單層廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計

第七章單層廠房結(jié)構(gòu)（上）7.1廠房結(jié)構(gòu)的形式和布置7.2廠房結(jié)構(gòu)的框架形式7.3屋蓋結(jié)構(gòu)7.4框架柱設(shè)計特點7.5輕型門式剛架結(jié)構(gòu)7.6吊車梁設(shè)計特點7.7墻架體系目錄大綱要求

掌握廠房的結(jié)構(gòu)形式和柱網(wǎng)布置及計算單元的確定；了解鋼屋架的外形及腹桿形式；掌握屋蓋支撐的作用和設(shè)置原則、鋼屋架的節(jié)點設(shè)計。掌握橫向排架及其梁柱截面的確定；理解橫向排架的計算原理、柱間支撐的布置。了解吊車梁的內(nèi)力計算及構(gòu)造設(shè)計。了解墻架的內(nèi)力計算及構(gòu)造設(shè)計。7.1廠房結(jié)構(gòu)的形式和布置7.1.1廠房結(jié)構(gòu)的組成

廠房結(jié)構(gòu)一般是由屋蓋結(jié)構(gòu)、柱、吊車梁及制動體系、支撐系統(tǒng)及墻架等構(gòu)件組成的空間體系。（1）橫向排架：柱與橫梁或屋架組成（2）屋蓋結(jié)構(gòu)：屋架、屋架支撐系統(tǒng)以及橫向框架橫梁、托架、中間屋架、天窗架、檁條及屋面材料等。（3）支撐系統(tǒng)：屋架支撐和柱間支撐，保證廠房結(jié)構(gòu)必需的剛度和整體穩(wěn)定性（4）吊車梁及制動體系（5）墻架（6）其他：抗風(fēng)柱、搖擺柱及工藝要求的操作平臺。單層廠房動畫.swf抗風(fēng)柱吊車梁縫脫開吊車梁屋蓋體系分類類:無檁屋蓋：屋面荷載直直接通過大型型屋面板傳遞遞給屋架優(yōu)點：屋蓋橫橫向剛度大，，整體性好，，構(gòu)造簡單，，施工方便等等；缺點：屋蓋自自重大，不利于抗震，其多用于有有橋式吊車的的廠房屋蓋中中。有檁屋蓋：當(dāng)屋面采用輕型材料如石棉瓦、瓦楞鐵鐵、壓型鋼板和鐵鐵絲網(wǎng)水泥槽板等等時，屋面荷載要要通過檁條再傳遞給屋架優(yōu)點：構(gòu)件重量輕輕，用料省；缺點：屋蓋構(gòu)件數(shù)數(shù)量較多，構(gòu)造較較復(fù)雜，整體剛剛度較差。檁條承板屋架梁承板屋架支撐體系檁條：冷彎薄壁型鋼壓型鋼板（0.8mm~1.5mm）輕鋼結(jié)構(gòu)廠房由基礎(chǔ)、梁、柱、檁條、屋面和墻體組成。一般采用門式剛架、屋架和網(wǎng)架為承重結(jié)構(gòu)，其上上設(shè)檁條、屋面板(或板檁合一的輕質(zhì)質(zhì)大型屋面板)，下設(shè)柱(對剛架則梁柱合一)、基礎(chǔ)，柱外側(cè)有有輕質(zhì)墻架，柱內(nèi)內(nèi)側(cè)可設(shè)吊車梁。輕鋼結(jié)構(gòu)廠房的構(gòu)件件形式剛架：梁柱合一。實腹式和結(jié)構(gòu)式。實實腹式的鋼架的橫橫截面一般為工字字形：結(jié)構(gòu)式的橫橫截面為矩形或三角形。檁條：主要有實腹式、空腹式式和絎架式等。一一般應(yīng)優(yōu)先選用冷冷彎薄壁型鋼檁條條。按部位區(qū)分為為墻面檁條和屋面面檁條。支撐：采用張緊的十字交交叉圓鋼組成，用用特制的連接件與與梁柱腹板連接。。連接用不同的夾夾角。7.1.3廠房結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)及伸伸縮縫的布置7.1.3.1柱網(wǎng)布置原則：（1）滿足工藝要求；（2）滿足結(jié)構(gòu)要求：橫向剛架或排架架；（3）符合經(jīng)濟合理要求；（4）符合結(jié)構(gòu)規(guī)定要要求（標(biāo)準(zhǔn)化要求求）：一般為6m，12m，也可“抽柱”處理。7.1.2廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計步驟驟結(jié)構(gòu)方案→靜力計計算→構(gòu)件及連連接計算→繪制施施工圖盡可能的采用標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)圖集此處抽柱托架屋架的跨度和間距距取決于柱網(wǎng)布置，柱網(wǎng)布布置取決于建筑物物工藝要求和經(jīng)濟要求。常用尺寸橫向跨度：12,18,24,30,36（基本跨度）15212733（擴展跨度）縱向柱距(m)重鋼廠房：6,12輕鋼廠房：18,24圖2-2柱網(wǎng)布置計算單元7.1.3.2縫的設(shè)置（1）溫度伸縮縫當(dāng)廠房平面尺寸寸較大時，為避免過大的溫度度變形和應(yīng)力，應(yīng)在廠房的橫橫向和縱向設(shè)置置溫度伸縮縫。。溫度區(qū)段長度見見P166表7.1。伸縮縫的做法：：從基礎(chǔ)頂面或地面面開始，將相鄰區(qū)段上上部結(jié)構(gòu)的構(gòu)件件完全分開。根根據(jù)溫差和結(jié)構(gòu)的具具體情況設(shè)置，可取≥30～60mm。措施：（1）雙柱方案（砌砌體中為雙墻方方案）；（2）調(diào)整柱距，出出挑檁條。注意：盡可能地地避免設(shè)設(shè)置縱向向伸縮縫縫？？？

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)柱頂剛接柱頂鉸接

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)220120150180100125120----表1溫度區(qū)段段長度表表(m)溫度區(qū)段段長度<220M（2）防震縫縫目的：保證縫縫兩側(cè)構(gòu)構(gòu)件在地地震時不會相互互碰撞。因此，防防震縫地地寬度按按廠房高高度和地地震設(shè)計計烈度等等情況設(shè)設(shè)定。一一般單層層廠房為為50～90mm，縱橫跨跨交接處處100～150mm。做法：同溫度度伸縮縫縫注意：高層鋼鋼結(jié)構(gòu)建建筑中不不宜設(shè)置置防震縫縫？（3）沉降縫縫目的：使承載載相差較較大的兩兩部份建建筑能各各自發(fā)生生沉降。。做法：把縫兩兩側(cè)的結(jié)結(jié)構(gòu)；連連同基礎(chǔ)礎(chǔ)一起分分開。實際：1）多跨廠廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)中，通通常將跨跨度較大大且受起起重量較較重的一一側(cè)同跨跨度小，，起重量量小的一一層分開開；2）廠房和和辦公用用房分開開。（4）綜合考考慮對三縫應(yīng)應(yīng)綜合考考慮，用用一縫代替替三縫。某汽車廠廠房平面面圖圖片桁架檁條條7.2廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)的框架架形式7.2.1廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)的類型型單跨、雙雙跨和多多跨梁柱鉸接接（排架）和梁柱剛接接（剛架）。梁柱鉸接接：優(yōu)點：對支座座沉降反反應(yīng)較小??；節(jié)點簡單單，端點點無彎矩矩；下弦弦受拉缺點：橫向剛剛度較差差，柱底底彎矩大大。適合：高度較較低，剛剛度容易易滿足，，吊車小小。梁柱剛接接：（剛架架）具有有良好的的橫向剛剛度，但但對支座不均均勻沉降降及溫度度作用比較敏感感，需采采取防止止不均勻勻沉降的的措施。。適合：廠房高高，吊車車大，剛度要要求高高（整整體變變形小?。?，，單跨廠廠房常常用剛剛接。。剛架多跨排架輕鋼廠廠房：采用用的門門式剛剛架屬屬于橫橫梁與與柱剛剛接，，而且且由于于結(jié)構(gòu)構(gòu)自重重與傳傳統(tǒng)單單層廠廠房鋼鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)相比比大為為減輕輕，沉沉降問問題不不甚嚴(yán)嚴(yán)重，，因而而是一一種較較好的的結(jié)構(gòu)構(gòu)形式式。7.2.1.1主要尺尺寸（1）跨度度L0=LK+2S(7.1)S=B+D+b1/2(7.2)7.2.1橫向框框架的的主要要尺寸寸及計計算簡簡圖（2）柱腳腳底面面至橫橫梁下下弦底底部距距離HH=h1+h2+h3(7.3)（3）計算算簡圖圖計算跨度L(或L1、L2)取兩上柱軸軸線間的距距離。幾何高度H1、H2的確定，取決于橫梁梁（或屋蓋蓋）與柱的的連接形式式：剛接還是鉸接？有限剛度：對柱頂?shù)牡臋M向荷載載，當(dāng)滿足足下式的條條件時，可可近似認(rèn)為為橫梁的剛度為無無窮大，即柱頂剛接；否則橫梁剛度度按有限剛度考考慮：KAB/KAC≥4（7.5）式中：KAB—橫梁遠(yuǎn)端固定定使近端A點轉(zhuǎn)動單位角角時在A點所需施加的的力矩值；KAC——柱在A點轉(zhuǎn)動單位角角時在A點所需施加的的力矩值；類似：梁柱線剛度比比；P147公式（6.23）~（6.24）。高度H：柱頂剛接時，可取為柱柱腳底面至框框架下弦軸線線的距離(橫梁假定為無無限剛性)，或柱腳底面面至橫梁端部部形心的距離離(橫梁為有限剛剛性）；柱頂鉸接時，應(yīng)取為柱柱腳底面至橫橫梁主要支承承節(jié)點間距離離。對階形柱應(yīng)以肩梁上表表面作分界線線將H劃分為上部柱柱高度H1和下部柱高度度H2。（3）計算高度H0的確定H0=μHμ為柱的計算長長度系數(shù)；μ與柱上下端約束束程度K值有關(guān)。K為柱端的梁柱線線剛度比，詳見P147式（6.23~6.24）以及P149。（4）計算簡圖計算單元7.2.2橫向框架荷載載和內(nèi)力7.2.2.1荷載永久荷載：屋蓋系統(tǒng)、、柱、吊車梁梁系統(tǒng)、墻架架、墻板及設(shè)設(shè)備管道等的的自重?？勺兒奢d：風(fēng)荷載、雪雪荷載、積灰灰荷載、屋面面均布活荷載載、吊車荷載載、地震荷載載等。冰裹荷載溫度應(yīng)力、基基礎(chǔ)不均勻沉沉降、縱向荷荷載、吊車荷荷載。雪荷載一般不與屋面面均布活荷載載同時考慮，積灰荷載與與雪荷載或屋屋面均布活荷荷載兩者中的的較大者同時考慮。7.2.2.2內(nèi)力分析和組組合分析：按結(jié)構(gòu)力學(xué)的的方法進(jìn)行，，也可利用現(xiàn)現(xiàn)成的圖表或或計算機程序序分析框架內(nèi)內(nèi)力。內(nèi)力不利組合合：控制截面面（1）上段柱和下下段柱的上下下端截面中的的彎矩M、軸向力N和剪力V。（2）柱腳錨固螺螺栓的計算內(nèi)內(nèi)力。（3）柱與屋架剛接接時，4種最不利的橫梁梁M、V進(jìn)行組合：（a）使屋架下弦弦桿產(chǎn)生最大大壓力；（b）使屋架上弦弦桿產(chǎn)生最大大壓力，同時時也使下弦桿桿產(chǎn)生最大拉拉力；（c、d）使腹桿產(chǎn)生生最大拉力或或最大壓力。?？紤]施工情況況，但只考慮慮屋面恒荷載載所產(chǎn)生的支支座端彎矩和和水平力的不不利作用，不考慮它的有有利作用。組合系數(shù)：一般采用簡化化規(guī)則由可變變荷載效應(yīng)控控制的組合：：（1）恒荷載+1.0可變荷載；組合系數(shù)（2）恒荷載+0.9(可變荷載1+可變荷載2)（3）地震區(qū)應(yīng)參參照《建筑抗震設(shè)計計規(guī)范》進(jìn)行偶然組合。（4）對單層吊車車的廠房，垂直輪壓及橫橫向水平力一般根據(jù)同一跨間、兩兩臺滿載吊車車并排運行的不利情況考考慮，對多跨跨廠房一般只只考慮4臺吊車作用。當(dāng)對采用兩臺臺及兩臺以上上吊車的豎向向和水平荷載載組合時，應(yīng)應(yīng)根據(jù)參與組組合的吊車臺數(shù)及其工作制，乘以相應(yīng)的的折減系數(shù)。吊車工作制（A1~A8共8級）工作級別是以起重機的壽命為標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，在荷載不同、作作用頻次不同的情情況下，具有相同同壽命的起重機劃劃分在同一級別。。劃分工作級別目的是為設(shè)計、制造和和用戶的選用之間間提供合理、統(tǒng)一一的技術(shù)基礎(chǔ)和參參考標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而取取得較好的安全和和經(jīng)濟效果，使起起重機的工作狀態(tài)態(tài)得到比較準(zhǔn)確的的反映。7.2.3框架柱的類型按結(jié)構(gòu)形式可分為為等截面柱、階形柱和分離式柱三大類。等截面柱有實腹式和格構(gòu)式式兩種。將吊車梁梁支于牛腿上，構(gòu)構(gòu)造簡單，但吊車豎向荷載偏心心大，只適用于吊車起起重量Q＜150kN，或無吊車且廠房房高度較小的輕型型廠房中。實腹式格格構(gòu)式階形柱也可分為實腹式和格構(gòu)式兩種。由于吊車梁梁或吊車桁架支承承在柱截面變化的的肩梁處，荷載偏心小，構(gòu)造合理，其用用鋼量比等截面柱柱節(jié)省，因而在廠廠房中廣泛應(yīng)用。。實腹式格格構(gòu)構(gòu)式分離式柱構(gòu)造簡單，制作和和安裝比較方便，，但用鋼量比階形形柱多，且剛度較較差，只宜用于吊吊車軌頂標(biāo)高低于于10m，且吊車起重量Q≥750kN的情況，或者相鄰鄰兩跨吊車的軌頂頂標(biāo)高相差很懸殊殊，而低跨吊車的的起重量Q≥500kN的特殊情況。實腹式格格構(gòu)構(gòu)式7.2.4縱向框架的柱間支支撐7.2.4.1柱間支撐的作用和和布置柱間支撐與廠房框框架柱相連接，其其作用：①組成堅強的縱向向構(gòu)架，保證廠房房的縱向剛度；②承受廠房縱向荷載（風(fēng)荷載、吊車縱縱向水平荷載及溫溫度應(yīng)力、地震力力等），并傳至基基礎(chǔ)；③可作為框架柱在在框架平面外的支支點，減少柱在框框架平面外的計算長度。柱間支撐由兩部分分組成：在吊車梁梁以上的部分稱為為上層支撐，吊車梁以下部分分稱為下層支撐。下層柱間支撐與柱柱和吊車梁一起在在縱向組成剛性很大的懸臂桁桁架。設(shè)置位置：1）廠房較長，下層支撐應(yīng)該設(shè)在溫度區(qū)段中部。2）當(dāng)?shù)踯囄恢酶叨囬g總長度又很短時：下層支撐設(shè)在兩兩端不會產(chǎn)生很大大的溫度應(yīng)力，而而對廠房縱向剛度度卻能提高很多，，這時放在兩端才才是合理的。（3）溫度區(qū)段<90m時，中央設(shè)一道下下層支撐(a)；溫度區(qū)段段≥90m，在1/3處各設(shè)一一道支撐撐(b)，以免傳傳力路程程太長。。7.2.4.2柱間支撐撐的形式式和計算算十字交叉叉式、八八字式、、門架式式等十字交叉叉式：構(gòu)構(gòu)造簡單單、傳力力直接、、用料節(jié)節(jié)省，最最為普遍遍。八字式、、門架式式（1）荷載載——承受水平平荷載上層柱間間支撐：：承受山山墻傳來來的風(fēng)荷荷載；下層柱間間支撐：：風(fēng)荷載載、吊車車的縱向向水平荷荷載。（2）計算根據(jù)具體體情況按按軸心受力力構(gòu)件（拉桿或或壓桿）設(shè)計。。7.3屋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)7.3.1屋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)的形式式7.3.1.1屋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)體系(1)無檁屋蓋蓋：一般用用于預(yù)應(yīng)應(yīng)力混凝凝土大型型屋面板板等重型型屋面，，跨度通通常采用用6m，有條件件時也可可采用12m。屋面剛度度大，耐耐久性也也高，但但自重大大，從而使使屋架和和柱的荷荷載增加加，且由由于大型型屋面板板與屋架架上弦桿桿的焊接常常得不不到保證證，只能能有限地考考慮它的的空間作作用，屋屋蓋支撐撐不能取取消。對比：：砌體體中剛剛性、、彈性性和鋼鋼彈性性方案案我國將將砌體體結(jié)構(gòu)構(gòu)房屋屋根據(jù)據(jù)房屋屋的剛剛度分分為三三種計計算方方案：：剛性性方案案、彈彈性方方案和和剛彈彈性方方案。。橫墻較較多且且間距距較小小，其其屋蓋蓋和層層間樓樓蓋可可以視視作結(jié)結(jié)構(gòu)的的橫隔隔板，，這種種房屋屋屬于于剛性性結(jié)構(gòu)構(gòu)；橫橫墻很很少、、間距距超過過一定定范圍圍的則則屬于于彈性性結(jié)構(gòu)構(gòu)。(2)有檁屋屋蓋：常用用于輕型屋屋面材材料的情況況。如如壓型型鋼板板、壓壓型鋁鋁合金金板、、石棉棉瓦、、瓦楞楞鐵皮皮。制作方方便，，施工工速度度快。。當(dāng)壓型型鋼板板或壓壓型鋁鋁板與與檁條條進(jìn)行行可靠靠連接接后，，形成成一深梁，能有有效地地傳遞遞屋面面縱橫橫方向向的水平力力(包括風(fēng)風(fēng)荷載載及吊吊車制制動力力等)，能提高高屋面面的整整體剛剛度。這一一現(xiàn)象象可稱稱為應(yīng)力蒙蒙皮效效應(yīng)。隨著我我國《冷彎薄薄壁型型鋼結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計規(guī)規(guī)范》的頒布布，在在墻面面、屋屋面均均采用用壓型型鋼板板作圍圍護(hù)材材料的的房屋屋設(shè)計計中已已逐步步開始始考慮應(yīng)應(yīng)力蒙蒙皮效效應(yīng)對屋面面剛度度的貢貢獻(xiàn)。。7.3.1.2屋架的的形式式三角形形、梯梯形、、平行行弦和和人字字形平平面桁桁架等等。桁架應(yīng)應(yīng)用極極廣，，適應(yīng)應(yīng)跨度度范圍圍(6m，60m)非常大大。平面桁桁架結(jié)結(jié)構(gòu)是是由上上下弦弦桿和和腹桿桿組成成，相當(dāng)于于掏去去中間間部分分未充充分受受力材材料的的簡支支梁。在桁架架內(nèi)部部，則上弦弦受壓壓，下下弦受受拉，，由此此形成成力偶偶平衡衡外荷荷載產(chǎn)產(chǎn)生的的彎矩矩。腹桿抵抵抗剪剪力，拉壓壓由桁桁架形形式和和荷載載作用用形式式確定定。桁架實實際受受力比比較復(fù)復(fù)雜，，為簡簡化計計算采采用三個假假定：（1）組成成桁架架的所所有各各桿件件連接接節(jié)點點鉸接點點；（2）各桿桿都是是直桿桿并在在同一一平面面內(nèi)，，其軸線通通過截截面重重心；（3）所有有外力力都作作用在在節(jié)點點上并并在桁架平平面內(nèi)內(nèi)。（1）桁架架：受力合合理，，充分分發(fā)揮揮材料料性能能。桁架桿桿件雖雖軸向向受力力，但但總體體仍受受彎曲曲控制制。在在均布布節(jié)點點荷載載下，，其上弦受受壓，，下弦弦受拉拉，主要要抵抗抗彎矩矩，而而腹桿則則主要要抵抗抗剪力力。（2）平行行弦桁桁架：：為等等高桁桁架，，“掏空的的梁””。弦桿內(nèi)內(nèi)力值隨彎彎矩值值大小小而變變化，，跨中大大而支支座處處小，差值值較大大。腹桿內(nèi)內(nèi)力跨跨中小小而支支座處處小，差值值較大大。2）三角形形桁架架：桁架架高度度由跨跨中向向兩端端迅速速(直線形形)變小，，而彎彎矩(拋物線線形)變化較較慢，，故弦桿桿內(nèi)力力靠近近跨中中處小小，而而靠近近支座座處大大，差值值極大大。因高度變變化大大于剪剪力變變化，故腹桿受受力情況與與矩形形桁架架相反反，即即跨中小小而支支座處處小，，差值值較大大。（3）梯形桁架：根據(jù)跨中起拱高高度的大小小，其內(nèi)力變變化搖擺于平行弦梯形形桁架與三三角桁架之之間。小結(jié)：上述三類桁桁架材料性性能的應(yīng)用用均未能充充分發(fā)揮出出來。（4）弧形桁架架：桁架的的高度變化化與彎矩圖圖變化一致致，即上弦弦為拋物線線形。弦桿各節(jié)間間內(nèi)力全等等，是最理想的桁桁架形式，但施工復(fù)雜雜，故較少少采用。腹桿全不受受力，甚至至可省去。小結(jié)：在其它條件件相同情況況下，受力力最合理，，節(jié)點構(gòu)造造最簡單，，用料最經(jīng)經(jīng)濟，自重重最輕，施施工也可行行的是弧形或多邊邊形格架。但其上弦弦非直線制制作較復(fù)雜雜，僅適用用于較大跨跨度的情況況。7.3.1.3托架、天天窗架形形式支承中間間屋架的的桁架稱稱為托架，托架一一般采用用平行弦弦桁架，，其腹桿桿采用帶帶豎桿的的人字形形體系。。分為下承承式、上上承式、、單壁式式、雙壁壁式。為了滿足足采光和通風(fēng)的要求，，廠房中中常設(shè)置置天窗。。可分為縱縱向天窗窗、橫向向天窗和和井式天天窗，一一般常采采用縱向天窗窗。有時為了了更好地地組織通風(fēng)風(fēng)，避免房房屋外面面氣流的的干擾，，對縱向向天窗還還設(shè)置有有擋風(fēng)板。7.3.2屋蓋支撐屋蓋上弦橫向水水平支撐屋蓋下弦橫向水水平支撐屋蓋下弦縱向水水平支撐豎向支撐系桿上弦水平支撐縱橫向都有設(shè)置置下弦水平支撐注意：對于輕型型門式剛架結(jié)構(gòu)構(gòu)往往就不設(shè)了了?？v橫向都有設(shè)置置=<30m豎向支撐跨中設(shè)置一道>30m豎向支撐跨中設(shè)2道>30m系桿柱間支撐屋蓋支撐作用示示意圖a.保證屋蓋結(jié)構(gòu)的的幾何穩(wěn)定性。幾何可變體系屋架側(cè)傾幾何不變體系屋架穩(wěn)定(1)屋蓋支撐的作用用b.保證屋蓋的剛度和空間整體體性橫向水平支撐：一個水平放置置(或接近水平放置)的桁架，支座是柱或垂垂直支撐。縱向水平支撐：提高屋架平面面內(nèi)（橫向）抗抗彎剛度，使框架架協(xié)同工作，形形成空間整體性，減少橫向水平荷荷載作用下的變變形。c.為弦桿提供適當(dāng)當(dāng)?shù)膫?cè)向支承點支撐可作為屋架架弦桿的側(cè)向支支承點，減小弦弦桿在屋架架平面外的的計算長長度，保證受受壓上弦弦桿的側(cè)向穩(wěn)定定，并使受受拉下弦弦保持足足夠的側(cè)側(cè)向剛度度。d.承擔(dān)并傳傳遞水平荷載載如傳遞風(fēng)風(fēng)荷載、、懸掛吊吊車水平平荷載和和地震荷荷載。e.保證結(jié)構(gòu)構(gòu)安裝時的的穩(wěn)定與與方便（2）屋蓋支支撐的布布置a.上弦橫向向水平支撐撐:在有檁條或只采用大型型屋面板板的屋蓋中中都應(yīng)設(shè)設(shè)置屋架架上弦橫向向水平支支撐，當(dāng)有天天窗架時時，天窗窗架上弦弦也應(yīng)設(shè)設(shè)置橫向向水平支支撐。設(shè)置在房屋的的兩端，一般設(shè)在第第一個柱間或或設(shè)在第二個個柱間，間距距L0≤60m；當(dāng)L0>60m，尚應(yīng)在中部部增設(shè)，以符符合此要求。。上弦橫向水平平支撐布置圖圖與上、下弦桿對應(yīng)連接上弦橫向向水平支撐連接下弦橫向向水平支撐b.下弦橫向水平支撐（1）屋架間距L＜12m，尚設(shè)屋架下弦橫向向水平支撐；但當(dāng)屋架跨度比較小，又無吊車或或其他振動設(shè)設(shè)備時，可不設(shè)下弦橫向向水平支撐。b.下弦橫向水平支撐（2）下弦橫向水水平支撐一般般和上弦橫向向水平支撐布置在同一柱柱間以形成空間穩(wěn)穩(wěn)定體系的基本組組成部分。b.下弦橫向水平支撐（3）L＞12m時，由于在屋屋架下弦設(shè)置置支撐不便，，可不必設(shè)置置下弦橫向水水平支撐，但但上弦支撐應(yīng)應(yīng)適當(dāng)加強，并應(yīng)用隅撐或系桿對屋梁下弦側(cè)向向加以支承。（a）屋蓋間距為為6m（b）屋蓋間距為為12m屋架上弦平面面（4）當(dāng)L＞18m時，檀條跨度度過大，宜設(shè)設(shè)置縱向次桁架，使主桁架(屋架)與次桁架組成成縱橫桁架體系系，次桁架間再再設(shè)置檁條或或設(shè)置橫梁及及檁條。同時，次桁架架還對屋架下下弦平面外提供支承。c.縱向水平支撐當(dāng)房屋較高、、跨度較大、、空間剛度要要求較高時，，設(shè)有支承中中間屋架的托架有重級或大噸噸位的中級工工作制橋式吊吊車、壁行吊吊車或有鍛錘錘等較大振動設(shè)備備置縱向水平支支撐?！嬖谳^大的縱縱向水平荷載載縱向水平支撐撐和橫向水平平支撐形成封閉體系將大大大提高房屋屋的縱向剛度度。下弦水平支撐撐布置圖c.縱向水平支撐當(dāng)L＜12m時，縱向水水平支撐通常布置在屋架下弦平平面；c.縱向水平支撐但三角形屋屋架及端斜斜桿為下降降式且主要要支座設(shè)在在上弦處的的梯形屋架架和人字形形屋架，也可以設(shè)置置在上弦平平面內(nèi)。L＞12m時，縱向水水平支撐宜布置在屋架架的上弦平平面內(nèi)。d.垂直支撐所有房屋中中均應(yīng)設(shè)置垂直支支撐。梯形屋架在在跨度L≤30m，三角形屋屋架在跨度度L≤24m時，僅在跨跨度中央設(shè)置一道；當(dāng)跨度大大于上述數(shù)數(shù)值時宜在在跨度1／3附近或天窗窗架側(cè)柱外外設(shè)置兩道。d.垂直支撐梯形屋架在在跨度L≤30m，僅在跨度度中央設(shè)置一道；梯形屋架不分跨度大大小，其兩端還應(yīng)各設(shè)置置一道，當(dāng)當(dāng)有托架時時則由托架架代替。。垂直支撐與與上、下弦橫橫向水平支支撐布置在同一柱間。屋架的垂直直支撐布置置虛線顯示屋蓋支撐布布置圖注意：主要要在剖面圖圖表示。連接垂直支支撐f.系桿：根據(jù)受力力判斷剛性性和柔性系系桿。剛性系桿：：能承受拉力也能承受壓力的系桿。柔性系桿：：只能承受受拉力的系桿。作用：為沒有參與組成空間穩(wěn)穩(wěn)定體的屋屋架提供上下弦的側(cè)向支承點點。布置原則：：在垂直支撐的的平面內(nèi)一般設(shè)置上上下弦系桿桿；屋脊節(jié)點及主要支承節(jié)節(jié)點處需設(shè)置剛性系桿，當(dāng)屋架橫向向支撐設(shè)在在端部第二二柱間時，，第一柱間所有系桿均均應(yīng)為剛性系桿。天窗側(cè)柱處處及下弦跨跨中或跨中中附近設(shè)置置柔性系桿；上弦橫向水水平支撐布布置圖下弦水平支支撐布置圖圖各種支撐都都是一個平面桁架，桁架的腹腹桿一般采采用交叉斜桿。（3）屋蓋支支撐的桿件件及支撐的的計算原則則豎腹桿：豎豎桿弦桿：相鄰屋架弦桿兼作橫向支撐桁架的弦桿腹桿

支撐桁架

斜腹桿：支撐屋蓋支撐受受力比較小小，一般不進(jìn)行行內(nèi)力計算算，桿件截面常按容許長長細(xì)比來選。拉桿——單角鋼壓桿——雙角鋼當(dāng)支撐桁架架受力較大大，應(yīng)按桁架體系系計算內(nèi)力，按圖示拉桿（（壓桿退出出工作）計計算并據(jù)以以選擇截面面。桁架的內(nèi)力力計算桁架桿件的的計算長度度桿件截面選選擇一般構(gòu)造要要求桁架節(jié)點設(shè)設(shè)計桁架施工圖圖7.3.3簡支屋架設(shè)設(shè)計荷載分項系系數(shù)及組合合系數(shù)按現(xiàn)現(xiàn)行《荷載規(guī)范》選取。按節(jié)點荷載載作用下的的鉸接平面桁桁架分析內(nèi)力，，常用的內(nèi)內(nèi)力分析方方法有圖解解法、解析析法、電算算。具體分分析時，可可先分別計計算全跨和半跨單位節(jié)點荷載作作用下的內(nèi)力，，根據(jù)不同的荷載組合，列表計算。桁架實際受力比比較復(fù)雜，為簡簡化計算采用三個假定：（1）組成桁架的所所有各桿件連接接節(jié)點鉸接點；（2）各桿都是直直桿并在同一一平面內(nèi)，其其軸線通過中心心；（3）所有外力都都作用在節(jié)點點上并在桁架平面內(nèi)。7.3.3.1桁架內(nèi)力計算算計算內(nèi)力系數(shù)數(shù)荷載組合全跨荷載：全跨永久荷載載＋全跨屋面活荷荷載或雪荷載載(取兩者的較大大值)＋全跨積灰荷載載＋懸掛吊車荷載載。半跨荷載：①全跨永久荷荷載＋半跨屋屋面活荷載(或半跨雪荷載)＋半跨積灰荷載載＋懸掛吊車荷載載。②采用大型混混凝土屋面板板：屋架及天天窗架(包括支撐)自重十半跨屋面板重＋半跨屋面活荷載。。節(jié)點剛性影響節(jié)點剛性引起桿件次應(yīng)力，次應(yīng)力一般較小小，不予考慮。但但荷載很大的重型桁架有時需要計入次應(yīng)應(yīng)力的影響?！懊婕俣椤般q節(jié)點”桿件的內(nèi)力變號屋架中部某些桿件件（腹桿）在全跨荷載時受拉，而在半跨荷載時可能受受壓，可均按壓桿允許長細(xì)細(xì)比確定其截面。半跨荷載：活荷載載、雪荷載、積灰灰荷載、單側(cè)施工工荷載。弦桿彎矩計算直接承受節(jié)間荷載載的弦桿為壓彎構(gòu)件（N，M）。局部彎矩M：理論上按彈性支支座上的連續(xù)梁計計算。簡化計算：M0為將上弦節(jié)間視為為簡支梁所得跨中中彎矩。概念：將端部有約約束的壓桿化作等等效的兩端鉸接的的理想軸心壓桿。—-歐拉公式(a)(b)(c)桿端約束越強，桿桿件計算長度越短短，臨界荷載越高高。7.3.3.2桁架桿件的計算長長度影響鋼屋架桿端約約束大小的因素：1）桿件軸力性質(zhì)因為拉力具有使構(gòu)構(gòu)件拉直的特性，，而壓力則趨向于于彎曲，故而在結(jié)結(jié)點上拉桿提供的約束比比壓桿大得多，并且拉力越大而而約束作用也越大大。反之壓桿則因為壓力越大而約束越越小。2）與所分析桿相連桿件的線剛度大小線剛度越大，約束束作用越大；反之之約束作用越小。。3）與所分析析桿直接剛性相相連的桿件件作用大，較遠(yuǎn)的的桿件作用用小。(1)受壓弦桿和和單系腹桿桿的計算長長度（1）上弦桿不僅兩端所所連拉桿較較小，而且且其自身線線剛度大，，腹桿難于于約束其變變形，故l0x=l。（2）支座斜桿桿及支座豎豎桿結(jié)點所接桿桿件甚少，，特別是拉拉桿，故l0x=l。（3）中間斜桿桿及中間豎豎桿上弦節(jié)點所所連接桿少少，可視為為鉸接；下弦節(jié)點所所連接拉桿桿多，且下下弦桿線剛剛度較大，，故約束作作用明顯，，根據(jù)尺寸寸分析偏于于安全取l0x=0.8l。桿端約束越越強，桿件件計算長度度越短。>30m桿件計算長長度屋架桿件的的計算長度度S桁架平面外外，節(jié)點板板的剛度很很少，不可可能對桿件件端部有所所約束，故故取l0y=l1。注：對于弦桿取取側(cè)向支承承點（系桿桿）的距離離。(4)斜平面桿件件的計算長長度單角鋼腹桿桿及雙角鋼鋼十字形的的腹桿，因因為繞最小小主軸彎曲曲時桿件處處于斜平面內(nèi)，故其端部部所嵌固作作用介于屋架平平面內(nèi)外兩兩種情況之之間。取l0=0.9l。桁架各桿件件在平面內(nèi)內(nèi)和平面外外的計算長長度l0(5)桁架中一些些特殊桿件件的長度1)變內(nèi)力桿件件的計算長長度如桁架受壓壓弦桿側(cè)向向支撐點間間的距離為為兩倍節(jié)間間長度，且且兩節(jié)間弦桿桿內(nèi)力不等等時，該弦桿在在桁架平面外外的計算長長度按下式計算算：式中：N1—較大壓力；；N2—較小壓力。。(6)交叉腹桿的的計算長度度交叉腹桿在在交叉點有有兩種構(gòu)造方方式1）兩桿均不不斷開；2）一桿不斷斷，另一桿桿斷開而用用節(jié)點板拼拼接。（1）桁架平面內(nèi)內(nèi)無論拉桿或或壓桿，兩兩桿互為支支承點，取取節(jié)點中心心到交叉點點間的距離離，即l0x=0.5l。（2）桁架平平面外拉桿：可作為壓壓桿的平面面外支承點點。壓桿：除非受力力較小且又又不斷開，，否則不起起支點作用用因此，交叉叉腹桿平面面外計算長長度與桿件受拉或受壓有關(guān)，也與與軸力大小及桿件斷開情情況有關(guān)。桿件截面選選取的原則則：a.承載能力高高，抗彎強強度大，b.便于連接，，用料經(jīng)濟濟通常c.選用角鋼和和T型鋼等穩(wěn)定性性設(shè)計：：壓桿對截面主主軸具有有相等或或接近的的穩(wěn)定性性。單軸對稱稱截面繞繞對稱軸軸屈曲時時考慮扭扭轉(zhuǎn)效應(yīng)應(yīng)的換算算長細(xì)比比。7.3.3.3桿件截面面選擇截面伸展展壁厚較薄薄外表平整整角鋼桿件件截面形形式優(yōu)點：耐腐蝕，，經(jīng)濟性性好（節(jié)節(jié)省鋼材材12%～15%)。T型鋼-屋架弦桿桿T型鋼-屋架弦桿桿受壓上弦弦桿不等邊角角鋼短肢肢相連或TW型截面受拉下弦弦桿不等邊角角鋼短肢肢相連等邊角鋼鋼或TW型截面支座斜腹腹桿及豎豎桿：不等邊角角鋼長肢肢相連等邊角鋼鋼或TM型截面其他腹桿桿：等邊角鋼鋼十字形截截面或TM型截面屋架跨度度較大時時,弦桿等桿桿件較長長，單榀榀屋架的的橫向剛剛度比較較低。為為保證安裝裝時屋架架的側(cè)向向剛度，對跨度大于于等于42m的屋架宜宜設(shè)計成成雙壁式式。由雙角鋼組成的雙雙壁式截截面可用用于弦桿桿和腹桿桿，橫放放的H型鋼可用于大大跨度重重型雙壁壁式屋架架的弦桿桿和腹桿桿。雙壁式屋屋架桿件件的截面面形式屋架構(gòu)造造的一般般要求同一榀屋屋架中，，角鋼的的規(guī)格不超超過5～6種；最小角鋼鋼L45××4、L56×36×4；L<18m的小角鋼鋼屋架不不受此限限。7.3.3.4一般構(gòu)造造要求屋架桿件件中的填填板。作用：保證兩兩角鋼共共同工作作。間距：壓桿拉桿數(shù)量：不小于于2個。任務(wù)：確定節(jié)點點構(gòu)造，，連接焊焊縫及節(jié)節(jié)點承載載力計算算。節(jié)點點的構(gòu)造造應(yīng)傳力力路線明明確、簡簡捷、制制作安裝裝方便。。注意：節(jié)點板只只在弦桿桿與腹桿桿之間傳傳力，不不直接參參與傳遞遞弦桿內(nèi)內(nèi)力，弦弦桿若在在節(jié)點板處處斷開，應(yīng)設(shè)置置拼接角鋼鋼在兩弦桿桿間直接接傳力。。7.3.3.5桁架節(jié)點點設(shè)計不斷開斷開拼接節(jié)點點與拼接接角鋼切邊冷彎1.節(jié)點設(shè)計計的一般般原則①桁架應(yīng)應(yīng)以桿件件的形心線為為軸線并在節(jié)點點處相交于一一點，以避免免桿件偏偏心受力力。為了制作作方便，，通常取取角鋼背背或T型鋼背至至軸線的的距離為5mm的倍數(shù)。。(1)雙角鋼截截面桿件件的節(jié)點點②當(dāng)弦桿截面沿沿長度有改變變時，為便于于拼接和放置置屋面材料時時，形心線必必然錯開，此此時宜采用受力較較大的桿件形形心線為軸線線。當(dāng)兩側(cè)形心線線偏移的距離離不超過較大大弦桿截面高高度的5％時，可不考慮此偏偏心影響。當(dāng)偏心距離e超過上述值，，或由于其他他原因使節(jié)點點處有較大偏心彎矩矩時，應(yīng)根據(jù)交交匯處各桿的線剛度Ki，將此彎矩分分配于各桿，，所計算桿件件承擔(dān)的彎矩為：③在屋架節(jié)點處處，腹桿與弦弦桿或腹桿與與腹桿之間焊縫的凈距a不宜小于10mm，或者桿件之之間的空隙不不小于15～20mm，以便制作，，且可避免焊縫過分分密集，致使鋼材局局部變脆。受動載時，④角鋼端部的切割一般垂直直于其軸線。有時為減小節(jié)點板板尺寸，允許切去一肢的部部分，但不允許將一個肢完全全切去而另一一肢伸出的斜斜切。不允許允許允許⑤節(jié)點板的外形形應(yīng)盡可能簡單而規(guī)則，宜至少有兩兩邊平行，一一般采用矩形形、平行四邊邊形和直角梯梯形等。節(jié)點板邊緣與桿件軸線的的夾角不應(yīng)小小于15o。單斜桿與弦桿桿的連接應(yīng)使使之不出現(xiàn)連接的的偏心彎矩。正確不正確CAD節(jié)點板大樣圖圖繪圖步驟：：①繪制各桿件件軸線；②根根據(jù)弦桿形心心距，繪制弦弦桿；③繪制制輔助線，即即將弦桿上或或下邊緣線拷拷貝并平移15~20mm，確定相交腹腹桿邊緣；④④根據(jù)腹桿方方向，進(jìn)行用用戶坐標(biāo)變換換；CAD節(jié)點板大樣圖圖繪圖步驟：：⑤根據(jù)腹桿形形心距，繪制制腹桿；⑥根根據(jù)焊縫計算算結(jié)果，確定定各腹桿與節(jié)節(jié)點板相交長長度；⑦以腹桿與節(jié)點點板最大相交交長度確定節(jié)節(jié)點板尺寸，，可適當(dāng)放大大；⑧節(jié)點板平面面尺寸及腹板板定位尺寸標(biāo)標(biāo)注；⑨焊縫縫長度及大小小標(biāo)注；⑩圖圖名及繪圖比比例標(biāo)注。⑥支承大型混凝凝土屋面板的的上弦桿，當(dāng)當(dāng)支承處的總集集中荷載(設(shè)計值)超過表7.5的數(shù)值時，弦弦桿的伸出肢肢容易彎曲，，應(yīng)對其采用用下圖的做法法之一予以加強。節(jié)點的構(gòu)造與與計算腹桿節(jié)點板構(gòu)造滿焊一般節(jié)點——構(gòu)造角焊縫N1N2N3N4N1N2N3N4ΔN弦桿⑴一般節(jié)點節(jié)點無集中荷載也也無弦桿拼接接的節(jié)點。①腹桿與節(jié)點板間的的傳力--兩側(cè)角焊縫，，按軸心受力角鋼的角焊縫縫計算。②弦桿與節(jié)點板間角角焊縫只傳遞差值，按下式計算算其焊縫長度度。實際中往往往沿節(jié)點板板全長滿焊。肢背焊縫：肢尖焊縫：⑵有集中荷載的的節(jié)點①節(jié)點板未伸出出——槽焊縫槽焊縫“K”—假定只傳遞P力，按兩條角焊焊縫（焊腳尺尺寸為0.5t）計算所需的的長度；Q為P在垂直方向的的分力。