重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、第2章 中、重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中工招商網(wǎng)在冶金，造船，機(jī)械制造等行業(yè)、有許多重型廠房，它們的顯著特點(diǎn)是跨度大、高度大、噸位大。例如冶金工業(yè)的轉(zhuǎn)爐車間，裝配一個(gè)容積的轉(zhuǎn)爐時(shí)，共跨度可達(dá)30m，多層部分的高度可達(dá)80m，整個(gè)廠房占地面積達(dá)，吊車的起重量可達(dá)450t。在機(jī)械制造行業(yè)，有高度60m，吊車起重量高達(dá)1200t的重型廠房。綜合分析可靠性，耐久性和經(jīng)濟(jì)性表明，這種重型工業(yè)廠房最適宜采用全鋼結(jié)構(gòu)建造。隨著我國鋼產(chǎn)量的增加，一些中型廠房也會(huì)采用全鋼結(jié)構(gòu)或鋼屋蓋結(jié)構(gòu)。本章內(nèi)容以重型廠房為主要對象，同時(shí)也論及中型廠房結(jié)構(gòu)和一般鋼桁架。2.1 結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)布置2.1.1 一般說明在房屋建筑學(xué)中，已經(jīng)學(xué)

2、習(xí)了廠房的類別及平面、剖面和立面建筑設(shè)計(jì)的基本知識(shí)。重型廠房一般取單層剛(框)架結(jié)構(gòu)形式，但也有一部分為多層剛架者。圖21是典型單層單跨廠房構(gòu)造簡圖，其屋頂既可采用鋼屋架大型屋面板結(jié)構(gòu)體系，亦可采用鋼屋架檁條輕型屋面板結(jié)構(gòu)體系，或橫梁檁條輕型屋面板結(jié)構(gòu)體系。 圖21 單層廠房構(gòu)造簡圖1柱；2屋架；3吊車梁；4天窗架；5柱間支撐吊車是廠房中常見的起重設(shè)備，按照吊車使用的繁重程度(亦即吊車的利用次數(shù)和荷載大小)，國家標(biāo)準(zhǔn)起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB3811)將其分為八個(gè)工作級(jí)別，稱為A1A8。吊車的工作制等級(jí)與工作級(jí)別的對應(yīng)關(guān)系 表21工作制等級(jí)輕級(jí)中級(jí)重級(jí)特重級(jí)工作級(jí)別A1A3A4,A5A6,A7A82

3、.1.1.1 柱網(wǎng)布置和計(jì)算單元廠房的柱網(wǎng)布置要綜合考慮工藝、結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)等諸多因素來確定，同時(shí)還應(yīng)注意符合標(biāo)準(zhǔn)化模數(shù)的要求。一般地，在跨度不小于30m、高度不小于14m、吊車額定起重量不小于50t時(shí)，柱距取12m較為經(jīng)濟(jì)；參數(shù)較小的廠房取6m柱距較為合適。如果采用輕型圍護(hù)結(jié)構(gòu)，則取大柱距15m，18m及24m較適宜。位于軟弱地基上的重型廠房，應(yīng)采用較大柱距。在一些工業(yè)部門為了滿足工藝要求，廠房亦可呈多跨形式(如圖22所示)。圖22 柱網(wǎng)布置國家規(guī)范要求，在廠房的縱向或橫向的尺度較大時(shí)，一般應(yīng)按表22在平面布置中設(shè)置溫度收縮縫，以避免結(jié)構(gòu)中衍生過大的溫度應(yīng)力。超出表中數(shù)值時(shí)，應(yīng)考慮溫度應(yīng)力和溫度

4、變形影響。雙柱溫度收縮縫或單柱溫度收縮縫原則上皆可采用，不過在地震城區(qū)宜布置雙柱收縮縫。溫度區(qū)段長度表 （m） 表22結(jié)構(gòu)情況縱向溫度區(qū)段（垂直屋架或構(gòu)架跨度方向）橫向溫度區(qū)段（屋架或構(gòu)架跨度方向）柱頂為剛接柱頂為鉸接采暖房屋和非采暖地區(qū)的房屋熱車間和采暖地區(qū)的非采暖房屋露天結(jié)構(gòu) 220180120120100150125 由于工藝要求或其他原因，有時(shí)需要將柱距局部加大。如圖22中，在縱向軸線B與橫向軸線L相交處不設(shè)柱子，因而導(dǎo)致軸線K和M之間的柱距增大，這種情形有時(shí)形象地稱為拔柱。通常在拔柱處設(shè)置構(gòu)件，如圖22中的構(gòu)建T1，上承屋架(或其他屋面結(jié)構(gòu))，下傳柱子，該構(gòu)件為實(shí)腹式時(shí)稱為托粱，桁架

5、式時(shí)稱為托架。托梁和托架一般作為簡支受彎構(gòu)件。托粱可采用焊接工字型截面，其截面高度可取其跨度的11018，翼緣寬度取截面高度的15125，箱形托梁雙腹板之間的距離可取其截面高度的141/2, 且不宜小于400m。托架高度可取其跨度的11()15，節(jié)間距可取3m。托梁或托架與屋架的連接有疊接和平接兩種，前者構(gòu)造簡單，便于施工，但存在使托梁或托架受扭的缺點(diǎn)；后者可有效地減輕托梁或托架受扭的不利影響，較常用。為了進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，必須明確橫向框架所承擔(dān)的荷載，通常以計(jì)算單元表示。圖22中陰影部分所示，即為位于軸線j上的兩跨框(排)架的計(jì)算單元、它的寬度一般是相鄰柱距的平均值。對于等柱距且無拔柱的平面布置

6、，顯然只需取一個(gè)計(jì)算單元。否則，應(yīng)當(dāng)劃分?jǐn)?shù)個(gè)計(jì)算單元。在柱網(wǎng)布置和剖、立面設(shè)計(jì)中還涉及到諸多幾何參數(shù)的相互協(xié)調(diào)，尤其是吊車外輪廓與屋架下弦下表面之間的凈距、吊車大輪的中心線與柱縱向定位軸線之間的凈距離b、吊車外輪廓與柱體內(nèi)表面之間的凈距離c等，可參見圖23取值，圖23 吊車外輪廓線與臨近構(gòu)件的凈距要求 2.1.1.2 橫向框架及其截面選擇橫向框架可呈各種形式(如圖24)。重型廠房的柱腳通常做成剛接，這不僅可以削減柱段的彎矩絕對值(從而減小柱裁面尺寸)，而且增大橫向框架的剛度：橫梁與柱子的連接可以是鉸接(如圖24c)，亦可以是剛接(如圖24a，b)，相應(yīng)地，稱橫向框架為鉸接框架或剛接框架。對一些

7、剛度要求較高的廠房(如設(shè)有雙層吊車，裝備硬鉤吊車等)，尤其是單跨重型廠房，宜采用剛接框架。在多跨時(shí)，特別在吊車起重量不很大和采用輕型圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，適宜采用鉸接框架(如圖24c)。圖 24 框架形式從耗鋼量考慮，重型廠房中的承重柱很少采用等截面實(shí)腹式柱，一般采用階梯形柱。其下段通常取綴條格構(gòu)式，而上段既可采用實(shí)腹式(見圖25a)，亦可采用格構(gòu)式。但是當(dāng)格構(gòu)式柱的加工制作費(fèi)用比重增大時(shí)，需綜合權(quán)衡經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來選擇承重柱的結(jié)構(gòu)形式，如邊柱下段做成空腹式。實(shí)腹式等截面柱的構(gòu)造簡單，加工制作費(fèi)用低，常在廠房高度不超過10m且吊車額定起重量不超過20t時(shí)采用。廠房高度不大，但吊車額定起重量超過100t，或吊車

8、噸位不大而廠房高度較大(有剛度要求)時(shí)，宜采用分離式承重柱。分離式柱的吊車肢和屋蓋肢通常用水平板做成柔性連接(見圖25b)。這種連接既可減小兩肢在框架平面內(nèi)的計(jì)算長度，又實(shí)現(xiàn)了兩肢分別單獨(dú)承擔(dān)吊車荷載和屋蓋(包括圍護(hù)結(jié)構(gòu))荷載的設(shè)計(jì)意圖。尤其對位置不高的大噸位吊車或車間有可能改擴(kuò)建時(shí)，分離式柱更顯其優(yōu)點(diǎn)。 圖25 格構(gòu)式柱與分離式柱(a) 具有分離式柱腳的格構(gòu)式； (b) 分離式柱雙肢格構(gòu)式柱是重型廠房階形下柱的常見形式圖26是其截面的常見類型。圖26 雙肢格構(gòu)式柱廠房結(jié)構(gòu)形式的選取不僅要考慮吊車的起重量，而且還要考慮吊車的工作級(jí)別及吊鉤類型，對于裝備A6A8級(jí)吊車的車間除了要求結(jié)構(gòu)具有大的橫

9、向剛度外，還應(yīng)保證足夠大的縱向剛度。因此，對于裝備A6A8級(jí)吊車的單跨廠房，宜將屋架和柱子的連接以及柱子和基礎(chǔ)的連接均作剛性構(gòu)造處理?？v向剛度則依靠柱的支撐來保證。設(shè)計(jì)在侵蝕性環(huán)境中工作的廠房，除了要選擇耐腐蝕性的鋼材，還應(yīng)尋求有利于防侵蝕的結(jié)構(gòu)形式和構(gòu)造措施。同理，在高熱環(huán)境中工作的廠房，在設(shè)計(jì)中不僅要考慮對結(jié)構(gòu)的隔熱防護(hù)，亦應(yīng)采用有利于隔熱的結(jié)構(gòu)形式和構(gòu)造措施?？蓞⒄找延械耐愋蜆?gòu)件或設(shè)計(jì)參考資料，初步確定構(gòu)件的截面尺寸。在無資料可參照時(shí)，可按表23初擬柱各段截面的高度和寬度。其中Q指吊車噸位，H指全柱長度，指上階柱長度。柱各段截面的高度和寬度 表 23類別柱高H(m)無吊車等截面柱階 形

10、 柱上階形下階形階形柱無論是實(shí)腹式還是格構(gòu)式，均是以肩粱將其各階段連在一起形成整體的。肩梁有單腹壁和雙腹壁之分，如圖27所示圖27 肩梁構(gòu)造及計(jì)算簡圖（a） 單腹壁肩梁； (b) 雙腹壁肩梁； (c) 肩梁計(jì)算簡圖2.1.1.3 柱間支撐 作用于廠房山墻上的風(fēng)荷載、吊車的縱向水平荷載、縱向地震力等均要求廠房具有足夠的縱向剛度。這在結(jié)構(gòu)上是通過合理的柱間支撐和屋蓋支撐(參見213節(jié))的設(shè)置來實(shí)現(xiàn)的。每列柱都必須設(shè)置柱間支撐，多跨廠房的中列柱的柱間支撐宜與其邊列柱的柱間支撐布置在同一柱間。通常將吊車梁上部的柱間支撐稱為上層柱間支撐，吊車梁下部的柱間支撐稱為下層柱間支撐(參見圖28)。下層柱間支撐一

11、般宜布置在溫度區(qū)段的中部，以減少縱向溫度應(yīng)力的影響。當(dāng)濕度區(qū)段長度大于150m或抗震設(shè)防烈度為8度、類場地和9度時(shí)，應(yīng)當(dāng)增設(shè)一道下層柱間支撐，且兩道下層柱間支撐的距離不應(yīng)超過72m。上層柱間支撐除了要在下層柱間支撐布置的柱間設(shè)置外還應(yīng)當(dāng)在每個(gè)溫度區(qū)段的兩端設(shè)置。每列柱頂均要布置剛性系桿。圖28 柱間支撐布置常見的下層柱間支撐是單層十字形(見圖29)。支撐的傾角應(yīng)控制在之間，如果單層十字形不能滿足這種構(gòu)造要求?？蛇x用人字形，K形，Y形，雙層十字形或單斜桿形。如果由于柱距過大或其他原因(例如工藝或建筑上的需要)，不能設(shè)置上述形式的下層柱間支撐時(shí)。可以考慮采用門形，L形柱間支撐，甚至不加任何斜撐而將

12、吊車梁與下段柱的吊車肢剛性連接構(gòu)成剛架。后一方式制造和安裝都較復(fù)雜，一般不提倡使用。上層柱間支撐的常見形式見圖210，一般采用十字形，人字形或K形，柱距較大時(shí)可取v形或八字形。圖29 下層柱間支撐的形式（a）單層十字形（b）人字形（c）K形（d）Y形（e）單斜桿形（f）門形 （g）L形 （h）剛架形 （i）雙層十字形 圖210 上層柱間支撐的形式 （a） 十字形 （b）人字形 （c）K形 （d）八字形 （e）V形2.1.2 屋架外形及腹桿形式2.1.2.1 桁架的應(yīng)用 桁架是指由直桿在端部相互連接而組成的格子式結(jié)構(gòu)。桁架中的桿件大部分情況下只受軸線拉力或壓力。應(yīng)力在截面上均勻分布，因而容易發(fā)揮

13、材料的作用。在工業(yè)與民用房屋建筑中，當(dāng)跨度比較大時(shí)用梁作屋蓋的承重結(jié)構(gòu)是不經(jīng)濟(jì)的，這時(shí)都要用桁架，這種用于屋蓋承重結(jié)構(gòu)的梁式桁架叫屋架。此外，拱架、網(wǎng)架也都能用作屋蓋的承重結(jié)構(gòu)。本章主要結(jié)合鋼屋架闡述桁架設(shè)計(jì)的各種問題，也簡略介紹一些其他用途的桁架的特點(diǎn)。2.1.2.2 桁架的外形及腹桿形式桁架的外形宜接受到它的用途的影響。就屋架來說，外形如圖211所示。其中前四種為單系腹桿第五種即交叉腹桿為復(fù)系腹桿。 圖211 鋼屋架的外形 2.1.2.3 確定桁架形式的原則桁架外形與腹桿形式，應(yīng)該經(jīng)過綜合分析來確定。確定的原則應(yīng)從下述幾個(gè)方面考慮。（1）滿足使用要求 對屋架來說，上弦的坡度應(yīng)適合防水材料的

14、需要。此外，屋架在端部與柱是簡支還是剛接。房屋內(nèi)部凈空有何要求，有無吊頂，有無懸掛吊車，有無天窗及天窗形式以及建筑造型的需要等，也都影響屋架外形的確定。三角形屋架上弦坡度比較陡，適合于波形石棉瓦、瓦楞鐵皮等屋面材料，坡度一般在。梯形屋架上弦較平坦，適合于采用壓型鋼板和大型鋼筋混凝土屋面板(帶油氈防水材料)，坡度一般在。當(dāng)采用長壓型鋼板順坡鋪設(shè)屋面時(shí)，最緩的可用到120甚至更小的坡度。三角形屋架端部高度小需加隅撐(圖212)才能與柱形成剛接，否則只能與柱形成鉸接。梯形屋架的端部可做成足夠的高度，因之即可鉸支于桿也可通過兩個(gè)節(jié)點(diǎn)與柱相連而形成剛接框架。近年來一些國家在廠房中多采用平行弦雙坡屋架，我

15、國寶山鋼鐵公司初軋廠的屋架形式如圖211(f)所示。 圖212 有隅撐的框架圖213 皮帶運(yùn)輸機(jī)橋簡支桁架皮帶運(yùn)輸機(jī)橋的桁架是斜置的(圖213c)、通?？缍炔惶貏e大，一般采用戶平行弦桁架，帶豎桿的人字式腹桿體系(圖213a)，有時(shí)也用豪氏屋架中的單向斜桿體系(圖213b)。(2)受力合理 只有受力合理時(shí)才能充分發(fā)揮材料作用，從而達(dá)到節(jié)省材料的目的。對弦桿來，所謂受力合理是要使各節(jié)間弦桿的內(nèi)力相差不太大，這樣，用根通長的型鋼來做弦桿時(shí)對內(nèi)力小的節(jié)間就沒有太大的浪費(fèi)。一般講，簡支屋架外形與均布荷載下的拋物線形彎矩圖接近時(shí)，各處弦桿內(nèi)力才比較接近。但是，弦桿做成折線形時(shí)節(jié)點(diǎn)費(fèi)料費(fèi)工，所以桁架弦桿般不

16、做成多處轉(zhuǎn)折的形式，而經(jīng)常做成上述三種形式，它們的弦桿都只在屋脊處有轉(zhuǎn)折。塔架是主要承受水平荷載的懸臂空間桁架，塔架下部所受彎矩漸次增大，為使受力合理，通常做成上窄下寬的棱錐外形。(3)制造簡單及運(yùn)輸與安裝方便 制造簡單，運(yùn)輸及安裝方便可以節(jié)省勞動(dòng)量并加快建設(shè)速度。(4)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果好 傳統(tǒng)的分析方法多著眼于構(gòu)建本身的省料與節(jié)省工時(shí)，這樣還是不全面的。在確定桁架形式與主要尺寸時(shí)，除上述各點(diǎn)外還應(yīng)該考慮到各種有關(guān)的因素，如跨度大小、荷載狀況，材料供應(yīng)條件等，尤其應(yīng)該考慮建設(shè)速度的要求，以期獲得較好的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。在上述原則基礎(chǔ)上，根據(jù)具體條件，桁架形式可有很多變化。圖215(a)的方式可

17、使三角形屋架支座節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造有所改善，因?yàn)橐话闳切挝菁芏斯?jié)間弦桿內(nèi)力大而交角小、制造上有困難。圖215(a)的三角形屋架的下弦下沉后，不僅弦桿交角增大且屋架的重心降低，提高了空間的穩(wěn)定性。平行弦雙坡屋架如果不是坡度很小，下弦中間部分取水平段為好（圖215b)。雙坡平行弦屋架的水平變位較大，對支承結(jié)構(gòu)產(chǎn)生推力。下弦中部取消水平段后，所述缺陷有所改善，弦桿內(nèi)力也較均勻。 圖215 屋架形式的變化2.1.2.4 桁架主要尺寸的確定桁架的主要尺寸指它的跨度L和高度H(包括梯形屋架的端部尚高度)(圖211)?？缍萀，對屋架來說由使用和工藝方面的要求決定。屋架的高度則由經(jīng)濟(jì)條件、剛度條件(屋架的撓度取值L

18、500)，運(yùn)輸界限(鐵路運(yùn)輸界限高度為385m)及屋面坡度等因素來決定。2.1.3 屋 蓋 支 撐當(dāng)采用屋架作為主要承重構(gòu)件時(shí)，支撐(包括屋架支撐和天窗架支撐)是屋蓋結(jié)構(gòu)的必要組成部分。以下按支撐作用和支撐的布置原則，分別加以敘述。2.1.3.1 屋蓋支撐的作用(1)保證屋蓋結(jié)構(gòu)的幾何穩(wěn)定性在屋蓋中屋架是主要承重構(gòu)件。各個(gè)屋架如僅用檁條和屋面板連系時(shí)由于沒有必要的支撐，屋蓋結(jié)構(gòu)在空間是幾何可變體系，如圖216中虛線所示。只有用支撐合理地連接各個(gè)屋架，形成幾何不變體系時(shí)，才能發(fā)揮屋架的作用，并保證屋蓋結(jié)構(gòu)在各種荷載作用下能很好地上作。首先用支撐將兩個(gè)相鄰的屋架組成空間穩(wěn)定體，然后用檁條及上下弦平

19、面內(nèi)的一些系桿將其余各屋架與空間穩(wěn)定體連接起來，形成幾何不變的屋蓋結(jié)構(gòu)體系(圖216b)。圖216 屋蓋支撐作用示意圖a上弦橫向水平支撐 b下弦橫向水平支撐 c垂直支撐 d 檁條或大垂屋面板(2)保證屋蓋的剛度和空間整體性橫向水平支撐是一個(gè)水平放置(或接近水平放置)的桁架，桁架兩端的支座是柱或垂直支撐，桁架的高度常為6m(柱距方向)，在屋面平面內(nèi)具有很大的抗彎剛度。在山墻風(fēng)荷載或懸掛吊車縱向剎車力作用下，可以保證屋蓋結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生過大變形。3)為弦桿提供適當(dāng)?shù)膫?cè)向支承點(diǎn)支撐可作為屋架弦桿的側(cè)向支承點(diǎn)（圖216b），減小弦桿在屋架平面外的計(jì)算長度，保證受壓上弦桿的側(cè)向穩(wěn)定，并使受拉下弦保持足夠的側(cè)向

20、剛度。(4)承擔(dān)并傳遞水平荷載如傳遞風(fēng)荷載、懸掛吊車水平荷載和地震荷載。(5)保證結(jié)構(gòu)安裝時(shí)的穩(wěn)定與方便。2.1.3.2 屋蓋支撐的布置(1)上弦橫向水平支撐在有檁條(有檁條系)或不用擦條而只采用大型屋面板(無檁條系)的屋蓋中都應(yīng)設(shè)置屋架上弦橫向水平支撐。當(dāng)有天窗架時(shí)，天窗架上弦也應(yīng)設(shè)置橫向水平支撐。上弦橫向水平支撐應(yīng)設(shè)置在房屋的兩端或有橫向伸縮縫時(shí)在溫度縫區(qū)段的兩瑞。一般設(shè)在第一個(gè)柱間(圖217)或設(shè)在第二個(gè)柱間。橫向水平支撐的間距L。以不超過60m為宜，所以在一個(gè)溫度區(qū)段的中間還要布置一或幾道。圖217 屋蓋支撐示例a上弦橫向水平支撐 b下弦橫向水平支撐 c縱向水平支撐 d屋架垂直支撐天窗

21、架橫向水平支撐 天窗架垂直支撐 e剛性系桿 f 柔性系桿(2)下弦橫向水平支撐一般情況下應(yīng)該設(shè)置下弦橫向水平支撐，只是當(dāng)跨度比較小(L18m)且沒有懸掛式吊車，或雖有懸掛式吊車但起重噸位不大，廠房內(nèi)也沒有較大的振動(dòng)設(shè)備時(shí)，可不設(shè)下弦橫向水平支撐。(3)縱向水平支撐當(dāng)房屋內(nèi)設(shè)有托架，或有較大噸位的重級(jí)、中級(jí)工作制的橋式吊車，或有壁行吊車，或有鍛錘等大型振動(dòng)設(shè)備，以及房屋較高，跨度較大，空間剛度要求高時(shí)，均應(yīng)在屋架下弦(三角形屋架可在下弦或上弦)端節(jié)間設(shè)置縱向水平支撐?？v向水平支撐與橫向水平支撐形成閉合框，加強(qiáng)了屋蓋結(jié)構(gòu)的整體性并能提高房屋縱、橫向的剛度。(4)垂直文撐 所有房屋中均應(yīng)設(shè)置垂直支撐

22、。梯形屋架在跨度L30m，三角形屋架在跨度L24m時(shí)，僅在跨度中央設(shè)置一道(圖218a，b)，當(dāng)跨度大于上述數(shù)值時(shí)宜在跨度13附近或天窗架側(cè)柱外設(shè)置兩道(圖218c、d)。梯形屋架不分跨度大小，其兩端還應(yīng)各設(shè)置一道(圖217、218)，當(dāng)有托架時(shí)則由托架代替。垂直支撐本身是一個(gè)平行弦桁架，根據(jù)尺寸的不同，一般可設(shè)計(jì)成圖218(e)、(f)及(g)的形式。 圖218 屋架的垂直支撐天窗架的垂直支撐，一般在兩側(cè)設(shè)置(圖219a)，當(dāng)天窗的寬度大于12m時(shí)還應(yīng)在中央設(shè)置一道(圖219b)。兩側(cè)的垂直支撐桁架，考慮到通風(fēng)與采光的關(guān)系常采用圖219(c)及(d)的形式，而中央處仍采取與屋架中相同的形式(

23、圖219e)。沿房屋的縱向，屋架的垂直支撐及上、下弦橫向水平支撐布置在同一柱間(圖216、圖217)。(5)系稈沒有參與空間穩(wěn)定體的屋架，其上下弦的側(cè)向支承點(diǎn)由系桿來充當(dāng)，系桿的另一端最終連接于垂直支撐或上下弦橫向水平支撐的節(jié)點(diǎn)上。能承受拉力也能承受壓力的系桿，截面要大一些，叫剛性系桿， 只能承受拉力的，戴面可以小些，叫柔性系桿。系桿的布置原則是：在垂直支撐的平面內(nèi)一般設(shè)置山下系桿，屋脊節(jié)點(diǎn)及主要支承節(jié)點(diǎn)處需設(shè)置剛性系桿，天窗側(cè)柱處及下弦跨中或跨中附近設(shè)置柔性系桿：當(dāng)屋架橫向支撐設(shè)在端部第二柱間時(shí)，則第 一柱間所有系桿均應(yīng)為剛性系桿。屋蓋支撐的作用必須得到保證，但支撐的布置則根據(jù)具體條件可靈活

24、處理，譬如在等高多跨廠房中，其中列柱只沿側(cè)設(shè)下弘縱向水平支撐等。至于支撐中系桿的布置，更應(yīng)靈活掌握。當(dāng)房屋處于地震區(qū)時(shí)，尤其不是全鋼結(jié)構(gòu)的廠房中，房蓋支撐的布置要有所加強(qiáng)。具體方法應(yīng)符合抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。圖219 天窗架垂直支承2.1.3.3 屋蓋支撐的桿件及支撐的計(jì)算原則 除系桿外各種支撐都是一個(gè)平面桁架。桁架的腹桿一般采用交叉斜桿的形式，也有采用單斜桿的。下面主要結(jié)合圖217所示傳統(tǒng)的支撐布置方法講述。在上弦或下弦平面內(nèi)，用相鄰兩屋架的弦桿兼作橫向支撐桁架的弦桿，另加豎桿和斜桿，便組成支撐桁架。同理，屋架的下弦桿將兼作縱向水平支撐桁架的豎桿。屋架的縱橫向水平支撐桁架的節(jié)間，以組成正方形為

25、宜，一般為6m x 6m，但由于實(shí)際情況劃分時(shí)也可能有長方形甚至是6m x 3m的情況。上弦橫向水平支撐節(jié)點(diǎn)間的距離常為屋架上弦桿節(jié)間長度的24倍。 垂直支撐常成圖218(e)、(f)、(g)形成的小桁架，其寬與高各由屋架間距及屋架相應(yīng)豎桿高度確定。寬高相差不大，可用交叉斜桿，高度較小時(shí)可用v及W式(圖218f及e)。以避免桿件交角可能小于的情況。屋蓋支撐受力比較小，一般不進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，桿件截面常按容許長細(xì)比來選擇。交叉斜桿和柔性系桿按拉桿設(shè)計(jì)，可用單角鋼，非交叉斜桿、弦桿、豎桿以及剛性系桿按壓桿設(shè)計(jì)，可用雙角鋼，但剛性系桿通常將雙角鋼組成十字形截面，以便兩個(gè)方向的剛度接近。當(dāng)支撐桁架受力較大

26、，如橫向水平支撐傳遞較大的山墻風(fēng)荷載時(shí)，或結(jié)構(gòu)按空間工作計(jì)算因而其縱向水平支撐需作柱的彈性支座時(shí)，支撐桿件除需滿足允許長細(xì)比的要求外，尚應(yīng)按桁架體系計(jì)算內(nèi)力，并據(jù)以選擇截面。交叉斜腹桿的支撐桁架是超靜定體系，僅因受力比較小，一般常用簡化方法進(jìn)行分析。例如，當(dāng)斜桿都按拉桿設(shè)計(jì)時(shí)認(rèn)為圖220中用虛線表示的一組斜桿因受壓屈曲而退出工作，此時(shí)桁架按單斜桿體系分析。當(dāng)荷載反向時(shí)，則認(rèn)為另一組斜桿退出工作。當(dāng)斜桿按可以承受壓力設(shè)計(jì)時(shí)，其簡化分析方法可參閱有關(guān)結(jié)構(gòu)力學(xué)的文獻(xiàn)。圖220 橫向水平支撐計(jì)算簡圖2.2 廠 房 結(jié) 構(gòu) 的 計(jì) 算 原 理將單層房屋結(jié)構(gòu)簡化為平面剛架來分析，仍然是目前建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算

27、的主要方法。墻架結(jié)構(gòu)、吊車梁系統(tǒng)等均以明顯的集中力方式作用于剛架上，必要時(shí)亦可將剛架的自重用靜力等效原則化作集中力，作用于剛架上。2.2.1 荷 載 計(jì) 算在剛架的平面分析中，認(rèn)為一個(gè)剛架僅承擔(dān)一個(gè)計(jì)算單元內(nèi)的各種荷載。這些荷載包括永久荷載，可變荷載及偶然荷載。它們原則上依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB 50009)進(jìn)行計(jì)算?？勺兒奢d包括屋面活荷載，雪荷載，積灰荷載，風(fēng)荷裁及吊車荷載。施工荷載一般通過在施工中采取臨時(shí)性措施予以考慮。吊車荷載在241節(jié)闡述。剛架承受的永久荷載包括屋面恒載、屋架、檁條、墻梁及剛架自重、圍護(hù)結(jié)構(gòu)自重等。它們一般換算為計(jì)算單元上的均布面荷載考慮(后續(xù)行文中，如無特別說明，均

28、布荷載均指這種水平投影面上的均布面荷載)。其標(biāo)準(zhǔn)值可按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009)附錄A計(jì)算。屋面恒載的標(biāo)準(zhǔn)值可按表24取值。屋面恒載標(biāo)準(zhǔn)值 表24屋面荷載瓦楞鐵壓型鋼板波形石棉瓦水泥平瓦恒載標(biāo)準(zhǔn)值0.050.10.150.20.55實(shí)腹式檁條的自重標(biāo)準(zhǔn)值可選用均布荷載，而格構(gòu)式?？山迫【己奢d 墻架結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值可選用均布荷載檐高較大時(shí)相應(yīng)取大者。按照建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009)中的荷載組合規(guī)則，屋面活荷載不和屋面雪荷載同時(shí)考慮，因此只需在屋面活荷載與雪荷載的標(biāo)準(zhǔn)值中取較大者計(jì)算。積灰荷載要注意局部增大系數(shù)。風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值與高度有關(guān)。在檐口高度和屋面坡度不是很大時(shí)，可偏于安全地取

29、屋脊處的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作為整個(gè)剛架的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值。否則，可取屋脊處的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作為斜梁的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，而取檐口高度處的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作為柱子的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值。建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范中給出的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值是沿垂直于建筑物表面的方向作用的，要將它投影到水平面上。為此，考慮剛(框)架計(jì)算單元寬b，跨度方向長h(如圖221所示)范圍內(nèi)的風(fēng)荷載。顯然，此范圍內(nèi)的風(fēng)荷載合力為 投影倒水平面上的值為 對于常見的封閉式雙坡屋面，其風(fēng)荷載體型系數(shù)可依據(jù)屋面坡度按表25確定，其中各區(qū)域、的意義及與風(fēng)向的關(guān)系見圖222，坡度取中間值時(shí)，可在表中插值。圖221 風(fēng)荷載投影 剛架的風(fēng)荷載體型系數(shù) 表25表面區(qū)域+0.80-0.60

30、+0.8-0.50-0.50圖222 風(fēng)向與分區(qū)其他的情形按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009)的規(guī)定取值。 2.2.2 剛架內(nèi)力計(jì)算為了簡化計(jì)算，通常引用當(dāng)量慣性矩將格構(gòu)式柱和屋架換算為實(shí)腹式構(gòu)件進(jìn)行內(nèi)力分析。當(dāng)量慣性矩的一般表達(dá)式為：其中，和分別為格構(gòu)式柱兩肢(或屋架上下兩弦)的截面積，和分別是格構(gòu)式柱兩肢(或屋架上下兩弦)的截面形心到格構(gòu)式柱截面中性軸的距離，見圖223。其中是反映剪力影響和幾何形狀的修正系數(shù)，平行弦情形，可取為0.9，上弦坡度為110時(shí)取為0.8，上弦坡度為18時(shí)取為0.7，對于屋架，其當(dāng)量慣性矩可直接表達(dá)為： 其中，h是上下兩弦截面形心之間的距離。當(dāng)屋架的幾何尺寸未定時(shí)

31、，亦可依下式估算其當(dāng)量慣性矩：其中最大彎矩可以簡支屋架在屋面荷載作用下的跨中彎矩代入，f是弦桿的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。圖223 雙肢格構(gòu)式柱 2.2.3 內(nèi)力組合原則按照建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范的規(guī)定，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)使用過程中在結(jié)構(gòu)上可能同時(shí)出現(xiàn)的荷載，按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)，依照組合規(guī)則進(jìn)行荷載效應(yīng)的組合，并取最不利組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，按承載能力極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)一般考慮荷載效應(yīng)的基本組合 (包括由可變荷載效應(yīng)控制的組合和由永久荷載效應(yīng)控制的組合)必要時(shí)考慮荷載效應(yīng)的偶然組合。對于一般的剛(框)架，按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，構(gòu)件和連接可取下列簡化公式的最不利值確定： (24) （25）

32、 荷載效應(yīng)組合的目的最終是為了找到最不利組合情形對構(gòu)件和連接進(jìn)行校核，以確定設(shè)計(jì)是否安全。因此，實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，通常采取的方法是；就構(gòu)件校核條件中出現(xiàn)的內(nèi)力，尋求它們分別取可能的最大值時(shí)的組合進(jìn)行校核。譬如，對于一般的受彎構(gòu)件，只需對最大正負(fù)彎矩和最大正負(fù)剪力這四種情形進(jìn)行校核。換言之，受彎構(gòu)件最多(因?yàn)樵谝恍┨囟ǖ那樾蜗?，其中某些組合顯然不起控制作用)只需作如下四種內(nèi)力組合：（，V）, :(，V)， ：（，M）, :(,M)其中 ，最大正負(fù)彎矩 ，最大正負(fù)剪力 M, V相應(yīng)內(nèi)力組合的彎矩和剪力同理，對于一般的壓彎構(gòu)件最多(因?yàn)樵谛┨囟ǖ那樾蜗?，其中某些組合顯然不起控制作用)只需作如下四種內(nèi)力

33、組合：（，N）, :(，N)， ：（，M）, :(,M)其中 ，最大正負(fù)軸力以上四種組合自然還應(yīng)包括和M對應(yīng)的剪力V，這里略去了。此外，對后兩項(xiàng)組合還需分別考察正彎矩和負(fù)彎矩。內(nèi)力組合表 表26構(gòu)件與截面編號(hào)恒載活載風(fēng)載吊車剎車左吹右吹左剎右剎 左 柱 截 面 標(biāo)準(zhǔn)值M128.8143.5-94.51.61-28.228.2N36.440.5-17.3-8.98-2.092.09組合選項(xiàng)M1.2×128.8+0.9×1.4×(143.5+1.61+)N1.2×36.4+0.9×1.4×（40.5-8.98+）組合選項(xiàng)M1.2×

34、;128.8+0.9×1.4×(-94.5-28.2+)N1.2×36.4+0.9×1.4×（-17.3-2.09）組合選項(xiàng)M1.2×128.8+0.9×1.4×(143.5+28.2+)N1.2×36.4+0.9×1.4×（40.5+2.09+）組合選項(xiàng)M1.2×128.8+0.9×1.4×(-94.5-28.2+)N1.2×36.4+0.9×1.4×（-17.3-2.09）2.3 鋼屋架設(shè)計(jì)2.3.1 桁架的內(nèi)力計(jì)算和組合

35、作用在屋架上的恒荷載和活荷載及它們的分項(xiàng)系數(shù)和組合系數(shù)，按荷載規(guī)范GB50009的規(guī)定計(jì)算。屋架桿件的內(nèi)力，按節(jié)點(diǎn)荷載作用下的鉸接平面桁架，用圖解法或解析法進(jìn)行分析。為便于計(jì)算及組合內(nèi)力，一般先求出單位節(jié)點(diǎn)荷載作用下的內(nèi)力(稱作內(nèi)力系數(shù))然后根據(jù)不同的荷載及組合，列表進(jìn)行計(jì)算。屋架節(jié)點(diǎn)多數(shù)為焊接連接(少數(shù)也有用高強(qiáng)螺栓連接的)，且交匯的桿件大多通過節(jié)點(diǎn)板相連。因此，節(jié)點(diǎn)有一定剛性，節(jié)點(diǎn)剛性在桿件中引起的次應(yīng)力一般較小，不予考慮。但荷載很大的重型桁架有時(shí)需要計(jì)入次應(yīng)力的影響。屋架中部某些斜桿，在全跨荷載時(shí)受拉而在半跨荷載時(shí)可能變成受壓，這是應(yīng)該注意的。半跨荷載是指活荷載、雪荷載或某些廠房受到的積

36、灰荷載作用在屋蓋半邊的情況，以及施工過程中由一側(cè)開始安裝大型屋面板所產(chǎn)生的情況等。所以內(nèi)力計(jì)算時(shí)除應(yīng)該按滿跨荷載計(jì)算外，還要按半跨荷載進(jìn)行計(jì)算，以便找出各個(gè)桿件可能的最不利內(nèi)力。有節(jié)間荷載(圖224)作用的屋架，可光把節(jié)間荷載分配在相鄰的節(jié)點(diǎn)上，按只有節(jié)點(diǎn)荷載作用的屋架計(jì)算各桿內(nèi)力。直接承受節(jié)間荷載的弦桿則要用這樣算得的軸線內(nèi)力，與節(jié)間荷載產(chǎn)生的局部彎矩相組合，然后按壓彎構(gòu)件設(shè)計(jì)。這局部彎矩理論上應(yīng)按彈性支座的連續(xù)梁計(jì)算，算起來比較復(fù)雜。考慮到屋架桿件的軸力是柱要的，為了簡化，實(shí)際設(shè)計(jì)中一般取中間節(jié)間正彎矩及節(jié)點(diǎn)負(fù)彎矩為=0.6，而端節(jié)間正彎矩為，其中為將上弦節(jié)間視力簡支梁所得跨中彎矩，當(dāng)作用

37、集中荷載時(shí)其值為pd/4. 2.3.2 桁架桿件的計(jì)算長度桁架中無論壓桿或拉桿都需要找出其計(jì)算長度，因?yàn)橛辛擞?jì)算長度才能進(jìn)行壓桿的穩(wěn)定性驗(yàn)算，以及壓桿和拉桿的剛度驗(yàn)算。桁架及支撐的桿件都應(yīng)滿足剛度要求，其標(biāo)志是長細(xì)比的大小要符合規(guī)范規(guī)定的容許值。因受力條件和桿件的重要程度不同，規(guī)范規(guī)定了不向的容許值。桁架中的受壓桿件的容許長細(xì)比為150，支撐的受壓桿什為200。直接承受動(dòng)力荷載的桁架中的拉桿為250只承受靜力荷載作用的桁架的拉桿，可僅計(jì)算在豎向平面內(nèi)的長細(xì)比，容許值為350，支撐的受拉桿為400.2.3.3 桿件的截面型式桁架桿件截面的型式，應(yīng)該保證桿件具有較大的承載能力、較大的抗彎剛度，同時(shí)

38、應(yīng)該便于相互連接且用料經(jīng)濟(jì)。這就要求桿件的截面比較擴(kuò)展，壁厚較薄，同時(shí)外表平整。根據(jù)這一要求、多年來主要采用雙角鋼來做屋架以及跨度相近的桁架如皮帶運(yùn)輸機(jī)橋等的桿件。壓桿應(yīng)該對于截面的兩個(gè)主軸具有相等或接近的穩(wěn)定性、即,以充分發(fā)揮材料的作用，拉桿則常用等邊角鋼來做。因?yàn)榈冗吔卿撘话惚炔坏冗吔卿撊菀撰@得。受拉弦桿角鋼的伸出肢宜寬一，以便具有較好的出平面剛度。需要注意的是，雙角鋼屬于單軸對稱截面，繞對稱軸y屈曲時(shí)伴隨有扭轉(zhuǎn)，應(yīng)取考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的換算長細(xì)比.受壓弦桿，在一般支撐布置的情況下，常為，為獲得近于等穩(wěn)的條件，經(jīng)常采用兩等肢角鋼或兩短肢相并的不等肢角鋼組成的T形斷面(圖228a或b)。二者之中以

39、用鋼量較小的為好。鑒于，后一截面比較容易做到等穩(wěn)定。當(dāng)有節(jié)間荷載時(shí)，為增強(qiáng)弦桿在屋架平面內(nèi)的抗彎能力，可采用兩長肢相并的不等肢角鋼組成的T形截面(圖228c)；但弦桿處于屋架的邊緣，為增加出平面的剛度以利運(yùn)輸及安裝，也可以考慮采用兩等肢角鋼；受拉弦桿，往往比大得多，此時(shí)可采用兩短肢相并的不等肢角鋼組成的或者等肢角鋼組成的T形截面(圖228a或b). 圖228 角鋼桿件截面形式梯形屋架支座處的斜桿(主節(jié)點(diǎn)在下時(shí)受壓，主節(jié)點(diǎn)在上時(shí)受拉)及豎桿，由于，故可采用圖228(a)或(c)的形式?？紤]到扭轉(zhuǎn)影響，前者更容易做到等穩(wěn)定。屋架中其他腹桿，因?yàn)?，即，所以一般采用圖228(a)兩等肢角鋼的形式，連接

40、垂直支撐的豎桿，常采用兩個(gè)等肢角鋼組成的十字形截面圖228d)，因?yàn)榇怪敝稳缧鑲髁r(shí)則豎桿不致產(chǎn)生偏心，并且吊裝時(shí)屋架兩端可以任意調(diào)動(dòng)位置而豎桿伸出肢位置不變。受力小的腹桿也可采用單角鋼截面，如圖228(e)和(f)所示，前者因連接有偏心，設(shè)計(jì)強(qiáng)度有降低(參見單角鋼綴條的計(jì)算)，后者雖無偏心但角鋼端部需切口以插入節(jié)點(diǎn)板進(jìn)行焊接，工作稍繁，隨著廠房結(jié)構(gòu)的發(fā)展，屋架桿件已有用T型鋼取代雙角鋼的趨勢，特別是屋架的弦桿。在實(shí)際工程中常采用將H型鋼沿腹板縱向切開的方法做成剖分T型鋼，由軋鋼廠直接提供。與H型鋼相應(yīng)，剖分T型鋼也分為寬翼緣、中翼緣和窄翼緣三種類型(圖229a,b及c)。由于T型鋼是H型鋼

41、之半，故其截面尺寸都與相應(yīng)H型鋼相同。T型鋼的優(yōu)點(diǎn)在于翼緣的寬度大，并且腹板的厚度較薄。腹板薄則截面的經(jīng)濟(jì)性好。在屋架中，弦桿多半采用寬翼緣T型鋼，腹桿則可用中冀緣T型鋼、單角鋼或雙角鋼。當(dāng)腹桿采用T型鋼或單角鋼時(shí)，由于不存在雙角鋼相并的間隙，所以耐腐蝕作用好，從這一角度看不次于圓管、方管等封閉式截面桿件的結(jié)構(gòu)。但是單面連接的單角鋼的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值降低較多，因而、現(xiàn)在還常用雙角鋼做腹桿。用角鋼做腹桿時(shí)，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造方便。圖229 T型鋼桿件截面形式T型鋼弦桿雙角鋼腹桿的屋架比傳統(tǒng)的全角鋼屋架約節(jié)省鋼材1215。這主要是由于減小了節(jié)點(diǎn)板尺寸，上弦用料比角鋼經(jīng)濟(jì)，以及省去綴板等原因。這種屋架在國外已廣泛采

42、用，我國在寶鋼工程中也已采用。不過目前生產(chǎn)的T型鋼規(guī)格較少，在一定程度上制約其應(yīng)用。 當(dāng)屋架跨度較大(如L>24m)并且弦桿內(nèi)力相差較大時(shí)，弦桿可改變一次截面，以便節(jié)省鋼材。但以改變一次為度，如果改變兩次則制造工作量加大，反而不經(jīng)濟(jì)。改變弦桿截面時(shí)，可保持角鋼厚度不變而改變肢寬，以方便連接。T型鋼弦桿則可改變腹板高度。除上述截面外，圓管在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中用得較多，矩形管近年來國外用得較多，H型鋼則可以用于跨度和荷載較大的桁架。 2.3.4 一般構(gòu)造要求與截面選擇2.3.4.1 屋架構(gòu)造的一般要求在一榀屋架中，所用角鋼的規(guī)格不應(yīng)超過56種。普通鋼屋架中所用的角鋼，最小規(guī)格應(yīng)是L45x4或L56x

43、36x4?？缍瘸^18m的小角鋼屋架則不受此限。雙角鋼截面桿件在節(jié)點(diǎn)處以節(jié)點(diǎn)板相連，T型鋼截面桿件是否需要用節(jié)點(diǎn)板相連應(yīng)根據(jù)具體情況決定。節(jié)點(diǎn)板受力復(fù)雜，對一般跨度的屋架可以不作計(jì)算，而由經(jīng)驗(yàn)確定厚度。梯形屋架和平行弦屋架的節(jié)點(diǎn)板把腹桿的內(nèi)力傳給弦桿，節(jié)點(diǎn)板的厚度即由腹桿最大內(nèi)力(一般在支座處)來決定。三角形屋架支座處的節(jié)點(diǎn)板要傳遞端節(jié)間弦桿的內(nèi)力，因此，節(jié)點(diǎn)板的厚度應(yīng)由上弦桿內(nèi)力來決定。此外，節(jié)點(diǎn)板的厚度還受到焊縫的焊腳尺寸和T型鋼腹板厚度等因素的影響。一般屋架支座節(jié)點(diǎn)板受力大，該處節(jié)點(diǎn)板厚度可參照表28取用。中間節(jié)點(diǎn)板受力小，板厚可比支座處節(jié)點(diǎn)板的厚度減小2mm。在一榀屋架中，除支座處節(jié)點(diǎn)

44、板厚度可以大2mm外，全屋架節(jié)點(diǎn)板取相同厚度。 20世紀(jì)70年代后期國外有的研究證明，提高節(jié)點(diǎn)板的屈服強(qiáng)度并不提高腹桿的承載能力，而在試驗(yàn)研究中將節(jié)點(diǎn)板厚度由10nm加厚到20mm時(shí)卻提高腹桿屈曲荷載近40。出此可見，屋架節(jié)點(diǎn)板的厚度稍大些是有利的。 屋架節(jié)點(diǎn)板厚度參考表（Q235） 表28梯形屋架、平行弦屋架腹桿最大內(nèi)力三角形屋架端節(jié)間弦桿內(nèi)力（KN）2002013203215205217807811170支座節(jié)點(diǎn)板厚度（mm）810121416由雙角鋼組成的T形或十字形截面的桿件，為了保證兩個(gè)角鋼共同工作，兩角鋼間需有足夠的連系。做法是每隔一定距離在兩角鋼間加設(shè)填板(圖230)、填板尺寸由

45、構(gòu)造決定。在十字形雙角鋼桿件中填板應(yīng)橫豎交錯(cuò)放置。填板應(yīng)比角鋼肢寬伸出(十字形截面則縮進(jìn))1015mm以便焊接，填板間距，對壓桿取，拉桿取，式中i為一個(gè)角鋼的回轉(zhuǎn)半徑，回轉(zhuǎn)半徑所對應(yīng)的形心軸在T形雙角鋼(圖230a)中為平行軸aa，在十字形雙角鋼(圖230b)中為最小軸bb。在壓桿的兩個(gè)側(cè)向固定點(diǎn)之間的填板不宜少于兩個(gè)，且每節(jié)間不應(yīng)少于兩個(gè)(無法放置時(shí)至少放一個(gè))；拉桿同此處理。 圖230 屋架桿件的填板2.3.4.2 桁架桿件截面選擇桁架中的桿件，技前述原則先確定截面型式，然后根據(jù)軸線受拉、軸線受壓和壓彎的不同受力情況，按軸心受力構(gòu)件或壓彎構(gòu)件計(jì)算確定。為了不使型鋼規(guī)格過多，在選出截面后可作

46、一次調(diào)整。拉桿應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算和剛度驗(yàn)算。強(qiáng)度驗(yàn)算中在有螺栓孔削弱時(shí)，應(yīng)該用凈截面，如果螺栓孔位置處于節(jié)點(diǎn)板內(nèi)且離節(jié)點(diǎn)板邊緣有一定距離，例如100mm時(shí)，可考慮不計(jì)截面削弱，因?yàn)楹缚p已傳走一部分內(nèi)力，截面有減弱處內(nèi)力也已減小。（設(shè)置安裝螺栓的情況下，可以不考慮截面消弱），剛度驗(yàn)算應(yīng)使桿在兩個(gè)方向的長細(xì)比中的較大者小于容許長細(xì)比。規(guī)范對于承受靜力荷載的桁架拉桿只限制在豎向平面內(nèi)的長細(xì)比但從運(yùn)輸和安裝的角度考慮，受拉下弦出平面的剛度還是大些為好。壓桿應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性和剛度的計(jì)算，壓彎桿（上弦桿有節(jié)間荷載時(shí)）應(yīng)進(jìn)行平面外的穩(wěn)定性和剛度的驗(yàn)算。雙角鋼壓桿和軸對稱放置的單角鋼壓桿（圖228f）繞對稱軸失穩(wěn)時(shí)的

47、換算長細(xì)比可以用下列簡化公式計(jì)算：(1)等邊雙角鋼截面(圖228a) （26a） （26b）(2)長肢相并的不等邊雙角鋼截面（圖228c) （27a） （27b）(3)短肢相并的不等邊雙角鋼截面（圖228b) （28a）否則 （28b） (4)等邊單角鋼截面 （圖2.28f） （29a） （29b）式中,b,b1和b2分別為等邊角鋼肢寬，不等邊角鋼的長肢寬和短肢寬；t為角鋼厚度。公式(26)(29)都由兩個(gè)式子組成，其中前一個(gè)式子為乘以放大系數(shù)，表明彎曲是屈曲變形的主導(dǎo)模式；后一個(gè)式子以寬厚比為基礎(chǔ)，表明扭轉(zhuǎn)成為屈曲變形的主導(dǎo)棋式，此時(shí)和相比，增大得較多。這種情況發(fā)生在較小的桿件。在確定雙角鋼

48、截面時(shí)，如果，即在桁架平面內(nèi)彎曲屈曲時(shí)選用薄而寬的角鋼比較經(jīng)濟(jì)。但是，如果，則還要看桿件長寬比和寬厚比之間的關(guān)系、以等邊角鋼為例，如果選用薄而寬的角鋼致使時(shí)，很可能不是最佳選擇。 壓彎桿的容許長細(xì)比近似采用軸心壓桿的數(shù)值。這兩種桿件必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。 初選壓桿截面的尺寸時(shí)，如無合適資料與經(jīng)驗(yàn)，亦可先假設(shè)40100(對于弦桿)或=80120(對于腹桿)，最后以驗(yàn)算合適的截面為準(zhǔn)。 內(nèi)力很小的腹桿，以及支撐中受力不大的桿件，常由剛度條件即由容許長細(xì)比最后確定截面。當(dāng)雪荷載或活荷載作用在半跨上時(shí)，梯形屋架跨中的一些受拉腹桿可能變成壓桿，這些桿件應(yīng)按壓桿來考慮剛度要求。雙角鋼壓桿由容許長細(xì)比控制

49、截面時(shí)，平面外計(jì)算以為準(zhǔn)。2.3.5 桁架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和施工圖施工圖(KM)是在鋼結(jié)構(gòu)制造廠進(jìn)行加工制造的主要依據(jù)，必須清楚詳盡：書后附錄的圖選自梯形鋼屋架標(biāo)淮圖集?，F(xiàn)主要根據(jù)該圖說明施工圖的繪制要點(diǎn)。（1）通常在圖紙上部繪一桁架簡圖作為索引圖。對于對稱桁架，圖中一半注明桿件幾何長度(mm)，另一個(gè)注明桿件內(nèi)力(N或KN)。桁架跨度較大時(shí)(梯形屋架L24m，三角形屋架L15m)所生撓度較大，影響使用與外觀，制造時(shí)應(yīng)予起拱以避免在豎向荷載作用下屋架跨中下垂。按桿件在荷載作用下的伸長量或縮短量，預(yù)先給各桿以減短或加長則可得下弦的起拱線。但實(shí)際制造時(shí)，只在下弦有拼接處起拱，拱度一般采用f=L500(圖2

50、37)。屋架起拱也可在索引圖中畫出。 (2)施工詳圖中，主要圖面用以繪制屋架的正面圖，上、下弦的平面圖，必要的側(cè)面圖，以及某些安裝節(jié)點(diǎn)或特殊零件的大樣圖，施工圖還應(yīng)有其材料表。屋架施工圖通常采用兩種比例尺：桿件軸線一般為1：201：30以免圖幅太大，節(jié)點(diǎn)(包括桿件截面，節(jié)點(diǎn)板和小零件)一般為1：101：15(重要節(jié)點(diǎn)大樣比例尺還可大些)，可清楚地表達(dá)節(jié)點(diǎn)的細(xì)部制造要求。圖237 屋架的起拱(3)在施工圖中，要全部注明各零件的型號(hào)和尺寸，包括其加工尺寸、零件(桿件和板件)的定位尺寸、孔洞的位置，以及對工廠加上和工地施工的所有要求。定位尺寸主要有，軸線至角鋼肢背的距離，節(jié)點(diǎn)中心至腹桿等桿件近端的距

51、離，節(jié)點(diǎn)中心至節(jié)點(diǎn)板上、下和左、右邊緣的距離等。螺孔位置要符合型鋼線距表和螺栓排列規(guī)定距離的要求。對加工及工地施工的其他要求包括零件切斜角，孔洞直徑和焊縫尺寸都應(yīng)注明。拼接焊縫要注意區(qū)分工廠焊縫和安裝焊縫，以適應(yīng)運(yùn)輸單元的劃分和拼裝。(4)在施工圖中，各零件要進(jìn)行詳細(xì)編號(hào)，零件編號(hào)要按主次、上下、左右一定順序逐一進(jìn)行。完全相同的零件用同一編號(hào)。當(dāng)組成桿件的兩角鋼的型號(hào)尺寸完全相同，然而因開孔位置或切斜角等原因，而成鏡面對稱時(shí)，亦采用同一編號(hào)、但在材料表中注明正反二字以示區(qū)別。此外，連接支撐和不連接支撐的屋架雖有少數(shù)地方不同(比如螺孔有不同)，但也可畫成一張施工圖而加以注明。附圖是標(biāo)堆圖，既可用

52、于和柱鉸接，也可用于和柱剛性連接。材料表包括各零件的截面、長度、數(shù)量(正、反)和自重。材料表的用途主要是配料和計(jì)算用鋼指標(biāo)，其次是為吊裝時(shí)配備起重運(yùn)輸設(shè)備。(5)施工圖中的文字說明應(yīng)包括不易用圖表達(dá)以及為了簡化圖面而易于用文字集中說明的內(nèi)容，如：鋼材標(biāo)號(hào)、焊條型號(hào)、焊縫形式和質(zhì)量等級(jí)、圖中未注明的焊縫和螺孔尺寸以及油漆、運(yùn)輸和加工要求等，以便將圖紙全部要求表達(dá)完備。標(biāo)準(zhǔn)圖集中有些說明集中做總說明，因而附圖的附注不完整。 2.3.6 矩形鋼管屋架特點(diǎn)無論是圓管還是矩形管，其截面材料都分布在遠(yuǎn)離中性鈾的位置，而且是剪心和形心重合的封閉截面，其抗彎和抗扭的力學(xué)性能明顯優(yōu)于角鋼。由鋼管構(gòu)件組成的桁架可

53、以省去大量節(jié)點(diǎn)板、填板等的制作。據(jù)稱，鋼管桁架與傳統(tǒng)的角鋼桁架相比，節(jié)省鋼材的幅度在20以上，對于有些結(jié)構(gòu)(例如輸電塔架)節(jié)省鋼材可高達(dá)50。除此之外，管截面特有的封閉性使其具有良好的防腐蝕性能。矩形管屋架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造比圓管簡單，國內(nèi)應(yīng)用較多，因此主要介紹矩形管屋架設(shè)計(jì)特點(diǎn)。目前鋼管桁架結(jié)構(gòu)主要用在不直接承受動(dòng)力荷載的場合。為了防止鋼管構(gòu)件的局部屈曲，圓鋼管的外徑與壁厚之比一般要求不超過，矩形管的最大外緣尺寸與壁厚之比不超過。原則上既可采用熱加工管材，亦可采用冷成型管材，但其材料的屈服強(qiáng)度應(yīng)不超過Q345鋼，屈強(qiáng)比不超過0.8，而且壁厚一般控制小于25mm。鋼管屋架的高跨比可在115110范圍內(nèi)選擇。應(yīng)盡量縮減節(jié)點(diǎn)的類別與數(shù)量(例如選擇無豎桿的人字形腹桿體系)以及所用管材規(guī)格。在鋼管桁架結(jié)構(gòu)中，桿件直接相互焊接在一起形成節(jié)點(diǎn)