第四讲 钢桁架设计

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的模数） 。 当弦杆截面在节点处有改变时，以受力较大的杆件重心线为轴线，不 同截面的轴心线偏移距离在不超过较大弦杆截面高度的 5%时，可不 考虑此偏心的影响。 B：各节点均为铰接，但在桁架平面内，当截面高度与几何长度（节 点中心距离）之比大于 1/10 或大于 1/15(腹杆)时，应考虑节点刚性 产生的次弯矩。 （一般取应力增大系数 1.15~1.20） 。 C：计算时，将荷载先作用在节点上，并按此计算出各杆件的内力。 对弦杆的节间荷载（最好不要这样，计算长度选取会出现不可靠） ， 可假定弦杆为支撑于铰接节点的连续梁按下述近似方法计算局部弯 矩。端节间取 0.8Mo，其他节间正负弯矩均取为 0.6Mo。
****** 简支梁验算满足。****** ⑤上下弦水平支撑设计，拟采用单角钢组成的交叉腹杆，交叉处相互 连接。一般按照拉杆设计，根据建筑抗震设计规范表 10.2.14，此杆 件为一般杆件， 长细比限值可控制为 250。 由以上上下弦的布置可知， 弦杆长度为 2.52 2.52 3.54m ，3.54÷ 250=1.42cm 拉杆选用单角钢 （注意单角钢取哪个回转半径？） 查表选为 L50x6(注 意不易维护的构件适当加厚厚度）注意钢结构规范 8.1.2 对最小截面 及其厚度的规定以及☆工业建筑防腐蚀设计规范☆4.3 节之要求。 上弦横杆设计为减少桁架上弦平面外计算长度的杆件， 根据钢结构规 范表 5.3.8， 长细比可控制为 200， 而抗规 10.2.14 对压杆限值为 180， 因此从严控制。可采用双角钢十字形组合，2500÷ 180=1.25cm,选取 2L50x6，填板取为与截面厚度相同，满足。 注意十字形截面组合时，回转半径怎么查取？
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弯矩。斜腹杆与弦杆的交角宜在 35~55 度。 C：常见腹杆体系有人字式、单斜式以及减小上弦的节间长度而增加 的再分式腹杆体系。 人字式在屋架中应用最广泛， 再分式桁架体系较加密主腹杆的结构方 案更省钢材。 D：桁架节间的设置应结合建筑或工艺需求，设备吊挂等设置，并应 使荷载尽量作用在节点上。 E：对于跨度较大的桁架，当变形超限时可以采用起拱解决。起拱值 可取 1/500,或者将恒载作用下挠度起拱。
7 15.858 0.000
7 13.773 0.000
7 12.076 0.000
7 Leabharlann Baidu.813
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计算最大挠度: 3.813(mm) < 容许挠度: 10.000(mm) 简支梁挠度验算满足。 ****** 简支梁验算满足。****** 注意以上只是对 [Vt] 进行了校核，需自行进行 [Vq] 的校核，由以上计算结果可推算出 Vq=1.556x(8.75÷ 15.25)=2.188mm<L/300=8.3mm。
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△ 组合 1：1.2 恒+1.4 活 断面号 ： 1 2 3 4 5 6 弯矩(kN.m)： -0.000 4.845 8.810 11.893 14.096 15.417 剪力(kN) ： 25.373 21.144 16.915 12.686 8.458 4.229 断面号 ： 8 9 10 11 12 13 弯矩(kN.m)： 15.417 14.096 11.893 8.810 4.845 -0.000 剪力(kN) ： -4.229 -8.458 -12.686 -16.915 -21.144 -25.373 △ 组合 2：1.35 恒+0.7*1.4 活 断面号 ： 1 2 3 4 5 6 弯矩(kN.m)： -0.000 4.208 7.652 10.330 12.243 13.390 剪力(kN) ： 22.037 18.364 14.691 11.018 7.346 3.673 断面号 ： 8 9 10 11 12 13 弯矩(kN.m)： 13.390 12.243 10.330 7.652 4.208 -0.000 剪力(kN) ： -3.673 -7.346 -11.018 -14.691 -18.364 -22.037 7、局部稳定验算 翼缘宽厚比 B/T=4.33 < 容许宽厚比 [B/T] =15.0 腹板计算高厚比 H0/Tw=19.00 < 容许高厚比[H0/Tw]=80.0 8、简支梁截面强度验算 简支梁最大正弯矩(kN.m)：15.858 (组合：1; 控制位置：1.250m) 强度计算最大应力(N/mm2)：118.199 < f=215.000 简支梁抗弯强度验算满足。 简支梁最大作用剪力(kN)：25.373 (组合：1; 控制位置：0.000m) 简支梁抗剪计算应力(N/mm2)：32.700 < fv=125.000 简支梁抗剪承载能力满足。 9、简支梁整体稳定验算 平面外长细比 λ y：104.603 梁整体稳定系数φ b：0.912 简支梁最大正弯矩(kN.m)：15.858 (组合：1; 控制位置：1.250m) 简支梁整体稳定计算最大应力(N/mm2)：129.262 < f=215.000 简支梁整体稳定验算满足。 10、简支梁挠度验算 △ 标准组合：1.0 恒+1.0 活 断面号 ： 1 2 3 4 5 6 弯矩(kN.m)： -0.000 3.690 6.709 9.057 10.734 11.740 剪力(kN) ： 19.321 16.101 12.881 9.661 6.440 3.220 断面号 ： 8 9 10 11 12 13 弯矩(kN.m)： 11.740 10.734 9.057 6.709 3.690 -0.000 剪力(kN) ： -3.220 -6.440 -9.661 -12.881 -16.101 -19.321 简支梁挠度计算结果: 断面号 ： 1 2 3 4 5 6 挠度值(mm)： 0.000 1.002 1.929 2.716 3.314 3.686 断面号 ： 8 9 10 11 12 13 挠度值(mm)： 3.686 3.314 2.716 1.929 1.002 0.000 最大挠度所在位置: 1.250m
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对此钢桁架进行设计。
横断面示意
三分之一处示意
端部示意
受力桁架 设计思路如下： 桁架高度的选取。考虑两方面因素，其一为计算所需跨度，一般荷 载情况可取其跨度的 1／10～1／14,那么初选取 1/12 即 30÷ 12=2.5m， 其二应满足建筑或工艺等专业要求，此处假设净空要求为 2.0m。那 么结合二者初选桁架高度为 2.5m。 节间数的确定。一般考虑取偶数个，再结合腹杆与弦杆的角度适宜 问题，那么此处取为 12 个节间。 上下弦可采用如下布置
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5、桁架计算 A 桁架的整体计算 结构力学中含两种方法：节点法和截面法。 以某工程项目为例进行讲解。设计条件如下， 某连廊连接于两构筑物（钢结构框架）之间，用于人行走及料运输， 跨度为 30 米，通廊宽度为 2.5m(两榀桁架中心间距） ，净高要求不小 于 2.0m，走道为 100 厚钢筋混凝土预制板，通过四个脚部的预埋件 与钢梁焊接，搭接宽度要求至少 40mm，考虑下弦水平支撑重量，恒 载可取为 2.6KN/m2，活荷载取为 3.5KN/m2，钢材为 Q235B。设计安 全等级为二级，位于七度区 0.1g，Ⅳ场地，设计地震分组为第一组， 连廊两侧不设置遮挡。 首先进行传力分析
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第四讲
1、钢桁架的实际应用 钢屋架常见形式
钢桁架设计
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钢结构连廊、通廊等常见形式
2、桁架设计一般规定或经验 A： 桁架的形式应根据建筑的要求， 综合考虑屋面材料、 天窗、 檩条、 支撑布置以及屋架与柱时铰接或刚接等因素最终确定外形尺寸和腹 杆体系。 B：桁架的腹杆体系。应使结构受力合理、节点构造简单统一。腹杆 数量少而总长度短，宜使长腹杆收拉，短腹杆受压，弦杆不产生局部
----- 设计信息 ----钢梁钢材：Q235 梁跨度(m)： 2.500 梁平面外计算长度(m)： 2.500 钢梁截面：国标宽、窄翼缘 H 型钢：HM148X100 容许挠度限值[υ ]: l/250 = 10.000 (mm) 强度计算净截面系数：0.950 计算梁截面自重作用: 计算 简支梁受荷方式: 竖向单向受荷 荷载组合分项系数按荷载规范自动取值 ----- 设计依据 ----《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012） 《钢结构设计规范》（GB 50017-2003） ----- 简支梁作用与验算 ----1、截面特性计算 A =2.6350e-003; Xc =5.0000e-002; Yc =7.4000e-002; Ix =9.9530e-006; Iy =1.5030e-006; ix =6.1500e-002; iy =2.3900e-002; W1x=1.3450e-004; W2x=1.3450e-004; W1y=3.0100e-005; W2y=3.0100e-005; 2、简支梁自重作用计算 梁自重荷载作用计算: 简支梁自重 (KN): G =5.1712e-001; 自重作用折算梁上均布线荷(KN/m) p=2.0685e-001; 3、梁上恒载作用 荷载编号 荷载类型 荷载值 1 荷载参数 1 荷载参数 2 荷载值 2 1 1 6.50 0.00 0.00 0.00 4、梁上活载作用 荷载编号 荷载类型 荷载值 1 荷载参数 1 荷载参数 2 荷载值 2 1 1 8.75 0.00 0.00 0.00 5、单工况荷载标准值作用支座反力 (压为正,单位：KN) △ 恒载标准值支座反力 左支座反力 Rd1=8.384, 右支座反力 Rd2=8.384（将要作为节点力施加到平面桁架 △ 活载标准值支座反力 左支座反力 Rl1=10.938, 右支座反力 Rl2=10.938 （将要作为节点力施加到平面桁架 6、梁上各断面内力计算结果
F：跨度小于或等于 12 m 的桁架，可以不分段；跨度大于 12 m 但小 于 20 m 时，可以分成两段；大于等于 20 m 时，可以分成多段，但 每段长度均不宜超过 12m；拼接接头宜位于廊身跨度的 1/3 处； G：当桁架节间数为奇数时，中央节间宜布置交叉腹杆。 3、桁架计算时的基本力学假定 A：桁架所有杆件的轴线都在一个平面内且相交于一点。杆件轴线按 照下列规定确定，此时可不考虑偏心的影响。 当用螺栓连接时，以靠近截面形心轴的准线为轴线；当采用焊缝连接 时， 对角钢可取角钢背至截面形心轴的距离为 5mm 的整数倍 （即 5mm
④走道梁设计 走道宽 2.5m,则走道梁跨度为 2.5m 恒载：2.6KN/m2 活载：3.5KN/m2 线荷载 2.6x2.5=6.5 线荷载 3.5x2.5=8.75
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初选取为跨度 1/20，则截面型号热轧中翼缘，选为 HM150x100，挠度 控制取为钢结构设计规范表 A.1.1 第四款第三项，即 [Vt] 限值为 1/250，[Vq]限值为 l/300。 利用 STSV2.2 工具箱计算结果如下：
4、杆件截面如何选择 常用的截面形式：
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A：屋架杆件在平面内、外的长细比宜接近，一些常见截面的回转半 径应熟记，如双角钢组合截面的回转半径如下:
B：当桁架构件采用双角钢截面且较大时，宜采用轧制 T 型钢代替双 角钢作为桁架的上下弦杆，荷载比较大时宜采用Ｈ型钢。 Ｃ：同一桁架所采用型钢的种类不宜过多，相同规格的厚度差不得小 于 2mm。 D： 桁架受压杆件一般来讲， 宜采用宽而薄的截面以增大回转半径 （不 利之处？） ，厚度一般不宜小于 4mm，大跨度或者腐蚀环境中的结构 宜适当增大（可取 6mm)。