第七章 鋼屋蓋課件

1、第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)請請單單擊擊此此圖圖播播放放第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)9.1 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的組成及布置原則單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的組成及布置原則第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)9.4 屋蓋結(jié)構(gòu)體系屋蓋結(jié)構(gòu)體系1.1.了解鋼屋蓋的種類、截面形式和應(yīng)用；了解鋼屋蓋的種類、截面形式和應(yīng)用；3.3.掌握鋼屋蓋的設(shè)計和施工圖的繪制；掌握鋼屋蓋的設(shè)計和施工圖的繪制；2.2.掌握屋蓋支撐體系的作用和布置原則；掌握屋蓋支撐體系的作用和布置原則； 普通鋼屋架設(shè)計內(nèi)容普通鋼屋架設(shè)計內(nèi)容：屋架的荷載計算；屋架的荷載計算；桿件內(nèi)力計算和組合；桿件內(nèi)力計算和組合；正確選擇桿的截面型式和確定計算長度；正確選擇桿的

2、截面型式和確定計算長度；選擇截面并驗算各桿件的承載力；選擇截面并驗算各桿件的承載力；計算節(jié)點連接并繪制鋼屋架施工圖。計算節(jié)點連接并繪制鋼屋架施工圖。第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)鋼屋蓋的類別包括：鋼屋蓋的類別包括：平面鋼屋架平面鋼屋架第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)空間桁架：空間桁架：第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu) 網(wǎng)架網(wǎng)架第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu) 房屋橫向剛度大，整體性、耐久性房屋橫向剛度大，整體性、耐久性 好；屋好；屋面板自重大，屋蓋及下部結(jié)構(gòu)用料多，對抗面板自重大，屋蓋及下部結(jié)構(gòu)用料多，對抗震不利。震不利。 屋架間距靈活，構(gòu)件重量輕、施工、安裝屋架間距靈活，構(gòu)件重量輕、施工、安裝方便；屋蓋構(gòu)件

3、數(shù)量多，整體剛度差。方便；屋蓋構(gòu)件數(shù)量多，整體剛度差。1.無檁屋蓋無檁屋蓋結(jié)構(gòu)體系：結(jié)構(gòu)體系：2.2.有檁屋蓋有檁屋蓋結(jié)構(gòu)體系：結(jié)構(gòu)體系：一般用于預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板等重一般用于預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板等重型屋面，將屋面板直接放在屋架上。型屋面，將屋面板直接放在屋架上。 常用于輕型屋面材料的情況。常用于輕型屋面材料的情況。 第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)3.天窗架形式天窗架形式4.4.托架形式托架形式第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)圖圖9.4.2 無檁屋蓋無檁屋蓋 平面屋架在屋架平平面屋架在屋架平面外的剛度和穩(wěn)定性很面外的剛度和穩(wěn)定性很差，不能承受水平荷載。差，不能承受水平荷載。因此，為使屋架結(jié)構(gòu)有因此，為使屋

4、架結(jié)構(gòu)有足夠的空間剛度和穩(wěn)定足夠的空間剛度和穩(wěn)定性，必須在屋架間設(shè)置性，必須在屋架間設(shè)置支撐系統(tǒng)。支撐系統(tǒng)。 上弦橫向水平支撐上弦橫向水平支撐 下弦橫向水平支撐下弦橫向水平支撐 下弦縱向水平支撐下弦縱向水平支撐 垂直支撐垂直支撐 系桿系桿 組成組成第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu) 1.上弦橫向水平支撐上弦橫向水平支撐組成：組成： 屋架上弦、斜向桿件、檁條、系桿屋架上弦、斜向桿件、檁條、系桿 作用：作用：保證屋架側(cè)向剛度和屋蓋的空間剛度，減小上弦在保證屋架側(cè)向剛度和屋蓋的空間剛度，減小上弦在平面外計算長度，承受和傳遞端墻的風(fēng)荷載。平面外計算長度，承受和傳遞端墻的風(fēng)荷載。 布置：布置： 上弦橫向水平支撐一般

5、應(yīng)設(shè)置在房屋兩端或縱向溫度區(qū)段上弦橫向水平支撐一般應(yīng)設(shè)置在房屋兩端或縱向溫度區(qū)段兩端的第一柱間或第二柱間，其兩端的第一柱間或第二柱間，其最大間距為最大間距為60m，否則在中間否則在中間應(yīng)增設(shè)一道或幾道支撐。有時可將其布置在第二個柱間，但在應(yīng)增設(shè)一道或幾道支撐。有時可將其布置在第二個柱間，但在第一個柱間要第一個柱間要設(shè)置剛性系桿設(shè)置剛性系桿以支持端屋架和傳遞端墻風(fēng)力。以支持端屋架和傳遞端墻風(fēng)力。 第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu) 2.下弦橫向水平支撐下弦橫向水平支撐組成：組成： 屋架下弦桿、斜桿、系桿屋架下弦桿、斜桿、系桿作用：作用： 山墻抗風(fēng)柱的支點，承受并傳遞水平風(fēng)荷載、山墻抗風(fēng)柱的支點，承受并傳遞水

6、平風(fēng)荷載、懸掛吊車的水平力和地震引起的水平力，減小下弦的平懸掛吊車的水平力和地震引起的水平力，減小下弦的平面外計算長度，減小下弦的振動。面外計算長度，減小下弦的振動。布置：布置： 與上弦橫向支撐布置在同一開間，形成穩(wěn)定的空間體與上弦橫向支撐布置在同一開間，形成穩(wěn)定的空間體系，系，其其最大間距為最大間距為60m。 屋架跨度大于屋架跨度大于18m時時，屋架下弦設(shè)有懸掛吊車時，屋架下弦設(shè)有懸掛吊車時，抗風(fēng)柱支承在屋架下弦時，抗風(fēng)柱支承在屋架下弦時，屋架下弦設(shè)通長縱向支撐時，宜設(shè)屋架下弦橫向支撐。屋架下弦設(shè)通長縱向支撐時，宜設(shè)屋架下弦橫向支撐。第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)圖圖9.4.3第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)

7、圖圖9-7第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)圖圖9-8第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu) 3.下弦縱向水平支撐下弦縱向水平支撐 組成：組成：系桿、斜桿系桿、斜桿作用：作用：增加屋蓋空間剛度，承增加屋蓋空間剛度，承受和傳遞吊車橫向水平制動力。受和傳遞吊車橫向水平制動力。布置：布置：屋架兩邊，與橫向支撐屋架兩邊，與橫向支撐形成封閉框。形成封閉框。 當(dāng)房屋較高、跨當(dāng)房屋較高、跨度較大、空間剛度要求較高時，度較大、空間剛度要求較高時，設(shè)有支承中間屋架的托架，或設(shè)設(shè)有支承中間屋架的托架，或設(shè)有重級或大噸位的中級工作制橋有重級或大噸位的中級工作制橋式吊車等較大振動設(shè)備時，均應(yīng)式吊車等較大振動設(shè)備時，均應(yīng)在屋架端節(jié)間平面內(nèi)設(shè)置縱向

8、水在屋架端節(jié)間平面內(nèi)設(shè)置縱向水平支撐。平支撐。 一般情況可以省掉。一般情況可以省掉。下弦縱向水平支下弦縱向水平支撐撐第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)組成：組成：系桿、斜桿系桿、斜桿 作用：作用：使相鄰屋架形成幾何不變的空間體系，保證側(cè)向穩(wěn)使相鄰屋架形成幾何不變的空間體系，保證側(cè)向穩(wěn)定。定。 布置位置：布置位置：屋架的垂直支撐應(yīng)與屋架的垂直支撐應(yīng)與上、下弦橫向水平支上、下弦橫向水平支撐設(shè)置在同一柱間。撐設(shè)置在同一柱間。每隔每隔4 45 5個開間布置個開間布置一道。一道。 4.垂直支撐垂直支撐第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu) 無天窗，跨度無天窗，跨度l30m，布置在屋，布置在屋架兩端、跨度架兩端、跨度l/3處處 。布

9、置原則布置原則: （1）梯形或平行弦屋架）梯形或平行弦屋架 無天窗，跨無天窗，跨度度l30m，布置，布置在屋架兩端、跨在屋架兩端、跨中。中。 圖圖9.4.5a 垂直支撐的布置垂直支撐的布置圖圖9.4.5b 垂直支撐的布置垂直支撐的布置第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu) 有天窗、跨有天窗、跨度度l30m，布置，布置在屋架兩端、跨在屋架兩端、跨度度l/3處、天窗架處、天窗架兩端兩端 。 有天窗、跨有天窗、跨度度l30m，布置，布置在屋架兩端、跨在屋架兩端、跨中、天窗架兩中、天窗架兩端端 。圖圖9.4.5c 垂直支撐的布置垂直支撐的布置圖圖9.4.5d 垂直支撐的布置垂直支撐的布置第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)（2）三

10、角形屋架）三角形屋架 跨度小于跨度小于18m時，布置在屋時，布置在屋架中間架中間 。 跨度大于跨度大于18m時，一般視具體時，一般視具體情況布置兩道情況布置兩道 。圖圖9-9e 垂直支撐的布置垂直支撐的布置圖圖9-9f 垂直支撐的布置垂直支撐的布置第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu) 作用：作用：在無支撐的開間處，保證屋架的側(cè)向穩(wěn)定，減小弦在無支撐的開間處，保證屋架的側(cè)向穩(wěn)定，減小弦桿的計算長度，傳遞水平荷載。桿的計算長度，傳遞水平荷載。 系桿分系桿分剛性系桿（既能受拉也能受壓）和柔性系桿（只能剛性系桿（既能受拉也能受壓）和柔性系桿（只能承受拉力）承受拉力）兩種。屋架主要支承節(jié)點處的系桿，屋架上弦兩種。屋架

11、主要支承節(jié)點處的系桿，屋架上弦脊節(jié)點處的系桿均宜用剛性系桿。脊節(jié)點處的系桿均宜用剛性系桿。布置：布置： 在橫向支撐或垂直支撐節(jié)點處應(yīng)沿房屋通長設(shè)置系桿。在橫向支撐或垂直支撐節(jié)點處應(yīng)沿房屋通長設(shè)置系桿。 水平橫向支撐設(shè)在第二柱間時，水平橫向支撐設(shè)在第二柱間時，第一柱間第一柱間端屋架需與第端屋架需與第二榀屋架用剛性系桿連接，其余設(shè)置剛性或柔性系桿均可。二榀屋架用剛性系桿連接，其余設(shè)置剛性或柔性系桿均可。 屋脊節(jié)點、屋架支座節(jié)點設(shè)置剛性系桿。屋脊節(jié)點、屋架支座節(jié)點設(shè)置剛性系桿。5.系桿系桿第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu) 屋架支撐為平行弦桁架，其弦桿可兼作支撐桁架的屋架支撐為平行弦桁架，其弦桿可兼作支撐桁架的

12、弦桿，斜腹桿一般采用十字交叉式，與弦桿的交角在弦桿，斜腹桿一般采用十字交叉式，與弦桿的交角在30o60o之間。通常橫向水平支撐節(jié)點間的距離為屋之間。通常橫向水平支撐節(jié)點間的距離為屋架上弦節(jié)間距離的架上弦節(jié)間距離的24倍，縱向水平支撐的寬度取屋倍，縱向水平支撐的寬度取屋架端節(jié)間的長度，一般為架端節(jié)間的長度，一般為6m左右。左右。 支撐中的交叉斜桿以及柔性系桿按拉桿設(shè)計，通常支撐中的交叉斜桿以及柔性系桿按拉桿設(shè)計，通常用單角鋼做成；非交叉斜桿、弦桿、橫桿以及剛性系用單角鋼做成；非交叉斜桿、弦桿、橫桿以及剛性系桿按壓桿設(shè)計，宜采用雙角鋼做成的桿按壓桿設(shè)計，宜采用雙角鋼做成的T形截面或十字形截面或十字

13、形截面，其中橫桿和剛性系桿常用十字形截面使在兩形截面，其中橫桿和剛性系桿常用十字形截面使在兩個方向具有等穩(wěn)定性。個方向具有等穩(wěn)定性。 屋蓋支撐受力較小，截面尺寸一般由桿件容許長細(xì)屋蓋支撐受力較小，截面尺寸一般由桿件容許長細(xì)比和構(gòu)造要求決定。比和構(gòu)造要求決定。支撐與屋架的連接支撐與屋架的連接通常用通常用M20的的C級螺栓，級螺栓，支撐與天窗架的連接支撐與天窗架的連接通常用通常用M16的的C級螺級螺栓栓 。6. 支撐的計算和構(gòu)造支撐的計算和構(gòu)造第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu) 保證屋蓋的整體性，提高空間剛度保證屋蓋的整體性，提高空間剛度 僅由平面桁架、檁條及屋面材料組成的屋蓋結(jié)構(gòu)，是一個不穩(wěn)定的僅由平面桁架

14、、檁條及屋面材料組成的屋蓋結(jié)構(gòu)，是一個不穩(wěn)定的體系，如果將某些屋架在適當(dāng)部位用支撐連系起來，成為穩(wěn)定的空間體體系，如果將某些屋架在適當(dāng)部位用支撐連系起來，成為穩(wěn)定的空間體系，其余屋架再由檁條或其他構(gòu)件連接在這個空間穩(wěn)定體系上，就保證系，其余屋架再由檁條或其他構(gòu)件連接在這個空間穩(wěn)定體系上，就保證了整個屋蓋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。了整個屋蓋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。 避免壓桿側(cè)向失穩(wěn)，防止拉桿產(chǎn)生過大的振動避免壓桿側(cè)向失穩(wěn)，防止拉桿產(chǎn)生過大的振動 支撐可作為屋架弦桿的側(cè)向支撐點，減小弦桿出平面外的計算長度。支撐可作為屋架弦桿的側(cè)向支撐點，減小弦桿出平面外的計算長度。 承擔(dān)和傳遞水平荷載（如縱向和橫向風(fēng)荷載、承擔(dān)和傳遞水平荷

15、載（如縱向和橫向風(fēng)荷載、懸掛吊車水平荷載和地震作用等）。懸掛吊車水平荷載和地震作用等）。 保證結(jié)構(gòu)安裝時的穩(wěn)定與方便保證結(jié)構(gòu)安裝時的穩(wěn)定與方便 屋蓋的安裝首先用支撐將兩相鄰屋架連系起來組成一個基本空間穩(wěn)屋蓋的安裝首先用支撐將兩相鄰屋架連系起來組成一個基本空間穩(wěn)定體，在此基礎(chǔ)上即可順序進行其他構(gòu)件的安裝。定體，在此基礎(chǔ)上即可順序進行其他構(gòu)件的安裝。第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)9.6 桁架的形式和截面設(shè)計桁架的形式和截面設(shè)計第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)3.3.滿足制造、安裝和運輸要求滿足制造、安裝和運輸要求 構(gòu)造簡單，桿件夾角構(gòu)造簡單，桿件夾角30306060； 桿件與節(jié)點數(shù)量少；桿件與節(jié)點數(shù)量少； 分段制造

16、，便于運輸與安裝；分段制造，便于運輸與安裝；確定屋架形式的原則：確定屋架形式的原則：1.1.滿足使用要求滿足使用要求屋架外形應(yīng)與屋架外形應(yīng)與屋面材料的排水要求屋面材料的排水要求相適應(yīng)。相適應(yīng)。2 2. .滿足經(jīng)濟要求滿足經(jīng)濟要求 屋架外形應(yīng)盡量和屋架外形應(yīng)盡量和彎矩圖接近彎矩圖接近，使上下弦桿，使上下弦桿 內(nèi)力沿內(nèi)力沿跨度方向分布較均勻，腹桿受力較小；跨度方向分布較均勻，腹桿受力較?。?腹桿的布置宜使腹桿的布置宜使短桿受壓，長桿受拉；短桿受壓，長桿受拉； 荷載布置在節(jié)點上，減少弦桿局部受彎。荷載布置在節(jié)點上，減少弦桿局部受彎。第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)（1）三角形桁架）三角形桁架 受力不均勻，剛度

17、小，坡度受力不均勻，剛度小，坡度大，排水好，適用于中、小跨度大，排水好，適用于中、小跨度（l在在1824m）采用輕型屋面材采用輕型屋面材料的有檁體系。料的有檁體系。圖圖9.6.1 三角形桁架三角形桁架芬克式芬克式芬克式芬克式 外形和彎矩圖不相適應(yīng)，弦桿外形和彎矩圖不相適應(yīng)，弦桿內(nèi)力分布不均勻，近支座處內(nèi)力大，內(nèi)力分布不均勻，近支座處內(nèi)力大，近跨中處小，橫向剛度小。近跨中處小，橫向剛度小。 上下弦交角小，端節(jié)點構(gòu)造復(fù)上下弦交角小，端節(jié)點構(gòu)造復(fù)雜?？蓪⑸舷一蛳孪腋淖?yōu)檎劬€形雜。可將上弦或下弦改變?yōu)檎劬€形或陡坡梯形，以改善受力和節(jié)點構(gòu)或陡坡梯形，以改善受力和節(jié)點構(gòu)造。造。第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)（2）

18、梯形桁架）梯形桁架 外形與彎矩圖較接近，受力好，省材料，應(yīng)用廣泛。外形與彎矩圖較接近，受力好，省材料，應(yīng)用廣泛。 適適用于屋面坡度平緩且跨度較大時的無檁屋蓋結(jié)構(gòu)。用于屋面坡度平緩且跨度較大時的無檁屋蓋結(jié)構(gòu)。圖圖9.6.2 梯形桁架梯形桁架人字式人字式特點：腹桿總長度短，節(jié)點少。特點：腹桿總長度短，節(jié)點少。特點：可避免節(jié)間直接受荷（非節(jié)點荷載）。特點：可避免節(jié)間直接受荷（非節(jié)點荷載）。再分式再分式屋架高度屋架高度 梯形屋架的中部高度一般為梯形屋架的中部高度一般為（1/101/101/61/6）L L，與柱剛接的，與柱剛接的梯形屋架，端部高度一般為梯形屋架，端部高度一般為（1/161/161/12

19、1/12）L L，通常取為，通常取為1.61.62.4m2.4m。 與柱鉸接的梯形屋架，端部與柱鉸接的梯形屋架，端部高度可按跨中經(jīng)濟高度和上弦高度可按跨中經(jīng)濟高度和上弦坡度決定。坡度決定。第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)（3）平行弦桁架）平行弦桁架 屋架的外形和彎矩圖分布屋架的外形和彎矩圖分布不接近，弦件內(nèi)力分布不均不接近，弦件內(nèi)力分布不均勻。勻。上、下弦桿水平，上、下弦桿水平，腹桿長度腹桿長度一致，桿件類型少，標(biāo)準(zhǔn)化、一致，桿件類型少，標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)化程度高，主要用于托工業(yè)化程度高，主要用于托架、支撐體系架、支撐體系 。LhhLhh0L圖圖9.6.3 平行弦桁架平行弦桁架 桁架中的腹桿主要用以聯(lián)系上下弦

20、桿和構(gòu)成節(jié)點并傳遞桁架中的腹桿主要用以聯(lián)系上下弦桿和構(gòu)成節(jié)點并傳遞節(jié)點荷載。常用的腹桿體系節(jié)點荷載。常用的腹桿體系人字式、交叉式、再分式人字式、交叉式、再分式。第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)2.桁架主要尺寸桁架主要尺寸 跨度跨度：據(jù)工藝需要定，一般為據(jù)工藝需要定，一般為3m模數(shù)，模數(shù)，12、15、18、21、24、27、30、36m等等(注意：柱軸線距離注意：柱軸線距離) 。 l0(桁架兩端支座反力間的距離桁架兩端支座反力間的距離) l-（300400mm）高度高度：根據(jù)經(jīng)濟、剛度和建筑要求，以及屋面坡度，運輸根據(jù)經(jīng)濟、剛度和建筑要求，以及屋面坡度，運輸條件等確定條件等確定。 三角形跨中三角形跨中 h

21、（1/41/6）l 梯形梯形 跨中跨中 h（1/61/10）l，上弦坡度（上弦坡度（1/81/12） 端部端部 h01.62.2m（鉸接時）（鉸接時） h01.82.4m（剛接時）（剛接時） 屋架跨中最大高度取決于運輸界限，如鐵路運輸界限為屋架跨中最大高度取決于運輸界限，如鐵路運輸界限為3.85m 。 屋架上弦節(jié)間：據(jù)屋面材料定，盡可能使荷載直接作用屋架上弦節(jié)間：據(jù)屋面材料定，盡可能使荷載直接作用在屋架節(jié)點上在屋架節(jié)點上 ,避免上弦桿產(chǎn)生局部彎距。避免上弦桿產(chǎn)生局部彎距。第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)（1）桁架荷載）桁架荷載永久荷載：永久荷載： 屋面材料、保溫層、防水層、檁條、支撐、屋架、屋面材料、保

22、溫層、防水層、檁條、支撐、屋架、天窗架等結(jié)構(gòu)自重。天窗架等結(jié)構(gòu)自重。 可變荷載：可變荷載：屋面活荷載、積灰荷載、雪荷載、風(fēng)荷載、懸掛吊屋面活荷載、積灰荷載、雪荷載、風(fēng)荷載、懸掛吊車荷載等。屋面活荷載與雪荷載不同時出現(xiàn)，取兩者中較大值車荷載等。屋面活荷載與雪荷載不同時出現(xiàn)，取兩者中較大值計算。計算。桁架和支撐自重可按經(jīng)驗公式：桁架和支撐自重可按經(jīng)驗公式：gWk=(0.12+0.11l)kN/m2（9.6.1）（2）節(jié)點荷載計算）節(jié)點荷載計算桁架上的荷載通過檁條和大型屋面板肋以集中力方式作用于桁架節(jié)點桁架上的荷載通過檁條和大型屋面板肋以集中力方式作用于桁架節(jié)點 永久荷載可變荷載永久荷載可變荷載 永

23、久荷載半跨可變荷載永久荷載半跨可變荷載 屋架、支撐和天窗架自重半跨屋面板重半跨屋面活荷載屋架、支撐和天窗架自重半跨屋面板重半跨屋面活荷載（3）荷載組合）荷載組合第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)基本假定基本假定 a. 桁架的各節(jié)點均視為鉸接。桁架的各節(jié)點均視為鉸接。 b. 桁架所有桿件的軸線平直且都在同一平面內(nèi)且在節(jié)點處交匯。桁架所有桿件的軸線平直且都在同一平面內(nèi)且在節(jié)點處交匯。 c. 荷載都作用在節(jié)點上，且都在桁架平面內(nèi)。荷載都作用在節(jié)點上，且都在桁架平面內(nèi)。 局部彎矩局部彎矩 上弦有節(jié)間荷載時，除軸心力外還產(chǎn)生局部彎矩。理論上應(yīng)上弦有節(jié)間荷載時，除軸心力外還產(chǎn)生局部彎矩。理論上應(yīng)按彈性支座的連續(xù)梁進行

24、計算，一般偏于安全地簡化取端部節(jié)間正按彈性支座的連續(xù)梁進行計算，一般偏于安全地簡化取端部節(jié)間正彎矩彎矩M10.8M0，其它節(jié)間的正彎矩和節(jié)點負(fù)彎矩，其它節(jié)間的正彎矩和節(jié)點負(fù)彎矩M20.6M0，M0是把弦桿節(jié)間視為簡支梁求得的最大彎矩。是把弦桿節(jié)間視為簡支梁求得的最大彎矩。圖圖9.6.6 局部彎矩作用的計算簡圖局部彎矩作用的計算簡圖內(nèi)力計算內(nèi)力計算 用數(shù)解法或圖解法或借用數(shù)解法或圖解法或借助電算，求出節(jié)點荷載作用助電算，求出節(jié)點荷載作用下屋架各桿件的內(nèi)力下屋架各桿件的內(nèi)力0.8M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M0第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)弦桿、支座斜桿、支座豎弦

25、桿、支座斜桿、支座豎桿桿 l0 x=l，中間腹桿中間腹桿 l0 x=0.8l 。圖圖9.6.7a 桿件平面內(nèi)的計算長度桿件平面內(nèi)的計算長度圖圖9.6.7b 桿件平面外的計算長度桿件平面外的計算長度取決于弦桿側(cè)向支承點間距離。取決于弦桿側(cè)向支承點間距離。上弦桿上弦桿無檁方案無檁方案: :有檁方案有檁方案: :能保證大型屋面板三點與上弦桿焊接時能保證大型屋面板三點與上弦桿焊接時: :l0y= =2b（3m3m）b屋面板寬度。屋面板寬度。檁條與支撐點交叉不連接時檁條與支撐點交叉不連接時：l0y=l1檁條與支撐點交叉連接時檁條與支撐點交叉連接時：l0y=l1 下弦桿：下弦桿：取縱向水平支撐節(jié)點與系桿或

26、系取縱向水平支撐節(jié)點與系桿或系桿與系桿之間的距離。桿與系桿之間的距離。 腹桿：腹桿：由于節(jié)點在平面外剛度很小，對桿由于節(jié)點在平面外剛度很小，對桿件嵌固作用較小，故腹桿兩端視為鉸接，則件嵌固作用較小，故腹桿兩端視為鉸接，則l0y=l第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu) 當(dāng)受壓弦桿側(cè)向支承點間距為當(dāng)受壓弦桿側(cè)向支承點間距為2倍節(jié)間長度，且兩個節(jié)間弦桿倍節(jié)間長度，且兩個節(jié)間弦桿內(nèi)力不同，則弦桿平面外的計算長度：內(nèi)力不同，則弦桿平面外的計算長度：圖圖9.6.8 桿件內(nèi)力變化時在桁架平桿件內(nèi)力變化時在桁架平面外的計算長度面外的計算長度 當(dāng)當(dāng)l00.5l1時，取時，取l0=0.5l1，N1為為較大的壓力，取較大的壓力，

27、取“”，N2為較小為較小的壓力或拉力，壓力取的壓力或拉力，壓力取“”，拉力，拉力取取“”。 芬克式屋架、再分式腹桿受壓芬克式屋架、再分式腹桿受壓桿件在平面外計算長度同上，平面內(nèi)桿件在平面外計算長度同上，平面內(nèi)計算長度為節(jié)點長度。計算長度為節(jié)點長度。l1屋架弦桿側(cè)向支承點之間的距屋架弦桿側(cè)向支承點之間的距離。離。121025. 075. 0NNll（9.6.3）第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)受壓構(gòu)件受壓構(gòu)件 150 受拉構(gòu)件受拉構(gòu)件 350 無吊車或輕、中級工作制吊車。無吊車或輕、中級工作制吊車。 300 有重級工作制吊車有重級工作制吊車 。 250 直接承受動荷載直接承受動荷載 。 、 分別為桿件的長

28、細(xì)比和允許長細(xì)比。分別為桿件的長細(xì)比和允許長細(xì)比。 桿件長細(xì)比過大，在運輸和安裝過程中容易因剛度不足桿件長細(xì)比過大，在運輸和安裝過程中容易因剛度不足而產(chǎn)生彎曲，在動力荷載作用下振幅較大，在自重作用下有而產(chǎn)生彎曲，在動力荷載作用下振幅較大，在自重作用下有可見撓度可見撓度 ，因此應(yīng)控制桿件的允許長細(xì)比。，因此應(yīng)控制桿件的允許長細(xì)比。 單面連接的單角鋼和雙角鋼組成的十字形桿件，受力后單面連接的單角鋼和雙角鋼組成的十字形桿件，受力后有可能斜向失穩(wěn)，由于兩端節(jié)點有一定的嵌固作用，故斜平有可能斜向失穩(wěn)，由于兩端節(jié)點有一定的嵌固作用，故斜平面計算長度略作折減面計算長度略作折減( (支座斜桿和支座豎桿除外），

29、支座斜桿和支座豎桿除外），l0=0.9l第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)原則：原則：使兩個主軸方向的長細(xì)比接近，以達(dá)到經(jīng)濟的目的。使兩個主軸方向的長細(xì)比接近，以達(dá)到經(jīng)濟的目的。桿件截面組合方式桿件截面組合方式二不等邊角鋼短肢相并二不等邊角鋼短肢相并iy （2.62.9）ix計算長度計算長度l0y較大的較大的上、下弦桿上、下弦桿L0y2l0 x，iy 2ix截面形式截面形式用途用途二不等邊角鋼長肢相并二不等邊角鋼長肢相并iy （0.71.0）ix端斜桿、端豎桿、端斜桿、端豎桿、受較大彎矩作用的受較大彎矩作用的弦桿弦桿l0yl0 x，iy ix第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)桿件截面組合方式桿件截面組合方式截面形式截

30、面形式用途用途二等邊角鋼相并二等邊角鋼相并其余腹桿、下弦桿其余腹桿、下弦桿二等邊角鋼組合二等邊角鋼組合成的十字形截面成的十字形截面與豎向支撐相連與豎向支撐相連的屋架豎桿的屋架豎桿單角鋼單角鋼輕型鋼屋架中內(nèi)輕型鋼屋架中內(nèi)力較小的桿件力較小的桿件iy （1.31.5）ixl0 x 0.8l0y，iy 1.25ixl0 xl0y0.9l，iy ixiy 1.0ix第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu) 為了使兩個角鋼組成的截面能夠整體工作，需在角鋼相為了使兩個角鋼組成的截面能夠整體工作，需在角鋼相并肢之間每隔一定間距，焊一塊填板。并肢之間每隔一定間距，焊一塊填板。圖圖9.6.9 桁架桿件的填板桁架桿件的填板在受壓桿

31、件兩側(cè)向支承點之間填板數(shù)不得少于在受壓桿件兩側(cè)向支承點之間填板數(shù)不得少于2個。個。4060i=iyi=iy0對于梯形普通鋼桁架按受力最大的腹桿內(nèi)力確定。見表對于梯形普通鋼桁架按受力最大的腹桿內(nèi)力確定。見表9.6.4第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)軸拉桿按強度確定桿件所需的截面面積：軸拉桿按強度確定桿件所需的截面面積： 軸壓桿按穩(wěn)定條件計算所需的毛截面面積：軸壓桿按穩(wěn)定條件計算所需的毛截面面積： 先假定先假定 ，弦桿，弦桿80左右，腹桿左右，腹桿100左右，查表左右，查表 ，算出，算出A，選定材料規(guī)格，再驗算。選定材料規(guī)格，再驗算。fNA/nfNA/4.截面選擇截面選擇 考慮下列基本要求考慮下列基本要求：

32、 同一榀屋架中規(guī)格不宜過多，同一榀屋架中規(guī)格不宜過多，56種。種。 角鋼尺寸不宜過小，一般不小于角鋼尺寸不宜過小，一般不小于L454或或L56364。 對壓桿，選擇回轉(zhuǎn)半徑大的材料。對壓桿，選擇回轉(zhuǎn)半徑大的材料。 屋架弦桿至多變一次截面，變肢寬不變肢厚，跨度小于屋架弦桿至多變一次截面，變肢寬不變肢厚，跨度小于30m的的梯形屋架和跨度小于梯形屋架和跨度小于24m的三角形屋架一般不變。的三角形屋架一般不變。5.截面計算截面計算軸心受拉桿件應(yīng)驗算軸心受拉桿件應(yīng)驗算強度和長細(xì)比強度和長細(xì)比要求。軸心受壓桿件和要求。軸心受壓桿件和壓彎構(gòu)件要壓彎構(gòu)件要計算強度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定和長細(xì)比。計算強度、整體穩(wěn)

33、定、局部穩(wěn)定和長細(xì)比。第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)9.7 桁架的節(jié)點設(shè)計桁架的節(jié)點設(shè)計（1）節(jié)點設(shè)計步驟）節(jié)點設(shè)計步驟 據(jù)屋架幾何形式定出節(jié)點的軸線關(guān)系，桿件按比例畫出，據(jù)屋架幾何形式定出節(jié)點的軸線關(guān)系，桿件按比例畫出，弦桿肢尖與腹桿距離滿足前述基本要求。弦桿肢尖與腹桿距離滿足前述基本要求。 計算腹桿焊縫，一般腹桿焊縫厚度同肢厚，圖中作出定位計算腹桿焊縫，一般腹桿焊縫厚度同肢厚，圖中作出定位點。點。 計算弦桿與節(jié)點板的焊縫，假定焊縫厚度，計算長度，圖計算弦桿與節(jié)點板的焊縫，假定焊縫厚度，計算長度，圖中作出定位點。中作出定位點。 畫出節(jié)點板，將各定位點都包括在內(nèi)。畫出節(jié)點板，將各定位點都包括在內(nèi)。 適

34、當(dāng)調(diào)整焊縫厚度、長度，重新驗算。適當(dāng)調(diào)整焊縫厚度、長度，重新驗算。 第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)圖圖9.7.1 弦桿截面改變時的軸線位置弦桿截面改變時的軸線位置節(jié)點板形式簡單，應(yīng)優(yōu)先采節(jié)點板形式簡單，應(yīng)優(yōu)先采用矩形、梯形、平行四邊形，用矩形、梯形、平行四邊形，避免凹角。避免凹角。圖圖9.7.2 節(jié)點板的外形節(jié)點板的外形（2）節(jié)點設(shè)計原則）節(jié)點設(shè)計原則第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)角鋼端部的切割一般垂直于它的角鋼端部的切割一般垂直于它的軸線，可切去部分肢，但絕不允許軸線，可切去部分肢，但絕不允許垂直肢完全切去而留下平行的斜切垂直肢完全切去而留下平行的斜切肢。肢。圖圖9.7.3 角鋼端部的切割角鋼端部的切割圖圖

35、9.7.4 節(jié)點板焊縫的位置節(jié)點板焊縫的位置 斜桿與弦桿連接，斜桿與弦桿連接，盡可能避免較大的偏心。盡可能避免較大的偏心。 繪制大樣（繪制大樣（1:101:5）第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)腹桿與節(jié)點板的連接腹桿與節(jié)點板的連接焊縫按角鋼角焊縫承焊縫按角鋼角焊縫承受軸心力方法計算。受軸心力方法計算。節(jié)點板應(yīng)伸出弦桿節(jié)點板應(yīng)伸出弦桿101015mm15mm以便焊接。以便焊接。弦桿與節(jié)點板的弦桿與節(jié)點板的連接焊縫，應(yīng)考連接焊縫，應(yīng)考慮承受弦桿相鄰慮承受弦桿相鄰節(jié)間內(nèi)力之差，節(jié)間內(nèi)力之差，按下式計算按下式計算: :第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)1.上弦節(jié)點上弦節(jié)點 上弦節(jié)點常有大型屋面板或檁條傳

36、來的集中荷載，在計算時需上弦節(jié)點常有大型屋面板或檁條傳來的集中荷載，在計算時需考慮上弦桿節(jié)間的內(nèi)力差考慮上弦桿節(jié)間的內(nèi)力差N與集中荷載與集中荷載F的共同作用。的共同作用。 假定集中荷載為假定集中荷載為F，對梯形屋，對梯形屋架上弦節(jié)點計算時，忽略坡度的影架上弦節(jié)點計算時，忽略坡度的影響，認(rèn)為響，認(rèn)為F垂直于上弦。因上弦節(jié)垂直于上弦。因上弦節(jié)點上擱置屋面板或檁條，節(jié)點板需點上擱置屋面板或檁條，節(jié)點板需縮進角鋼肢背，縮進的距離縮進角鋼肢背，縮進的距離（0.61.0）t ，節(jié)點板縮進后用槽，節(jié)點板縮進后用槽焊縫連接，計算時槽焊縫可作為兩焊縫連接，計算時槽焊縫可作為兩條焊縫條焊縫(hf t /2) ，強

37、度設(shè)計值，強度設(shè)計值乘以乘以0.8的折減系數(shù)。的折減系數(shù)。圖圖9.7.7 屋架上弦節(jié)點屋架上弦節(jié)點F9.7.2 節(jié)點設(shè)計時，根據(jù)腹桿截面和內(nèi)力確定連接焊縫的焊腳尺寸和節(jié)點設(shè)計時，根據(jù)腹桿截面和內(nèi)力確定連接焊縫的焊腳尺寸和長度，然后再根據(jù)焊縫長度和施工誤差確定節(jié)點板的形狀和尺寸。長度，然后再根據(jù)焊縫長度和施工誤差確定節(jié)點板的形狀和尺寸。第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu) 上弦桿上弦桿可按下述的近似方法進行計算：集中荷載可按下述的近似方法進行計算：集中荷載F由肢背由肢背槽焊縫承受，上弦節(jié)點相鄰節(jié)間的內(nèi)力差槽焊縫承受，上弦節(jié)點相鄰節(jié)間的內(nèi)力差N1N2由角鋼肢尖與由角鋼肢尖與節(jié)點板的角焊縫承受，考慮偏心力矩節(jié)點板

38、的角焊縫承受，考慮偏心力矩M Ne的作用。的作用。 肢背肢背:wffff w0.82 0.7Ffh l （9.7.4）肢尖肢尖: ff w2 0.7Nh l （9.7.5）f2f w62 0.7Mh l 22wfffff肢尖肢尖: 上弦節(jié)點的腹桿與節(jié)點的上弦節(jié)點的腹桿與節(jié)點的的連接焊縫長度的連接焊縫長度1wwff2 0.7K Nlh f （9.7.1）肢背肢背:2wwff2 0.7K Nlh f （9.7.2）第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)2.下弦節(jié)點下弦節(jié)點 腹桿與節(jié)點板的連接按肢尖、肢腹桿與節(jié)點板的連接按肢尖、肢背分配力后計算焊縫長度和焊縫厚度。背分配力后計算焊縫長度和焊縫厚度。弦桿與節(jié)點板的連接

39、，無節(jié)點荷載時，弦桿與節(jié)點板的連接，無節(jié)點荷載時，按相鄰節(jié)間內(nèi)力差按相鄰節(jié)間內(nèi)力差NN1N2，在，在肢尖、肢背上分配力計算，往往肢尖、肢背上分配力計算，往往N較較小，所以按構(gòu)造確定焊縫。小，所以按構(gòu)造確定焊縫。圖圖9.7.8 屋架下弦節(jié)點屋架下弦節(jié)點 有節(jié)點荷載作用時弦桿與節(jié)點有節(jié)點荷載作用時弦桿與節(jié)點板的連接焊縫應(yīng)按下列公式計算：板的連接焊縫應(yīng)按下列公式計算： 肢背焊縫：肢背焊縫：221wff w()(0.5/1.22)2 0.7KNFfh l 222wff w()(0.5/1.22)2 0.7KNFfh l肢尖焊縫：肢尖焊縫：第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)式中式中: N 相鄰上弦節(jié)間中較大的內(nèi)力。

40、相鄰上弦節(jié)間中較大的內(nèi)力。 拼接角鋼實際長度拼接角鋼實際長度L2(lw+10)+b， b是兩弦桿端的空隙，是兩弦桿端的空隙，3.屋脊節(jié)點屋脊節(jié)點 注意施工順序，拼接角鋼的型注意施工順序，拼接角鋼的型號與弦桿相同，需刨角切肢。號與弦桿相同，需刨角切肢。 拼接角鋼與弦桿的連接焊縫通拼接角鋼與弦桿的連接焊縫通常按被連接弦桿的最大內(nèi)力計算，常按被連接弦桿的最大內(nèi)力計算，每條焊縫的計算長度：每條焊縫的計算長度：圖圖9-22 屋脊節(jié)點屋脊節(jié)點a) 無天窗無天窗 b) 有天窗有天窗wffw7 . 04fhNl（9.7.8）第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu) 肢尖與節(jié)點板的連接焊縫承受上弦內(nèi)力的肢尖與節(jié)點板的連接焊縫承受

41、上弦內(nèi)力的15（按經(jīng)（按經(jīng)驗），并考慮附加彎矩作用驗），并考慮附加彎矩作用M0.15Ne。 上弦與節(jié)點板連接焊縫：集中荷載上弦與節(jié)點板連接焊縫：集中荷載F由上弦角鋼肢背處由上弦角鋼肢背處槽焊縫承受。槽焊縫承受。 wffff w0.82 0.7Ffh l （9.7.4）Nff w0.152 0.7Nh l（9.7.10）Mf2f w62 0.7Mh lwf2Nf2fMff（9.7.11）（9.7.12）第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)（4）下弦拼接節(jié)點）下弦拼接節(jié)點 下弦拼接角鋼與下弦連接焊縫下弦拼接角鋼與下弦連接焊縫長度計算：長度計算：2wwff4 0.7A flh f（9.7.13）Af 下弦桿最大抗

42、拉承載力，節(jié)下弦桿最大抗拉承載力，節(jié)點焊縫計算時與桿件等強度設(shè)計。點焊縫計算時與桿件等強度設(shè)計。圖圖9-23 下弦拼接節(jié)點下弦拼接節(jié)點 圖圖 a）中拼接角鋼端部直切，下）中拼接角鋼端部直切，下弦內(nèi)力傳遞時，由于力線轉(zhuǎn)折引起較弦內(nèi)力傳遞時，由于力線轉(zhuǎn)折引起較大的應(yīng)力集中。大的應(yīng)力集中。 圖圖b）中角鋼肢寬大于）中角鋼肢寬大于125mm，將拼接角鋼的肢端斜切，使內(nèi)力均勻?qū)⑵唇咏卿摰闹诵鼻?，使?nèi)力均勻傳遞。傳遞。 第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu) N1，N2為節(jié)點兩側(cè)桿件的內(nèi)力。為節(jié)點兩側(cè)桿件的內(nèi)力。 當(dāng)下弦節(jié)點有豎向荷載當(dāng)下弦節(jié)點有豎向荷載P作用時，同時考慮作用時，同時考慮P、N的作用。的作用。 下弦與節(jié)

43、點板的連接焊縫計算時，荷載下弦與節(jié)點板的連接焊縫計算時，荷載N為：為：%15,max,max2121NNNNN（5） 支座節(jié)點（計算方法見支座節(jié)點（計算方法見8.4） 支座節(jié)點由節(jié)點板、加勁肋、支座底板和錨栓等部分組支座節(jié)點由節(jié)點板、加勁肋、支座底板和錨栓等部分組成。分鉸接和剛接兩大類。成。分鉸接和剛接兩大類。 鉸接：鉸接：連接于磚或鋼筋混凝土柱頂；連接于磚或鋼筋混凝土柱頂； 剛接：剛接：連接于鋼柱上。連接于鋼柱上。 第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)鉸接屋架支座鉸接屋架支座 a）底板所需的凈截面面積：底板所需的凈截面面積：式中：式中：R 屋架支座反力；屋架支座反力； fc 混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值；混凝

44、土軸心抗壓強度設(shè)計值； An 支座底板凈面積。支座底板凈面積。 ncRAfAAAn底板所需的毛截面面積底板所需的毛截面面積A 錨栓孔的面積。錨栓孔的面積。 連接錨栓的直徑一般取連接錨栓的直徑一般取2025mm，為便于安裝，錨栓，為便于安裝，錨栓孔的直徑?。椎闹睆饺。?2.5）d，通常取通常取40 60 mm。 ca1b1ba121qe2-21-1第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)b）底板厚度）底板厚度fMt6兩兩相鄰邊支承矩形板的彎矩系數(shù)相鄰邊支承矩形板的彎矩系數(shù)21qaM式中式中M 兩相鄰支承邊支座底板單位寬度上的最大彎矩；兩相鄰支承邊支座底板單位寬度上的最大彎矩； 系數(shù)，按下表選用；系數(shù)，按下表選用

45、；q底板單位面積的壓力；底板單位面積的壓力；a1兩相鄰支承邊對角線長度；兩相鄰支承邊對角線長度；b1支承邊交點至對角線的垂直距離。支承邊交點至對角線的垂直距離。b1 /a10.30.40.50.60.70.80.91.0 0.0260.0420.0580.0720.0850.0920.1040.111第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)lw節(jié)點板、加勁肋與支座底板的水平焊縫總長度。節(jié)點板、加勁肋與支座底板的水平焊縫總長度。 c）加勁肋與節(jié)點板的連接焊縫）加勁肋與節(jié)點板的連接焊縫焊縫受剪力焊縫受剪力焊縫受彎矩焊縫受彎矩4RV eRVeM4加勁肋與支座節(jié)點板的焊縫加勁肋與支座節(jié)點板的焊縫wf22wf2wf22. 17 . 0267 . 02flhMlhV支座節(jié)點板、加勁肋與支座底板的水平連接焊縫支座節(jié)點板、加勁肋與支座底板的水平連接焊縫wfwff7 . 022. 1flhR第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu) 施工圖需明確施工圖需明確屋架幾何尺寸，各部分詳圖，相關(guān)尺寸，構(gòu)屋架幾何尺寸，各部分詳圖，相關(guān)尺寸，構(gòu)件所用鋼材的鋼號、材料規(guī)格，連接材料的強度指標(biāo)、規(guī)格，件所用鋼材的鋼號、材料規(guī)格，連接材