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钢结构设计(附施工图)_.pdf简介：

钢结构设计是一种以钢材为主要构建材料的建筑结构设计，它以其强度高、重量轻、耐腐蚀、施工速度快、可塑性好等特点在现代建筑领域中得到了广泛应用。钢结构设计主要包括结构选型、计算分析、详细设计、施工图绘制等步骤。

1. 结构选型：根据建筑物的用途、荷载情况、使用环境等因素，选择适合的钢材类型和截面形式，如梁、柱、板、管等。

2. 计算分析：使用专业的结构分析软件，进行结构的静动力学分析，以确保结构的安全性，包括强度、刚度和稳定性分析。

3. 详细设计：根据计算结果，绘制详细的节点设计、构件设计图，包括尺寸、截面、连接方式等。

4. 施工图绘制：提供详细的施工图纸，包括平面布置图、立面图、剖面图、节点详图等，以便施工人员理解和施工。

钢结构施工图通常会包含材料表、节点详图、施工说明等，以确保施工的准确性和效率。同时，施工图中还会标注出材料的规格、型号、数量，以及施工节点的连接方式、焊接参数等重要信息。

总的来说，钢结构设计是一个系统而复杂的过程，需要专业的设计人员和严谨的工作态度来确保结构的安全和建筑的整体质量。

钢结构设计(附施工图)_.pdf部分内容预览：

5.1.1平板式网架的分类及 5.1.2网格尺寸与网架高度…..204 5.1.3网架结构的选型.....…. 204 5.2网架结构的几何不变性分析·……·205 5.3网架作用效应计算 ...........207 5.3.1荷载代表值 .......207 5.3.2网架结构的计算模型..208 5.3.3网架结构的计算方法…..2 210 5.4网架结构杆件与节点设计…………….…. 211 5.4.1网架结构的杆件 .......... 211 5.4.2网架结构的节点构造及 设计.............212

5.5结构设计软件应用 ............218 5.5.1参数限制 ................... 218 5.5.2使用说明 5.6程应用....................222 本章小结 ...... ............ 225 习题· ........... 225 参考文献 附施工图 附录A第1章施工图 附录B第2章施工图 附录C第3章施工图 附录D第4章施工图 附录E第5章施工图 44

主要讲述钢屋盖结构设计的基本理论和方法。通过本章学习，应达到以下目标。 （1）了解钢屋盖的结构特点和形式。 （2）掌握钢屋盖支撑系统的组成与布置方式。 （3）掌握钢屋盖的结构分析和设计方法。 （4）掌握钢屋盖施工图绘制方法。 （5）能够较好地运用相关钢结构设计软件进行钢屋盖结构设计

平面桁架式钢屋盖结构是钢结构工程的一个非常传统的结构类型，作为单层厂房结构、多层框架顶 楼大空间结构的屋盖系统应用十分广泛，它的跨越能力较大，而加工制作又相对比较简单，基本上是先 工厂预制然后再现场安装，工业化程度高，施工周期短。

该类型结构通常由屋面、屋架、支撑三部分组成。要使结构能正常良好地工作，必须整体考虑屋面、 屋架和支撑三部分的配合，如考虑不当，往往会引发严重的工程事故。图1.1所示为一跨度为38m的屋 盖结构在施工过程中发生垮塌后的照片RB／T 072-2021 认证认可行业通用术语.pdf，照片显示该屋盖结构为一平面桁架式屋盖系统，该结构的屋架 已经整体垮塌。

图1.1屋盖坍塌现场

引起钢屋盖结构工程发生事故的原因多种多样，有设计选型、结构布置与设计计算等方面的原因， 也有施工质量控制不严、施工工序不合理等方面的原因。希望通过本章的学习，大家对这类传统结构形 式有较全面的了解，在以后的工程实际中避免发生类似的工程事故，

屋盖结构组成与体系分类

典型的钢屋盖结构由屋面板、標条、屋架、托架、天窗架、支撑等构件组成。依据屋 面板形式的不同，钢屋盖结构分为有標体系与无標体系两种类型，图1.2分别显示了这两 种钢屋盖体系的基本组成形式

图1.2两种体系钢屋盖结构

第1章钢屋盖结构设计

钢屋盖结构中，屋架的跨度和间距取决于柱网布置，柱网布置取决于建筑物的工艺 要求和经济要求。钢屋架跨度较大时，为了采光和通风，屋盖上通常设置天窗。柱网间 距较大时，超出屋面板长度，应设置中间屋架和柱间托架，中间屋架的荷载通过托架传 给柱。 无標钢屋盖和有钢屋盖各自均具有一定的优点与不足：无钢屋盖的屋面荷载直接 通过大型屋面板传递给屋架[图1.2（a）]，屋盖横向刚度大，整体性好，构造简单，施工 方便等，但屋盖自重大，不利于抗震，多用于有桥式吊车的厂房屋盖中；有钢屋盖适用 于轻型屋面板（如石棉瓦、瓦楞铁、压型钢板和铁丝网水泥槽板等），屋面荷载通过条传 递给屋架[图1.2（b)]，构件重量轻，用料省，但屋盖构件数量较多，构造较复杂，整体 刚度较差。

钢屋架的选型与结构特点

钢屋架是由各种直杆相互连接组成的一种平面桁架结构。在竖向节点荷载作用下，各 杆件产生轴心压力或轴心拉力，因而杆件截面应力分布均匀，材料利用充分，具有用钢量 小、自重轻、刚度大和便于加工成型等特点

1.2.1钢屋架选型基本原则

钢屋架选型的基本原则如下。 （1）使用要求。应满足排水坡度、建筑净空、天窗、天棚以及悬挂吊车等的需要。 （2）受力合理性要求。从受力的角度看，屋架的外形应与弯矩图相近，杆件受力均 匀；应尽可能使短杆受压、长杆受拉；荷载作用在节点上，以减少弦杆局部弯矩；屋架中 部应有足够高度，以满足刚度要求。 （3）施工要求。屋架的杆件和节点数量宜减少，规格、构造宜简单，尺寸应划一，夹 角在30°～60°，跨度和高度要避免超宽、超高

设计时应按照上述基本原则和钢屋架的主要结构特点，在全面分析的基础上根据具体 情况进行综合考虑，从而确定钢屋架的合理形式

1.2.2不同形式钢屋架的结构特点

1.三角形钢屋架 三角形钢屋架适用于陡坡屋面（坡度>1/3)的有標屋盖体系，且通常与柱子铰接连接， 因这种屋架在荷载作用下的弯矩图是抛物线分布，与屋架的三角形外形相差悬殊，致使屋 架弦杆受力不均，支座处内力较大，跨中内力较小，弦杆的截面不能充分发挥作用，而且 支座处上、下弦杆夹角过小，内力又较大，支座节点构造比较复杂。 三角形钢屋架的腹杆布置常采用芬克式[图1.3(a）、（b)］和人字式[图1.3(c）、（d)]。 芬克式的腹杆虽然较多，但它的压杆短、拉杆长，受力相对合理，且可分为两个小桁架制 作与运输，使用较为方便。人字式腹杆的节点较少，但受压腹杆较长，适用于跨度较小 (L<18m)的情况。但是，人字式屋架的抗震性能优于芬克式屋架，所以在地震烈度较高 的地区，即使跨度大于18m，也常采用人字式腹杆的屋架。单斜式腹杆的屋架 图1.3（c)丁，其腹杆和节点数目均较多，只适用于下弦需要设置大棚的屋架，一般情况较 少采用。由于某些屋面材料要求標条的间距很小，不可能将所有標条都放置在节点上，从 而使上弦产生局部弯矩，因此，三角形屋架在布置腹杆时，要同时处理好標距和上弦节点 之间的关系。

图1.3 三角形屋架

从内力分配的观点来看，三角形钢屋架的外形尽管存在看明显的不合理性，但是从建 筑物的整个布局和用途出发，在屋面材料为石棉瓦、瓦楞铁皮以及短尺压型钢板等，且需 要上弦坡度较陡的情况下，往往还是采用三角形屋架。当屋面坡度为1/3～1/2时，三角 形钢屋架的高度取H=（1/6~1/4)L。

梯形钢屋架适用于屋面坡度较为平缓的无屋盖体系，它与简支受弯构件的弯矩图比 较接近中国银行西直门分行加固工程施工方案2003.doc，弦杆受力较为均匀。梯形屋架与柱的连接可以做成铰接也可以做成刚接。刚性连 接可提高建筑物的横向刚度。 梯形钢屋架的腹杆体系可采用单斜式、人字式和再分式（图1.4)。人字式按支座斜杆 与弦杆组成的支承点在上弦或在下弦分为下承式[图1.3（a)]和上承式［图1.4（b)]两 种。一般情况下，与柱刚接的屋架宜采用下承式；与柱铰接时下承式或上承式均可采用。

当屋架的上、下弦杆相平行时，称为平行弦屋架（图1.5）。这种形式多用于单坡屋盖和 双坡屋盖[图1.5(a)、（b)]，或用作托架、支撑体系[图1.5(c)、（d)、（e)、（f)]。平行弦 屋架的腹杆体系可采用人字式、单斜杆式、菱形、K形和交叉式。单斜杆式［图1.5（c)」 斜长杆受拉，短腹杆受压，较经济。菱形［图1.4（d)」两根斜杆受力，腹杆内力较小，用 料多。K形腹杆[图1.5（e）」用在桁架高度较高时，可减小竖杆的长度。交叉式 图1.5（f)］常用于受反复荷载的桁架中，有时斜杆可用柔性杆。平行弦屋架的同类杆件 长度一致、节点类型少、符合工业化制作要求，有较好的效果。

图1.5平行弦屋架的腹杆体系

三铰拱钢屋架由两根斜梁（桁架梁）和一根水平拱拉杆组成，其形式如图1.6（a)所 示。斜梁的截面形式可分为平面桁架和空间桁架两种［图1.6（b)]。这种屋架的特点是 杆件受力合理，斜梁的腹杆长度一般为0.6～0.8m，这对杆件受力和截面的选择十分有 利。这种结构能充分利用普通圆钢和小角钢，且具有便于拆装运输和安装的特点。但由 于三铰拱屋架的杆件多数采用圆钢，不用节点板连接，故存在节点偏心，设计中应予 注意。

大型钢屋面板与屋架牢固连接，则屋面板的面内刚度可以保证上弦平面的几何不变。 但由屋架、条和屋面材料等构件组成的有檸屋盖是几何可变体系。钢屋架的受压上弦杆 虽然用条连接，但所有屋架的上弦有可能向同一方向以半波的形式鼓曲（图1.7)，这时 上弦的计算长度就等于屋架的跨度，所以承载能力极低。其次，钢屋架下弦虽是拉杆，但 当侧向没有联系时，在某些不利因素作用下，如厂房吊车运行时的振动，会引起较大的水 平振动和变位，增加杆件和连接中的受力。此外，房屋两端的屋架往往要传递由山墙传来 的风荷载，仅靠屋架的弦杆来承受和传递风荷载是不够的。根据以上分析，要使钢屋架具 有足够的承载能力，保证钢屋架结构有一定的空间刚度，应根据结构布置情况和受力特点 设置各种支撑体系，把平面屋架联系起来，使屋架结构形成一个整体刚度较好的空间体 系，所以，屋盖支撑是钢屋盖结构中不可缺少的组成部分。

1.钢屋盖支撑的类型及作用 钢屋盖的支撑体系包括：上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支 撑、垂直支撑和系杆，图1.7所示为一典型的钢屋盖支撑系统布置情况。 屋盖支撑主要具有如下作用：①保证屋盖结构的整体稳定；②增强屋盖的刚度；③增 强屋架的侧向稳定；④承担并传递屋盖的水平荷载；5便于屋盖的安装与施工。 2.钢屋盖支撑的布置 1）上弦横向水平支撑 上弦横向水平支撑是屋架上弦弦杆的侧向支承点，它减小了弦杆在平面外的计算长 度，减小了动力荷载作用下的屋架平面外的受迫振动。它是以斜杆和条作为腹杆，两 相邻屋架的上弦作为弦杆组成的水平桁架，它将两竖放屋架在水平方向联系起来 在没有横向支撑的开间，则通过系杆的约束作用将屋架在水平方向联成整体，以保证屋架 的侧向刚度和屋盖的空间刚度，减少上弦在平面外的计算长度以及承受并传递山墙的风 荷载。 在屋盖体系中，一般都应设置屋架上弦横向水平支撑（包括天窗架的横向水平支撑）。 上弦横向水平支撑布置在房屋两端或在温度缝区段两端的第一柱间或第二柱间：如果布置

JJG (京) 3010-2020 热式燃气表图1.7 屋架上弦屈曲情况