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劲。加劲后,稳定承载力有较大提高。
② 在斜腹杆压力作用下,失稳形式一般为在 AB—BC—CD 线附近或前方呈三折线屈折破坏。屈 折线的位置和方向与受拉时的撕裂线类似,而且一 般在 BC 区的前方首先失稳,其它各区相继失稳。*
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。*
上海证卷大厦
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。
上海浦东国际机场
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。
a.受拉节点 试件的破坏特征均为沿最危险的 BAACCD
线段撕裂破坏,即图b中的三折线撕裂,CD 和 BA 均与节点板边缘线基本垂直。*
σ
《钢结构设计规范》建议用撕裂面法,沿
写成计算式则为
N f
i Ai
(b)
i ——第i段撕裂面与拉力作用线的夹角。
公式(b)符合破坏机理,其计算结果与试验值之 比平均为87.5%,略偏安全且离散性小。
公式还适用于下图两种板件的撕裂面的计算。
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。
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。
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)*
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。
大跨与空间 钢结构
崔佳
重庆大学土木工程学院
参考书目: 1.《空间网架结构》,贵州人民出版社; 2.《钢结构设计规范》GB50017-2003; 3.《网架结构设计与施工规程》JGJ7-91; 4.《大跨度房屋钢结构》,中国建筑工业出版社; 5.《网壳结构设计》,中国建筑工业出版社; 6.《空间结构设计与施工》,东南大学出版社; 7. 《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS
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
网架及网壳结构 悬索结构 膜结构
平面承重的大跨度钢结构
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。
展览馆
日本大分体育公园综合竞技场
伦敦千年穹顶
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153m,以 钢索和膜材做成的索膜结构最大已做到320m。
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。
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)。
b.受压节点 在压力作用下,与受压杆件相连的节点板区域
除强度破坏外,还有可能丧失稳定。试验共作了8个 受压斜腹杆的试件,其中有、无竖腹杆的试件各4个。 试验结果有以下特点:
① 当节点板的自由边长度 lf 与厚度 t 之比 lf /t6023/5fy 时(一般出现在无竖腹杆的 节点板),*节点板稳定性很差,此时应沿自由边加
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 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,建议取=300。
折算应力为
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即
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1
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令第i 段的拉剪折算系数
则 Ni ilitfu
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由 N N i (ilit)fu (iA i)fu
BACD撕裂线割取自由体,假定由于板内塑性区的 发展引起应力重分布,破坏时撕裂面各线段上的折
算 i应 力
均匀分布且平行于腹杆轴力*,当各撕裂
段上的折算应力均达到抗拉强度fu时板件破坏。根 据平衡条件并忽略M和V,则第i 段撕裂面的平均正
应力i 和平均i 剪应i 力si in为i : N liti si ni i i cosi N liti cosi
102:20来自百度文库2 。
概述
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。
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。
② 在斜腹杆压力作用下,失稳形式一般为在 AB—BC—CD 线附近或前方呈三折线屈折破坏。屈 折线的位置和方向与受拉时的撕裂线类似,而且一 般在 BC 区的前方首先失稳,其它各区相继失稳。*
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。*
上海证卷大厦
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。
上海浦东国际机场
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。
a.受拉节点 试件的破坏特征均为沿最危险的 BAACCD
线段撕裂破坏,即图b中的三折线撕裂,CD 和 BA 均与节点板边缘线基本垂直。*
σ
《钢结构设计规范》建议用撕裂面法,沿
写成计算式则为
N f
i Ai
(b)
i ——第i段撕裂面与拉力作用线的夹角。
公式(b)符合破坏机理,其计算结果与试验值之 比平均为87.5%,略偏安全且离散性小。
公式还适用于下图两种板件的撕裂面的计算。
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。
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。
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)*
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。
大跨与空间 钢结构
崔佳
重庆大学土木工程学院
参考书目: 1.《空间网架结构》,贵州人民出版社; 2.《钢结构设计规范》GB50017-2003; 3.《网架结构设计与施工规程》JGJ7-91; 4.《大跨度房屋钢结构》,中国建筑工业出版社; 5.《网壳结构设计》,中国建筑工业出版社; 6.《空间结构设计与施工》,东南大学出版社; 7. 《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS
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
网架及网壳结构 悬索结构 膜结构
平面承重的大跨度钢结构
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。
展览馆
日本大分体育公园综合竞技场
伦敦千年穹顶
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153m,以 钢索和膜材做成的索膜结构最大已做到320m。
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。
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)。
b.受压节点 在压力作用下,与受压杆件相连的节点板区域
除强度破坏外,还有可能丧失稳定。试验共作了8个 受压斜腹杆的试件,其中有、无竖腹杆的试件各4个。 试验结果有以下特点:
① 当节点板的自由边长度 lf 与厚度 t 之比 lf /t6023/5fy 时(一般出现在无竖腹杆的 节点板),*节点板稳定性很差,此时应沿自由边加
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 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,建议取=300。
折算应力为
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即
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令第i 段的拉剪折算系数
则 Ni ilitfu
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由 N N i (ilit)fu (iA i)fu
BACD撕裂线割取自由体,假定由于板内塑性区的 发展引起应力重分布,破坏时撕裂面各线段上的折
算 i应 力
均匀分布且平行于腹杆轴力*,当各撕裂
段上的折算应力均达到抗拉强度fu时板件破坏。根 据平衡条件并忽略M和V,则第i 段撕裂面的平均正
应力i 和平均i 剪应i 力si in为i : N liti si ni i i cosi N liti cosi
102:20来自百度文库2 。
概述
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。
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。