桁架及屋架(1)

1、 桁架主要是由桁架主要是由軸心受力構(gòu)件（拉桿和壓桿）軸心受力構(gòu)件（拉桿和壓桿）組成組成 的的格構(gòu)式擴(kuò)大構(gòu)件格構(gòu)式擴(kuò)大構(gòu)件，用以，用以承受橫向荷載和跨越較承受橫向荷載和跨越較 大的空間大的空間。 當(dāng)跨度比較大時(shí)采用實(shí)腹式受彎構(gòu)件將造成多費(fèi)鋼材時(shí)，當(dāng)跨度比較大時(shí)采用實(shí)腹式受彎構(gòu)件將造成多費(fèi)鋼材時(shí)， 就需要采用桁就需要采用桁架架 。 主要用途主要用途：房屋建筑中的房屋建筑中的屋蓋、橋梁、各種塔架（起重、屋蓋、橋梁、各種塔架（起重、 輸電、鉆探）和水工結(jié)構(gòu)如閘門輸電、鉆探）和水工結(jié)構(gòu)如閘門等建筑中，用途極為廣泛。等建筑中，用途極為廣泛。 根據(jù)承受荷載后的傳力路徑分為：根據(jù)承受荷載后的傳力路徑分為：空間

2、桁架和平面桁架空間桁架和平面桁架 上圖所示的上圖所示的鋼網(wǎng)架鋼網(wǎng)架和和各種塔架各種塔架等常為等常為空間鋼桁架空間鋼桁架，其內(nèi)力分，其內(nèi)力分 析必需借助于空間力系的平衡條件！析必需借助于空間力系的平衡條件！ 工程結(jié)構(gòu)中的工程結(jié)構(gòu)中的大部分鋼桁架大部分鋼桁架則?？砂磩t?？砂雌矫骅旒芷矫骅旒芸紤]；考慮； 如下圖所示的屋架體系，屋面荷載有檁條傳給屋架后，如下圖所示的屋架體系，屋面荷載有檁條傳給屋架后， 其內(nèi)力即可借助于其內(nèi)力即可借助于平面力系平面力系的平衡條件求解！的平衡條件求解！ 注：本章下面介紹的將限于平面桁架，主要是屋架注：本章下面介紹的將限于平面桁架，主要是屋架 根據(jù)根據(jù)用途用途和和跨度跨度不

3、同，平面桁架可有不同的外形，按外形不同，平面桁架可有不同的外形，按外形 可分為可分為三角形屋架三角形屋架、梯形屋架梯形屋架及及平行弦屋架平行弦屋架三種基本形式。三種基本形式。 由三角形屋架變化而來的由三角形屋架變化而來的梭形屋架梭形屋架， 則適用于較平屋面坡度但則適用于較平屋面坡度但又需加大屋又需加大屋 架高度架高度時(shí)！時(shí)！ 三角形屋架三角形屋架 適用于屋面材料要求較陡的屋蓋結(jié)構(gòu)。坡度適用于屋面材料要求較陡的屋蓋結(jié)構(gòu)。坡度 i1/5 梯形屋架梯形屋架 適用于屋面坡度平緩的屋蓋結(jié)構(gòu)，且跨度較大時(shí)多采用適用于屋面坡度平緩的屋蓋結(jié)構(gòu)，且跨度較大時(shí)多采用 梯形屋架。梯形屋架。 多角形屋架和人字形屋架均

4、多角形屋架和人字形屋架均 系由梯形屋架變化而來，可系由梯形屋架變化而來，可 以以減少屋架在跨中的高度減少屋架在跨中的高度 右圖所示的屋架的適用坡度右圖所示的屋架的適用坡度 i=1/101/20時(shí)時(shí) 平行弦屋架平行弦屋架 當(dāng)屋架的上、下弦桿相平行時(shí)，稱為平行弦屋架。當(dāng)屋架的上、下弦桿相平行時(shí)，稱為平行弦屋架。 不但可用于屋架，而且還可以用于如屋架中的各種不但可用于屋架，而且還可以用于如屋架中的各種 支撐桁架、屋架和托架、皮帶輸送機(jī)下的支承桁架支撐桁架、屋架和托架、皮帶輸送機(jī)下的支承桁架 和各種棧橋桁架等。和各種棧橋桁架等。 適用坡度適用坡度i=1/101/20 三角形屋架三角形屋架 ：當(dāng)坡度和跨

5、度一旦確定，屋架的高度也隨之當(dāng)坡度和跨度一旦確定，屋架的高度也隨之 確定！確定！ 梯形屋架：梯形屋架：端部高度常取跨度的端部高度常取跨度的1/101/18(常用端部高度常用端部高度 Ho=2.0m左右左右)，跨度愈大，比值可取小些。，跨度愈大，比值可取小些。 平行弦屋架：平行弦屋架：經(jīng)濟(jì)高度主常為跨度的經(jīng)濟(jì)高度主常為跨度的1/15左右。左右。 當(dāng)然還要考慮運(yùn)輸條件，火車運(yùn)送時(shí)，構(gòu)件的運(yùn)送單元當(dāng)然還要考慮運(yùn)輸條件，火車運(yùn)送時(shí)，構(gòu)件的運(yùn)送單元 高度應(yīng)小于高度應(yīng)小于3.85m 主要是主要是屋面材料屋面材料、屋架的跨度屋架的跨度和和房屋房屋 的使用要求！的使用要求！ 波形石棉瓦屋面波形石棉瓦屋面要求坡

6、度要求坡度i=1/2.51/3,瓦楞鐵屋面要求瓦楞鐵屋面要求i 大致為大致為1/5,這種這種屋面的坡度過小，易造成漏雨屋面的坡度過小，易造成漏雨，因此常，因此常 選用三角形屋架；選用三角形屋架； 油氈防水屋面油氈防水屋面根據(jù)適用坡度選用坡度為根據(jù)適用坡度選用坡度為1/101/12的的梯梯 形屋架形屋架等；等； 近來常被采用的近來常被采用的長尺壓型鋼板屋面長尺壓型鋼板屋面，則可用，則可用i=1/81/20 時(shí)，因而常選用時(shí)，因而常選用梯形屋架和接近于平行弦的屋架梯形屋架和接近于平行弦的屋架。 受力合理受力合理。應(yīng)使屋架的外形與彎矩圖相近，桿件受力均。應(yīng)使屋架的外形與彎矩圖相近，桿件受力均 勻；短

7、桿受壓、長桿受拉；荷載布置在節(jié)點(diǎn)上，以減少弦桿勻；短桿受壓、長桿受拉；荷載布置在節(jié)點(diǎn)上，以減少弦桿 局部彎矩，屋架中部有足夠高度，以滿足剛度要求。局部彎矩，屋架中部有足夠高度，以滿足剛度要求。 兩端簡支的受彎構(gòu)件在滿兩端簡支的受彎構(gòu)件在滿跨均布荷載跨均布荷載作用下，彎矩圖形作用下，彎矩圖形 為一拋物線，因此為一拋物線，因此屋架的外形屋架的外形若若接近拋物線接近拋物線，則，則弦桿各節(jié)間弦桿各節(jié)間 中的內(nèi)力最為均勻中的內(nèi)力最為均勻。 三角形屋架三角形屋架外形與拋物線形差別大，外形與拋物線形差別大，內(nèi)力分布不均內(nèi)力分布不均 勻勻，故跨度較大時(shí)選用三角形屋架是不經(jīng)濟(jì)的，其，故跨度較大時(shí)選用三角形屋架是

8、不經(jīng)濟(jì)的，其 常采用常采用跨度在跨度在2427m以下；以下； 梯形屋架梯形屋架外形較接近于拋物線，外形較接近于拋物線，弦桿各節(jié)間內(nèi)力較弦桿各節(jié)間內(nèi)力較 為均勻?yàn)榫鶆?，加之剛度也較三角形屋架為好，常用，加之剛度也較三角形屋架為好，常用跨度跨度 可達(dá)可達(dá)36m左右左右； 平行弦屋架平行弦屋架弦桿內(nèi)力不及梯形屋架均勻，但其弦桿內(nèi)力不及梯形屋架均勻，但其腹桿腹桿 長度一致，桿件類型少，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造統(tǒng)一，便于制造長度一致，桿件類型少，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造統(tǒng)一，便于制造， 是其優(yōu)點(diǎn)。是其優(yōu)點(diǎn)。 平面屋架常兩端簡支于鋼筋混凝土或砌體柱頂，但在平面屋架常兩端簡支于鋼筋混凝土或砌體柱頂，但在 某些采用鋼柱的廠房中，某些采用鋼柱

9、的廠房中，為了增加排架的側(cè)向剛度為了增加排架的側(cè)向剛度，需將，需將 屋架與柱構(gòu)成剛接屋架與柱構(gòu)成剛接 這對(duì)梯形屋架比較簡單易行，而對(duì)三角形就必須設(shè)置這對(duì)梯形屋架比較簡單易行，而對(duì)三角形就必須設(shè)置隅撐，隅撐， 勢(shì)必影響屋架下的有效凈空勢(shì)必影響屋架下的有效凈空 桁架中的腹桿主要用以聯(lián)系上、下弦桿構(gòu)成節(jié)點(diǎn)并傳桁架中的腹桿主要用以聯(lián)系上、下弦桿構(gòu)成節(jié)點(diǎn)并傳 遞節(jié)點(diǎn)荷載，布置原則應(yīng)是：遞節(jié)點(diǎn)荷載，布置原則應(yīng)是： 提供承受荷載的節(jié)點(diǎn)，盡可能使荷載都作用在節(jié)點(diǎn)提供承受荷載的節(jié)點(diǎn)，盡可能使荷載都作用在節(jié)點(diǎn) 上而使桁架的弦桿都是上而使桁架的弦桿都是軸心受拉構(gòu)件軸心受拉構(gòu)件； 使使荷載傳遞至支座的路線最短荷載傳遞

10、至支座的路線最短，以減少腹桿的，以減少腹桿的 總長度和節(jié)點(diǎn)數(shù)目；總長度和節(jié)點(diǎn)數(shù)目； 1. 對(duì)非人字形的腹桿體系，應(yīng)使對(duì)非人字形的腹桿體系，應(yīng)使長腹桿受拉，短腹長腹桿受拉，短腹 桿受壓桿受壓。 對(duì)人字形腹桿體系，宜使對(duì)人字形腹桿體系，宜使斜腹桿的傾角在斜腹桿的傾角在3555范圍范圍 內(nèi)。內(nèi)。目的都是減小腹桿的截面積目的都是減小腹桿的截面積。 上述上述1和和2兩點(diǎn)有時(shí)可能有矛盾，此時(shí)就需通判考慮而后作兩點(diǎn)有時(shí)可能有矛盾，此時(shí)就需通判考慮而后作 出決定。出決定。 上圖所示上圖所示芬克式芬克式和和扇式扇式三角形屋架三角形屋架，其腹桿體系完全做到了，其腹桿體系完全做到了 長桿受拉和短桿受壓長桿受拉和短桿

11、受壓，同時(shí)整個(gè)屋架在運(yùn)輸時(shí)可很方便地，同時(shí)整個(gè)屋架在運(yùn)輸時(shí)可很方便地 分為左、右兩個(gè)半屋架和中間一根下弦桿（或帶吊桿）如圖中分為左、右兩個(gè)半屋架和中間一根下弦桿（或帶吊桿）如圖中 所示，因而當(dāng)用所示，因而當(dāng)用三角形屋架三角形屋架時(shí)常采用之。時(shí)常采用之。 下圖所示下圖所示人字形腹桿體系人字形腹桿體系的三角形屋架僅當(dāng)下弦有懸吊設(shè)備的三角形屋架僅當(dāng)下弦有懸吊設(shè)備 需要時(shí)才采用。需要時(shí)才采用。 梯形和平行弦等桁架基本上都梯形和平行弦等桁架基本上都采用帶豎桿的人字采用帶豎桿的人字 式腹桿體系式腹桿體系，同一節(jié)間兩斜桿長度相同，其豎桿，同一節(jié)間兩斜桿長度相同，其豎桿 主要用以主要用以提供承受荷載的節(jié)點(diǎn)提供

12、承受荷載的節(jié)點(diǎn)，并可，并可減小受減小受 壓上弦桿的節(jié)間長度壓上弦桿的節(jié)間長度。 由平面桁架所組成的屋蓋主要由由平面桁架所組成的屋蓋主要由屋面材料屋面材料、檁條檁條、 屋架屋架和和支撐體系支撐體系等組成，必要時(shí)還應(yīng)包括等組成，必要時(shí)還應(yīng)包括因采光或因采光或 通風(fēng)而設(shè)置的天窗架通風(fēng)而設(shè)置的天窗架及及因個(gè)別柱距增大而設(shè)置的屋因個(gè)別柱距增大而設(shè)置的屋 架托架架托架等。等。 注：無檁體系中過去曾大量采用注：無檁體系中過去曾大量采用鋼筋混凝土大型屋面板鋼筋混凝土大型屋面板， 由于由于不經(jīng)濟(jì)不經(jīng)濟(jì)，特別對(duì)房屋，特別對(duì)房屋抗震不利抗震不利，現(xiàn)如今已很少采用！，現(xiàn)如今已很少采用！ 屋蓋結(jié)構(gòu)屋蓋結(jié)構(gòu) 有檁體系有檁

13、體系 無檁體系無檁體系 由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋蓋支撐由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋蓋支撐 組成，有時(shí)還包括有天窗架和托架等構(gòu)件組成，有時(shí)還包括有天窗架和托架等構(gòu)件 由小型屋面板、檁條、屋架及屋蓋由小型屋面板、檁條、屋架及屋蓋 支撐所組成支撐所組成 有檁屋蓋的平面布置基本形式如圖有檁屋蓋的平面布置基本形式如圖 屋蓋的主要平面尺寸屋蓋的主要平面尺寸名義跨度和計(jì)算跨度名義跨度和計(jì)算跨度 計(jì)算跨度常取名義跨度減去計(jì)算跨度常取名義跨度減去300mm，即假定屋架，即假定屋架 支座節(jié)點(diǎn)處的底板寬小于支座節(jié)點(diǎn)處的底板寬小于300mm，使底板的外邊緣不，使底板的外邊緣不 超過邊列柱的外邊和中列柱的中線超

14、過邊列柱的外邊和中列柱的中線 屋蓋的主要平面尺寸屋蓋的主要平面尺寸屋架的間距屋架的間距 屋蓋的主要平面尺寸屋蓋的主要平面尺寸屋架的平面尺寸屋架的平面尺寸 屋架的支撐系統(tǒng)屋架的支撐系統(tǒng) 只有當(dāng)設(shè)了垂直支撐桁架和系桿才能保持各個(gè)屋只有當(dāng)設(shè)了垂直支撐桁架和系桿才能保持各個(gè)屋 架在平面外的幾何穩(wěn)定性！架在平面外的幾何穩(wěn)定性！ 屋架的支撐系統(tǒng)屋架的支撐系統(tǒng) 如果在房屋兩端的柱間設(shè)置上弦橫向支撐桁架，則如果在房屋兩端的柱間設(shè)置上弦橫向支撐桁架，則屋架屋架 上弦將屈曲成一個(gè)上弦將屈曲成一個(gè)“半波半波”，從而提高了上弦桿的整體，從而提高了上弦桿的整體 穩(wěn)定性，即提高了承載力穩(wěn)定性，即提高了承載力！ 屋蓋支撐包

15、括上弦屋蓋支撐包括上弦橫向水平支撐橫向水平支撐、下弦橫向水平支撐下弦橫向水平支撐、 縱向水平支撐縱向水平支撐、垂直支撐垂直支撐、縱向水平系桿縱向水平系桿、天窗架支撐天窗架支撐等。等。 屋架的支撐系統(tǒng)屋架的支撐系統(tǒng)種類和作用種類和作用 橫向支撐：橫向支撐：布置在屋架上下弦和天窗架上弦平面布置在屋架上下弦和天窗架上弦平面 屋架的支撐系統(tǒng)屋架的支撐系統(tǒng)種類和作用種類和作用 作用：作用： 對(duì)保證上弦桿的側(cè)向穩(wěn)定性有著重要的作用；對(duì)保證上弦桿的側(cè)向穩(wěn)定性有著重要的作用； 傳遞作用在房屋山墻上的縱向水平風(fēng)荷載的作用；傳遞作用在房屋山墻上的縱向水平風(fēng)荷載的作用； 在傳力平面增加屋蓋結(jié)構(gòu)的剛度在傳力平面增加屋

16、蓋結(jié)構(gòu)的剛度 。 橫向支撐一般應(yīng)設(shè)置在橫向支撐一般應(yīng)設(shè)置在房屋兩端（或溫度伸縮縫區(qū)房屋兩端（或溫度伸縮縫區(qū) 段兩端）的第一個(gè)柱間或第二柱間，兩道橫向支撐段兩端）的第一個(gè)柱間或第二柱間，兩道橫向支撐 的間距不宜超過的間距不宜超過60m60m。 當(dāng)房屋長度較大，兩端的橫向支撐間距大于當(dāng)房屋長度較大，兩端的橫向支撐間距大于60m時(shí)，時(shí)， 每隔每隔60m左右還應(yīng)增設(shè)一道橫向支撐。左右還應(yīng)增設(shè)一道橫向支撐。 不設(shè)橫向支撐的其他屋架不設(shè)橫向支撐的其他屋架，其上弦的側(cè)向穩(wěn)定性由與，其上弦的側(cè)向穩(wěn)定性由與 房屋兩端設(shè)置的橫向支撐架節(jié)點(diǎn)相連的系桿來保證。房屋兩端設(shè)置的橫向支撐架節(jié)點(diǎn)相連的系桿來保證。 屋架的支撐

17、系統(tǒng)屋架的支撐系統(tǒng)種類和作用種類和作用 縱向支撐：縱向支撐：布置在屋架上弦或下弦布置在屋架上弦或下弦 屋架的支撐系統(tǒng)屋架的支撐系統(tǒng)種類和作用種類和作用 作用：作用： 與橫向支撐一起形成一水平剛性盤，增加房屋與橫向支撐一起形成一水平剛性盤，增加房屋 的整體剛度；的整體剛度； 當(dāng)房屋為工廠車間并設(shè)有吊車時(shí)，在吊車橫向當(dāng)房屋為工廠車間并設(shè)有吊車時(shí)，在吊車橫向 制動(dòng)力作用下使框架起空間作用，可減輕受荷制動(dòng)力作用下使框架起空間作用，可減輕受荷 較大的框架所受水平荷載和產(chǎn)生的水平變形；較大的框架所受水平荷載和產(chǎn)生的水平變形； 當(dāng)有托架時(shí)，可保證托架的側(cè)向穩(wěn)定。當(dāng)有托架時(shí)，可保證托架的側(cè)向穩(wěn)定。 屋架的支撐

18、系統(tǒng)屋架的支撐系統(tǒng)種類和作用種類和作用 屋架的支撐系統(tǒng)屋架的支撐系統(tǒng)種類和作用種類和作用 垂直支撐：垂直支撐：布置在屋架間和天窗架間布置在屋架間和天窗架間 布置位置：布置位置： 垂直支撐只設(shè)在有橫向支撐的同一柱間的屋架上，對(duì)垂直支撐只設(shè)在有橫向支撐的同一柱間的屋架上，對(duì) 跨度跨度L30mL30m的梯形屋架和跨度的梯形屋架和跨度L24mL24m的三角形屋架，通的三角形屋架，通 常只在跨度中點(diǎn)設(shè)置一道中間垂直支撐；常只在跨度中點(diǎn)設(shè)置一道中間垂直支撐； 當(dāng)跨度大于上述情況時(shí)，則需在跨度中間設(shè)置兩道垂當(dāng)跨度大于上述情況時(shí)，則需在跨度中間設(shè)置兩道垂 直支撐；直支撐； 在梯形屋架兩端則不論跨度大小均需設(shè)置

19、垂直支撐。在梯形屋架兩端則不論跨度大小均需設(shè)置垂直支撐。 屋架的支撐系統(tǒng)屋架的支撐系統(tǒng)種類和作用種類和作用 垂直支撐是一個(gè)垂直支撐是一個(gè)平行弦桁架平行弦桁架，高度，高度h由由與其連接處的屋與其連接處的屋 架高度架高度確定；確定； 屋架間距加大后，屋蓋支撐系統(tǒng)的作用就尤為重要，為增加整個(gè)屋屋架間距加大后，屋蓋支撐系統(tǒng)的作用就尤為重要，為增加整個(gè)屋 蓋的空間剛度，常需多設(shè)置一些垂直支撐。蓋的空間剛度，常需多設(shè)置一些垂直支撐。 屋架的支撐系統(tǒng)屋架的支撐系統(tǒng)種類和作用種類和作用 垂直支撐的形式垂直支撐的形式 屋蓋設(shè)計(jì)的內(nèi)容屋蓋設(shè)計(jì)的內(nèi)容 其中屋面材料和保溫材料的自重，荷載規(guī)范中所給的其中屋面材料和保溫

20、材料的自重，荷載規(guī)范中所給的q q （kN/mkN/m 2 2 ）常按屋面的實(shí)際面積計(jì)算，需除以屋面傾角 ）常按屋面的實(shí)際面積計(jì)算，需除以屋面傾角 的余弦的余弦coscos方得按屋面水平投影面積計(jì)算的自重值。方得按屋面水平投影面積計(jì)算的自重值。 所給估算屋架自重經(jīng)驗(yàn)公式則是按屋面的水平投影面積所給估算屋架自重經(jīng)驗(yàn)公式則是按屋面的水平投影面積 計(jì)算，常用估算公式為計(jì)算，常用估算公式為 0.12 +0.011L (kN/m 0.12 +0.011L (kN/m2 2) ) 式中，式中，L L是屋架的跨度，以是屋架的跨度，以m m計(jì)（式中未包括天窗架但已計(jì)（式中未包括天窗架但已 包括支撐自重在內(nèi)）。

21、包括支撐自重在內(nèi)）。 屋架的內(nèi)力計(jì)算屋架的內(nèi)力計(jì)算屋架的荷載屋架的荷載 屋面均布可變荷載屋面均布可變荷載 雪荷載雪荷載 屋面水平投影面上的雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為屋面水平投影面上的雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 式中，式中，SoSo為基本雪壓，隨地區(qū)不同而異，系以當(dāng)?shù)匾话憧諘鐬榛狙?，隨地區(qū)不同而異，系以當(dāng)?shù)匾话憧諘?平坦地面上統(tǒng)計(jì)所得平坦地面上統(tǒng)計(jì)所得5050年遇的最大積雪自重確定，規(guī)范中給年遇的最大積雪自重確定，規(guī)范中給 出了基本雪壓的分布圖。山區(qū)的基本雪壓應(yīng)通過實(shí)際調(diào)查確出了基本雪壓的分布圖。山區(qū)的基本雪壓應(yīng)通過實(shí)際調(diào)查確 定；在無實(shí)際資料時(shí)，可按當(dāng)?shù)乜諘缙教沟孛娴幕狙撼硕?；在無實(shí)際資料時(shí)，可按當(dāng)?shù)乜諘缙教?/p>

22、地面的基本雪壓乘 以系數(shù)以系數(shù)1.21.2采用。雪荷載的組合值系數(shù)采用。雪荷載的組合值系數(shù)c c，可取，可取0.70.7。 荷載規(guī)范中規(guī)定，對(duì)不上人的屋面按屋面水平投影面積計(jì)算荷載規(guī)范中規(guī)定，對(duì)不上人的屋面按屋面水平投影面積計(jì)算 為：標(biāo)準(zhǔn)值為：標(biāo)準(zhǔn)值qok=0.5 kN/m2qok=0.5 kN/m2組合值系數(shù)組合值系數(shù)c c=0.7=0.7。 屋架的內(nèi)力計(jì)算屋架的內(nèi)力計(jì)算屋架的荷載屋架的荷載 30 荷載大于屋面均勻活荷載與雪荷載不同時(shí)考慮，取兩荷載大于屋面均勻活荷載與雪荷載不同時(shí)考慮，取兩 者之中較大值。者之中較大值。 50 30 時(shí)，除瓦楞鐵等輕型屋面外，可不考慮風(fēng)荷載時(shí)，除瓦楞鐵等輕型屋

23、面外，可不考慮風(fēng)荷載 以及對(duì)瓦楞鐵皮等輕型屋面、開敞式房屋和風(fēng)以及對(duì)瓦楞鐵皮等輕型屋面、開敞式房屋和風(fēng) 時(shí)，不考慮雪荷載；時(shí)，不考慮雪荷載； r 是屋面積雪分布系數(shù)，隨屋面的坡度和形式而變化是屋面積雪分布系數(shù)，隨屋面的坡度和形式而變化 屋架的內(nèi)力計(jì)算屋架的內(nèi)力計(jì)算屋架的荷載屋架的荷載 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 風(fēng)荷載系指空氣流動(dòng)對(duì)建筑物所產(chǎn)生的流體壓力或吸力，風(fēng)荷載系指空氣流動(dòng)對(duì)建筑物所產(chǎn)生的流體壓力或吸力， 因而風(fēng)荷載必然垂直于受風(fēng)表面。因而風(fēng)荷載必然垂直于受風(fēng)表面。 風(fēng)荷載的標(biāo)準(zhǔn)值為：風(fēng)荷載的標(biāo)準(zhǔn)值為： 屋架的內(nèi)力計(jì)算屋架的內(nèi)力計(jì)算屋架的荷載屋架的荷載 ss為為風(fēng)荷載體型系數(shù)，隨房屋的體型、風(fēng)荷載體型

24、系數(shù)，隨房屋的體型、 風(fēng)向等而變化風(fēng)向等而變化。重要建筑物。重要建筑物ss值應(yīng)通過風(fēng)值應(yīng)通過風(fēng) 洞試驗(yàn)確定。荷載規(guī)范中給出了一些常用洞試驗(yàn)確定。荷載規(guī)范中給出了一些常用 房屋和構(gòu)筑物的房屋和構(gòu)筑物的ss值。值。 右圖摘錄了其中兩種情況的右圖摘錄了其中兩種情況的ss值，其一為封閉式雙值，其一為封閉式雙 坡屋面，另一為帶天窗的封閉式雙坡屋面。圖中的坡屋面，另一為帶天窗的封閉式雙坡屋面。圖中的 正值表示壓力，負(fù)值表示吸力。由圖可見對(duì)常用坡正值表示壓力，負(fù)值表示吸力。由圖可見對(duì)常用坡 度的屋面不論足向風(fēng)面或背風(fēng)面，風(fēng)荷載主要是吸度的屋面不論足向風(fēng)面或背風(fēng)面，風(fēng)荷載主要是吸 力，只在天窗架窗面向風(fēng)面處為

25、壓力。力，只在天窗架窗面向風(fēng)面處為壓力。 風(fēng)荷載的組合值系數(shù)可取風(fēng)荷載的組合值系數(shù)可取cc=0. 6=0. 6。 屋架的內(nèi)力計(jì)算屋架的內(nèi)力計(jì)算屋架的荷載屋架的荷載 其他荷載（其他荷載（吊頂，積灰）吊頂，積灰） 次彎矩：次彎矩：由于實(shí)際節(jié)點(diǎn)不是鉸接而使桿件中產(chǎn)生的彎矩由于實(shí)際節(jié)點(diǎn)不是鉸接而使桿件中產(chǎn)生的彎矩 屋架的內(nèi)力計(jì)算屋架的內(nèi)力計(jì)算節(jié)間荷載及桿件內(nèi)力節(jié)間荷載及桿件內(nèi)力 求桁架桿件軸心內(nèi)力時(shí)的節(jié)點(diǎn)荷載值為求桁架桿件軸心內(nèi)力時(shí)的節(jié)點(diǎn)荷載值為 q q為單位面積的荷載設(shè)計(jì)值接屋面水平投影面計(jì)，為單位面積的荷載設(shè)計(jì)值接屋面水平投影面計(jì)， kN/mkN/m2 2;l;l為屋架間距，為屋架間距，m m b

26、 b為所計(jì)算的節(jié)點(diǎn)荷載所在處屋架上弦左右兩間長度水為所計(jì)算的節(jié)點(diǎn)荷載所在處屋架上弦左右兩間長度水 平投影的平均值，平投影的平均值，m m。 屋架的內(nèi)力計(jì)算屋架的內(nèi)力計(jì)算節(jié)間荷載及桿件內(nèi)力節(jié)間荷載及桿件內(nèi)力 上弦彎矩：上弦彎矩：由節(jié)間荷由節(jié)間荷 載計(jì)算，節(jié)間荷載應(yīng)載計(jì)算，節(jié)間荷載應(yīng) 從屋面水平投影計(jì)算從屋面水平投影計(jì)算 的荷載中應(yīng)扣除屋架的荷載中應(yīng)扣除屋架 自重再加上屋架上弦自重再加上屋架上弦 桿的自重，在上弦桿桿的自重，在上弦桿 的截面尚未知道時(shí)，的截面尚未知道時(shí)， 可取上弦桿的自重為可取上弦桿的自重為 屋架和支撐自重估計(jì)屋架和支撐自重估計(jì) 值的值的1/41/51/41/5。 屋架的內(nèi)力計(jì)算屋

27、架的內(nèi)力計(jì)算節(jié)間荷載及桿件內(nèi)力節(jié)間荷載及桿件內(nèi)力 內(nèi)力組合的目的是內(nèi)力組合的目的是求取各種不同荷載組合下求取各種不同荷載組合下 屋架桿件的最不利內(nèi)力設(shè)計(jì)值屋架桿件的最不利內(nèi)力設(shè)計(jì)值 屋架的內(nèi)力組合屋架的內(nèi)力組合 【例題】【例題】 某扇式三角形屋架如圖某扇式三角形屋架如圖9.15所示，支承于鋼筋混凝土柱頂上。所示，支承于鋼筋混凝土柱頂上。 屋架名義跨度屋架名義跨度L=24m，實(shí)際跨度，實(shí)際跨度L0=23.7m，屋面坡度，屋面坡度i=1/2.5，屋架間距，屋架間距 l=6m。采用有檁體系屋蓋，屋面材料為波形石棉瓦（尺寸為。采用有檁體系屋蓋，屋面材料為波形石棉瓦（尺寸為1820 x 7258，下鋪木

28、絲板保溫層，槽鋼檁條，檁距水平投影，下鋪木絲板保溫層，槽鋼檁條，檁距水平投影a= 658mm（即每（即每 一節(jié)間內(nèi)有等距離的兩個(gè)節(jié)間檁條一節(jié)間內(nèi)有等距離的兩個(gè)節(jié)間檁條)?；狙骸；狙簊o=0.45kNm2，基本風(fēng)，基本風(fēng) 壓壓w0= 0.40kN/m2，風(fēng)壓高度變化系數(shù)因房屋不高取，風(fēng)壓高度變化系數(shù)因房屋不高取z=1.0。試求此屋。試求此屋 架各桿件的內(nèi)力設(shè)計(jì)值。架各桿件的內(nèi)力設(shè)計(jì)值。 屋架的內(nèi)力組合屋架的內(nèi)力組合例題例題 多用于跨度較大和荷載較重因而桁架內(nèi)力較大時(shí)，常用多用于跨度較大和荷載較重因而桁架內(nèi)力較大時(shí)，常用 于橋梁桁架節(jié)點(diǎn)，在房屋建筑中只用于某些重型桁架于橋梁桁架節(jié)點(diǎn)，在房屋

29、建筑中只用于某些重型桁架 圖示為圖示為每個(gè)節(jié)點(diǎn)采用兩塊平行的相同節(jié)點(diǎn)板每個(gè)節(jié)點(diǎn)采用兩塊平行的相同節(jié)點(diǎn)板 節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和桁架桿件的截面形式節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和桁架桿件的截面形式 9.5 桁架桿件的截面形式和節(jié)點(diǎn)板厚度桁架桿件的截面形式和節(jié)點(diǎn)板厚度 圖示節(jié)點(diǎn)只用一塊節(jié)點(diǎn)板圖示節(jié)點(diǎn)只用一塊節(jié)點(diǎn)板 多用于一般鋼結(jié)構(gòu)屋架中，是最常用的節(jié)點(diǎn)板樣式多用于一般鋼結(jié)構(gòu)屋架中，是最常用的節(jié)點(diǎn)板樣式 桁架桿件的截面形式桁架桿件的截面形式 雙節(jié)點(diǎn)板雙節(jié)點(diǎn)板的桁架桿件常用截面形的桁架桿件常用截面形 式為式為H形和箱型形和箱型等截面等截面 桁架桿件的截面形式桁架桿件的截面形式 單節(jié)點(diǎn)板的桁架桿件則主要是上圖所示的截面單節(jié)點(diǎn)板的桁架桿件

30、則主要是上圖所示的截面 桁架桿件的截面形式桁架桿件的截面形式 我國目前最常用的是由我國目前最常用的是由雙角鋼雙角鋼組成組成 的截面，屋架弦桿也常用的截面，屋架弦桿也常用T型鋼型鋼（左（左 圖），此時(shí)可把雙角鋼的腹桿直接圖），此時(shí)可把雙角鋼的腹桿直接 焊于焊于T型鋼腹板的兩側(cè)而省去節(jié)點(diǎn)板，型鋼腹板的兩側(cè)而省去節(jié)點(diǎn)板， 節(jié)點(diǎn)構(gòu)造上圖節(jié)點(diǎn)構(gòu)造上圖 桁架桿件的截面形式桁架桿件的截面形式 圓管截面圓管截面 方管截面方管截面 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1、可以直接采用焊接而、可以直接采用焊接而不需要節(jié)點(diǎn)板不需要節(jié)點(diǎn)板； 2、與開口截面比，更好的、與開口截面比，更好的抗壓穩(wěn)定性、抗扭能力和抗銹蝕性抗壓穩(wěn)定性、抗扭能力和抗

31、銹蝕性； 3、還可以利用、還可以利用機(jī)械自動(dòng)切割機(jī)械自動(dòng)切割。 桁架桿件的截面形式桁架桿件的截面形式 單節(jié)點(diǎn)板桁架和屋架的節(jié)點(diǎn)板厚度（mm） 注：表列厚度系按鋼材為Q235鋼考慮，當(dāng)節(jié)點(diǎn)板為Q345鋼或其它低合金高強(qiáng)度結(jié) 構(gòu)鋼時(shí)，其厚度可較表列數(shù)值減小12mm，但板厚不得小于6mm。 根據(jù)傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)按桿件內(nèi)力設(shè)計(jì)值大小查表確定。根據(jù)傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)按桿件內(nèi)力設(shè)計(jì)值大小查表確定。 這方法中主要一點(diǎn)是必須使這方法中主要一點(diǎn)是必須使屋架弦桿在節(jié)點(diǎn)處保持連續(xù)屋架弦桿在節(jié)點(diǎn)處保持連續(xù) 節(jié)點(diǎn)板的厚度節(jié)點(diǎn)板的厚度 在通常設(shè)計(jì)中仍可按上述表格選用節(jié)點(diǎn)板厚度而不經(jīng)計(jì)算在通常設(shè)計(jì)中仍可按上述表格選用節(jié)點(diǎn)板厚度而不經(jīng)計(jì)算

32、。 僅當(dāng)遇到重要的節(jié)點(diǎn)或擬采用較表格規(guī)定的板厚為小的節(jié)點(diǎn)僅當(dāng)遇到重要的節(jié)點(diǎn)或擬采用較表格規(guī)定的板厚為小的節(jié)點(diǎn) 板時(shí)，可按規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行復(fù)核。板時(shí)，可按規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行復(fù)核。 節(jié)點(diǎn)板的厚度節(jié)點(diǎn)板的厚度 （1）連接節(jié)點(diǎn)處板件在拉、剪作用下的強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算：）連接節(jié)點(diǎn)處板件在拉、剪作用下的強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算： 在驗(yàn)算連接節(jié)點(diǎn)板件的強(qiáng)度時(shí)，首先應(yīng)找出最在驗(yàn)算連接節(jié)點(diǎn)板件的強(qiáng)度時(shí)，首先應(yīng)找出最 危險(xiǎn)的破壞線危險(xiǎn)的破壞線1-2-3-41-2-3-4 節(jié)點(diǎn)板的厚度節(jié)點(diǎn)板的厚度 (2)(2)桁架節(jié)點(diǎn)板的強(qiáng)度除可按上述公式計(jì)算外，也可桁架節(jié)點(diǎn)板的強(qiáng)度除可按上述公式計(jì)算外，也可 用有效寬度法按下式計(jì)算：用有效寬度法

33、按下式計(jì)算： 節(jié)點(diǎn)板的厚度節(jié)點(diǎn)板的厚度 節(jié)點(diǎn)板的厚度節(jié)點(diǎn)板的厚度 (4)(4)設(shè)計(jì)桁架節(jié)點(diǎn)板時(shí)應(yīng)注意滿足下述構(gòu)造要求設(shè)計(jì)桁架節(jié)點(diǎn)板時(shí)應(yīng)注意滿足下述構(gòu)造要求 1、節(jié)點(diǎn)板邊緣與腹桿軸線間的夾角應(yīng)不小于、節(jié)點(diǎn)板邊緣與腹桿軸線間的夾角應(yīng)不小于15； 2、斜腹桿與弦桿的夾角應(yīng)在、斜腹桿與弦桿的夾角應(yīng)在30至至60之間；之間； 3、節(jié)點(diǎn)板的自由邊長度、節(jié)點(diǎn)板的自由邊長度If與厚度與厚度t之比不得大于之比不得大于 否則應(yīng)沿節(jié)點(diǎn)板自由邊設(shè)置加勁肋予以加強(qiáng)。否則應(yīng)沿節(jié)點(diǎn)板自由邊設(shè)置加勁肋予以加強(qiáng)。 節(jié)點(diǎn)板的厚度節(jié)點(diǎn)板的厚度 一、桁架弦桿和單系腹桿的計(jì)算長度一、桁架弦桿和單系腹桿的計(jì)算長度 （1）桁架平面內(nèi)計(jì)算長

34、度）桁架平面內(nèi)計(jì)算長度 弦桿和支座斜桿（支座豎桿）在桁架平面內(nèi)的計(jì)算長度弦桿和支座斜桿（支座豎桿）在桁架平面內(nèi)的計(jì)算長度 系數(shù)均取系數(shù)均取1.0； 對(duì)單系腹桿（即無中間節(jié)點(diǎn)的腹桿），其上端與受壓弦對(duì)單系腹桿（即無中間節(jié)點(diǎn)的腹桿），其上端與受壓弦 桿相連，對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)約束影響不大，而其下端則與剛度較桿相連，對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)約束影響不大，而其下端則與剛度較 大的受拉大的受拉 弦桿相連，對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)約束的影響較大，取弦桿相連，對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)約束的影響較大，取0.8； 非單系腹桿（即有中間節(jié)點(diǎn)的腹桿），其在桁架平面內(nèi)非單系腹桿（即有中間節(jié)點(diǎn)的腹桿），其在桁架平面內(nèi) 的計(jì)算長度應(yīng)取節(jié)點(diǎn)中心間距離。的計(jì)算長度應(yīng)取節(jié)點(diǎn)中心間距離

35、。 桁架桿件的計(jì)算長度桁架桿件的計(jì)算長度 在桁架交叉腹桿所在平面內(nèi)，計(jì)算長度應(yīng)取節(jié)點(diǎn)中心到在桁架交叉腹桿所在平面內(nèi)，計(jì)算長度應(yīng)取節(jié)點(diǎn)中心到 交叉點(diǎn)間的距離；交叉點(diǎn)間的距離； 只有一端與受壓的上弦相連，一端與受拉的下弦相連的只有一端與受壓的上弦相連，一端與受拉的下弦相連的 腹桿（支座斜桿與支座豎桿除外）取腹桿（支座斜桿與支座豎桿除外）取0.8。 桁架桿件的計(jì)算長度桁架桿件的計(jì)算長度 （2）桁架平面外計(jì)算長度）桁架平面外計(jì)算長度 在桁架平面外，弦桿的計(jì)算長度取其側(cè)向支承點(diǎn)的距離，在桁架平面外，弦桿的計(jì)算長度取其側(cè)向支承點(diǎn)的距離， 如下圖；如下圖； a) 所有腹桿在平面外的計(jì)算長度都等于其各自的幾何

36、長度。所有腹桿在平面外的計(jì)算長度都等于其各自的幾何長度。 桁架桿件的計(jì)算長度桁架桿件的計(jì)算長度 （3）斜平面計(jì)算長度）斜平面計(jì)算長度 單角鋼截面和雙角鋼十字截面的腹桿，斜平面計(jì)算長度單角鋼截面和雙角鋼十字截面的腹桿，斜平面計(jì)算長度 系數(shù)可取系數(shù)可取0.9； 對(duì)支座豎桿則取對(duì)支座豎桿則取1.0； a) 當(dāng)確定交叉腹桿中單角鋼桿件，斜平面內(nèi)計(jì)算長度應(yīng)取當(dāng)確定交叉腹桿中單角鋼桿件，斜平面內(nèi)計(jì)算長度應(yīng)取 節(jié)點(diǎn)中心至交叉點(diǎn)的距離。節(jié)點(diǎn)中心至交叉點(diǎn)的距離。 桁架桿件的計(jì)算長度桁架桿件的計(jì)算長度 二、桁架弦桿側(cè)向支承點(diǎn)間距為節(jié)間長度桁架弦桿側(cè)向支承點(diǎn)間距為節(jié)間長度2倍倍 時(shí)弦桿的平面外計(jì)算長度時(shí)弦桿的平面外

37、計(jì)算長度 下圖示桁架弦桿側(cè)向支承點(diǎn)距離為下圖示桁架弦桿側(cè)向支承點(diǎn)距離為2倍節(jié)間長度、且弦桿兩節(jié)倍節(jié)間長度、且弦桿兩節(jié) 間的間的軸心壓力有變化軸心壓力有變化時(shí)，則該弦桿在桁架平面外的計(jì)算長度時(shí)，則該弦桿在桁架平面外的計(jì)算長度 可按下式計(jì)算：可按下式計(jì)算： N1較大的壓力，計(jì)較大的壓力，計(jì) 算時(shí)取正值；算時(shí)取正值； N2較小的壓力或拉較小的壓力或拉 力，計(jì)算時(shí)壓力取正值，力，計(jì)算時(shí)壓力取正值， 拉力取負(fù)值。拉力取負(fù)值。 桁架桿件的計(jì)算長度和容許長細(xì)比桁架桿件的計(jì)算長度和容許長細(xì)比 公式也同樣適用于計(jì)算公式也同樣適用于計(jì)算 桁架桁架再分式腹桿再分式腹桿體系的體系的受壓主斜受壓主斜 桿桿和和K形腹桿體

38、系的豎桿形腹桿體系的豎桿在桁架平面外的計(jì)算長度。在桁架平面外的計(jì)算長度。 必須注意，必須注意，對(duì)再分式腹桿體系的受對(duì)再分式腹桿體系的受拉拉主斜桿，主斜桿，L0y=L1； 上述桿件為非單系腹桿，其在桁架平面內(nèi)的計(jì)算長度取節(jié)上述桿件為非單系腹桿，其在桁架平面內(nèi)的計(jì)算長度取節(jié) 點(diǎn)節(jié)點(diǎn)中心間距離點(diǎn)節(jié)點(diǎn)中心間距離 壓力有變化的受壓腹桿平面外計(jì)算長度壓力有變化的受壓腹桿平面外計(jì)算長度 （b）再分式腹桿體系的受壓主斜桿）再分式腹桿體系的受壓主斜桿 （c）K形腹桿體系的豎桿形腹桿體系的豎桿 桁架桿件的計(jì)算長度和容許長細(xì)比桁架桿件的計(jì)算長度和容許長細(xì)比 三、桁架交叉腹桿的計(jì)算長度三、桁架交叉腹桿的計(jì)算長度 在桁

39、架交叉腹桿所在在桁架交叉腹桿所在平面內(nèi)平面內(nèi)，計(jì)算長度應(yīng)取節(jié)點(diǎn)中心到交，計(jì)算長度應(yīng)取節(jié)點(diǎn)中心到交 叉點(diǎn)間的距離；叉點(diǎn)間的距離； 在桁架交叉腹桿所在在桁架交叉腹桿所在平面外平面外，當(dāng)兩交叉桿的長度相等時(shí)，當(dāng)兩交叉桿的長度相等時(shí)， 其計(jì)算長度按下列規(guī)定采用（下頁）；其計(jì)算長度按下列規(guī)定采用（下頁）； a) 當(dāng)確定交叉腹桿中當(dāng)確定交叉腹桿中單角鋼單角鋼桿件斜平面內(nèi)的桿件斜平面內(nèi)的長細(xì)比長細(xì)比時(shí)，計(jì)算時(shí)，計(jì)算 長度應(yīng)取節(jié)點(diǎn)中心至交叉點(diǎn)的距離。長度應(yīng)取節(jié)點(diǎn)中心至交叉點(diǎn)的距離。 桁架桿件的計(jì)算長度桁架桿件的計(jì)算長度 桁架桿件的計(jì)算長度桁架桿件的計(jì)算長度 桁架桿件的容許長細(xì)比桁架桿件的容許長細(xì)比 桁架桿件的

40、容許長細(xì)比桁架桿件的容許長細(xì)比 桁架桿件一般都為桁架桿件一般都為軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件，當(dāng)簡支桁架的上弦桿或，當(dāng)簡支桁架的上弦桿或 下弦桿有節(jié)間荷載時(shí)，則分別為下弦桿有節(jié)間荷載時(shí)，則分別為壓彎構(gòu)件或拉彎構(gòu)件壓彎構(gòu)件或拉彎構(gòu)件。 關(guān)于這些構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)方法和計(jì)算要求等，在前面都已關(guān)于這些構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)方法和計(jì)算要求等，在前面都已 詳細(xì)介紹，這里不再贅述。下面就屋架桿件截面設(shè)計(jì)的選用提詳細(xì)介紹，這里不再贅述。下面就屋架桿件截面設(shè)計(jì)的選用提 出一些出一些注意點(diǎn)注意點(diǎn)： （一（一）應(yīng)優(yōu)先選用厚度較薄的截面，使在相同用鋼量下截面具）應(yīng)優(yōu)先選用厚度較薄的截面，使在相同用鋼量下截面具 有較大的剛度（截面回

41、轉(zhuǎn)半徑）。與此同時(shí)，還需注意規(guī)范中有較大的剛度（截面回轉(zhuǎn)半徑）。與此同時(shí)，還需注意規(guī)范中 規(guī)定的最小截面。規(guī)定的最小截面。 規(guī)范規(guī)范GB50017規(guī)定，在鋼結(jié)構(gòu)的受力構(gòu)件及其連接中不宜采用：厚度小規(guī)定，在鋼結(jié)構(gòu)的受力構(gòu)件及其連接中不宜采用：厚度小 于于4mm的鋼板；厚度小于的鋼板；厚度小于3mm的鋼管；截面小的鋼管；截面小45456364的角的角 鋼（對(duì)焊接結(jié)構(gòu)），或截面小于鋼（對(duì)焊接結(jié)構(gòu)），或截面小于505的角鋼（對(duì)螺栓連接的結(jié)構(gòu)）。的角鋼（對(duì)螺栓連接的結(jié)構(gòu)）。 桁架桿件的截面設(shè)計(jì)桁架桿件的截面設(shè)計(jì) （二）凡需用（二）凡需用C級(jí)螺栓與支撐桿件相連接的屋架桿件角鋼的級(jí)螺栓與支撐桿件相連接的屋架

42、桿件角鋼的 邊長，應(yīng)注意其所能采用的螺栓最大直徑。邊長，應(yīng)注意其所能采用的螺栓最大直徑。 連接支撐系統(tǒng)的連接支撐系統(tǒng)的C級(jí)螺栓直徑一般為級(jí)螺栓直徑一般為d20mm，拼接處定位用的安裝螺拼接處定位用的安裝螺 栓直徑可用栓直徑可用d16mm（直徑為直徑為18mm的螺栓為不常用規(guī)格，必要時(shí)才的螺栓為不常用規(guī)格，必要時(shí)才 選用），相應(yīng)的角鋼開孔邊的最小邊長將為選用），相應(yīng)的角鋼開孔邊的最小邊長將為70mm和和63m。 （三）為減少拼接的設(shè)置，屋架弦桿的截面常根據(jù)受力最大三）為減少拼接的設(shè)置，屋架弦桿的截面常根據(jù)受力最大 的節(jié)間桿力選用。的節(jié)間桿力選用。 只當(dāng)只當(dāng)跨度較大跨度較大（例如大于（例如大于24

43、m）、）、因因角鋼供應(yīng)長度限制角鋼供應(yīng)長度限制而必須設(shè)置拼接而必須設(shè)置拼接 以接長時(shí)，可根據(jù)節(jié)間內(nèi)力變化在半跨內(nèi)以接長時(shí)，可根據(jù)節(jié)間內(nèi)力變化在半跨內(nèi)改變截面一次改變截面一次。改變截面時(shí)宜。改變截面時(shí)宜 改變角鋼的邊長而保持改變角鋼的邊長而保持厚度不變厚度不變，以利拼接。各種型號(hào)角鋼通常的供應(yīng)，以利拼接。各種型號(hào)角鋼通常的供應(yīng) 長度見長度見 角鋼的國家標(biāo)準(zhǔn)。角鋼的國家標(biāo)準(zhǔn)。 桁架桿件的截面設(shè)計(jì)桁架桿件的截面設(shè)計(jì) （四）焊接屋架中，弦桿角鋼水平邊上連支撐構(gòu)件的螺栓孔（四）焊接屋架中，弦桿角鋼水平邊上連支撐構(gòu)件的螺栓孔 的位置，若位于豎向節(jié)點(diǎn)板范圍以內(nèi)并距豎向節(jié)點(diǎn)板邊緣的位置，若位于豎向節(jié)點(diǎn)板范圍以

44、內(nèi)并距豎向節(jié)點(diǎn)板邊緣 100mm時(shí)，考慮節(jié)點(diǎn)板的參與，計(jì)算弦桿凈截面時(shí)可不時(shí)，考慮節(jié)點(diǎn)板的參與，計(jì)算弦桿凈截面時(shí)可不 計(jì)孔對(duì)弦桿截面的削弱。否則應(yīng)考慮其影響。計(jì)孔對(duì)弦桿截面的削弱。否則應(yīng)考慮其影響。 （五）由于屋架桿件在屋架平面內(nèi)和平面外的計(jì)算長度有的（五）由于屋架桿件在屋架平面內(nèi)和平面外的計(jì)算長度有的 相同（例如支座斜桿），有的不同（例如一般單系腹桿和上、相同（例如支座斜桿），有的不同（例如一般單系腹桿和上、 下弦桿），當(dāng)采用以角鋼組成的下弦桿），當(dāng)采用以角鋼組成的T形截面時(shí)，應(yīng)盡可能使兩個(gè)形截面時(shí)，應(yīng)盡可能使兩個(gè) 方向的長細(xì)比與相接近，以獲得經(jīng)濟(jì)的截面。方向的長細(xì)比與相接近，以獲得經(jīng)濟(jì)的截

45、面。 例如一般單系腹桿，此時(shí)宜選用兩等邊角鋼；又如弦桿的例如一般單系腹桿，此時(shí)宜選用兩等邊角鋼；又如弦桿的2，則宜選用長，則宜選用長 邊外伸的兩不等邊角鋼，但當(dāng)上弦桿承受節(jié)間荷載時(shí)，宜改用兩個(gè)等邊角邊外伸的兩不等邊角鋼，但當(dāng)上弦桿承受節(jié)間荷載時(shí)，宜改用兩個(gè)等邊角 鋼；支座斜桿鋼；支座斜桿1.0，則宜選用短邊外伸的兩不等邊角鋼。選用截面時(shí)，最，則宜選用短邊外伸的兩不等邊角鋼。選用截面時(shí)，最 好能預(yù)先得知型鋼規(guī)格的供應(yīng)情況，據(jù)此選用，則不易造成制造時(shí)的截面好能預(yù)先得知型鋼規(guī)格的供應(yīng)情況，據(jù)此選用，則不易造成制造時(shí)的截面 替代而多費(fèi)鋼材。替代而多費(fèi)鋼材。 桁架桿件的截面設(shè)計(jì)桁架桿件的截面設(shè)計(jì) （六）

46、當(dāng)屋架豎桿的外伸邊需與垂直支撐相連接，則該豎桿（六）當(dāng)屋架豎桿的外伸邊需與垂直支撐相連接，則該豎桿 宜采用由雙角鋼組成的十字截面。十字截面不但剛度大于宜采用由雙角鋼組成的十字截面。十字截面不但剛度大于T 形截面，而且還可使垂直支撐對(duì)該豎桿的連接偏心為最小。形截面，而且還可使垂直支撐對(duì)該豎桿的連接偏心為最小。 此外當(dāng)該豎桿位于屋架中央時(shí)還可使在工地吊裝時(shí)屋架的左、右端可以任此外當(dāng)該豎桿位于屋架中央時(shí)還可使在工地吊裝時(shí)屋架的左、右端可以任 意放置（如用意放置（如用T 形截面，由于截面對(duì)桿件軸線為不對(duì)稱，屋架左、右端不形截面，由于截面對(duì)桿件軸線為不對(duì)稱，屋架左、右端不 能任意放置，否則各屋架中央豎桿

47、截面的外伸邊將不在同一豎向平面）。能任意放置，否則各屋架中央豎桿截面的外伸邊將不在同一豎向平面）。 （七）單面連接的單角鋼截面，因連接偏心易使構(gòu)件受壓時(shí)（七）單面連接的單角鋼截面，因連接偏心易使構(gòu)件受壓時(shí) 彎扭失穩(wěn)，故只能用于跨度較小的桁架或彎扭失穩(wěn)，故只能用于跨度較小的桁架或 桁架中受力較小、桁架中受力較小、 長度較短的次要腹桿。長度較短的次要腹桿。 桁架桿件的截面設(shè)計(jì)桁架桿件的截面設(shè)計(jì) （八）為了便于備料，整榀屋架所用角鋼規(guī)格品種不宜超過（八）為了便于備料，整榀屋架所用角鋼規(guī)格品種不宜超過 56種。當(dāng)兩種規(guī)格尺寸相近時(shí)，宜盡量使其統(tǒng)一，以減少種。當(dāng)兩種規(guī)格尺寸相近時(shí)，宜盡量使其統(tǒng)一，以減少

48、 規(guī)格數(shù)量。規(guī)格數(shù)量。 （九）屋架的弦桿可選用熱軋剖分（九）屋架的弦桿可選用熱軋剖分T型鋼，此時(shí)腹桿可直接型鋼，此時(shí)腹桿可直接 焊接在焊接在T型鋼的腹板上，省去節(jié)點(diǎn)板。型鋼的腹板上，省去節(jié)點(diǎn)板。 屋架桿件的截面設(shè)計(jì)大部分由屋架桿件的截面設(shè)計(jì)大部分由承載能力極限承載能力極限狀態(tài)（狀態(tài)（強(qiáng)度、強(qiáng)度、 穩(wěn)定穩(wěn)定）控制。當(dāng)受力較小時(shí)，由）控制。當(dāng)受力較小時(shí)，由剛度條件（容許長細(xì)比剛度條件（容許長細(xì)比）或）或 最小截面尺寸最小截面尺寸控制?？刂?。 桁架桿件的截面設(shè)計(jì)桁架桿件的截面設(shè)計(jì) 【例題【例題9.2】 試設(shè)計(jì)例題試設(shè)計(jì)例題9.1中的中的24m扇式三角形屋架的下扇式三角形屋架的下 弦桿截面（見下圖）。

49、鋼材為弦桿截面（見下圖）。鋼材為Q235-B鋼，鋼，E43型焊條，型焊條， 手工焊，節(jié)點(diǎn)板厚度為手工焊，節(jié)點(diǎn)板厚度為10mm，內(nèi)力設(shè)計(jì)值詳見下頁，內(nèi)力設(shè)計(jì)值詳見下頁， 下弦節(jié)點(diǎn)和下弦節(jié)點(diǎn)和2處為左半跨的側(cè)向不動(dòng)支承點(diǎn)。處為左半跨的側(cè)向不動(dòng)支承點(diǎn)。 桁架桿件的截面設(shè)計(jì)桁架桿件的截面設(shè)計(jì)例題例題 內(nèi)力設(shè)計(jì)值內(nèi)力設(shè)計(jì)值 桁架桿件的截面設(shè)計(jì)桁架桿件的截面設(shè)計(jì)例題例題 解：解： 桿件內(nèi)力桿件內(nèi)力 【例題例題9.4】 試設(shè)計(jì)例題試設(shè)計(jì)例題9.1的的24m扇式三角形屋架中上弦桿扇式三角形屋架中上弦桿 的截面。已知在節(jié)點(diǎn)的截面。已知在節(jié)點(diǎn)A、C、E、G等處有側(cè)向支承等處有側(cè)向支承(見下圖見下圖)。 其他條件與

50、之前相同。其他條件與之前相同。 桁架桿件的截面設(shè)計(jì)桁架桿件的截面設(shè)計(jì)例題例題 預(yù)選截面預(yù)選截面 桁架桿件的截面設(shè)計(jì)桁架桿件的截面設(shè)計(jì)例題例題 四項(xiàng)驗(yàn)算四項(xiàng)驗(yàn)算 （1）彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定驗(yàn)算）彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定驗(yàn)算 桁架桿件的截面設(shè)計(jì)桁架桿件的截面設(shè)計(jì)例題例題 （2）彎矩作用平面外的穩(wěn)定驗(yàn)算）彎矩作用平面外的穩(wěn)定驗(yàn)算 桁架桿件的截面設(shè)計(jì)桁架桿件的截面設(shè)計(jì)例題例題 （3）截面強(qiáng)度驗(yàn)算）截面強(qiáng)度驗(yàn)算 （4）角鋼板件的局部穩(wěn)定）角鋼板件的局部穩(wěn)定 桁架桿件的截面設(shè)計(jì)桁架桿件的截面設(shè)計(jì)例題例題 通過平面內(nèi)穩(wěn)定驗(yàn)算和平面外穩(wěn)定驗(yàn)算及截面強(qiáng)度驗(yàn)算，通過平面內(nèi)穩(wěn)定驗(yàn)算和平面外穩(wěn)定驗(yàn)算及截面強(qiáng)度驗(yàn)算， 全部

51、符合條件，所選截面合適（比所選截面再輕一號(hào)的截面，全部符合條件，所選截面合適（比所選截面再輕一號(hào)的截面， 經(jīng)驗(yàn)算，不能滿足條件）。經(jīng)驗(yàn)算，不能滿足條件）。 控制條件是按控制條件是按負(fù)彎矩計(jì)算彎矩作用平面外的穩(wěn)定性負(fù)彎矩計(jì)算彎矩作用平面外的穩(wěn)定性。 從這里也可以得到一個(gè)大致的準(zhǔn)則：今后如遇到用從這里也可以得到一個(gè)大致的準(zhǔn)則：今后如遇到用雙角鋼雙角鋼的的 屋架上弦壓彎構(gòu)件屋架上弦壓彎構(gòu)件，可先按，可先按節(jié)點(diǎn)負(fù)彎矩計(jì)算彎矩作用平面外節(jié)點(diǎn)負(fù)彎矩計(jì)算彎矩作用平面外 的穩(wěn)定的穩(wěn)定以以試選試選截面，而后再進(jìn)行其他驗(yàn)算，可截面，而后再進(jìn)行其他驗(yàn)算，可少走少走“彎路彎路” 計(jì)算結(jié)果顯示剛性系桿的截面面積約為柔性

52、系桿的兩倍，計(jì)算結(jié)果顯示剛性系桿的截面面積約為柔性系桿的兩倍， 故正確設(shè)置剛性或柔性系桿極為重故正確設(shè)置剛性或柔性系桿極為重要要 【例題】【例題】 屋架間距為屋架間距為l=6m。試設(shè)計(jì)支撐系統(tǒng)中屋架間的。試設(shè)計(jì)支撐系統(tǒng)中屋架間的 剛性系桿和柔性系桿的截面。剛性系桿和柔性系桿的截面。 【解】【解】 屋架支撐系統(tǒng)中的系桿截面尺寸常根據(jù)長細(xì)比要求屋架支撐系統(tǒng)中的系桿截面尺寸常根據(jù)長細(xì)比要求 確定。確定。 (1)剛性系桿剛性系桿按軸心受壓構(gòu)件考慮按軸心受壓構(gòu)件考慮 (2)柔性系桿柔性系桿按軸心受拉構(gòu)件考慮采用單角鋼截面如下圖按軸心受拉構(gòu)件考慮采用單角鋼截面如下圖 所示。所示。 桁架桿件的截面設(shè)計(jì)桁架桿

53、件的截面設(shè)計(jì)例題例題 【例題】某房屋采用三角形屋架，跨度【例題】某房屋采用三角形屋架，跨度L=24mL=24m，屋架，屋架 間距間距6m6m。圖。圖9.25(a)9.25(a)示其山墻處抗風(fēng)柱的位置，抗風(fēng)柱上端支示其山墻處抗風(fēng)柱的位置，抗風(fēng)柱上端支 承于屋架的上、下弦橫向支撐架。圖承于屋架的上、下弦橫向支撐架。圖9.25(b9.25(b）是下弦橫向支）是下弦橫向支 撐布置圖。房屋所受基本風(fēng)壓為撐布置圖。房屋所受基本風(fēng)壓為w0=0.50kN/m2w0=0.50kN/m2取風(fēng)壓高度取風(fēng)壓高度 變化系數(shù)變化系數(shù)zz=1.0=1.0。鋼材為。鋼材為Q235Q235鋼。試設(shè)計(jì)此下弦桿橫向支撐鋼。試設(shè)計(jì)此

54、下弦桿橫向支撐 桁架中各桿件的截面。桁架中各桿件的截面。 桁架桿件的截面設(shè)計(jì)桁架桿件的截面設(shè)計(jì)例題例題 一、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的步驟和一般設(shè)計(jì)原則一、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的步驟和一般設(shè)計(jì)原則 （1）桁架桿件的軸線在各節(jié)點(diǎn)處必須交匯于一點(diǎn)，桁架桿件的軸線在各節(jié)點(diǎn)處必須交匯于一點(diǎn)，以免偏心。以免偏心。 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，先按正確坡度畫出交匯于該節(jié)點(diǎn)的各桿軸線。在節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，先按正確坡度畫出交匯于該節(jié)點(diǎn)的各桿軸線。在 焊接屋架中，應(yīng)取角鋼的重心線作為桿件的軸線。焊接屋架中，應(yīng)取角鋼的重心線作為桿件的軸線。 為便于制造，通常取角鋼肢背至軸線距離為為便于制造，通常取角鋼肢背至軸線距離為5mm的整倍數(shù)的整倍數(shù) 弦桿的截面在節(jié)點(diǎn)兩邊有

55、改變時(shí)，應(yīng)使弦桿角鋼背面齊平，并弦桿的截面在節(jié)點(diǎn)兩邊有改變時(shí)，應(yīng)使弦桿角鋼背面齊平，并 取應(yīng)取兩邊角鋼重心線的中線為整根弦的軸線，如上圖所示取應(yīng)取兩邊角鋼重心線的中線為整根弦的軸線，如上圖所示 桁架的節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)桁架的節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì) （2）根據(jù)已畫出的桿件軸線，按一定比例尺畫出各桿件根據(jù)已畫出的桿件軸線，按一定比例尺畫出各桿件 的角鋼輪廓線的角鋼輪廓線(表示角鋼厚度的線可不按比例、僅示意畫出表示角鋼厚度的線可不按比例、僅示意畫出) 腹桿與弦桿、腹桿與腹桿腹桿與弦桿、腹桿與腹桿輪廓線間輪廓線間應(yīng)保應(yīng)保 持最小間距持最小間距c（見下圖）（見下圖） 直接承受動(dòng)力時(shí)，直接承受動(dòng)力時(shí)，c=50mm； 其它情況

56、，其它情況，c20mm，避免焊縫密集，避免焊縫密集 使節(jié)點(diǎn)板變脆；使節(jié)點(diǎn)板變脆； 非焊接連接，非焊接連接，c510mm，以便安裝，以便安裝 節(jié)點(diǎn)非焊接時(shí)，可取螺栓規(guī)線（單排螺栓時(shí)）或靠近角鋼節(jié)點(diǎn)非焊接時(shí)，可取螺栓規(guī)線（單排螺栓時(shí)）或靠近角鋼 重心的螺栓規(guī)線（雙排螺栓時(shí)）作為軸線重心的螺栓規(guī)線（雙排螺栓時(shí)）作為軸線 桁架的節(jié)點(diǎn)板的設(shè)計(jì)桁架的節(jié)點(diǎn)板的設(shè)計(jì) 桿端的切割面一般宜與桿件軸線垂直桿端的切割面一般宜與桿件軸線垂直(a)(a)，也允許將角鋼也允許將角鋼 的一邊切去一角的一邊切去一角(b)(b)，但不允許作但不允許作( (圖圖c)c)的端部切割方式的端部切割方式 桁架的節(jié)點(diǎn)板的設(shè)計(jì)桁架的節(jié)點(diǎn)板的

57、設(shè)計(jì) （3）根據(jù)事先算好各腹桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫（包括角鋼肢背和肢根據(jù)事先算好各腹桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫（包括角鋼肢背和肢 尖）尺寸，將焊縫長度繪于圖上，而后定出節(jié)點(diǎn)板的外形尖）尺寸，將焊縫長度繪于圖上，而后定出節(jié)點(diǎn)板的外形 注意焊縫長度應(yīng)包括注意焊縫長度應(yīng)包括2 2h hf f的的 起落弧缺陷，垂直于焊縫起落弧缺陷，垂直于焊縫 長度方向應(yīng)留出長度方向應(yīng)留出101015mm15mm 的焊縫位置，如右圖所示的焊縫位置，如右圖所示 桁架的節(jié)點(diǎn)板的設(shè)計(jì)桁架的節(jié)點(diǎn)板的設(shè)計(jì) l 節(jié)點(diǎn)板外形應(yīng)優(yōu)先采用節(jié)點(diǎn)板外形應(yīng)優(yōu)先采用矩形、梯形、平行四邊形或至少有一矩形、梯形、平行四邊形或至少有一 直角的四邊形直角的四邊形，如圖

58、，如圖9.299.29所示，以減少鋼材損耗和便于切割，所示，以減少鋼材損耗和便于切割， 長和寬宜取長和寬宜取10mm10mm的倍數(shù)的倍數(shù) l 當(dāng)節(jié)點(diǎn)處只有一根斜桿與弦桿相交時(shí)，節(jié)點(diǎn)板的外邊緣與斜當(dāng)節(jié)點(diǎn)處只有一根斜桿與弦桿相交時(shí)，節(jié)點(diǎn)板的外邊緣與斜 桿軸線應(yīng)保持桿軸線應(yīng)保持不小于不小于1:31:3的坡度的坡度（使桿中內(nèi)力在節(jié)點(diǎn)板中有（使桿中內(nèi)力在節(jié)點(diǎn)板中有 良好的擴(kuò)散良好的擴(kuò)散 ） 圖圖9.29節(jié)點(diǎn)板的切割（陰節(jié)點(diǎn)板的切割（陰 影線部分表示切割余料）影線部分表示切割余料） (a)矩形；矩形；(b)梯形；梯形； (c)平行凹邊形；平行凹邊形；(d)有有 一直角邊四邊形一直角邊四邊形 桁架的節(jié)點(diǎn)板的

59、設(shè)計(jì)桁架的節(jié)點(diǎn)板的設(shè)計(jì) （4）根據(jù)已有節(jié)點(diǎn)板的尺寸，布置弦桿與節(jié)點(diǎn)板間的根據(jù)已有節(jié)點(diǎn)板的尺寸，布置弦桿與節(jié)點(diǎn)板間的連接焊縫連接焊縫。 當(dāng)弦桿在節(jié)點(diǎn)處當(dāng)弦桿在節(jié)點(diǎn)處改變截面改變截面時(shí)，則還應(yīng)該在節(jié)點(diǎn)處設(shè)計(jì)時(shí)，則還應(yīng)該在節(jié)點(diǎn)處設(shè)計(jì)弦桿拼接弦桿拼接。 （5）繪制節(jié)點(diǎn)大樣（比例尺為繪制節(jié)點(diǎn)大樣（比例尺為1/101/5），確定每一節(jié)點(diǎn)上的），確定每一節(jié)點(diǎn)上的 下列尺寸，為今后繪制施工詳圖時(shí)提供必要的資料。下列尺寸，為今后繪制施工詳圖時(shí)提供必要的資料。 尺寸包括（見右圖）尺寸包括（見右圖） l桿端到節(jié)點(diǎn)距離桿端到節(jié)點(diǎn)距離L1 l節(jié)點(diǎn)板平面尺寸節(jié)點(diǎn)板平面尺寸b1、h1、 b2、h2 l軸線到角鋼肢背距離軸線

60、到角鋼肢背距離Y01、 Y02等等 l角鋼連接邊的邊長角鋼連接邊的邊長b l焊縫標(biāo)注焊縫標(biāo)注hf和焊縫長度和焊縫長度 桁架的節(jié)點(diǎn)板的設(shè)計(jì)桁架的節(jié)點(diǎn)板的設(shè)計(jì) 一般節(jié)點(diǎn)一般節(jié)點(diǎn) a 有集中荷載的上弦節(jié)點(diǎn)有集中荷載的上弦節(jié)點(diǎn) b 下弦拼接節(jié)點(diǎn)下弦拼接節(jié)點(diǎn) c 屋脊拼接節(jié)點(diǎn)屋脊拼接節(jié)點(diǎn) d 支座節(jié)點(diǎn)支座節(jié)點(diǎn) e 桁架的節(jié)點(diǎn)板的設(shè)計(jì)及構(gòu)造桁架的節(jié)點(diǎn)板的設(shè)計(jì)及構(gòu)造 （1）一般節(jié)點(diǎn)）一般節(jié)點(diǎn) 要求驗(yàn)算：要求驗(yàn)算：弦桿與節(jié)點(diǎn)板間的焊縫。弦桿與節(jié)點(diǎn)板間的焊縫。 由于弦桿在節(jié)點(diǎn)處是連續(xù)的，因此弦桿與節(jié)點(diǎn)板間的焊縫由于弦桿在節(jié)點(diǎn)處是連續(xù)的，因此弦桿與節(jié)點(diǎn)板間的焊縫 只需抵抗節(jié)點(diǎn)左右兩弦桿的內(nèi)力差只需抵抗節(jié)點(diǎn)左右兩弦