重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).doc

1、本文格式為word版，下載可任意編輯重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).doc 第 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)、有很多重型廠房，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3400m 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)230000m ，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。綜合分析牢靠性，耐久性和經(jīng)濟(jì)性表明，這種重型工業(yè)廠房最相宜采納全鋼結(jié)構(gòu)建筑。隨著我國(guó)鋼產(chǎn)量的增加，一些中型廠房也會(huì)采納全鋼結(jié)構(gòu)或鋼屋蓋結(jié)構(gòu)。本章內(nèi)容以重型廠房為主

2、要對(duì)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(shuō)明 在房屋建筑學(xué)中，已經(jīng)學(xué)習(xí)了廠房的類別及平面、剖面和立面建筑設(shè)計(jì)的基本學(xué)問(wèn)。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(jiǎn)圖，其屋頂既可采納鋼屋架大型屋面板結(jié)構(gòu)體系，亦可采納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 圖 2 1 單層廠房構(gòu)造簡(jiǎn)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(jiàn)的起重設(shè)備，根據(jù)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范(gb3811)將其分

3、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(duì)應(yīng)關(guān)系 表 表 2 1 工作制等級(jí) 輕級(jí) 中級(jí) 重級(jí) 特重級(jí) 工作級(jí)別 a1 a3 a4,a5 a6,a7 a8 2.1.1.1 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(lái)確定，同時(shí)還應(yīng)留意符合標(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。假如采納輕型圍護(hù)結(jié)構(gòu)， 則取大柱距 15m，18m 及 24m 較相宜。位于脆弱地基上的重型廠房，應(yīng)采納較大柱距。在一些工業(yè)部門為了滿意工藝要求，

4、廠房亦可呈多跨形式(如圖 22 所示)。 圖 圖 2 2 柱網(wǎng)布置 國(guó)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，以避開(kāi)結(jié)構(gòu)中衍生過(guò)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納，不過(guò)在地震城區(qū)宜布置雙柱收縮縫。 溫度區(qū)段長(zhǎng)度表 （m ） 表 表 2 2 結(jié)構(gòu)狀況 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) 220 180 120 120 100 150 125 由于工

5、藝要求或其他緣由，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，桁架式時(shí)稱為托架。托梁和托架一般作為簡(jiǎn)支受彎構(gòu)件。托粱可采納焊接工字型截面，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

6、兩種，前者構(gòu)造簡(jiǎn)潔，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，必需明確橫向框架所擔(dān)當(dāng)?shù)暮奢d，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(duì)于等柱距且無(wú)拔柱的平面布置，明顯只需取一個(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 a 、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(jiàn)圖 23 取值， 圖 圖 2

7、3 吊車外輪廓線與接近構(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肯定值(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(duì)一些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，宜采納剛接框架。在多跨時(shí)，特殊在吊車起重量不很大和采納輕型圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，相宜采納鉸接框架(如圖 24c)。 圖 圖 2 4 框架形式 從耗鋼量考慮，重型廠房中的承重柱很少采納等截面實(shí)腹

8、式柱，一般采納階梯形柱。其下段通常取綴條格構(gòu)式，而上段既可采納實(shí)腹式(見(jiàn)圖 25a)，亦可采納格構(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(lái)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(jiǎn)潔，加工制作費(fèi)用低，常在廠房高度不超過(guò) 10m 且吊車額定起重量不超過(guò) 20t 時(shí)采納。廠房高度不大，但吊車額定起重量超過(guò) 100t，或吊車噸位不大而廠房高度較大(有剛度要求)時(shí)，宜采納分別式承重柱。分別式柱的吊車肢和屋蓋肢通常用水平板做成柔性連接(見(jiàn)圖 25b)。這種連接既可減小兩肢在框架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度，又實(shí)現(xiàn)了兩肢分別單獨(dú)擔(dān)當(dāng)?shù)踯嚭奢d和屋蓋(包括圍護(hù)結(jié)構(gòu))荷載的設(shè)

9、計(jì)意圖。尤其對(duì)位置不高的大噸位吊車 或車間有可能改擴(kuò)建時(shí)，分別式柱更顯其優(yōu)點(diǎn)。 圖 圖 2 5 格構(gòu)式柱與分別式柱 (a) 具有分別式柱腳的格構(gòu)式； (b) 分別式柱 雙肢格構(gòu)式柱是重型廠房階形下柱的常見(jiàn)形式圖 26 是其截面的常見(jiàn)類型。 圖 圖 2 6 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(duì)于裝備 a6a8 級(jí)吊車的車間除了要求結(jié)構(gòu)具有大的橫向剛度外，還應(yīng)保證足夠大的縱向剛度。因此，對(duì)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。縱向剛度則依靠柱的支撐來(lái)保證。設(shè)計(jì)在侵蝕性環(huán)境中工作的廠房

10、，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(duì)結(jié)構(gòu)的隔熱防護(hù)，亦應(yīng)采納有利于隔熱的結(jié)構(gòu)形式和構(gòu)造措施。 可參照已有的同類型構(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(wú)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(zhǎng)度，1h 指上階柱長(zhǎng)度。 柱各段截面的高度和寬度 表 2 3 類別 柱高 h(m) 無(wú)吊車 30 q t £ 50 100 t q t £ £ 125 250 t q t £ £ 300 q t ³ 等截面

11、柱 10 h £ ( ) 1/20 1/15 h - ( ) 1/18 1/12 h - 10 20 h < £ ( ) 1/25 1/18 h - ( ) 1/20 1/15 h - 20 h > ( ) 1/30 1/20 h - 階 形 柱 上階形 15 h £ ( )11/10 1/7 h - ( )11/9 1/6 h - 15 10 h < £ ( )11/10 1/8 h - ( )11/10 1/7 h - ( )11/9 1/6 h - 110 h > ( )11/12 1/9 h - ( )11/12 1/8

12、h - ( )11/10 1/7 h - 下階形 20 h £ ( ) 1/15 1/12 h - ( ) 1/15 1/10 h - ( ) 1/12 1/9 h - ( ) 1/10 1/8 h - 20 30 h < £ ( ) 1/18 1/12 h - ( ) 1/15 1/10 h - ( ) 1/12 1/9 h - 30 h > ( ) 1/20 1/15 h - ( ) 1/18 1/12 h - ( ) 1/15 1/10 h - 階形柱無(wú)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

13、 圖 圖 2 7 肩梁構(gòu)造及計(jì)算簡(jiǎn)圖 （ （a） ） 單腹壁肩梁； (b) 雙腹壁肩梁； (c) 肩梁計(jì)算簡(jiǎn)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(guò)合理的柱間支撐和屋蓋支撐(參見(jiàn) 213 節(jié))的設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。每列柱都必需設(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(jiàn)圖 28)。下層柱間支撐一般宜布置在溫度區(qū)段的中部，以削減縱向溫度應(yīng)力的影響。當(dāng)濕 度區(qū)段長(zhǎng)度大于 150m 或抗震設(shè)防烈

14、度為 8 度、類場(chǎng)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(guò)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 圖 2 8 柱間支撐布置 常見(jiàn)的下層柱間支撐是單層十字形(見(jiàn)圖 29)。支撐的傾角應(yīng)掌握在 35 55° °- 之間，假如單層十字形不能滿意這種構(gòu)造要求?？蛇x用人字形，k 形，y 形，雙層十字形或單斜桿形。假如由于柱距過(guò)大 ( ) 12m ³或其他緣由(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)。可以考慮采納門形，l 形柱間支撐，甚至不加任

15、何斜撐而將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簡(jiǎn)單，一般不提倡使用。上層柱間支撐的常見(jiàn)形式見(jiàn)圖 210，一般采納十字形，人字形或 k 形，柱距較大時(shí)可取 v 形或八字形。 圖 圖 2 9 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 圖 2 10 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 屋架形狀及腹桿形式 2.1.2.1 桁架的應(yīng)用 桁架是指由直桿在端部相互連

16、接而組成的格子式結(jié)構(gòu)。桁架中的桿件大部分狀況下只受軸線拉力或壓力。應(yīng)力在截面上勻稱分布，因而簡(jiǎn)單發(fā)揮材料的作用。 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(wèn)題，也簡(jiǎn)略介紹一些其他用途的桁架的特點(diǎn)。 2.1.2.2 桁架的形狀及腹桿形式 桁架的形狀宜接受到它的用途的影響。就屋架來(lái)說(shuō)，形狀如圖 2 11 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 圖 2 11 鋼屋架的形狀 2.1.2.3 確定桁架形式的原則 桁架形狀與腹

17、桿形式，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)綜合分析來(lái)確定。確定的原則應(yīng)從下述幾個(gè)方面考慮。 （1）滿意使用要求 對(duì)屋架來(lái)說(shuō)，上弦的坡度應(yīng)適合防水材料的需要。此外，屋架在端部與柱是簡(jiǎn)支還是剛接。房屋內(nèi)部?jī)艨沼泻我螅袩o(wú)吊頂，有無(wú)懸掛吊車，有無(wú)天窗及天窗形式以及建筑造型的需要等，也都影響屋架形狀的確定。 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 1/3 1/2 - 。梯形屋架上弦較平坦，適合于采納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1/12 1/8 - 。當(dāng)采納長(zhǎng)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)

18、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(guò)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)與柱相連而形成剛接框架。近年來(lái)一些國(guó)家在廠房中多采納平行弦雙坡屋架，我國(guó)寶山鋼鐵公司初軋廠的屋架形式如圖 211(f)所示。 圖 圖 2 12 有隅撐的框架 圖 圖 2 13 皮帶運(yùn)輸機(jī)橋簡(jiǎn)支桁架 皮帶運(yùn)輸機(jī)橋的桁架是斜置的(圖 213c)、通?？缍炔惶厥獯螅话悴杉{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)約材料的目的。對(duì)弦桿來(lái)，所謂受力合理是要使各節(jié)間弦桿的內(nèi)力

19、相差不太大，這樣，用根通長(zhǎng)的型鋼來(lái)做弦桿時(shí)對(duì)內(nèi)力小的節(jié)間就 沒(méi)有太大的鋪張。一般講，簡(jiǎn)支屋架形狀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，弦桿做成折線形季節(jié)點(diǎn)費(fèi)料費(fèi)工，所以桁架弦桿般不做成多處轉(zhuǎn)折的形式，而常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形狀。 (3)制造簡(jiǎn)潔及運(yùn)輸與安裝便利 制造簡(jiǎn)潔，運(yùn)輸及安裝便利可以節(jié)約勞動(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)約工時(shí)，這樣還是不全面的。在確定桁架形式與主要尺寸時(shí)，

20、除上述各點(diǎn)外還應(yīng)當(dāng)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)當(dāng)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，依據(jù)詳細(xì)條件，桁架形式可有許多變化。圖215(a)的方式可使三角形屋架支座節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造有所改善，由于一般三角形屋架端節(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。平行弦雙坡屋架假如不是坡度很小，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(duì)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)力也較勻稱。 圖 圖 2

21、 15 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 h ° )(圖 211)?？缍?l，對(duì)屋架來(lái)說(shuō)由使用和工藝方面的要求打算。屋架的高度則由經(jīng)濟(jì)條件、剛度條件(屋架的撓度取值 l500)，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(lái)打算。 2.1.3 屋 蓋 支 撐 當(dāng)采納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

22、僅用檁條和屋面板連系時(shí)由于沒(méi)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(lái)，形成幾何不變的屋蓋結(jié)構(gòu)體系(圖 216b)。 圖 圖 2 16 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

23、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(guò)大變形。 3)為弦桿供應(yīng)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(zhǎng)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)向剛度。 (4)擔(dān)當(dāng)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)定與便利。 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)或不用擦條而只采納大型屋面板(無(wú)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

24、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)在其次個(gè)柱間。橫向水平支撐的間距 l。以不超過(guò) 60m 為宜，所以在一個(gè)溫度區(qū)段tl的中間還要布置一或幾道。 圖 圖 2 17 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 a¢天窗架橫向水平支撐 d¢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 一般狀況下應(yīng)當(dāng)設(shè)置下弦橫向水平支撐，只是當(dāng)跨度比較小(l £ 18m)且沒(méi)有懸掛式吊車，或雖有懸掛式吊車但起重噸位不大，

25、廠房?jī)?nèi)也沒(méi)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。縱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 全部房屋中均應(yīng)設(shè)置垂直支撐。梯形屋架在跨度 l £ 30m，三角形屋架在跨度 l £ 24m 時(shí)，僅在跨度.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 四周或天窗架側(cè)柱外

26、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，依據(jù)尺寸的不同，一般可設(shè)計(jì)成圖 218(e)、(f)及(g)的形式。 圖 圖 2 18 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.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)系常采納圖 219(c)及(d)的形式，而.處仍實(shí)行與屋架中相同的形式(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

27、 沒(méi)有參加空間穩(wěn)定體的屋架，其上下弦的側(cè)向支承點(diǎn)由系桿來(lái)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四周設(shè)置柔性系桿：當(dāng)屋架橫向支撐設(shè)在端部其次柱間時(shí)，則第 一柱間全部系桿均應(yīng)為剛性系桿。 屋蓋支撐的作用必需得到保證，但支撐的布置則依據(jù)詳細(xì)條件可敏捷處理，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)敏捷把握。 當(dāng)房

28、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)。詳細(xì)方法應(yīng)符合抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。 圖 圖 2 19 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。桁架的腹桿一般采納交叉斜桿的形式，也有采納單斜桿的。下面主要結(jié)合圖 217 所示傳統(tǒng)的支撐布置方法敘述。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，以組成正方形為宜，一般為 6m x 6m，但由于實(shí)際狀況劃分時(shí)也可能有長(zhǎng)方形甚至是 6m x 3m 的

29、狀況。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(zhǎng)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)。以避開(kāi)桿件交角可能小于30 ° 的狀況。 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(zhǎng)細(xì)比來(lái)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，如橫向水平支撐傳遞較大的山墻風(fēng)荷載

30、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)，支撐桿件除需滿意允許長(zhǎng)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(jiǎn)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(jiǎn)化分析方法可參閱有關(guān)結(jié)構(gòu)力學(xué)的文獻(xiàn)。 圖 圖 2 20 橫向水平支撐計(jì)算簡(jiǎn)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(jiǎn)化為平面剛架來(lái)分析，仍舊是目前建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算的主要方法。墻架

31、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)剛架僅擔(dān)當(dāng)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?cè)瓌t上依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(gb 50009)進(jìn)行計(jì)算。 可變荷載包括屋面活荷載，雪荷載，積灰荷載，風(fēng)荷裁及吊車荷載。 施工荷載一般通過(guò)在施工中實(shí)行臨時(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(wú)特殊說(shuō)明，均布

32、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 表 2 4 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 ( )2/ kn m 0.05 0.1 0.15 0.2 0.55 實(shí)腹式檁條的自重標(biāo)準(zhǔn)值可選用均布荷載20.05 0.1 / kn m - ，而格構(gòu)式常可近似取均布荷載20.03 0.05 / kn m - 墻架結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值可選用均布荷載20.25 0.42 / kn m - 檐高較大時(shí)相應(yīng)取大者。 根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(gb50009)中的荷載組合規(guī)章，屋

33、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。 積灰荷載要留意局部增大系數(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)，可偏于平安地取屋脊處的風(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kw 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(zhǎng) h(如圖 221 所示)范圍內(nèi)的風(fēng)荷載。明顯，此范圍內(nèi)的風(fēng)荷載合力為 / c o skn b h w a = 投

34、影倒水平面上的值 p ° 為 ( )/ /coskp n bh w a°= = 對(duì)于常見(jiàn)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a 按表 25 確定，其中各區(qū)域、的意義及與風(fēng)向的關(guān)系見(jiàn)圖 222，坡度 a 取中間值時(shí)，可在表中插值。 圖 圖 2 21 風(fēng)荷載kw 投影 剛架的風(fēng)荷載體型系數(shù) 表 表 2 5 表面區(qū)域 +0.80 -0.6 ( ) 15 a°£ 0 ( ) 0 a°= +0.8 ( ) 60 a°³ -0.50 -0.50 圖 圖 2 22 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)

35、定取值。 2.2.2 剛架內(nèi)力計(jì)算 為了簡(jiǎn)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， a a 和 a b 分別為格構(gòu)式柱兩肢(或屋架上下兩弦)的截面積， x a 和x b 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(jiàn)圖 223。其中 m 是反映剪力影響和幾何外形的修正系數(shù)，平行弦情形，可取 m 為 0.9，上弦坡度為 110 時(shí)取 m 為0.8，上弦坡度為 18 時(shí)取 m 為 0.7，對(duì)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)，亦可依下式估

36、算其當(dāng)量慣性矩： 其中最大彎矩maxm 可以簡(jiǎn)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 圖 2 23 雙肢格構(gòu)式柱 2.2.3 內(nèi)力組合原則 根據(jù)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)依據(jù)使用過(guò)程中在結(jié)構(gòu)上可能同時(shí)消失的荷載，按承載力量極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)，依照組合規(guī)章進(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，按承載力量極限狀態(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)掌握的組合和由永久荷載效應(yīng)掌握的組合)必要時(shí)考慮荷載效應(yīng)的偶然組合。 對(duì)于一般的剛(框)架，按承載力量極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，構(gòu)件和連接可取下列簡(jiǎn)化公式的最不利值確定： 1

37、1 g gk q qs s s g g = + (24) 10.9ng gk qi qikis s s g g= +å （25） 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(duì)構(gòu)件和連接進(jìn)行校核，以確定設(shè)計(jì)是否平安。因此，實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，通常實(shí)行的方法是；就構(gòu)件校核條件中消失的內(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(duì)于一般的受彎構(gòu)件，只需對(duì)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(由于在一些特定的情形下，其中某些組合明顯不起掌握作用)只需作如下四種內(nèi)力組合： ：（maxm+，v）, :(maxm-，v)， ：（maxv+，m）, :(ma

38、xv-,m) 其中 m a xm+，maxm-最大正負(fù)彎矩 maxv+，maxv-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(duì)于一般的壓彎構(gòu)件最多(由于在些特定的情形下，其中某些組合明顯不起掌握作用)只需作如下四種內(nèi)力組合： ：（maxm+，n）, :(maxm-，n)， ：（maxn+，m）, :(maxn-,m) 其中 m a xn+，maxn-最大正負(fù)軸力 以上四種組合自然還應(yīng)包括和 m 對(duì)應(yīng)的剪力 v，這里略去了。此外，對(duì)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 表 2 6 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)

39、準(zhǔn)值 m 128.8 143.5 -94.5 1.61 -28.2 28.2 n 36.4 40.5 -17.3 -8.98 -2.09 2.09 組合 ( )maxm+ 選項(xiàng) m 1.2128.8+0.91.4(143.5+1.61+) n 1.236.4+0.91.4（40.5-8.98+） 組合 ( )maxm- 選項(xiàng) m 1.2128.8+0.91.4(-94.5-28.2+) n 1.236.4+0.91.4（-17.3-2.09） 組合 ( )maxn+ 選項(xiàng) m 1.2128.8+0.91.4(143.5+28.2+) n 1.236.4+0.91.4（40.5+2.09+） 組

40、合 ( )maxn- 選項(xiàng) m 1.2128.8+0.91.4(-94.5-28.2+) n 1.236.4+0.91.4（-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 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))然后依據(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(guò)節(jié)點(diǎn)板相連。因此，節(jié)點(diǎn)有肯定剛性，節(jié)點(diǎn)剛

41、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)當(dāng)留意的。半跨荷載是指活荷載、雪荷載或某些廠房受到的積灰荷載作用在屋蓋半邊的狀況，以及施工過(guò)程中由一側(cè)開(kāi)頭安裝大型屋面板所產(chǎn)生的狀況等。所以內(nèi)力計(jì)算時(shí)除應(yīng)當(dāng)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)間荷載安排在相鄰的節(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)。

42、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(lái)比較簡(jiǎn)單。考慮到屋架桿件的軸力是柱要的，為了簡(jiǎn)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m =0.6 m ° ，而端節(jié)間正彎矩為 0.8 m m °¢=，其中 m ° 為將上弦節(jié)間視力簡(jiǎn)支梁所得跨中彎矩，當(dāng)作用集中荷載時(shí)其值為 pd/4. 2.3.2 桁架桿件的計(jì)算長(zhǎng)度 桁架中無(wú)論壓桿或拉桿都需要找出其計(jì)算長(zhǎng)度，由于有了計(jì)算長(zhǎng)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)滿意剛度要求，其標(biāo)志是長(zhǎng)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

43、不向的容許值。桁架中的受壓桿件的容許長(zhǎng)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(zhǎng)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)當(dāng)保證桿件具有較大的承載力量、較大的抗彎剛度，同時(shí)應(yīng)當(dāng)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。依據(jù)這一要求、多年來(lái)主要采納雙角鋼來(lái)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)當(dāng)對(duì)于截面的兩個(gè)主軸具有相等或接近的穩(wěn)定性、即x yl l = ,以充分發(fā)揮材料的作用，拉桿則常用等邊角

44、鋼來(lái)做。由于等邊角鋼一般比不等邊角鋼簡(jiǎn)單獲得。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。需要留意的是，雙角鋼屬于單軸對(duì)稱截面，繞對(duì) 稱軸 y 屈曲時(shí)伴隨有扭轉(zhuǎn)，yl 應(yīng)取考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的換算長(zhǎng)細(xì)比yzl . 受壓弦桿，在一般支撐布置的狀況下，常為0 02y x= ，為獲得近于等穩(wěn)的條件，常常采納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)。二者之中以用鋼量較小的為好。鑒于yz yl l > ，后一截面比較簡(jiǎn)單做到等穩(wěn)定。當(dāng)有節(jié)間荷載時(shí)，為增加弦桿在屋架平面內(nèi)的抗彎力量，可采納兩長(zhǎng)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

45、邊緣，為增加出平面的剛度以利運(yùn)輸及安裝，也可以考慮采納兩等肢角鋼；受拉弦桿，往往oy 比ox 大得多，此時(shí)可采納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 圖 2 28 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0 0 y x= ，故可采納圖 228(a)或(c)的形式?？紤]到扭轉(zhuǎn)影響，前者更簡(jiǎn)單做到等穩(wěn)定。屋架中其他腹桿，由于00.8y= ，0y= ，即0 01.25y x= ，所以一般采納圖 228(a)兩等肢角鋼的形式， 連接垂直支撐的豎桿，常采納兩個(gè)等肢角鋼組成的十字形截面圖 228d)，由于垂

46、直支撐如需傳力時(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納單角鋼截面，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(jiàn)單角鋼綴條的計(jì)算)，后者雖無(wú)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)的進(jìn)展，屋架桿件已有用 t 型鋼取代雙角鋼的趨勢(shì)，特殊是屋架的弦桿。在實(shí)際工程中常采納將 h 型鋼沿腹板縱向切開(kāi)的方法做成剖分 t 型鋼，由軋鋼廠直接供應(yīng)。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 型鋼之半，故其截面尺寸都與相應(yīng) h 型

47、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，弦桿多半采納寬翼緣 t 型鋼，腹桿則可用中冀緣 t 型鋼、單角鋼或雙角鋼。當(dāng)腹桿采納 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)造便利。 圖 圖 2 29 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)約鋼材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)，以及省去綴板等緣由。這種屋架在國(guó)外已廣泛采

48、納，我國(guó)在寶鋼工程中也已采納。不過(guò)目前生產(chǎn)的 t 型鋼規(guī)格較少，在肯定程度上制約其應(yīng)用。 當(dāng)屋架跨度較大(如 lgt;24m)并且弦桿內(nèi)力相差較大時(shí)，弦桿可轉(zhuǎn)變一次截面，以便節(jié)約鋼材。但以轉(zhuǎn)變一次為度，假如轉(zhuǎn)變兩次則制造工作量加大，反而不經(jīng)濟(jì)。轉(zhuǎn)變弦桿截面時(shí)，可保持角鋼厚度不變而轉(zhuǎn)變肢寬，以便利連接。t 型鋼弦桿則可轉(zhuǎn)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(lái)國(guó)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(guò) 56 種。一般鋼屋架中所用的角鋼，最小規(guī)格應(yīng)是

49、l45x4 或 l56x36x4。跨度超過(guò) 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)依據(jù)詳細(xì)狀況打算。節(jié)點(diǎn)板受力簡(jiǎn)單，對(duì)一般跨度的屋架可以不作計(jì)算，而由閱歷確定厚度。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(lái)打算。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(lái)打算。此外，節(jié)點(diǎn)板的厚度還受到焊縫的焊腳尺寸fh 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)

50、點(diǎn)板的厚度減小 2mm。在一榀屋架中，除支座處節(jié)點(diǎn)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 年月后期國(guó)外有的討論證明，提高節(jié)點(diǎn)板的屈服強(qiáng)度并不提高腹桿的承載力量，而在試驗(yàn)討論中將節(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(jiàn)，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 表 2 8 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） 200 202120 321520 521780 7811170 支座節(jié)點(diǎn)板厚度（mm） 8 10 12 14 16 由雙角鋼組成的 t 形或十字形截面的桿件，

51、為了保證兩個(gè)角鋼共同工作，兩角鋼間需有足夠的連系。做法是每隔肯定距離在兩角鋼間加設(shè)填板(圖 230)、填板尺寸由構(gòu)造打算。在十字形雙角鋼桿件中填板應(yīng)橫豎交叉放置。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(duì)壓桿取 40zi £ ，拉桿取 80zi £ ，式中 i 為一個(gè)角鋼的回轉(zhuǎn)半徑，回轉(zhuǎn)半徑所對(duì)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(wú)法放置時(shí)至少放一個(gè))；拉桿同此處理。 圖 圖 2 30 屋架桿件的填板 2

52、.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，然后依據(jù)軸線受拉、軸線受壓和壓彎的不同受力狀況，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(guò)多，在選出截面后可作一次調(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)算中在有螺栓孔減弱時(shí)，應(yīng)當(dāng)用凈截面，假如螺栓孔位置處于節(jié)點(diǎn)板內(nèi)且離節(jié)點(diǎn)板邊緣有肯定距離，例如100mm 時(shí)，可考慮不計(jì)截面減弱，由于焊縫已傳走一部分內(nèi)力，截面有減弱處內(nèi)力也已減小。（設(shè)置安裝螺栓的狀況下，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(zhǎng)細(xì)比中的較大者maxl 小于容許長(zhǎng)細(xì)比。規(guī)范對(duì)于承受靜力荷載的桁架拉桿只限制在豎向平面內(nèi)的長(zhǎng)細(xì)比但從運(yùn)輸和

53、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(duì)稱放置的單角鋼壓桿（圖 228f）繞對(duì)稱軸失穩(wěn)時(shí)的換算長(zhǎng)細(xì)比可以用下列簡(jiǎn)化公式計(jì)算： (1)等邊雙角鋼截面(圖 228a) 0/ 0.58 /yb t b £ 當(dāng) 時(shí) 4y2 200.4751z yybtl læ ö= + ç ÷ç ÷è ø （26a） 0/ 0.58 /yb t b > 當(dāng) 時(shí) 2 20y43.9 118.6yztbt

54、blæ ö= +ç ÷ç ÷è ø （26b） (2)長(zhǎng)肢相并的不等邊雙角鋼截面（圖 228c) 2 0 2/ 0.48 /yb t b £ 當(dāng) 時(shí) 42y2 201.091z yybtl læ ö= + ç ÷ç ÷è ø （27a） 2 0 2/ 0.48 /yb t b > 當(dāng) 時(shí) 2 202y425.1 117.4yztbt blæ ö= +ç ÷ç ÷

55、è ø （27b） (3)短肢相并的不等邊雙角鋼截面（圖 228b) 1 0 1/ 0.56yb t b £ 當(dāng) 時(shí) yz yl l = （28a） 否則 2 201y413.7 152.7yztbt blæ ö= +ç ÷ç ÷è ø （28b） (4)等邊單角鋼截面 （圖 2.28f） 0/ 0.5 /yb t b £ 當(dāng) 時(shí) 4y2 200.851z yybtl læ ö= + ç ÷ç ÷è 

56、48; （29a） 0/ 0.54 /yb t b > 當(dāng) 時(shí) 2 20y44.78 113.5yztbt blæ ö= +ç ÷ç ÷è ø （29b） 式中,b,b1 和 b2 分別為等邊角鋼肢寬，不等邊角鋼的長(zhǎng)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yl 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)yzl 和yl 相比，增大得較多。這種狀況發(fā)生在yl 較小的桿件。 在確定雙角鋼截面時(shí)，假如x yzl l > ，即在桁架