鋼結構構造與識圖選用教材ISBN

978-7-111-76122-8歡迎征訂目錄

單元二多高層鋼結構房屋單元三門式剛架輕型房屋

單元四單層鋼結構廠房

單元一

鋼結構基礎知識單元五空間管桁架結構單元六網架結構

單元七裝配式鋼結構建筑鋼結構構造與識圖單元五空間管桁架結構主要由鋼管構件組成的結構稱為鋼管結構,鋼管包括圓鋼管和矩形鋼管和用鋼板焊接成的鋼管。管桁架結構是一種鋼管結構,分為平面管桁架結構和空間管桁架結構。平面管桁架由處于同一平面內的上弦桿、腹桿和下弦桿構成,鋼管輕鋼屋架即為平面管桁架;空間管桁架是由上弦桿、腹桿與下弦桿構成的橫截面為三角形或四邊形的格構式管桁架,近20年來,空間管桁架結構在大跨空間結構中得到了廣泛應用。單元設置背景通過本單元的學習,認知空間管桁架結構,了解結構形式與結構布置,理解結構構造。讀者可結合虛實模型進行本單元的學習,有條件可到施工現場或已建成的房屋進行學習與實踐,以便更好地理解管桁架結構的構造,識讀施工圖。單元教學要求單元五空間管桁架結構單元六網架結構鋼結構構造與識圖目錄Content1項目5.1認識空間管桁架結構2項目5.2熟悉空間管桁架結構構造單元五空間管桁架結構單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖認識空間管桁架結構項目5.1任務5.1.1認知空間管桁架任務5.1.2熟悉空間管桁架結構體系單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖任務5.1.1認知空間管桁架項目5.1認識空間管桁架結構任務5.1.1認知空間管桁架單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖施工中的空間管桁架結構

空間管桁架結構火車站項目5.1認識空間管桁架結構任務5.1.1認知空間管桁架一、空間管桁架結構的斷面形式單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖任務5.1.1認知空間管桁架一、空間管桁架結構的斷面形式單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖項目5.1認識空間管桁架結構任務5.1.1認知空間管桁架一、空間管桁架結構的斷面形式單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖項目5.1認識空間管桁架結構任務5.1.1認知空間管桁架一、空間管桁架結構的斷面形式單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖項目5.1認識空間管桁架結構任務5.1.1認知空間管桁架一、空間管桁架結構的斷面形式單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖項目5.1認識空間管桁架結構任務5.1.1認知空間管桁架一、空間管桁架結構的斷面形式單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖項目5.1認識空間管桁架結構任務5.1.1認知空間管桁架一、空間管桁架結構的斷面形式單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖項目5.1認識空間管桁架結構任務5.1.1認知空間管桁架一、空間管桁架結構的斷面形式單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖項目5.1認識空間管桁架結構任務5.1.1認知空間管桁架一、空間管桁架結構的斷面形式單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖項目6.1認識空間管桁架結構任務5.1.1認知空間管桁架一、空間管桁架結構的斷面形式單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖項目6.1認識空間管桁架結構任務5.1.1認知空間管桁架一、空間管桁架結構的斷面形式單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖項目5.1認識空間管桁架結構任務5.1.1認知空間管桁架二、空間管桁架的外形單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖（a）直線型（b）曲線型圖5.1.2空間管桁架結構的外形任務5.1.1認知空間管桁架三、鋼管的截面形式單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖項目5.1認識空間管桁架結構主管或弦桿支管或腹桿主管和支管均為圓管相貫的空間管桁架是目前國內應用最為廣泛的截面形式任務5.1.1認知空間管桁架三、鋼管的截面形式單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖Rectangle：矩形、長方形；Circle：圓形項目5.1認識空間管桁架結構任務5.1.1認知空間管桁架單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖項目5.1認識空間管桁架結構任務5.1.1認知空間管桁架單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖項目5.1認識空間管桁架結構引導問題1：空間管桁架結構通常為三角形斷面，分正三角形和倒三角形兩種，實際工程中大量采用的是倒三角截面形式的桁架。引導問題2：按桁架的外形可分為直線形與曲線形管桁架結構。任務5.1.1認知空間管桁架單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖1.間隙型節點:非貫通桿件在節點部位有一定間隙2.搭接型節點:非貫通桿件在節點部位部分重疊項目5.1認識空間管桁架結構四、空間管桁架的節點任務5.1.1認知空間管桁架四、空間管桁架的節點單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖項目5.1認識空間管桁架結構任務5.1.1認知空間管桁架四、空間管桁架的節點單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖項目5.1認識空間管桁架結構1.鋼管直接焊接節點的構造應符合下列規定：(1)主管的外部尺寸不應小于支管的外部尺寸,主管的壁厚不應小于支管的壁厚,在支管與主管的連接處不得將支管插人主管內。(2)主管與支管或支管軸線間的夾角不宜小于30°。(3)支管與主管的連接節點處宜避免偏心;偏心不可避免時,應控制偏心率。(4)支管端部應使用自動切管機切割,支管壁厚小于6mm時可不切坡口。(5)支管與主管的連接焊縫,除支管搭接應符合第（4）條的規定外,應沿全周連續焊接并平滑過渡;焊縫形式可沿全周采用角角焊縫,或部分采用對接焊縫,部分采用角焊縫,其中支管管壁與主管管壁之間的夾角大于或等于120°的區域宜采用對接焊縫或帶坡口的角焊縫;角焊縫的焊腳尺寸不宜大于支管壁厚的2倍,搭接支管周邊焊縫宜為2倍支管壁厚。(6)在主管表面焊接的相鄰支管的間隙a不應小于兩支管壁厚之和。任務5.1.1認知空間管桁架四、空間管桁架的節點單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖項目5.1認識空間管桁架結構2.支管搭接型的直接焊接節點的構造尚應符合下列規定:(1)支管搭接的平面K形或N形節點,應控制其搭接率,且應確保在搭接的支管之間的連接焊縫能可靠地傳遞內力。(2)當互相搭接的支管外部尺寸不同時,外部尺寸較小者應搭接在尺寸較大者上;當支管壁厚不同時,較小壁厚者應搭接在較大壁厚者上;承受軸心壓力的支管宜在下方。任務5.1.1認知空間管桁架五、空間管桁架的特點單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖項目5.1認識空間管桁架結構（一）優點（一）空間管桁架結構的優點（1）由于在節點連接的處理方式上，空間管桁架結構采用直接焊接各根桿件，摒棄傳統的連接方式，因而具有施工簡便，節省鋼材的優點。（2）節點連接方式比較簡單。（3）結構外觀簡潔、線形流暢、空間造型多樣化。（4）所采用的鋼管管壁比較薄，截面有比較大的回轉半徑，因而擁有較好的抗壓和抗扭性能，從而結構整體剛度比較大，其幾何特性比較好。（5）鋼管與大氣接觸的表面積比較小，節點處各根桿件又是直接焊接，無積留濕氣和大量灰塵的死角或凹處，便于清刷、油漆，維護和防銹；并且管形構件對端部及全長范圍內作封閉處理后，在其內部是不易生銹的。（6）從流體動力學角度來講，圓形管截面的管桁架結構其性能是有優勢的，在風力或水流等荷載作用下，圓管結構比其它截面形式的結構其荷載作用效應要低得多。任務5.1.1認知空間管桁架五、空間管桁架的特點單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖項目5.1認識空間管桁架結構（二）局限性（二）空間管桁架結構的局限性然而，空間管桁架結構對其生產和施工工藝以及加工的設備是有一定要求的，這主要是由于其采用相貫焊接的節點，因而空間管桁架結構在應用上也存在一定的局限性。（1）加工和放樣相貫節點的工藝比較復雜，手工切割很難做到其相貫線上的坡口變化，因此一般采用機械加工，且要求施工單位配備數控的五維切割機床設備，對機械加工的工藝要求也很高。（2）空間管桁架結構的節點一般采用焊接方式，需要在焊接時控制其收縮量，對焊縫的質量要求也比較高，因是現場焊接，所以相對來講其工作量也比較大。（3）在用鋼量上空間管桁架結構往往比網架結構大。對于不同內力的桿件，應采用不同壁厚但相同外徑的鋼管，壁厚不宜有太多的厚度變化，在弦桿方向上相貫節點應盡可能使用同一外徑的鋼管作為桿件，不然各鋼管間的拼接會比較復雜，其拼接數量也太多。從而造成鋼材用量的增加，也不能充分發揮材料的強度。

結束語結束任務!單元一鋼結構基礎知識鋼結構構造與識圖任務5.1.2熟悉空間管桁架結構體系項目5.1認識空間管桁架結構任務5.1.2熟悉空間管桁架結構體系一、空間管桁架結構體系單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖主結構防側傾體系穩定支撐體系空間管桁架垂直支撐＋上弦縱向水平支撐剛性系桿＋上弦縱向水平支撐項目5.1認識空間管桁架結構任務5.1.2熟悉空間管桁架結構體系二、空間管桁架的尺寸單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖空間管桁架的高度弦桿（主管）與腹桿（支管）及兩腹桿之間的夾角跨度的1/12～1/16

不小于30*

項目5.1認識空間管桁架結構任務5.1.2熟悉空間管桁架結構體系三、空間管桁架的起拱要求與撓度容許要求單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖（一）起拱要求當空間管桁架跨度較大（一般不小于30m）時，可考慮起拱，起拱值可取不大于空間管桁架跨度的1/300。此時桿件內力變化“較小”，設計時可按不起拱計算。（二）撓度容許要求管桁架結構在恒荷載與活荷載標準值作用下的最大撓度值不宜超過短向跨度的1/250，懸挑不宜超過跨度的1/125。對于設有懸掛起重設備的屋蓋結構最大撓度值不宜大于結構跨度的1/400。一般情況下，按強度控制而選用的桿件不會因這樣的剛度要求而加大截面。

結束語結束任務!單元一鋼結構基礎知識鋼結構構造與識圖熟悉空間管桁架結構構造項目5.2任務5.2.1熟悉桿件構造任務5.2.2熟悉節點構造單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖任務5.2.1熟悉桿件構造項目5.2熟悉空間管桁架結構構造任務5.2.1熟悉桿件構造一、桿件的材質單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖鋼管宜采用Q355、Q390、Q420等級B、C、D、E的低合金高強度結構鋼以及Q235等級B、C、D的碳素結構鋼。鋼管可采用冷成型的直縫焊接管或熱軋管，也可采用冷彎型鋼或熱軋鋼板、型鋼焊接成型的鋼管。焊縫宜采用高頻焊和自動焊。焊接鋼管應采用熔透焊縫，焊縫強度不應低于管材選用母材強度，焊縫質量應符合一級焊縫質量標準。鋼管應由專業工廠生產，并應提供符合標準要求的出廠質量合格證。抗震設計時，鋼管桁架結構的鋼材應符合下列要求：（1）鋼材的屈強比不應大于0.85；（2）鋼材應有明顯的屈服臺階，且伸長率不應小于20%；（3）鋼材應有良好的焊接性和合格的沖擊韌性。項目5.2熟悉空間管桁架結構構造任務5.2.1熟悉桿件構造二、桿件的截面單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖空間管桁架結構桿件一般為管材,管材宜采用高頻焊管或無縫鋼管,高頻焊管價格比無縫鋼管便宜,且高頻焊管性能完全滿足使用要求,故高頻焊管的采用更為普遍。管材截面尺寸的選取按計算要求,并滿足最小管徑和壁厚要求,桿件截面的最小尺寸應根據結構的跨度與網格大小按計算確定,鋼管不宜小于?48×3。對大、中跨度空間網格結構,鋼管不宜小于?60×3.5。為避免給施工和維護造成困難，鋼管端部應進行封閉。項目5.2熟悉空間管桁架結構構造任務5.2.1熟悉桿件構造三、桿件的計算長度與容許長細比單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖（一）計算長度計算長度弦桿及支座腹桿其他腹桿相貫節點項目6.2熟悉空間管桁架結構構造任務5.2.1熟悉桿件構造三、桿件的計算長度與容許長細比單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖（二）容許長細比

結束語結束任務!單元一鋼結構基礎知識鋼結構構造與識圖任務5.2.2熟悉節點構造項目5.2熟悉空間管桁架結構構造任務5.2.2

熟悉節點構造單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖節點構造鋼管的對接拼接構造直接焊接節點構造加勁鋼管節點構造支座構造管桁架上弦與屋面構件的連接構造項目5.2熟悉空間管桁架結構構造任務5.2.2

熟悉節點構造一、鋼管的對接拼接單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖（一）鋼管的工廠焊接項目6.2熟悉空間管桁架結構構造任務5.2.2

熟悉節點構造一、鋼管的對接拼接單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖（一）鋼管的工廠焊接項目5.2熟悉空間管桁架結構構造任務5.2.2

熟悉節點構造一、鋼管的對接拼接單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖（二）鋼管的現場焊接項目6.2熟悉空間管桁架結構構造任務5.2.2

熟悉節點構造一、鋼管的對接拼接單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖（二）鋼管的現場焊接項目5.2熟悉空間管桁架結構構造任務5.2.2

熟悉節點構造二、鋼管的搭接單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖(一)支管與主管的搭接

項目5.2熟悉空間管桁架結構構造任務5.2.2

熟悉節點構造單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖(二）多個支管搭接二、鋼管的搭接多根鋼管搭接時，一般將直徑較大支管作為被搭接管；管壁較厚支管作為被搭接管；承受軸心壓力的支管作為被搭接管。管壁較薄支管作為被搭接管時，應進行計算，判斷是否滿足強度要求，不能滿足強度要求時，搭接部位應考慮加勁措施。對不需進行疲勞驗算的節點以及抗震設防烈度不大于7度地區的節點，允許被搭接管的隱藏部位不作焊接。被搭接管隱藏部位必須焊接時，允許在搭接管上設焊接手孔，在隱藏部位施焊結束后封閉，或將搭接管在節點近旁處斷開，隱藏部位施焊后再接上其余管段。在有間隙的節點中，支管間隙應不小于兩支管壁厚之和。在搭接節點中，其搭接率應滿足設計要求，且應確保在搭接部分的支管之間的連接焊縫能可靠地傳遞內力。項目5.2熟悉空間管桁架結構構造任務5.2.2

熟悉節點構造三、加勁鋼管節點構造單元五空間管桁架結構鋼結構構造與識圖（一）主管管內設置加勁板（a）主管內設一道加勁板（b）主管內設兩道加勁板圖5.2.3支管為圓管時內加勁板的位置圖5.2.4

有內加勁板節點的主管拼縫位置支管以承受軸力為主時，可在主管內設一道或兩道加勁板；節點按剛接要求設計時，應設兩道內加勁板。設置一道內加勁板時，加勁板位置宜在支管與主管相貫面的鞍點處；設置兩道內加勁板時，內加勁板宜設置在距相貫面冠點0.1d附近，d為支管外徑。當主管直徑較小，內加勁板的焊接必須斷開主管鋼管時，主管的拼接焊縫宜設置在距支管相貫焊縫最外側冠點200mm以外處，如圖5.1.4所示。項目5.2熟悉空間管桁架結構構造任務5.2.2

熟悉節點構造三、