桁架的內(nèi)力計(jì)算

2.3鋼屋架設(shè)計(jì)桁架桿件的計(jì)算長(zhǎng)度桿件截面型式一般構(gòu)造要求與截面選擇桁架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)桁架施工圖第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11.荷載分項(xiàng)系數(shù)及荷載組合系數(shù)按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》選取。2.按節(jié)點(diǎn)荷載作用下的鉸接平面桁架分析內(nèi)力，常用的內(nèi)力分析方法有圖解法、解析法、電算。具體分析時(shí)，可先分別計(jì)算全跨和半跨單位節(jié)點(diǎn)荷載作用下的內(nèi)力，根據(jù)不同的荷載組合，列表計(jì)算。2.3.1桁架內(nèi)力計(jì)算第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2計(jì)算內(nèi)力系數(shù)第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)33.節(jié)點(diǎn)剛性影響

節(jié)點(diǎn)剛性引起桿件次應(yīng)力，次應(yīng)力一般較小，不予考慮。但荷載很大的重型桁架有時(shí)需要計(jì)入次應(yīng)力的影響。4.桿件的內(nèi)力變號(hào)屋架中部某些桿件在全跨荷載時(shí)受拉，而在半跨荷載時(shí)可能受壓。

半跨荷載：活荷載、雪荷載、積灰荷載、單側(cè)施工第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)45.節(jié)間荷載作用的屋架將節(jié)間荷載分配到相鄰的節(jié)點(diǎn)上，按只有節(jié)點(diǎn)荷載作用的屋架計(jì)算各桿內(nèi)力。

第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5直接承受節(jié)間荷載的弦桿為壓彎構(gòu)件（N，M）。局部彎矩M理論上應(yīng)按彈性支座上的連續(xù)梁計(jì)算。M0為將上弦節(jié)間視為簡(jiǎn)支梁所得跨中彎矩。簡(jiǎn)化計(jì)算：第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6

計(jì)算長(zhǎng)度概念：將端部有約束的壓桿化作等效的兩端鉸接的理想軸心壓桿。

(a)

(b)

(c)

桿端約束越強(qiáng)，桿件計(jì)算長(zhǎng)度越短，臨界荷載越高。

2.3.2桁架桿件的計(jì)算長(zhǎng)度第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7

1.影響鋼屋架桿端約束大小的因素：

1）桿件軸力性質(zhì)拉力使桿拉直，約束作用大，壓力使桿件彎曲，約束作用微不足道。

2）桿件線剛度大小線剛度越大，約束作用越大，反之，約束作用越小。

3）與所分析桿直接剛性相連的桿件作用大，較遠(yuǎn)的桿件作用小。

2.3.2.1受壓弦桿和單系腹桿的計(jì)算長(zhǎng)度第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8

2.桿件計(jì)算長(zhǎng)度：桁架平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度

弦桿支座斜桿(節(jié)件長(zhǎng)度）支座豎桿

中間腹桿

第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9屋架桿件的計(jì)算長(zhǎng)度第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10

桁架平面外計(jì)算長(zhǎng)度弦桿（側(cè)向支撐點(diǎn)間距離）

腹桿（節(jié)間長(zhǎng)度）

單角鋼腹桿和雙角鋼十字形腹桿，

繞最小主軸彎曲時(shí)桿軸處于斜平面內(nèi)，其端部所受約束介于屋架平面內(nèi)外的兩種情況之間。第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度:平面外計(jì)算長(zhǎng)度：考慮受力較小的桿件對(duì)受力大的桿件的“援助”作用。

2.3.2.2變內(nèi)力壓桿的計(jì)算長(zhǎng)度第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)12交叉腹桿中交叉點(diǎn)處構(gòu)造：

1）兩桿不斷開(kāi)。

2）一桿不斷開(kāi)，另一桿斷開(kāi)用節(jié)點(diǎn)板拼接。

2.3.2.3交叉腹桿中壓桿的計(jì)算長(zhǎng)度

第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)13

桁架平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度：

無(wú)論另一桿為拉桿或壓桿，兩桿互為支承點(diǎn)。

桁架平面外計(jì)算長(zhǎng)度：拉桿可作為壓桿的平面外支承點(diǎn)，壓桿除非受力較小且不斷開(kāi)，否則不起側(cè)向支點(diǎn)的作用。

GB50017規(guī)范中交叉腹桿中壓桿的平面外計(jì)算長(zhǎng)度計(jì)算公式：

第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)141）相交另一桿受壓，兩桿截面相同并在交叉點(diǎn)不中斷2)相交另一桿受壓，此另一桿在交叉點(diǎn)中斷但以節(jié)點(diǎn)板搭接。第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)153）相交另一桿受拉，兩桿截面相同并在交叉點(diǎn)不中斷。4）相交另一桿受拉，此拉桿在交叉點(diǎn)中斷但以節(jié)點(diǎn)板搭接。第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16當(dāng)此拉桿連續(xù)而壓桿在交叉點(diǎn)中斷但以節(jié)點(diǎn)板搭接。若或拉桿在桁架平面外的抗彎剛度時(shí)，式中，為節(jié)點(diǎn)之間的距離，為所計(jì)算桿內(nèi)力，為相交另一桿內(nèi)力，取絕對(duì)值。第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)17容許長(zhǎng)細(xì)比，查規(guī)范（GB50017)。當(dāng)另一桿受拉，且兩桿拉壓力相同時(shí)，不論此拉桿是否中斷，壓桿的計(jì)算長(zhǎng)度均為,當(dāng)另一桿受壓時(shí)，若兩桿壓力相同且不中斷，計(jì)算長(zhǎng)度為，若另一桿斷開(kāi)，則壓桿的計(jì)算長(zhǎng)度將大于。剛度要求：第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18桿件截面選取的原則：

承載能力高，抗彎強(qiáng)度大，便于連接，用料經(jīng)濟(jì)通常選用角鋼和T型鋼

等強(qiáng)設(shè)計(jì)：

壓桿對(duì)截面主軸具有相等或接近的穩(wěn)定性。單軸對(duì)稱截面繞對(duì)稱軸屈曲時(shí)考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的換算長(zhǎng)細(xì)比。

2.3.3桿件截面型式截面伸展壁厚較薄外表平整第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)19角鋼桿件截面形式第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20受壓弦桿：有節(jié)間荷載時(shí)第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21受拉弦桿：支座斜腹桿及豎桿：第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22其他腹桿：連接垂直支撐的豎桿：垂直支撐傳力時(shí)豎桿不致產(chǎn)生偏心，方便吊裝。第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23優(yōu)點(diǎn)：耐腐蝕，經(jīng)濟(jì)性好（節(jié)省鋼材12%～15%)。

T型鋼-屋架弦桿第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)24

屋架構(gòu)造的一般要求

1.同一榀屋架中，角鋼的規(guī)格不超過(guò)5～6種最小角鋼L45X4L56X36X4,L<18m的小角鋼屋架不受此限。

2.3.4一般構(gòu)造要求與截面選擇第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)25

2.屋架桿件中的填板。作用：保證兩角鋼共同工作。

間距：壓桿拉桿數(shù)量：不小于2個(gè)。第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)26拉桿：強(qiáng)度，剛度壓桿：強(qiáng)度，穩(wěn)定，剛度。壓彎構(gòu)件：強(qiáng)度，穩(wěn)定，剛度。雙角鋼壓桿和軸對(duì)稱放置的單角鋼壓桿繞對(duì)稱軸失穩(wěn)時(shí)的換算長(zhǎng)細(xì)比可以用簡(jiǎn)化公式（2-6a～2-9b)計(jì)算。

2.3.4.2桁架桿件截面選擇第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)27第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)28任務(wù)：確定節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造，連接焊縫及節(jié)點(diǎn)承載力的計(jì)算。節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造應(yīng)傳力路線明確、簡(jiǎn)捷、制作安裝方便。注意：節(jié)點(diǎn)板只在弦桿與腹桿之間傳力，不直接參與傳遞弦桿內(nèi)力，弦桿若在節(jié)點(diǎn)板處斷開(kāi)，應(yīng)設(shè)置拼接角鋼在兩弦桿間直接傳力。

2.3.5桁架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)29

1.節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的一般原則

⑴雙角鋼截面桿件在節(jié)點(diǎn)處以節(jié)點(diǎn)板相連，各桿軸線（型鋼形心軸線）匯交于節(jié)點(diǎn)中心。

⑵角鋼的切斷面應(yīng)與其軸線垂直，需要斜切以便使節(jié)點(diǎn)緊湊時(shí)只能切肢尖。

2.3.5.1雙角鋼截面桿件的節(jié)點(diǎn)第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)30⑶如弦桿截面需變化，截面改變點(diǎn)應(yīng)在節(jié)點(diǎn)上。偏心力矩：-第i桿的線剛度當(dāng)偏心e＞0.05h時(shí)考慮偏心對(duì)桿件產(chǎn)生的附加彎矩：第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)31⑷節(jié)點(diǎn)板上各桿件之間的間距a:

受靜載時(shí)，受動(dòng)載時(shí)，第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)32

2.節(jié)點(diǎn)板設(shè)計(jì)：

⑴形狀簡(jiǎn)單、規(guī)則，如矩形、梯形

⑵梯形和平行弦屋架的節(jié)點(diǎn)半板厚度由腹桿最大內(nèi)力確定，三角形屋架節(jié)點(diǎn)半板厚度由上弦桿內(nèi)力決定。在一榀屋架中支座節(jié)點(diǎn)板厚度可以大2mm,其他節(jié)點(diǎn)板厚度相同。

第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)33⑶節(jié)點(diǎn)板的拉剪破壞：第i段的拉剪折算系數(shù)第i段破壞線與拉力軸線的夾角第i段破壞面的截面積第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)34單根腹桿的節(jié)點(diǎn)板按下式計(jì)算：節(jié)點(diǎn)板的有效寬度，當(dāng)用螺栓連接時(shí)，應(yīng)取凈寬度板件厚度，應(yīng)力擴(kuò)散角，取30°。第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)35⑵對(duì)無(wú)豎腹桿的節(jié)點(diǎn)板，當(dāng)節(jié)點(diǎn)板的穩(wěn)定承載力可取為c為受壓腹桿連接肢端面中點(diǎn)沿腹桿軸線方向由試驗(yàn)研究，桁架節(jié)點(diǎn)板在斜腹桿壓力作用下的穩(wěn)定：⑴對(duì)有豎腹桿的節(jié)點(diǎn)板，當(dāng)在任何情況下不得大于

，至弦桿的凈距離，t為節(jié)點(diǎn)板厚度。可不計(jì)算穩(wěn)定,否則應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算。時(shí)，時(shí)，第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)361）節(jié)點(diǎn)板邊緣與腹桿軸線之間的夾角不小于30°2）斜腹桿與弦桿夾角應(yīng)在30°～60°3）節(jié)點(diǎn)板的自由邊長(zhǎng)度與厚度之比不得大于，否則應(yīng)沿自由邊設(shè)加勁肋。用上述方法計(jì)算桁架節(jié)點(diǎn)板強(qiáng)度和穩(wěn)定的要求在任何情況下，不得大于當(dāng)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)37

3.節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造與計(jì)算

第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)38

⑴一般節(jié)點(diǎn)

節(jié)點(diǎn)無(wú)集中荷載也無(wú)弦桿拼接的節(jié)點(diǎn)。

①腹桿與節(jié)點(diǎn)板間的傳力--兩側(cè)角焊縫（L形圍焊縫，三面圍焊縫），按受軸心力角鋼的角焊縫計(jì)算。

②弦桿與節(jié)點(diǎn)板間角焊縫只傳遞差值，按下式計(jì)算其焊縫長(zhǎng)度。第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)39肢背焊縫：肢尖焊縫：第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)40⑵有集中荷載的節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)板伸出

槽焊縫“K”—假定只傳遞P力，按兩條角焊縫（焊腳尺寸為0.5t）計(jì)算所需的長(zhǎng)度。

“A”焊縫—傳遞弦桿兩端內(nèi)力差△N=N1-N2和偏心力矩△M=△N·e。焊縫兩端的最大合成應(yīng)力：

第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)41節(jié)點(diǎn)板部分伸出

當(dāng)“A”焊縫強(qiáng)度不足時(shí)，采用節(jié)點(diǎn)板伸出方案，肢尖“A”

與肢背“B”兩條焊縫傳遞弦桿與節(jié)點(diǎn)板間內(nèi)力，

P較小，近似按只承受軸力時(shí)的肢尖和肢背的分配系數(shù)將第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)42⑶下弦跨中拼接節(jié)點(diǎn)

①構(gòu)造：拼接角鋼采用與弦桿相同的規(guī)格，切去豎肢及切去直角邊棱，安裝螺栓，拼接角鋼與節(jié)點(diǎn)板各焊于不同的連接單元。43

②焊縫計(jì)算弦桿自身拼接焊縫（“C”焊縫），傳遞兩側(cè)弦桿內(nèi)力的較小值N,考慮到截面形心處的力與拼接角鋼兩側(cè)的焊縫近于等距，N力由兩根拼接角鋼的四條焊縫平分傳遞。弦桿和連接角鋼連接一側(cè)的焊縫長(zhǎng)度為：拼接角鋼長(zhǎng)度為第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)44內(nèi)力較大一側(cè)的下弦桿與節(jié)點(diǎn)板間的焊縫傳遞弦桿內(nèi)力之差△N,如△N過(guò)小則取弦桿較大內(nèi)力的15%，內(nèi)力較小一側(cè)弦桿與節(jié)點(diǎn)板間焊縫參照傳力一側(cè)采用。弦桿與節(jié)點(diǎn)板一側(cè)的焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算：第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)45

⑷上弦跨中拼接節(jié)點(diǎn)

①構(gòu)造：拼接角鋼的彎折角用熱彎形成。安裝螺栓2個(gè)。

②計(jì)算：弦桿和拼接角鋼間焊縫算法與下弦跨中節(jié)點(diǎn)相同，弦桿和節(jié)點(diǎn)板間焊縫算法與上弦節(jié)點(diǎn)相同。第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)46⑸支座節(jié)點(diǎn)

屋架與柱子的連接可以設(shè)計(jì)成鉸接或剛接。第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)47屋架與柱的剛接：剛接節(jié)點(diǎn)連接焊縫傳遞內(nèi)力由以下兩部分組成：①屋面荷載產(chǎn)生的橫梁端反力，②橫梁端彎矩在上下弦軸線處產(chǎn)生的附加水平力、附加豎向反力，下弦處的水平力中還應(yīng)包括框架內(nèi)力組合的相應(yīng)水平剪力。第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)48⑴梯形屋架支座節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)板加勁肋底板錨栓加勁肋作用：提高支座節(jié)點(diǎn)的側(cè)向剛度，使支座底版受力均勻，減少底版彎矩第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)49支座節(jié)點(diǎn)力的傳遞路線為：

節(jié)點(diǎn)板

H形焊縫底板

屋架桿件合力RL形焊縫加勁肋

第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)50

⑵支座節(jié)點(diǎn)的計(jì)算：

①底板：

底板面積：

底板厚度：按均布荷載下板的抗彎計(jì)算，將基礎(chǔ)反力看成均布荷載q,底板被節(jié)點(diǎn)板和加勁肋分成4塊兩相鄰邊支撐的板，其單位寬度的彎矩為：第二章重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)51②加勁肋：按懸臂梁