称轴y屈曲时伴随有扭转,?y应取考虑扭转效应的换算长细比?YZ. 受压弦杆,在一般支撑布置的情况下,常为?0Y?2?0X,为获得近于等稳的条件,经常采用两等肢角钢或两短肢相并的不等肢角钢组成的T形断面(图2—28a或b)。二者之中以用钢量较小的为好。鉴于
?YZ??Y,后一截面比较容易做到等稳定。当有节间荷载时,为增强弦
杆在屋架平面内的抗弯能力,可采用两长肢相并的不等肢角钢组成的T形截面(图2—28c);但弦杆处于屋架的边缘,为增加出平面的刚度以利运输及安装,也可以考虑采用两等肢角钢;受拉弦杆,往往?OY比
?OX大得多,此时可采用两短肢相并的不等肢角钢组成的或者等肢角
钢组成的T形截面(图2—28a或b).
图2—28 角钢杆件截面形式
梯形屋架支座处的斜杆(主节点在下时受压,主节点在上时受拉)及竖杆,由于?0Y??0X,故可采用图2—28(a)或(c)的形式。考虑到扭转影响,前者更容易做到等稳定。屋架中其他腹杆,因为?0Y?0.8?,
?0Y??,即?0Y?1.25?0X,所以一般采用图2—28(a)两等肢角钢的形式,
连接垂直支撑的竖杆,常采用两个等肢角钢组成的十字形截面〔图2—28d),因为垂直支撑如需传力时则竖杆不致产生偏心,并且吊装时屋架两端可以任意调动位置而竖杆伸出肢位置不变。受力小的腹杆.也可采用单角钢截面,如图2—28(e)和(f)所示,前者因连接有偏心,设计强度有降低(参见单角钢缀条的计算),后者虽无偏心但角钢端部需切口以插入节点板进行焊接,工作稍繁,随着厂房结构的发展,屋架杆件已有用T型钢取代双角钢的趋势,特别是屋架的弦杆。在实际工程中常采用将H型钢沿腹板纵向切开的方法做成剖分T型钢,由轧钢厂直接提供。与H型钢相应,剖分T型钢也分为宽翼缘、中翼缘和窄翼缘三种类型(图2—29a,b及c)。由于T型钢是H型钢之半,故其截面尺寸都与相应H型钢相同。T型钢的优点在于翼缘的宽度大,并且腹板的厚度较薄。腹板薄则截面的经济性好。在屋架中,弦杆多半采用宽翼缘T型钢,腹杆则可用中冀缘T型钢、单角钢或双角钢。当腹杆采用T型钢或单角钢时,由于不存在双角钢相并的间隙,所以耐腐蚀作用好,从这一角度看不次于圆管、方管等封闭式截面杆件的结构。但是单面连接的单角钢的强度设计值降低较多,因而、现在还常用双角钢做腹杆。用角钢做腹杆时,节点构造方便。
图2—29 T型钢杆件截面形式
T型钢弦杆双角钢腹杆的屋架比传统的全角钢屋架约节省钢材12%—15%。这主要是由于减小了节点板尺寸,上弦用料比角钢经济,以及省去缀板等原因。这种屋架在国外已广泛采用,我国在宝钢工程中也已采用。不过目前生产的T型钢规格较少,在一定程度上制约其应用。
当屋架跨度较大(如L>24m)并且弦杆内力相差较大时,弦杆可改变一次截面,以便节省钢材。但以改变一次为度,如果改变两次则制造工作量加大,反而不经济。改变弦杆截面时,可保持角钢厚度不变而改变肢宽,以方便连接。T型钢弦杆则可改变腹板高度。 除上述截面外,圆管在网架结构中用得较多,矩形管近年来国外用得较多,H型钢则可以用于跨度和荷载较大的桁架。
2.3.4 一般构造要求与截面选择 2.3.4.1 屋架构造的一般要求
在一榀屋架中,所用角钢的规格不应超过5—6种。普通钢屋架中所用的角钢,最小规格应是L45x4或L56x36x4。跨度超过18m的小角钢屋架则不受此限。
双角钢截面杆件在节点处以节点板相连,T型钢截面杆件是否需要用节点板相连应根据具体情况决定。节点板受力复杂,对一般跨度的屋架可以不作计算,而由经验确定厚度。梯形屋架和平行弦屋架的节点板把腹杆的内力传给弦杆,节点板的厚度即由腹杆最大内力(一般在支座处)来决定。三角形屋架支座处的节点板要传递端节间弦杆
的内力,因此,节点板的厚度应由上弦杆内力来决定。此外,节点板的厚度还受到焊缝的焊脚尺寸hf和T型钢腹板厚度等因素的影响。一般屋架支座节点板受力大,该处节点板厚度可参照表2—8取用。中间节点板受力小,板厚可比支座处节点板的厚度减小2mm。在一榀屋架中,除支座处节点板厚度可以大2mm外,全屋架节点板取相同厚度。 20世纪70年代后期国外有的研究证明,提高节点板的屈服强度并不提高腹杆的承载能力,而在试验研究中将节点板厚度由10nm加厚到20mm时却提高腹杆屈曲荷载近40%。出此可见,屋架节点板的厚度稍大些是有利的。
屋架节点板厚度参考表(Q235) 表2—8
梯形屋架、平行弦屋架腹杆最大内力 三角形屋架端节间弦杆内力(KN) 支座节点板厚度(mm) ≤200 201—320 321—520 521—780 781—1170 8 10 12 14 16 由双角钢组成的T形或十字形截面的杆件,为了保证两个角钢共同工作,两角钢间需有足够的连系。做法是每隔一定距离在两角钢间加设填板(图2—30)、填板尺寸由构造决定。在十字形双角钢杆件中填板应横竖交错放置。填板应比角钢肢宽伸出(十字形截面则缩进)10—15mm以便焊接,填板间距,对压杆取?Z?40i,拉杆取?Z?80i,式中i为一个角钢的回转半径,回转半径所对应的形心轴在T形双角钢(图2—30a)中为平行轴a—a,在十字形双角钢(图2—30b)中为最小轴b—b。在压杆的两个侧向固定点之间的填板不宜少于两个,且每节间不应少于两个(无法放置时至少放一个);拉杆同此处理。
图2—30 屋架杆件的填板
2.3.4.2 桁架杆件截面选择
桁架中的杆件,技前述原则先确定截面型式,然后根据轴线受拉、轴线受压和压弯的不同受力情况,按轴心受力构件或压弯构件计算确定。为了不使型钢规格过多,在选出截面后可作一次调整。 拉杆应进行强度验算和刚度验算。强度验算中在有螺栓孔削弱时,应该用净截面,如果螺栓孔位置处于节点板内且离节点板边缘有一定距离,例如≥100mm时,可考虑不计截面削弱,因为焊缝已传走一部分内力,截面有减弱处内力也已减小。(设置安装螺栓的情况下,可以不考虑截面消弱),刚度验算应使杆在两个方向的长细比中的较大者?max小于容许长细比。规范对于承受静力荷载的桁架拉杆只限制在竖向平面内的长细比.但从运输和安装的角度考虑,受拉下弦出平面的刚度还是大些为好。
压杆应进行稳定性和刚度的计算,压弯杆(上弦杆有节间荷载时)