鋼屋架的跨度和高度如何選取

樂山鋼結構施工工程14秒前1閱讀0評論

鋼屋架的跨度和高度是設計中的關鍵參數，它們直接影響到結構的穩定性、承載能力和經濟性。選取這些參數時需考慮多種因素，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計方案的重要參數。根據簡支于柱頂的屋架，其跨度取決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**：屋架的高度應根據建筑要求、剛度要求、經濟要求、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。腹桿的數目宜少，總長度宜短，應盡量使長桿受拉，短桿受壓，荷載作用于屋架的節點上，以免弦桿承受局部彎矩而多費鋼材。，，3. **節點的優化**：節點的數目宜少，節點構造要簡單合理、易于制造。斜腹桿的傾角一般在300～600之間。對于設有天窗或懸掛式起重運輸設備的房屋，還需配合天窗架的尺寸和懸掛吊點的位置來劃分節間和布置腹桿。，，鋼屋架的跨度和高度的選擇是一個復雜的過程，需要綜合考慮多個因素。在實際操作中，應根據具體工程的需求和條件，通過合理的設計和計算來確定合適的跨度和高度。還應注重結構的合理性和安全性，確保建筑物的穩定性和使用壽命。

鋼屋架的跨度和高度選取方法

在鋼結構工程中，鋼屋架的跨度和高度的選取是一個涉及建筑需求、荷載情況以及結構安全的重要過程。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：鋼屋架的跨度應當滿足房屋的工藝和使用要求，例如廠房內的設備布局、生產流程等。
結構布置的合理性：柱網橫向軸線的間距是鋼屋架的標志跨度 $L$ ，在無檁體系中應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。對于封閉結合，計算跨度 $l = L - 2 \times (150 \text{~} 300)$ ；對于非封閉結合，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 $h$ 由經濟要求、剛度要求、運輸界限和屋面坡度等因素來確定。根據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。
- 經濟高度：屋架的經濟高度是根據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。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、風荷載、懸掛吊車荷載等。
荷載組合：設計屋架時，應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：屋架是屋蓋結構中最主要的承重構件，雖然屋架之間有檁條或屋面板聯系，但仍然是一不穩定的空間體系。
支撐布置原則：在設置有縱向支撐的平面內必須同時設置橫向支撐，并將二者布置為封閉型。房屋中每一溫度區段或分期建設的區段中，應分別設置能獨立構成空間穩定結構的支撐系統。
具體支撐：
- 上弦橫向水平支撐：一般應設置在房間的兩端或橫向溫度伸縮縫間區段的兩端的第一個柱間。
- 下弦橫向水平支撐：當跨度大于 18 米且未設懸掛起重運輸設備和吊車，或者雖有吊車但噸位不大，沒有較大的振動設備時，可不設置下弦橫向水平支撐。
- 縱向水平支撐：當廠房內設有較大噸位的重級、中級工作制橋式吊車、壁行式吊車或有鍛錘等較大震動設備以及廠房較高，跨度較大、空間剛度要求較高時，均應在屋架下弦端節間內設置縱向水平支撐。
- 豎向支撐：所有房屋均應設置豎向支撐。對于梯形屋架，當跨度 ≤ 30 米，一般只需在屋架兩端及跨中豎桿平面內布置三道豎向支撐；當跨度 > 30 米時，應在兩端和跨度的 1/3 處或天窗架側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，確保結構的安全性和經濟性。