可用于40m～60m左右的工业和民用建筑物中 结构布置
68m
檩条
屋架
1.2：大跨度房屋钢结构的类型
平面结构 由一些强度不大的纵向构件将平面结构连接起来构成 纵向构件层层重复传递荷载，并不分担荷载 梁式，框架式和拱式结构 空间结构 加强连接平面结构的纵向构件以形成一个整体结构， 共同承载 克服荷载层层重复传递，经济性好，整体刚度大，抗 震性能好 主要包括悬索结构，网架和网壳结构等 空间作用(diaphragm，蒙皮效应)
檩条 主檩条 屋架
812m
4050m 简单式
5070m
复杂
式
8
2.1 梁式结构的特点和应用(续)
结构型式 跨度较小时，可采用实腹式梁 (常用工字形截面) 跨度在50 70m及更大时，采用桁架形式 桁架外形及腹杆体系取决于跨度，屋面形式和吊顶结
构 桁架高跨比一般为1/8 1/6(注：跨度大于50m时，运
交叉平面桁架体系要比空间桁架体系简便些。 从杆件截面和节点构造的合理性来看：
12
2.3 拱式结构的特点和应用
特点 拱式屋盖受力合理 比梁式和框架式屋盖结构经济指标好(跨度超过80m时
尤为显著) 结构布置
跨度为40 60m时，拱间距可取6 10m，无檩或型钢 檩条
13
2.3 拱式结构的特点和应用(续)
跨度达100m左右时，宜采用相距3 6m的拱对，拱对 间距为9 15m
14
正放网架的屋面板规格常一种，而斜放网架却有两三 种。倒锥体网架的上弦网格较小，因而屋面板规格也较小
25
3.3平板网架形式的选择（续）
而正锥体网架却相反。 从支承条件来看：
当采用四点支承或四点支承的连续网架时，宜采用两 向正交正放交叉梁系网架或正放四角锥网架。 从跨度和荷载来看：
跨度和荷载皆较小时，锥体网架可采用部分抽空的办 法进一步节约钢材。 从制造和施工的角度来看：
跨度在50 60m时，常用双铰实腹式框架(常用工字形 截面)
减轻基础负担；结构可外露；横梁高度可取跨度的 1/20 1/12
设置预应力拉杆减少跨中弯矩，横梁高度可取跨度的 10
2.2 框架结构的特点和应用(续)
跨度较大时，常用双铰格构式框架 跨度超过100m时，宜采用无铰格构式框架
11
2.2 框架结构的特点和应用(续)
1/80 1/50 格构式截面高度可取跨度的
1/60 1/30
水平推力
16
2.3 拱式结构的特点和应用(续)
拱脚构造处理 构造不便 空间利用
应用 民用公共建筑 物中
17
第三章 网架结构
u 3.1：网架结构的特点和应用
u 3.2：网架结构的形式和种类
u 3.3：网架结构形式的选择
u 3.4: 网架结构主要尺寸的确定
架周边四角锥
不变，中间四角锥
间隔抽空，下
弦杆呈正交斜放，
三角上锥弦网杆架呈正交
正放。
23
3.2网架类别(续)
抽空三角锥 三(多网)架层网架 减少弦杆内力(25% 性好；杆件数量多
蜂窝形三角 锥网架 60%)，减小网格尺寸，大跨经济
三层网架示
意图
24
3.3平板网架形式的选择
选择网架型式考虑的因素： 建筑物的平面形状和尺寸、支承情况、荷载大小、屋
21
3.2网架类别(续)
三向网架
三个方向的平面桁架相 互交角60 比两向网架刚度大，适 合大跨度
正放四角锥 网架
正放抽空四角
锥网架
22
3.2网架类别(续)
斜放四角锥 网架
星形四角锥 网架
斜放四角锥网架
受力合理，杆件数
量少
屋面板类型多
屋面组织排水较困
难
棋盘形四角 锥网架
棋盘形四角锥网架 保持正放四角锥网
输超限) 常用梯形桁架；屋面坡度大时，宜用平行弦；吊顶可
作弧线形(设拉杆)
9
2.2 框架结构的特点和应用
特点 与梁式相比，框架结构可降低建筑物高度 结构上比梁式结构经济
结构布置 横向框架布置(跨度大于60m时，应增大框架间距，常
导致复杂布置) 纵向框架布置(跨度较小时，特别有利，可向外悬伸，
用于机库等) 结构型式
广泛应用于公共建筑及工业厂房中
19
3.2平板网架的形式和种类
网架类别(以网架构成方式分类) １． 交叉平面桁架体系（两组桁架交叉梁系、三组桁架
交叉梁系） ２．交叉空间桁架体系（四角锥体、三角锥体、六角锥
体）
网架表
两向正交
示法
正放
20
3.2网架类别(续)
两Baidu Nhomakorabea正交 斜放
两向斜交 两向正交斜斜放放 短桁架对长桁架有嵌固作 用，受力有利 角部产生拔力，常取无角
面构造、建筑要求、制造和安装的方法及材料供应情况等 从平面形状和大小来看，当周边简支时：
平面为方形或接近方形，且为中小跨度时，宜采用两 向正交斜放交叉梁系网架，或正放和斜放四角锥网架。
平面为矩形时，宜采用两向正交斜放交叉梁系网架， 或斜放四角锥网架。
平面为圆形、八角形、六角形、扇形，且平面尺寸较 大时，可选用三向交叉梁系网架，或三角锥网架。 从屋面构造来看：
2.3 拱式结构的特点和应用(续)
侧窗难以开启，且易积灰；檩条下移，构成横向天窗
15
2.3 拱式结构的特点和应用(续)
结构型式 双铰拱(最常见，制作安装方便，较经济，温度应力低
) 无铰拱(最经济，须设强支座，温度应力高) 三铰拱(应用不广，拱顶铰使结构复杂化)
亦分为实腹式和格构式
宜设计成等截面
实腹式截面高度可取跨度的
u 3.5: 网架的内力分析方法
u 3.6: 网架在地震、温度及安装荷载作用下 的
u
计算原则
18
3.1网架结构的特点和应用
特点 空间结构体系，高次超静定 能承受来自各个方向的荷载 整体性好，空间刚度大，体系稳定 抗震性能好 可利用小规格的杆件建成大跨度的结构 自重较轻，节约材料 杆件规格划一，适于工业化生产 适应性好 应用
格构式框架立柱的宽宜取其横梁的节间长度(卸载效应) 折线弓形框架接近于拱形结构的力学性能 常用于高度相对较大(跨度约40 50m，高度约 15 20m)的建筑物 横梁高度和立柱宽度皆在跨度的1/25 1/15范围选取 应用 主要应用于工业建筑物中
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第二章 平面结构
u 2.1：梁式结构的特点和应用 u 2.2：框架结构的特点和应用 u 2.3：拱式结构的特点和应用
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2.1 梁式结构的特点和应 用
特点 不产生水平推力(可支承于墙壁，砖石或混凝土柱上) 制造和安装较简单
应用 可用于40m～60m左右的工业和民用建筑物中 结构布置
68m
檩条
屋架
1.2：大跨度房屋钢结构的类型
平面结构 由一些强度不大的纵向构件将平面结构连接起来构成 纵向构件层层重复传递荷载，并不分担荷载 梁式，框架式和拱式结构 空间结构 加强连接平面结构的纵向构件以形成一个整体结构， 共同承载 克服荷载层层重复传递，经济性好，整体刚度大，抗 震性能好 主要包括悬索结构，网架和网壳结构等 空间作用(diaphragm，蒙皮效应)
檩条 主檩条 屋架
812m
4050m 简单式
5070m
复杂
式
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2.1 梁式结构的特点和应用(续)
结构型式 跨度较小时，可采用实腹式梁 (常用工字形截面) 跨度在50 70m及更大时，采用桁架形式 桁架外形及腹杆体系取决于跨度，屋面形式和吊顶结
构 桁架高跨比一般为1/8 1/6(注：跨度大于50m时，运
交叉平面桁架体系要比空间桁架体系简便些。 从杆件截面和节点构造的合理性来看：
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2.3 拱式结构的特点和应用
特点 拱式屋盖受力合理 比梁式和框架式屋盖结构经济指标好(跨度超过80m时
尤为显著) 结构布置
跨度为40 60m时，拱间距可取6 10m，无檩或型钢 檩条
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2.3 拱式结构的特点和应用(续)
跨度达100m左右时，宜采用相距3 6m的拱对，拱对 间距为9 15m
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正放网架的屋面板规格常一种，而斜放网架却有两三 种。倒锥体网架的上弦网格较小，因而屋面板规格也较小
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3.3平板网架形式的选择（续）
而正锥体网架却相反。 从支承条件来看：
当采用四点支承或四点支承的连续网架时，宜采用两 向正交正放交叉梁系网架或正放四角锥网架。 从跨度和荷载来看：
跨度和荷载皆较小时，锥体网架可采用部分抽空的办 法进一步节约钢材。 从制造和施工的角度来看：
跨度在50 60m时，常用双铰实腹式框架(常用工字形 截面)
减轻基础负担；结构可外露；横梁高度可取跨度的 1/20 1/12
设置预应力拉杆减少跨中弯矩，横梁高度可取跨度的 10
2.2 框架结构的特点和应用(续)
跨度较大时，常用双铰格构式框架 跨度超过100m时，宜采用无铰格构式框架
11
2.2 框架结构的特点和应用(续)
1/80 1/50 格构式截面高度可取跨度的
1/60 1/30
水平推力
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2.3 拱式结构的特点和应用(续)
拱脚构造处理 构造不便 空间利用
应用 民用公共建筑 物中
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第三章 网架结构
u 3.1：网架结构的特点和应用
u 3.2：网架结构的形式和种类
u 3.3：网架结构形式的选择
u 3.4: 网架结构主要尺寸的确定
架周边四角锥
不变，中间四角锥
间隔抽空，下
弦杆呈正交斜放，
三角上锥弦网杆架呈正交
正放。
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3.2网架类别(续)
抽空三角锥 三(多网)架层网架 减少弦杆内力(25% 性好；杆件数量多
蜂窝形三角 锥网架 60%)，减小网格尺寸，大跨经济
三层网架示
意图
24
3.3平板网架形式的选择
选择网架型式考虑的因素： 建筑物的平面形状和尺寸、支承情况、荷载大小、屋
21
3.2网架类别(续)
三向网架
三个方向的平面桁架相 互交角60 比两向网架刚度大，适 合大跨度
正放四角锥 网架
正放抽空四角
锥网架
22
3.2网架类别(续)
斜放四角锥 网架
星形四角锥 网架
斜放四角锥网架
受力合理，杆件数
量少
屋面板类型多
屋面组织排水较困
难
棋盘形四角 锥网架
棋盘形四角锥网架 保持正放四角锥网
输超限) 常用梯形桁架；屋面坡度大时，宜用平行弦；吊顶可
作弧线形(设拉杆)
9
2.2 框架结构的特点和应用
特点 与梁式相比，框架结构可降低建筑物高度 结构上比梁式结构经济
结构布置 横向框架布置(跨度大于60m时，应增大框架间距，常
导致复杂布置) 纵向框架布置(跨度较小时，特别有利，可向外悬伸，
用于机库等) 结构型式
广泛应用于公共建筑及工业厂房中
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3.2平板网架的形式和种类
网架类别(以网架构成方式分类) １． 交叉平面桁架体系（两组桁架交叉梁系、三组桁架
交叉梁系） ２．交叉空间桁架体系（四角锥体、三角锥体、六角锥
体）
网架表
两向正交
示法
正放
20
3.2网架类别(续)
两Baidu Nhomakorabea正交 斜放
两向斜交 两向正交斜斜放放 短桁架对长桁架有嵌固作 用，受力有利 角部产生拔力，常取无角
面构造、建筑要求、制造和安装的方法及材料供应情况等 从平面形状和大小来看，当周边简支时：
平面为方形或接近方形，且为中小跨度时，宜采用两 向正交斜放交叉梁系网架，或正放和斜放四角锥网架。
平面为矩形时，宜采用两向正交斜放交叉梁系网架， 或斜放四角锥网架。
平面为圆形、八角形、六角形、扇形，且平面尺寸较 大时，可选用三向交叉梁系网架，或三角锥网架。 从屋面构造来看：
2.3 拱式结构的特点和应用(续)
侧窗难以开启，且易积灰；檩条下移，构成横向天窗
15
2.3 拱式结构的特点和应用(续)
结构型式 双铰拱(最常见，制作安装方便，较经济，温度应力低
) 无铰拱(最经济，须设强支座，温度应力高) 三铰拱(应用不广，拱顶铰使结构复杂化)
亦分为实腹式和格构式
宜设计成等截面
实腹式截面高度可取跨度的
u 3.5: 网架的内力分析方法
u 3.6: 网架在地震、温度及安装荷载作用下 的
u
计算原则
18
3.1网架结构的特点和应用
特点 空间结构体系，高次超静定 能承受来自各个方向的荷载 整体性好，空间刚度大，体系稳定 抗震性能好 可利用小规格的杆件建成大跨度的结构 自重较轻，节约材料 杆件规格划一，适于工业化生产 适应性好 应用