钢屋架的跨度和高度如何选取

乐山钢结构施工工程14秒前1阅读0评论

钢屋架的跨度和高度是设计中的关键参数，它们直接影响到结构的稳定性、承载能力和经济性。选取这些参数时需考虑多种因素，包括支撑形式、计算方法、材料特性以及使用要求等。以下是对这些参数选择过程的具体分析：，，1. **跨度的确定**：跨度是决定屋架承载能力和设计方案的重要参数。根据简支于柱顶的屋架，其跨度取决于屋架支反力间的距离。对于缓坡梯形屋架，铰接时端高为1.8～2.1m，而刚接时端高为1.8～2.4m。跨中高度则由最大高度（运输条件）和最小高度（刚度要求）决定。，，2. **高度的确定**：屋架的高度应根据建筑要求、刚度要求、经济要求、运输条件、屋面坡度等因素确定。三角形屋架的中部高度主要取决于屋面坡度。腹杆的数目宜少，总长度宜短，应尽量使长杆受拉，短杆受压，荷载作用于屋架的节点上，以免弦杆承受局部弯矩而多费钢材。，，3. **节点的优化**：节点的数目宜少，节点构造要简单合理、易于制造。斜腹杆的倾角一般在300～600之间。对于设有天窗或悬挂式起重运输设备的房屋，还需配合天窗架的尺寸和悬挂吊点的位置来划分节间和布置腹杆。，，钢屋架的跨度和高度的选择是一个复杂的过程，需要综合考虑多个因素。在实际操作中，应根据具体工程的需求和条件，通过合理的设计和计算来确定合适的跨度和高度。还应注重结构的合理性和安全性，确保建筑物的稳定性和使用寿命。

钢屋架的跨度和高度选取方法

在钢结构工程中，钢屋架的跨度和高度的选取是一个涉及建筑需求、荷载情况以及结构安全的重要过程。以下是具体的方法和步骤：

1. 跨度的选取

满足房屋工艺和使用要求：钢屋架的跨度应当满足房屋的工艺和使用要求，例如厂房内的设备布局、生产流程等。
结构布置的合理性：柱网横向轴线的间距是钢屋架的标志跨度 $L$ ，在无檩体系中应该与大型屋面板的宽度互相配合。
计算跨度：钢屋架的计算跨度 $l$ 是屋架两端支座反力的距离。对于封闭结合，计算跨度 $l = L - 2 \times (150 \text{~} 300)$ ；对于非封闭结合，计算跨度 $l = L$ 。
常见跨度范围：普通梯形钢屋架的跨度一般为 15~36 米，柱距为 6~12 米。

2. 高度的选取

跨中高度：屋架的跨中高度 $h$ 由经济要求、刚度要求、运输界限和屋面坡度等因素来确定。根据屋架的允许挠度可决定最小高度，最大高度则取决于运输界限。
- 经济高度：屋架的经济高度是根据上下弦杆和腹杆的总重量最小的条件确定的。
- 常见范围：对于跨度 24 米的屋架，跨中高度一般为 $\frac{1}{8}$ 到 $\frac{1}{10}$ 的跨度。
端部高度：屋架的端部高度 $h_0$ 与跨中高度和屋面坡度相关。一般陡坡梯形屋架取 $h_0 = \frac{1}{12}$ 到 $\frac{1}{16}$ 的跨度，缓坡梯形屋架取 $h_0 = \frac{1}{15}$ 到 $\frac{1}{20}$ 的跨度。
起拱要求：跨度大于 24 米的梯形屋架，当下弦无曲折时，宜起拱，拱度为 $\frac{L}{500}$ 。
具体计算：以一个具体的例子为例，某厂房横向跨度为 24 米，屋架端部高度 $H_0 = 2000$ 毫米，屋面坡度为 1/12。

3. 荷载和荷载组合

荷载类型：作用在屋架上的荷载有永久荷载和可变荷载。可变荷载包括屋面均布活荷载、雪荷载、积灰荷载、风荷载、悬挂吊车荷载等。
荷载组合：设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合：
1. 全跨永久荷载 + 全跨可变荷载
2. 全跨永久荷载 + 半跨可变荷载
3. 全跨屋架与支撑自重 + 半跨屋面板自重 + 半跨屋面活荷载
荷载计算：荷载计算中，因屋面坡度较小，风荷载对屋面为吸力，对重屋盖可不考虑，所以各荷载均按水平投影面积计算。

4. 支撑布置

支撑布置的必要性：屋架是屋盖结构中最主要的承重构件，虽然屋架之间有檩条或屋面板联系，但仍然是一不稳定的空间体系。
支撑布置原则：在设置有纵向支撑的平面内必须同时设置横向支撑，并将二者布置为封闭型。房屋中每一温度区段或分期建设的区段中，应分别设置能独立构成空间稳定结构的支撑系统。
具体支撑：
- 上弦横向水平支撑：一般应设置在房间的两端或横向温度伸缩缝间区段的两端的第一个柱间。
- 下弦横向水平支撑：当跨度大于 18 米且未设悬挂起重运输设备和吊车，或者虽有吊车但吨位不大，没有较大的振动设备时，可不设置下弦横向水平支撑。
- 纵向水平支撑：当厂房内设有较大吨位的重级、中级工作制桥式吊车、壁行式吊车或有锻锤等较大震动设备以及厂房较高，跨度较大、空间刚度要求较高时，均应在屋架下弦端节间内设置纵向水平支撑。
- 竖向支撑：所有房屋均应设置竖向支撑。对于梯形屋架，当跨度 ≤ 30 米，一般只需在屋架两端及跨中竖杆平面内布置三道竖向支撑；当跨度 > 30 米时，应在两端和跨度的 1/3 处或天窗架侧处各布置一道竖向支撑。
- 系杆：分为刚性系杆和柔性系杆。只能承受拉力的为柔性系杆，一般采用单角钢；能承受压力的为刚性系杆，一般由两个角钢组成的十字形截面。

通过以上步骤和方法，可以合理地选取钢屋架的跨度和高度，确保结构的安全性和经济性。