普通鋼屋架設(shè)計(jì)指導(dǎo)書2010

1、青島理工大學(xué)琴島學(xué)院土木工程系鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書土木工程專業(yè)（本科）2010年 月編普通梯形鋼屋架設(shè)計(jì)指導(dǎo)書1. 概述普通鋼屋架是由普通角鋼和節(jié)點(diǎn)板焊接而成。這種屋架受力性能好，構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，廣泛應(yīng)用于工業(yè)和民用建筑的屋蓋結(jié)構(gòu)中，一般是用于大型鋼筋混凝土屋面板等重型屋面，將屋面板直接放在屋架或天窗架上，普通屋架所用的等邊角鋼不小于45×4，不等邊角鋼不小于56×36×4。屋架鋼材一般采Q235BF（3號(hào)沸騰鋼）鋼材，冬季計(jì)算溫度等于或低于-30時(shí)的屋架宜采用Q235B（3號(hào)鎮(zhèn)靜鋼），荷載較大的大跨度屋架可采用Q345（16Mn鋼）或Q390（15MnV鋼）

2、。2. 屋架的形式及主要尺寸（一）普通梯形鋼屋架概述普通梯形鋼屋架通常用于屋面坡度較為平緩的大型屋面板或長(zhǎng)尺壓型鋼板的屋面，跨度一般為1536m，柱距612m，跨中經(jīng)濟(jì)高度為（1/81/10）。梯形屋架外形比較接近彎矩圖，因而弦桿內(nèi)力沿跨度分布比較均勻，用料較經(jīng)濟(jì)，且可以和柱剛接或鉸接，且剛接可使建筑物橫向剛度提高。與柱剛接的梯形屋架，端部高度一般為（1/121/16），通常取2.02.5m；與柱鉸接的梯形屋架，端部高度1.52.0m，此時(shí)，跨中高度可根據(jù)端部高度和上弦坡度確定。在多跨房屋中，各跨屋架的端部高度應(yīng)盡可能相同。當(dāng)采用大型屋面板時(shí)，為使荷載作用在節(jié)點(diǎn)上，上弦桿的節(jié)間長(zhǎng)度宜等于板的寬

3、度，即1.5m或3.0m。當(dāng)采用壓型鋼板屋面時(shí)，也應(yīng)使檁條盡量布置在節(jié)點(diǎn)上，以免上弦桿受彎。對(duì)于跨度較大的梯形屋架，為了保證荷載作用于節(jié)點(diǎn)，并保持腹桿有適宜的角度和便于節(jié)點(diǎn)構(gòu)造處理，可沿屋架全長(zhǎng)或只在屋架跨中部分布置再分式腹桿。梯形屋架的斜腹桿一般采用人字形，其傾角宜為30°60°。支座斜腹桿與弦桿組成的支承節(jié)點(diǎn)在下弦時(shí)為下承式，在上弦時(shí)為上承式。（二）普通梯形鋼屋架主要尺寸的確定普通梯形鋼屋架的主要尺寸包括屋架的跨度、跨中高度和端部高度。1. 屋架跨度：屋架的跨度取決于柱網(wǎng)的布置，柱網(wǎng)縱向軸線的間距就是屋架的標(biāo)志跨度（公稱跨度），一般以3m為模數(shù)，屋架的計(jì)算跨度是兩端支座

4、反力的距離，在大多數(shù)情況下計(jì)算跨度比公稱跨度小。對(duì)于封閉結(jié)合，計(jì)算跨度標(biāo)志跨度2×(150300)。對(duì)于非封閉結(jié)合，常取計(jì)算跨度標(biāo)志跨度。（如圖1）圖12. 跨中高度：屋架的跨中高度由經(jīng)濟(jì)要求、剛度要求、運(yùn)輸界限和屋面坡度等因素來(lái)確定，根據(jù)屋架的允許撓度可決定最小高度，最大高度則取決于運(yùn)輸界限，例如鐵路運(yùn)輸界限為3.85m；屋架的經(jīng)濟(jì)高度是根據(jù)上下弦桿和腹桿的總重量最小的條件確定的。三角形屋架的中部高度主要取決于屋面坡度，當(dāng)=1/21/3時(shí)，=(1/41/6)。梯形和平行弦屋架的中部高度主要取決于經(jīng)濟(jì)要求，一般取為=(1/61/10) 。3. 端部高度：是與中部高度和屋面坡度相關(guān)的。

5、一般陡坡梯形屋架取=0.51.0m，緩坡梯形屋架取h0=1.82.1m。多跨廠房梯形屋架的端部高度應(yīng)力求統(tǒng)一。（三）屋架的起拱要求跨度24m的梯形屋架，當(dāng)下弦無(wú)曲折時(shí)，宜起拱，拱度。起拱的方法一般是使下弦成直線彎折而將整個(gè)屋架抬高，即上、下弦同時(shí)起拱。3. 屋面系統(tǒng)的支撐布置（一）支撐布置的必要性屋架是屋蓋結(jié)構(gòu)中最主要的承重構(gòu)件，雖然屋架之間有檁條或屋面板聯(lián)系，但仍然是一不穩(wěn)定的空間體系。通過(guò)合理設(shè)置支撐可以將屋蓋變成幾何不變體系；支撐還保證了屋蓋的剛度和空間的整體性，以減少屋蓋在水平力作用下的變形；支撐為屋架提供了側(cè)向支點(diǎn)，以減少屋架桿件的計(jì)算長(zhǎng)度，使受壓弦桿保證側(cè)向的穩(wěn)定，使受拉弦桿具有足

6、夠的剛度；支撐還能夠傳遞水平荷載；并能保證屋架在施工安裝時(shí)的穩(wěn)定與方便。（二）支撐布置的原則1、在設(shè)置有縱向支撐的平面內(nèi)必須同時(shí)設(shè)置橫向支撐，并將二者布置為封閉型。2、所有的橫向支撐、縱向支撐和豎向支撐均應(yīng)與屋架、托架、天窗架等的桿件或檁條組成幾何不變的桁架形式。3、房屋中每一溫度區(qū)段或分期建設(shè)的區(qū)段中，應(yīng)分別設(shè)置能獨(dú)立構(gòu)成空間穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的支撐系統(tǒng)。4、傳遞風(fēng)力、吊車水平力和水平地震作用的支撐，應(yīng)能使外力由作用點(diǎn)盡快地傳遞到結(jié)構(gòu)的支座。5、柱距愈大或吊車工作量愈繁重，支撐的剛度應(yīng)愈大。6、在地震區(qū)應(yīng)適當(dāng)增加支撐，并加強(qiáng)支撐節(jié)點(diǎn)的連接強(qiáng)度。（三）支撐的布置1、上弦橫向水平支撐在有檁體系或僅采用大型

7、屋面板的無(wú)檁體系屋蓋中均應(yīng)設(shè)置屋架上弦橫向水平支撐，上弦橫向水平支撐一般應(yīng)設(shè)置在房間的兩端或橫向溫度伸縮縫間區(qū)段的兩端的第一個(gè)柱間，在非地震區(qū)當(dāng)采用山墻承重或抗震設(shè)防烈度6、7度有天窗時(shí)，為使屋架支撐與天窗架支撐位于同一開間內(nèi)，也可將支撐布置在第二個(gè)柱間，但第一柱間必須用剛性系桿與端屋架上弦牢固連接，以保證端屋架的穩(wěn)定和傳遞山墻的風(fēng)力，為了保證上弦橫向支撐間的有效作用，提高屋蓋的縱向剛度，兩個(gè)上弦橫向支撐間的距離不宜大于66m，故當(dāng)房屋較長(zhǎng)（大于66m）時(shí)，尚應(yīng)在中間柱間增設(shè)橫向水平支撐。2、下弦橫向水平支撐下弦橫向水平支撐一般和上弦橫向水平支撐布置在同一開間，它們和相鄰的兩個(gè)屋架組成一個(gè)空間

8、桁架體系。一般情況下，應(yīng)設(shè)置下弦橫向水平支撐，但當(dāng)跨度大于18m且未設(shè)懸掛起重運(yùn)輸設(shè)備和吊車，或者雖有吊車但噸位不大，也沒(méi)有較大的振動(dòng)設(shè)備，可不設(shè)置下弦橫向水平支撐。3、下弦縱向支撐 下弦縱向水平支撐的主要作用是與橫向水平支撐一起形成封閉體系，以提高房屋的整體剛度。當(dāng)廠房?jī)?nèi)設(shè)有較大噸位的重級(jí)、中級(jí)工作制橋式吊車、壁行式吊車或有鍛錘等較大震動(dòng)設(shè)備以及廠房較高，跨度較大、空間剛度要求較高時(shí)，均應(yīng)在屋架下弦端節(jié)間內(nèi)設(shè)置縱向水平支撐。單跨廠房一般沿兩縱向柱列設(shè)置，多跨廠房則根據(jù)具體情況沿全部或部分縱向柱列設(shè)置，有托架的房屋為了保證托架的側(cè)向穩(wěn)定在有托架處也設(shè)置縱向水平支撐。4、豎向支撐所有房屋均應(yīng)設(shè)置

9、豎向支撐。它的作用主要是使相鄰屋架和上下弦橫向水平支撐所組成的四面體形成空間幾何不變體系，以保證屋架在使用和安裝時(shí)的整體穩(wěn)定。故在設(shè)有橫向支撐的開間內(nèi)，均應(yīng)設(shè)置豎向支撐。對(duì)于梯形屋架，當(dāng)跨度30m，一般只需在屋架兩端及跨中豎桿平面內(nèi)布置三道豎向支撐，當(dāng)跨度30m時(shí)，應(yīng)在兩端和跨度的1/3處或天窗架側(cè)處各布置一道豎向支撐。對(duì)于三角形屋架，當(dāng)跨度18m，一般只需在跨中布置一道豎向支撐，當(dāng)跨度18m時(shí)，根據(jù)具體情況設(shè)置兩道。5、系桿為了保證未設(shè)橫向水平支撐屋架的側(cè)向穩(wěn)定以及傳遞水平荷載，應(yīng)在橫向水平支撐或豎向支撐的節(jié)點(diǎn)處，沿房屋縱向通長(zhǎng)地設(shè)置系桿。系桿分為剛性系桿和柔性系桿，只能承受拉力的為柔性系桿

10、，一般采用單角鋼；能承受壓力的為剛性系桿，一般由兩個(gè)角鋼組成的十字形截面。剛性系桿主要是在三角形屋架的兩端、梯形屋架的主要支撐處的系桿，屋架上弦脊節(jié)點(diǎn)處的系桿以及其他的能受壓的系桿，其余地方設(shè)置柔性系桿。4. 荷載和荷載組合（一）作用在屋架上的荷載有永久荷載和可變荷載。1、永久荷載包括屋面構(gòu)造層的重量、屋架和支撐的重量及天窗等結(jié)構(gòu)的自重，屋架和支撐的重量及天窗重量（按屋面水平投影面積計(jì)算，kN/m）可參考下表1，屋架和支撐的重量可按經(jīng)驗(yàn)公式q=0.12+0.011kN/m2估計(jì)（為屋架的跨度，單位為m）。2、可變荷載包括屋面均布活荷載、雪荷載、積灰荷載、風(fēng)荷載、懸掛吊車荷載等，其中雪荷載、積灰

11、荷載、風(fēng)荷載等應(yīng)按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001）的規(guī)定采用，積灰荷載應(yīng)與雪荷載或屋面均布荷載（雪荷載和屋面均布荷載不能同時(shí)出現(xiàn)取大者）同時(shí)考慮。按水平投影面積計(jì)算的屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：不上人的屋面：對(duì)于壓型鋼板、壓型鋁合金板、石棉瓦、瓦楞鐵等輕屋面，以及平瓦屋面取0.5kN/ m2,對(duì)于鋼筋混凝土屋面取0.7 kN/m2；上人屋面：按使用要求確定，但不小于1.5 kN/m2。表1 屋面荷載的標(biāo)準(zhǔn)植名 稱跨 度屋面荷載的標(biāo)準(zhǔn)植q<1.51.5q<3.03.0q<4.04.0q5.0屋架（包括支撐）12182430360.080.130.100.170.140.

12、220.180.280.200.320.140.170.180.220.240.280.290.340.330.380.180.210.230.270.290.330.350.400.390.450.220.250.280.320.340.380.410.460.460.52天窗架（包括支撐）6120.070.100.100.140.090.120.130.160.110.140.150.180.130.160.170.20檁 條-0.050.100.070.120.100.15-托 架-0.050.090.090.130.130.160.160.20（二）荷載組合為了求出各個(gè)桿件的最不利內(nèi)力

13、，必須對(duì)作用在屋架上的荷載根據(jù)施工和使用過(guò)程可能出現(xiàn)的分布情況進(jìn)行組合，一般為以下三種情況：1.全跨永久荷載+全跨可變荷載2.全跨永久荷載+半跨可變荷載3.全跨屋架和支撐自重+半跨屋面板重+半跨施工荷載5. 內(nèi)力計(jì)算我們可以用數(shù)解法或圖解法或電算法進(jìn)行內(nèi)力的計(jì)算。先求出全跨或半跨單位荷載作用下的桿件內(nèi)力系數(shù)，然后乘以實(shí)際的節(jié)點(diǎn)荷載，屋架在上述第一種荷載組合下，屋架的弦桿，豎桿和靠近兩端的斜腹桿，內(nèi)力均達(dá)到最大，在第二種荷載組合或第三種荷載組合下，靠近跨中的斜腹桿的內(nèi)力可能達(dá)到最大或發(fā)生變號(hào)。下面具體介紹圖解法的計(jì)算過(guò)程(不考慮起拱)： 應(yīng)用圖解法求得單位荷載作用于全跨及半跨各節(jié)點(diǎn)的各桿內(nèi)力，即

14、內(nèi)力系數(shù)，然后可求出當(dāng)荷載作用于全跨及半跨各節(jié)點(diǎn)時(shí)的桿件內(nèi)力，并求出荷載組合下的桿件內(nèi)力，取其中不利內(nèi)力(正、負(fù)最大值)作為設(shè)計(jì)屋架的依據(jù)。圖解法求桿力系數(shù)的方法及步驟： 按一定比例尺畫出屋架幾何尺寸的單線圖（不考慮起拱）；計(jì)算節(jié)點(diǎn)力及支座反力，并標(biāo)在相應(yīng)節(jié)點(diǎn)及支座處；根據(jù)桿件及節(jié)點(diǎn)力、支座反力將整個(gè)屋架所在平面分區(qū)，并編號(hào)； 取一定的力比例尺，繪制力多邊形；根據(jù)力多邊形及屋架幾何圖判斷桿件的拉、壓。 圖26. 屋架桿件的計(jì)算長(zhǎng)度在理想的鉸接屋架中，桿件在屋架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)是節(jié)點(diǎn)中心的距離，實(shí)際上，匯交于節(jié)點(diǎn)處的各桿件是通過(guò)節(jié)點(diǎn)板焊接在一起的，因而并非真正的鉸接，節(jié)點(diǎn)具有一定的剛度，桿件兩

15、端均屬?gòu)椥郧豆獭４送?，?jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)還受到匯交于節(jié)點(diǎn)的拉桿的約束。這些拉桿的線剛度愈大，約束作用也愈大。壓桿在節(jié)點(diǎn)處的嵌固程度愈大，其計(jì)算長(zhǎng)度就愈小。根據(jù)這個(gè)道理，便可視節(jié)點(diǎn)的嵌固程度來(lái)確定各桿的計(jì)算長(zhǎng)度。（一）平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度：弦桿，支座斜桿和支座豎桿因本身截面較大，其他桿件在節(jié)點(diǎn)處對(duì)它的約束作用很小，同時(shí)考慮到這些桿件在屋架中是主要桿件,故其計(jì)算長(zhǎng)度取等于節(jié)點(diǎn)間的距離，即，其他腹桿，與上弦相連的一端拉桿少，嵌固程度小，另一端與下弦相連，拉桿多，嵌固程度較大，其計(jì)算長(zhǎng)度取。（二）平面外計(jì)算長(zhǎng)度：弦桿在屋架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度等于側(cè)向支承節(jié)點(diǎn)之間的距離，。上弦桿在有檁屋蓋中，若檁條與橫向水平支撐的交叉點(diǎn)

16、用節(jié)點(diǎn)板連牢時(shí)則取等于檁條之間的距離，若檁條與支撐的交叉點(diǎn)不連接時(shí)，則取支撐節(jié)點(diǎn)的距離。在無(wú)檁屋蓋中，大型屋面板在三個(gè)角點(diǎn)與屋架上弦焊接，起一定支撐作用，可取等于兩塊屋面板的寬度。屋架下弦的平面外計(jì)算長(zhǎng)度等于側(cè)向支承點(diǎn)間的距離，即縱向水平支撐節(jié)點(diǎn)與系桿或系桿與系桿之間的距離。腹桿在平面外的計(jì)算長(zhǎng)度等于桿端節(jié)點(diǎn)間距，即。當(dāng)屋架上弦側(cè)向支承點(diǎn)間的距離l1為節(jié)間長(zhǎng)度的二倍，且兩節(jié)間的軸心壓力不相等，一個(gè)節(jié)間作用著較大的壓力N1，另一個(gè)節(jié)間作用著較小壓力或拉力N2時(shí)，壓桿的臨界力要比兩端作用著較大的軸壓力N1時(shí)要高。計(jì)算這種壓桿在屋架平面外的穩(wěn)定時(shí)，桿件軸力仍取用較大的軸力N1，為了考慮上述有利因素，

17、計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)按下式計(jì)算（但不應(yīng)小于）。計(jì)算時(shí)壓力取正號(hào)，拉力取負(fù)號(hào)。（三）斜平面計(jì)算長(zhǎng)度單面連接的單角鋼桿件或雙角鋼組成的十字形截面桿件，因截面的主軸均不在屋架平面內(nèi)，桿件可能向著最小剛度的斜向屈曲，此時(shí)，桿件兩端的節(jié)點(diǎn)對(duì)其兩個(gè)方向均有一定嵌固作用，這類腹桿的計(jì)算長(zhǎng)度。表5-2 屋架桿件的計(jì)算長(zhǎng)度項(xiàng)次彎曲方向弦桿腹桿支座斜桿和支座豎桿其他腹桿1在屋架平面內(nèi)2在屋架平面外3斜平面注：構(gòu)件的幾何長(zhǎng)度(節(jié)點(diǎn)中心間距離)；屋架弦桿側(cè)向支承點(diǎn)之間的距離。斜平面系指與屋架平面斜交的平面，適用于構(gòu)件截面兩主軸均不在屋架平面內(nèi)的單角鋼腹桿和雙角鋼十字形截面腹桿。無(wú)節(jié)點(diǎn)板的腹桿計(jì)算長(zhǎng)度在任意平面內(nèi)均取其等于幾何長(zhǎng)

18、度（鋼管結(jié)構(gòu)除外）。 表5-2中的腹桿計(jì)算長(zhǎng)度是指單系腹桿。若是交叉腹桿，在屋架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度，無(wú)論是拉桿還是壓桿均取節(jié)點(diǎn)中心到交叉點(diǎn)之間的距離，即；在屋架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度按下列規(guī)定采用：（a）對(duì)于壓桿，當(dāng)相交的另一桿受拉，且兩桿在交叉點(diǎn)處均不中斷，；當(dāng)相交的另一桿受拉，兩桿中有一桿在交叉點(diǎn)處中斷，并以節(jié)點(diǎn)板搭接時(shí)，；其他情況，。（b）對(duì)于拉桿。指節(jié)點(diǎn)中心間距離（交叉點(diǎn)不作為節(jié)點(diǎn)考慮）。7. 桿件截面設(shè)計(jì)（一） 截面形式：選擇屋架桿件截面形式時(shí)，應(yīng)考慮構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便，且取材容易、易于連接，盡可能增大屋架的側(cè)向剛度。對(duì)軸心受力桿件宜使各桿件在兩個(gè)主軸方向的長(zhǎng)細(xì)比相接近，即。普通鋼屋架的桿件

19、通常采用兩個(gè)角鋼組成的T形截面或十字形截面。（圖3） 圖3 屋架桿件的角鋼截面1、屋架上弦，宜采用由兩個(gè)不等肢角鋼短肢相并的T形截面（圖5-3a）。如果上弦桿有節(jié)間荷載作用，為了增強(qiáng)屋架平面內(nèi)的抗彎剛度宜采用由兩個(gè)等肢角鋼組成的T形截面或兩個(gè)不等肢角鋼長(zhǎng)肢相并的T形截面。2、屋架的端斜稈，應(yīng)采用兩個(gè)不等肢角鋼長(zhǎng)肢相并的T形截面（圖5-3b）或兩個(gè)等肢角鋼組成的T形截面（圖5-3c）。 3、其他腹桿，應(yīng)采用兩個(gè)等肢角鋼組成的T形截面（圖5-3c），連接豎向支撐的豎腹桿為了傳力時(shí)不產(chǎn)生偏心，便于與支撐連接，以及吊裝時(shí)屋架兩端可以互換，宜采用兩個(gè)等肢角鋼組成的十字形截面（圖5-3d）。對(duì)于受力很小的

20、腹桿，也可用單角鋼截面，角鋼最小不能小于45×4或56×36×4 。4、屋架下弦受拉，所選截面除滿足強(qiáng)度和容許長(zhǎng)細(xì)比外，應(yīng)盡可能增大屋架平面外的剛度，以利于運(yùn)輸和吊裝。因此下弦桿常采用兩個(gè)不等肢角鋼短肢相并的T形截面。 （二）填板為了使兩個(gè)角鋼組成的截面能夠整體工作，應(yīng)在角鋼相并肢之間每隔一定間距，焊上一塊填板，填板寬度由構(gòu)造要求決定，一般取60100mm，長(zhǎng)度c對(duì)于T形截面應(yīng)伸出角鋼肢邊各1020mm；對(duì)于十字形截面則應(yīng)縮進(jìn)角鋼肢邊1020mm。填板間距在受壓桿件中不大于40,在受拉桿件中不大于80。對(duì)于T形截面，為一個(gè)角鋼平行于填板的形心軸的回轉(zhuǎn)半徑；對(duì)于十字

21、形截面，則取一個(gè)角鋼的最小回轉(zhuǎn)半徑。在受壓桿件的兩個(gè)側(cè)向支承點(diǎn)之間填板數(shù)不得少于兩個(gè)。（三）屋架桿件截面選擇1、選擇截面時(shí)應(yīng)考慮下列的原則；(1)、應(yīng)選用肢寬而壁薄的角鋼，但最薄不能小于5mm；(2)、為了便于訂貨和制造，相近的角鋼應(yīng)盡量統(tǒng)一，同一屋架所采用的角鋼型號(hào)一般不超過(guò)67種；(3)、屋架弦桿一般采用等截面，但當(dāng)跨度大寸30m時(shí)，弦桿可根據(jù)內(nèi)力的變化改變截面，通常厚度不變而縮小肢寬，以利于拼接節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造處理。(4)、普通鋼屋架的角鋼不得小于45×4或56×36×4（對(duì)焊接結(jié)構(gòu)）。直接與支撐或系桿相連的角鋼最小肢寬應(yīng)根據(jù)連接螺栓的直徑而定：16、18、20m

22、m時(shí)，角鋼最小肢寬分別為63、70、75mm。2、軸心拉桿：按強(qiáng)度確定桿件所需要的截面面積： 式中：桿件的計(jì)算軸心力。 一一鋼材的抗拉沒(méi)計(jì)強(qiáng)度。當(dāng)計(jì)算單角鋼單面連接的強(qiáng)度和連接時(shí)應(yīng)乘以折減系數(shù)0.85。根據(jù)An從角鋼規(guī)格表中選出合適的角鋼。3、 軸心壓桿：按穩(wěn)定條件計(jì)箅所需要毛截面面積： 式中：軸心受壓桿件的穩(wěn)定系數(shù)。由于A 、 都是未知數(shù)，因此不能直接計(jì)算所需要的截面，而應(yīng)采用試算法選擇截面，通常先假定長(zhǎng)細(xì)比入(一般弦桿取80100，腹桿取100120)，查出相應(yīng)的 代入上式。計(jì)算截面A，同時(shí)算出回轉(zhuǎn)半徑、，從角鋼規(guī)格表中選擇角鋼，再進(jìn)行驗(yàn)算 ，這樣反復(fù)一、二次，即可得到合適的角鋼。 4、壓

23、彎桿件：當(dāng)上弦有節(jié)間荷載，應(yīng)根據(jù)軸心壓力和局部彎矩按壓彎桿件進(jìn)行計(jì)算。初選截面后按下列公式驗(yàn)算：(1)、在彎矩計(jì)算平面內(nèi)的穩(wěn)定計(jì)算： (2)、在彎矩計(jì)算平面外的穩(wěn)定計(jì)算： (3)、強(qiáng)度計(jì)算： 5、對(duì)鋼屋架的壓桿和拉桿的長(zhǎng)細(xì)比規(guī)定了不同的限值。對(duì)于壓桿 =150； 承受靜荷載或設(shè)有輕、中級(jí)工作制吊車廠房的間接承受動(dòng)荷載的拉桿， =350；對(duì)于設(shè)有重級(jí)工作制吊車廠房的間接承受動(dòng)荷載的拉桿及直接承受動(dòng)荷載的拉桿 =250。8. 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（一）節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的一般原則：1.屋架是通過(guò)各節(jié)點(diǎn)板把匯交于各節(jié)點(diǎn)的桿件連接在一起，各桿件的內(nèi)力通過(guò)節(jié)點(diǎn)板上的角焊縫互相平衡。節(jié)點(diǎn)板內(nèi)的應(yīng)力分布比較復(fù)雜，節(jié)點(diǎn)板的厚度通常

24、不作計(jì)算，一般情況下可根據(jù)腹桿(梯形屋架)或弦桿(三角形屋架)的最大內(nèi)力按表5-3選用。 表5-3 節(jié)點(diǎn)板厚度選用表 節(jié)點(diǎn)板鋼號(hào)Q235梯形屋架腹桿或三角形屋架弦桿最大內(nèi)力1601613003015005017007019509511200Q345240241360351570570780781105010511300中間節(jié)點(diǎn)板厚度（mm）6810121416支座節(jié)點(diǎn)板厚度（mm）810121416182.為了避免桿件偏心受力，各桿件的重心線應(yīng)與屋架的軸線重合，但考慮制造上的方便，通常把角鋼肢背到屋架軸線的距離調(diào)整為5mm的倍數(shù)。在上弦，為了便于擱置屋面構(gòu)件，應(yīng)使肢背齊平，并取兩角鋼重心線之間

25、的中線作為弦桿軸線，如軸線變動(dòng)不超過(guò)較大弦桿截面高度的5時(shí)，可不考慮其影響。3.為了避免焊縫過(guò)于密集導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)板材質(zhì)變脆，節(jié)點(diǎn)板上各板件端緣之間須留1520mm的空隙。節(jié)點(diǎn)板一般伸出弦桿角鋼肢背1015mm（圖4）以便施焊，在屋架上弦，為了支承屋面構(gòu)件，可將節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)弦桿背510mm，并用塞縫連接。（圖5）圖4圖54.角鋼端部的切斷面宜垂直于桿件軸線，當(dāng)角鋼較寬為了減少節(jié)點(diǎn)板尺寸，也可采用斜切。5.節(jié)點(diǎn)板的形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)單而規(guī)則，至少有兩邊平行，如矩形、平行四邊形和直角梯形等，以便切割鋼板時(shí)能充分利用材料和減少切割次數(shù)。節(jié)點(diǎn)板不應(yīng)有凹角，以免產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象。此外，確定節(jié)點(diǎn)板外形時(shí)，應(yīng)注意使

26、其受力情況良好，節(jié)點(diǎn)板邊線對(duì)桿件邊線間的擴(kuò)散角宜1:41:3（約15º20º），強(qiáng)度用足的桿件宜1:2（約25º）（圖6），還應(yīng)考慮使連接焊縫中心受力。 圖6二、節(jié)點(diǎn)的計(jì)算和構(gòu)造節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)腹桿截面和內(nèi)力確定連接焊縫的焊腳尺寸和長(zhǎng)度，然后再根據(jù)焊縫的長(zhǎng)度和施工的誤差確定節(jié)點(diǎn)板的形狀和尺寸。1.下弦的一般節(jié)點(diǎn)：這類節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)步驟是：先根據(jù)腹桿的內(nèi)力計(jì)算腹桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫的尺寸，即和，然后根據(jù)的大小按比例繪出節(jié)點(diǎn)板的形狀和大小，最后驗(yàn)算下弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫。腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算：肢背：； 肢尖：； 弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫，由于弦桿在節(jié)點(diǎn)板處是連續(xù)的，它

27、僅將下弦相鄰節(jié)間的內(nèi)力差（、分別為相鄰節(jié)間桿件的內(nèi)力）傳遞給節(jié)點(diǎn)板，其焊腳尺寸為：肢背： 肢尖： 、為角鋼肢背和肢尖焊縫分配系數(shù)。通常弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫所需要的焊腳尺寸很小，一般由構(gòu)造確定。2.上弦一般節(jié)點(diǎn)：腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算同上弦節(jié)點(diǎn)。屋架上弦節(jié)點(diǎn)受有屋面?zhèn)鱽?lái)的集中荷載P的作用，所以在計(jì)算上弦與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫時(shí)，應(yīng)考慮節(jié)點(diǎn)荷載P與上弦桿相鄰的內(nèi)力差的作用。上弦節(jié)點(diǎn)因需要擱置屋面板或檁條，常將節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)角鋼肢背而采用塞焊縫(圖5-6)。塞焊縫近似地按兩條焊腳尺寸( 為節(jié)點(diǎn)板厚度)的角焊縫來(lái)計(jì)算，節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)角鋼背的距離不少于（）mm，但不大于。計(jì)算時(shí)假定集中荷載與上弦桿垂直，略去上弦

28、桿坡度的影響。這樣在的作用下，角鋼肢背與節(jié)點(diǎn)板角焊所受剪應(yīng)力為： 這里是角鋼肢背的分配系數(shù)。在P的作用下，上弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接的四條焊縫平均受力。若焊腳的尺寸相同，則應(yīng)力為： ) 肢背焊縫受力最大，其合應(yīng)力應(yīng)按下式進(jìn)行驗(yàn)算： 考慮到角鋼背與節(jié)點(diǎn)板的塞焊縫質(zhì)量不易保證，常假設(shè)塞焊只承受P的作用。由于P力一般不大，縫可按構(gòu)造滿焊不必計(jì)算。角鋼肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫承受及其產(chǎn)生的偏心力矩 (為角鋼肢尖至弦桿軸線的距離)。肢尖焊縫強(qiáng)度按下式進(jìn)行計(jì)算： ， 3.弦桿拼接節(jié)點(diǎn) 弦桿的拼接分為工廠拼接和工地拼接兩種，因角鋼長(zhǎng)度不夠而接長(zhǎng)的工廠拼接接頭，常設(shè)于內(nèi)力較小的節(jié)間內(nèi)；工地拼接是由于運(yùn)輸條件的限制，屋架

29、分成兩個(gè)或兩個(gè)以上的運(yùn)輸單元而設(shè)的工地安裝接頭。這里敘述的是工地拼按接頭。工地拼接通常設(shè)在節(jié)點(diǎn)處。圖7雙角鋼弦桿采用拼接角鋼拼接，拼接角鋼宜采用與弦桿相同的規(guī)格熱彎成形，以保證弦桿在拼接處保持原有的強(qiáng)度和剛度。為了使拼接角鋼能貼緊被連接的弦桿和便于施焊，應(yīng)將拼接角鋼的棱角削去并將豎肢切去5mm，這里是拼接角鋼的肢度，是角焊縫的焊腳尺寸。當(dāng)角鋼肢寬在130mm以上時(shí)，應(yīng)將拼接角鋼肢斜切，使傳力均勻。為了便于工地拼裝，拼接節(jié)點(diǎn)要設(shè)立安裝螺拴。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(jì)算，并平均地分配給兩個(gè)拼接角鋼肢的四條焊縫，每條焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度： 拼接角鋼的長(zhǎng)度L=2(+mm)+b，這里

30、b是兩弦桿端間的空隙，一般取b=1020mm，屋脊拼接節(jié)點(diǎn)如屋面坡度較大，可取b=50mm。下弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫，以下弦與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫按下弦較大內(nèi)力的15和兩側(cè)下弦的內(nèi)力差兩者中的較大者進(jìn)行計(jì)算。這樣，下弦桿肢背與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫長(zhǎng)度計(jì)算如下： 對(duì)于上弦，屋脊處弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫承受接頭兩側(cè)弦桿的豎向分力與節(jié)點(diǎn)荷載P的合力，兩側(cè)連接焊縫共八條，每條焊縫長(zhǎng)度按下式進(jìn)行計(jì)算：圖84.支座節(jié)點(diǎn) 簡(jiǎn)支屋架的支座節(jié)點(diǎn)，由節(jié)點(diǎn)板、加勁肋、支座底板和錨栓等部分組成。它的設(shè)計(jì)和軸心受壓柱腳相似。加勁肋的作用是加強(qiáng)底板的剛度，提高節(jié)點(diǎn)板的側(cè)向剛度，加勁肋高度與節(jié)點(diǎn)板相同，厚度等于或略小于節(jié)點(diǎn)板的厚度

31、，加勁肋厚度的中線應(yīng)與各桿件合力線重合。為便于節(jié)點(diǎn)焊縫的施焊，下弦角鋼底面和支座底板之間的距離一般不小于下弦角鋼水平肢的寬度，也不應(yīng)小于130mm。角鋼邊緣與加勁板中線距離不宜小于50mm。錨栓預(yù)埋于柱中，其直徑一般取1824mm；為便于屋架安裝就位和調(diào)置位置，底板上的錨栓孔直徑應(yīng)為錨栓直徑的22.5倍，通常采用4060mm。 屋架安裝完畢后，在錨栓上套上墊圈，并與底板焊牢以固定屋架，墊圈的孔徑比錨栓直徑大12mm。支座底板需要的凈面積按下式計(jì)算： 式中 屋架的支座反力； 混凝土的抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。混凝土局部承壓時(shí)的提高系數(shù)，見混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010-2002）；錨栓孔的面積。通

32、常按計(jì)算需要的底板面積較小，底板的平面尺寸主要根據(jù)構(gòu)造要求確定，且短邊b不宜小于200mm。 底板的厚度按均布荷載下板的抗彎強(qiáng)度計(jì)算。 式中 是兩鄰邊支承板單位板寬的最大彎矩，； 底板單位面積的壓力，兩相鄰支承邊的對(duì)角線長(zhǎng)度； 系數(shù)，按查表5-5； 支承邊的交點(diǎn)至對(duì)角線的垂直距離。表5-5 三邊支承及兩鄰邊支承的矩形板的彎矩系數(shù)值0.30.40.50.60.70.80.91.00.0270.0440.0600.0750.0870.0970.1050.112為了使柱頂壓力分布較為均勻，底板厚度不宜太薄，一般16mm。加勁肋的計(jì)算：加勁肋與節(jié)點(diǎn)板間的連接焊縫可近似地按傳遞支座反力四分之一計(jì)算，并考慮焊縫偏心受力。每塊加勁肋的兩條焊縫承受的內(nèi)力為：及，加勁肋與節(jié)點(diǎn)板間的連接焊縫按下式計(jì)算：屋架支座節(jié)點(diǎn)板和垂直加勁肋與支座底板連接的水平焊縫按均勻傳遞支座反力計(jì)算，焊縫強(qiáng)度按下式計(jì)算：實(shí)際的焊縫計(jì)算長(zhǎng)度為這里為節(jié)點(diǎn)板厚度，c為