钢结构课程设计指导.doc

钢结构课程设计指导(1) ，屋面材料采用上、下两层多波形压型钢板,中间用20mm的矿棉板保温层,屋面离地面高度约为20m。
屋架两端支撑于截面为400mmX400mm的钢筋混凝土柱上,混凝土的强度等级为C20。
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钢屋架课程设计指导 　　由于钢结构具有承载力高、抗震性能好、自重轻和建设周期短等优点，因而在重型或大型厂房、大跨度的公共建筑中，已愈来愈多地使用钢屋盖结构。
钢屋盖的承重结构体系通常有平面钢桁架体系、空间桁架、网架和悬索等。

一、屋盖结构体系 1.无檩设计方案 　　在钢屋架上直接放置预应力钢筋混凝土大型屋面板，其上铺设保温层和防水层。
这种方案的优点是整体性好，横向刚度大。
所以对结构的横向刚度要求高的厂房宜采用无檩设计方案。
2.有檩设计方案 在钢屋架上设置檩条，檩条上面再铺设轻型屋面材料。
对于横向刚度要求不高，尤其是不需做保温层的中小型厂房宜采用。

二、屋盖支撑 　　钢屋架在其自身平面内为几何不变体系并具有较大的刚度。
但这种体系在垂直于屋架平面的侧向（即屋架平面外）的刚度和稳定性很差，不能承受水平荷载。
为了保证房屋的安全、适用和满足施工要求，在屋盖系统中必须设置必要的支承体系，把平面屋架相互连接起来，使之成为一个稳定而刚强的整体。

三、屋架的形式和主要尺寸 1.屋架形式确定的原则
（1）满足使用要求。
屋架外形应与屋面材料的排水相适应。
比如，当屋面采用瓦类等时，屋架上弦坡度应做得陡些，一般取1/4～1/2，以利于排水。
当采用大型屋面板时，则要求坡度平缓些，一般取1/12~1/8。

（2）满足经济要求。
屋架外形应尽量接近弯矩图形。
腹杆的布置应使短杆受压，长杆受拉，且杆件数以少为宜。
总长度要短，杆件夹角宜在30～60度之间。
同时应注意尽可能避免非节点荷载作用，以免弦杆局部受弯而多耗钢材。

（3）满足制造、安装和运输要求。
设计节点构造要简单合理，节点数宜少，容易制造，且尽量减少节点处的应力集中。
2.普通钢屋架的形式
（1）三角形钢屋架。

（2）梯形钢屋架。

（3）平行弦钢屋架。
（4）人字形钢屋架。
3.屋架的主要尺寸 　　
（1）跨度。
柱网纵向轴线的间距就是屋架的标志跨度，以3m为模数。
屋架的计算跨度是屋架两端支反力之间的距离。
　　
（2）高度。
根据屋架的容许挠度可确定最小高度，最大高度则取决于运输界限，例如铁路运输界限为3.85m；屋架的经济高度是根据上下弦杆和腹杆的总重量为最小的条件确定；有时，建筑设计也对屋架的最大高度加以某种限制。
　　一般情况下，设计屋架时，首先根据屋架形式和设计经验先确定屋架的端部高度，再根据屋面坡度计算跨中高度。
对于三角形屋架，=0；陡坡梯形屋架取=0.5-1.0m；缓坡梯形屋架取=1.8-2.1m。
因此，跨中屋架高度为 　　 　　式中i--屋架上弦杆的坡度。
　　人字形屋架跨中高度一般为2.0～2.5m，跨度大于36m时可取较大高度，但一般不宜超过3m；端部高度一般为跨度的1/8~1/12。
人字形屋架：h＝（1/10-1/8）。
跨度较大的桁架，在荷载作用下将产生很大的挠度。
所以可以采用起拱的方法：预先给屋架一个向上的反弯拱度。
起拱高度一般为跨度的1/500。

四、设计步骤 1.屋架荷载计算与荷载效应组合
（1）屋盖上的荷载。
屋盖上的荷载有永久荷载和可变荷载两大类。
永久荷