鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第7章-單層廠房鋼結(jié)構(gòu)課件

哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第7章單層廠房鋼結(jié)構(gòu)哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第7章單層廠房鋼結(jié)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第7章--單層廠房鋼結(jié)構(gòu)課件<公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范>jtj025-86《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》jtj021-89<公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范>jtj025-86中重型鋼結(jié)構(gòu)廠房實例中重型鋼結(jié)構(gòu)廠房實例中重型鋼結(jié)構(gòu)廠房實例中重型鋼結(jié)構(gòu)廠房實例中重型鋼結(jié)構(gòu)廠房實例中重型鋼結(jié)構(gòu)廠房實例中重型鋼結(jié)構(gòu)廠房實例中重型鋼結(jié)構(gòu)廠房實例剛架梁剛架柱柱間支撐屋面水平支撐檁條墻梁墻梁系桿抗風(fēng)柱墻面板屋面板吊車梁輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房實例剛架梁剛架柱柱間支撐屋面水平支撐檁條墻梁墻梁系桿抗風(fēng)柱墻面板輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房實例輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房實例輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房實例輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房實例§7.1單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的組成及布置原則無檁體系：大型屋面板直接支承于鋼屋架之上有檁體系：屋面支承于檁條、檁條支承于鋼屋架§7.1.1單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的組成§7.1單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的組成及布置原則無檁體系：大型屋面板無檁體系有檁體系無檁體系有檁體系橫向框架由柱和它所支承的屋架或屋蓋橫梁組成是廠房的主要承重體系，承受自重、風(fēng)、雪荷載和吊車的豎向與橫向荷載，并把這些荷載傳遞到基礎(chǔ)屋蓋結(jié)構(gòu)

承擔(dān)屋蓋荷載的結(jié)構(gòu)體系，包括橫向框架的橫梁、托架、中間屋架、天窗架、檁條等支撐體系

包括屋面支撐和柱間支撐它與柱、吊車梁、屋面系桿等組成縱向框架，承擔(dān)縱向荷載把單榀的橫向框架連成空間整體結(jié)構(gòu)，從而保證廠房所必需的剛度和穩(wěn)定§7.1.1單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的組成橫向框架§7.1.1單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的組成吊車梁和制動梁（或制動桁架）

承受吊車豎向及水平荷載，并將這些荷載傳到橫向框架和縱向框架上墻架

承受墻體的自重和風(fēng)荷載其它

梯子、走道、門窗、工作平臺§7.1.1單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的組成吊車梁和制動梁（或制動桁架）§7.1.1單層廠房鋼結(jié)構(gòu)§7.1.2柱網(wǎng)和溫度伸縮縫的布置柱網(wǎng)布置——承重柱在平面上的排列方式跨度：縱向定位軸線之間的尺寸柱距：橫向定位軸線之間的尺寸柱網(wǎng)布置原則：(1)應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝要求

流程、設(shè)備、產(chǎn)品尺寸和生產(chǎn)空間決定跨度和柱距(2)應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)的要求

柱應(yīng)在同一軸線上，以便與屋架或橫梁組成框架(3)應(yīng)符合經(jīng)濟合理的原則§7.1.2柱網(wǎng)和溫度伸縮縫的布置柱網(wǎng)布置——承重柱在在柱子較高、跨度較大而吊車起重量又較小的車間中，采用大柱距比較經(jīng)濟為了降低工作量、實現(xiàn)標準化，應(yīng)滿足模數(shù)的規(guī)定：跨度小于或等于18m時，應(yīng)以3m為模數(shù)；跨度大于18m時，以6m為模數(shù)柱距一般采用6m較為經(jīng)濟，也可采用9m及12m(6m柱距局部抽柱)§7.1.2柱網(wǎng)和溫度伸縮縫的布置在柱子較高、跨度較大而吊車起重量又較小的溫度伸縮縫——溫度將引起結(jié)構(gòu)變形、產(chǎn)生溫度應(yīng)力為避免過大的溫度變形和應(yīng)力，應(yīng)設(shè)置溫度伸縮縫解決縱向區(qū)段過長——橫向設(shè)置伸縮縫解決橫向區(qū)段過長——縱向設(shè)置伸縮縫設(shè)雙柱，兩側(cè)無任何橫縱向聯(lián)系§7.1.2柱網(wǎng)和溫度伸縮縫的布置溫度伸縮縫——溫度將引起結(jié)構(gòu)變形、產(chǎn)生溫度應(yīng)力設(shè)雙柱，兩側(cè)無有伸縮縫時柱網(wǎng)布置的方式：①使溫度伸縮縫的中線和定位軸線重合②采用插入距的方式(設(shè)備要求柱距S不變時采用)③柱網(wǎng)不變，采用單柱溫度伸縮縫，即縱向構(gòu)件使用滑動支座，自由伸縮(構(gòu)造復(fù)雜，應(yīng)用較少)§7.1.2柱網(wǎng)和溫度伸縮縫的布置有伸縮縫時柱網(wǎng)布置的方式：§7.1.2柱網(wǎng)和溫度伸縮縫的布插入距式伸縮縫的間距：插入距一般采用1m重型廠房柱的截面較大，可放大到1.5m、2m、甚至到3m伸縮縫兩旁的柱可放在同一基礎(chǔ)上，也可以采用雙基礎(chǔ)§7.1.2柱網(wǎng)和溫度伸縮縫的布置插入距式伸縮縫的間距：§7.1.2柱網(wǎng)和溫度伸縮縫的布置當(dāng)溫度區(qū)段長度不超過下表數(shù)值時，可不計算溫度應(yīng)力可以通過設(shè)置伸縮縫，使平面長度滿足上述要求§7.1.2柱網(wǎng)和溫度伸縮縫的布置當(dāng)溫度區(qū)段長度不超過下表數(shù)值時，可不計算溫度應(yīng)力可以通過設(shè)置§7.2.1橫向框架的特點§7.2橫向框架的結(jié)構(gòu)類型及主要尺寸橫向框架的作用承擔(dān)豎向荷載形成必要的橫向剛度，以承擔(dān)水平荷載形成有效凈空，滿足使用要求橫向框架的力學(xué)模型柱腳剛性連接時，橫梁與柱可采用鉸接或剛接

(梁柱剛接時，對基礎(chǔ)不均勻沉降敏感)柱腳鉸接時，橫梁與柱只能采用剛性連接(多用于輕鋼廠房)如按跨度來分，則有單跨、雙跨和多跨§7.2.1橫向框架的特點§7.2橫向框架的結(jié)構(gòu)類型及計算模型詳細說明示意圖機構(gòu)§7.2.1橫向框架的特點計算模型詳細說明示意圖機構(gòu)§7.2.1橫向框架的特點§7.2.2主要尺寸框架的跨度為上柱中心線間的橫向距離，由下式定出：

LK橋式吊車的跨度；S吊車梁軸線至上柱軸線的距離S=B+D+b1/2；當(dāng)Q<500kN時，D>80mm；當(dāng)Q>750kN時，D>100mm；當(dāng)?shù)踯嚭椭g設(shè)置安全走道時，D>400mm；§7.2.2主要尺寸框架的跨度吊車示意圖§7.2.2主要尺寸吊車示意圖§7.2.2主要尺寸柱高(柱腳底面到橫梁下弦底部的距離)h1—地面至柱腳底面的距離，中型車間為0.8~1.0m，重型車間為1.0~1.2m；h2—地面至吊車軌頂?shù)母叨?，由工藝要求決定；h3—吊車軌頂至屋架下弦底面的距離,h3=A+100+(150~200)A為吊車軌道頂面至起重小車頂面之間的距離100為制造、安裝誤差留出的空隙(150~200)考慮屋架撓度和下弦水平支撐角鋼肢下伸所留空隙§7.2.2主要尺寸柱高(柱腳底面到橫梁下弦底部的距離)h1—地面至柱腳底面的距吊車梁的高度、軌道高度和橫梁高度：吊車梁的高度可按（1/5~1/12）L選用，L為吊車梁的跨度吊車軌道高度可根據(jù)吊車起重量決定框架橫梁一般采用梯形、人字形屋架，或變截面實腹鋼梁§7.2.2主要尺寸吊車梁的高度、軌道高度和橫梁高度：§7.2.2主要尺寸§7.3.1縱向框架柱間支撐的作用和布置§7.3結(jié)構(gòu)的縱向傳力系統(tǒng)柱間支撐的作用組成縱向構(gòu)架，保證縱向剛度承受山墻風(fēng)荷載、吊車縱向水平荷載、溫度應(yīng)力、縱向水平地震力，并將之傳至基礎(chǔ)可作為框架柱在框架平面外的支點，減少柱平面外計算長度柱間支撐由吊車梁以上的上層支撐和以下的下層支撐組成。形成一個剛性很大的懸臂桁架?！?.3.1縱向框架柱間支撐的作用和布置§7.3結(jié)構(gòu)柱間支撐的位置為了減小溫度應(yīng)力，下層支撐宜設(shè)在溫度區(qū)段中部

只有縱向很短、且很高時，下層支撐設(shè)在兩端才不會產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力，又能使縱向剛度提高很多當(dāng)溫度區(qū)段小于90m時，在中央設(shè)置一道下層支撐超過90m，則在1/3點處各設(shè)一道支撐，以免傳力路程太長柱間支撐的位置當(dāng)溫度區(qū)段小于90m時，在中央設(shè)置一道下層支撐上層柱間支撐為兩層：第一層在梯形屋架端部高度范圍內(nèi)屬于屋蓋垂直支撐；第二層在屋架下弦至吊車梁上翼緣范圍內(nèi)上層柱間支撐的位置：為傳遞風(fēng)力，要設(shè)在溫度區(qū)段端部

(由于吊車梁以上柱剛度較小，不會產(chǎn)生過大的溫度應(yīng)力)在有下層支撐處也應(yīng)設(shè)置上層支撐柱間支撐與柱的連接位置：在柱的內(nèi)外兩側(cè)應(yīng)該成對布置只有在柱截面高度不大的時才可沿柱中心設(shè)置一道§7.3結(jié)構(gòu)的縱向傳力系統(tǒng)上層柱間支撐為兩層：第一層在梯形屋架端部高度范圍內(nèi)屬于屋蓋垂§7.3.2柱間支撐的形式柱間支撐的形式柱間支撐按結(jié)構(gòu)形式可分為十字交叉式、八字式、門架式等§7.3.2柱間支撐的形式柱間支撐的形式§7.3.3柱間支撐的設(shè)計與計算（自學(xué)）§7.3.4柱間支撐的連接與構(gòu)造截面最小尺寸：L75×6、[12§7.3.3柱間支撐的設(shè)計與計算（自學(xué)）§7.3.4§7.4.1鋼屋蓋結(jié)構(gòu)的形式、組成及布置§7.4屋蓋結(jié)構(gòu)體系

組成：屋面、檁條、屋架、托架和天窗架等分類：無檁屋蓋結(jié)構(gòu)體系和有檁屋蓋結(jié)構(gòu)體系

無檁屋蓋結(jié)構(gòu)體系

鋼筋混凝土大型屋面板直接作用于鋼屋架之上，屋架的間距即為屋面板跨度，通常為6m屋面板上采用卷材防水，適用于較小屋面坡度(1:8~1:12)，因此常采用梯形屋架

構(gòu)件種類少，構(gòu)造、安裝方便，施工快，且屋蓋剛度大，整體性能好；但屋面自重大，用鋼量大，對抗震也不利§7.4.1鋼屋蓋結(jié)構(gòu)的形式、組成及布置§7.4有檁屋蓋結(jié)構(gòu)體系采用輕型屋面材料：壓型鋼板、壓型鋁合金板、石棉瓦、瓦楞鐵皮等屋架間距通常為6m；大于12m時，采用托架支承中間屋架屋面坡度較陡(1:2~1:3)，以便排水，常采用三角形屋架或變截面工字鋼梁所用材料種類較多，但屋面布置較靈活，自重輕，用料省，運輸和安裝較輕便§7.4.1鋼屋蓋結(jié)構(gòu)的形式、組成及布置有檁屋蓋結(jié)構(gòu)體系§7.4.1鋼屋蓋結(jié)構(gòu)的形式、組成及布天窗架形式為了滿足采光和通風(fēng)等要求，常需在屋蓋上設(shè)置天窗結(jié)構(gòu)形式如下：§7.4.1鋼屋蓋結(jié)構(gòu)的形式、組成及布置天窗架形式§7.4.1鋼屋蓋結(jié)構(gòu)的形式、組成及布置托架形式

廠房的某些部位，因放置設(shè)備或交通運輸要求，需局部抽柱。該處的屋架就需支承在專門設(shè)置的托架上。鋼托架一般做成平行弦桁架，跨度不大，但所受荷載較重§7.4.1鋼屋蓋結(jié)構(gòu)的形式、組成及布置托架形式鋼托架一般做成平行弦桁架，跨度不大，但所受荷§7.4.2鋼屋蓋支撐

鋼屋架為平面桁架，各個平面桁架要通過各種支撐及縱向系桿連成一個空間幾何不變的整體結(jié)構(gòu)，才能承受荷載這些支撐及系桿統(tǒng)稱為屋蓋支撐包括：上弦橫向水平支撐、下弦橫向水平支撐、下弦縱向水平支撐、垂直支撐及系桿組成上弦橫向水平支撐

位于屋蓋兩端的兩榀相鄰屋架的上弦平面內(nèi)相當(dāng)于平行弦桁架，弦桿為屋架的上弦桿，腹桿由交叉的斜桿及豎桿組成。交叉的斜桿一般用單角鋼或圓鋼制成，豎桿常用雙角鋼的T型截面作用：減小屋架上弦壓桿的計算長度、增加結(jié)構(gòu)整體剛度§7.4.2鋼屋蓋支撐鋼屋架為平面鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第7章--單層廠房鋼結(jié)構(gòu)課件鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第7章--單層廠房鋼結(jié)構(gòu)課件下弦橫向水平支撐

布置在與上弦橫向水平支撐同一開間的屋架下弦平面內(nèi)也形成平行弦桁架，弦桿為屋架的下弦，腹桿也是由交叉斜桿及豎桿組成，為單角鋼或圓鋼橫向水平支撐的間距不宜大于60m，當(dāng)溫度區(qū)段較長時，應(yīng)在中部增設(shè)上下弦橫向水平支撐作用：承擔(dān)山墻傳來的水平風(fēng)荷載、減小屋架下弦壓桿的計算長度、增加結(jié)構(gòu)整體剛度§7.4.2鋼屋蓋支撐下弦橫向水平支撐作用：承擔(dān)山墻傳來的水平風(fēng)荷載、減小下弦縱向水平支撐

位于屋架兩端下弦平面，縱向布置也是平行弦桁架，豎桿是屋架下弦與下弦橫向水平支撐構(gòu)成一封閉的支撐框架，增加屋蓋的水平剛度當(dāng)有噸位較大的橋式吊車、壁行吊車或鍛錘等較大振動設(shè)備，以及房屋高度或跨度較大或空間剛度要求較大時，才設(shè)置下弦縱向水平支撐在設(shè)有托架處，為保證托架的側(cè)向穩(wěn)定，在托架范圍及兩端各延伸一個柱間應(yīng)設(shè)置下弦縱向水平支撐作用：增加整體剛度，避免托架平面外受力§7.4.2鋼屋蓋支撐下弦縱向水平支撐作用：增加整體剛度，避免托架平面外受垂直支撐位于上、下弦橫向水平支撐同一開間，形成一個跨長為屋架間距的平行弦桁架它的上、下弦桿分別為上、下弦橫向水平支撐的豎桿，它的端豎桿就是屋架的豎桿垂直支撐中央腹桿的形式由支撐桁架的高跨比決定，一般常采用W形或雙節(jié)間交叉斜桿等形式腹桿截面可采用單角鋼或雙角鋼T形截面§7.4.2鋼屋蓋支撐垂直支撐§7.4.2鋼屋蓋支撐跨度小于30m的梯形屋架在兩端和跨度中各設(shè)一道垂直支撐當(dāng)跨度大于30m時，則在兩端和跨度1/3處分別共設(shè)四道跨度小于18m的三角形屋架只需在跨度中央設(shè)一道垂直支撐，大于18m時則在1/3跨度處共設(shè)兩道作用：保證兩個屋架之間形成空間幾何不變結(jié)構(gòu)體系§7.4.2鋼屋蓋支撐跨度小于30m的梯形屋架在兩端和跨度中各設(shè)一道垂直支撐作用：系桿在未設(shè)橫向支撐的開間連接各屋架通常在屋架兩端，有垂直支撐位置的上、下弦節(jié)點以及屋脊和天窗側(cè)柱位置系桿沿房屋縱向通長布置當(dāng)房屋兩端為山墻時，上、下弦橫向水平支撐及垂直支撐可設(shè)在兩端第二開間，這時第一開間的所有系桿均設(shè)為剛性系桿作用：系桿對屋架上、下弦桿提供側(cè)向支承，對于有檁屋蓋，檁條可兼作系桿§7.4.2鋼屋蓋支撐系桿作用：系桿對屋架上、下弦桿提供側(cè)向支承，對于有檁屋蓋，檁只能承受拉力的稱為柔性系桿，容許長細比[λ]＝400（有重級工作制吊車的廠房為350）能承受壓力的稱剛性系桿，[λ]＝200，常用雙角鋼T形或十字形截面一般在屋架下弦端部及上弦屋脊處需設(shè)剛性系桿，其它可設(shè)柔性系桿§7.4.2鋼屋蓋支撐只能承受拉力的稱為柔性系桿，容許長細比[λ]＝400（有重級屋蓋支撐內(nèi)力的計算屋蓋支撐因受力較小一般不計算，滿足允許長細比即可對于跨度較大且承受墻面?zhèn)鱽砗艽箫L(fēng)荷載的橫向水平支撐，應(yīng)按桁架體系計算內(nèi)力選擇截面，并控制長細比偏于安全，僅考慮拉桿工作，而壓桿退出工作§7.4.2鋼屋蓋支撐屋蓋支撐內(nèi)力的計算§7.4.2鋼屋蓋支撐屋蓋支撐系統(tǒng)的節(jié)點連接方式角鋼肢尖向下；適當(dāng)離開屋架節(jié)點，以免影響大型屋面板或檁條安放交叉斜桿應(yīng)有一根切斷，加節(jié)點板；與檁條相連時兩斜桿均應(yīng)切斷，用節(jié)點板相連§7.4.2鋼屋蓋支撐屋蓋支撐系統(tǒng)的節(jié)點連接方式角鋼肢尖向下；適當(dāng)離開屋架節(jié)點，以下弦橫向和縱向水平支撐的角鋼肢尖允許向上，交叉斜桿可以背靠背交叉放置，中間填以填板，桿件無需切斷§7.4.2鋼屋蓋支撐下弦橫向和縱向水平支撐的角鋼肢尖允許向上，交叉斜桿可以背靠背垂直支撐可只與屋架豎桿相連，也可通過豎向小鋼板(耳板)與屋架弦桿及屋架豎桿同時相連垂直支撐可只與屋架豎桿相連，也可通過豎向小鋼板(耳板)與屋架支撐與屋架的連接通常用M20C級螺栓,支撐與天窗架的連接可用M16C級螺栓。在有重級工作制吊車或有其它較大振動設(shè)備的廠房，宜用高強度螺栓連接，或用C級螺栓再加焊縫將節(jié)點板固定。支撐與屋架的連接通常用M20C級螺栓,支撐與天窗架的連接可§7.5桁架的形式和截面設(shè)計概述

截面形式：兩個角鋼組成的T形或十字形截面的桿件節(jié)點形式：在桿件匯交處通過節(jié)點板用焊縫連接計算模型：桁架結(jié)構(gòu)特點：制造安裝方便、取材容易、適應(yīng)性強等經(jīng)濟性：角鋼厚度較大，耗鋼量較大，跨度較小時不夠經(jīng)濟適用跨度：其最適宜的跨度一般在18~36m之間設(shè)計要求：短桿受壓，長桿受拉，避免非節(jié)間荷載；桁架桿件數(shù)量和規(guī)格應(yīng)盡可能少；腹桿與弦桿軸線夾角最好在45°左右；上弦的坡度須適合屋面的排水要求§7.5桁架的形式和截面設(shè)計概述桁架的形式

三角形桁架：適用于屋面坡度較大的屋蓋，i=1/2～1/3；跨度18～24m支座只能鉸接，房屋橫向剛度較低(a)(c)為芬克式桁架,腹桿受力合理,分為兩榀小桁架便于運輸(b)是兩端高度改為500mm,可以降低支座處上、下弦內(nèi)力§7.5桁架的形式和截面設(shè)計桁架的形式§7.5桁架的形式和截面設(shè)計梯形鋼屋架：外形接近彎矩圖，受力均勻適于坡度較小的屋蓋體系，i=1/8～1/16跨度可達36m支座可以做成剛接也可做成鉸接腹桿體系有人字式、再分式按支座節(jié)點可分為上承式和下承式§7.5桁架的形式和截面設(shè)計梯形鋼屋架：§7.5桁架的形式和截面設(shè)計平行弦桁架：桿件規(guī)格統(tǒng)一、節(jié)點構(gòu)造統(tǒng)一、便于制造等優(yōu)點其上下弦桿相互平行，且可做成不同坡度一般用于托架或支撐體系§7.5桁架的形式和截面設(shè)計平行弦桁架：§7.5桁架的形式和截面設(shè)計桁架的主要尺寸

主要尺寸包括桁架的跨度、跨中高度及端部高度跨度:標志跨度l——柱網(wǎng)軸線的橫向間距；計算跨度l0——桁架兩端支座反力間的距離封閉結(jié)合非封閉結(jié)合非封閉結(jié)合§7.5桁架的形式和截面設(shè)計桁架的主要尺寸封閉結(jié)合非封閉結(jié)合非封閉結(jié)合§7.5桁架桁架高度最大高度——取決于運輸界限和建筑要求最小高度——根據(jù)桁架容許撓度確定經(jīng)濟高度——根據(jù)桁架桿件的總用鋼量最少的條件確定三角形桁架跨中高度h=(1/4~1/6)l，跨度大時取小值，反之取大值梯形桁架跨中高度h=(1/6~1/10)l端部高度：鉸接時1.6~2.2m，剛接時為1.8~2.4m§7.5桁架的形式和截面設(shè)計桁架高度三角形桁架跨中高度h=(1/4~1/6)l，跨度大時關(guān)于起拱桁架跨度較大時，豎向荷載將產(chǎn)生較大的撓度，影響外觀跨度>15m的三角形桁架和跨度>24m的梯形、平行弦桁架，當(dāng)下弦無向上曲折時，宜采用起拱l(fā)/500左右，抵銷撓度圖中所標示的長度為考慮起拱后的長度當(dāng)求桁架桿件內(nèi)力時，可不考慮起拱高度關(guān)于起拱圖中所標示的長度為考慮起拱后的長度§7.5.2桁架的荷載和內(nèi)力計算桁架的荷載計算與荷載組合

桁架荷載

永久荷載：屋面材料(保溫層、防水層、屋面板等)、檁條、屋架、天窗架、支撐及天棚等自重可變荷載：屋面活荷載、風(fēng)荷載、積灰荷載、雪荷載及懸掛吊車荷載取值可由《荷載規(guī)范》查得或根據(jù)材料的規(guī)格計算桁架和支撐的自重可按下面經(jīng)驗公式進行估算，即：式中l(wèi)為桁架的標志跨度(m)，gwk按屋面的水平投影面分布(kN/m2)§7.5.2桁架的荷載和內(nèi)力計算桁架的荷載計算與荷載組

凡沿屋面斜面分布的永久荷載均應(yīng)換算為水平投影面上分布的荷載，即：

屋面坡度較小時，可將沿斜面上分布的荷載近似地視為水平投影面上分布的荷載，即《建筑荷載規(guī)范》給出的屋面均布活荷載、雪荷載均為水平投影面上的荷載，故實際計算時不再作上述換算§7.5.2桁架的荷載和內(nèi)力計算凡沿屋面斜面分布的永久荷載均應(yīng)換算為水平桁架荷載

上述桁架荷載一般通過檁條或大型屋面板肋以集中力的方式作用于桁架的節(jié)點上每個上弦節(jié)點所承受的集中荷載P可按陰影面積計算：a—上弦節(jié)間的水平投影長度s—桁架的間距qk—面荷載標準值屋架條檁板面屋§7.5.2桁架的荷載和內(nèi)力計算桁架荷載a—上弦節(jié)間的水平投影長度屋架條板§7.5.2桁架荷載組合

使用和施工過程中均可能出現(xiàn)最不利情況，應(yīng)進行荷載組合，找到最不利內(nèi)力一般情況下，應(yīng)考慮以下三種荷載組合：①全跨永久荷載+全跨可變荷載②全跨永久荷載+半跨可變荷載③全跨桁架、天窗架和支撐自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載屋面活荷載和雪荷載不同時考慮，可取兩者中的較大值計算第一種組合通常為最不利。后兩種組合，桁架跨中附近的斜腹桿內(nèi)力可能變號(拉變壓)、或內(nèi)力增大，故須考慮如兩側(cè)屋面板對稱均勻鋪設(shè)，則可不考慮第三種荷載組合對于輕型屋面，必須另外考慮風(fēng)吸力的影響§7.5.2桁架的荷載和內(nèi)力計算荷載組合屋面活荷載和雪荷載不同時考慮，可取兩者中的較大值計算桁架桿件的內(nèi)力計算

通常采用如下假定：(平面桁架模型)

(1)各節(jié)點均為鉸接(2)所有桿件的軸線都在同一平面內(nèi)且在節(jié)點處交匯(3)荷載均作用于節(jié)點上內(nèi)力計算方法數(shù)解法、圖解法或電算法等一般只需計算半跨單位節(jié)點荷載下的桿件內(nèi)力計算系數(shù)。只要將節(jié)點荷載值乘以相應(yīng)的內(nèi)力系數(shù)，即可求得該桿件內(nèi)力§7.5.2桁架的荷載和內(nèi)力計算桁架桿件的內(nèi)力計算§7.5.2桁架的荷載和內(nèi)力計算有節(jié)間荷載作用的情況：節(jié)間荷載時將引起桿件局部彎矩，類似彈性支承的連續(xù)梁可近似按簡支梁計算出M0，再乘以調(diào)整系數(shù)作為局部彎矩端節(jié)間M1=0.8M0；其它節(jié)間的M2=±0.6M0

(M0=Pl/4，P作用于節(jié)間中點)§7.5.2桁架的荷載和內(nèi)力計算有節(jié)間荷載作用的情況：§7.5.2桁架的荷載和內(nèi)力計算§7.5.3桁架桿件的計算長度和容許長細比在桁架平面內(nèi)的計算長度l0x基本概念

節(jié)點形式：各桿件與節(jié)點板用焊縫連接，節(jié)點本身具有一定剛度——并非完全鉸接

桿件的相互作用：節(jié)點板上有多個桿件，當(dāng)某一壓桿平面內(nèi)失穩(wěn)屈曲時，將受到其它桿的阻礙與約束——并非完全鉸接

嵌固能力：介于剛接和鉸接之間——減小了計算長度節(jié)點上的拉桿數(shù)量越多、線剛度和拉力越大，嵌固越強，桿件的計算長度就可減小得越多§7.5.3桁架桿件的計算長度和容許長細比在桁架平面內(nèi)的計平面內(nèi)計算長度l0x取值：弦桿、支座豎桿和支座斜桿：

兩端約束較小，可偏安全地視為鉸接，l0x=l其它腹桿：

上弦節(jié)點處拉桿少，嵌固作用不大，但下弦節(jié)點處拉桿較多、拉力較大、剛度也大，有一定嵌固能力，l0x=0.8l再分式腹桿：

上段(N2段)桿件兩端彈性嵌固作用均較差，l0x=l

下段(N1段)，l0x=0.8l§7.5.3桁架桿件的計算長度和容許長細比平面內(nèi)計算長度l0x取值：再分式腹桿：§7.5.3桁架桿件在桁架平面外的計算長度l0y取弦桿側(cè)向支承點之間的距離，即l0y=l1上弦桿：有檁體系中檁條與支撐的交叉點不相連時檁條與支撐的交叉點用節(jié)點板焊牢時上弦桿上直接放置鋼筋混凝土大型屋面板時(三點焊接與否)§7.5.3桁架桿件的計算長度和容許長細比在桁架平面外的計算長度l0y§7.5.3桁架桿件的計算長度受壓上弦桿的側(cè)向支承點范圍內(nèi)，節(jié)間內(nèi)力不相等時：如圖側(cè)向支承點間距l(xiāng)1為節(jié)間長度的兩倍，且N1≠N2，其平面外計算長度：N1為較大壓力(取正)；N2為較小的壓力或拉力(壓為正,拉為負)。如果大型屋面板屋面采用不對稱吊裝，先吊裝半坡、另外半坡未吊裝時，應(yīng)進行施工階段驗算，沒有屋面板的半坡上弦桿的平面外計算長度為：l1為屋架上弦平面內(nèi)系桿之間的距離，一般為半坡長度§7.5.3桁架桿件的計算長度和容許長細比受壓上弦桿的側(cè)向支承點范圍內(nèi)，節(jié)間內(nèi)力不相等時：N1為較大壓一般腹桿：節(jié)點板在平面外剛度很小，對腹桿的嵌固作用很小，平面外計算長度均取l0y=l再分式腹桿：再分式腹桿受壓時平面外計算長度亦按式(9.6.3)確定：受拉時取l0y=l1下弦桿：取下弦側(cè)向支承點間的距離，由下弦的支撐體系或系桿的設(shè)置確定§7.5.3桁架桿件的計算長度和容許長細比一般腹桿：再分式腹桿：下弦桿：§7.5.3桁架桿件的計算長斜平面的計算長度l0對于雙角鋼組成的十字形截面和單角鋼截面腹桿，截面主軸不在桁架平面內(nèi)，可能繞截面較小主軸發(fā)生斜平面失穩(wěn)桁架下弦節(jié)點處尚可起到一定的嵌固作用，故取腹桿斜平面的計算長度l0=0.9l§7.5.3桁架桿件的計算長度和容許長細比斜平面的計算長度l0§7.5.3桁架桿件的計算長度和容許長桁架各桿件在平面內(nèi)和平面外的計算長度一覽表§7.5.3桁架桿件的計算長度和容許長細比桁架各桿件在平面內(nèi)和平面外的計算長度一覽表§7.5.3桁架桁架桿件的容許長細比(為保證一定剛度要求)張緊的圓鋼支撐不受長細比限制§7.5.3桁架桿件的計算長度和容許長細比桁架桿件的容許長細比(為保證一定剛度要求)張緊的圓鋼支撐不受§7.5.4桁架桿件的截面選擇和計算截面形式

采用兩個角鋼組成的T形或十字形截面，中間夾節(jié)點板選擇截面時，應(yīng)近似滿足桿件等穩(wěn)定性，即λx=λy(因截面均屬b類，故φx=φy)桁架上弦：計算長度l0y>2l0x，為滿足等穩(wěn)定原則，要求截面的iy>2ix，宜采用兩個不等邊角鋼短肢相連的T形截面如有較大局部彎矩，也可采用兩個不等肢角鋼長肢相連或兩個等肢角鋼組成的T形截面§7.5.4桁架桿件的截面選擇和計算截面形式如有較大局桁架下弦：承受拉力，按強度要求選擇截面下弦平面外的計算長度通常較大，為增強其剛度，宜采用兩個不等肢角鋼短肢相連的T形截面平面外計算長度不大時，也可使用兩等邊角鋼§7.5.4桁架桿件的截面選擇和計算桁架下弦：承受拉力，按強度要求選擇截面§7.5.4桁架桿件端斜桿：梯形桁架的端斜桿，由于l0x=l0y，為使ix=iy，宜采用兩個不等肢角鋼長肢相連的T形截面。§7.5.4桁架桿件的截面選擇和計算端斜桿：§7.5.4桁架桿件的截面選擇和計算其它腹桿：由于l0x=0.8l0y，為使ix=0.8iy，宜采用兩個等肢角鋼組成的T形截面。

受力很小的腹桿亦可用單角鋼，可交替地單面連接在桁架平面的兩側(cè)，或在兩桿端開槽嵌入節(jié)點板對稱置于桁架平面§7.5.4桁架桿件的截面選擇和計算其它腹桿：§7.5.4桁架桿件的截面選擇和計算連接垂直支撐的豎腹桿常用兩個等肢角鋼組成的十字形截面輕型鋼屋架中的圓管截面§7.5.4桁架桿件的截面選擇和計算連接垂直支撐的豎腹桿常用兩個等肢角鋼組成的十字形截面輕型鋼屋填板的設(shè)置

為確保由兩角鋼組成的T形或十字形截面桿件能整體共同受力，必須每隔一定距離在兩個角鋼間設(shè)置填板并用焊縫連接→→→桿件才可按實腹式桿件計算填板間距:對壓桿ld≤40i，對拉桿ld≤80i。受壓桿不少于2個i為單角鋼繞1-1軸或2-2軸的回轉(zhuǎn)半徑§7.5.4桁架桿件的截面選擇和計算填板的設(shè)置i為單角鋼繞1-1軸或2-2軸的回轉(zhuǎn)半徑§7.填板厚度同節(jié)點板厚寬度一般取40~60mm長度:T形截面比肢寬大10~15mm,十字形截面縮進10~15mm§7.5.4桁架桿件的截面選擇和計算填板厚度同節(jié)點板厚§7.5.4桁架桿件的截面選擇和計算節(jié)點板的厚度

節(jié)點板內(nèi)應(yīng)力與所連構(gòu)件內(nèi)力大小有關(guān)(可按規(guī)范7.5節(jié)計算其強度和穩(wěn)定)根據(jù)上述計算方法編制表格，設(shè)計時可查表確定節(jié)點板厚度節(jié)點板的厚度對于梯形普通鋼桁架等可按受力最大的腹桿內(nèi)力確定，對于三角形普通鋼桁架則按其弦桿最大內(nèi)力確定所有中間節(jié)點板均采用相同厚度，支座節(jié)點板由于受力大且很重要，厚度比中間的增大2mm§7.5.4桁架桿件的截面選擇和計算節(jié)點板的厚度§7.5.4桁架桿件的截面選擇和計算截面選擇的一般原則(1)相同面積情況下，優(yōu)先選用寬肢薄壁的角鋼，對壓桿尤為重要(2)角鋼規(guī)格不宜小于L45×4或L56×36×4，有螺栓孔時，需滿足附錄10的線距要求(3)角鋼規(guī)格應(yīng)盡量統(tǒng)一，一般不超過5~6種，同一種規(guī)格的厚度之差不宜小于2mm，以便施工時辨認(4)弦桿一般沿全跨采用等截面，但對跨度大于24m的三角形桁架和跨度大于30m的梯形桁架，可在半跨內(nèi)改變一次截面，且只改變肢寬而保持厚度不變，以便拼接的構(gòu)造處理§7.5.4桁架桿件的截面選擇和計算截面選擇的一般原則§7.5.4桁架桿件的截面選擇和計算截面計算

軸心拉桿按強度條件確定所需的凈截面面積An，即：當(dāng)采用單角鋼單面連接時，f應(yīng)乘以0.85的折減系數(shù)根據(jù)An選用角鋼，然后按軸心受拉構(gòu)件驗算剛度當(dāng)連接支撐的螺栓孔位于連接節(jié)點板內(nèi)且a≥100mm時，由于連接焊縫已傳遞部分內(nèi)力給節(jié)點板，節(jié)點板一般可以補償孔洞的削弱，故可不考慮該孔對角鋼截面的削弱a§7.5.4桁架桿件的截面選擇和計算截面計算當(dāng)采用單角鋼單面連接時，f應(yīng)乘以0.85的軸心壓桿(1)先假定λ=60~100(腹桿λ=80~120)，由λ查φ，然后由穩(wěn)定條件求所需截面積A，同時計算ix、iy(2)參考型鋼表選擇合適的角鋼，按軸心受壓構(gòu)件進行強度、剛度和穩(wěn)定性驗算(3)如不滿足，可進行調(diào)整，重新計算拉彎或壓彎桿上弦或下弦有節(jié)間荷載作用時，應(yīng)按拉彎或壓彎桿計算一般根據(jù)經(jīng)驗或參照已有設(shè)計資料試選截面，然后驗算零桿或按構(gòu)造要求配置的桿件桿件不受力，可直接按剛度要求選擇桿件截面：§7.5.4桁架桿件的截面選擇和計算軸心壓桿拉彎或壓彎桿零桿或按構(gòu)造要求配置的桿件§7.§7.6.1節(jié)點設(shè)計步驟和一般設(shè)計原則§7.6桁架的節(jié)點設(shè)計軸線的確定方法使桿件形心線與桁架幾何軸線重合，以免偏心受力為便于制造，通常取角鋼肢背至形心距離為5mm的整倍數(shù)§7.6.1節(jié)點設(shè)計步驟和一般設(shè)計原則§7.6桁架的弦桿變截面時，應(yīng)使弦桿角鋼肢背齊平，并取桁架幾何軸線為兩側(cè)角鋼形心線的中心線如果軸心線引起的偏心不超過較大弦桿截面高度的5%，計算中可不計由此偏心引起的彎距0e0為e1和e2的平均數(shù)取5mm倍數(shù)，e3、e4按角鋼形心距取5mm倍數(shù)§7.6桁架的節(jié)點設(shè)計弦桿變截面時，應(yīng)使弦桿角鋼肢背齊平，并取桁架幾何軸線為兩側(cè)角桿件端部的細部做法與尺寸按一定的比例畫桿件的軸線，按放大一倍的比例畫各桿件的角鋼輪廓線(表示角鋼厚度的線可不按比例、僅示意畫出)腹桿與弦桿、腹桿與腹桿輪廓線間應(yīng)保持最小間距c直接承受動力時，c=50mm；其它情況，c≥20mm，避免焊縫密集使節(jié)點板變脆；非焊接連接，c≥5~10mm，以便安裝按此要求可定出各桿件的端部位置§7.6桁架的節(jié)點設(shè)計桿件端部的細部做法與尺寸按此要求可定出各桿件的端部位置§7.桿端的切割面一般宜與桿件軸線垂直(a)，也允許將角鋼的一邊切去一角(b)，但不允許作(圖c)的端部切割方式§7.6桁架的節(jié)點設(shè)計桿端的切割面一般宜與桿件軸線垂直(a)，也允許將角鋼的一邊切節(jié)點板尺寸的確定方法事先算好各腹桿與節(jié)點板的焊縫（包括角鋼肢背和肢尖兩者）尺寸，將焊縫長度繪于圖上，而后定出節(jié)點板的外形注意焊縫長度應(yīng)包括2hf的起落弧缺陷，垂直于焊縫長度方向應(yīng)留出10～15mm的焊縫位置§7.6桁架的節(jié)點設(shè)計節(jié)點板尺寸的確定方法§7.6桁架的節(jié)點設(shè)計節(jié)點板外形應(yīng)優(yōu)先采用矩形、梯形、平行四邊形或至少有一直角的四邊形，以減少鋼材損耗，長和寬宜取10mm的倍數(shù)當(dāng)節(jié)點處只有一根斜桿與弦桿相交時，節(jié)點板的外邊緣與斜桿軸線應(yīng)保持不小于1:3的坡度（使桿中內(nèi)力在節(jié)點板中有良好的擴散）§7.6桁架的節(jié)點設(shè)計節(jié)點板外形應(yīng)優(yōu)先采用矩形、梯形、平行四邊形或至少有一直角的四節(jié)點板與弦桿的焊縫設(shè)計根據(jù)已有節(jié)點板的尺寸，布置弦桿與節(jié)點板間的連接焊縫當(dāng)弦桿在節(jié)點處改變截面，則還應(yīng)在節(jié)點處設(shè)計弦桿拼接§7.6桁架的節(jié)點設(shè)計節(jié)點板與弦桿的焊縫設(shè)計§7.6桁架的節(jié)點設(shè)計繪制節(jié)點大樣繪制節(jié)點大樣（比例尺為1/10~1/5），確定節(jié)點上的詳細尺寸，為繪制施工詳圖時提供必要的數(shù)據(jù)節(jié)點上需標注的內(nèi)容如下：①每一腹桿端部至節(jié)點中心的距離②節(jié)點板的尺寸，標明相對節(jié)點的距離③各桿件軸線至角鋼肢背的距離④角鋼連接邊的邊長⑤每條角焊縫的焊腳尺寸hf和焊縫長度l§7.6桁架的節(jié)點設(shè)計繪制節(jié)點大樣①每一腹桿端部至節(jié)點中心的距離§7.6桁架的§7.6.2節(jié)點計算和構(gòu)造上弦節(jié)點腹桿與節(jié)點板的連接焊縫長度肢背：肢尖：

有檁屋蓋中的上弦桿與節(jié)點板的焊縫上弦桿與節(jié)點板間的焊縫要承受相鄰節(jié)間弦桿內(nèi)力差ΔN=N1-N2，還需承受由檁條傳給上弦桿的豎向節(jié)點荷載P由于檁托的存在，節(jié)點板無法伸出角鋼背面，通常采用槽焊(塞焊)§7.6.2節(jié)點計算和構(gòu)造上弦節(jié)點有檁屋蓋中的上弦桿與節(jié)

弦桿肢背的槽焊縫承受荷載P，槽焊縫按兩條hf’=0.5t的角焊縫計算。槽焊縫質(zhì)量不宜保證，強度降低20%認為豎向節(jié)點荷載P由肢背焊縫承擔(dān)內(nèi)力差ΔN=N1-N2由肢尖焊縫承擔(dān)弦桿肢背的槽焊縫承受荷載P，槽焊縫按兩條hf’=0

弦桿肢尖的角焊縫承受ΔN和由其產(chǎn)生的彎矩ΔM=ΔNe

令焊腳尺寸hf’’認為豎向節(jié)點荷載P由肢背焊縫承擔(dān)內(nèi)力差ΔN=N1-N2由肢尖焊縫承擔(dān)弦桿肢尖的角焊縫承受ΔN和由其產(chǎn)生的彎矩ΔM=ΔN無檁體系屋蓋中的上弦桿與節(jié)點板的焊縫節(jié)點板伸出上弦角鋼，采用4條角焊縫，