钢结构设计PPT课件

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1、第第第第七七七七章章章章7.1 厂房结构的形式和布置厂房结构的形式和布置7.2 厂房结构的框架形式厂房结构的框架形式7.3 屋盖结构屋盖结构7.4 框架柱设计特点框架柱设计特点7.5 轻型门式刚架结构轻型门式刚架结构7.6 吊车梁设计特点吊车梁设计特点7.7 墙架体系墙架体系目 录大纲要求 掌握掌握厂房的结构形式和柱网布置及计算单元的确定；厂房的结构形式和柱网布置及计算单元的确定；了解钢屋架的外形及腹杆形式；了解钢屋架的外形及腹杆形式；掌握掌握屋盖支撑的作用屋盖支撑的作用和设置原则、和设置原则、钢屋架钢屋架的节点设计。的节点设计。 掌握掌握横向排架横向排架及其梁柱截面的确定；理解横向排架及其梁

2、柱截面的确定；理解横向排架的计算原理、的计算原理、柱间支撑柱间支撑的布置。的布置。 了解了解吊车梁吊车梁的内力计算及构造设计。的内力计算及构造设计。 了解了解墙架墙架的内力计算及构造设计。的内力计算及构造设计。 7.1 厂房结构的形式和布置厂房结构的形式和布置 7.1.1 厂房结构的组成厂房结构的组成 厂房结构一般是由屋盖结构、柱、吊车梁及制动体系、厂房结构一般是由屋盖结构、柱、吊车梁及制动体系、支撑系统及墙架等构件组成的支撑系统及墙架等构件组成的空间体系空间体系空间体系空间体系。（1）横向排架横向排架：柱与横梁或屋架组成：柱与横梁或屋架组成（2）屋盖结构屋盖结构：屋架、屋架支撑系统以及横向框

3、架横梁、：屋架、屋架支撑系统以及横向框架横梁、托架、中间屋架、天窗架、檩条及屋面材料等。托架、中间屋架、天窗架、檩条及屋面材料等。（3）支撑系统支撑系统：屋架支撑和柱间支撑，保证厂房结构必：屋架支撑和柱间支撑，保证厂房结构必需的刚度和整体稳定性需的刚度和整体稳定性（4）吊车梁吊车梁及制动体系及制动体系（5）墙架墙架（6）其他：）其他：抗风柱抗风柱抗风柱抗风柱、摇摆柱摇摆柱摇摆柱摇摆柱及工艺要求的操作平台。及工艺要求的操作平台。单层厂房动单层厂房动画画.swf.swf抗风柱抗风柱吊车梁吊车梁缝缝 脱开脱开吊车梁吊车梁屋盖体系分类屋盖体系分类:无檩屋盖无檩屋盖：屋面荷载直接通过大型屋面板传递给屋架

4、：屋面荷载直接通过大型屋面板传递给屋架 优点：屋盖横向刚度大，整体性好，构造简单，施工优点：屋盖横向刚度大，整体性好，构造简单，施工方便等；方便等； 缺点：屋盖自重大，缺点：屋盖自重大，不利于抗震不利于抗震，其多用于有桥式吊，其多用于有桥式吊车的厂房屋盖中。车的厂房屋盖中。有檩屋盖有檩屋盖：当屋面采用：当屋面采用轻型材料轻型材料如石棉瓦、瓦楞铁、压型如石棉瓦、瓦楞铁、压型钢板和铁丝网水泥槽板等时，屋面荷载要钢板和铁丝网水泥槽板等时，屋面荷载要通过檩条通过檩条再传递再传递给屋架给屋架 优点：构件重量轻，用料省；优点：构件重量轻，用料省； 缺点：屋盖构件数量较多，构造较复杂，缺点：屋盖构件数量较多

5、，构造较复杂， 整体刚度较差。整体刚度较差。檩条承板屋架梁承板屋架支撑体系屋架支撑体系檩条檩条：冷弯薄壁型钢冷弯薄壁型钢压压型钢板（型钢板（0.8mm1.5mm）轻轻钢结构厂房钢结构厂房 由基础由基础、梁梁、柱、檩条、柱、檩条、屋面、屋面和墙体组成和墙体组成。 一般一般采用采用门式刚架门式刚架、屋架和网架屋架和网架为承重结构，为承重结构，其上设其上设檩条、屋面板檩条、屋面板( (或板檩合一的轻质大型屋或板檩合一的轻质大型屋面板面板) )，下设柱，下设柱( (对刚架则对刚架则梁柱合一梁柱合一) )、基础，柱、基础，柱外侧有轻质墙架，柱内侧可设吊车梁外侧有轻质墙架，柱内侧可设吊车梁。轻轻钢结构厂房

6、的构件形式钢结构厂房的构件形式 刚架：刚架：刚架：刚架：梁柱合一。实梁柱合一。实梁柱合一。实梁柱合一。实腹式和结构式。实腹式的钢腹式和结构式。实腹式的钢腹式和结构式。实腹式的钢腹式和结构式。实腹式的钢架的横截面一般为工字形：结构式的横截面为矩形架的横截面一般为工字形：结构式的横截面为矩形架的横截面一般为工字形：结构式的横截面为矩形架的横截面一般为工字形：结构式的横截面为矩形或或或或三角形。三角形。三角形。三角形。 檩条：檩条：檩条：檩条：主要主要主要主要有实腹式、空腹式和绗架式等。一般有实腹式、空腹式和绗架式等。一般有实腹式、空腹式和绗架式等。一般有实腹式、空腹式和绗架式等。一般应优先选用冷弯

7、薄壁型钢檩条。按部位区分为墙面应优先选用冷弯薄壁型钢檩条。按部位区分为墙面应优先选用冷弯薄壁型钢檩条。按部位区分为墙面应优先选用冷弯薄壁型钢檩条。按部位区分为墙面檩条和屋面檩条檩条和屋面檩条檩条和屋面檩条檩条和屋面檩条。 支撑支撑支撑支撑：采用张紧的十字交叉圆钢组成，用特制的采用张紧的十字交叉圆钢组成，用特制的采用张紧的十字交叉圆钢组成，用特制的采用张紧的十字交叉圆钢组成，用特制的连接件与梁柱腹板连接。连接用不同的夹角。连接件与梁柱腹板连接。连接用不同的夹角。连接件与梁柱腹板连接。连接用不同的夹角。连接件与梁柱腹板连接。连接用不同的夹角。7.1.3 厂房结构柱网及伸缩缝的布置厂房结构柱网及伸缩

8、缝的布置 7.1.3.1 柱网布置 原则原则：（：（1）满足）满足工艺要求工艺要求； （2）满足）满足结构要求结构要求：横向刚架或排架；：横向刚架或排架； （3）符合）符合经济合理要求经济合理要求； （4）符合结构规定要求（标准化要求）：一）符合结构规定要求（标准化要求）：一般为般为6m，12m，也可，也可“抽柱抽柱”处理。处理。 7.1.2 厂房结构设计步骤厂房结构设计步骤 结构方案结构方案静力计算静力计算 构件及连接计算构件及连接计算绘制施工图绘制施工图尽可能的采用标准图集尽可能的采用标准图集此处抽柱此处抽柱托架托架 屋架的跨度和间距屋架的跨度和间距取决于取决于柱网布置，柱网布置取决柱网布

9、置，柱网布置取决于建筑物于建筑物工艺要求工艺要求和和经济要求经济要求。 常用尺寸常用尺寸 横向跨度横向跨度： 12, 18, 24, 30, 36 （基本跨度）（基本跨度） 15 21 27 33 （扩展跨度）（扩展跨度） 纵向纵向柱距柱距 (m) 重钢厂房：重钢厂房： 6, 12 轻钢厂房：轻钢厂房： 18, 24图图2-2 2-2 柱网布置柱网布置计算单元计算单元7.1.3.2 缝的设置缝的设置（1）温度伸缩缝）温度伸缩缝 当当厂厂房房平平面面尺尺寸寸较较大大时时，为为避避免免过过大大的的温温度度变变形形和和应应力力，应在厂房的横向和纵向设置温度伸缩缝。，应在厂房的横向和纵向设置温度伸缩缝

10、。 温度区段长度见温度区段长度见P166表表7.1。 伸伸缩缩缝缝的的做做法法：从从基基基基础础础础顶顶顶顶面面面面或或或或地地地地面面面面开开开开始始始始，将将相相邻邻区区段段上上部部结结构构的的构构件件完完全全分分开开。根根据据温温温温差差差差和和和和结结结结构构构构的的的的具具具具体体体体情情情情况况况况设置设置设置设置，可取，可取3060mm。 措施：（措施：（1）双柱方案（砌体中为双墙方案）；）双柱方案（砌体中为双墙方案）； （2）调整柱距，出挑檩条。）调整柱距，出挑檩条。 注意：注意：注意：注意：尽可能地避免设置纵向伸缩缝尽可能地避免设置纵向伸缩缝？ 结构情况结构情况 纵向温度区段

11、纵向温度区段(垂直屋架或垂直屋架或构架跨度方向构架跨度方向)横向温度区段横向温度区段(屋架或屋架或构架跨度方向构架跨度方向)柱顶刚接柱顶刚接柱顶铰接柱顶铰接 采暖房屋和非采采暖房屋和非采暖地区的房屋暖地区的房屋 热车间和采暖地热车间和采暖地区的非采暖房屋区的非采暖房屋 露天露天结构结构 220120150180100125120-表表1 温度区段长度表温度区段长度表(m) 温度区段长度温度区段长度 220M 220M（2）防震缝）防震缝 目的目的目的目的：保证缝两侧构件在地震时：保证缝两侧构件在地震时不会相互碰撞不会相互碰撞。 因因此此，防防震震缝缝地地宽宽度度按按厂厂房房高高度度和和地地震震

12、设设计计烈烈度度等等情情况况设设定定。一一般般单单层层厂厂房房为为5090mm，纵纵横横跨跨交接处交接处100150mm。 做法做法做法做法：同温度伸缩缝：同温度伸缩缝 注意注意注意注意：高层钢结构建筑中不宜设置防震缝：高层钢结构建筑中不宜设置防震缝？（3）沉降缝）沉降缝 目的目的目的目的：使承载相差较大的两部份建筑能各自发生沉降。：使承载相差较大的两部份建筑能各自发生沉降。 做法做法做法做法：把缝两侧的结构；连同基础一起分开。：把缝两侧的结构；连同基础一起分开。 实实实实际际际际：1）多多跨跨厂厂房房结结构构中中，通通常常将将跨跨度度较较大大且且受受起起重重量较重的一侧同跨度小，起重量小的一

13、层分开；量较重的一侧同跨度小，起重量小的一层分开； 2）厂房和办公用房分开。）厂房和办公用房分开。（4）综合考虑）综合考虑 对三缝应综合考虑，用对三缝应综合考虑，用一缝代替三缝一缝代替三缝一缝代替三缝一缝代替三缝 。某汽车厂房平面图某汽车厂房平面图图片桁架檩条7.2 厂房结构的框架形式厂房结构的框架形式 7.2.1 7.2.1 厂房结构的类型厂房结构的类型厂房结构的类型厂房结构的类型 单跨、双跨和多跨单跨、双跨和多跨 梁柱铰接梁柱铰接（排架排架）和）和梁柱刚接梁柱刚接（刚架刚架）。）。 梁柱铰接：梁柱铰接： 优点优点：对支座沉降反应较小；：对支座沉降反应较小； 节点简单，端点无弯矩；下弦受拉节

14、点简单，端点无弯矩；下弦受拉 缺点缺点：横向刚度较差，柱底弯矩大。：横向刚度较差，柱底弯矩大。 适合适合：高度较低，刚度容易满足，吊车小。：高度较低，刚度容易满足，吊车小。梁柱刚接梁柱刚接：（刚架）具有良好的横向刚度，但对：（刚架）具有良好的横向刚度，但对支座不均匀沉降及温度作用支座不均匀沉降及温度作用比较敏感，需采取防比较敏感，需采取防止不均匀沉降的措施。止不均匀沉降的措施。适合适合：厂房高，吊车大，：厂房高，吊车大，刚度要求高（整体变形小），刚度要求高（整体变形小），单跨厂房常用刚接。单跨厂房常用刚接。刚架多跨排架 轻钢厂房轻钢厂房：采用的门式刚架属于横梁与柱刚接，而：采用的门式刚架属于横

15、梁与柱刚接，而且由于结构自重与传统单层厂房钢结构相比大为减轻，且由于结构自重与传统单层厂房钢结构相比大为减轻，沉降问题不甚严重，因而是一种较好的结构形式。沉降问题不甚严重，因而是一种较好的结构形式。7.2.1.1 主要尺寸主要尺寸（1）跨度）跨度 L0=LK+2S (7.1) S=B+D+b1/2 (7.2)7.2.1横向框架的主要尺寸及计算简图横向框架的主要尺寸及计算简图 （2）柱脚底面至横梁下弦底部距离）柱脚底面至横梁下弦底部距离H H=h1+h2+h3 (7.3) （3）计算简图）计算简图 计算跨度计算跨度L(或或L1、 L2)取两上柱轴线间的距离。取两上柱轴线间的距离。 几何高度几何高

16、度H1、H2的确定，的确定，取决于横梁（或屋盖）与取决于横梁（或屋盖）与柱的连接形式柱的连接形式：刚接刚接还是还是铰接？铰接？ 有限刚度有限刚度：对柱顶的横向荷载，当满足下式的条件时，可：对柱顶的横向荷载，当满足下式的条件时，可近似认为近似认为横梁的刚度为无穷大横梁的刚度为无穷大，即，即柱顶刚接柱顶刚接；否则横梁刚度；否则横梁刚度按有限刚度考虑：按有限刚度考虑： KAB/KAC4 （7.5） 式式中中：KAB横横梁梁远远端端固固定定使使近近端端A点点转转动动单单位位角角时时在在A点点所所需需施施加加的的力力矩矩值值；KAC柱柱在在A点点转转动动单单位位角角时时在在A点点所所需需施施加加的的力矩

17、值；力矩值； 类似：类似：梁柱线刚度比；梁柱线刚度比；P147公式（公式（6.23）（6.24）。）。 高度高度H：柱顶：柱顶刚接刚接时，可取为柱脚底面至框架下弦轴线的距离时，可取为柱脚底面至框架下弦轴线的距离(横梁假定为无限刚性横梁假定为无限刚性)，或柱脚底面至横梁端部形心的距离，或柱脚底面至横梁端部形心的距离(横梁横梁为有限刚性为有限刚性）；柱顶）；柱顶铰接铰接时，应取为柱脚底面至横梁主要支承节时，应取为柱脚底面至横梁主要支承节点间距离。点间距离。 对对阶形柱阶形柱应以肩梁上表面作分界线将应以肩梁上表面作分界线将H划分为上部柱高度划分为上部柱高度H1和和下部柱高度下部柱高度H2。 （3）计

18、算高度）计算高度H0的确定的确定 H0= H 为为柱柱的的计计算算长长度度系系数数；与与柱柱上上下下端端约约束束程程度度K值值有有关关。K为为柱柱端端的的梁梁柱柱线线刚刚度度比比，详详见见P147式式（6.236.24）以及以及P149。 （4）计算简图）计算简图 计算单元计算单元7.2.2 横向框架荷载和内力横向框架荷载和内力 7.2.2.1 荷载荷载 永久荷载永久荷载永久荷载永久荷载：屋盖系统、柱、吊车梁系统、墙架、墙板及：屋盖系统、柱、吊车梁系统、墙架、墙板及设备管道等的自重。设备管道等的自重。 可变荷载可变荷载可变荷载可变荷载：风荷载、雪荷载、积灰荷载、屋面均布活荷：风荷载、雪荷载、积

19、灰荷载、屋面均布活荷载、吊车荷载、地震荷载等。载、吊车荷载、地震荷载等。 冰裹荷载冰裹荷载 温度应力、基础不均匀沉降、纵向荷载、吊车荷载。温度应力、基础不均匀沉降、纵向荷载、吊车荷载。 雪荷载雪荷载雪荷载雪荷载一般不与屋面均布活荷载一般不与屋面均布活荷载同时考虑同时考虑同时考虑同时考虑，积灰荷载与，积灰荷载与雪荷载或屋面均布活荷载两者中的雪荷载或屋面均布活荷载两者中的较大者较大者较大者较大者同时考虑。同时考虑。 7.2.2.2 内力分析和组合内力分析和组合 分析：分析：按结构力学的方法进行，也可利用现成的图按结构力学的方法进行，也可利用现成的图表或计算机程序分析框架内力。表或计算机程序分析框架

20、内力。 内力不利组合：控制截面内力不利组合：控制截面 （1）上段柱和下段柱的上下端截面中的弯矩）上段柱和下段柱的上下端截面中的弯矩M、轴、轴向力向力N和剪力和剪力V。 （2）柱脚锚固螺栓的计算内力。）柱脚锚固螺栓的计算内力。 （3）柱与屋架刚接柱与屋架刚接柱与屋架刚接柱与屋架刚接时，时，4种种最不利的横梁最不利的横梁M、V进行组合：进行组合： （a）使屋架下弦杆产生最大压力；）使屋架下弦杆产生最大压力； （b）使屋架上弦杆产生最大压力，同时也使下弦杆产）使屋架上弦杆产生最大压力，同时也使下弦杆产生最大拉力；生最大拉力； （c、d）使腹杆产生最大拉力或最大压力。）使腹杆产生最大拉力或最大压力。

21、考虑施工情况，但只考虑屋面恒荷载所产生的支座端弯考虑施工情况，但只考虑屋面恒荷载所产生的支座端弯矩和水平力的不利作用，矩和水平力的不利作用，不考虑它的有利作用不考虑它的有利作用不考虑它的有利作用不考虑它的有利作用。 组合系数：组合系数： 一般采用简化规则由可变荷载效应控制的组合：一般采用简化规则由可变荷载效应控制的组合： （1） 恒荷载恒荷载+1.0可变荷载；可变荷载； 组合系数组合系数 （2）恒荷载）恒荷载+0.9(可变荷载可变荷载1+可变荷载可变荷载2) （3）地震区应参照）地震区应参照建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范进行进行偶然组合偶然组合偶然组合偶然组合。 （4）对单层吊车的厂房，）对

22、单层吊车的厂房， 垂直轮压及横向水平力垂直轮压及横向水平力一般根据一般根据同一同一跨间、两台满载吊车并排运行跨间、两台满载吊车并排运行的不利情况考虑，对多跨厂房一般的不利情况考虑，对多跨厂房一般只考虑只考虑4台吊车台吊车作用。作用。 当对采用两台及两台以上吊车的竖向和水平荷载组合时，当对采用两台及两台以上吊车的竖向和水平荷载组合时，应根据参与组合的应根据参与组合的吊车台数吊车台数吊车台数吊车台数及其及其工作制工作制工作制工作制，乘以相应的，乘以相应的折减系数折减系数折减系数折减系数。 吊车工作制（吊车工作制（A1A8 共共8级）级）工作级别是以工作级别是以起重机的寿命为标准起重机的寿命为标准，

23、在荷载不同、作用，在荷载不同、作用频次不同的情况下，具有相同寿命的起重机划分在同一级别。频次不同的情况下，具有相同寿命的起重机划分在同一级别。划分工作级别划分工作级别目的目的是为设计、制造和用户的选用之间提是为设计、制造和用户的选用之间提供合理、统一的技术基础和参考标准，进而取得较好的安全供合理、统一的技术基础和参考标准，进而取得较好的安全和经济效果，使起重机的工作状态得到比较准确的反映和经济效果，使起重机的工作状态得到比较准确的反映。7.2.3框架柱的类型框架柱的类型按结构形式可分为按结构形式可分为等截面柱等截面柱等截面柱等截面柱、阶形柱阶形柱阶形柱阶形柱和和分离式柱分离式柱分离式柱分离式柱

24、三大类。三大类。等截面柱等截面柱等截面柱等截面柱有实腹式和格构式两种。将吊车梁支于牛腿上，构有实腹式和格构式两种。将吊车梁支于牛腿上，构造简单，但造简单，但吊车竖向荷载偏心大吊车竖向荷载偏心大吊车竖向荷载偏心大吊车竖向荷载偏心大，只适用于吊车起重量，只适用于吊车起重量Q150kN，或无吊车且厂房高度较小的轻型厂房中。，或无吊车且厂房高度较小的轻型厂房中。实腹式实腹式格构式格构式 阶形柱阶形柱阶形柱阶形柱也可分为也可分为实腹式和格构式实腹式和格构式两种。由于吊车梁或吊车两种。由于吊车梁或吊车桁架支承在柱截面变化的肩梁处，桁架支承在柱截面变化的肩梁处，荷载偏心小荷载偏心小荷载偏心小荷载偏心小，构造

25、合理，其用，构造合理，其用钢量比等截面柱节省，因而在厂房中广泛应用。钢量比等截面柱节省，因而在厂房中广泛应用。 实腹式实腹式 格构式格构式 分离式柱分离式柱分离式柱分离式柱构造简单，制作和安装比较方便，但用钢量比阶构造简单，制作和安装比较方便，但用钢量比阶形柱多，且刚度较差，只宜用于吊车轨顶标高低于形柱多，且刚度较差，只宜用于吊车轨顶标高低于10m，且吊，且吊车起重量车起重量Q750kN的情况，或者相邻两跨吊车的轨顶标高相差的情况，或者相邻两跨吊车的轨顶标高相差很悬殊，而低跨吊车的起重量很悬殊，而低跨吊车的起重量Q500kN的特殊情况。的特殊情况。 实腹式实腹式 格构式格构式 7.2.4 纵向

26、框架的柱间支撑纵向框架的柱间支撑 7.2.4.1 7.2.4.1 柱间支撑的作用和布置柱间支撑的作用和布置柱间支撑的作用和布置柱间支撑的作用和布置 柱间支撑与厂房框架柱相连接，其柱间支撑与厂房框架柱相连接，其作用作用： 组成坚强的纵向构架，保证厂房的组成坚强的纵向构架，保证厂房的纵向刚度纵向刚度纵向刚度纵向刚度； 承受厂房承受厂房纵向荷载纵向荷载纵向荷载纵向荷载（风荷载、吊车纵向水平荷载及温（风荷载、吊车纵向水平荷载及温度应力、地震力等），并传至基础；度应力、地震力等），并传至基础； 可作为框架柱在框架平面外的支点，减少柱在框架平可作为框架柱在框架平面外的支点，减少柱在框架平面外的面外的计算长

27、度计算长度计算长度计算长度。 柱间支撑由两部分组成：在吊车梁以上的部分称为柱间支撑由两部分组成：在吊车梁以上的部分称为上层支撑上层支撑上层支撑上层支撑，吊车梁以下部分称为吊车梁以下部分称为下层支撑下层支撑下层支撑下层支撑。 下层柱间支撑与柱和吊车梁一起在纵向组成下层柱间支撑与柱和吊车梁一起在纵向组成刚性很大的悬臂刚性很大的悬臂刚性很大的悬臂刚性很大的悬臂桁架桁架桁架桁架。 设置位置：设置位置：设置位置：设置位置：1）厂房较长厂房较长厂房较长厂房较长，下层支撑下层支撑应该设在应该设在温度区段中部温度区段中部温度区段中部温度区段中部。 2）当）当吊车位置高吊车位置高吊车位置高吊车位置高而车间而车间

28、总长度又很短时总长度又很短时总长度又很短时总长度又很短时：下层支撑设在两端：下层支撑设在两端不会产生很大的温度应力，而对厂房纵向刚度却能提高很多，不会产生很大的温度应力，而对厂房纵向刚度却能提高很多，这时放在两端才是合理的。这时放在两端才是合理的。（3） 温度区段温度区段90m时，中央设一道下层支撑时，中央设一道下层支撑(a)； 温度区段温度区段90m，在，在1/3处各设一道支撑处各设一道支撑(b)，以免传力路程，以免传力路程太长。太长。7.2.4.2 柱间支撑的形式和计算柱间支撑的形式和计算十字交叉式、八字式、门架式等十字交叉式、八字式、门架式等十字交叉式：构造简单、传力直接、用料节省，最为

29、普遍。十字交叉式：构造简单、传力直接、用料节省，最为普遍。八字式、门架式八字式、门架式（1） 荷载荷载承受水平荷载承受水平荷载上层柱间支撑：承受山墙传来的风荷载；上层柱间支撑：承受山墙传来的风荷载；下层柱间支撑：风荷载、吊车的纵向水平荷载。下层柱间支撑：风荷载、吊车的纵向水平荷载。（2）计算）计算 根据具体情况按根据具体情况按轴心受力构件轴心受力构件轴心受力构件轴心受力构件（拉杆或（拉杆或压杆压杆）设计。）设计。7.3 屋盖结构屋盖结构7.3.1 屋盖结构的形式屋盖结构的形式7.3.1.1 7.3.1.1 屋盖结构体系屋盖结构体系屋盖结构体系屋盖结构体系 (1) (1) 无檩屋盖无檩屋盖无檩屋

30、盖无檩屋盖：一般用于预应力混凝土大型屋面板等重型：一般用于预应力混凝土大型屋面板等重型屋面，跨度通常采用屋面，跨度通常采用6m，有条件时也可采用，有条件时也可采用12m。 屋面刚度大，耐久性也高，但自重大屋面刚度大，耐久性也高，但自重大屋面刚度大，耐久性也高，但自重大屋面刚度大，耐久性也高，但自重大，从而使屋架和柱，从而使屋架和柱的荷载增加，且由于大型屋面板与屋架上弦杆的的荷载增加，且由于大型屋面板与屋架上弦杆的焊接焊接焊接焊接常常常常得不到保证，只能得不到保证，只能有限地考虑它的空间作用，屋盖支撑不有限地考虑它的空间作用，屋盖支撑不有限地考虑它的空间作用，屋盖支撑不有限地考虑它的空间作用，屋

31、盖支撑不能取消能取消能取消能取消。 对比：砌体中刚性、弹性和钢弹性方案对比：砌体中刚性、弹性和钢弹性方案对比：砌体中刚性、弹性和钢弹性方案对比：砌体中刚性、弹性和钢弹性方案 我国将砌体结构房屋根据房屋的刚度分为三我国将砌体结构房屋根据房屋的刚度分为三种计算方案：刚性方案、弹性方案和刚弹性方案。种计算方案：刚性方案、弹性方案和刚弹性方案。 横墙较多且间距较小，其屋盖和层间楼盖可横墙较多且间距较小，其屋盖和层间楼盖可以视作结构的横隔板，这种房屋属于刚性结构；以视作结构的横隔板，这种房屋属于刚性结构；横墙很少、间距超过一定范围的则属于弹性结构。横墙很少、间距超过一定范围的则属于弹性结构。(2)(2)

32、有檩屋盖有檩屋盖有檩屋盖有檩屋盖：常用于：常用于轻型屋面材料轻型屋面材料轻型屋面材料轻型屋面材料的情况。如压型钢板、的情况。如压型钢板、压型铝合金板、石棉瓦、瓦楞铁皮。压型铝合金板、石棉瓦、瓦楞铁皮。制作方便，施工速度快。制作方便，施工速度快。当压型钢板或压型铝板与檩条进行可靠连接后，形成一当压型钢板或压型铝板与檩条进行可靠连接后，形成一深梁深梁深梁深梁，能有效地传递屋面纵横方向的，能有效地传递屋面纵横方向的水平力水平力水平力水平力(包括风荷载及包括风荷载及吊车制动力等吊车制动力等)，能提高屋面的整体刚度能提高屋面的整体刚度能提高屋面的整体刚度能提高屋面的整体刚度。这一现象可称为。这一现象可称

33、为应力蒙皮效应应力蒙皮效应应力蒙皮效应应力蒙皮效应。随着我国随着我国冷弯薄壁型钢结构设计规范冷弯薄壁型钢结构设计规范冷弯薄壁型钢结构设计规范冷弯薄壁型钢结构设计规范的颁布，在墙的颁布，在墙面、屋面均采用压型钢板作围护材料的房屋设计中已逐步面、屋面均采用压型钢板作围护材料的房屋设计中已逐步开始开始考虑应力蒙皮效应考虑应力蒙皮效应考虑应力蒙皮效应考虑应力蒙皮效应对屋面刚度的贡献。对屋面刚度的贡献。7.3.1.2屋架的形式屋架的形式三角形、梯形、平行弦和人字形平面桁架等。三角形、梯形、平行弦和人字形平面桁架等。桁架应用极广，适应跨度范围桁架应用极广，适应跨度范围(6m，60m)非常大。非常大。平面桁

34、架结构是由上下弦杆和腹杆组成，平面桁架结构是由上下弦杆和腹杆组成，相当于掏去中相当于掏去中相当于掏去中相当于掏去中间部分未充分受力材料的简支梁间部分未充分受力材料的简支梁间部分未充分受力材料的简支梁间部分未充分受力材料的简支梁。在桁架内部，在桁架内部，则上弦受压，下弦受拉，由此形成力偶平则上弦受压，下弦受拉，由此形成力偶平则上弦受压，下弦受拉，由此形成力偶平则上弦受压，下弦受拉，由此形成力偶平衡外荷载产生的弯矩衡外荷载产生的弯矩衡外荷载产生的弯矩衡外荷载产生的弯矩。腹杆抵抗剪力腹杆抵抗剪力腹杆抵抗剪力腹杆抵抗剪力，拉压由桁架形式和，拉压由桁架形式和荷载作用形式确定。荷载作用形式确定。桁架实际受

35、力比较复杂，为简化计算采用桁架实际受力比较复杂，为简化计算采用三个假定三个假定三个假定三个假定：（1 1）组成桁架的所有各杆件连接节点）组成桁架的所有各杆件连接节点）组成桁架的所有各杆件连接节点）组成桁架的所有各杆件连接节点铰接点铰接点铰接点铰接点；（2 2）各杆都是直杆并在同一平面内，其）各杆都是直杆并在同一平面内，其）各杆都是直杆并在同一平面内，其）各杆都是直杆并在同一平面内，其轴线通过截面轴线通过截面轴线通过截面轴线通过截面重心重心重心重心； （3 3）所有外力都作用在节点上并在）所有外力都作用在节点上并在）所有外力都作用在节点上并在）所有外力都作用在节点上并在桁架平面内桁架平面内桁架平

36、面内桁架平面内。（1 1）桁架）桁架）桁架）桁架：受力合理，充分发挥材料性能。受力合理，充分发挥材料性能。受力合理，充分发挥材料性能。受力合理，充分发挥材料性能。桁架杆件虽轴向受力，但总体仍受弯曲控制。在桁架杆件虽轴向受力，但总体仍受弯曲控制。在桁架杆件虽轴向受力，但总体仍受弯曲控制。在桁架杆件虽轴向受力，但总体仍受弯曲控制。在均布节点荷载下，其均布节点荷载下，其均布节点荷载下，其均布节点荷载下，其上弦受压，下弦受拉上弦受压，下弦受拉上弦受压，下弦受拉上弦受压，下弦受拉，主要抵，主要抵，主要抵，主要抵抗弯矩，而抗弯矩，而抗弯矩，而抗弯矩，而腹杆则主要抵抗剪力腹杆则主要抵抗剪力腹杆则主要抵抗剪力

37、腹杆则主要抵抗剪力。（2 2）平行弦桁架：为等高桁架，）平行弦桁架：为等高桁架，）平行弦桁架：为等高桁架，）平行弦桁架：为等高桁架，“ “掏空的梁掏空的梁掏空的梁掏空的梁” ”。弦杆内力弦杆内力弦杆内力弦杆内力值随弯矩值大小而变化，值随弯矩值大小而变化，值随弯矩值大小而变化，值随弯矩值大小而变化，跨中大而支座跨中大而支座跨中大而支座跨中大而支座处小处小处小处小，差值较大。，差值较大。，差值较大。，差值较大。腹杆内力跨中小而支座处小腹杆内力跨中小而支座处小腹杆内力跨中小而支座处小腹杆内力跨中小而支座处小，差值较大。，差值较大。，差值较大。，差值较大。2 2）三角形桁架三角形桁架三角形桁架三角形桁

38、架：桁架高度由跨中向两端迅速：桁架高度由跨中向两端迅速：桁架高度由跨中向两端迅速：桁架高度由跨中向两端迅速( (直线形直线形直线形直线形) )变小，而弯矩变小，而弯矩变小，而弯矩变小，而弯矩( (抛物线形抛物线形抛物线形抛物线形) )变化较慢，变化较慢，变化较慢，变化较慢，故弦杆内力靠近跨故弦杆内力靠近跨故弦杆内力靠近跨故弦杆内力靠近跨中处小，而靠近支座处大中处小，而靠近支座处大中处小，而靠近支座处大中处小，而靠近支座处大，差值极大。，差值极大。，差值极大。，差值极大。因因高度变化大于剪力变化高度变化大于剪力变化高度变化大于剪力变化高度变化大于剪力变化，故，故腹杆受力腹杆受力腹杆受力腹杆受力情

39、况与矩情况与矩形桁架相反，即形桁架相反，即跨中小而支座处小，差值较大跨中小而支座处小，差值较大跨中小而支座处小，差值较大跨中小而支座处小，差值较大。 （3 3）梯形桁架梯形桁架梯形桁架梯形桁架：根据：根据：根据：根据跨中起拱高度的大小跨中起拱高度的大小跨中起拱高度的大小跨中起拱高度的大小，其内力，其内力，其内力，其内力变化变化变化变化摇摆于摇摆于摇摆于摇摆于平行弦梯形桁架与三角桁架之间。平行弦梯形桁架与三角桁架之间。平行弦梯形桁架与三角桁架之间。平行弦梯形桁架与三角桁架之间。小结：小结：小结：小结：上述三类桁架材料性能的应用均未能充分发上述三类桁架材料性能的应用均未能充分发上述三类桁架材料性能

40、的应用均未能充分发上述三类桁架材料性能的应用均未能充分发挥出来。挥出来。挥出来。挥出来。（4）弧形桁架：桁架的高度变化与弯矩图变化一致，）弧形桁架：桁架的高度变化与弯矩图变化一致，即上弦为抛物线形。即上弦为抛物线形。弦杆各节间内力全等，是弦杆各节间内力全等，是最理想的桁架形式最理想的桁架形式最理想的桁架形式最理想的桁架形式，但施但施工复杂，故较少采用。工复杂，故较少采用。腹杆全不受力，甚至可省去腹杆全不受力，甚至可省去腹杆全不受力，甚至可省去腹杆全不受力，甚至可省去。 小结：小结：小结：小结：在其它条件相同情况下，受力最合理，节点构造最简单，在其它条件相同情况下，受力最合理，节点构造最简单，用

41、料最经济，自重最轻，施工也可行的是用料最经济，自重最轻，施工也可行的是弧形或多边形格架弧形或多边形格架弧形或多边形格架弧形或多边形格架。但其上。但其上弦非直线制作较复杂，仅适用于较大跨度的情况。弦非直线制作较复杂，仅适用于较大跨度的情况。7.3.1.3 托架、天窗架形式托架、天窗架形式支承中间屋架的桁架称为支承中间屋架的桁架称为托架托架，托架一般采用平行弦桁，托架一般采用平行弦桁架，其腹杆采用带竖杆的人字形体系。架，其腹杆采用带竖杆的人字形体系。分为下承式、上承式、单壁式、双壁式。分为下承式、上承式、单壁式、双壁式。 为了满足为了满足为了满足为了满足采光采光采光采光和和和和通风通风通风通风的要

42、求，厂房中常设置天窗。的要求，厂房中常设置天窗。的要求，厂房中常设置天窗。的要求，厂房中常设置天窗。 可分为纵向天窗、横向天窗和井式天窗，一般常采用可分为纵向天窗、横向天窗和井式天窗，一般常采用可分为纵向天窗、横向天窗和井式天窗，一般常采用可分为纵向天窗、横向天窗和井式天窗，一般常采用纵纵纵纵向天窗向天窗向天窗向天窗。有时为了更好地有时为了更好地组织通风组织通风组织通风组织通风，避免房屋外面气流的干，避免房屋外面气流的干扰，对纵向天窗还设置有扰，对纵向天窗还设置有挡风板挡风板挡风板挡风板。7.3.2 屋盖支撑屋盖支撑 屋盖上弦横向水平支撑屋盖上弦横向水平支撑 屋盖下弦横向水平支撑屋盖下弦横向水

43、平支撑 屋盖下弦纵向水平支撑屋盖下弦纵向水平支撑 竖向支撑竖向支撑 系杆系杆上弦水平支撑 纵横向都有设置纵横向都有设置下弦水平支撑注意：对于轻型门式刚架注意：对于轻型门式刚架注意：对于轻型门式刚架注意：对于轻型门式刚架结构往往就不设了。结构往往就不设了。结构往往就不设了。结构往往就不设了。 纵横向都有设置纵横向都有设置纵横向都有设置纵横向都有设置=30m竖向支撑跨中设跨中设跨中设跨中设2 2 2 2道道道道30m系杆柱间支撑屋盖支撑作用示意图屋盖支撑作用示意图 a. 保证屋盖结构的保证屋盖结构的几何稳定性几何稳定性几何稳定性几何稳定性。 几何可变体几何可变体系屋架侧倾系屋架侧倾几何不变体几何不

44、变体系屋架稳定系屋架稳定(1)屋盖支撑的作用屋盖支撑的作用 b. b. 保证屋盖的保证屋盖的保证屋盖的保证屋盖的刚度和空间整体性刚度和空间整体性刚度和空间整体性刚度和空间整体性 横向水平支撑横向水平支撑：一个水平放置：一个水平放置：一个水平放置：一个水平放置( (或接近水平或接近水平或接近水平或接近水平放置放置放置放置) )的的的的桁架桁架桁架桁架，支座是柱或垂直支撑，支座是柱或垂直支撑，支座是柱或垂直支撑，支座是柱或垂直支撑 。纵向水平支撑纵向水平支撑：提高屋架平面内（横向）抗：提高屋架平面内（横向）抗：提高屋架平面内（横向）抗：提高屋架平面内（横向）抗弯刚度，使框架协同工作，形成弯刚度，使

45、框架协同工作，形成弯刚度，使框架协同工作，形成弯刚度，使框架协同工作，形成空间整体性空间整体性空间整体性空间整体性，减少横向水平荷载作用下的变形。减少横向水平荷载作用下的变形。减少横向水平荷载作用下的变形。减少横向水平荷载作用下的变形。c. 为弦杆提供适当的为弦杆提供适当的侧向支承点侧向支承点侧向支承点侧向支承点 支撑可作为屋架弦杆的侧向支承点，减小弦杆支撑可作为屋架弦杆的侧向支承点，减小弦杆在屋架在屋架平面外的计算长度平面外的计算长度，保证受压上弦杆的，保证受压上弦杆的侧向稳定侧向稳定，并使受拉下弦保持足够的侧向刚度。，并使受拉下弦保持足够的侧向刚度。 d. 承担并传递承担并传递水平荷载水平

46、荷载水平荷载水平荷载 如传递风荷载、悬挂吊车水平荷载和地震荷载。如传递风荷载、悬挂吊车水平荷载和地震荷载。e. 保证结构保证结构安装时的稳定与方便安装时的稳定与方便安装时的稳定与方便安装时的稳定与方便 （2）屋盖支撑的布置）屋盖支撑的布置 a.上弦横向上弦横向上弦横向上弦横向水平支撑水平支撑:在在有檩条有檩条有檩条有檩条或只或只采用大型屋面板采用大型屋面板采用大型屋面板采用大型屋面板的屋盖中都应设的屋盖中都应设置屋架置屋架上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑，当有天窗架时，天，当有天窗架时，天窗架上弦也应设置横向水平支撑。窗架上弦也应设置横向水平支撑。 设置在房屋的

47、两端设置在房屋的两端设置在房屋的两端设置在房屋的两端 ，一般设在第一个柱间或设，一般设在第一个柱间或设在第二个柱间，间距在第二个柱间，间距L060m；当当 L060m，尚应在中部增设，以符合此要求。，尚应在中部增设，以符合此要求。上弦横向水平支撑布置图上弦横向水平支撑布置图与上、下弦杆对应与上、下弦杆对应与上、下弦杆对应与上、下弦杆对应连接上弦横向水平支撑连接上弦横向水平支撑连接上弦横向水平支撑连接上弦横向水平支撑连接下弦横向水平支撑连接下弦横向水平支撑连接下弦横向水平支撑连接下弦横向水平支撑 b. b. 下弦横向下弦横向下弦横向下弦横向水平支撑水平支撑水平支撑水平支撑 （1 1）屋架间距）屋

48、架间距）屋架间距）屋架间距L L 12m12m，尚设，尚设，尚设，尚设屋架下弦横屋架下弦横屋架下弦横屋架下弦横向水平支撑向水平支撑向水平支撑向水平支撑； 但当屋架但当屋架但当屋架但当屋架跨度比较小跨度比较小跨度比较小跨度比较小，又无吊车或其他振，又无吊车或其他振，又无吊车或其他振，又无吊车或其他振动设备时，可动设备时，可动设备时，可动设备时，可不设下弦横向水平支撑不设下弦横向水平支撑不设下弦横向水平支撑不设下弦横向水平支撑。 b. b. 下弦横向下弦横向下弦横向下弦横向水平支撑水平支撑水平支撑水平支撑 （2 2）下弦横向水平支撑一般和上弦横向水）下弦横向水平支撑一般和上弦横向水）下弦横向水平支

49、撑一般和上弦横向水）下弦横向水平支撑一般和上弦横向水平平平平支撑支撑支撑支撑布置在同一柱间布置在同一柱间布置在同一柱间布置在同一柱间以形成空间稳定以形成空间稳定以形成空间稳定以形成空间稳定体系的基本组成部分。体系的基本组成部分。体系的基本组成部分。体系的基本组成部分。 b. b. 下弦横向下弦横向下弦横向下弦横向水平支撑水平支撑水平支撑水平支撑 （3 3） L L 12m12m时，由于在屋架下弦设置支时，由于在屋架下弦设置支时，由于在屋架下弦设置支时，由于在屋架下弦设置支撑不便，可不必设置下弦横向水平支撑，但上撑不便，可不必设置下弦横向水平支撑，但上撑不便，可不必设置下弦横向水平支撑，但上撑不

50、便，可不必设置下弦横向水平支撑，但上弦支撑应弦支撑应弦支撑应弦支撑应适当加强适当加强适当加强适当加强，并应用，并应用，并应用，并应用隅撑或系杆隅撑或系杆隅撑或系杆隅撑或系杆对对对对屋梁屋梁屋梁屋梁下弦侧向加以支承下弦侧向加以支承下弦侧向加以支承下弦侧向加以支承。（a a）屋盖间距为）屋盖间距为）屋盖间距为）屋盖间距为6m 6m （b b）屋盖间距为）屋盖间距为）屋盖间距为）屋盖间距为12m12m屋架上弦平面屋架上弦平面屋架上弦平面屋架上弦平面（4 4 4 4）当）当）当）当L L L L18m18m18m18m时，檀条跨度过大，宜设置时，檀条跨度过大，宜设置时，檀条跨度过大，宜设置时，檀条跨度

51、过大，宜设置纵向次纵向次纵向次纵向次桁架桁架桁架桁架，使主桁架，使主桁架，使主桁架，使主桁架( ( ( (屋架屋架屋架屋架) ) ) )与次桁架组成与次桁架组成与次桁架组成与次桁架组成纵横桁架体系纵横桁架体系纵横桁架体系纵横桁架体系，次桁架间再设置檩条或设置横梁及檩条。次桁架间再设置檩条或设置横梁及檩条。次桁架间再设置檩条或设置横梁及檩条。次桁架间再设置檩条或设置横梁及檩条。 同时，次桁架还对屋架下弦同时，次桁架还对屋架下弦同时，次桁架还对屋架下弦同时，次桁架还对屋架下弦平面外平面外平面外平面外提供支提供支提供支提供支承。承。承。承。 c. c. c. c. 纵向纵向纵向纵向水平支撑水平支撑水

52、平支撑水平支撑 当房屋较高、跨度较大、空间刚度要求较当房屋较高、跨度较大、空间刚度要求较高时，设有支承中间屋架的高时，设有支承中间屋架的托架托架有重级或大吨位有重级或大吨位的中级工作制桥式吊车、壁行吊车或有锻锤等的中级工作制桥式吊车、壁行吊车或有锻锤等较较大振动设备大振动设备置纵向水平支撑。置纵向水平支撑。存在较大的纵向水平荷载存在较大的纵向水平荷载 纵向水平支撑和横向水平支撑形成纵向水平支撑和横向水平支撑形成封闭体系封闭体系将大大提高房屋的纵向刚度将大大提高房屋的纵向刚度。下弦水平支撑布置图下弦水平支撑布置图 c. c. 纵向纵向纵向纵向水平支撑水平支撑水平支撑水平支撑 当当L12m时，纵向

53、水平支撑时，纵向水平支撑通常通常布置在布置在屋架下弦屋架下弦平面平面； c. c. 纵向纵向纵向纵向水平支撑水平支撑水平支撑水平支撑 但三角形屋架及端斜杆为下降式且主要支座但三角形屋架及端斜杆为下降式且主要支座设在上弦处的梯形屋架和人字形屋架，设在上弦处的梯形屋架和人字形屋架，也可以设也可以设置在上弦平面内置在上弦平面内。 L 12m时，纵向水平支撑时，纵向水平支撑宜宜布置在屋架的上布置在屋架的上弦平面内。弦平面内。d. d. 垂直支撑垂直支撑垂直支撑垂直支撑所有房屋中所有房屋中所有房屋中所有房屋中均应均应均应均应设置垂直支撑。设置垂直支撑。设置垂直支撑。设置垂直支撑。 梯形屋架在跨度梯形屋架

54、在跨度梯形屋架在跨度梯形屋架在跨度L L30m30m，三角形屋架在跨度，三角形屋架在跨度，三角形屋架在跨度，三角形屋架在跨度L L24m24m时，时，时，时，仅在跨度中央仅在跨度中央仅在跨度中央仅在跨度中央设置一道设置一道设置一道设置一道 ；当跨度大于上述数值时宜在；当跨度大于上述数值时宜在；当跨度大于上述数值时宜在；当跨度大于上述数值时宜在跨度跨度跨度跨度1 13 3附近或天窗架侧柱外附近或天窗架侧柱外附近或天窗架侧柱外附近或天窗架侧柱外设置两道设置两道设置两道设置两道 。d. d. 垂直支撑垂直支撑垂直支撑垂直支撑梯形屋架在跨度梯形屋架在跨度梯形屋架在跨度梯形屋架在跨度L L30m30m，

55、仅在跨度中央，仅在跨度中央，仅在跨度中央，仅在跨度中央设置一道设置一道设置一道设置一道 ；梯梯梯梯形屋架形屋架形屋架形屋架不分跨度大小，其不分跨度大小，其不分跨度大小，其不分跨度大小，其两端两端两端两端还应各设置一道，当有还应各设置一道，当有还应各设置一道，当有还应各设置一道，当有托架时则由托架代替托架时则由托架代替托架时则由托架代替托架时则由托架代替 。垂直支撑与垂直支撑与垂直支撑与垂直支撑与上、下弦横向水平支撑上、下弦横向水平支撑上、下弦横向水平支撑上、下弦横向水平支撑布置在布置在布置在布置在同一柱间同一柱间同一柱间同一柱间。屋架的垂直支撑布置屋架的垂直支撑布置虚线显示虚线显示虚线显示虚线

56、显示屋盖支撑布置图屋盖支撑布置图注意：主要在剖面图表示。注意：主要在剖面图表示。注意：主要在剖面图表示。注意：主要在剖面图表示。连接垂直支撑连接垂直支撑连接垂直支撑连接垂直支撑 f.系杆系杆 ：根据受力判断刚性和柔性系杆。：根据受力判断刚性和柔性系杆。刚性系杆：能承受刚性系杆：能承受拉力拉力拉力拉力也能承受也能承受压力压力压力压力的系杆。的系杆。柔性系杆：只能承受柔性系杆：只能承受拉力拉力拉力拉力的系杆。的系杆。作用：作用：作用：作用：为为没有参与没有参与没有参与没有参与组成空间稳定体的屋架提供组成空间稳定体的屋架提供上下弦的上下弦的侧向支承点侧向支承点侧向支承点侧向支承点。布置原则：布置原则

57、：布置原则：布置原则：在在垂直支撑的平面内垂直支撑的平面内一般设置上下弦系杆；一般设置上下弦系杆；屋脊节点屋脊节点及及主要支承节点主要支承节点处需设置处需设置刚性系杆刚性系杆，当屋架横向支撑设在端部第二柱间时，当屋架横向支撑设在端部第二柱间时，第一柱间第一柱间第一柱间第一柱间所所有系杆均应为有系杆均应为刚性系杆刚性系杆。天窗侧柱处及下弦跨中或跨中附近设置天窗侧柱处及下弦跨中或跨中附近设置柔性系杆柔性系杆；上弦横向水平支撑布置图上弦横向水平支撑布置图下弦水平支撑布置图下弦水平支撑布置图 各种支撑都是一个平面桁架平面桁架平面桁架平面桁架，桁架的腹杆一般采用交叉斜杆交叉斜杆交叉斜杆交叉斜杆 。（3

58、3） 屋盖支撑的杆件及支撑的计算原则屋盖支撑的杆件及支撑的计算原则竖腹杆：竖杆竖腹杆：竖杆弦杆：相邻屋架弦杆兼作弦杆：相邻屋架弦杆兼作横向支撑桁架的弦杆横向支撑桁架的弦杆腹杆腹杆支撑支撑桁架桁架 斜腹杆：支撑斜腹杆：支撑屋盖支撑受力比较小，屋盖支撑受力比较小，屋盖支撑受力比较小，屋盖支撑受力比较小，一般不进行内力计算一般不进行内力计算一般不进行内力计算一般不进行内力计算，杆件，杆件，杆件，杆件截面截面截面截面常按容许长细比常按容许长细比常按容许长细比常按容许长细比来选来选来选来选 。拉杆拉杆拉杆拉杆单角钢单角钢单角钢单角钢压杆压杆压杆压杆双角钢双角钢双角钢双角钢当支撑桁架受力较大，应当支撑桁架

59、受力较大，应当支撑桁架受力较大，应当支撑桁架受力较大，应按桁架体系计算内按桁架体系计算内按桁架体系计算内按桁架体系计算内力，按力，按力，按力，按图示拉杆（压杆退出工作）计算并据以选择截面。图示拉杆（压杆退出工作）计算并据以选择截面。图示拉杆（压杆退出工作）计算并据以选择截面。图示拉杆（压杆退出工作）计算并据以选择截面。 桁架的内力计算桁架的内力计算桁架杆件的计算长度桁架杆件的计算长度杆件截面选择杆件截面选择一般构造要求一般构造要求桁架节点设计桁架节点设计桁架节点设计桁架节点设计桁架施工图桁架施工图桁架施工图桁架施工图 7.3.3 简支屋架设计简支屋架设计1. 1.荷载分项系数及组合系数按现行荷

60、载分项系数及组合系数按现行荷载分项系数及组合系数按现行荷载分项系数及组合系数按现行荷载规范荷载规范荷载规范荷载规范选取。选取。选取。选取。2. 2.按节点荷载作用下的按节点荷载作用下的按节点荷载作用下的按节点荷载作用下的铰接平面桁架铰接平面桁架铰接平面桁架铰接平面桁架分析内力，常用的分析内力，常用的分析内力，常用的分析内力，常用的内力分析方法有图解法、解析法、电算。具体分析时，内力分析方法有图解法、解析法、电算。具体分析时，内力分析方法有图解法、解析法、电算。具体分析时，内力分析方法有图解法、解析法、电算。具体分析时，可先分别计算可先分别计算可先分别计算可先分别计算全跨全跨全跨全跨和和和和半跨

61、半跨半跨半跨单位节点荷载作用下的内力，单位节点荷载作用下的内力，单位节点荷载作用下的内力，单位节点荷载作用下的内力，根据不同的根据不同的根据不同的根据不同的荷载组合荷载组合荷载组合荷载组合，列表计算。，列表计算。，列表计算。，列表计算。 桁架实际受力比较复杂，为简化计算采用桁架实际受力比较复杂，为简化计算采用桁架实际受力比较复杂，为简化计算采用桁架实际受力比较复杂，为简化计算采用三个假定三个假定三个假定三个假定： （1 1）组成桁架的所有各杆件连接节点）组成桁架的所有各杆件连接节点）组成桁架的所有各杆件连接节点）组成桁架的所有各杆件连接节点铰接点铰接点铰接点铰接点； （2 2）各杆都是直杆并在

62、同一平面内，其）各杆都是直杆并在同一平面内，其）各杆都是直杆并在同一平面内，其）各杆都是直杆并在同一平面内，其轴线通过中心轴线通过中心轴线通过中心轴线通过中心； （3 3）所有外力都作用在节点上并在）所有外力都作用在节点上并在）所有外力都作用在节点上并在）所有外力都作用在节点上并在桁架平面内桁架平面内桁架平面内桁架平面内。7.3.3.1 桁架内力计算桁架内力计算 计算内力系数计算内力系数3.荷载组合荷载组合 全跨荷载：全跨荷载：全跨荷载：全跨荷载： 全跨永久荷载全跨永久荷载全跨永久荷载全跨永久荷载全跨屋面活荷载或雪荷载全跨屋面活荷载或雪荷载全跨屋面活荷载或雪荷载全跨屋面活荷载或雪荷载( (取两

63、者的取两者的取两者的取两者的较大值较大值较大值较大值) ) 全跨积灰荷载全跨积灰荷载全跨积灰荷载全跨积灰荷载悬挂吊车荷载。悬挂吊车荷载。悬挂吊车荷载。悬挂吊车荷载。 半跨荷载：半跨荷载：半跨荷载：半跨荷载： 全跨永久荷载半跨屋面活荷载全跨永久荷载半跨屋面活荷载全跨永久荷载半跨屋面活荷载全跨永久荷载半跨屋面活荷载( (或半或半或半或半跨跨跨跨雪荷载雪荷载雪荷载雪荷载) ) 半跨积灰荷载半跨积灰荷载半跨积灰荷载半跨积灰荷载悬挂吊车荷载。悬挂吊车荷载。悬挂吊车荷载。悬挂吊车荷载。 采用大型混凝土屋面板：屋架及天窗架采用大型混凝土屋面板：屋架及天窗架采用大型混凝土屋面板：屋架及天窗架采用大型混凝土屋面

64、板：屋架及天窗架( (包括支撑包括支撑包括支撑包括支撑) )自重十半自重十半自重十半自重十半跨跨跨跨屋面板重屋面板重屋面板重屋面板重半跨屋面活荷载。半跨屋面活荷载。半跨屋面活荷载。半跨屋面活荷载。4.节点刚性影响节点刚性影响节点刚性影响节点刚性影响 节点刚性引起节点刚性引起节点刚性引起节点刚性引起杆件次应力杆件次应力杆件次应力杆件次应力，次应力一般较小，不，次应力一般较小，不，次应力一般较小，不，次应力一般较小，不予考虑。但荷载很大的予考虑。但荷载很大的予考虑。但荷载很大的予考虑。但荷载很大的重型桁架重型桁架重型桁架重型桁架有时需要计入次应力有时需要计入次应力有时需要计入次应力有时需要计入次应

65、力的影响。的影响。的影响。的影响。 前面假定为前面假定为前面假定为前面假定为“ “铰节点铰节点铰节点铰节点” ”5.杆件的内力变号杆件的内力变号杆件的内力变号杆件的内力变号 屋架中部某些杆件（腹杆）在屋架中部某些杆件（腹杆）在屋架中部某些杆件（腹杆）在屋架中部某些杆件（腹杆）在全跨荷载时受拉全跨荷载时受拉全跨荷载时受拉全跨荷载时受拉，而在而在而在而在半跨荷载时可能受压半跨荷载时可能受压半跨荷载时可能受压半跨荷载时可能受压，可，可，可，可均按压杆允许长细比均按压杆允许长细比均按压杆允许长细比均按压杆允许长细比确确确确定其截面。定其截面。定其截面。定其截面。 半跨荷载：活荷载、雪荷载、积灰荷载、单

66、侧施半跨荷载：活荷载、雪荷载、积灰荷载、单侧施半跨荷载：活荷载、雪荷载、积灰荷载、单侧施半跨荷载：活荷载、雪荷载、积灰荷载、单侧施工荷载。工荷载。工荷载。工荷载。6.弦杆弯矩计算弦杆弯矩计算弦杆弯矩计算弦杆弯矩计算 直接承受节间荷载的弦杆为直接承受节间荷载的弦杆为直接承受节间荷载的弦杆为直接承受节间荷载的弦杆为压弯构件压弯构件压弯构件压弯构件（N N，MM）。）。）。）。 局部弯矩局部弯矩局部弯矩局部弯矩MM：理论上按弹性支座上的连续梁计算。：理论上按弹性支座上的连续梁计算。：理论上按弹性支座上的连续梁计算。：理论上按弹性支座上的连续梁计算。 简化计算：简化计算：简化计算：简化计算：MM0 0

67、为将上弦节间视为简支梁所得跨中弯矩。为将上弦节间视为简支梁所得跨中弯矩。为将上弦节间视为简支梁所得跨中弯矩。为将上弦节间视为简支梁所得跨中弯矩。 概念：将端部有约束的压杆化作等效的两概念：将端部有约束的压杆化作等效的两概念：将端部有约束的压杆化作等效的两概念：将端部有约束的压杆化作等效的两端铰接的端铰接的端铰接的端铰接的理想轴心压杆理想轴心压杆理想轴心压杆理想轴心压杆。-欧拉公式欧拉公式欧拉公式欧拉公式 (a)(a) (b)(b) (c)(c) 杆端约束越强，杆件计算长度越短，临界荷载越高杆端约束越强，杆件计算长度越短，临界荷载越高杆端约束越强，杆件计算长度越短，临界荷载越高杆端约束越强，杆件

68、计算长度越短，临界荷载越高 。 7.3.3.2 桁架杆件的计算长度桁架杆件的计算长度影响钢屋架杆端约束大小的因素影响钢屋架杆端约束大小的因素影响钢屋架杆端约束大小的因素影响钢屋架杆端约束大小的因素： 1 1）杆件）杆件）杆件）杆件轴力性质轴力性质轴力性质轴力性质 因为拉力具有使构件拉直的特性，而压力则趋向因为拉力具有使构件拉直的特性，而压力则趋向因为拉力具有使构件拉直的特性，而压力则趋向因为拉力具有使构件拉直的特性，而压力则趋向于弯曲，故而在结点上于弯曲，故而在结点上于弯曲，故而在结点上于弯曲，故而在结点上拉杆提供的约束比压杆大得多拉杆提供的约束比压杆大得多拉杆提供的约束比压杆大得多拉杆提供的

69、约束比压杆大得多，并且拉力越大而约束作用也越大。并且拉力越大而约束作用也越大。并且拉力越大而约束作用也越大。并且拉力越大而约束作用也越大。 反之压杆则因为反之压杆则因为反之压杆则因为反之压杆则因为压力越大而约束越小压力越大而约束越小压力越大而约束越小压力越大而约束越小。 2 2）与所分析杆相连与所分析杆相连与所分析杆相连与所分析杆相连杆件的杆件的杆件的杆件的线刚度大小线刚度大小线刚度大小线刚度大小 线刚度越大，约束作用越大；反之约束作用越小。线刚度越大，约束作用越大；反之约束作用越小。线刚度越大，约束作用越大；反之约束作用越小。线刚度越大，约束作用越大；反之约束作用越小。 3 3）与所分析杆）

70、与所分析杆）与所分析杆）与所分析杆直接刚性相连的杆件作用直接刚性相连的杆件作用直接刚性相连的杆件作用直接刚性相连的杆件作用大，较远的大，较远的大，较远的大，较远的杆件作用小。杆件作用小。杆件作用小。杆件作用小。 (1)受压弦杆和单系腹杆的计算长度受压弦杆和单系腹杆的计算长度 （1 1）上弦杆）上弦杆）上弦杆）上弦杆 不不仅仅两两端端所所连连拉拉杆杆较较小小，而而且且其其自自身身线线刚刚度度大大，腹腹杆难于约束其变形，故杆难于约束其变形，故l0x=l。 （2 2）支座斜杆及支座竖杆）支座斜杆及支座竖杆）支座斜杆及支座竖杆）支座斜杆及支座竖杆 结点所接杆件甚少，特别是拉杆，故结点所接杆件甚少，特别

71、是拉杆，故l0x=l。 （3 3）中间斜杆及中间竖杆）中间斜杆及中间竖杆）中间斜杆及中间竖杆）中间斜杆及中间竖杆 上弦节点所连接杆少，可视为铰接；上弦节点所连接杆少，可视为铰接； 下弦节点所连接拉杆多，且下弦杆线刚度较大，故下弦节点所连接拉杆多，且下弦杆线刚度较大，故约束作用明显，根据尺寸分析偏于安全取约束作用明显，根据尺寸分析偏于安全取l0x=0.8l。 杆端约束越强，杆件计算长度越短。杆端约束越强，杆件计算长度越短。杆端约束越强，杆件计算长度越短。杆端约束越强，杆件计算长度越短。30m杆件计算长度 屋架杆件的计算长度屋架杆件的计算长度S 桁桁架架平平面面外外，节节点点板板的的刚刚度度很很少

72、少，不不可可能能对对杆杆件件端部有所约束，故取端部有所约束，故取l l0y0y= =l l1 1。 注：注：注：注：对于弦杆取侧向支承点（系杆）的距离。对于弦杆取侧向支承点（系杆）的距离。 (4)斜平面杆件的计算长度斜平面杆件的计算长度 单单单单角角角角钢钢钢钢腹腹腹腹杆杆杆杆及及及及双双双双角角角角钢钢钢钢十十十十字字字字形形形形的的的的腹腹腹腹杆杆杆杆，因因因因为为为为绕绕绕绕最最最最小小小小主主主主轴轴轴轴弯弯弯弯曲曲曲曲时时时时杆杆杆杆件件件件处处处处于于于于斜斜斜斜平平平平面面面面内内内内，故故故故其其其其端端端端部部部部所所所所嵌嵌嵌嵌固固固固作作作作用用用用介于屋架平面内外两种情

73、况之间介于屋架平面内外两种情况之间介于屋架平面内外两种情况之间介于屋架平面内外两种情况之间。 取取取取l l0 0= =0.90.9l l。 桁架各杆件在平面内和平面外的计算长度桁架各杆件在平面内和平面外的计算长度l0 (5) (5) 桁架中一些特殊杆件的长度桁架中一些特殊杆件的长度桁架中一些特殊杆件的长度桁架中一些特殊杆件的长度 1) 1) 变内力杆件的计算长度变内力杆件的计算长度变内力杆件的计算长度变内力杆件的计算长度 如桁架受压弦杆侧向支撑点间的距离为两倍节间长度，如桁架受压弦杆侧向支撑点间的距离为两倍节间长度，且且两节间弦杆内力不等时两节间弦杆内力不等时，该弦杆在，该弦杆在桁架平面外的

74、计算桁架平面外的计算长度长度按下式计算：按下式计算： 式中式中：N1较大压力；较大压力； N2较小压力。较小压力。 (6)交叉腹杆的计算长度交叉腹杆的计算长度 交叉腹杆在交叉点有交叉腹杆在交叉点有两种构造方式两种构造方式 1）两杆均不断开；）两杆均不断开； 2）一杆不断，另一杆断开而用节点板拼接。）一杆不断，另一杆断开而用节点板拼接。（1） 桁架平面内桁架平面内 无无论论拉拉杆杆或或压压杆杆，两两杆杆互互为为支支承承点点，取取节节点点中中心心到到交交叉点间的距离，即叉点间的距离，即l0x=0.5l。 （2） 桁架平面外桁架平面外 拉杆拉杆：可作为压杆的平面外支承点。：可作为压杆的平面外支承点。

75、 压杆压杆：除非受力较小且又不断开，否则不起支点作用：除非受力较小且又不断开，否则不起支点作用 因此，交叉腹杆平面外计算长度与因此，交叉腹杆平面外计算长度与杆件受拉杆件受拉或或受压受压有有关，也与关，也与轴力大小轴力大小及及杆件断开情况杆件断开情况有关。有关。 杆件截面选取的原则：杆件截面选取的原则：杆件截面选取的原则：杆件截面选取的原则： a. a. 承载能力高，抗弯强度大，承载能力高，抗弯强度大，承载能力高，抗弯强度大，承载能力高，抗弯强度大， b. b. 便于连接，用料经济通常便于连接，用料经济通常便于连接，用料经济通常便于连接，用料经济通常 c. c. 选用角钢和选用角钢和选用角钢和选

76、用角钢和T T型钢型钢型钢型钢 等稳定性设计：等稳定性设计：等稳定性设计：等稳定性设计： 压杆压杆压杆压杆对截面主轴具有相等或接近对截面主轴具有相等或接近对截面主轴具有相等或接近对截面主轴具有相等或接近的稳定性。的稳定性。的稳定性。的稳定性。单轴对称截面绕对称轴屈曲时考虑扭转效单轴对称截面绕对称轴屈曲时考虑扭转效单轴对称截面绕对称轴屈曲时考虑扭转效单轴对称截面绕对称轴屈曲时考虑扭转效应的换算长细比。应的换算长细比。应的换算长细比。应的换算长细比。7.3.3.3 杆件截面选择杆件截面选择截面伸展截面伸展截面伸展截面伸展壁厚较薄壁厚较薄壁厚较薄壁厚较薄外表平整外表平整外表平整外表平整 角钢杆件截面

77、形式角钢杆件截面形式优点：优点：耐腐蚀，经济性好（节省钢材耐腐蚀，经济性好（节省钢材12%15%)。 T T型钢型钢- -屋架弦杆屋架弦杆 T T型钢型钢- -屋架弦杆屋架弦杆受压上弦杆受压上弦杆不等边角钢短肢相连不等边角钢短肢相连或或TW型截面型截面受拉下弦杆受拉下弦杆不等边角钢短肢相连不等边角钢短肢相连等边角钢等边角钢或或TW型截面型截面支座斜腹杆及竖杆：支座斜腹杆及竖杆：不等边角钢长肢相连不等边角钢长肢相连等边角钢等边角钢或或TM型截面型截面其他腹杆：其他腹杆：等边角钢等边角钢等边角钢等边角钢十字形截面十字形截面十字形截面十字形截面或或或或TMTM型截面型截面型截面型截面 屋架跨度较大时

78、屋架跨度较大时屋架跨度较大时屋架跨度较大时, ,弦杆等杆件较长，单榀屋架的横向刚度弦杆等杆件较长，单榀屋架的横向刚度弦杆等杆件较长，单榀屋架的横向刚度弦杆等杆件较长，单榀屋架的横向刚度比较低。为比较低。为比较低。为比较低。为保证安装时屋架的侧向刚度保证安装时屋架的侧向刚度保证安装时屋架的侧向刚度保证安装时屋架的侧向刚度，对，对，对，对跨度大于等于跨度大于等于跨度大于等于跨度大于等于42m42m的屋架宜设计成双壁式。的屋架宜设计成双壁式。的屋架宜设计成双壁式。的屋架宜设计成双壁式。 由由由由双角钢双角钢双角钢双角钢组成的双壁式截面可用于弦杆和腹杆，横放的组成的双壁式截面可用于弦杆和腹杆，横放的组

79、成的双壁式截面可用于弦杆和腹杆，横放的组成的双壁式截面可用于弦杆和腹杆，横放的HH型钢型钢型钢型钢可用于大跨度重型双壁式屋架的弦杆和腹杆。可用于大跨度重型双壁式屋架的弦杆和腹杆。可用于大跨度重型双壁式屋架的弦杆和腹杆。可用于大跨度重型双壁式屋架的弦杆和腹杆。双壁式屋架杆件的截面形式双壁式屋架杆件的截面形式 屋架构造的一般要求屋架构造的一般要求 同一榀屋架中，角钢的同一榀屋架中，角钢的规格不超过规格不超过56种种； 最小角钢最小角钢 L454、L56364；L18m 的小角钢屋架的小角钢屋架不受此限。不受此限。 7.3.3.4 一般构造要求一般构造要求 屋架杆件中的填板。屋架杆件中的填板。 作用

80、作用：保证两角钢共同工作。：保证两角钢共同工作。 间距间距：压杆：压杆 拉杆拉杆 数量数量：不小于：不小于2 2个。个。任务：任务：确定节点构造，连接焊缝及节点承载力计算。确定节点构造，连接焊缝及节点承载力计算。节点的构造应传力路线明确、简捷、制作安装方便。节点的构造应传力路线明确、简捷、制作安装方便。注意：注意：节点板只在弦杆与腹杆之间传力，不直接参与节点板只在弦杆与腹杆之间传力，不直接参与传递弦杆内力，弦杆若在传递弦杆内力，弦杆若在节点板处断开节点板处断开，应设置，应设置拼接角拼接角钢钢在两弦杆间直接传力。在两弦杆间直接传力。 7.3.3.5 桁架节点设计桁架节点设计不断开不断开不断开不断

81、开断开断开断开断开拼接节点与拼接角钢拼接节点与拼接角钢切边切边冷弯冷弯 1.节点设计的一般原则节点设计的一般原则 桁架应以杆件的桁架应以杆件的桁架应以杆件的桁架应以杆件的形心线为轴线形心线为轴线形心线为轴线形心线为轴线并在节点处并在节点处并在节点处并在节点处相交于相交于相交于相交于一点一点一点一点，以避免杆件偏心受力。，以避免杆件偏心受力。，以避免杆件偏心受力。，以避免杆件偏心受力。 为了制作方便，通常取角钢背或为了制作方便，通常取角钢背或为了制作方便，通常取角钢背或为了制作方便，通常取角钢背或T T型钢背至轴线的型钢背至轴线的型钢背至轴线的型钢背至轴线的距离为距离为距离为距离为5mm5mm的

82、倍数。的倍数。的倍数。的倍数。 (1)(1)双角钢截面杆件的节点双角钢截面杆件的节点 当弦杆截面沿长度有改变时，为便于拼接和放置屋当弦杆截面沿长度有改变时，为便于拼接和放置屋当弦杆截面沿长度有改变时，为便于拼接和放置屋当弦杆截面沿长度有改变时，为便于拼接和放置屋面材料时，形心线必然错开，此时面材料时，形心线必然错开，此时面材料时，形心线必然错开，此时面材料时，形心线必然错开，此时宜采用受力较大的杆宜采用受力较大的杆宜采用受力较大的杆宜采用受力较大的杆件形心线为轴线件形心线为轴线件形心线为轴线件形心线为轴线。 当两侧形心线偏移的距离不超过较大弦杆截面高度当两侧形心线偏移的距离不超过较大弦杆截面高

83、度当两侧形心线偏移的距离不超过较大弦杆截面高度当两侧形心线偏移的距离不超过较大弦杆截面高度的的的的5 5时，时，时，时，可不考虑此偏心影响可不考虑此偏心影响可不考虑此偏心影响可不考虑此偏心影响。 当当当当偏心距离偏心距离偏心距离偏心距离e e超过上述值，或由于其他原因使节点超过上述值，或由于其他原因使节点超过上述值，或由于其他原因使节点超过上述值，或由于其他原因使节点处有处有处有处有较大偏心弯矩较大偏心弯矩较大偏心弯矩较大偏心弯矩时，应根据交汇处各时，应根据交汇处各时，应根据交汇处各时，应根据交汇处各杆的线刚度杆的线刚度杆的线刚度杆的线刚度K Ki i，将此弯矩分配于各杆，所计算杆件承担的将此

84、弯矩分配于各杆，所计算杆件承担的将此弯矩分配于各杆，所计算杆件承担的将此弯矩分配于各杆，所计算杆件承担的弯矩弯矩弯矩弯矩为：为：为：为： 在屋架节点处，腹杆与弦杆或腹杆与腹杆之间在屋架节点处，腹杆与弦杆或腹杆与腹杆之间在屋架节点处，腹杆与弦杆或腹杆与腹杆之间在屋架节点处，腹杆与弦杆或腹杆与腹杆之间焊焊焊焊缝的净距缝的净距缝的净距缝的净距a a不宜小于不宜小于不宜小于不宜小于10mm10mm，或者杆件之间的空隙不小，或者杆件之间的空隙不小，或者杆件之间的空隙不小，或者杆件之间的空隙不小于于于于151520 mm20 mm，以便制作，且可，以便制作，且可，以便制作，且可，以便制作，且可避免焊缝过分

85、密集避免焊缝过分密集避免焊缝过分密集避免焊缝过分密集，致，致，致，致使钢材局部变脆。使钢材局部变脆。使钢材局部变脆。使钢材局部变脆。受动载时，受动载时， 角钢端部的角钢端部的角钢端部的角钢端部的切割一般垂直于其轴线切割一般垂直于其轴线切割一般垂直于其轴线切割一般垂直于其轴线。有时。有时。有时。有时为减小为减小为减小为减小节点板尺寸节点板尺寸节点板尺寸节点板尺寸，允许允许允许允许切去一肢的部分，但切去一肢的部分，但切去一肢的部分，但切去一肢的部分，但不允许不允许不允许不允许将一个肢将一个肢将一个肢将一个肢完全切去而另一肢伸出的斜切。完全切去而另一肢伸出的斜切。完全切去而另一肢伸出的斜切。完全切去

86、而另一肢伸出的斜切。不允许不允许不允许不允许允许允许允许允许允许允许允许允许 节点板的外形应尽可能节点板的外形应尽可能节点板的外形应尽可能节点板的外形应尽可能简单而规则简单而规则简单而规则简单而规则，宜至少有两边平，宜至少有两边平，宜至少有两边平，宜至少有两边平行，一般采用矩形、平行四边形和直角梯形等。行，一般采用矩形、平行四边形和直角梯形等。行，一般采用矩形、平行四边形和直角梯形等。行，一般采用矩形、平行四边形和直角梯形等。 节点板边缘节点板边缘节点板边缘节点板边缘与杆件轴线的夹角不应小于与杆件轴线的夹角不应小于与杆件轴线的夹角不应小于与杆件轴线的夹角不应小于1515 。 单斜杆与弦杆的连接

87、应使之单斜杆与弦杆的连接应使之单斜杆与弦杆的连接应使之单斜杆与弦杆的连接应使之不出现连接的偏心弯矩不出现连接的偏心弯矩不出现连接的偏心弯矩不出现连接的偏心弯矩。 正确正确正确正确不正确不正确不正确不正确 CADCAD节点板大样图绘图步骤：节点板大样图绘图步骤：节点板大样图绘图步骤：节点板大样图绘图步骤： 绘制各杆件轴线；绘制各杆件轴线；绘制各杆件轴线；绘制各杆件轴线；根据弦杆形心距，绘制弦杆；根据弦杆形心距，绘制弦杆；根据弦杆形心距，绘制弦杆；根据弦杆形心距，绘制弦杆；绘绘绘绘制辅助线，即将弦杆上或下边缘线拷贝并平移制辅助线，即将弦杆上或下边缘线拷贝并平移制辅助线，即将弦杆上或下边缘线拷贝并平

88、移制辅助线，即将弦杆上或下边缘线拷贝并平移1520mm1520mm，确定，确定，确定，确定相交腹杆边缘；相交腹杆边缘；相交腹杆边缘；相交腹杆边缘；根据腹杆方向，进行用户坐标变换；根据腹杆方向，进行用户坐标变换；根据腹杆方向，进行用户坐标变换；根据腹杆方向，进行用户坐标变换； CADCAD节点板大样图绘图步骤：节点板大样图绘图步骤：节点板大样图绘图步骤：节点板大样图绘图步骤： 根据腹杆形心距，绘制腹杆；根据腹杆形心距，绘制腹杆；根据腹杆形心距，绘制腹杆；根据腹杆形心距，绘制腹杆；根据焊缝计算结果，确定根据焊缝计算结果，确定根据焊缝计算结果，确定根据焊缝计算结果，确定各腹杆与节点板相交长度；各腹杆

89、与节点板相交长度；各腹杆与节点板相交长度；各腹杆与节点板相交长度；以腹杆与节点板最大相交长度确定以腹杆与节点板最大相交长度确定以腹杆与节点板最大相交长度确定以腹杆与节点板最大相交长度确定节点板尺寸，可适当放大；节点板尺寸，可适当放大；节点板尺寸，可适当放大；节点板尺寸，可适当放大；节点板平面尺寸及腹板定位尺寸标节点板平面尺寸及腹板定位尺寸标节点板平面尺寸及腹板定位尺寸标节点板平面尺寸及腹板定位尺寸标注；注；注；注；焊缝长度及大小标注；焊缝长度及大小标注；焊缝长度及大小标注；焊缝长度及大小标注；图名及绘图比例标注。图名及绘图比例标注。图名及绘图比例标注。图名及绘图比例标注。 支承大型混凝土屋面板

90、的上弦杆，当支承大型混凝土屋面板的上弦杆，当支承大型混凝土屋面板的上弦杆，当支承大型混凝土屋面板的上弦杆，当支承处的总支承处的总支承处的总支承处的总集中荷载集中荷载集中荷载集中荷载( (设计值设计值设计值设计值) )超过表超过表超过表超过表7.57.5的数值时，弦杆的伸出肢的数值时，弦杆的伸出肢的数值时，弦杆的伸出肢的数值时，弦杆的伸出肢容易弯曲，应对其采用下图的做法之一容易弯曲，应对其采用下图的做法之一容易弯曲，应对其采用下图的做法之一容易弯曲，应对其采用下图的做法之一予以加强予以加强予以加强予以加强。 节点的构造与计算节点的构造与计算 腹杆节点板构造满焊一般节点一般节点构造角焊缝构造角焊缝

91、N1N2N3N4N1N2N3N4N弦杆 一般节点一般节点 节点节点节点节点无集中荷载也无弦无集中荷载也无弦无集中荷载也无弦无集中荷载也无弦杆拼接杆拼接杆拼接杆拼接的节点。的节点。的节点。的节点。 腹杆腹杆腹杆腹杆与节点板间的传与节点板间的传与节点板间的传与节点板间的传力力力力- -两侧角焊缝，按两侧角焊缝，按两侧角焊缝，按两侧角焊缝，按轴心轴心轴心轴心受力受力受力受力角钢的角焊缝计算。角钢的角焊缝计算。角钢的角焊缝计算。角钢的角焊缝计算。 弦杆弦杆弦杆弦杆与节点板间角与节点板间角与节点板间角与节点板间角焊缝焊缝焊缝焊缝只传递差值只传递差值只传递差值只传递差值，按下式，按下式，按下式，按下式计算

92、其焊缝长度。实际中计算其焊缝长度。实际中计算其焊缝长度。实际中计算其焊缝长度。实际中往往沿节点板往往沿节点板往往沿节点板往往沿节点板全长满焊全长满焊全长满焊全长满焊。肢背焊缝：肢背焊缝：肢尖焊缝：肢尖焊缝：有集中荷载的节点有集中荷载的节点 节点板未伸出节点板未伸出节点板未伸出节点板未伸出槽焊缝槽焊缝槽焊缝槽焊缝 槽焊缝槽焊缝槽焊缝槽焊缝“ “K K”假定只假定只假定只假定只传递传递传递传递P P力力力力，按两条角焊缝（焊脚尺，按两条角焊缝（焊脚尺，按两条角焊缝（焊脚尺，按两条角焊缝（焊脚尺寸为寸为寸为寸为0.50.5t t）计算所需的长度；）计算所需的长度；）计算所需的长度；）计算所需的长度；

93、Q Q为为为为P P在垂直方向的分力。在垂直方向的分力。在垂直方向的分力。在垂直方向的分力。 节点板未伸出节点板未伸出节点板未伸出节点板未伸出槽焊缝槽焊缝槽焊缝槽焊缝 “ “A A” ”焊缝焊缝焊缝焊缝传递弦杆两端传递弦杆两端传递弦杆两端传递弦杆两端内力差内力差内力差内力差N N= =N N1 1- -N N2 2和偏心力矩和偏心力矩和偏心力矩和偏心力矩MM= =N N e e。焊缝两端的最大合成应力：。焊缝两端的最大合成应力：。焊缝两端的最大合成应力：。焊缝两端的最大合成应力： 节点板部分伸出节点板部分伸出角焊缝角焊缝 当当当当“ “A A” ”焊缝强度不足焊缝强度不足焊缝强度不足焊缝强度不

94、足时，采用时，采用时，采用时，采用 节点板伸出方案，节点板伸出方案，节点板伸出方案，节点板伸出方案， 肢尖肢尖肢尖肢尖“ “A A” ” 与肢背与肢背与肢背与肢背“ “B B” ”两条焊缝传递弦杆两条焊缝传递弦杆两条焊缝传递弦杆两条焊缝传递弦杆 与节点板间内力：与节点板间内力：与节点板间内力：与节点板间内力： P较小，近似按只承受轴力时较小，近似按只承受轴力时的肢尖和肢背的分配系数将的肢尖和肢背的分配系数将下弦跨中拼接节点下弦跨中拼接节点 构造：构造：拼接角钢拼接角钢采用与弦杆相同的规格，采用与弦杆相同的规格， 切去竖肢切去竖肢及及切去直角边棱切去直角边棱，安装螺栓，安装螺栓， 拼接角钢与节点

95、板各焊于不同的连接单元拼接角钢与节点板各焊于不同的连接单元。切棱切棱切棱切棱 拼接角钢拼接角钢拼接角钢拼接角钢焊缝计算焊缝计算焊缝计算焊缝计算 弦杆自身拼接焊缝（弦杆自身拼接焊缝（弦杆自身拼接焊缝（弦杆自身拼接焊缝（“ “C”C”焊缝焊缝焊缝焊缝），），），），传递两侧弦杆传递两侧弦杆传递两侧弦杆传递两侧弦杆内力的较小值内力的较小值内力的较小值内力的较小值N N，考虑到截面形心处的力与拼接角钢，考虑到截面形心处的力与拼接角钢，考虑到截面形心处的力与拼接角钢，考虑到截面形心处的力与拼接角钢两侧的焊缝近于等距，两侧的焊缝近于等距，两侧的焊缝近于等距，两侧的焊缝近于等距，N N力力力力由两根拼接角钢

96、的由两根拼接角钢的由两根拼接角钢的由两根拼接角钢的四条焊四条焊四条焊四条焊缝平分传递（不区分肢尖和肢背）缝平分传递（不区分肢尖和肢背）缝平分传递（不区分肢尖和肢背）缝平分传递（不区分肢尖和肢背）。弦杆和连接角钢。弦杆和连接角钢。弦杆和连接角钢。弦杆和连接角钢连接一侧连接一侧连接一侧连接一侧的焊缝长度为：的焊缝长度为：的焊缝长度为：的焊缝长度为：拼接角钢长度为拼接角钢长度为 弦杆弦杆弦杆弦杆焊缝计算（焊缝计算（焊缝计算（焊缝计算（“ “D”D”焊缝焊缝焊缝焊缝） 内力较大一侧下弦杆与节点板间的焊缝内力较大一侧下弦杆与节点板间的焊缝内力较大一侧下弦杆与节点板间的焊缝内力较大一侧下弦杆与节点板间的焊

97、缝传递弦杆内传递弦杆内传递弦杆内传递弦杆内力之差力之差力之差力之差N N，如，如，如，如N N过小过小过小过小则取弦杆则取弦杆则取弦杆则取弦杆较大内力的较大内力的较大内力的较大内力的15%15%，内，内，内，内力较小一侧弦杆与节点板间焊缝参照传力一侧采用。力较小一侧弦杆与节点板间焊缝参照传力一侧采用。力较小一侧弦杆与节点板间焊缝参照传力一侧采用。力较小一侧弦杆与节点板间焊缝参照传力一侧采用。 弦杆与节点板一侧的焊缝强度验算：弦杆与节点板一侧的焊缝强度验算：弦杆与节点板一侧的焊缝强度验算：弦杆与节点板一侧的焊缝强度验算：上弦跨中拼接节点上弦跨中拼接节点 构造：拼接角钢的弯折角用构造：拼接角钢的弯

98、折角用热弯热弯形成，安装螺栓形成，安装螺栓2 2个。个。 计算：计算：弦杆和拼接角钢间焊缝算法弦杆和拼接角钢间焊缝算法与下弦跨中节点与下弦跨中节点 相同，相同，弦杆和节点板间焊缝算法弦杆和节点板间焊缝算法与上弦节点与上弦节点 相同。相同。支座节点支座节点 屋架与柱子的连接可以设计成屋架与柱子的连接可以设计成铰接铰接或或刚接刚接。屋架与柱的刚接屋架与柱的刚接刚接节点连接焊缝刚接节点连接焊缝传递内力由以下两部分传递内力由以下两部分组成：组成：屋面荷载产生的屋面荷载产生的横横梁端反力梁端反力；横梁端弯矩在上下横梁端弯矩在上下弦轴线处产生弦轴线处产生附加水平附加水平力力、附加竖向反力附加竖向反力，下下

99、弦处水平力弦处水平力中还应包括中还应包括框架内力组合的相应水框架内力组合的相应水平剪力。平剪力。梯形屋架支座节点梯形屋架支座节点节点板节点板加劲肋加劲肋底板底板锚栓锚栓加劲肋作用：加劲肋作用：提高支座节点的提高支座节点的侧向侧向刚度刚度，使支座，使支座底板受力底板受力均匀均匀，减少，减少底板底板弯矩。弯矩。支座节点力的传递路线为：支座节点力的传递路线为： 节点板节点板H H形焊缝形焊缝底底板板 屋架杆件屋架杆件合力合力R RL L形焊缝形焊缝加劲肋加劲肋 支座节点的计算：支座节点的计算： 底板：底板： 底板面积：底板面积： 底板厚度底板厚度：按均布荷载下板的抗弯计算按均布荷载下板的抗弯计算，将

100、基础反力，将基础反力看成均布荷载看成均布荷载q q，底板被节点板和加劲肋分成，底板被节点板和加劲肋分成4 4块两相邻块两相邻边支撑的板，其单位宽度的弯矩为：边支撑的板，其单位宽度的弯矩为：加劲肋：加劲肋：按悬臂梁计算按悬臂梁计算，固端截面的剪力，固端截面的剪力固端截面弯矩固端截面弯矩加劲肋与节点板间竖向焊缝加劲肋与节点板间竖向焊缝L:L:焊缝受力：焊缝受力：焊缝验算：焊缝验算：支座节点板、加劲肋与支座底板的水平焊缝：支座节点板、加劲肋与支座底板的水平焊缝： 传递全部反力传递全部反力R R。 在图纸左上部在图纸左上部在图纸左上部在图纸左上部绘制索引图绘制索引图绘制索引图绘制索引图。对称桁架，。对

101、称桁架，。对称桁架，。对称桁架，一半注明杆一半注明杆一半注明杆一半注明杆件几何长度，件几何长度，件几何长度，件几何长度，另一半注明杆件内力另一半注明杆件内力另一半注明杆件内力另一半注明杆件内力。梯形屋架。梯形屋架。梯形屋架。梯形屋架L L24m24m，三角形三角形三角形三角形L L15m,15m,应予起拱应予起拱应予起拱应予起拱f f= =L L/500/500。 施工施工施工施工详图详图详图详图中，主要图面用以绘制屋架的正立面图，中，主要图面用以绘制屋架的正立面图，中，主要图面用以绘制屋架的正立面图，中，主要图面用以绘制屋架的正立面图，上下弦的平面图，侧面图，安装节点及特殊零件大样图，上下弦

102、的平面图，侧面图，安装节点及特殊零件大样图，上下弦的平面图，侧面图，安装节点及特殊零件大样图，上下弦的平面图，侧面图，安装节点及特殊零件大样图，材料表。比例尺：材料表。比例尺：材料表。比例尺：材料表。比例尺：杆件轴线杆件轴线杆件轴线杆件轴线为：为：为：为： 1:201:201:301:30，节点为，节点为，节点为，节点为1:101:101:151:15。 7.3.3.6 桁架施工图桁架施工图 定位尺寸定位尺寸定位尺寸定位尺寸：轴线至肢背的距离，节点中心至腹杆等杆件近：轴线至肢背的距离，节点中心至腹杆等杆件近：轴线至肢背的距离，节点中心至腹杆等杆件近：轴线至肢背的距离，节点中心至腹杆等杆件近端的

103、距离，节点中心至节点板上、下、左、右的距离。螺端的距离，节点中心至节点板上、下、左、右的距离。螺端的距离，节点中心至节点板上、下、左、右的距离。螺端的距离，节点中心至节点板上、下、左、右的距离。螺孔位置要符合型钢线距表和螺栓排列规定距离要求，焊缝孔位置要符合型钢线距表和螺栓排列规定距离要求，焊缝孔位置要符合型钢线距表和螺栓排列规定距离要求，焊缝孔位置要符合型钢线距表和螺栓排列规定距离要求，焊缝应注明尺寸。应注明尺寸。应注明尺寸。应注明尺寸。 各零件要进行详细各零件要进行详细各零件要进行详细各零件要进行详细编号编号编号编号，按主次、上下、左右顺序进行。，按主次、上下、左右顺序进行。，按主次、上下

104、、左右顺序进行。，按主次、上下、左右顺序进行。施工图中的施工图中的施工图中的施工图中的文字说明文字说明文字说明文字说明应包括不易用图表达以及为了简化图应包括不易用图表达以及为了简化图应包括不易用图表达以及为了简化图应包括不易用图表达以及为了简化图面而易于用文字集中说明的内容，如：钢材标号、焊条型面而易于用文字集中说明的内容，如：钢材标号、焊条型面而易于用文字集中说明的内容，如：钢材标号、焊条型面而易于用文字集中说明的内容，如：钢材标号、焊条型号、焊缝形式和质量等级、图中未注明的焊缝和螺栓孔尺号、焊缝形式和质量等级、图中未注明的焊缝和螺栓孔尺号、焊缝形式和质量等级、图中未注明的焊缝和螺栓孔尺号、

105、焊缝形式和质量等级、图中未注明的焊缝和螺栓孔尺寸以及防腐、运输和加工要求。寸以及防腐、运输和加工要求。寸以及防腐、运输和加工要求。寸以及防腐、运输和加工要求。本章作业本章作业1. 1.试详细阐述试详细阐述试详细阐述试详细阐述屋盖支撑的作用及组成？屋盖支撑的作用及组成？2. 2.参考参考参考参考P P202202例题例题例题例题7.27.2对下图节点进行设计，要求：对下图节点进行设计，要求：对下图节点进行设计，要求：对下图节点进行设计，要求： 提供各杆件的截面选择计算；提供各杆件的截面选择计算；提供各杆件的截面选择计算；提供各杆件的截面选择计算； 提供杆件与节点板的焊缝计算；提供杆件与节点板的焊缝计算；提供杆件与节点板的焊缝计算；提供杆件与节点板的焊缝计算； 按按按按1:101:10的比例详细绘制节点大样图。的比例详细绘制节点大样图。的比例详细绘制节点大样图。的比例详细绘制节点大样图。