單層廠房鋼屋蓋結(jié)構(gòu)教材課件

第7章單層廠房鋼屋蓋結(jié)構(gòu)第7章單層廠房鋼屋蓋結(jié)構(gòu)1§7.1單層廠房鋼屋蓋結(jié)構(gòu)的組成與布置7.1.1屋蓋結(jié)構(gòu)體系鋼屋蓋結(jié)構(gòu)通常由屋面、檁條、屋架、托架和天窗等構(gòu)件組成。根據(jù)屋面材料和屋面結(jié)構(gòu)布置情況的不同，可分為無檁屋蓋體系和有檁屋蓋體系。1.無檁屋蓋結(jié)構(gòu)體系：一般用于預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板等重型屋面，將屋面板直接放在屋架或天窗架上。

房屋橫向剛度大，整體性、耐久性好；屋面板自重大，屋蓋及下部結(jié)構(gòu)用料多，對抗震不利。§7.1單層廠房鋼屋蓋結(jié)構(gòu)的組成與布置7.1.1屋蓋結(jié)2屋架間距靈活，構(gòu)件重量輕、施工、安裝方便；屋蓋構(gòu)件數(shù)量多，整體剛度差。2.有檁屋蓋結(jié)構(gòu)體系：常用于輕型屋面材料的情況。

屋架間距靈活，構(gòu)件重量輕、施工、安裝方便；屋蓋構(gòu)件數(shù)量3單層廠房鋼屋蓋結(jié)構(gòu)教材課件47.1.2屋蓋結(jié)構(gòu)布置7.1.2.1柱網(wǎng)布置

屋架的跨度和間距須結(jié)合柱網(wǎng)的布置確定，而柱網(wǎng)布置則根據(jù)建筑物使用要求和經(jīng)濟(jì)合理等各方面因素而定。7.1.2.2天窗架設(shè)置為了采光和通風(fēng)等要求，屋架上常設(shè)置天窗。天窗的形式有縱向天窗、橫向天窗和井式天窗3種，一般采用縱向天窗。

縱向天窗的天窗架形式一般有多豎桿式、三鉸拱式和三支點(diǎn)式。7.1.2屋蓋結(jié)構(gòu)布置7.1.2.1柱網(wǎng)布置5單層廠房鋼屋蓋結(jié)構(gòu)教材課件6§7.2屋蓋結(jié)構(gòu)的支撐體系

平面屋架在屋架平面外的剛度和穩(wěn)定性很差，不能承受水平荷載。因此，為使屋架結(jié)構(gòu)有足夠的空間剛度和穩(wěn)定性，必須在屋架間設(shè)置支撐系統(tǒng)。7.1.2屋蓋支撐的作用§7.2屋蓋結(jié)構(gòu)的支撐體系平面屋架在屋架平7①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，就保證了整個屋蓋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。②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(diǎn)，減小弦桿出平面外的計算長度。③承擔(dān)和傳遞水平荷載（如縱向和橫向風(fēng)荷載、懸掛吊車水平荷載和地震作用等）。④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)定體，在此基礎(chǔ)上即可順序進(jìn)行其他構(gòu)件的安裝。①保證屋蓋的整體性，提高空間剛度87.2.2屋蓋支撐的布置

屋蓋支撐系統(tǒng)可分為橫向水平支撐、縱向水平支撐、豎向支撐及系桿。7.2.2.1橫向水平支撐

橫向水平支撐，布置在屋架上、下弦及天窗架上弦平面，是沿屋架方向布置的支撐。1、屋架上弦橫向水平支撐

上弦橫向水平支撐一般應(yīng)設(shè)置在房屋兩端或縱向溫度區(qū)段兩端的第一柱間或第二柱間，其最大間距為60m，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，但在第一個柱間要設(shè)置剛性系桿以支持端屋架和傳遞端墻風(fēng)力。

7.2.2屋蓋支撐的布置屋蓋支撐系統(tǒng)可分92、下弦橫向水平支撐

當(dāng)屋架間距<12m時，尚應(yīng)在屋架下弦設(shè)置橫向水平支撐，一般和上弦橫向水平支撐布置在同一柱間以形成空間穩(wěn)定體系的基本組成部分。但當(dāng)屋架跨度比較小（<18m）又無吊車或其他振動設(shè)備時，可不設(shè)下弦橫向水平支撐。3、縱向天窗架上弦橫向支撐

無論有檁或無檁屋蓋體系，在每個天窗架區(qū)段的兩端及中部與屋架上弦橫向支撐相對應(yīng)區(qū)間內(nèi)均應(yīng)設(shè)置上弦橫向支撐。2、下弦橫向水平支撐當(dāng)屋架間距<12m時，尚應(yīng)在屋架107.2.2.2縱向水平支撐當(dāng)房屋較高、跨度較大、空間剛度要求較高時，設(shè)有支承中間屋架的托架，或設(shè)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)在屋架端節(jié)間平面內(nèi)設(shè)置縱向水平支撐。

一般情況可以省掉。屋架間距<12m時，通常布置在屋架下弦平面。屋架間距≥12m時，宜布置在屋架的上弦平面內(nèi)。下弦縱向水平支撐7.2.2.2縱向水平支撐當(dāng)房屋較高、跨度較大117.2.2.3豎向支撐1、屋架豎向支撐

豎向支撐聯(lián)系屋架上、下弦水平支撐，并和屋架水平支撐一起形成幾何不變的屋蓋空間結(jié)構(gòu)，是上弦橫向水平支撐的支承點(diǎn)，在屋蓋安裝過程中保證屋蓋穩(wěn)定。

屋架的豎向支撐應(yīng)與上、下弦橫向水平支撐設(shè)置在同一柱間。7.2.2.3豎向支撐1、屋架豎向支撐豎向支撐122、天窗架豎向支撐應(yīng)設(shè)在有上弦橫向水平支撐天窗架區(qū)段，并沿天窗兩側(cè)立柱水平面內(nèi)設(shè)置豎向支撐。當(dāng)天窗跨度大于或等于12m時，尚應(yīng)在中央豎桿平面內(nèi)增設(shè)一道豎向支撐。2、天窗架豎向支撐應(yīng)設(shè)在有上弦橫向水平支撐天窗架區(qū)段137.2.2.4系桿

作用：系桿能保證無橫向水平支撐的所有屋架在上弦桿平面外的穩(wěn)定和安裝時屋架的穩(wěn)定，第一柱間的剛性系桿能將山墻的風(fēng)荷載傳到橫向水平支撐。

設(shè)置：在橫向支撐或豎向支撐節(jié)點(diǎn)處應(yīng)沿房屋通長設(shè)置系桿。在屋架上弦平面內(nèi)，對無檁體系屋蓋應(yīng)在屋脊處和屋架端部處設(shè)置系桿；對有檁體系只在有縱向天窗下的屋脊處設(shè)置系桿。系桿分剛性系桿（既能受拉也能受壓）和柔性系桿（只能承受拉力）兩種。屋架主要支承節(jié)點(diǎn)處的系桿，屋架上弦脊節(jié)點(diǎn)處的系桿均宜用剛性系桿。

1、屋架系桿2、天窗架系桿在縱向天窗架上弦屋脊節(jié)點(diǎn)處設(shè)通長剛性系桿，在天窗架上弦兩側(cè)端節(jié)點(diǎn)處設(shè)置通長的水平柔性系桿。7.2.2.4系桿作用：系桿能保證無橫向水平支撐的147.2.3支撐的形式、計算和連接構(gòu)造7.2.3.1支撐的形式屋架支撐為平行弦桁架，其弦桿可兼作支撐桁架的弦桿，斜腹桿一般采用十字交叉式，與弦桿的交角在30o～60o之間。通常橫向水平支撐節(jié)點(diǎn)間的距離為屋架上弦節(jié)間距離的2～4倍，縱向水平支撐的寬度取屋架端節(jié)間的長度，一般為6m左右。7.2.3.2支撐設(shè)計計算原則屋蓋支撐因受力較小一般不進(jìn)行內(nèi)力計算，其截面尺寸一般由桿件容許長細(xì)比和構(gòu)造要求決定。

7.2.3支撐的形式、計算和連接構(gòu)造7.2.3.115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，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。當(dāng)屋架跨度較大、房屋較高且基本風(fēng)壓也較大時，桿件截面應(yīng)按桁架體系計算出的內(nèi)力確定?？杉俣ㄔ谒借旒芄?jié)點(diǎn)上的集中風(fēng)力荷載作用下，交叉斜桿中的壓桿退出工作，僅由拉桿受力，這樣，使原來的超靜定體系簡化為靜定體系，圖中W為水平節(jié)點(diǎn)荷載，由風(fēng)荷載或吊車荷載引起。

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167.2.3.3支撐的連接構(gòu)造屋架支撐的構(gòu)造應(yīng)力求簡單、安裝方便。支撐與屋架的連接通常用M20的C級螺栓，支撐與天窗架的連接通常用M16的C級螺栓。在有重級工作制吊車或有較大振動設(shè)備的廠房，除螺栓外，還應(yīng)加安裝焊縫，焊縫長度≥80mm，焊腳尺寸≥6mm。當(dāng)采用圓鋼作支撐時，應(yīng)用花籃螺栓預(yù)加拉力將圓鋼拉緊。

7.2.3.3支撐的連接構(gòu)造屋架支撐的構(gòu)造應(yīng)力17§7.3屋蓋的形式及尺寸7.3.1屋架的形式和選型原則在確定鋼屋架外形時，應(yīng)滿足用途、建筑造型、屋面排水和制造安裝方便的原則。滿足使用要求：屋架的外形應(yīng)與屋面材料排水的要求相適應(yīng)，還要考慮建筑上凈空的需要，以及有無天窗、天棚和懸掛吊車等方面的要求；受力合理：屋架的外形應(yīng)盡量與彎矩圖相近，以使屋架弦桿的內(nèi)力沿全長均勻分布，能充分發(fā)揮材料的作用；腹桿的布置應(yīng)使短桿受壓，長桿受拉，且數(shù)量少而總長度短，桿件夾角宜在30°～60°之間，最好是45°左右；還要使弦桿盡量不產(chǎn)生局部彎矩；施工方便：屋架的節(jié)點(diǎn)要簡單、數(shù)目宜少些；應(yīng)便于制造、運(yùn)輸和安裝。同時滿足上述的要求困難，要根據(jù)具體情況合理設(shè)計，對技術(shù)經(jīng)濟(jì)進(jìn)行綜合分析比較，以便得到較好的經(jīng)濟(jì)效果?！?.3屋蓋的形式及尺寸7.3.1屋架的形式和選型原則187.3.2不同屋架的適用范圍屋架的外形主要有三角形、梯形、矩形和曲拱形等。

三角形屋架主要用于屋面坡度較大的有檁屋蓋結(jié)構(gòu)或中、小跨度的輕型屋面結(jié)構(gòu)中。7.3.2.1三角形屋架7.3.2不同屋架的適用范圍屋架的外形主要有三角19圖7-15三角形屋架屋架多與柱子鉸接，橫向剛度較小。屋架的外形與均布荷載的彎矩圖差別大，使弦桿的內(nèi)力變化大，支座弦桿內(nèi)力大，跨中弦桿內(nèi)力小。若荷載和跨度較大時，采用三角形屋架不經(jīng)濟(jì)。單斜桿式（圖a）中較長的斜桿受拉，較短的豎桿受壓，比較經(jīng)濟(jì)。人字式（圖b）的腹桿數(shù)較少，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡便。芬克式（圖c）的腹桿受力合理較小的桁架，便于運(yùn)輸。圖7-15三角形屋架屋架多與柱子鉸接，橫向剛度較小20外形與彎矩圖較接近，受力好，省材料，應(yīng)用廣泛。適受力情況較三角形好，腹桿較短，與柱子可剛接，也可鉸接。一般用于屋面坡度平緩且跨度較大時的無檁屋蓋結(jié)構(gòu)，現(xiàn)已成為工業(yè)廠房屋蓋結(jié)構(gòu)的基本形式。圖7-16梯形屋架7.3.2.2梯形屋架人字式（圖a）的布置不僅可使受壓上弦的自由長度比受拉下弦為小，還能使大型屋面板的主肋擱支在上弦的節(jié)點(diǎn)上，避免上弦產(chǎn)生局部彎矩，特點(diǎn)腹桿總長度短，節(jié)點(diǎn)少。若節(jié)間長度過長，可采用再分式腹桿形式（圖b），可避免節(jié)間直接受荷（非節(jié)點(diǎn)荷載）。外形與彎矩圖較接近，受力好，省材料，應(yīng)用廣泛。適受21

屋架的外形和彎矩圖分布不接近，弦件內(nèi)力分布不均勻。上、下弦桿水平，腹桿長度一致，桿件類型少，標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)化程度高，主要用于托架、支撐體系。LhhLhh0L圖7-18平行弦桁架腹桿體系桁架中的腹桿主要用以聯(lián)系上下弦桿和構(gòu)成節(jié)點(diǎn)并傳遞節(jié)點(diǎn)荷載。常用的腹桿體系人字式、交叉式、再分式。7.3.2.3平行弦屋架和人字形屋架屋架的外形和彎矩圖分布不接近，弦件內(nèi)力分布不均勻。L22跨度：按使用和工藝要求確定，一般以3m為模數(shù)。屋架的跨度為3的倍數(shù)，有12m，15m，18m，21m，24m，27m，30m，36m等幾種，也有更大的跨度。三角形有檁屋蓋結(jié)構(gòu)比較靈活，不受3m模數(shù)的限制。屋架計算跨度：屋架兩端支座反力的距離，一般取支柱軸線之間的距離減去300mm。

l0(桁架兩端支座反力間的距離)＝l-（300～400mm）高度：根據(jù)經(jīng)濟(jì)、剛度和建筑要求，以及屋面坡度，運(yùn)輸條件等確定。三角形跨中h≈（1/4～1/6）l，以適應(yīng)屋架材料要求屋架具有較大的坡度。

梯形屋架坡度較平坦，屋架跨中高度應(yīng)滿足剛度要求，當(dāng)上弦坡度為1／8～1／12時，跨中高度一般為（l／6～1／10）l，跨度大（或屋面荷載小）時取小值，反之則取大值。7.3.3屋架的主要尺寸跨度：按使用和工藝要求確定，一般以3m為模數(shù)。屋架的跨度為323端部高度：當(dāng)屋架與柱鉸接時為1．6～2．2m，剛接時為1．8～2．4m；端彎矩大時取大值，反之取小值?？缰懈叨龋焊鶕?jù)端部高度、屋面坡度計算，最大高度應(yīng)小于運(yùn)輸界限，如鐵路運(yùn)輸界限為3．85m。起拱高度：對跨度較大的屋架，在橫向荷載作用下將產(chǎn)生較大的撓度，有損外觀并可能影響屋架的正常使用。為此，對跨度l》15m的三角形屋架和跨度l》24m的梯形、平行弦屋架，當(dāng)下弦無向上曲折時，宜采用起拱，即預(yù)先給屋架一個向上的反撓度，以抵消屋架受荷后產(chǎn)生的部分撓度。起拱撓度一般為其跨度的1/500作用。端部高度：當(dāng)屋架與柱鉸接時為1．6～2．2m，剛接時為24§7.4屋架的桿件設(shè)計7.4.1屋架的荷載和內(nèi)力計算7.4.1.1屋架荷載永久荷載：屋面材料、保溫層、防水層、檁條、支撐、屋架、天窗架等結(jié)構(gòu)自重。

可變荷載：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)，取兩者中較大值計算。屋架和支撐自重可按經(jīng)驗公式：

q=(0.12+0.11l)kN/m2

7.4.1.2節(jié)點(diǎn)荷載§7.4屋架的桿件設(shè)計7.4.1屋架的荷載和內(nèi)力計算251.桁架的荷載計算與荷載組合（1）桁架荷載永久荷載：屋面材料、保溫層、防水層、檁條、支撐、屋架、天窗架等結(jié)構(gòu)自重。

可變荷載：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)，取兩者中較大值計算。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(diǎn)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(diǎn)①永久荷載＋可變荷載②永久荷載＋半跨可變荷載③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§7.4屋架的桿件設(shè)計1.桁架的荷載計算與荷載組合（1）桁架荷載可變荷載：屋面26基本假定

a.桁架的各節(jié)點(diǎn)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(diǎn)處交匯。

c.荷載都作用在節(jié)點(diǎn)上，且都在桁架平面內(nèi)。

2.桁架桿件的內(nèi)力計算

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)按彈性支座的連續(xù)梁進(jìn)行計算，一般偏于安全地簡化取端部節(jié)間正彎矩M1＝0.8M0，其它節(jié)間的正彎矩和節(jié)點(diǎn)負(fù)彎矩M2＝±0.6M0，M0是把弦桿節(jié)間視為簡支梁求得的最大彎矩。圖9.6.6局部彎矩作用的計算簡圖內(nèi)力計算用數(shù)解法或圖解法或借助電算，求出節(jié)點(diǎn)荷載作用下屋架各桿件的內(nèi)力0.8M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M0基本假定2.桁架桿件的內(nèi)力計算局部彎矩

圖9.6.6279.6.3桁架桿件的計算長度和容許長細(xì)比弦桿、支座斜桿、支座豎桿

l0x=l，中間腹桿l0x=0.8l。1.桁架平面內(nèi)計算長度l0x圖9.6.7a桿件平面內(nèi)的計算長度圖9.6.7b桿件平面外的計算長度2.桁架平面外計算長度l0y取決于弦桿側(cè)向支承點(diǎn)間距離。上弦桿無檁方案:有檁方案:能保證大型屋面板三點(diǎn)與上弦桿焊接時:l0y=2b（≤3m）b—屋面板寬度。檁條與支撐點(diǎn)交叉不連接時：l0y=l1檁條與支撐點(diǎn)交叉連接時：l0y=l1

下弦桿：取縱向水平支撐節(jié)點(diǎn)與系桿或系桿與系桿之間的距離。

腹桿：由于節(jié)點(diǎn)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l0y=l9.6.3桁架桿件的計算長度和容許長細(xì)比弦桿、支座斜桿、28

當(dāng)受壓弦桿側(cè)向支承點(diǎn)間距為2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：圖9.6.8桿件內(nèi)力變化時在桁架平面外的計算長度

當(dāng)l0<0.5l1時，取l0=0.5l1，N1為較大的壓力，取“＋”，N2為較小的壓力或拉力，壓力取“＋”，拉力取“－”。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)計算長度為節(jié)點(diǎn)長度。l1——屋架弦桿側(cè)向支承點(diǎn)之間的距離。（9.6.3）

當(dāng)受壓弦桿側(cè)向支承點(diǎn)間距為2倍節(jié)間長度，且兩294.桁架桿件容許長細(xì)比（表9.6.2）受壓構(gòu)件

≤[]＝150

受拉構(gòu)件

≤[]＝350無吊車或輕、中級工作制吊車。

≤[]＝300有重級工作制吊車。

≤[]＝250直接承受動荷載。

、[]——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(yùn)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，在自重作用下有可見撓度

，因此應(yīng)控制桿件的允許長細(xì)比。3.斜平面的計算長度l0

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(diǎn)有一定的嵌固作用，故斜平面計算長度略作折減(支座斜桿和支座豎桿除外），l0=0.9l桁架各桿件在平面內(nèi)和平面外的計算長度l0按表9.6.1。4.桁架桿件容許長細(xì)比（表9.6.2）受壓構(gòu)件 ≤[30原則：使兩個主軸方向的長細(xì)比接近，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)的目的。9.6.4桁架桿件的截面選擇和計算1.截面形式（表9.6.3）

普通鋼屋架的桿件通常采用雙角鋼拼成的T形截面或十字形截面。桿件截面組合方式二不等邊角鋼短肢相并iy≈（2.6～2.9）ix計算長度l0y較大的上、下弦桿L0y≥2l0x，iy≈2ix截面形式用途二不等邊角鋼長肢相并iy≈（0.7～1.0）ix端斜桿、端豎桿、受較大彎矩作用的弦桿l0y＝l0x，iy≈ix原則：使兩個主軸方向的長細(xì)比接近，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)的目的。9.6.31桿件截面組合方式截面形式用途二等邊角鋼相并其余腹桿、下弦桿二等邊角鋼組合成的十字形截面與豎向支撐相連的屋架豎桿單角鋼輕型鋼屋架中內(nèi)力較小的桿件iy≈（1.3～1.5）ixl0x＝

0.8l0y，iy≈1.25ixl0x＝l0y＝0.9l，iy≈ixiy≈1.0ix桿件截面組合方式截面形式用途二等邊角鋼相并其余腹桿、下弦桿二322.填板的設(shè)置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。圖9.6.9桁架桿件的填板在受壓桿件兩側(cè)向支承點(diǎn)之間填板數(shù)不得少于2個。40～603.節(jié)點(diǎn)板的厚度i=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9.6.42.填板的設(shè)置圖9.6.9桁架桿件的填板在受壓桿件兩側(cè)向33

軸拉桿按強(qiáng)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：

先假定

，弦桿80左右，腹桿100左右，查表，算出A，選定材料規(guī)格，再驗算。4.截面選擇

考慮下列基本要求：

同一榀屋架中規(guī)格不宜過多，5～6種。角鋼尺寸不宜過小，一般不小于L45×4或L56×36×4。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30m的梯形屋架和跨度小于24m的三角形屋架一般不變。5.截面計算軸心受拉桿件應(yīng)驗算強(qiáng)度和長細(xì)比要求。軸心受壓桿件和壓彎構(gòu)件要計算強(qiáng)度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定和長細(xì)比。 軸拉桿按強(qiáng)度確定桿件所需的截面面積：4.截面選擇34§9.7桁架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計9.7.1節(jié)點(diǎn)設(shè)計步驟和一般設(shè)計原則

（1）節(jié)點(diǎn)設(shè)計步驟

①據(jù)屋架幾何形式定出節(jié)點(diǎn)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。

②計算腹桿焊縫，一般腹桿焊縫厚度同肢厚，圖中作出定位點(diǎn)。

③計算弦桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫，假定焊縫厚度，計算長度，圖中作出定位點(diǎn)。

④畫出節(jié)點(diǎn)板，將各定位點(diǎn)都包括在內(nèi)。

⑤適當(dāng)調(diào)整焊縫厚度、長度，重新驗算?！?.7桁架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計9.7.1節(jié)點(diǎn)設(shè)計步驟和一般設(shè)計35

①各桿件的形心線應(yīng)盡量與屋架的幾何軸線重合，并交于節(jié)點(diǎn)中心，以避免由于偏心而產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)附加彎矩。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)。

②弦桿材料規(guī)格沿長度變化時，屋架軸線取在兩種材料的重心線中間，偏心不超過較大弦桿截面高度的5％。圖9.7.1弦桿截面改變時的軸線位置③節(jié)點(diǎn)板形式簡單，應(yīng)優(yōu)先采用矩形、梯形、平行四邊形，避免凹角。圖9.7.2節(jié)點(diǎn)板的外形（2）節(jié)點(diǎn)設(shè)計原則

①各桿件的形心線應(yīng)盡量與屋架的幾何軸線重合，并交于節(jié)36④角鋼端部的切割一般垂直于它的軸線，可切去部分肢，但絕不允許垂直肢完全切去而留下平行的斜切肢。圖9.7.3角鋼端部的切割圖9.7.4節(jié)點(diǎn)板焊縫的位置

⑤斜桿與弦桿連接，盡可能避免較大的偏心。

⑥繪制大樣（1:10～1:5）④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37腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫按角鋼角焊縫承受軸心力方法計算。節(jié)點(diǎn)板應(yīng)伸出弦桿10～15mm以便焊接。弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫，應(yīng)考慮承受弦桿相鄰節(jié)間內(nèi)力之差，按下式計算:腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫按角鋼角焊縫承受軸心力方法計算。節(jié)點(diǎn)板381.上弦節(jié)點(diǎn)

上弦節(jié)點(diǎn)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ΔN與集中荷載F的共同作用。

假定集中荷載為F，對梯形屋架上弦節(jié)點(diǎn)計算時，忽略坡度的影響，認(rèn)為F垂直于上弦。因上弦節(jié)點(diǎn)上擱置屋面板或檁條，節(jié)點(diǎn)板需縮進(jìn)角鋼肢背，縮進(jìn)的距離（0.6～1.0）t

，節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)后用槽焊縫連接，計算時槽焊縫可作為兩條焊縫(hf＝t

/2)，強(qiáng)度設(shè)計值乘以0.8的折減系數(shù)。圖9.7.7屋架上弦節(jié)點(diǎn)F9.7.2節(jié)點(diǎn)計算和構(gòu)造

節(jié)點(diǎn)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(diǎn)板的形狀和尺寸。1.上弦節(jié)點(diǎn)

上弦節(jié)點(diǎn)常有大型屋面板或檁條39

上弦桿可按下述的近似方法進(jìn)行計算：集中荷載F由肢背槽焊縫承受，上弦節(jié)點(diǎn)相鄰節(jié)間的內(nèi)力差N1－N2由角鋼肢尖與節(jié)點(diǎn)板的角焊縫承受，考慮偏心力矩M＝Ne的作用。肢背:（9.7.4）肢尖:

（9.7.5）肢尖:

上弦節(jié)點(diǎn)的腹桿與節(jié)點(diǎn)的的連接焊縫長度（9.7.1）肢背:（9.7.2）上弦桿可按下述的近似方法進(jìn)行計算：集中荷載F402.下弦節(jié)點(diǎn)

腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接按肢尖、肢背分配力后計算焊縫長度和焊縫厚度。弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接，無節(jié)點(diǎn)荷載時，按相鄰節(jié)間內(nèi)力差ΔN＝N1－N2，在肢尖、肢背上分配力計算，往往ΔN較小，所以按構(gòu)造確定焊縫。圖9.7.8屋架下弦節(jié)點(diǎn)有節(jié)點(diǎn)荷載作用時弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫應(yīng)按下列公式計算：

肢背焊縫：肢尖焊縫：2.下弦節(jié)點(diǎn)圖9.7.8屋架下弦節(jié)點(diǎn)有節(jié)點(diǎn)荷載作用41式中:

N

——相鄰上弦節(jié)間中較大的內(nèi)力。拼接角鋼實際長度L＝2(lw+10)+b，

b是兩弦桿端的空隙，3.屋脊節(jié)點(diǎn)

注意施工順序，拼接角鋼的型號與弦桿相同，需刨角切肢。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，每條焊縫的計算長度：圖9-22屋脊節(jié)點(diǎn)a)無天窗b)有天窗（9.7.8）式中:3.屋脊節(jié)點(diǎn)

注意施工順序，拼接角鋼的型號42肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫承受上弦內(nèi)力的15％（按經(jīng)驗），并考慮附加彎矩作用M＝0.15Ne。上弦與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫：集中荷載F由上弦角鋼肢背處槽焊縫承受。

（9.7.4）（9.7.10）（9.7.11）（9.7.12）肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫承受上弦內(nèi)力的15％（按43（4）下弦拼接節(jié)點(diǎn)下弦拼接角鋼與下弦連接焊縫長度計算：（9.7.13）Af——下弦桿最大抗拉承載力，節(jié)點(diǎn)焊縫計算時與桿件等強(qiáng)度設(shè)計。圖9-23下弦拼接節(jié)點(diǎn)

圖a）中拼接角鋼端部直切，下弦內(nèi)力傳遞時，由于力線轉(zhuǎn)折引起較大的應(yīng)力集中。

圖b）中角鋼肢寬大于125mm，將拼接角鋼的肢端斜切，使內(nèi)力均勻傳遞。（4）下弦拼接節(jié)點(diǎn)下弦拼接角鋼與下弦連接焊縫長度44

N1，N2為節(jié)點(diǎn)兩側(cè)桿件的內(nèi)力。當(dāng)下弦節(jié)點(diǎn)有豎向荷載P作用時，同時考慮P、N的作用。下弦與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計算時，荷載N為：（5）支座節(jié)點(diǎn)（計算方法見§8.4）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。分鉸接和剛接兩大類。

鉸接：連接于磚或鋼筋混凝土柱頂；

剛接：連接于鋼柱上。

N1，N2為節(jié)點(diǎn)兩側(cè)桿件的內(nèi)力。下弦與節(jié)45鉸接屋架支座

a）底板所需的凈截面面積：式中：R——屋架支座反力；fc——混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值；An——支座底板凈面積。底板所需的毛截面面積ΔA——錨栓孔的面積。連接錨栓的直徑一般取20～25mm，為便于安裝，錨栓孔的直徑取（2～2.5）d，通常取40～60

mm。鉸接屋架支座式中：底板所需的毛截面面積ΔA——錨栓孔的面46b）底板厚度兩相鄰邊支承矩形板的彎矩系數(shù)式中M——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；q——底板單位面積的壓力；a1——兩相鄰支承邊對角線長度；b1——支承邊交點(diǎn)至對角線的垂直距離。b）底板厚度兩相鄰邊支承矩形板的彎矩系數(shù)式中47Σlw——節(jié)點(diǎn)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(diǎn)板的連接焊縫焊縫受剪力焊縫受彎矩加勁肋與支座節(jié)點(diǎn)板的焊縫支座節(jié)點(diǎn)板、加勁肋與支座底板的水平連接焊縫Σlw——節(jié)點(diǎn)板、加勁肋與支座底板的水平焊縫總長度。c）加48

施工圖需明確屋架幾何尺寸，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(qiáng)度指標(biāo)、規(guī)格，焊條型號，焊縫長度、厚度，防腐處理等。9.7.3桁架施工圖

起拱：跨度較大的屋架，特別是荷載較大時，中間撓度較大，因此為確保安全使用和外部美觀，一般跨度≥24m的梯形屋架和跨度≥15m的三角形屋架，中間起拱約為跨度的1/500。施工圖的內(nèi)容施工圖需明確屋架幾何尺寸，各部分詳圖，相關(guān)尺491.通常在圖紙的左上角用合適的比例畫以屋架簡圖。一半標(biāo)出幾何長度，另一半桿件的計算內(nèi)力值。2.屋架的正面圖。其軸線圖與節(jié)點(diǎn)圖可取不同比例，如軸線可用1:30～1:20，桿件截面和節(jié)點(diǎn)尺寸可用1:15～1:10，以使節(jié)點(diǎn)畫清楚些。3.屋架上下弦桿的平面圖、屋架端部和跨中的側(cè)面圖及必要的剖面圖。4.標(biāo)注尺寸，要全部注明各桿件和板件的的定位尺寸和孔洞位置等。5.編制材料表，對所有零件應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)編號，編號應(yīng)按零件的主詞、上下，左右一定的順序逐一進(jìn)行。6.文字說明包括所用鋼材的鋼號及保證項目；焊條型號，焊接方法和質(zhì)量要求；圖紙上未注明的焊縫和栓孔尺寸要求；油漆、加工和運(yùn)輸要求等。施工圖的內(nèi)容1.通常在圖紙的左上角用合適的比例畫以屋架簡50繪圖步驟1.左上角：屋架簡圖一半標(biāo)幾何長度，一半內(nèi)力由于外荷載較大產(chǎn)生較大撓度，

起拱l(fā)/500,簡圖標(biāo)明

繪圖步驟1.左上角：屋架簡圖51單層廠房鋼屋蓋結(jié)構(gòu)教材課件52單層廠房鋼屋蓋結(jié)構(gòu)教材課件53單層廠房鋼屋蓋結(jié)構(gòu)教材課件54桿件編號、屋脊細(xì)部圖桿件編號、屋脊細(xì)部圖55演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！56第7章單層廠房鋼屋蓋結(jié)構(gòu)第7章單層廠房鋼屋蓋結(jié)構(gòu)57§7.1單層廠房鋼屋蓋結(jié)構(gòu)的組成與布置7.1.1屋蓋結(jié)構(gòu)體系鋼屋蓋結(jié)構(gòu)通常由屋面、檁條、屋架、托架和天窗等構(gòu)件組成。根據(jù)屋面材料和屋面結(jié)構(gòu)布置情況的不同，可分為無檁屋蓋體系和有檁屋蓋體系。1.無檁屋蓋結(jié)構(gòu)體系：一般用于預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板等重型屋面，將屋面板直接放在屋架或天窗架上。

房屋橫向剛度大，整體性、耐久性好；屋面板自重大，屋蓋及下部結(jié)構(gòu)用料多，對抗震不利?！?.1單層廠房鋼屋蓋結(jié)構(gòu)的組成與布置7.1.1屋蓋結(jié)58屋架間距靈活，構(gòu)件重量輕、施工、安裝方便；屋蓋構(gòu)件數(shù)量多，整體剛度差。2.有檁屋蓋結(jié)構(gòu)體系：常用于輕型屋面材料的情況。

屋架間距靈活，構(gòu)件重量輕、施工、安裝方便；屋蓋構(gòu)件數(shù)量59單層廠房鋼屋蓋結(jié)構(gòu)教材課件607.1.2屋蓋結(jié)構(gòu)布置7.1.2.1柱網(wǎng)布置

屋架的跨度和間距須結(jié)合柱網(wǎng)的布置確定，而柱網(wǎng)布置則根據(jù)建筑物使用要求和經(jīng)濟(jì)合理等各方面因素而定。7.1.2.2天窗架設(shè)置為了采光和通風(fēng)等要求，屋架上常設(shè)置天窗。天窗的形式有縱向天窗、橫向天窗和井式天窗3種，一般采用縱向天窗。

縱向天窗的天窗架形式一般有多豎桿式、三鉸拱式和三支點(diǎn)式。7.1.2屋蓋結(jié)構(gòu)布置7.1.2.1柱網(wǎng)布置61單層廠房鋼屋蓋結(jié)構(gòu)教材課件62§7.2屋蓋結(jié)構(gòu)的支撐體系

平面屋架在屋架平面外的剛度和穩(wěn)定性很差，不能承受水平荷載。因此，為使屋架結(jié)構(gòu)有足夠的空間剛度和穩(wěn)定性，必須在屋架間設(shè)置支撐系統(tǒng)。7.1.2屋蓋支撐的作用§7.2屋蓋結(jié)構(gòu)的支撐體系平面屋架在屋架平63①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，就保證了整個屋蓋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。②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(diǎn)，減小弦桿出平面外的計算長度。③承擔(dān)和傳遞水平荷載（如縱向和橫向風(fēng)荷載、懸掛吊車水平荷載和地震作用等）。④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)定體，在此基礎(chǔ)上即可順序進(jìn)行其他構(gòu)件的安裝。①保證屋蓋的整體性，提高空間剛度647.2.2屋蓋支撐的布置

屋蓋支撐系統(tǒng)可分為橫向水平支撐、縱向水平支撐、豎向支撐及系桿。7.2.2.1橫向水平支撐

橫向水平支撐，布置在屋架上、下弦及天窗架上弦平面，是沿屋架方向布置的支撐。1、屋架上弦橫向水平支撐

上弦橫向水平支撐一般應(yīng)設(shè)置在房屋兩端或縱向溫度區(qū)段兩端的第一柱間或第二柱間，其最大間距為60m，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，但在第一個柱間要設(shè)置剛性系桿以支持端屋架和傳遞端墻風(fēng)力。

7.2.2屋蓋支撐的布置屋蓋支撐系統(tǒng)可分652、下弦橫向水平支撐

當(dāng)屋架間距<12m時，尚應(yīng)在屋架下弦設(shè)置橫向水平支撐，一般和上弦橫向水平支撐布置在同一柱間以形成空間穩(wěn)定體系的基本組成部分。但當(dāng)屋架跨度比較小（<18m）又無吊車或其他振動設(shè)備時，可不設(shè)下弦橫向水平支撐。3、縱向天窗架上弦橫向支撐

無論有檁或無檁屋蓋體系，在每個天窗架區(qū)段的兩端及中部與屋架上弦橫向支撐相對應(yīng)區(qū)間內(nèi)均應(yīng)設(shè)置上弦橫向支撐。2、下弦橫向水平支撐當(dāng)屋架間距<12m時，尚應(yīng)在屋架667.2.2.2縱向水平支撐當(dāng)房屋較高、跨度較大、空間剛度要求較高時，設(shè)有支承中間屋架的托架，或設(shè)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)在屋架端節(jié)間平面內(nèi)設(shè)置縱向水平支撐。

一般情況可以省掉。屋架間距<12m時，通常布置在屋架下弦平面。屋架間距≥12m時，宜布置在屋架的上弦平面內(nèi)。下弦縱向水平支撐7.2.2.2縱向水平支撐當(dāng)房屋較高、跨度較大677.2.2.3豎向支撐1、屋架豎向支撐

豎向支撐聯(lián)系屋架上、下弦水平支撐，并和屋架水平支撐一起形成幾何不變的屋蓋空間結(jié)構(gòu)，是上弦橫向水平支撐的支承點(diǎn)，在屋蓋安裝過程中保證屋蓋穩(wěn)定。

屋架的豎向支撐應(yīng)與上、下弦橫向水平支撐設(shè)置在同一柱間。7.2.2.3豎向支撐1、屋架豎向支撐豎向支撐682、天窗架豎向支撐應(yīng)設(shè)在有上弦橫向水平支撐天窗架區(qū)段，并沿天窗兩側(cè)立柱水平面內(nèi)設(shè)置豎向支撐。當(dāng)天窗跨度大于或等于12m時，尚應(yīng)在中央豎桿平面內(nèi)增設(shè)一道豎向支撐。2、天窗架豎向支撐應(yīng)設(shè)在有上弦橫向水平支撐天窗架區(qū)段697.2.2.4系桿

作用：系桿能保證無橫向水平支撐的所有屋架在上弦桿平面外的穩(wěn)定和安裝時屋架的穩(wěn)定，第一柱間的剛性系桿能將山墻的風(fēng)荷載傳到橫向水平支撐。

設(shè)置：在橫向支撐或豎向支撐節(jié)點(diǎn)處應(yīng)沿房屋通長設(shè)置系桿。在屋架上弦平面內(nèi)，對無檁體系屋蓋應(yīng)在屋脊處和屋架端部處設(shè)置系桿；對有檁體系只在有縱向天窗下的屋脊處設(shè)置系桿。系桿分剛性系桿（既能受拉也能受壓）和柔性系桿（只能承受拉力）兩種。屋架主要支承節(jié)點(diǎn)處的系桿，屋架上弦脊節(jié)點(diǎn)處的系桿均宜用剛性系桿。

1、屋架系桿2、天窗架系桿在縱向天窗架上弦屋脊節(jié)點(diǎn)處設(shè)通長剛性系桿，在天窗架上弦兩側(cè)端節(jié)點(diǎn)處設(shè)置通長的水平柔性系桿。7.2.2.4系桿作用：系桿能保證無橫向水平支撐的707.2.3支撐的形式、計算和連接構(gòu)造7.2.3.1支撐的形式屋架支撐為平行弦桁架，其弦桿可兼作支撐桁架的弦桿，斜腹桿一般采用十字交叉式，與弦桿的交角在30o～60o之間。通常橫向水平支撐節(jié)點(diǎn)間的距離為屋架上弦節(jié)間距離的2～4倍，縱向水平支撐的寬度取屋架端節(jié)間的長度，一般為6m左右。7.2.3.2支撐設(shè)計計算原則屋蓋支撐因受力較小一般不進(jìn)行內(nèi)力計算，其截面尺寸一般由桿件容許長細(xì)比和構(gòu)造要求決定。

7.2.3支撐的形式、計算和連接構(gòu)造7.2.3.171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，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。當(dāng)屋架跨度較大、房屋較高且基本風(fēng)壓也較大時，桿件截面應(yīng)按桁架體系計算出的內(nèi)力確定?？杉俣ㄔ谒借旒芄?jié)點(diǎn)上的集中風(fēng)力荷載作用下，交叉斜桿中的壓桿退出工作，僅由拉桿受力，這樣，使原來的超靜定體系簡化為靜定體系，圖中W為水平節(jié)點(diǎn)荷載，由風(fēng)荷載或吊車荷載引起。

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727.2.3.3支撐的連接構(gòu)造屋架支撐的構(gòu)造應(yīng)力求簡單、安裝方便。支撐與屋架的連接通常用M20的C級螺栓，支撐與天窗架的連接通常用M16的C級螺栓。在有重級工作制吊車或有較大振動設(shè)備的廠房，除螺栓外，還應(yīng)加安裝焊縫，焊縫長度≥80mm，焊腳尺寸≥6mm。當(dāng)采用圓鋼作支撐時，應(yīng)用花籃螺栓預(yù)加拉力將圓鋼拉緊。

7.2.3.3支撐的連接構(gòu)造屋架支撐的構(gòu)造應(yīng)力73§7.3屋蓋的形式及尺寸7.3.1屋架的形式和選型原則在確定鋼屋架外形時，應(yīng)滿足用途、建筑造型、屋面排水和制造安裝方便的原則。滿足使用要求：屋架的外形應(yīng)與屋面材料排水的要求相適應(yīng)，還要考慮建筑上凈空的需要，以及有無天窗、天棚和懸掛吊車等方面的要求；受力合理：屋架的外形應(yīng)盡量與彎矩圖相近，以使屋架弦桿的內(nèi)力沿全長均勻分布，能充分發(fā)揮材料的作用；腹桿的布置應(yīng)使短桿受壓，長桿受拉，且數(shù)量少而總長度短，桿件夾角宜在30°～60°之間，最好是45°左右；還要使弦桿盡量不產(chǎn)生局部彎矩；施工方便：屋架的節(jié)點(diǎn)要簡單、數(shù)目宜少些；應(yīng)便于制造、運(yùn)輸和安裝。同時滿足上述的要求困難，要根據(jù)具體情況合理設(shè)計，對技術(shù)經(jīng)濟(jì)進(jìn)行綜合分析比較，以便得到較好的經(jīng)濟(jì)效果?！?.3屋蓋的形式及尺寸7.3.1屋架的形式和選型原則747.3.2不同屋架的適用范圍屋架的外形主要有三角形、梯形、矩形和曲拱形等。

三角形屋架主要用于屋面坡度較大的有檁屋蓋結(jié)構(gòu)或中、小跨度的輕型屋面結(jié)構(gòu)中。7.3.2.1三角形屋架7.3.2不同屋架的適用范圍屋架的外形主要有三角75圖7-15三角形屋架屋架多與柱子鉸接，橫向剛度較小。屋架的外形與均布荷載的彎矩圖差別大，使弦桿的內(nèi)力變化大，支座弦桿內(nèi)力大，跨中弦桿內(nèi)力小。若荷載和跨度較大時，采用三角形屋架不經(jīng)濟(jì)。單斜桿式（圖a）中較長的斜桿受拉，較短的豎桿受壓，比較經(jīng)濟(jì)。人字式（圖b）的腹桿數(shù)較少，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡便。芬克式（圖c）的腹桿受力合理較小的桁架，便于運(yùn)輸。圖7-15三角形屋架屋架多與柱子鉸接，橫向剛度較小76外形與彎矩圖較接近，受力好，省材料，應(yīng)用廣泛。適受力情況較三角形好，腹桿較短，與柱子可剛接，也可鉸接。一般用于屋面坡度平緩且跨度較大時的無檁屋蓋結(jié)構(gòu)，現(xiàn)已成為工業(yè)廠房屋蓋結(jié)構(gòu)的基本形式。圖7-16梯形屋架7.3.2.2梯形屋架人字式（圖a）的布置不僅可使受壓上弦的自由長度比受拉下弦為小，還能使大型屋面板的主肋擱支在上弦的節(jié)點(diǎn)上，避免上弦產(chǎn)生局部彎矩，特點(diǎn)腹桿總長度短，節(jié)點(diǎn)少。若節(jié)間長度過長，可采用再分式腹桿形式（圖b），可避免節(jié)間直接受荷（非節(jié)點(diǎn)荷載）。外形與彎矩圖較接近，受力好，省材料，應(yīng)用廣泛。適受77

屋架的外形和彎矩圖分布不接近，弦件內(nèi)力分布不均勻。上、下弦桿水平，腹桿長度一致，桿件類型少，標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)化程度高，主要用于托架、支撐體系。LhhLhh0L圖7-18平行弦桁架腹桿體系桁架中的腹桿主要用以聯(lián)系上下弦桿和構(gòu)成節(jié)點(diǎn)并傳遞節(jié)點(diǎn)荷載。常用的腹桿體系人字式、交叉式、再分式。7.3.2.3平行弦屋架和人字形屋架屋架的外形和彎矩圖分布不接近，弦件內(nèi)力分布不均勻。L78跨度：按使用和工藝要求確定，一般以3m為模數(shù)。屋架的跨度為3的倍數(shù)，有12m，15m，18m，21m，24m，27m，30m，36m等幾種，也有更大的跨度。三角形有檁屋蓋結(jié)構(gòu)比較靈活，不受3m模數(shù)的限制。屋架計算跨度：屋架兩端支座反力的距離，一般取支柱軸線之間的距離減去300mm。

l0(桁架兩端支座反力間的距離)＝l-（300～400mm）高度：根據(jù)經(jīng)濟(jì)、剛度和建筑要求，以及屋面坡度，運(yùn)輸條件等確定。三角形跨中h≈（1/4～1/6）l，以適應(yīng)屋架材料要求屋架具有較大的坡度。

梯形屋架坡度較平坦，屋架跨中高度應(yīng)滿足剛度要求，當(dāng)上弦坡度為1／8～1／12時，跨中高度一般為（l／6～1／10）l，跨度大（或屋面荷載小）時取小值，反之則取大值。7.3.3屋架的主要尺寸跨度：按使用和工藝要求確定，一般以3m為模數(shù)。屋架的跨度為379端部高度：當(dāng)屋架與柱鉸接時為1．6～2．2m，剛接時為1．8～2．4m；端彎矩大時取大值，反之取小值?？缰懈叨龋焊鶕?jù)端部高度、屋面坡度計算，最大高度應(yīng)小于運(yùn)輸界限，如鐵路運(yùn)輸界限為3．85m。起拱高度：對跨度較大的屋架，在橫向荷載作用下將產(chǎn)生較大的撓度，有損外觀并可能影響屋架的正常使用。為此，對跨度l》15m的三角形屋架和跨度l》24m的梯形、平行弦屋架，當(dāng)下弦無向上曲折時，宜采用起拱，即預(yù)先給屋架一個向上的反撓度，以抵消屋架受荷后產(chǎn)生的部分撓度。起拱撓度一般為其跨度的1/500作用。端部高度：當(dāng)屋架與柱鉸接時為1．6～2．2m，剛接時為80§7.4屋架的桿件設(shè)計7.4.1屋架的荷載和內(nèi)力計算7.4.1.1屋架荷載永久荷載：屋面材料、保溫層、防水層、檁條、支撐、屋架、天窗架等結(jié)構(gòu)自重。

可變荷載：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)，取兩者中較大值計算。屋架和支撐自重可按經(jīng)驗公式：

q=(0.12+0.11l)kN/m2

7.4.1.2節(jié)點(diǎn)荷載§7.4屋架的桿件設(shè)計7.4.1屋架的荷載和內(nèi)力計算811.桁架的荷載計算與荷載組合（1）桁架荷載永久荷載：屋面材料、保溫層、防水層、檁條、支撐、屋架、天窗架等結(jié)構(gòu)自重。

可變荷載：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)，取兩者中較大值計算。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(diǎn)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(diǎn)①永久荷載＋可變荷載②永久荷載＋半跨可變荷載③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§7.4屋架的桿件設(shè)計1.桁架的荷載計算與荷載組合（1）桁架荷載可變荷載：屋面82基本假定

a.桁架的各節(jié)點(diǎn)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(diǎn)處交匯。

c.荷載都作用在節(jié)點(diǎn)上，且都在桁架平面內(nèi)。

2.桁架桿件的內(nèi)力計算

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)按彈性支座的連續(xù)梁進(jìn)行計算，一般偏于安全地簡化取端部節(jié)間正彎矩M1＝0.8M0，其它節(jié)間的正彎矩和節(jié)點(diǎn)負(fù)彎矩M2＝±0.6M0，M0是把弦桿節(jié)間視為簡支梁求得的最大彎矩。圖9.6.6局部彎矩作用的計算簡圖內(nèi)力計算用數(shù)解法或圖解法或借助電算，求出節(jié)點(diǎn)荷載作用下屋架各桿件的內(nèi)力0.8M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M0基本假定2.桁架桿件的內(nèi)力計算局部彎矩

圖9.6.6839.6.3桁架桿件的計算長度和容許長細(xì)比弦桿、支座斜桿、支座豎桿

l0x=l，中間腹桿l0x=0.8l。1.桁架平面內(nèi)計算長度l0x圖9.6.7a桿件平面內(nèi)的計算長度圖9.6.7b桿件平面外的計算長度2.桁架平面外計算長度l0y取決于弦桿側(cè)向支承點(diǎn)間距離。上弦桿無檁方案:有檁方案:能保證大型屋面板三點(diǎn)與上弦桿焊接時:l0y=2b（≤3m）b—屋面板寬度。檁條與支撐點(diǎn)交叉不連接時：l0y=l1檁條與支撐點(diǎn)交叉連接時：l0y=l1

下弦桿：取縱向水平支撐節(jié)點(diǎn)與系桿或系桿與系桿之間的距離。

腹桿：由于節(jié)點(diǎn)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l0y=l9.6.3桁架桿件的計算長度和容許長細(xì)比弦桿、支座斜桿、84

當(dāng)受壓弦桿側(cè)向支承點(diǎn)間距為2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：圖9.6.8桿件內(nèi)力變化時在桁架平面外的計算長度

當(dāng)l0<0.5l1時，取l0=0.5l1，N1為較大的壓力，取“＋”，N2為較小的壓力或拉力，壓力取“＋”，拉力取“－”。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)計算長度為節(jié)點(diǎn)長度。l1——屋架弦桿側(cè)向支承點(diǎn)之間的距離。（9.6.3）

當(dāng)受壓弦桿側(cè)向支承點(diǎn)間距為2倍節(jié)間長度，且兩854.桁架桿件容許長細(xì)比（表9.6.2）受壓構(gòu)件

≤[]＝150

受拉構(gòu)件

≤[]＝350無吊車或輕、中級工作制吊車。

≤[]＝300有重級工作制吊車。

≤[]＝250直接承受動荷載。

、[]——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(yùn)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，在自重作用下有可見撓度

，因此應(yīng)控制桿件的允許長細(xì)比。3.斜平面的計算長度l0

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(diǎn)有一定的嵌固作用，故斜平面計算長度略作折減(支座斜桿和支座豎桿除外），l0=0.9l桁架各桿件在平面內(nèi)和平面外的計算長度l0按表9.6.1。4.桁架桿件容許長細(xì)比（表9.6.2）受壓構(gòu)件 ≤[86原則：使兩個主軸方向的長細(xì)比接近，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)的目的。9.6.4桁架桿件的截面選擇和計算1.截面形式（表9.6.3）

普通鋼屋架的桿件通常采用雙角鋼拼成的T形截面或十字形截面。桿件截面組合方式二不等邊角鋼短肢相并iy≈（2.6～2.9）ix計算長度l0y較大的上、下弦桿L0y≥2l0x，iy≈2ix截面形式用途二不等邊角鋼長肢相并iy≈（0.7～1.0）ix端斜桿、端豎桿、受較大彎矩作用的弦桿l0y＝l0x，iy≈ix原則：使兩個主軸方向的長細(xì)比接近，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)的目的。9.6.87桿件截面組合方式截面形式用途二等邊角鋼相并其余腹桿、下弦桿二等邊角鋼組合成的十字形截面與豎向支撐相連的屋架豎桿單角鋼輕型鋼屋架中內(nèi)力較小的桿件iy≈（1.3～1.5）ixl0x＝

0.8l0y，iy≈1.25ixl0x＝l0y＝0.9l，iy≈ixiy≈1.0ix桿件截面組合方式截面形式用途二等邊角鋼相并其余腹桿、下弦桿二882.填板的設(shè)置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。圖9.6.9桁架桿件的填板在受壓桿件兩側(cè)向支承點(diǎn)之間填板數(shù)不得少于2個。40～603.節(jié)點(diǎn)板的厚度i=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9.6.42.填板的設(shè)置圖9.6.9桁架桿件的填板在受壓桿件兩側(cè)向89

軸拉桿按強(qiáng)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：

先假定

，弦桿80左右，腹桿100左右，查表，算出A，選定材料規(guī)格，再驗算。4.截面選擇

考慮下列基本要求：

同一榀屋架中規(guī)格不宜過多，5～6種。角鋼尺寸不宜過小，一般不小于L45×4或L56×36×4。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30m的梯形屋架和跨度小于24m的三角形屋架一般不變。5.截面計算軸心受拉桿件應(yīng)驗算強(qiáng)度和長細(xì)比要求。軸心受壓桿件和壓彎構(gòu)件要計算強(qiáng)度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定和長細(xì)比。 軸拉桿按強(qiáng)度確定桿件所需的截面面積：4.截面選擇90§9.7桁架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計9.7.1節(jié)點(diǎn)設(shè)計步驟和一般設(shè)計原則

（1）節(jié)點(diǎn)設(shè)計步驟

①據(jù)屋架幾何形式定出節(jié)點(diǎn)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。

②計算腹桿焊縫，一般腹桿焊縫厚度同肢厚，圖中作出定位點(diǎn)。

③計算弦桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫，假定焊縫厚度，計算長度，圖中作出定位點(diǎn)。

④畫出節(jié)點(diǎn)板，將各定位點(diǎn)都包括在內(nèi)。

⑤適當(dāng)調(diào)整焊縫厚度、長度，重新驗算?！?.7桁架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計9.7.1節(jié)點(diǎn)設(shè)計步驟和一般設(shè)計91

①各桿件的形心線應(yīng)盡量與屋架的幾何軸線重合，并交于節(jié)點(diǎn)中心，以避免由于偏心而產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)附加彎矩。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)。

②弦桿材料規(guī)格沿長度變化時，屋架軸線取在兩種材料的重心線中間，偏心不超過較大弦桿截面高度的5％。圖9.7.1弦桿截面改變時的軸線位置③節(jié)點(diǎn)板形式簡單，應(yīng)優(yōu)先采用矩形、梯形、平行四邊形，避免凹角。圖9.7.2節(jié)點(diǎn)板的外形（2）節(jié)點(diǎn)設(shè)計原則

①各桿件的形心線應(yīng)盡量與屋架的幾何軸線重合，并交于節(jié)92④角鋼端部的切割一般垂直于它的軸線，可切去部分肢，但絕不允許垂直肢完全切去而留下平行的斜切肢。圖9.7.3角鋼端部的切割圖9.7.4節(jié)點(diǎn)板焊縫的位置

⑤斜桿與弦桿連接，盡可能避免較大的偏心。

⑥繪制大樣（1:10～1:5）④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93腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫按角鋼角焊縫承受軸心力方法計算。節(jié)點(diǎn)板應(yīng)伸出弦桿10～15mm以便焊接。弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫，應(yīng)考慮承受弦桿相鄰節(jié)間內(nèi)力之差，按下式計算:腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫按角鋼角焊縫承受軸心力方法計算。節(jié)點(diǎn)板941.上弦節(jié)點(diǎn)

上弦節(jié)點(diǎn)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ΔN與集中荷載F的共同作用。

假定集中荷載為F，對梯形屋架上弦節(jié)點(diǎn)計算時，忽略坡度的影響，認(rèn)為F垂直于上弦。因上弦節(jié)點(diǎn)上擱置屋面板或檁條，節(jié)點(diǎn)板需縮進(jìn)角鋼肢背，縮進(jìn)的距離（0.6～1.0）t

，節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)后用槽焊縫連接，計算時槽焊縫可作為兩條焊縫(hf＝t

/2)，強(qiáng)度設(shè)計值乘以0.8的折減系數(shù)。圖9.7.7屋架上弦節(jié)點(diǎn)F9.7.2節(jié)點(diǎn)計算和構(gòu)造

節(jié)點(diǎn)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(diǎn)板的形狀和尺寸。1.上弦節(jié)點(diǎn)

上弦節(jié)點(diǎn)常有大型屋面板或檁條95

上弦桿可按下述的近似方法進(jìn)行計算：集中荷載F由肢背槽焊縫承受，上弦節(jié)點(diǎn)相鄰節(jié)間的內(nèi)力差N1－N2由角鋼肢尖與節(jié)點(diǎn)板的角焊縫承受，考慮偏心力矩M＝Ne的作用。肢背:（9.7.4）肢尖:

（9.7.5）肢尖:

上弦節(jié)點(diǎn)的腹桿與節(jié)點(diǎn)的的連接焊縫長度（