鋼桁架與屋蓋結(jié)構(gòu)-西南科技大學(xué)

『導(dǎo)學(xué)提提示』本章著著重講講述屋蓋結(jié)結(jié)構(gòu)的的形式式；屋屋蓋支支撐的的作用用、構(gòu)構(gòu)造與與布置置；屋屋架選選型的的原則則；屋屋架的的荷載載清理理和荷荷載效效應(yīng)（（內(nèi)力力）組組合；；屋架架桿件件的截截面設(shè)設(shè)計(jì)；；屋架架的節(jié)節(jié)點(diǎn)設(shè)設(shè)計(jì)和和屋架架施工工圖的的繪制制方法法。本章導(dǎo)學(xué)第8章鋼桁架與與屋蓋結(jié)構(gòu)『關(guān)鍵知識(shí)』1.屋蓋支撐的種種類和布置；；2.鋼屋架的設(shè)計(jì)計(jì)步驟?！褐攸c(diǎn)講解』1.屋蓋支撐的種種類和布置；；2.鋼屋架的設(shè)計(jì)計(jì)步驟?！弘y點(diǎn)解析』1.鋼屋架的設(shè)計(jì)計(jì)步驟?！罕菊乱蟆?.了解鋼桁架及及屋蓋結(jié)構(gòu)的的組成及應(yīng)用用2.掌握屋蓋支撐撐的種類和布布置；3.掌握鋼屋架的的設(shè)計(jì)步驟；；4.掌握普通鋼屋屋架的設(shè)計(jì)實(shí)實(shí)例。8.1鋼桁架與屋蓋蓋結(jié)構(gòu)的組成及應(yīng)用用8.1.1鋼桁架的組成成及應(yīng)用圖8.1兩向正交正放放交叉桁架體體系網(wǎng)架鋼桁架是指由由軸心受力構(gòu)構(gòu)件（拉桿和和壓桿）相互互連接組成的的格構(gòu)式構(gòu)件件，用以承受受橫向荷載和和跨越較大的的空間。8.1.2屋蓋的組成及及應(yīng)用1.常見(jiàn)的屋蓋結(jié)結(jié)構(gòu)形式常用的鋼屋蓋蓋結(jié)構(gòu)形式有有平面桿系結(jié)結(jié)構(gòu)、空間桿桿系結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、膜膜結(jié)構(gòu)等。（1）平面桿系結(jié)結(jié)構(gòu)1）桁架2）拱拱在大跨度屋屋蓋中經(jīng)常采采用，特別是是當(dāng)建筑物要要求墻體與屋屋頂連成一體體時(shí)，落地拱拱尤為適用。。拱在豎向均均布荷載作用用下，基本上上處于受壓狀狀態(tài)，適合于于以鋼筋混凝凝土之類的材材料制成。但但在大跨度時(shí)時(shí)，往往做成成格構(gòu)式鋼拱拱。3）門式鋼架大跨度的門式式剛架大多采采用鋼結(jié)構(gòu)，，當(dāng)跨度達(dá)50～60m時(shí)，可以做成成實(shí)腹式，跨跨度更大時(shí)，，就應(yīng)做成格格構(gòu)式。（a）正放四角錐錐網(wǎng)架（b）六角錐網(wǎng)架架（錐尖向下下）（2）空間桿系結(jié)結(jié)構(gòu)1）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)2）立體桁架立體桁架是由由平面桁架演演變而來(lái)，常常用的做法是是把單根的上上弦或下弦分分成兩根，使使桁架的橫截截面成為倒三三角形或正三三角形。圖8.6立體桁架（成成都雙流機(jī)場(chǎng)場(chǎng)候機(jī)樓）3）網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)（3）懸索結(jié)構(gòu)（4）膜結(jié)構(gòu)2.平面桁架鋼屋屋蓋的組成及及應(yīng)用根據(jù)屋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)有無(wú)檁條，，可將屋蓋結(jié)結(jié)構(gòu)分為無(wú)檁檁屋蓋和有檁檁屋蓋。（1）無(wú)檁屋蓋－－一般用于預(yù)預(yù)應(yīng)力混凝土土大型屋面板板等重型屋面面，將屋面板板直接放在屋屋架或天窗架架上。（2）有檁屋蓋－－常用于輕型型屋面材料的的情況。如壓壓型鋼板、壓壓型鋁合金板板、石棉瓦、、瓦楞鐵皮等等。補(bǔ)充屋面材材料敷設(shè)鋼筋法是是鋼結(jié)構(gòu)屋面面板安裝的基基本方法，它它通過(guò)每塊板板板端接合處處焊在鋼梁或或鋼檁條上的的穿筋壓片限限定板位，且且通過(guò)板縫灌灌漿固定板材材的拉結(jié)鋼筋筋，從而可靠靠地將屋面板板安裝在鋼梁梁或鋼檁條上上。8.2屋蓋支撐8.2.1屋蓋支撐的作作用（1）保證屋蓋結(jié)結(jié)構(gòu)的空間幾幾何穩(wěn)定性即即幾何形狀不不變。平面桁桁架能保證屋屋架平面內(nèi)的的幾何穩(wěn)定性性，支撐系統(tǒng)統(tǒng)則保證屋架架平面外的幾幾何穩(wěn)定性。。（2）保證屋蓋結(jié)結(jié)構(gòu)的空間剛剛度和空間整整體性。屋架架上弦和下弦弦的水平支撐撐與屋架弦桿桿組成水平桁桁架，屋架端端部和中部的的垂直支撐則則與屋架豎桿桿組成垂直桁桁架，無(wú)論桁桁架結(jié)構(gòu)承受受豎向或縱、、橫向水平荷荷載，都能通通過(guò)一定的桁桁架體系把力力傳向支座，，只發(fā)生較小小的彈性變形形，即有足夠夠的剛度和整整體性。（3）為屋架弦桿桿提供必要的的側(cè)向支承點(diǎn)點(diǎn)。水平支撐撐和垂直支撐撐桁架的節(jié)點(diǎn)點(diǎn)以及由此延延伸的支撐系系桿都成為屋屋架弦桿的側(cè)側(cè)向支承點(diǎn)，，從而減小弦弦桿在桁架平平面外的計(jì)算算長(zhǎng)度，保證證受壓弦桿的的側(cè)向穩(wěn)定，，并使受拉下下弦不會(huì)在某某些動(dòng)力荷載載作用下（如如吊車運(yùn)行時(shí)時(shí)）產(chǎn)生過(guò)大大的振動(dòng)。（4）承受并傳遞遞水平荷載。。水平荷載包包括縱向和橫橫向水平荷載載，例如風(fēng)荷荷載、吊車的的水平制動(dòng)力力、振動(dòng)荷載載、地震作用用等，最后都都通過(guò)支撐體體系傳到屋架架支座。（5）保證結(jié)構(gòu)安安裝時(shí)的穩(wěn)定定且便于安裝裝。屋蓋的安安裝工作一般般是從房屋溫溫度區(qū)段的一一端開(kāi)始的，，首先用支撐撐將兩相鄰屋屋架連系起來(lái)來(lái)組成一個(gè)基基本空間穩(wěn)定定體，在此基基礎(chǔ)上即可順順序進(jìn)行其他他構(gòu)件的安裝裝。8.2.2屋蓋支撐的類類型和布置屋蓋支撐系統(tǒng)統(tǒng)可分為：橫橫向水平支撐撐、縱向水平平支撐、垂直直支撐和系桿桿。1.上弦橫向水平平支撐在各屋架上弦弦桿所在平面面沿房屋橫向向設(shè)置的支撐撐稱為上弦橫橫向水平支撐撐。2.下弦橫向水平平支撐---在各屋架下弦弦桿所在平面面沿房屋橫向向設(shè)置的支撐撐稱為下弦橫橫向水平支撐撐。一般情況況均應(yīng)設(shè)置下下弦橫向水平平支撐。下弦橫向水平平支撐應(yīng)與上上弦橫向水平平支撐設(shè)在同同一柱間，以以形成空間穩(wěn)穩(wěn)定體系。3.下弦縱向水平平支撐---當(dāng)房屋內(nèi)設(shè)有有托架，或有有較大噸位的的重級(jí)、中級(jí)級(jí)工作制的橋橋式吊車，或或有壁行吊車車，或有鍛錘錘等大型振動(dòng)動(dòng)設(shè)備，以及及房屋較高、、跨度較大，，空間剛度要要求高時(shí)，均均應(yīng)在屋架下下弦(三角形屋架可可在上弦或下下弦)端節(jié)間設(shè)置縱縱向水平支撐撐。下弦縱向向水平支撐與與下弦橫向水水平支撐形成成閉合框，加加強(qiáng)了屋蓋結(jié)結(jié)構(gòu)的整體性性并提高房屋屋縱、橫向的的剛度。4.垂直支撐---垂直于地面并并垂直于屋架架平面的支撐撐體系稱為垂垂直支撐。所所有房屋中均均應(yīng)設(shè)置垂直直支撐。梯形形屋架在跨度度L≤30m，三角形屋架架在跨度L≤18m時(shí)，可僅在跨跨度中央設(shè)置置一道垂直支支撐，當(dāng)跨度度大于上述數(shù)數(shù)值時(shí)宜在跨跨度1/3附近或天窗架架側(cè)柱處設(shè)置置兩道。屋架架的垂直支撐撐與上、下弦弦橫向水平支支撐應(yīng)盡量布布置在同一柱柱間，以確保保屋蓋結(jié)構(gòu)為為幾何不變體體系。5.系桿---不設(shè)橫向支撐撐的其它屋架架，其上下弦弦的側(cè)向穩(wěn)定定性由與橫向向支撐節(jié)點(diǎn)相相連的系桿來(lái)來(lái)保證。能承承受拉力也能能承受壓力的的系桿稱為剛剛性系桿；只只能承受拉力力的系桿稱為為柔性系桿。。它們的長(zhǎng)細(xì)細(xì)比分別按壓壓桿和拉桿控控制?？v向框架的柱柱間支撐1、柱間支撐撐的作用①組成堅(jiān)強(qiáng)的的縱向框架，，保證廠房的的縱向剛度；；②承受廠房端端部山墻的風(fēng)風(fēng)荷載、吊車車縱向水平荷荷載及溫度應(yīng)應(yīng)力等，在地地震區(qū)尚應(yīng)承承受廠房縱向向的地震力，，并傳至基礎(chǔ)礎(chǔ)。③可作為框架架柱在框架平平面外的支點(diǎn)點(diǎn)，減少柱在在框架平面外外的計(jì)算長(zhǎng)度度。2、柱間支撐撐的形式－十十字交叉式、、八字式、門門架式。支撐構(gòu)件內(nèi)力力計(jì)算：計(jì)計(jì)算各支支撐桿件的內(nèi)內(nèi)力時(shí)，假設(shè)設(shè)各連接節(jié)點(diǎn)點(diǎn)均為鉸接，，并忽略各桿桿件的偏心影影響，即各桿桿件均可按軸軸心受拉或軸軸心受壓構(gòu)件件計(jì)算。柱柱間支撐撐的內(nèi)力，應(yīng)應(yīng)根據(jù)該柱列列所受縱向荷荷載按支承于于柱腳基礎(chǔ)上上的豎向懸臂臂桁架計(jì)算。。對(duì)于帶有交交叉腹桿的支支撐可按拉桿桿體系設(shè)計(jì)，，也可按壓桿桿設(shè)計(jì)。所謂謂按拉桿設(shè)計(jì)計(jì)，是假定交交叉腹桿只承承受拉力，一一旦受壓即失失去穩(wěn)定而退退出工作，如如圖中的虛線線所示，體系系變?yōu)殪o定結(jié)結(jié)構(gòu)。所謂按按壓桿設(shè)計(jì)，，是假定所有有桿件均可受受壓，此時(shí)應(yīng)應(yīng)按超靜定結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)算支撐撐體系的內(nèi)力力。當(dāng)交叉腹腹桿截面相同同時(shí)，可假設(shè)設(shè)兩桿內(nèi)力的的絕對(duì)值相同同，以簡(jiǎn)化計(jì)計(jì)算。在內(nèi)力力分析時(shí)，必必須考慮荷載載方向的可變變性。

當(dāng)同同一柱列設(shè)有有多道縱向柱柱間支撐時(shí)，，縱向力在各各支撐間可按按平均分布考考慮。8.2.3屋蓋支撐的形形式和連接構(gòu)造1.屋蓋支撐撐的形式式（1）橫向和和縱向水水平支撐撐的形式式（2）屋架垂垂直支撐撐（3）系桿通常剛性性系桿采采用由雙雙角鋼組組成的十十字形截截面，柔柔性系桿桿可采用用單角鋼鋼截面。。2.屋蓋支撐撐計(jì)算屋蓋支撐撐受力較較小，截截面尺寸寸大多由由桿件的的容許長(zhǎng)長(zhǎng)細(xì)比和和構(gòu)造要要求而定定，3.屋蓋支撐撐的連接接構(gòu)造（1）上弦平平面支撐撐與屋架架的連接接節(jié)點(diǎn)（2）下弦平平面支撐撐與屋架架的連接接節(jié)點(diǎn)（3）垂直支支撐與屋屋架的連連接節(jié)點(diǎn)點(diǎn)8.2.4檁條、拉拉條和撐撐桿1.檁條2.拉條和撐撐桿拉條可作作為檁條條的側(cè)向向支承點(diǎn)點(diǎn)，減小小檁條在在平行于于屋面方方向上的的跨度，，提高檁檁條的承承載能力力，減少少檁條在在使用和和施工過(guò)過(guò)程中產(chǎn)產(chǎn)生的的的側(cè)向變變形和扭扭轉(zhuǎn)。當(dāng)當(dāng)檁條跨跨度時(shí)，，宜設(shè)置置一道拉拉條；當(dāng)當(dāng)時(shí)，宜宜設(shè)置兩兩道拉條條。8.3鋼屋架的的設(shè)計(jì)8.3.1屋架的形形式和選選用原則則1.屋架的選選用原則則（1）滿足使使用要求求--屋架上弦弦的坡度度應(yīng)滿足足屋面材材料的排排水要求求。（2）受力合合理--對(duì)弦桿來(lái)來(lái)說(shuō)，桁桁架的外外形應(yīng)盡盡量和彎彎矩圖相相近，以以使弦桿桿內(nèi)力均均勻，材材料強(qiáng)度度得到充充分發(fā)揮揮。而腹腹桿的布布置應(yīng)使使短桿受受壓、長(zhǎng)長(zhǎng)桿受拉拉，且節(jié)節(jié)點(diǎn)和腹腹桿數(shù)量量宜少，，腹桿總總長(zhǎng)度宜宜短。（3）便于制制作和安安裝--桁架桿件件的數(shù)量量和截面面規(guī)格種種類宜少少，構(gòu)造造應(yīng)簡(jiǎn)單單，以便便于制造造。桿件件間夾角角宜在30°～60°之間，夾夾角過(guò)小小將使節(jié)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造造困難。。（4）綜合技技術(shù)經(jīng)濟(jì)濟(jì)效果好好--在確定桁桁架形式式與主要要尺寸時(shí)時(shí)，除著著眼于構(gòu)構(gòu)件本身身的省料料省工外外，還應(yīng)應(yīng)考慮到到跨度大大小、荷荷載狀況況、材料料供應(yīng)條條件、工工期長(zhǎng)短短等要求求，以獲獲得較好好的綜合合經(jīng)濟(jì)效效果。2.屋架的形形式--三角形、、梯形、、人字形形和平行行弦等。。（1）三角形形桁架--適用于陡陡坡屋面面的有檁檁體系屋屋蓋。（2）梯形屋屋架--梯形屋架架適用于于屋面坡坡度較為為平緩的的無(wú)檁體體系屋蓋蓋，它與與簡(jiǎn)支受受彎構(gòu)件件的彎矩矩圖形比比較接近近，弦桿桿受力比比較均勻勻，用料料比較經(jīng)經(jīng)濟(jì)。（3）人字形形屋架（4）平行弦弦屋架3.屋架的尺尺寸（1）屋架跨跨度柱網(wǎng)縱向軸線的間距就是屋架的標(biāo)志跨度，以3m為模數(shù)。屋架的計(jì)算跨度是屋架兩端支反力之間的距離。當(dāng)屋架簡(jiǎn)支于鋼筋混凝土柱或磚柱上且柱網(wǎng)采用封閉結(jié)合時(shí)，考慮屋架支座處的構(gòu)造尺寸，屋架的計(jì)算跨度一般可取，當(dāng)屋架支承在鋼筋混凝土柱上而柱網(wǎng)采用非封閉結(jié)合時(shí)，計(jì)算跨度取標(biāo)志跨度。（2）屋架高高度一般情況況下，設(shè)設(shè)計(jì)屋架架時(shí)，首首先根據(jù)據(jù)屋架形形式和設(shè)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)先確定定屋架的的端部高高度，再再按照屋屋面坡度度計(jì)算跨跨中高度度。人字形和梯形屋架的中部高度主要取決于經(jīng)濟(jì)要求，一般情況下可在下列范圍內(nèi)采用：梯形和平行弦屋架：三角形屋架：8.3.2屋架的荷荷載和荷載效應(yīng)應(yīng)（內(nèi)力力）組合合1.屋架的荷荷載（1）永久荷荷載包括屋面面材料、、保溫材材料、檁檁條及屋屋架（包包括支撐撐及天窗窗）的自自重。屋架的自自重（經(jīng)經(jīng)驗(yàn)公式式）（2）屋面均均布可變變荷載（（屋面可可變荷載載）（3）雪荷載載屋面水平平投影面面上的雪雪荷載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值為為：（4）風(fēng)荷載載風(fēng)荷載的的標(biāo)準(zhǔn)值值為：（5）其他荷荷載2.節(jié)點(diǎn)荷載載匯集作用于屋屋架上弦弦節(jié)點(diǎn)的的集中力力可按下下式計(jì)算算：——節(jié)點(diǎn)集中力標(biāo)準(zhǔn)值；——按屋面水平投影面分布的荷載標(biāo)準(zhǔn)值；a——上弦節(jié)間間的水平平投影長(zhǎng)長(zhǎng)度；S——屋架的間間距。對(duì)于有節(jié)節(jié)間荷載載作用的的屋架弦弦桿，應(yīng)應(yīng)把節(jié)間間荷載分分配在相相鄰的兩兩個(gè)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)上，屋屋架按節(jié)節(jié)點(diǎn)荷載載求出各各桿件的的軸心力力，然后后再考慮慮節(jié)間荷荷載引起起的局部部彎矩。。3.屋架內(nèi)力力（1）基本假假定①所有有荷載都都作用在在節(jié)點(diǎn)上上（屋架架作用有有節(jié)間荷荷載時(shí)，，可將其其分配到到相鄰的的兩個(gè)節(jié)節(jié)點(diǎn)）；；②節(jié)點(diǎn)點(diǎn)處所有有桿件軸軸線在同同一平面面內(nèi)且相相交于一一點(diǎn)（節(jié)節(jié)點(diǎn)中心心）；③各節(jié)節(jié)點(diǎn)均為為理想鉸鉸接；④各桿桿件均為為等截面面直桿。。（2）內(nèi)力計(jì)計(jì)算按節(jié)點(diǎn)荷荷載作用用下的鉸鉸接平面面桁架分分析內(nèi)力力，常用用的內(nèi)力力分析方方法有圖圖解法、、解析法法、電算算。具體體分析時(shí)時(shí)，可先先分別計(jì)計(jì)算全跨跨和半跨跨單位節(jié)節(jié)點(diǎn)荷載載作用下下的內(nèi)力力，根據(jù)據(jù)不同的的荷載組組合，列列表計(jì)算算。4.屋架桿件件的內(nèi)力力組合（1）全跨荷荷載：所所有屋架架都應(yīng)進(jìn)進(jìn)行全跨跨滿載時(shí)時(shí)的內(nèi)力力計(jì)算。。即全跨跨永久荷荷載+全跨屋面面活荷載載或雪荷荷載（取取兩者的的較大值值）+全跨積灰灰荷載+懸掛吊車車荷載。。有縱向向天窗時(shí)時(shí)，應(yīng)分分別計(jì)算算中間天天窗處和和天窗端端壁處的的屋架桿桿件內(nèi)力力。（2）半跨荷載：：對(duì)梯形屋架架、人字形屋屋架、平行弦弦屋架等的少少數(shù)斜腹桿（（一般為跨中中每側(cè)各兩根根斜腹桿）可可能在半跨荷荷載作用下產(chǎn)產(chǎn)生最大內(nèi)力力或引起內(nèi)力力變號(hào)，所以以對(duì)這些屋架架還應(yīng)根據(jù)使使用和施工過(guò)過(guò)程的分布情情況考慮半跨跨荷載的作用用。即全跨永永久荷載+半跨屋面活荷荷載（或半跨跨雪荷載）+半跨積灰荷載載+懸掛吊車荷載載。（3）采用大型混混凝土屋面板板的屋架，尚尚應(yīng)考慮施工工階段安裝時(shí)時(shí)可能的半跨跨荷載作用情情況，即屋架架及天窗架（（半跨支撐））自重+半跨屋面板重重+半跨屋面活荷荷載。8.3.3屋架桿件的截截面設(shè)計(jì)1.屋架桿件的計(jì)計(jì)算長(zhǎng)度計(jì)算長(zhǎng)度概念念：將端部有有約束的壓桿桿化作等效的的兩端鉸接的的理想軸心壓壓桿。桿端約束越強(qiáng)強(qiáng)，桿件計(jì)算算長(zhǎng)度越短，，臨界荷載越越高。影響鋼屋架桿桿端約束大小小的因素：1）桿件軸力性性質(zhì)拉力使桿拉直直，約束作用用大，壓力使使桿件彎曲，，約束作用微微不足道。2）桿件線剛度度大小線剛度越大，，約束作用越越大，反之，，約束作用越越小。3）與所分析桿直接剛剛性相連的桿桿件作用大，，較遠(yuǎn)的桿件件作用小。（1）桁架平面內(nèi)內(nèi)（2）桁架平面外外屋架弦桿在平平面外的計(jì)算算長(zhǎng)度，應(yīng)取取側(cè)向支承點(diǎn)點(diǎn)間的距離。。弦桿的側(cè)向向支承點(diǎn)應(yīng)是是水平支撐、、垂直支撐或或相應(yīng)系桿的的連接節(jié)點(diǎn)。。①弦桿上、下弦桿取為側(cè)向支承點(diǎn)（水平、垂直支撐或相應(yīng)系桿節(jié)點(diǎn)）的間距。

N1－較大的壓力，，計(jì)算時(shí)取正正值；N2－較小的壓力或或拉力，計(jì)算算時(shí)壓力取正正值，拉力取取負(fù)值。當(dāng)桁架受壓弦弦桿側(cè)向支承承點(diǎn)間的距離離為兩倍節(jié)間間長(zhǎng)度，且兩兩節(jié)間弦桿內(nèi)內(nèi)力不等時(shí)，，該弦桿在桁桁架平面外的的計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)應(yīng)按下式確定定：桁架再分式腹腹桿體系的受受壓主斜桿和和K形腹桿體體系的豎豎桿在桁桁架平面面外的計(jì)計(jì)算長(zhǎng)度度也應(yīng)按按式(8.7)確定。②腹桿由于弦桿截面比腹桿相對(duì)較粗，且側(cè)向被牢固支承，腹桿與弦桿的連接節(jié)點(diǎn)可認(rèn)為是腹桿的側(cè)向支承點(diǎn)。所以，一般腹桿（一端為上弦節(jié)點(diǎn)，另一端為下弦節(jié)點(diǎn)），取。交叉腹桿桿中交叉叉點(diǎn)處構(gòu)構(gòu)造：1）兩桿不不斷開(kāi)。。2）一桿不不斷開(kāi)，，另一桿桿斷開(kāi)用用節(jié)點(diǎn)板板拼接。。交叉腹桿桿中壓桿桿的計(jì)算算長(zhǎng)度桁架平面面內(nèi)計(jì)算算長(zhǎng)度：：桁架平面面外計(jì)算算長(zhǎng)度：：拉桿可作作為壓桿桿的平面面外支承承點(diǎn)，壓壓桿除非非受力較較小且不不斷開(kāi)，，否則不不起側(cè)向向支點(diǎn)的的作用。。GB50017規(guī)范中交交叉腹桿桿中壓桿桿的平面面外計(jì)算算長(zhǎng)度計(jì)計(jì)算公式式：1）相交另另一桿受受壓，兩兩桿截面面相同并并在交叉叉點(diǎn)不中中斷2)相交另一一桿受壓壓，此另另一桿在在交叉點(diǎn)點(diǎn)中斷但但以節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板搭接接。3）相交另另一桿受受拉，兩兩桿截面面相同并并在交叉叉點(diǎn)不中中斷。4）相交另另一桿受受拉，此此拉桿在在交叉點(diǎn)點(diǎn)中斷但但以節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板搭接接。5）當(dāng)拉桿連續(xù)而壓桿在交叉點(diǎn)中斷但以節(jié)點(diǎn)板搭接。若或拉桿在桁架平面外的抗彎剛度式中，l為節(jié)點(diǎn)之之間的距距離，N為所計(jì)算算桿內(nèi)力力，No為相交另另一桿內(nèi)內(nèi)力，均均取絕對(duì)對(duì)值。③斜平面的計(jì)算長(zhǎng)度單面連接的單角鋼腹桿及雙角鋼十字形截面桿件，其截面的兩主軸均不在屋架平面內(nèi)。當(dāng)桿件繞最小主軸受壓失穩(wěn)時(shí)為斜平面失穩(wěn)，此時(shí)桿件兩端節(jié)點(diǎn)對(duì)其均有一定的嵌固作用，其程度約介于桁架平面內(nèi)和桁架平面外之間，因此，斜平面的計(jì)算長(zhǎng)度略作折減，取，但支座斜桿和支座豎桿仍取其幾何長(zhǎng)度作為計(jì)算長(zhǎng)度。2.屋架桿件件的容許許長(zhǎng)細(xì)比比——桿件的最大長(zhǎng)細(xì)比；——桿件的容許長(zhǎng)細(xì)比，受拉構(gòu)件的容許長(zhǎng)細(xì)比按表5.2查取，受壓構(gòu)件的容許長(zhǎng)細(xì)比按表5.3查取。等強(qiáng)設(shè)計(jì)計(jì)：壓桿對(duì)截截面主軸軸具有相相等或接接近的穩(wěn)穩(wěn)定性。。單軸對(duì)稱稱截面繞繞對(duì)稱軸軸屈曲時(shí)時(shí)考慮扭扭轉(zhuǎn)效應(yīng)應(yīng)的換算算長(zhǎng)細(xì)比比。3.桿件截面設(shè)計(jì)的一般原則

承載能力高，抗彎強(qiáng)度大，便于連接，用料經(jīng)濟(jì)通常選用角鋼和T型鋼截面伸展壁厚較薄外表平整（1）上、下下弦桿4.桿件的截截面形式式受壓弦桿桿：下弦桿在一般情況下，通常采用不等邊角鋼短肢相連的截面或TW型截面以滿足長(zhǎng)細(xì)比要求。（2）支座腹腹桿（3）一般腹桿對(duì)于一般腹桿，因其，，即，故通常采用等邊角鋼相并的截面。（4）再分式腹桿再分式主斜桿一般是，但因桿件通常較短，故常用雙等邊角鋼T形截面，必要時(shí)可用短邊相并的雙不等邊角鋼T形截面。再分式次腹桿，但桿件短而內(nèi)力小，故常用較小規(guī)格的雙等邊角鋼T形截面。（5）雙角鋼鋼十字形形截面連接垂直直支撐的的桁架正正中豎腹腹桿，使使傳力沒(méi)沒(méi)有偏心心，宜采采用兩個(gè)個(gè)等邊角角鋼組成成的十字字形截面面，雙角角鋼十字字形截面面具有較較大的回回轉(zhuǎn)半徑徑。其它它連接垂垂直支撐撐處的桁桁架非正正中豎桿桿如需減減小傳力力偏心，，也可采采用十形形截面。。（6）單角鋼鋼截面受力很小小的腹桿桿（如再再分桿等等次要桿桿件），，可采用用單角鋼鋼截面。。（7）其他截截面形式式鋼管截面面與其他他型鋼截截面相比比，截面面材料分分布遠(yuǎn)離離截面幾幾何中心心，各方方向的回回轉(zhuǎn)半徑徑相等，，回轉(zhuǎn)半半徑較大大，抗扭扭能力也也較強(qiáng)，，因而管管形截面面作為受受壓構(gòu)件件比其他他型鋼截截面的用用鋼量要要少，可可節(jié)約鋼鋼材達(dá)20%～30%。（8）雙角鋼鋼桿件的的填板雙角鋼T形或十字字形截面面是組合合截面，，為了保保證兩個(gè)個(gè)角鋼共共同工作作，必須須每隔一一定距離離在兩個(gè)個(gè)角鋼間間加設(shè)填填板。填填板的寬寬度：一一般取50mm～80mm；填板的的長(zhǎng)度：：對(duì)T形截面應(yīng)應(yīng)比角鋼鋼肢伸出出10mm～15mm，對(duì)十字字形截面面則從角角鋼肢尖尖縮進(jìn)10mm～15mm，以便于于施焊。。填板的間距對(duì)壓桿，對(duì)拉桿。拉桿：強(qiáng)強(qiáng)度，剛剛度壓桿：強(qiáng)強(qiáng)度，穩(wěn)穩(wěn)定，剛剛度。壓彎構(gòu)件件：強(qiáng)度度，穩(wěn)定定，剛度度。5.桿件的截截面選擇擇對(duì)屋架中中內(nèi)力很很小的腹腹桿或因因構(gòu)造需需要設(shè)置置的桿件件(如芬克式式屋架跨中中豎桿)，其截面面可按剛剛度條件件確定桿桿件截面面。當(dāng)桿件以以承受軸軸力為主主時(shí)，按按軸心壓壓桿或軸軸心拉桿桿計(jì)算；；當(dāng)桿件件同時(shí)受受到較大大彎矩時(shí)時(shí)，按壓壓彎或拉拉彎構(gòu)件件計(jì)算。。計(jì)算強(qiáng)強(qiáng)度時(shí)，，應(yīng)注意意對(duì)削弱弱處必須須使用凈凈截面進(jìn)進(jìn)行計(jì)算算。計(jì)算算桿件整整體穩(wěn)定定時(shí)，應(yīng)應(yīng)注意對(duì)對(duì)兩個(gè)方方向的穩(wěn)穩(wěn)定性都都進(jìn)行計(jì)計(jì)算。8.3.4屋架的節(jié)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)計(jì)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)計(jì)的具體體任務(wù)是是：根據(jù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的的構(gòu)造要要求，確確定各桿桿件的切切斷位置置；根據(jù)據(jù)焊縫的的長(zhǎng)度確確定節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板的形形狀和尺尺寸。1.節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)計(jì)步驟和和一般設(shè)設(shè)計(jì)原則則（1）布置桁桁架桿件件時(shí)，原原則上應(yīng)應(yīng)使桿件件形心線線與桁架架幾何軸軸線重合合，以免免桿件偏偏心受力力。節(jié)點(diǎn)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)，首先先按正確確坡度畫(huà)畫(huà)出交匯匯于節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的各桿桿軸線。。在焊接接屋架中中應(yīng)取角角鋼的重重心線作作為桿件件的軸線線。為了了便于制制造，可可取軸線線至角鋼鋼背面的的距離為為5mm的倍數(shù)。。（2）根據(jù)已已畫(huà)出的的桿件軸軸線，按按一定比比例尺畫(huà)畫(huà)出各桿桿件的角角鋼輪廓廓線。角角鋼桿端端的切割割面一般般宜與桿桿件軸線線垂直，，也允許許將角鋼鋼的一邊邊切去一一角，但但不允許許作如圖圖8.37（c）所示的的端部切切割方式式。（3）根據(jù)事事先計(jì)算算好的各各腹桿與與節(jié)點(diǎn)板板的連接接焊縫尺尺寸，進(jìn)進(jìn)行焊縫縫布置并并繪于圖圖上，而而后定出出節(jié)點(diǎn)板板的外形形。節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板的平平面尺寸寸，一般般應(yīng)根據(jù)據(jù)桿件截截面尺寸寸和腹桿桿端部焊焊縫長(zhǎng)度度畫(huà)出大大樣圖來(lái)來(lái)確定，，但考慮慮施工誤誤差，宜宜將此平平面尺寸寸適當(dāng)放放大。節(jié)點(diǎn)板的的外形應(yīng)應(yīng)力求簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，一一般至少少要有兩兩條邊平平行，如如矩形、、平行四四邊形或或直角梯梯形等，，以節(jié)約約鋼材和和減少切切割次數(shù)數(shù)。當(dāng)單斜桿桿與弦桿桿相交時(shí)時(shí)，需注注意節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板的外外邊緣與與斜桿軸軸線應(yīng)保保持不小小于1：3或1：4的坡度，，使桿中中內(nèi)力在在節(jié)點(diǎn)板板中有良良好的擴(kuò)擴(kuò)散，以以改善節(jié)節(jié)點(diǎn)板的的受力情情況。節(jié)點(diǎn)板的的應(yīng)力復(fù)復(fù)雜且難難于分析析，通常常不作計(jì)計(jì)算，而而是根據(jù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)確確定其厚厚度。（4）根據(jù)確確定的節(jié)節(jié)點(diǎn)板外外形和尺尺寸，布布置弦桿桿與節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板間的的連接焊焊縫。繪繪制節(jié)點(diǎn)點(diǎn)大樣（（比例尺尺一般為為1/10～1/5），確定定每一節(jié)節(jié)點(diǎn)上的的各種尺尺寸，為為后面繪繪制施工工詳圖時(shí)時(shí)提供必必要的資資料。（5）在屋架架雙角鋼鋼截面上上弦桿上上放置檁檁條或大大型屋面面板時(shí)，，角鋼的的水平伸伸出邊一一般應(yīng)不不小于70～90mm。2.角鋼桁架架的節(jié)點(diǎn)點(diǎn)計(jì)算和和構(gòu)造屋架節(jié)點(diǎn)點(diǎn)主要有有下弦一一般節(jié)點(diǎn)點(diǎn)、上弦弦一般節(jié)節(jié)點(diǎn)、有有工地拼拼接的下下弦節(jié)點(diǎn)點(diǎn)、屋脊拼接接節(jié)點(diǎn)、、支座節(jié)節(jié)點(diǎn)五種種類型。。（1）下弦一一般節(jié)點(diǎn)點(diǎn)－－無(wú)集中荷荷載和無(wú)無(wú)弦桿拼拼接的節(jié)節(jié)點(diǎn)下弦節(jié)點(diǎn)點(diǎn)中各腹腹桿與節(jié)節(jié)點(diǎn)板所所需的連連接焊縫縫長(zhǎng)度：：肢背焊縫縫：肢尖焊縫縫：弦桿與節(jié)節(jié)點(diǎn)板的的連接焊焊縫，承承受弦桿桿相鄰節(jié)節(jié)間內(nèi)力力差。肢背焊縫縫：肢尖焊縫縫：（2）上弦一一般節(jié)點(diǎn)點(diǎn)1)弦桿角鋼鋼背的槽槽焊縫承承受節(jié)點(diǎn)點(diǎn)集中荷荷載P。當(dāng)屋面坡坡度較緩緩時(shí)，角角鋼肢背背槽焊縫縫的強(qiáng)度度可按下下式計(jì)算算：上弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫是由角鋼肢背的槽焊縫和角鋼肢尖的兩條角焊縫組成，假定角鋼肢背的槽焊縫承受節(jié)點(diǎn)集中荷載P，角鋼肢尖的兩條角焊縫承擔(dān)和由于與肢尖焊縫的偏心距e而產(chǎn)生的彎矩。2)上弦桿角鋼肢尖的兩條角焊縫承擔(dān)和由于與肢尖焊縫的偏心距e而產(chǎn)生的彎矩。作用下：作用下：合應(yīng)力應(yīng)應(yīng)滿足：：（3）有工地地拼接的的下弦節(jié)節(jié)點(diǎn)弦桿的拼拼接分為為工廠拼拼接和工工地拼接接。工廠拼接接用于型型鋼長(zhǎng)度度不夠或或弦桿截截面有改改變時(shí)在在制造廠廠進(jìn)行的的拼接，，拼接的的位置通通常在節(jié)節(jié)點(diǎn)范圍圍以外。。工地拼接接用于屋屋架分為為幾個(gè)運(yùn)運(yùn)送單元元時(shí)在工工地進(jìn)行行的拼接接。拼接接的位置置一般在在節(jié)點(diǎn)處處。①拼接接角鋼的的截面和和長(zhǎng)度弦桿的雙雙角鋼截截面常用用同樣大大小的角角鋼作為為拼接件件。拼接節(jié)點(diǎn)點(diǎn)一邊每每條焊縫縫的計(jì)算算長(zhǎng)度為為：每條焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度為：拼接角鋼的總長(zhǎng)度為：②下弦弦桿與節(jié)節(jié)點(diǎn)板的的連接角角焊縫下弦桿肢肢背與節(jié)節(jié)點(diǎn)板的的連接焊焊縫計(jì)算算長(zhǎng)度：：下弦桿肢肢背與節(jié)節(jié)點(diǎn)板的的連接焊焊縫實(shí)際際長(zhǎng)度：：下弦桿肢肢尖與節(jié)節(jié)點(diǎn)板的的連接焊焊縫計(jì)算算長(zhǎng)度：：下弦桿肢肢尖與節(jié)節(jié)點(diǎn)板的的連接焊焊縫實(shí)際際長(zhǎng)度：：③工廠廠焊縫與與工地焊焊縫鋼屋架一一般在工工廠制成成兩半，，運(yùn)到工工地拼接接后再吊吊裝。工工廠制造造時(shí)中央央節(jié)點(diǎn)板板和中央央豎桿屬屬于左半半桁架，，其焊縫縫均為工工廠焊縫縫；而節(jié)節(jié)點(diǎn)板與與右方桿桿件之間間則均為為工地焊焊縫。拼拼接角鋼鋼為既不不屬左半半也不屬屬右半的的獨(dú)立零零件，與與左右兩兩半桁架架的弦桿桿角鋼都都用工地地焊縫相相連；這這樣可避避免拼接接時(shí)角鋼鋼穿插困困難。另另外，為為便于工工地拼接接定位和和控制位位置，拼拼接角鋼鋼兩側(cè)和和右方腹腹桿上均均應(yīng)設(shè)安安裝螺栓栓。為此此設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)應(yīng)使各各桿件角角鋼有足足夠的邊邊寬。弦弦桿角鋼鋼水平肢肢上的螺螺栓孔應(yīng)應(yīng)盡量兼兼作以后后的支撐撐連接螺螺栓孔。。（4）屋脊脊拼接接節(jié)點(diǎn)點(diǎn)屋脊拼拼接節(jié)節(jié)點(diǎn)的的連接接焊縫縫有兩兩類：：一是是拼接接角鋼鋼與弦弦桿之之間的的連接接焊縫縫及拼拼接角角鋼總總長(zhǎng)度度的確確定；；二是是弦桿桿與節(jié)節(jié)點(diǎn)板板之間間的連連接焊焊縫。。①屋脊拼拼接角角鋼與與弦桿桿的連連接計(jì)計(jì)算及及拼接接角鋼鋼總長(zhǎng)長(zhǎng)度的的確定定拼接角角鋼與與受壓壓弦桿桿之間間的連連接可可按弦弦桿最最大內(nèi)內(nèi)力設(shè)設(shè)計(jì)值值N進(jìn)行計(jì)計(jì)算，，每邊邊共有有4條焊縫縫平均均承受受此力力，則則一條條焊縫縫的計(jì)計(jì)算長(zhǎng)長(zhǎng)度為為：因此，，拼接接角鋼鋼的總總長(zhǎng)度度為：：②弦弦桿與與節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板之間的連接接焊縫縫對(duì)稱荷荷載作作用下下對(duì)稱稱屋架架屋脊脊節(jié)點(diǎn)點(diǎn)兩側(cè)側(cè)上弦弦桿的的壓力力設(shè)計(jì)計(jì)值必必然相相等。。假定節(jié)節(jié)點(diǎn)荷荷載P由上弦弦角鋼鋼肢背背處的的槽焊焊縫承承受。。上弦角角鋼肢肢尖與與節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板的的連接接焊縫縫按上上弦桿桿最大大內(nèi)力力的15％計(jì)算算，并并考慮慮此力力產(chǎn)生生的彎彎矩。。作用下：作用下：合應(yīng)力應(yīng)滿足：（5）支座座節(jié)點(diǎn)點(diǎn)支承于于鋼筋筋混凝凝土柱柱或磚磚柱上上的屋屋架一一般為為鉸接接，而而支承承于鋼鋼柱上上的屋屋架通通常為為剛接接。①鉸鉸接支支座節(jié)節(jié)點(diǎn)：：支座節(jié)節(jié)點(diǎn)的的傳力力路線線是：：桁架架各桿桿件的的內(nèi)力力通過(guò)過(guò)桿端端焊縫縫傳給給節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板，，然后后經(jīng)節(jié)節(jié)點(diǎn)板板與加加勁肋肋間的的垂直直焊縫縫，把把一部部分力力傳給給加勁勁肋，，再通通過(guò)節(jié)節(jié)點(diǎn)板板、加加勁肋肋與底底板的的水平平焊縫縫把全全部支支座壓壓力傳傳給底底板，，最后后傳給給支座座。因因此，，它的的設(shè)計(jì)計(jì)可采采用鉸鉸接柱柱腳的的計(jì)算算方法法。支座底底板的的面積積底板取取一米米板帶帶寬進(jìn)進(jìn)行計(jì)計(jì)算，，底板板的厚厚度應(yīng)應(yīng)按下下式計(jì)計(jì)算：：支座底底板的的厚度度和面面積還還應(yīng)滿滿足下下列構(gòu)構(gòu)造要要求：：厚度：：當(dāng)屋屋架跨跨度≤≤18m時(shí)，t≥16mm；當(dāng)屋架架跨度度＞18m時(shí)，t≥20mm。面積：：寬度度取200～360mm；長(zhǎng)度（（垂直直于屋屋架方方向））取200～400mm。加勁肋肋的作作用是是加強(qiáng)強(qiáng)底板板的剛剛度，，提高高節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板的的側(cè)向向剛度度。加加勁肋肋的高高度由由節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板的的尺寸寸決定定，加加勁肋肋的厚厚度可可略小小于節(jié)節(jié)點(diǎn)板板厚度度或與與節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板的的厚度度相同同。加加勁肋肋可視視為支支承于于節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板上上的懸懸臂梁梁。通通常假假定一一個(gè)加加勁肋肋與節(jié)節(jié)點(diǎn)板板的連連接焊焊縫傳傳遞支支座反反力的的1/4，并考考慮偏偏心彎彎矩，，即焊焊縫受受剪力力V=R/4，焊縫縫受彎彎矩M=Re/4。一個(gè)加加勁肋肋與支支座節(jié)節(jié)點(diǎn)板板的連連接焊焊縫按按下式式進(jìn)行行強(qiáng)度度計(jì)算算：假設(shè)支支座節(jié)節(jié)點(diǎn)板板、加加勁肋肋與支支座底底板的的水平平連接接焊縫縫承受全全部支支座反反力R，按下下式進(jìn)進(jìn)行強(qiáng)強(qiáng)度計(jì)計(jì)算：：——節(jié)點(diǎn)板、加勁肋與支座底板的水平焊縫總長(zhǎng)度，共有6條焊縫。t和c1分別為為節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板厚厚度和和加勁勁肋切切口寬寬度。