钢桁架高度与跨度的关系,钢桁架和钢梁的区别

来源：爱结构

作者：宋明海

一、钢桁架受力特点

钢桁架一般由上弦、下弦和腹杆组成。其受力与普通梁是有区别的：上弦受压、下弦受拉，形成力偶来平衡外荷载产生的弯矩；斜腹杆轴力的竖向分量来平衡外荷载产生的剪力。各杆单元均为轴向受拉或轴向受压构件，而没有弯矩和剪力，这一特点可以使材料的强度得到充分发挥。但在实际结构中，由于节点的非理想铰结等原因，还同时存在较小的弯矩和剪力，对轴力有很小的影响杆件截面设计：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，并应满足强度、稳定和长细比的要求。

（2）强度和稳定验算：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进行验算。

（3）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，保持外形美观，在制作时通常预先起拱，起拱值一般为跨度的1/500或设计规定值。

2．选型注意的问题

（1）一般建议跨度在30m以上采用钢桁架，可以取得较好的经济效果。钢桁架的高度由应力比、刚度、使用、运输和经济等要求确定。增加高度可以减小弦杆截面和挠度，但是增加了腹杆的用钢量和建筑物的高度。钢桁架的高跨比通常为1/8~1/15，钢材强度高，刚度要求严的钢桁架应采用相对偏高值。

（2）对于空间钢桁架，为了保证其横向整体稳定性，钢桁架的宽度也是选型时需考虑的一个要素。为了提高空间钢桁架的横向刚度，保障其横向稳定性，一般情况下，钢桁架的宽跨比控制在1/20以上，但是，如果钢桁架是全封闭的，横向受到的风荷载较大，其空间稳定性主要是以风荷载控制，因此，需要通过空间分析再确定合理的宽度。

（3）由于钢桁架的外形与其内力之间存在密切的联系，因此，建议将斜腹杆对弦杆的倾斜角通常控制在30°~60°范围内，合理的外形（如抛物型钢桁架）可以是材料强度得到充分发挥，从而节约用钢量。下弦下沉式重心降低，提高了稳定性，可有效地减少支撑体系。

（4）由于钢材对温度变化较敏感，因此，在温差较大的地区，尚应考虑温升降引起的内力和支座变位，采用合适的支座形式予以释放，如滚轴支座、转轴支座等。

（5）由于钢材耐火、耐酸性能较差，因此，对于需要考虑防火的和处在酸性环境中的钢桁架须采取必要的防火和防腐涂装以确保钢桁架的耐久性。

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