單元三-門式剛架和平板網(wǎng)架(鋼結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì))

1、鋼結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)單元三 門式剛架和平板網(wǎng)架單元三 門式剛架和平板網(wǎng)架 概 述1 門式剛架設(shè)計(jì)2 平板網(wǎng)架設(shè)計(jì)3第一節(jié) 概 述 單元三 門式剛架和平板網(wǎng)架第一節(jié) 概 述輕(型)鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng) 1 （輕鋼）門式剛架的特點(diǎn)和適用范圍2平板網(wǎng)架的特點(diǎn)和適用范圍3一、輕(型)鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)一、輕(型)鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng) (輕鋼)門式剛架是對(duì)輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)門式剛架的簡(jiǎn)稱。近年來(lái)，它和平板網(wǎng)架在我國(guó)飛速發(fā)展，給鋼結(jié)構(gòu)注入了新的活力。它們不僅在輕工業(yè)廠房和公共建筑中得到非常廣泛地應(yīng)用，而且在一些中、小型的城市公共建筑，如超市、展覽廳、停車場(chǎng)、加油站等也得到普遍應(yīng)用。 (輕鋼)門式剛架的廣泛應(yīng)用，除其自身具有的優(yōu)點(diǎn)外還和近年來(lái)普

2、遍采用輕型(鋼)屋面和墻面系統(tǒng)冷彎薄壁鋼的檁條和墻梁、彩涂壓型鋼板和輕質(zhì)保溫材料的屋面板和墻板密不可分。它們完美的結(jié)合，構(gòu)成了如圖81所示的輕(型)鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)(美國(guó)稱金屬建筑系統(tǒng))： 輕鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的混凝土和熱軋型鋼制作的屋面板、檁條等，不僅可以減少梁、柱和基礎(chǔ)截由尺于，整體結(jié)構(gòu)重量減輕，而且式樣美觀，工業(yè)化程度高，施工速度快，經(jīng)濟(jì)效益顯著。一、輕(型)鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)二、（輕鋼）門式剛架的特點(diǎn)和適用范圍 二、（輕鋼）門式剛架的特點(diǎn)和適用范圍 門式剛架是由梁、柱構(gòu)件組合而成。若按構(gòu)件的形式也可分為格構(gòu)式和實(shí)腹式兩種類型(圖82)。格構(gòu)式門式剛架剛度大，用鋼省，外形和凈空布置靈活，但其需采用角鋼

3、或鋼管組合，加工復(fù)雜，故較適合于大跨度剛架采用。實(shí)腹式門式剛架一般采用鋼板焊成的工字形截面，構(gòu)造簡(jiǎn)單，外形簡(jiǎn)潔，便于工業(yè)化生產(chǎn)。雖其用鋼量稍多，但用于輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)，仍可發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。二、（輕鋼）門式剛架的特點(diǎn)和適用范圍二、（輕鋼）門式剛架的特點(diǎn)和適用范圍 根據(jù)我國(guó)針對(duì)(輕鋼)門式剛架制定的門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(CECS102：2002)的規(guī)定，其適用范圍應(yīng)為輕型屋蓋(壓型鋼板屋畫(huà)板及薄壁型鋼檁條)和輕型外墻(壓型鋼板墻板及薄壁型鋼墻梁)或砌體外墻及底部為砌體、上部為輕質(zhì)材料的外墻；僅可設(shè)置起重量不大于20t的A1A5工作級(jí)別橋式吊車或3t懸掛式起重機(jī)；跨度宜為9 36m；高度宜為4.

4、59m。三平板網(wǎng)架的特點(diǎn)和適用范圍三平板網(wǎng)架的特點(diǎn)和適用范圍 網(wǎng)架是由平面桁架發(fā)展起來(lái)的空間結(jié)構(gòu)。當(dāng)其外形為曲面時(shí)，通常將其稱為網(wǎng)殼。而外形為平面時(shí)則稱為平板網(wǎng)架，或簡(jiǎn)稱網(wǎng)架。網(wǎng)殼可做成單層或雙層，而網(wǎng)架一般則需做成雙層，且需要一定高度，以保證必要的剛度（圖8-3）。 平板網(wǎng)架一般由若干個(gè)平面桁架互相正交或斜交組成交叉桁架系，或由桿件組成角錐骨架構(gòu)成角錐系。通常采用鋼管作桿件和鋼球作連接節(jié)點(diǎn)。雖然材料普通，但由于平板網(wǎng)架優(yōu)異的力學(xué)性能和易于加工、按裝的特點(diǎn)，突顯出其采用小型材料也可快捷地建造大跨度空間結(jié)構(gòu)的能力，可謂空間結(jié)構(gòu)之無(wú)愧的典范。三平板網(wǎng)架的特點(diǎn)和適用范圍三平板網(wǎng)架的特點(diǎn)和適用范圍 將

5、輕型屋面配套用于平板網(wǎng)架屋蓋系統(tǒng)，也是完美的結(jié)合，其耗鋼量可以大幅降低（跨度40m以內(nèi)的輕面屋，一般不超過(guò)20kg/m2），且可降低下部結(jié)構(gòu)重量，整體經(jīng)濟(jì)效果更好，這也是我國(guó)每年建造成百萬(wàn)平方米網(wǎng)架的原因之一。下面對(duì)其特點(diǎn)作一綜述：（1）良好的力學(xué)性能： 由于平板網(wǎng)架具有三維空間結(jié)構(gòu)形體，相當(dāng)于將平面桁架的受力桿件與支撐體系容為一體，故空間剛度大增，整體穩(wěn)定和抗震性能更好。再者，平板網(wǎng)架的節(jié)點(diǎn)荷載分由多根桿件承擔(dān)，且主要為軸心受力，能充分利用材料的強(qiáng)度，故桿件截面遠(yuǎn)比平面桁架的小。另外，網(wǎng)架屬于多次超靜定結(jié)構(gòu)，故具有內(nèi)力重分布能力，即使某個(gè)桿件或節(jié)點(diǎn)因故損壞，也不會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件整體的突然破壞。三平

6、板網(wǎng)架的特點(diǎn)和適用范圍（2）適應(yīng)性強(qiáng)、造型美觀： 平板網(wǎng)架能適應(yīng)不同建筑平面（方形、圓形、多邊型等）、不同跨度（大、中、?。?、不同支承條件（點(diǎn)支承、周邊支承或兩者混合支承等）和不同荷載（均布荷載、局部集中荷載等）。且造型美觀，層次豐富，具有結(jié)構(gòu)美感，很適合外露展現(xiàn)。（3）制作、安裝簡(jiǎn)便： 平板網(wǎng)架的桿件和連接形式簡(jiǎn)單劃一，且重量較輕（一般為60203鋼管和d=100500mm連接球），加工機(jī)具簡(jiǎn)單，很適合工業(yè)化和商業(yè)化生產(chǎn)。安裝時(shí)若采用高空散裝，也不需要大型起重機(jī)械。 根據(jù)上述特點(diǎn)，平板網(wǎng)架幾乎可適合于任何情況的屋蓋。 為了規(guī)范網(wǎng)架的設(shè)計(jì)與施工，我國(guó)于1991年還頒布了網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程（

7、JGJ7-1991）。 單元三 門式剛架和平板網(wǎng)架 第二節(jié) 門式剛架設(shè)計(jì)一、結(jié)構(gòu)形式和布置一、結(jié)構(gòu)形式和布置 門式剛架分為單跨、雙跨或多跨的單、雙坡剛架，以及帶挑檐和帶毗屋的剛架等形式(圖84)。多跨剛架中間柱與剛架斜梁的連接可采用鉸接。根據(jù)通風(fēng)和采光需要，可設(shè)置通風(fēng)口、采光帶和天窗架。 門式剛架可由多個(gè)梁、柱單元組成。柱一般為單獨(dú)單元構(gòu)件；斜梁可根據(jù)運(yùn)輸條件劃分為若干個(gè)單元，單元之間可用端板以高強(qiáng)度螺栓連接。一、結(jié)構(gòu)形式和布置一、結(jié)構(gòu)形式和布置根據(jù)跨度、高度及荷載不同，(輕鋼)門式剛架的粱、柱宜用425mm厚鋼板組成的焊接工字形截面或H型鋼，制作成變截面或等截面構(gòu)件。變截面構(gòu)件宜用于跨度較大

8、或房屋較高的梁、柱。設(shè)有橋式吊車時(shí)，柱宜采用等截面構(gòu)件。變截面構(gòu)件通常改變腹板的高度，做成楔形。翼緣截面在安裝單元內(nèi)則一般不作改變。在鄰接的安裝單元可采用不同的翼緣截面，兩單元相鄰截面高度宜相等。一、結(jié)構(gòu)形式和布置 門式剛架的柱腳通常設(shè)計(jì)成平板支座，設(shè)一對(duì)或兩對(duì)地腳螺栓，并按鉸接支承設(shè)計(jì)。當(dāng)設(shè)有5t以上橋式吊車時(shí)，柱腳宜設(shè)計(jì)成剛接。門式剛架屋面可采用隔熱卷材做屋面隔熱和保溫層，也可采用帶隔熱層的板材(夾芯板)做屋面。屋面坡度宜為120 18(長(zhǎng)尺壓型鋼板取小值)。 門式剛架的跨度應(yīng)取橫向剛架柱軸線間的距離。其大小宜為9 36m(以3m為模數(shù))。 門式剛架的高度應(yīng)取地坪到柱軸線與斜梁軸線交點(diǎn)的高

9、度，一般應(yīng)根據(jù)使用要求的室內(nèi)凈高(圖81)確定。設(shè)有吊車時(shí)，應(yīng)根據(jù)軌頂標(biāo)高和吊車凈高要求確定。門式剛架的平均高度宜為4.5 9m，當(dāng)設(shè)有橋式吊車時(shí)不宜大于12m。一、結(jié)構(gòu)形式和布置 柱軸線可取通過(guò)下端(較小端)中心的豎向軸線(工業(yè)建筑邊柱的定位軸線宜取柱外皮)。斜梁軸線町取通過(guò)變截面梁段最小端中心與斜梁上表面平行的軸線。 門式剛架的間距即柱網(wǎng)軸線間的縱向距離宜為6 9m。 門式剛架縱向溫度區(qū)段長(zhǎng)度(伸縮縫間距)不于300m，橫向溫度區(qū)段長(zhǎng)度不大于150m。當(dāng)需要設(shè)置伸縮縫時(shí)，可將搭接檁條上的螺檸孔采用長(zhǎng)圓孔，并使該處屋面板在構(gòu)造上可以脹縮(或設(shè)置雙柱)。在多跨剛架局部抽掉中間柱或邊柱處，可設(shè)置

10、托架粱或托架。 山墻可采用門式剛架，也可設(shè)置由斜梁、抗風(fēng)柱和墻粱及其支撐組成的山墻墻架。二、支撐的布置 二、支撐的布置 門式剛架各列柱均應(yīng)設(shè)置十字形柱間支撐(當(dāng)建筑物寬度大于60m時(shí)，在中間柱列宜適當(dāng)增加設(shè)置。若因建筑或工藝上原因不能設(shè)置十字形支撐時(shí)，可設(shè)置人字形支撐)，并在同開(kāi)間設(shè)置屋蓋橫向支撐，以組成幾何不變體系。柱間支撐的間距應(yīng)根據(jù)房屋縱向柱距、受力情況和安裝條件確定。當(dāng)無(wú)吊車時(shí)宜取3045m；當(dāng)有吊車時(shí)宜設(shè)在溫度區(qū)段中部，或當(dāng)溫度區(qū)段較長(zhǎng)時(shí)宜設(shè)在三分點(diǎn)處，且間距不宜大于60m。支撐體系應(yīng)能保證在每個(gè)溫度區(qū)段或分期建設(shè)的區(qū)段中能獨(dú)立構(gòu)成空間穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。 端部支撐宜設(shè)在溫度區(qū)段端部的第一個(gè)或

11、第二個(gè)開(kāi)間。當(dāng)設(shè)在第二開(kāi)間時(shí)，在第一開(kāi)間的相應(yīng)位置應(yīng)設(shè)置剛性系桿。另外，在剛架轉(zhuǎn)折處(單跨房屋邊柱柱頂和屋脊，以及多跨房屋某些中間柱柱頂和屋脊)應(yīng)沿房屋全長(zhǎng)設(shè)置剛性系桿，二、支撐的布置 對(duì)設(shè)有橋式吊車且起重量大于15t的跨間，應(yīng)設(shè)置屋蓋縱向支撐和連續(xù)制動(dòng)桁架。 由支撐斜桿等組成的水平桁架中的直腹桿，宜按剛性系桿考慮，可由檁條兼任，此時(shí)檁條應(yīng)滿足對(duì)壓彎桿件的剛度和承載力要求。當(dāng)不滿足時(shí)，可在剛架斜梁之間設(shè)置鋼管、H型鋼或其他截面形式的桿件。十字形交叉支撐宜采用圓鋼，圓鋼與構(gòu)件的夾角應(yīng)在30o60o范圍，宜接近45o，并采用連接件或節(jié)點(diǎn)板與梁、柱腹板連接，在剛架矯正定位后用花籃螺栓張緊。對(duì)設(shè)置5t

12、以上吊車的柱間支撐，應(yīng)采用型鋼。三、墻架的布置三、墻架的布置當(dāng)采用壓型鋼板作側(cè)墻圍護(hù)面時(shí)，墻梁宜布置在鋼架柱的外側(cè)，其間距根據(jù)墻板板型和規(guī)格決定，但不應(yīng)大于計(jì)算確定的值。 當(dāng)抗震設(shè)防烈度不高于6度時(shí)，外墻可采用輕型鋼墻板或砌體；當(dāng)為7度、8度時(shí)，可采用輕型鋼墻板或非嵌砌砌體；當(dāng)為9度時(shí)，宜采用輕型鋼墻板或與柱柔性連接的輕質(zhì)墻板。四、荷載計(jì)算四、荷載計(jì)算 永久荷載：包括屋面板、檁條、剛架、墻架、支撐等結(jié)構(gòu)自重和懸掛荷載（吊頂、天窗、管道、門窗等)。結(jié)構(gòu)自重按荷載規(guī)范的規(guī)定計(jì)算。懸掛荷載按實(shí)際情況取用。 (2)可變荷載：包括屋面均布活荷載、雪荷載、積灰荷載、風(fēng)荷載及吊車荷載等。當(dāng)采用壓型鋼板輕型屋

13、面時(shí)，屋面豎向均布活荷載的標(biāo)準(zhǔn)值(按水平投影面計(jì)算)應(yīng)取05kNm2；對(duì)于受荷水平投影面積大子60m2的剛架構(gòu)件可取不小于03kNm2(剛架橫梁多屬此種情況)。風(fēng)荷載應(yīng)按CECS 102：2002規(guī)程附錄A的規(guī)定計(jì)算。雪荷載、積灰荷載及吊車荷載荷載規(guī)范的規(guī)定計(jì)算。對(duì)地震作用計(jì)算應(yīng)按建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB500112001）的規(guī)定計(jì)算。五、內(nèi)力計(jì)算變截面門式剛架應(yīng)采用彈性分析方法確定內(nèi)力。計(jì)算時(shí)宜取單榀剛架按平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，可采用有限元法（直接剛度法）計(jì)算。計(jì)算時(shí)宜將構(gòu)件分為若干段，每段可視為等截面，也可采用楔形單元。計(jì)算可采用計(jì)算機(jī)，且有專門軟件可資利用。單跨門式剛架也可按結(jié)構(gòu)力學(xué)方法或查閱

14、計(jì)算手冊(cè)中的公式計(jì)算。 六、控制截面 六、控制截面 圖85所示為一單跨門式剛架通常在承受屋面均布垂直荷載(恒載g1+活載q)、墻面恒載g2和風(fēng)荷載w時(shí)的內(nèi)力(M、V、N) 組合圖。由圖可見(jiàn)，剛架橫梁兩端支座處一般是最大負(fù)彎矩(Mmin)及最大剪力(Vmax)作用的截面(但在風(fēng)荷載很大時(shí)也可能產(chǎn)生正彎矩)，而跨中央處則是最大正彎矩（Mmax）作用的截面(在風(fēng)荷載很大時(shí)也可能產(chǎn)生負(fù)彎矩)，軸心力N則沿橫粱全長(zhǎng)差別不大。因此，剛架橫梁應(yīng)取其兩端支座和中央截面作為控制截面。 柱腳鉸接的剛架柱，柱頂處彎矩一般最大，柱腳剛接的則可能柱底處最大，而軸心壓力則是柱底處最大，剪力則差別不大。因此剛架柱應(yīng)取柱頂和

15、柱底作為控制截面。當(dāng)設(shè)置吊車時(shí)，還應(yīng) 選變階處截面。六、控制截面七、內(nèi)力組合 七、內(nèi)力組合 內(nèi)力組合應(yīng)取控制截面處的最不利內(nèi)力組合。一般應(yīng)計(jì)算以下幾種情況：Mmax及相應(yīng)的N、V；Mmin及相應(yīng)的N、V； Vmax及相應(yīng)的M、N； Nmax及相應(yīng)的M、V； Nmin及相應(yīng)的M、V。八、荷載效應(yīng)組合 八、荷載效應(yīng)組合 計(jì)算內(nèi)力最不利組合時(shí)，荷載組合應(yīng)按下列原則：屋面均布活荷載不與雪荷載同時(shí)考慮，應(yīng)取兩者中較大值；積灰荷載應(yīng)與雪荷載或屋面均布活荷載中的較大值同時(shí)考慮；多臺(tái)吊車的組合應(yīng)按荷載規(guī)范的規(guī)定；風(fēng)荷載不與地震作用同時(shí)考慮。 門式剛架的荷載效應(yīng)組合在采用基本組合時(shí)，一般可采用由可變荷載效應(yīng)控制

16、的簡(jiǎn)化式，即按式(3-9)進(jìn)行訓(xùn)算。式(39)在此處可改寫(xiě)為下面幾種形式：八、荷載效應(yīng)組合 1.2恒載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值+1.4屋面活荷載(或雪荷載)效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值；或 1.2恒載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值+1.4風(fēng)荷載 (或吊車荷載、或積灰荷載)效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值； 1.2恒載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值+0.91.4(屋面活荷載+風(fēng)荷載)效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值； 1.2恒載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值+0.91.4(屋面活荷載+吊車荷載)效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值； 1.2恒載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值+0.91.4(風(fēng)荷載+吊車荷載)效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值； 1.2恒載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值+0.91.4(屋面活荷載+風(fēng)荷載+吊車荷載)效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值；八、荷載效應(yīng)組合 在通常情況，豎向荷載是設(shè)計(jì)控制荷載。但當(dāng)風(fēng)荷載較大或房屋較高

17、時(shí)則風(fēng)荷載有可能起控制作用。 地震作用在(輕鋼)門式剛架中一般不起控制作用。 吊車荷載應(yīng)按垂直和水平兩方向考慮。九、截面選擇 九、截面選擇 門式剛架一般采取預(yù)選梁、柱截面，然后進(jìn)行驗(yàn)算： 門式剛架的截面形式一般采用工字形。橫梁截面高度可取跨度的140130。柱頂部截面高度可與梁端部截面的相同。采用變截面時(shí)，截面按與彎矩成正比改變。 和軸心受壓構(gòu)件和受彎構(gòu)件一樣，門式剛架工字形截面構(gòu)件受壓翼緣自由外伸寬度b1與其厚度之比也應(yīng)滿足：九、截面選擇 (8-1) 由于可考慮腹板屈曲后強(qiáng)度，以取得經(jīng)濟(jì)效益，故工字形截面梁、柱構(gòu)件腹板的計(jì)算高度h0與其厚度tw之比,可以同受彎構(gòu)件腹板考慮屈曲后強(qiáng)度一樣，即可

18、加大為： (8-2)門式剛架構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比不宜大于下列限值：主要受壓構(gòu)件180、一般受壓構(gòu)件及支撐、隅撐220。吊車梁以下的受拉柱間支撐300、其他受拉支撐(張緊的圓鋼除外)400。 十、截面計(jì)算十、截面計(jì)算工字形截面門式剛架，當(dāng)腹板高度變化不超過(guò)60mmm時(shí)，可按考慮腹板屈曲后強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。其計(jì)算特點(diǎn)類似于考慮腹板屈曲后強(qiáng)度時(shí)梁的計(jì)算方法(見(jiàn)第五章第八節(jié))。（一）強(qiáng)度計(jì)算（1）在剪力V和彎矩M共同作用下的工字形截面受彎構(gòu)件：當(dāng)V0.5Vd時(shí) MMe （83a）當(dāng)0.5VdVVd時(shí) （83b）十、截面計(jì)算(2)在剪力V、彎矩M和軸心壓力N共同作用下的工字形截面壓彎個(gè)構(gòu)件：當(dāng)VO5Vd時(shí) （84a

19、） 當(dāng)0.5VdVVd時(shí) （84b） 式(8-3)、式(8-4)中十、截面計(jì)算 Mf兩翼緣所承招的彎矩設(shè)汁值，Mf=Af (hw+t) f ; Af 一個(gè)翼緣的截面面積； MfN兼受壓力N時(shí)兩翼緣所能承受的彎矩設(shè)計(jì)值, MfN= Af (hw+t)( f -N/A); Vd 腹板屈曲后的抗剪承載力設(shè)計(jì)值，按下列公式 當(dāng)W0.8時(shí) Vd=hWtWfV (85a） 當(dāng)0.8W1.4時(shí) Vd=hWtWfV 1-0.64（W-0.8) (85b） 當(dāng)W1.4時(shí) Vd=hWtWfV （1-0.275W） (85c）hW一一腹板高度，對(duì)楔形腹板取板幅平均高度； fV 鋼材抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；十、截面計(jì)算W用于

20、腹板受剪計(jì)算時(shí)的通用高厚比， 按下列公式計(jì)算 當(dāng)ahW 0時(shí)（截面全部受壓） （88a） (88b) 十、截面計(jì)算當(dāng)1-1時(shí)（截面部分受拉） （89a） (89b)式中 腹板兩邊緣正應(yīng)力比值， -11。 ， 為腹板計(jì)算高度為腹板計(jì)算高度的最大壓應(yīng)力， 為腹板計(jì)算高度另一邊緣相應(yīng)的應(yīng)力。壓應(yīng)力取正值，拉應(yīng)力取負(fù)值。 十、截面計(jì)算式(8-7)中的 為腹板受壓區(qū)有效高度系數(shù)，應(yīng)按下列公式計(jì)算：當(dāng) 時(shí) （810a）當(dāng) 時(shí) (810b)當(dāng) 時(shí) (810c)式中 用于腹板受彎、受壓計(jì)算時(shí)的通用高厚比，按下列公式計(jì)算： (811a) (8-11b)十、截面計(jì)算當(dāng)最大壓應(yīng)力 時(shí)，式（811）中 可用 代替，R

21、為抗力分項(xiàng)系數(shù)，可不分鋼種，取R=1.1。（3）變截面柱下端鉸接時(shí)，還應(yīng)驗(yàn)算柱端的受剪承載力。當(dāng)不滿足要求時(shí)，應(yīng)對(duì)該處腹板進(jìn)行加強(qiáng)。 (二) 整體穩(wěn)定計(jì)算1.斜梁整體穩(wěn)定計(jì)算和隅撐設(shè)置 斜梁在剛架平面內(nèi)可只按壓彎構(gòu)件計(jì)算強(qiáng)度，在平面外則應(yīng)壓彎構(gòu)件計(jì)算整體穩(wěn)定。平面外的計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)取側(cè)向支承點(diǎn)間的距離；當(dāng)斜梁兩翼緣側(cè)向支承店間的距離不等時(shí)，則應(yīng)取最大受壓翼緣側(cè)向支承點(diǎn)間的距離。十、截面計(jì)算 為了保證斜梁在剛架平面外的穩(wěn)定，通常在下翼緣受壓區(qū)兩側(cè)設(shè)置隅撐，作為斜梁的側(cè)向支撐（圖8-7）。當(dāng)其間距小于斜梁受壓翼緣的 倍時(shí)，可不需計(jì)算斜梁平面外整體穩(wěn)定。 隅撐宜用單角鋼，并按軸心受壓構(gòu)什設(shè)計(jì)。軸心力可按

22、下式計(jì)算： (812)式中 A斜梁被支撐翼緣的截面面積； 隅撐與檁條軸線的夾角(不宜大于45 0 )。 當(dāng)隅撐成對(duì)布置時(shí)，每根隅撐的軸心壓力可取上式計(jì)算值的一半。 十、截面計(jì)算十、截面計(jì)算 隅撐通常采用單個(gè)螺栓連接在斜梁翼緣或腹板上(圖8-7a)。若腹板上布置有橫向加勁肋時(shí)，可焊在加勁肋上(圖87b)。隅撐另一端連在檁條上（加勁肋布置位置應(yīng)和檁條對(duì)齊）。 另外，在斜梁下翼緣與剛架柱的交接處，壓應(yīng)力一般最大，故是剛架的關(guān)鍵部位。為防止失穩(wěn)，應(yīng)在檐口位置，在斜粱與柱內(nèi)翼緣交接點(diǎn)附近的檁條和墻粱處應(yīng)各設(shè)置一道隅撐(墻梁處隅撐一端連于墻梁，另一端連于柱內(nèi)翼緣)。十、截面計(jì)算2剛架柱整體穩(wěn)定計(jì)算 不論等

23、截面柱還是變截面柱，其整體穩(wěn)定計(jì)算的方法是相同的，只是在公式形式上變截面柱出截面有變化而較繁，故現(xiàn)以其為例敘述。等截面柱只需將公式稍作簡(jiǎn)化，同樣適用。（1）變截面柱在剛架平面內(nèi)的穩(wěn)定計(jì)算 剛架柱應(yīng)按壓彎構(gòu)件計(jì)算整體穩(wěn)定。變截面柱在剛架平面內(nèi)的穩(wěn)定應(yīng)按下式計(jì)算： （813）十、截面計(jì)算式中 NEX0參數(shù),NEX0= ，計(jì)算X時(shí),取小頭的回轉(zhuǎn)半徑 ; Ae0小頭的有效截面面積; N0小頭的軸心壓力設(shè)計(jì)值；M1、We1大頭的彎矩設(shè)計(jì)值和大頭有效截面 最大受壓纖維的截面模量，當(dāng)柱的最 大彎矩不出現(xiàn)在大頭時(shí)，M1和We1取 最大彎矩和該彎矩所在截面的有效截面模量； mx等效彎矩系數(shù),對(duì)有側(cè)移剛架柱mx

24、=1.0; 彎矩作用平面內(nèi)的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù),根據(jù)0X=l0X 由附表1查得。 十、截面計(jì)算楔形柱對(duì)x軸的計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)按 計(jì)算,式中l(wèi)為柱高, 為對(duì)x軸的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù),按下列方法計(jì)算: 對(duì)截面高度呈線性變化的楔形柱，可通過(guò)柱頂水平荷載H作用下的水平位移(計(jì)算方法見(jiàn)后述),求出剛架側(cè)移剛度K=H/u進(jìn)行計(jì)算。1) 對(duì)單跨對(duì)稱剛架。 當(dāng)柱腳鉸接時(shí) (814a）當(dāng)柱腳剛接時(shí) (814b)式中 Ic0 柱小頭截面慣性矩。十、截面計(jì)算2）對(duì)中柱為搖擺柱且屋面坡度不大于15的多 跨對(duì)稱剛架，可取搖擺柱的 =1.0。邊柱的則按式（814）計(jì)算的值乘以按下式計(jì)算的放大系數(shù)： （815）式中 lli 、lfi

25、搖擺柱和邊柱的高度：Pli、Pfi搖擺柱和邊柱承受的高度荷載。十、截面計(jì)算3）對(duì)中柱為非搖擺柱的多跨對(duì)稱剛架，各個(gè)柱的均可按下面公式計(jì)算：當(dāng)柱腳鉸接時(shí) （816a）當(dāng)柱腳剛接時(shí) （816b）式中 參數(shù)， ;li、Pi、I0i第i根柱的高度、豎向荷載和小頭的 慣性矩。 對(duì)柱腳鉸接楔形柱的 還可查CECS1022002規(guī)程中的表進(jìn)行確定。十、截面計(jì)算（2）變截面柱在剛架平面外的穩(wěn)定計(jì)算 （817）式中 N0 所計(jì)算構(gòu)件段小頭的軸心壓力設(shè)計(jì) 值； M1 所計(jì)算構(gòu)件段大頭的彎矩設(shè)計(jì)值； t等效彎矩系數(shù)，按下列公式計(jì)算： 對(duì)一端彎矩為0的區(qū)段 對(duì)兩端彎曲應(yīng)力基本相等的區(qū)段； t=1.0 十、截面計(jì)算y彎

26、矩作用平面外的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)，由附表 1查得，計(jì)算y0時(shí)取小頭的回轉(zhuǎn)半徑iy0。計(jì)算長(zhǎng)度 取縱向柱間支撐點(diǎn)間的距離，若各段線剛度差別 較大，確定計(jì)算長(zhǎng)度時(shí)可考慮各段間的相互約束；br均勻彎曲的楔形受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)，對(duì)雙軸 對(duì)稱的工字形截面構(gòu)件應(yīng)按下式計(jì)算： （818）式中 y0 構(gòu)件段對(duì)y軸的長(zhǎng)細(xì)比， ； y 楔形構(gòu)件對(duì)軸的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)， （819a） z楔形構(gòu)件對(duì)z軸(構(gòu)件縱向)的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)， （819b） 十、截面計(jì)算l1 所計(jì)算構(gòu)件段的長(zhǎng)度（縱向支承點(diǎn)間的距離）；iy0所計(jì)算構(gòu)件段小頭的回轉(zhuǎn)半徑，取受壓翼緣與受壓 區(qū)腹板1/3高度組成的截面對(duì)y軸計(jì)算；Af受壓翼緣截面面積；

27、構(gòu)件的楔率， =(h1/h0)-1 ，且不大于0.268l/h0及 6，h0、h1為構(gòu)件小頭和大頭的截面面積，l為構(gòu)件 長(zhǎng)度；A0、WX0、T0所計(jì)算構(gòu)件段小頭的截面面積、截面模 量和受壓翼緣厚度。 當(dāng)按式（818）算得的br大于0.6時(shí)，應(yīng)按式（519）計(jì)算相應(yīng)的b，代替br代入式（817）計(jì)算。 剛架柱在平面外的穩(wěn)定亦可通過(guò)設(shè)置若干隅撐來(lái)保證，它對(duì)高度較大的柱尤其必要，這樣在計(jì)算時(shí)可縮短構(gòu)件段的長(zhǎng)度。隅撐一端連于柱內(nèi)受壓翼緣，另一端連于墻梁。柱隅撐的構(gòu)造和計(jì)算同橫梁隅撐（圖87）。十一、橫向加勁肋的設(shè)置和計(jì)算十一、橫向加勁肋的設(shè)置和計(jì)算 考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁，當(dāng)其w0.8（此時(shí)腹板不會(huì)屈

28、曲）或強(qiáng)度計(jì)算滿足式（83）或式（84），即符合受力要求時(shí)，可只從構(gòu)造上在與中柱連接處、較大集中荷載作用處和翼緣轉(zhuǎn)折處設(shè)置橫向加勁肋。 若強(qiáng)度不滿足式（83）或式（84）的要求時(shí)，則應(yīng)按計(jì)算需要增設(shè)橫向加勁肋。加勁肋的間距宜?。?2）hw。若考慮隅撐連在加勁肋上，則采用的間距宜與檁條間距匹配。 加勁肋應(yīng)按第五章第七節(jié)所述方法，取十字形截面按軸心受壓構(gòu)件計(jì)算其在腹板平面外的穩(wěn)定性。計(jì)算時(shí)除需考慮其所承受的集中荷載和翼緣轉(zhuǎn)折產(chǎn)生的壓力外，還需考慮由腹板屈曲的張力場(chǎng)產(chǎn)生的壓力，即 （820）十一、橫向加勁肋的設(shè)置和計(jì)算式中 cr臨界應(yīng)力，按下面公式計(jì)算：當(dāng)0.8w1.25時(shí) cr =1-0.8(w-

29、0.8)fv（821a）當(dāng)w1.25時(shí)， cr =fv/ w （821b）w按式（86）計(jì)算。十二、變截面門式剛架側(cè)移計(jì)算十二、變截面門式剛架側(cè)移計(jì)算變截面門式剛架的柱頂側(cè)移應(yīng)按彈性分析方法確定。（1）當(dāng)單跨變截面剛架斜梁上翼緣坡度不大于1:5時(shí)，在柱頂水平力作用下的剛架側(cè)移u，可按下列公式估算： 柱腳鉸接剛架 （822a） 柱腳剛接剛架 （822b）式中 t 剛架柱與剛架梁的線剛度比值： （823）h 、L剛架柱高度和剛架跨度，當(dāng)坡度大于1:10時(shí)，L 應(yīng)取橫梁沿坡折線總長(zhǎng)度2s（圖88）；十二、變截面門式剛架側(cè)移計(jì)算十二、變截面門式剛架側(cè)移計(jì)算Ic 、Ib柱和橫梁的平均慣性矩，按下列公式計(jì)

30、 算： 對(duì)楔形構(gòu)件 Ic=(Ic0+Ic1)/2 對(duì)雙楔形橫梁 Ib=Ib0+Ib1+(1-)Ib2/2Ic0、Ic1柱小頭和大頭的慣性矩；Ib0、Ib1、Ib2楔形橫梁最小截面、檐口和跨中 截面的慣性矩； 楔形橫梁的長(zhǎng)度比值（圖88）；十二、變截面門式剛架側(cè)移計(jì)算 H 剛架柱頂?shù)刃搅Α?（1）對(duì)沿柱高均布的水平風(fēng)荷載（圖89）可取為： 對(duì)柱腳鉸接剛架 H =0.67 對(duì)柱腳剛接剛架 H =0.45 w=(w1+w4)h ，為均布風(fēng)荷載的總值，w1、w4為剛 架兩側(cè)沿柱高均布的水平風(fēng)荷載(kN /m)，應(yīng)按 CECS2002規(guī)程附錄A的規(guī)定計(jì)算。 (2)對(duì)吊車水平荷載(圖810)可取為:

31、對(duì)柱腳鉸接剛架 H=1.15Pc 對(duì)柱腳剛接剛架 H=Pc Pc為吊車水平荷載, 為吊車水平荷載作用高度與柱高度之比。十二、變截面門式剛架側(cè)移計(jì)算十二、變截面門式剛架側(cè)移計(jì)算(2)對(duì)中間柱為搖擺柱的兩跨剛架,柱頂側(cè)移也可采用式(822)計(jì)算,但式中的t在用式(823)計(jì)算時(shí),應(yīng)以2s代替其中的L,s為單坡長(zhǎng)度(圖811)。十二、變截面門式剛架側(cè)移計(jì)算(3)對(duì)中間柱與橫梁剛性連接的多跨剛架,可將其視為多個(gè)單跨剛架的組合體(每個(gè)中間柱分為兩半,慣性矩各為I/2),按下面公式計(jì)算在柱水平力作用下的側(cè)移。 (824) (825) (826) (827)十二、變截面門式剛架側(cè)移計(jì)算式中 Ki 柱腳鉸接時(shí)

32、各單跨剛架側(cè)向剛度之和; hi 所計(jì)算跨兩柱的平均高度; li 與所計(jì)算柱相連接的單跨剛架梁的長(zhǎng)度; Iei兩柱慣性矩不相同時(shí)的等效慣性矩; Il、Ir左、右兩柱的慣性矩 單層（輕鋼）門式剛架的柱頂位移設(shè)計(jì)值的限值和受彎構(gòu)件的撓度按CECS102:2002規(guī)程的規(guī)定選用。如對(duì)不設(shè)吊車且采用輕鋼墻板時(shí)剛架的柱頂位移限值為h/60，當(dāng)采用砌體墻時(shí)為h/100。h為剛架柱高度。十二、變截面門式剛架側(cè)移計(jì)算十三、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)十三、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 剛架節(jié)點(diǎn)主要為斜梁端部與柱的連接節(jié)點(diǎn)和斜梁自身的拼接節(jié)點(diǎn)，一般均采用在構(gòu)件端部用全焊透對(duì)接焊縫焊一端板，然后再用高強(qiáng)度螺栓互相連接（圖813）。十三、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 節(jié)點(diǎn)均應(yīng)

33、按所受最大內(nèi)力設(shè)計(jì)。對(duì)同時(shí)受拉和受剪的螺栓，應(yīng)按拉剪螺栓設(shè)計(jì)。當(dāng)斜梁拼接處內(nèi)力較小時(shí)，應(yīng)按能夠承受不小于較小被連接截面承載力的一半設(shè)計(jì)。 斜梁拼接的端板宜與構(gòu)件垂直（圖813a）。端部節(jié)點(diǎn)的端板則豎放、橫放、斜放均可（圖813b、c、d）。 端板可采用外伸式形式（圖813a、b）。此時(shí)連接螺栓應(yīng)在受拉翼緣和受壓翼緣的內(nèi)、外兩側(cè)成對(duì)地對(duì)稱布置，并宜使每個(gè)翼緣的螺栓群中心與翼緣的中心重合或接近。當(dāng)連接處受力較?。ㄈ缒承┬绷浩唇樱┗虺叽巛^富余（端板斜放）時(shí)，也可采用平齊式形式（圖813c、d）。十三、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)高強(qiáng)度螺栓通常采用M16M24。布置螺栓時(shí)，應(yīng)滿足擰緊螺栓時(shí)的施工要求，即螺栓中心至翼緣和腹

34、板表面的距離均不宜小于65mm(扭剪型用電動(dòng)扳手)、60mm（大六角頭型用電動(dòng)扳手）、45mm（采用手工扳手）。螺栓端距不應(yīng)小于2d0，d0為螺栓孔徑。另外，受壓翼緣的螺栓不宜少于兩排。當(dāng)受拉翼緣兩側(cè)各設(shè)一排螺栓尚不能滿足承載力要求時(shí)，可在翼緣內(nèi)側(cè)增設(shè)螺栓（圖813b），其間距可取75mm，且不小于3d0。若端板上兩對(duì)螺栓的最大距離大于400mm時(shí)，還應(yīng)在端板的中部增設(shè)一對(duì)螺栓。十三、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)十三、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)端板的厚度可根據(jù)其支承條件（圖814）按下列公式計(jì)算，并取其最大值，但不宜小于16mm。與斜梁端板連接的柱翼緣部分，應(yīng)與端板等厚度（圖813b）。1）伸臂類端板 （828）2）無(wú)加勁肋類端板

35、 （829）3）兩邊支承類端板當(dāng)端板外伸時(shí) （830a）當(dāng)端板平齊時(shí) （830b）十三、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)4）三邊支承類端板 （831）式中 Nt單個(gè)高強(qiáng)度螺栓承受的拉力設(shè)計(jì)值； ew 、ef螺栓中心至腹板和翼緣表面的距離； b、bs端板和加勁肋的寬度； a螺栓的間距。 在斜梁與柱相交的節(jié)點(diǎn)域，應(yīng)按下式驗(yàn)算柱腹板的剪應(yīng)力。若不滿足，應(yīng)加厚腹板或在其上設(shè)置斜加勁肋（圖813b）。 （832）式中 M節(jié)點(diǎn)承受的彎矩。對(duì)多跨剛架中間柱處，應(yīng) 取兩側(cè)斜梁端彎矩的代數(shù)和或柱端彎矩； db 斜梁端部高度或節(jié)點(diǎn)域高度； dc 、tc節(jié)點(diǎn)域柱腹板的寬度和厚度。十三、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 同時(shí)，在端板設(shè)置螺栓處，還應(yīng)按下式驗(yàn)算構(gòu)件腹

36、板的強(qiáng)度。若不滿足，亦應(yīng)加厚腹板或設(shè)置加勁肋。 當(dāng)Nt20.4P時(shí)， （833a） 當(dāng)Nt20.4P時(shí)， （833b）式中 Nt2翼緣內(nèi)第二排一個(gè)螺栓承受的拉力設(shè) 計(jì)值； P 高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力； ew 螺栓中心至腹板表面的距離； tw 腹板厚度。十四、柱腳十四、柱腳 柱腳一般宜采用平板式鉸接柱腳（圖815a 、b）。當(dāng)設(shè)有橋式吊車時(shí)，宜采用剛接柱腳（圖815c 、d）。變截面柱下端的寬度不宜小于200mm。 柱腳的剪力不宜由柱腳錨栓承受，而應(yīng)由底板與基礎(chǔ)間的磨擦力（摩擦系數(shù)可取0.4）傳遞，超過(guò)時(shí)則應(yīng)設(shè)置抗剪鍵（圖8-14d）。錨栓的直徑不宜小于24mm，且應(yīng)采用雙錨栓。受拉錨栓應(yīng)進(jìn)行計(jì)算，

37、除其直徑應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，埋設(shè)深度應(yīng)滿足抗拔計(jì)算。十四、柱腳鋼結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)單元三 門式剛架和平板網(wǎng)架單元三 門式剛架和平板網(wǎng)架 第三節(jié) 平板網(wǎng)架設(shè)計(jì)一常用平板網(wǎng)架的形式和特點(diǎn)一常用平板網(wǎng)架的形式和特點(diǎn) 平板網(wǎng)架的形式可按其組成方式由平面桁架系組成、由角錐體組成進(jìn)行分類每類都有很多形式，下面選幾種最常用網(wǎng)架加以介紹（一）由平面桁架系組成的網(wǎng)架平面桁架系網(wǎng)架是由若干平面桁架沿兩個(gè)方向或三個(gè)方向交叉組成的平板網(wǎng)架當(dāng)沿兩個(gè)方向相交時(shí)，其交角可為0（正交）或任意角度（斜交）。當(dāng)沿三個(gè)方向相交時(shí)，其交角一般為60。將兩向正交的網(wǎng)架平行（或垂直）于其邊界方向放置時(shí)稱為正放，與其邊界方向呈0放置時(shí)稱為斜放兩向

38、正交正放網(wǎng)架 兩向正交正放網(wǎng)架（圖）也稱井字形網(wǎng)架其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，上、下弦的網(wǎng)格尺寸相同，且同一方向平面桁架的長(zhǎng)度也相同，故加工方便一常用平板網(wǎng)架的形式和特點(diǎn) 兩向正交正放網(wǎng)架在周邊支承時(shí)，當(dāng)網(wǎng)架平面為正方形或接近正方形，其受力狀況類似雙向板，兩個(gè)方向桿件的內(nèi)力相差不大，受力比較均勻當(dāng)網(wǎng)架平面為長(zhǎng)方形時(shí)，則趨向于單方向傳力短向桁架相當(dāng)于主梁，而長(zhǎng)向桁架則相當(dāng)于次梁，兩方向桿件的內(nèi)力差隨兩方向長(zhǎng)度比例的增加而增加，網(wǎng)架的空間性能則隨之降低。在采用點(diǎn)支承時(shí)，可改變這種受力狀況，但支承處桿件及主桁架跨中弦桿的內(nèi)力很大，而其余桿件內(nèi)力則相對(duì)較小，存在較大差別此時(shí)可將四周向外作適當(dāng)懸挑，加以調(diào)整。 兩

39、向正交網(wǎng)架的上、下弦平面均為正方形網(wǎng)格，屬幾何可變性，因此應(yīng)布置水平支撐（對(duì)周邊支承網(wǎng)架，宜在上弦或下弦沿周邊網(wǎng)格設(shè)置；對(duì)點(diǎn)支承網(wǎng)架應(yīng)在通過(guò)支承的主桁架四周設(shè)置），以保證其幾何不變性，并有效地傳遞水平荷載 兩向正交正放網(wǎng)架以用于建筑平面為正方形或長(zhǎng)方形、支承為周邊支承或四點(diǎn)支承及多點(diǎn)支承較適合一常用平板網(wǎng)架的形式和特點(diǎn)2兩向正交斜放網(wǎng)架 兩向正交斜放網(wǎng)架（圖）在周邊支承時(shí)較兩向正交正放網(wǎng)架的空間剛度大，可節(jié)省鋼材這是因?yàn)榫W(wǎng)架斜放，各個(gè)桁架的長(zhǎng)度不同，但高度仍一樣，因此四角的短桁架剛度相對(duì)較大，能對(duì)與其相交的長(zhǎng)桁架起一定的彈性支承作用，使長(zhǎng)桁架的跨中正彎矩減小同理，兩向正交斜放的長(zhǎng)方形網(wǎng)架的受力

40、也較均勻 兩向正交斜放網(wǎng)架的四個(gè)角支座，由于負(fù)彎矩會(huì)引起較大拉力，故設(shè)計(jì)時(shí)需考慮在必要時(shí)采用拉力支座 兩向正交斜放網(wǎng)架以用于建筑平面為正方形和長(zhǎng)方形、支承為周邊支承或周邊支承與多點(diǎn)支承相結(jié)合較合適一常用平板網(wǎng)架的形式和特點(diǎn)一常用平板網(wǎng)架的形式和特點(diǎn)3.兩向斜交斜放網(wǎng)架 兩向斜交斜放網(wǎng)架（圖）其桁架沿兩個(gè)方向的交角宜為0 0。 放置時(shí)兩桁架方向均不與邊界方向平行。 兩向斜交斜放網(wǎng)架適合于建筑平面為正方形和長(zhǎng)方形，但長(zhǎng)寬兩個(gè)方向支承距離不等，不能選用正交正放或正交斜放網(wǎng)架時(shí)采用4.三向網(wǎng)架 三向網(wǎng)架是由三個(gè)平面桁架成0。角互相斜向交叉，組成空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)（圖）。三向網(wǎng)架上、下弦平面的網(wǎng)格均為正三角形

41、，為幾何不變體系，故其空間剛度比兩向網(wǎng)架的大，受力性能好，內(nèi)力均勻缺點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)上匯集的桿件太多（最多達(dá)根），構(gòu)造較復(fù)雜，因此宜采用鋼管做桿件，并用焊接球做連接節(jié)點(diǎn)。 三向網(wǎng)架以用于建筑平面為圓形或三角形及多邊形、支承為周邊支承較合適且特別適合大跨度（大跨度為m以上、中跨度為 m 、小跨度為以下）屋蓋。一常用平板網(wǎng)架的形式和特點(diǎn)一常用平板網(wǎng)架的形式和特點(diǎn)一常用平板網(wǎng)架的形式和特點(diǎn)(二)由角錐體組成的網(wǎng)架 角錐體網(wǎng)架是由桿件構(gòu)成的四角錐體、三角錐體或六角錐體單元組成的平板網(wǎng)架。其中以四角錐網(wǎng)架和三角錐網(wǎng)架較常用，尤其是四角錐網(wǎng)架目前應(yīng)用更多。1.四角錐網(wǎng)架 四角錐網(wǎng)架的上、下弦平面采用一般均采用正方

42、形網(wǎng)格，且上、下弦網(wǎng)格相互錯(cuò)開(kāi)半格。因此，下弦平面正方形網(wǎng)格的四個(gè)角點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)）正好位于上弦平面正方形網(wǎng)格的中心。在每個(gè)網(wǎng)格用四根斜腹桿連接上、下弦節(jié)點(diǎn)，即形成一串四角錐單元。將四角錐單元正放時(shí)稱為正放四角錐網(wǎng)架，旋轉(zhuǎn)450斜放時(shí)稱為斜放四角錐網(wǎng)架。將正放四角錐網(wǎng)架的弦桿和腹桿作跳格抽空，稱為正放抽空四角錐網(wǎng)架?，F(xiàn)分別對(duì)其特性加以簡(jiǎn)述：（1）正放四角錐網(wǎng)架 將一串正放（錐底邊與建筑物邊界方向平行放置）的四角錐單元加以連接，其錐體的四邊即構(gòu)成正放四角錐網(wǎng)架的上弦桿，四棱為腹桿，錐頂間的連接桿成為下弦桿（圖8-20）。正放四角錐網(wǎng)架由于上、下弦網(wǎng)格尺寸統(tǒng)一，故其上、下弦桿等長(zhǎng)，便于制作和安裝，也便于

43、統(tǒng)一屋面板的規(guī)格。 正放四角錐網(wǎng)架的受力均勻，空間剛度也比兩向平面桁架系網(wǎng)架的好，只是耗鋼量因桿件校對(duì)而略高。 正放四角錐網(wǎng)架以用于建筑平面為正方形或長(zhǎng)方形、支承為周邊支承或四點(diǎn)支承及多點(diǎn)支承較合適。且適宜設(shè)置懸掛單梁吊車和屋面荷載較大時(shí)采用。一常用平板網(wǎng)架的形式和特點(diǎn)一常用平板網(wǎng)架的形式和特點(diǎn)（2）正放抽空四角錐網(wǎng)架 正放抽空四角錐網(wǎng)架（圖8-21）是在正放四角錐網(wǎng)架的中部（不包括周邊）網(wǎng)格，跳格抽空四角錐單元的腹桿連同下弦桿，從而使下弦平面的網(wǎng)格尺寸增加一倍。抽空的正放四角錐網(wǎng)架類似于交叉梁體系（將未抽空的四角錐連續(xù)部分看作梁），雖其剛度較整體未抽空的正放四角錐的要小，但仍可應(yīng)用。由于減少

44、了桿件，構(gòu)造也較簡(jiǎn)單，用鋼省，其經(jīng)濟(jì)效果較好。 正放抽空四角錐網(wǎng)架以用于建筑平面為正方形和長(zhǎng)方形、支承為周邊支承或四點(diǎn)支承及多點(diǎn)支承的中、小跨度屋蓋較合適。一常用平板網(wǎng)架的形式和特點(diǎn)（3）斜放四角錐網(wǎng)架 斜放四角錐網(wǎng)架的上弦網(wǎng)格為正交斜放（與邊界方向成450角），下弦網(wǎng)格則為正交正放（圖8-22），故上弦桿較短，而下弦桿較長(zhǎng)。在周邊支承情況，上弦為壓桿，下弦為拉桿，因此受力合理。另外，在節(jié)點(diǎn)處匯交的桿件也較正放時(shí)的減少2根（6根），故較經(jīng)濟(jì)。 斜放四角錐網(wǎng)架的四角錐單元可能繞其豎軸（通過(guò)錐頂垂直于錐底的軸）旋轉(zhuǎn)，故應(yīng)在網(wǎng)架周邊設(shè)置剛性邊梁（對(duì)周邊支承）或封閉的邊桁架（對(duì)點(diǎn)支承），以保證網(wǎng)架的穩(wěn)

45、定。 斜放四角錐網(wǎng)架以用于建筑平面為正方形或長(zhǎng)方形（長(zhǎng)邊與短邊之比小于2）、支承為周邊支承或周邊支承與點(diǎn)支承結(jié)合較適合。一常用平板網(wǎng)架的形式和特點(diǎn)2.三角錐網(wǎng)架和抽空三角錐網(wǎng)架 三角錐網(wǎng)架是由三角錐單元組成（圖8-23）。由于其具有的幾何不變性，故比其他網(wǎng)架形式的剛度大，且受力均勻。 三角錐網(wǎng)架也可跳格抽空為抽空三角錐網(wǎng)架（圖8-24）。此時(shí)，其上弦為三角形網(wǎng)格，下弦為三角形和六角形網(wǎng)格，雖然剛度有所降低，但較經(jīng)濟(jì)。 三角錐網(wǎng)架和抽空三角錐網(wǎng)架以用于建筑平面為圓形或正六邊形、支承為周邊支承較適合。抽空三角錐網(wǎng)架以用于中、小跨度屋蓋較好。一常用平板網(wǎng)架的形式和特點(diǎn)一常用平板網(wǎng)架的形式和特點(diǎn)二、網(wǎng)

46、架的選形二、網(wǎng)架的選形 網(wǎng)架的選形應(yīng)根據(jù)建筑的平面形狀和跨度大小、支承情況、荷載大小、屋面構(gòu)造、建筑要求等因素綜合考慮，可結(jié)合前述各種網(wǎng)架的適用范圍進(jìn)行選擇。 從材料用量分析，當(dāng)平面接近正方形時(shí)，以斜放四角錐網(wǎng)架最經(jīng)濟(jì)，正放四角錐網(wǎng)和兩向正交正放或斜放網(wǎng)架次之。當(dāng)荷載和跨度均較大時(shí)，以三向網(wǎng)架較經(jīng)濟(jì)，且剛度也好。當(dāng)平面為長(zhǎng)方形時(shí)，則以斜放四角錐網(wǎng)架和兩向正交正放網(wǎng)架經(jīng)濟(jì)。三、網(wǎng)格尺寸和網(wǎng)架高度 網(wǎng)格尺寸的大小關(guān)系網(wǎng)架的經(jīng)濟(jì)性。網(wǎng)格尺寸應(yīng)按上弦平面劃分，一般可根據(jù)網(wǎng)架形式、跨度大小、屋面材料、構(gòu)造要求以及建筑功能等因素確定。對(duì)于矩形平面的網(wǎng)架通常采用正方形網(wǎng)格。 網(wǎng)架的高度也關(guān)系網(wǎng)架的經(jīng)濟(jì)性，同

47、時(shí)還影響桿件內(nèi)力及空間剛度。另外網(wǎng)架高度和腹桿角度也有關(guān)系，一般宜使腹桿與弦桿的夾角為350600。 表8-1和表8-2分別為按網(wǎng)架短向跨度L2和按不同的屋面材料制定的網(wǎng)格尺寸（或網(wǎng)格數(shù)）和網(wǎng)架高度（或跨高比）的建議值，可參考選用。三、網(wǎng)格尺寸和網(wǎng)架高度三、網(wǎng)格尺寸和網(wǎng)架高度四、網(wǎng)架的支承四、網(wǎng)架的支承 網(wǎng)架的支承分周邊支承、點(diǎn)支承（四點(diǎn)支承、多點(diǎn)支承）、三邊支承和兩邊支承等，現(xiàn)對(duì)其特點(diǎn)分述如下：（一）周邊支承 周邊支承是指網(wǎng)架的周邊所有節(jié)點(diǎn)均擱置在柱或圈梁上，其傳力直接、均勻，是較常用的一種支承形式。 網(wǎng)架周邊支承于柱頂時(shí)，其網(wǎng)格尺寸應(yīng)和柱距離保持一致。當(dāng)支承于圈梁時(shí)，網(wǎng)格尺寸可根據(jù)需要確定

48、。 當(dāng)網(wǎng)架周邊支承于柱頂時(shí)，沿柱側(cè)向應(yīng)設(shè)置剛性系桿和邊桁架，以保證側(cè)向剛度。（二）點(diǎn)支承 點(diǎn)支承是指網(wǎng)架僅擱置在幾個(gè)支座節(jié)點(diǎn)上。當(dāng)數(shù)量為四個(gè)時(shí)稱四點(diǎn)支承，當(dāng)為多個(gè)時(shí)稱多點(diǎn)支承。點(diǎn)支承在一些柱距要求較大的公用建筑（展覽廳、加油站等）和工業(yè)廠房應(yīng)用較多。 為了減少點(diǎn)支承時(shí)網(wǎng)架跨中桿件的內(nèi)力和撓度，網(wǎng)架四周宜適當(dāng)懸挑（按跨度的1/41/3）。 另外，為了擴(kuò)散網(wǎng)架支承點(diǎn)的反力，使其周圍桿件的內(nèi)力不致過(guò)大，宜在支承點(diǎn)處設(shè)置柱帽。柱帽可設(shè)置于下弦平面之下（圖8-25a）或上弦平面之上（圖8-25b ），也可采用圖8-25（c）所示用短柱將上弦節(jié)點(diǎn)直接擱置于柱頂（柱帽呈倒傘形）。四、網(wǎng)架的支承四、網(wǎng)架的支承

49、（三）周邊支承結(jié)合點(diǎn)支承 在某些大型展覽廳等公共建筑或工業(yè)廠房在采用周邊支承時(shí)，結(jié)合建筑平面布置，也可在內(nèi)部設(shè)置一些點(diǎn)支承，以改善受力情況。（四）三邊支承和兩邊支承 當(dāng)矩形平面的建筑需要在一邊開(kāi)口時(shí)（如飛機(jī)庫(kù)），網(wǎng)架僅能在三邊支承，開(kāi)口邊為自由邊。此時(shí)應(yīng)在開(kāi)口邊增加網(wǎng)架層數(shù)（將邊部網(wǎng)格增至三層）或適當(dāng)增加整個(gè)網(wǎng)架高度（對(duì)中、小跨度網(wǎng)架也可局部加大桿件），且開(kāi)口邊必須形成豎直或傾斜的邊桁架，以保證整體剛度。四、網(wǎng)架的支承五、網(wǎng)架的計(jì)算方法 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為空間桁架體系，是一種高次超靜定結(jié)構(gòu)，因此要精確地計(jì)算其內(nèi)力和變形十分復(fù)雜。為了獲得適合于工程上應(yīng)用的結(jié)果，常需要作一些假定，即忽略一些次要因素。當(dāng)然

50、，忽略的因素越少，計(jì)算假定越接近結(jié)構(gòu)的工作情況，則計(jì)算精度越高，但計(jì)算工作量也越大，只有借助計(jì)算機(jī)完成。反之，忽略的因素越多，則會(huì)出現(xiàn)一定誤差，計(jì)算結(jié)果存在一定的近似性，但計(jì)算較簡(jiǎn)單，故也有一定的適應(yīng)性。所以，網(wǎng)架的計(jì)算方法分精確法和簡(jiǎn)化法兩類。常用的精確法為空間桁架位移法；簡(jiǎn)化法有交叉梁系差分法、擬夾層板法等，可根據(jù)網(wǎng)架類型、跨度大小及工程情況進(jìn)行選擇。五、網(wǎng)架的計(jì)算方法五、網(wǎng)架的計(jì)算方法下面對(duì)這幾種方法及其適用范圍加以簡(jiǎn)述：網(wǎng)架計(jì)算的一般原則為：網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上的荷載按靜力等效原則，將節(jié)點(diǎn)所轄區(qū)域內(nèi)的荷載匯集至該節(jié)點(diǎn)上；結(jié)構(gòu)分析時(shí)可忽略節(jié)點(diǎn)剛度的影響，假定節(jié)點(diǎn)為鉸接，桿件只能承受軸向力，僅在構(gòu)件

51、節(jié)間上作用有荷載時(shí)，才另行考慮局部彎矩的影響。同時(shí)，網(wǎng)架的內(nèi)力和位移按彈性階段進(jìn)行計(jì)算。（一）空間桁架位移法 空間桁架位移法是以網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)三個(gè)線位移作為未知量、所有構(gòu)件作為承受軸向力的鉸接桿系的有限元法。其基本計(jì)算步驟為：（1）根據(jù)虎克定律，建立各桿件單元的內(nèi)力與位移間的關(guān)系，形成單元?jiǎng)偠染仃?；?）根據(jù)各節(jié)點(diǎn)的靜力平衡條件和變形協(xié)調(diào)條件，建立結(jié)構(gòu)上各節(jié)點(diǎn)的荷載與節(jié)點(diǎn)位移間的關(guān)系，形成結(jié)構(gòu)總剛度矩陣和總剛度方程（以節(jié)點(diǎn)位移為未知量的線性代數(shù)方程組）；（3）根據(jù)給定的邊界條件，用計(jì)算機(jī)求出各節(jié)點(diǎn)的位移值；（4）根據(jù)桿件單元的位移與內(nèi)力間的關(guān)系，求出各桿件的內(nèi)力 。 空間桁架位移法是目前應(yīng)用較普遍的

52、網(wǎng)架計(jì)算方法，市面上有較多的計(jì)算機(jī)軟件（包括自動(dòng)繪畫(huà)）可資利用。采用空間桁架位移法計(jì)算的結(jié)果，精度較高，且適應(yīng)性廣。可用于各種網(wǎng)架形式、不同的平面形狀、支承情況和邊界條件，除適用于一般荷載的計(jì)算外，還可計(jì)算由地震、溫度、沉降等因素引起的內(nèi)力與變形。五、網(wǎng)架的計(jì)算方法（二）交叉梁系差分法 交叉梁系差分法是將網(wǎng)架經(jīng)過(guò)慣性矩的折算，將其簡(jiǎn)化為相應(yīng)的交叉梁系，然后用差分法進(jìn)行內(nèi)力和位移的計(jì)算。為了方便，制定有專用圖表，可使計(jì)算簡(jiǎn)化。交叉梁系差分法計(jì)算誤差約10%20%，可用于跨度在40m以下的由平面桁架系組成的網(wǎng)架或正放四角錐網(wǎng)架的計(jì)算。（三）擬夾層板法 擬夾層板法是將網(wǎng)架簡(jiǎn)化為正交異性或各向同性的平

53、板進(jìn)行內(nèi)力和位移的計(jì)算。也有計(jì)算圖表可資利用。 擬夾層板法計(jì)算誤差小于10%，可用于跨度在40m以下由平面桁架系或角錐系組成的網(wǎng)架計(jì)算。 五、網(wǎng)架的計(jì)算方法六、網(wǎng)架桿件截面選擇 網(wǎng)架桿件主要承受軸向力，故其截面以采用壁厚較薄的圓鋼管是最佳選擇，也可采用T形鋼或角鋼組合截面。鋼管宜選用高頻電焊鋼管或無(wú)縫鋼管。每個(gè)網(wǎng)架鋼管規(guī)格不宜過(guò)多，以47種為宜，且不宜小于482（采用角鋼時(shí)不宜小于 503）。材料宜選用Q345鋼，以節(jié)省鋼材，也可采用 Q235鋼。 網(wǎng)架桿件的計(jì)算長(zhǎng)度，對(duì)螺栓球節(jié)點(diǎn)因其接近于鉸接、故所有桿件均應(yīng)取桿件的幾何長(zhǎng)度，即l0=l；對(duì)焊接球節(jié)點(diǎn)因其對(duì)桿件有一定的嵌固約束作用，故對(duì)弦桿及

54、支座腹桿可取l0=0.9l，對(duì)一般腹桿取取l0=0.8l；對(duì)鋼板節(jié)點(diǎn)則以類似普通屋架，分別取l0=l；和l0=0.8l。 六、網(wǎng)架桿件截面選擇桿件的容許長(zhǎng)細(xì)比，對(duì)受壓桿件=180；對(duì)受拉桿件：一般桿件=400； 支座附近桿件=300； 直接承受動(dòng)力荷載構(gòu)件=250。 桿件截面應(yīng)按第六章所述的軸心受拉力構(gòu)件或軸心受壓構(gòu)件對(duì)其強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定進(jìn)行驗(yàn)算。另外，網(wǎng)架的撓度不應(yīng)超過(guò)其容許值v=L2/250（L2為短向跨度）六、網(wǎng)架桿件截面選擇七、網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 網(wǎng)架的節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)架的重要組成部分，且其重量約占網(wǎng)架的20左右，故應(yīng)引起注意。 網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)因連接的桿件數(shù)量多，且來(lái)自不同方向，還要符合各桿件軸線在節(jié)

55、點(diǎn)上匯交于一點(diǎn)和鉸接連接的計(jì)算假定，故其構(gòu)造比平面桁架的復(fù)雜得多。為了達(dá)到構(gòu)造簡(jiǎn)單、傳力明確，且易于加工、安全可靠，對(duì)鋼管網(wǎng)架一般采用球節(jié)點(diǎn)。按桿件與球的連接方法，球節(jié)點(diǎn)分螺栓球節(jié)點(diǎn)和焊接空心球節(jié)點(diǎn)兩種，現(xiàn)分述如下：七、網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（一）螺栓球節(jié)點(diǎn) 螺栓球節(jié)點(diǎn)由螺栓、實(shí)心鋼球、銷子（或螺釘）、套筒、錐頭或封板組成（圖8-26）。鋼球內(nèi)先按連接桿件的角度鉆孔并車出螺紋。在桿件鋼管的端頭則焊一錐頭或封板（鋼管直徑小于76mm 時(shí)，一般采用封板），以減少與鋼球的接觸面積并縮小鋼球。高強(qiáng)度螺栓需穿過(guò)錐頭（或封板）、套筒與鋼球連接。套筒實(shí)際上為一六角形無(wú)紋螺母，在其兩面開(kāi)有長(zhǎng)圓形滑槽，可插入銷子（或螺釘

56、）到螺栓上預(yù)留的小孔，從而將套筒和螺栓連在一起。用扳手?jǐn)Q動(dòng)套筒即可帶動(dòng)螺栓擰入鋼球，直至緊固。七、網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)七、網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 套筒除起擰固螺栓的作用外，在壓桿中還起傳遞軸心壓力作用，故需驗(yàn)算其開(kāi)槽處和端部有效截面的承壓強(qiáng)度。套筒端部（承壓面）應(yīng)保持平整，外形應(yīng)符合扳手開(kāi)口尺寸系列，內(nèi)徑則比螺栓直徑大1mm，長(zhǎng)度可按下式計(jì)算（圖8-26）： l =a+2a1 (8-34) a=d0-a2+ds+4mm式中 a1 套筒端部到滑槽端部距離； d0螺栓伸入鋼球的長(zhǎng)度； a2螺栓露出套筒長(zhǎng)度，可預(yù)留45mm，但不應(yīng) 少于2個(gè)絲扣； ds銷子直徑（mm）七、網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 錐頭或封板起著連接鋼管和螺栓的作

57、用，故錐頭與鋼管的連接焊縫及其任何截面應(yīng)與鋼管等強(qiáng)。封板厚度亦應(yīng)按實(shí)際受力大小進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)鋼管壁厚小于4mm時(shí)，也不宜小于鋼管外徑的1/5。 高強(qiáng)度螺栓采用8.8S或10.9S級(jí)。單個(gè)高強(qiáng)度螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)按下式計(jì)算： NtbAeftb (8-35)式中 螺栓直徑對(duì)承載力影響系數(shù)。當(dāng)螺栓直徑 d30mm時(shí)， =1.0,當(dāng)d30mm時(shí)， =0。93； Ae高強(qiáng)度螺栓螺紋處的有效截面面積 （mm2），按附表12選用，當(dāng)螺栓上鉆有銷孔 或鍵槽時(shí)， Ae應(yīng)取螺紋處或銷孔鍵槽處二者 中的較小值； ftb 高強(qiáng)度螺栓經(jīng)熱處理后的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，對(duì)10.9S級(jí)螺栓取430N/mm2，對(duì)8.8S級(jí)螺栓

58、取365N/mm2 。七、網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)七、網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 鋼球可用鍛壓或鑄造成型。鋼球直徑需根據(jù)相鄰兩個(gè)螺栓（即相鄰兩根桿件）間的夾角和螺栓伸入鋼球的長(zhǎng)度確定，即兩個(gè)螺栓不能相碰。根據(jù)圖8-27，可得螺栓球的直徑： （8-36a） 為滿足套筒接觸面的要求，螺栓球直徑D尚應(yīng)按下式核算，并取兩式中的較大值。 (8-36b)上兩式中 兩個(gè)螺栓間的最小夾角（rad）； d1、d2螺栓直徑（mm）， d1d2； 螺栓伸入鋼球的長(zhǎng)度與螺栓直徑的比值， 可取1:1； 套筒外接圓直徑與螺栓直徑的比值， 可取1.8。七、網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（二）焊接空心球節(jié)點(diǎn) 焊接空心球節(jié)點(diǎn)是將桿件鋼管直接焊接于空心鋼球上。它加工簡(jiǎn)單，

59、造價(jià)較低，且桿件自然對(duì)中，可避免節(jié)點(diǎn)偏心受力。另外焊接球節(jié)點(diǎn)大鋼度大，不存在螺栓球節(jié)點(diǎn)可能有的假擰緊情況。缺點(diǎn)是焊接球節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)施工速度較慢，需要地面拼裝后安裝，對(duì)工人的技術(shù)水平要求也較高。但是，對(duì)大跨度或超大跨度網(wǎng)架，焊接球節(jié)點(diǎn)仍然不可替代。 焊接空心球是由鋼板壓制的兩個(gè)半球焊接而成，且有加肋和不加肋兩種形式（圖8-28）。材料為Q235鋼或Q345鋼。 焊接空心球的外徑D，應(yīng)能保證球面上連接的桿件之間的縫隙a不小于10mm（圖8-29），因此宜先按下式估算： (8-37)式中 匯集于球節(jié)點(diǎn)任意兩鋼管桿件的夾角（rad) d1、d2 組成角的鋼管外徑（mm）。七、網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)七、網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

60、 對(duì)直徑D=120500mm的受壓和受拉空心球，其受壓和受拉承載力設(shè)計(jì)值Nc和Nt可分別按下列公式計(jì)算： (8-38) (8-39)式中 d鋼管外徑（mm）； D、t 空心球外徑和壁厚（mm）；c、t 受壓和受拉空心球加肋承載力提高系數(shù)， 不加肋時(shí)， c=t =1.0； 加肋時(shí)，c= 1.4=，t =1.1。七、網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 空心球外徑與壁厚的比值一般可在D/t=2545范圍內(nèi)選用。空心球壁厚與鋼管最大壁厚的比值宜選用1.22.0，且空心球壁厚不宜小于4mm。 當(dāng)受拉空心球的壁厚t與鋼管壁厚的比值滿足以下數(shù)值時(shí)，可不用式（8-39）進(jìn)行承載能力計(jì)算：t/1.73（不加肋時(shí)）或：t/1.57（加