鋼屋架的跨度和高度如何選取

樂山鋼結(jié)構(gòu)施工工程02-08540閱讀0評論

鋼屋架的跨度和高度是設(shè)計中的關(guān)鍵參數(shù)，它們直接影響到結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、承載能力和經(jīng)濟(jì)性。選取這些參數(shù)時需考慮多種因素，包括支撐形式、計算方法、材料特性以及使用要求等。以下是對這些參數(shù)選擇過程的具體分析：，，1. **跨度的確定**：跨度是決定屋架承載能力和設(shè)計方案的重要參數(shù)。根據(jù)簡支于柱頂?shù)奈菁埽淇缍热Q于屋架支反力間的距離。對于緩坡梯形屋架，鉸接時端高為1.8～2.1m，而剛接時端高為1.8～2.4m。跨中高度則由最大高度（運輸條件）和最小高度（剛度要求）決定。，，2. **高度的確定**：屋架的高度應(yīng)根據(jù)建筑要求、剛度要求、經(jīng)濟(jì)要求、運輸條件、屋面坡度等因素確定。三角形屋架的中部高度主要取決于屋面坡度。腹桿的數(shù)目宜少，總長度宜短，應(yīng)盡量使長桿受拉，短桿受壓，荷載作用于屋架的節(jié)點上，以免弦桿承受局部彎矩而多費鋼材。，，3. **節(jié)點的優(yōu)化**：節(jié)點的數(shù)目宜少，節(jié)點構(gòu)造要簡單合理、易于制造。斜腹桿的傾角一般在300～600之間。對于設(shè)有天窗或懸掛式起重運輸設(shè)備的房屋，還需配合天窗架的尺寸和懸掛吊點的位置來劃分節(jié)間和布置腹桿。，，鋼屋架的跨度和高度的選擇是一個復(fù)雜的過程，需要綜合考慮多個因素。在實際操作中，應(yīng)根據(jù)具體工程的需求和條件，通過合理的設(shè)計和計算來確定合適的跨度和高度。還應(yīng)注重結(jié)構(gòu)的合理性和安全性，確保建筑物的穩(wěn)定性和使用壽命。

鋼屋架的跨度和高度選取方法

在鋼結(jié)構(gòu)工程中，鋼屋架的跨度和高度的選取是一個涉及建筑需求、荷載情況以及結(jié)構(gòu)安全的重要過程。以下是具體的方法和步驟：

1. 跨度的選取

滿足房屋工藝和使用要求：鋼屋架的跨度應(yīng)當(dāng)滿足房屋的工藝和使用要求，例如廠房內(nèi)的設(shè)備布局、生產(chǎn)流程等。
結(jié)構(gòu)布置的合理性：柱網(wǎng)橫向軸線的間距是鋼屋架的標(biāo)志跨度 $L$ ，在無檁體系中應(yīng)該與大型屋面板的寬度互相配合。
計算跨度：鋼屋架的計算跨度 $l$ 是屋架兩端支座反力的距離。對于封閉結(jié)合，計算跨度 $l = L - 2 \times (150 \text{~} 300)$ ；對于非封閉結(jié)合，計算跨度 $l = L$ 。
常見跨度范圍：普通梯形鋼屋架的跨度一般為 15~36 米，柱距為 6~12 米。

2. 高度的選取

跨中高度：屋架的跨中高度 $h$ 由經(jīng)濟(jì)要求、剛度要求、運輸界限和屋面坡度等因素來確定。根據(jù)屋架的允許撓度可決定最小高度，最大高度則取決于運輸界限。
- 經(jīng)濟(jì)高度：屋架的經(jīng)濟(jì)高度是根據(jù)上下弦桿和腹桿的總重量最小的條件確定的。
- 常見范圍：對于跨度 24 米的屋架，跨中高度一般為 $\frac{1}{8}$ 到 $\frac{1}{10}$ 的跨度。
端部高度：屋架的端部高度 $h_0$ 與跨中高度和屋面坡度相關(guān)。一般陡坡梯形屋架取 $h_0 = \frac{1}{12}$ 到 $\frac{1}{16}$ 的跨度，緩坡梯形屋架取 $h_0 = \frac{1}{15}$ 到 $\frac{1}{20}$ 的跨度。
起拱要求：跨度大于 24 米的梯形屋架，當(dāng)下弦無曲折時，宜起拱，拱度為 $\frac{L}{500}$ 。
具體計算：以一個具體的例子為例，某廠房橫向跨度為 24 米，屋架端部高度 $H_0 = 2000$ 毫米，屋面坡度為 1/12。

3. 荷載和荷載組合

荷載類型：作用在屋架上的荷載有永久荷載和可變荷載。可變荷載包括屋面均布活荷載、雪荷載、積灰荷載、風(fēng)荷載、懸掛吊車荷載等。
荷載組合：設(shè)計屋架時，應(yīng)考慮以下三種荷載組合：
1. 全跨永久荷載 + 全跨可變荷載
2. 全跨永久荷載 + 半跨可變荷載
3. 全跨屋架與支撐自重 + 半跨屋面板自重 + 半跨屋面活荷載
荷載計算：荷載計算中，因屋面坡度較小，風(fēng)荷載對屋面為吸力，對重屋蓋可不考慮，所以各荷載均按水平投影面積計算。

4. 支撐布置

支撐布置的必要性：屋架是屋蓋結(jié)構(gòu)中最主要的承重構(gòu)件，雖然屋架之間有檁條或屋面板聯(lián)系，但仍然是一不穩(wěn)定的空間體系。
支撐布置原則：在設(shè)置有縱向支撐的平面內(nèi)必須同時設(shè)置橫向支撐，并將二者布置為封閉型。房屋中每一溫度區(qū)段或分期建設(shè)的區(qū)段中，應(yīng)分別設(shè)置能獨立構(gòu)成空間穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的支撐系統(tǒng)。
具體支撐：
- 上弦橫向水平支撐：一般應(yīng)設(shè)置在房間的兩端或橫向溫度伸縮縫間區(qū)段的兩端的第一個柱間。
- 下弦橫向水平支撐：當(dāng)跨度大于 18 米且未設(shè)懸掛起重運輸設(shè)備和吊車，或者雖有吊車但噸位不大，沒有較大的振動設(shè)備時，可不設(shè)置下弦橫向水平支撐。
- 縱向水平支撐：當(dāng)廠房內(nèi)設(shè)有較大噸位的重級、中級工作制橋式吊車、壁行式吊車或有鍛錘等較大震動設(shè)備以及廠房較高，跨度較大、空間剛度要求較高時，均應(yīng)在屋架下弦端節(jié)間內(nèi)設(shè)置縱向水平支撐。
- 豎向支撐：所有房屋均應(yīng)設(shè)置豎向支撐。對于梯形屋架，當(dāng)跨度 ≤ 30 米，一般只需在屋架兩端及跨中豎桿平面內(nèi)布置三道豎向支撐；當(dāng)跨度 > 30 米時，應(yīng)在兩端和跨度的 1/3 處或天窗架側(cè)處各布置一道豎向支撐。
- 系桿：分為剛性系桿和柔性系桿。只能承受拉力的為柔性系桿，一般采用單角鋼；能承受壓力的為剛性系桿，一般由兩個角鋼組成的十字形截面。

通過以上步驟和方法，可以合理地選取鋼屋架的跨度和高度，確保結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。