钢结构计算机辅助设计

平面桁架;;;;;;;;l 用钢材制造的桁架工业与民用建筑的屋盖结构、吊车 梁、桥梁和水工闸门等，常用钢桁架作为主要承重构 件。l 各式塔架，如桅杆塔、电视塔和输电线路塔等，常用 三面、四面或多面平面桁架组成的空间钢桁架。l分类钢桁架常按力学简图、外形和构造特点进行分。l① 按力学简图分为简支的和连续的;静定的和超静定的，平面的和空间的。简支钢桁架应用最广。;;;l② 按外形可分为三角形、 梯形、平行弦和多边形。;;l③ 按杆件内力杆件截面和节点构造特点分为普通、重型 和轻型钢桁架。普通钢桁架一般用单腹式杆件，通常是两 个角钢组成的T形截面,有时也用十字形、槽形或管形等截 面，在节点处用一块节点板连接,构造简单,应用最广。重 型钢桁架杆件用由钢板或型钢组成的工形或箱形截面，节 点处用两块平行的节点板连接；常用于跨度和荷载较大的 钢桁架，如桥梁和大跨度屋盖结构。;l 轻型钢桁架用小角钢及圆钢或薄壁型钢组成；节点处 可用节点板连接，也可将杆件直接相连；主要用于小 跨度轻屋面的屋盖结构。l 连接方法：钢桁架可用焊接、普通螺栓连接、高强度 螺栓连接或铆接。焊接应用最广；普通螺栓连接常用 于可拆卸的结构、输电塔和支撑系统；高强度螺栓连 接常用于重型钢桁架的工地连接；铆接用于受较大动 力荷载的重型钢桁架，目前已逐渐被高强度螺栓连接 所代替。;l高跨比:钢桁架的高度由经济、刚度、使用和运输要求确定，增加 高度可减小弦杆截面和挠度，但增加腹杆用量和建筑高度。l钢桁架的高跨比通常采用 1/5～1/12；钢材强度高、刚度要求严 的钢桁架应采用相对偏高值。三角形钢屋架的高度通常由屋面坡高 确定：l一般屋面坡度为1/2～1/3时，高跨比相应为1/4～1/6。l腹杆体系:钢桁架的腹杆体系通常采用人字式或单斜式等形式。人 字式腹杆的腹杆数和节点数较少，应用较广；为减少受有荷载的弦 杆或受压弦杆的节间尺寸，通常增加部分竖杆。单斜式腹杆通常布 置使较长的斜杆受拉，较短的竖杆受压，有时用于跨度较大的钢桁 架。;l 如需进一步减小弦杆及腹杆的长度，可采??再分式腹杆体系，钢 桁架高度较大且节间较小时可采用K式或菱形腹杆体系。l 在支撑桁架和塔架中，常采用能较好承受变向荷载的交叉式腹杆 体系，交叉斜杆通常按拉杆设计。斜腹杆对弦杆的倾斜角通常在 30～60范围内。l受力特点：钢桁架各杆件的截面形心轴线应在节点处交汇于一点，内力计算一般按铰接桁架进行。当桁架只承受节点荷载时，所 有杆件只受轴心拉力或压力；如在杆件节间内也承受荷载，则该 杆件将同时受弯。钢桁架杆件一般较细，布置节点时应尽量避免 或减小局部弯矩。l 对杆件截面高度与长度比值较大的钢桁架，必要时应考虑节点刚 性引起的杆件次应力。;l支撑系统：l为了保证平面钢桁架在桁架平面外的刚度和稳定、减小弦杆在桁架 平面外的计算长度、并承受可能有的侧向荷载，应在钢桁架侧向布 置支撑(图2[钢桁架屋盖支撑系统])。支撑通常可分为水平支撑( 上弦和下弦平面、横向和纵向)、垂直支撑(桁架两端和中间)和 系杆等类型。l成对的钢桁架可在其间沿下弦及上弦平面分别布置横向水平支撑， 并在钢桁架两端及中间每隔适当距离的竖杆平面布置垂直支撑。;;l 屋盖结构中有许多钢桁架，可只在两端及每隔一定距离的相邻两桁 架间设置上、下弦横向水平支撑和垂直支撑，其余桁架只在上、下 弦按适当间距设置系杆；当有较重吊车或必要时，还可在桁架下弦 端节间增设纵向水平支撑。l 在四面或多面的塔架中应每隔一定高度设置横隔，以保证塔架刚度 和横截面的几何不变性。l 杆件截面设计：钢桁架杆件的截面形式按节省钢材、连接方便和制 造简单等条件选择，并注意使杆件在两个主轴方向的长细比(杆件 计算长度和截面回转半径的比值)尽可能相近。l 钢桁架拉杆应满足强度和容许长细比的要求；压杆应满足强度、稳 定和容许长细比的要求。;l 在计算杆件的强度和稳定时，内力按轴心力考虑；当杆件同时受 轴心力和弯矩时，应按偏心受力考虑其共同作用。在计算杆件的 稳定和长细比时，应考虑桁架平面内和平面外两个方向，或长细 比较大的不利方向。杆件的容许长细比，按杆件受压或受拉、受 静力荷载或动力荷载等情况分别规定。l 起拱：跨度稍大的钢桁架，为抵消自重及荷载作用下的全部或部 分挠度，通常规定在制造时预先起拱。屋架的起拱度(f)一般为跨 度的1/500。;;;;