单层厂房钢结构构造详解学习课件

1、 9.1 单层厂房钢结构的组成及布置原则单层厂房钢结构的组成及布置原则 9.2 屋盖结构体系屋盖结构体系 1.1.了解钢屋盖的种类、截面形式和应用；了解钢屋盖的种类、截面形式和应用； 3.3.掌握钢屋盖的设计和施工图的绘制；掌握钢屋盖的设计和施工图的绘制； 2.2.掌握屋盖支撑体系的作用和布置原则；掌握屋盖支撑体系的作用和布置原则； 普通钢屋架设计内容：普通钢屋架设计内容： 屋架的荷载计算；屋架的荷载计算； 杆件内力计算和组合；杆件内力计算和组合； 正确选择杆的截面型式和确定计算长度；正确选择杆的截面型式和确定计算长度； 选择截面并验算各杆件的承载力；选择截面并验算各杆件的承载力； 计算节点连

2、接并绘制钢屋架施工图。计算节点连接并绘制钢屋架施工图。 钢屋盖的类别包括：钢屋盖的类别包括： 平面钢屋架平面钢屋架 空间桁架空间桁架 网架网架 房屋横向刚度大，整体性、耐久性好；屋房屋横向刚度大，整体性、耐久性好；屋 面板自重大，屋盖及下部结构用料多，对抗面板自重大，屋盖及下部结构用料多，对抗 震不利。震不利。 屋架间距灵活，构件重量轻、施工、安装方屋架间距灵活，构件重量轻、施工、安装方 便；屋盖构件数量多，整体刚度差。便；屋盖构件数量多，整体刚度差。 1.1.无檩屋盖无檩屋盖 结构体系：结构体系： 2.2.有檩屋盖有檩屋盖 结构体系：结构体系： 一般用于预应力混凝土大型屋面板等重一般用于预应

3、力混凝土大型屋面板等重 型屋面，将屋面板直接放在屋架上。型屋面，将屋面板直接放在屋架上。 常用于轻型屋面材料的情况。常用于轻型屋面材料的情况。 3.3.天窗架形式天窗架形式 4.4.托架形式托架形式 无檩屋盖 平面屋架在屋架平平面屋架在屋架平 面外的刚度和稳定性很面外的刚度和稳定性很 差，不能承受水平荷载。差，不能承受水平荷载。 因此，为使屋架结构有因此，为使屋架结构有 足够的空间刚度和稳定足够的空间刚度和稳定 性，必须在屋架间设置性，必须在屋架间设置 支撑系统。支撑系统。 上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑 下弦横向水平支撑下弦横向水平支撑 下弦纵向水平支撑下弦纵向水平支撑 垂直支撑垂直支撑

4、系杆系杆 组成组成 1. 1.上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑 组成：组成： 屋架上弦、斜向杆件、檩条、系杆屋架上弦、斜向杆件、檩条、系杆 作用：作用：保证屋架侧向刚度和屋盖的空间刚度，减小上弦在保证屋架侧向刚度和屋盖的空间刚度，减小上弦在 平面外计算长度，承受和传递端墙的风荷载。平面外计算长度，承受和传递端墙的风荷载。 布置：布置： 上弦横向水平支撑一般应设置在房屋两端或纵向温度区段上弦横向水平支撑一般应设置在房屋两端或纵向温度区段 两端的第一柱间或第二柱间，其两端的第一柱间或第二柱间，其最大间距为最大间距为60m60m，否则在中间应否则在中间应 增设一道或几道支撑。有时可将其布置在第二个柱

5、间，但在第增设一道或几道支撑。有时可将其布置在第二个柱间，但在第 一个柱间要一个柱间要设置刚性系杆设置刚性系杆以支持端屋架和传递端墙风力。以支持端屋架和传递端墙风力。 2. 2.下弦横向水平支撑下弦横向水平支撑 组成：组成：屋架下弦杆、斜杆、系杆屋架下弦杆、斜杆、系杆 作用：作用：山墙抗风柱的支点，承受并传递水平风荷载、悬山墙抗风柱的支点，承受并传递水平风荷载、悬 挂吊车的水平力和地震引起的水平力，减小下弦的平面挂吊车的水平力和地震引起的水平力，减小下弦的平面 外计算长度，减小下弦的振动。外计算长度，减小下弦的振动。 布置：布置： 与上弦横向支撑布置在同一开间，形成稳定的空间与上弦横向支撑布置

6、在同一开间，形成稳定的空间 体系，体系，其其最大间距为最大间距为60m60m。 屋架跨度大于屋架跨度大于18m18m时，时， 屋架下弦设有悬挂吊车时，屋架下弦设有悬挂吊车时， 抗风柱支承在屋架下弦时，抗风柱支承在屋架下弦时， 屋架下弦设通长纵向支撑时，宜设屋架下弦横向支撑。屋架下弦设通长纵向支撑时，宜设屋架下弦横向支撑。 3.3.下弦纵向水平支撑下弦纵向水平支撑 组成：组成：系杆、斜杆系杆、斜杆 作用：作用：增加屋盖空间刚度，承增加屋盖空间刚度，承 受和传递吊车横向水平制动力。受和传递吊车横向水平制动力。 布置：布置：屋架两边，与横向支撑屋架两边，与横向支撑 形成封闭框。形成封闭框。 当房屋较

7、高、跨当房屋较高、跨 度较大、空间刚度要求较高时，度较大、空间刚度要求较高时， 设有支承中间屋架的托架，或设有支承中间屋架的托架，或 设有重级或大吨位的中级工作设有重级或大吨位的中级工作 制桥式吊车等较大振动设备时，制桥式吊车等较大振动设备时， 均应在屋架端节间平面内设置均应在屋架端节间平面内设置 纵向水平支撑。纵向水平支撑。 一般情况可以省掉。一般情况可以省掉。 下弦纵向水平支撑 组成：组成：系杆、斜杆系杆、斜杆 作用：作用：使相邻屋架形成几何不变的空间体系，保证侧向稳使相邻屋架形成几何不变的空间体系，保证侧向稳 定。定。 布置位置：布置位置： 屋架的垂直支撑应与屋架的垂直支撑应与 上、下弦

8、横向水平支上、下弦横向水平支 撑设置在同一柱间。撑设置在同一柱间。 每隔每隔4 45 5个开间布置个开间布置 一道。一道。 4.4.垂直支撑垂直支撑 无天窗，跨度无天窗，跨度 l30ml30m，布置在屋，布置在屋 架两端、跨度架两端、跨度l/3l/3 处处 。 布置原则布置原则: : （1 1）梯形或平行弦屋架）梯形或平行弦屋架 无天窗，跨无天窗，跨 度度l l30ml30m30m，布置在屋，布置在屋 架两端、跨度架两端、跨度l/3l/3 处、天窗架两处、天窗架两 端端 。 有天窗、跨度有天窗、跨度 l l30m30m，布置在，布置在 屋架两端、跨中、屋架两端、跨中、 天窗架两端天窗架两端 。

9、 垂直支撑的布置 垂直支撑的布置 （2 2）三角形屋架）三角形屋架 跨度小于跨度小于18m18m 时，布置在屋时，布置在屋 架中间架中间 。 跨度大于跨度大于18m18m 时，一般视具体时，一般视具体 情况布置两道情况布置两道 。 垂直支撑的布置 垂直支撑的布置 作用：作用：在无支撑的开间处，保证屋架的侧向稳定，减小弦杆在无支撑的开间处，保证屋架的侧向稳定，减小弦杆 的计算长度，传递水平荷载。的计算长度，传递水平荷载。 系杆分系杆分刚性系杆（既能受拉也能受压）和柔性系杆（只能承刚性系杆（既能受拉也能受压）和柔性系杆（只能承 受拉力）受拉力）两种。屋架主要支承节点处的系杆，屋架上弦脊节两种。屋架

10、主要支承节点处的系杆，屋架上弦脊节 点处的系杆均宜用刚性系杆。柔性系杆则多布置在下弦跨中点处的系杆均宜用刚性系杆。柔性系杆则多布置在下弦跨中 或天窗侧柱处。或天窗侧柱处。 布置：布置： 在横向支撑或垂直支撑节点处应沿房屋通长设置系杆。在横向支撑或垂直支撑节点处应沿房屋通长设置系杆。 水平横向支撑设在第二柱间时，水平横向支撑设在第二柱间时，第一柱间第一柱间端屋架需与第端屋架需与第 二榀屋架用刚性系杆连接，其余设置刚性或柔性系杆均可。二榀屋架用刚性系杆连接，其余设置刚性或柔性系杆均可。 屋脊节点、屋架支座节点设置刚性系杆。屋脊节点、屋架支座节点设置刚性系杆。 5.5.系杆系杆 屋架支撑为平行弦桁架

11、，屋架弦杆可兼作支撑桁架屋架支撑为平行弦桁架，屋架弦杆可兼作支撑桁架 的弦杆，斜腹杆一般采用十字交叉式，与弦杆的交角的弦杆，斜腹杆一般采用十字交叉式，与弦杆的交角 在在30o60o之间。通常横向水平支撑节点间的距离为之间。通常横向水平支撑节点间的距离为 屋架上弦节间距离的屋架上弦节间距离的24倍，纵向水平支撑的宽度取倍，纵向水平支撑的宽度取 屋架端节间的长度，一般为屋架端节间的长度，一般为6m左右。左右。 支撑中的交叉斜杆以及柔性系杆按拉杆设计支撑中的交叉斜杆以及柔性系杆按拉杆设计压杆认为已压 屈，不存在。通常用单角钢做成；非交叉斜杆、弦杆、横杆通常用单角钢做成；非交叉斜杆、弦杆、横杆 以及刚

12、性系杆按压杆设计，宜采用双角钢做成的以及刚性系杆按压杆设计，宜采用双角钢做成的T形形 截面或十字形截面，其中横杆和刚性系杆常用十字形截面或十字形截面，其中横杆和刚性系杆常用十字形 截面使在两个方向具有等稳定性。截面使在两个方向具有等稳定性。 屋盖支撑受力较小，截面尺寸一般由杆件容许长细屋盖支撑受力较小，截面尺寸一般由杆件容许长细 比和构造要求决定。比和构造要求决定。支撑与屋架的连接支撑与屋架的连接通常用通常用M20的的 C级螺栓，级螺栓，支撑与天窗架的连接支撑与天窗架的连接通常用通常用M16的的C级螺级螺 栓栓 。 6.6.支撑的计算和构造支撑的计算和构造 保证屋盖的整体性，提高空间刚度保证屋

13、盖的整体性，提高空间刚度 仅由平面桁架、檩条及屋面材料组成的屋盖结构，是一个不稳定的仅由平面桁架、檩条及屋面材料组成的屋盖结构，是一个不稳定的 体系，如果将某些屋架在适当部位用支撑连系起来，成为稳定的空间体体系，如果将某些屋架在适当部位用支撑连系起来，成为稳定的空间体 系，其余屋架再由檩条或其他构件连接在这个空间稳定体系上，就保证系，其余屋架再由檩条或其他构件连接在这个空间稳定体系上，就保证 了整个屋盖结构的稳定。了整个屋盖结构的稳定。 避免压杆侧向失稳，防止拉杆产生过大的振动避免压杆侧向失稳，防止拉杆产生过大的振动 支撑可作为屋架弦杆的侧向支撑点，减小弦杆出平面外的计算长度。支撑可作为屋架弦

14、杆的侧向支撑点，减小弦杆出平面外的计算长度。 承担和传递水平荷载（如纵向和横向风荷载、承担和传递水平荷载（如纵向和横向风荷载、 悬挂吊车水平荷载和地震作用等）。悬挂吊车水平荷载和地震作用等）。 保证结构安装时的稳定与方便保证结构安装时的稳定与方便 屋盖的安装首先用支撑将两相邻屋架连系起来组成一个基本空间稳屋盖的安装首先用支撑将两相邻屋架连系起来组成一个基本空间稳 定体，在此基础上即可顺序进行其他构件的安装。定体，在此基础上即可顺序进行其他构件的安装。 9.6 桁架的形式和截面设计桁架的形式和截面设计 满足制造、安装和运输要求满足制造、安装和运输要求 构造简单，杆件夹角构造简单，杆件夹角3030

15、6060； 杆件与节点数量少；杆件与节点数量少； 分段制造，便于运输与安装；分段制造，便于运输与安装； 确定屋架形式的原则：确定屋架形式的原则： 满足使用要求满足使用要求 屋架外形应与屋架外形应与屋面材料的排水要求屋面材料的排水要求相适应。相适应。 满足经济要求满足经济要求 屋架外形应尽量和屋架外形应尽量和弯矩图接近弯矩图接近，使上下弦杆内力沿跨，使上下弦杆内力沿跨 度方向分布较均匀，腹杆受力较小；度方向分布较均匀，腹杆受力较小； 腹杆的布置宜使腹杆的布置宜使短杆受压，长杆受拉；短杆受压，长杆受拉； 荷载布置在节点上，减少弦杆局部受弯。荷载布置在节点上，减少弦杆局部受弯。 （1 1）三角形桁架

16、）三角形桁架 受力不均匀，刚度小，坡度受力不均匀，刚度小，坡度 大，排水好，适用于中、小跨度大，排水好，适用于中、小跨度 （l l在在181824m24m）采用轻型屋面材采用轻型屋面材 料的有檩体系。料的有檩体系。 三角形桁架 外形和弯矩图不相适应，弦杆内外形和弯矩图不相适应，弦杆内 力分布不均匀，近支座处内力大，力分布不均匀，近支座处内力大， 近跨中处小，横向刚度小。近跨中处小，横向刚度小。 上下弦交角小，端节点构造复杂。上下弦交角小，端节点构造复杂。 可将上弦或下弦改变为折线形或陡可将上弦或下弦改变为折线形或陡 坡梯形，以改善受力和节点构造。坡梯形，以改善受力和节点构造。 （2 2）梯形桁

17、架）梯形桁架 外形与弯矩图较接近，受力好，省材料，应用广泛。外形与弯矩图较接近，受力好，省材料，应用广泛。 适用于屋面坡度平缓且跨度较大时的无檩屋盖结构。适用于屋面坡度平缓且跨度较大时的无檩屋盖结构。 梯形桁架 人字式 特点：腹杆总长度短，节点少。特点：腹杆总长度短，节点少。 特点：可避免节间直接受荷（非节点荷载）。特点：可避免节间直接受荷（非节点荷载）。 再分式 屋架高度屋架高度 梯形屋架的中部高度一般为梯形屋架的中部高度一般为 （1/101/101/61/6）L L，与柱刚接的，与柱刚接的 梯形屋架，端部高度一般为梯形屋架，端部高度一般为 （1/161/161/121/12）L L，通常取

18、为，通常取为 1.61.62.4m2.4m。 与柱铰接的梯形屋架，端部与柱铰接的梯形屋架，端部 高度可按跨中经济高度和上弦高度可按跨中经济高度和上弦 坡度决定。坡度决定。 （3 3）平行弦桁架）平行弦桁架 屋架的外形和弯矩图分屋架的外形和弯矩图分 布不接近，弦件内力分布不布不接近，弦件内力分布不 均匀。均匀。 上、下弦杆水平，上、下弦杆水平，腹杆腹杆 长度一致，杆件类型少，标长度一致，杆件类型少，标 准化、工业化程度高，主要准化、工业化程度高，主要 用于托架、支撑体系。用于托架、支撑体系。 L h h L h h0 L 平行弦桁架 桁架中的腹杆主要用以联系上下弦杆和构成节点并传递桁架中的腹杆主

19、要用以联系上下弦杆和构成节点并传递 节点荷载。常用的腹杆体系节点荷载。常用的腹杆体系人字式、交叉式、再分式人字式、交叉式、再分式。 2.2.桁架主要尺寸桁架主要尺寸 跨度：跨度：据工艺需要定，一般为据工艺需要定，一般为3m3m模数，模数，1212、1515、1818、2121、 2424、2727、3030、36m36m等等( (注意：柱轴线距离注意：柱轴线距离) )。 l l0 0( (桁架两端支座反力间的距离桁架两端支座反力间的距离) ) l l- -（300300400mm400mm） 高度：高度：根据经济、刚度和建筑要求，以及屋面坡度，运输根据经济、刚度和建筑要求，以及屋面坡度，运输

20、条件等确定条件等确定。 三角形跨中三角形跨中 h h（1/41/41/61/6）l l 梯形跨中梯形跨中 h h（1/61/61/101/10）l l，上弦坡度（上弦坡度（1/81/81/121/12） 端部端部 h h0 01.61.62.2m2.2m（铰接时）（铰接时） h h0 01.81.82.4m2.4m（刚接时）（刚接时） 屋架跨中最大高度取决于运输界限，如铁路运输界限屋架跨中最大高度取决于运输界限，如铁路运输界限 为为3.85m 3.85m 。 屋架上弦节间：据屋面材料定，尽可能使荷载直接作屋架上弦节间：据屋面材料定，尽可能使荷载直接作 用在屋架节点上用在屋架节点上 , ,避免上

21、弦杆产生局部弯距。避免上弦杆产生局部弯距。 （1 1）桁架荷载）桁架荷载 永久荷载：永久荷载： 屋面材料、保温层、防水层、檩条、支撑、屋架、天窗架等结构屋面材料、保温层、防水层、檩条、支撑、屋架、天窗架等结构 自重。自重。 可变荷载：可变荷载：屋面活荷载、积灰荷载、雪荷载、风荷载、悬挂吊车荷载等。屋屋面活荷载、积灰荷载、雪荷载、风荷载、悬挂吊车荷载等。屋 面活荷载与雪荷载不同时出现，取两者中较大值计算。面活荷载与雪荷载不同时出现，取两者中较大值计算。 桁架和支撑自重可按经验公式： gWk=(0.12+0.11l)kN/m2 （2 2）节点荷载计算）节点荷载计算 桁架上的荷载通过檩条和大型屋面板

22、肋以集中力方式作用于桁架节点桁架上的荷载通过檩条和大型屋面板肋以集中力方式作用于桁架节点 一：施工完毕： 永久荷载可变荷载 永久荷载半跨可变荷载 二：施工中： 屋架、支撑和天窗架自重半跨屋面板重半跨屋面活荷载 （3 3）荷载组合）荷载组合 基本假定 a. 桁架的各节点均视为铰接。 b. 桁架所有杆件的轴线平直且都在同一平面内且在节点处交汇。 c. 荷载都作用在节点上，且都在桁架平面内。 局部弯矩 上弦有节间荷载时，除轴心力外还产生局部弯矩。理论上应按 弹性支座的连续梁进行计算，一般偏于安全地简化取端部节间正弯 矩M10.8M0，其它节间的正弯矩和节点负弯矩M20.6M0，M0 是把弦杆节间视为

23、简支梁求得的最大弯矩。 图9.6.6 局部弯矩作用的计算简图 内力计算 用数解法或图解法或借助 电算，求出节点荷载作用下 屋架各杆件的内力0.8M0 0.6M0 0.6M0 0.6M0 0.6M0 0.6M0 0.6M0 0.6M0 弦杆、支座斜杆、支座竖弦杆、支座斜杆、支座竖 杆杆 l0 x=l，中间腹杆中间腹杆 l0 x=0.8l 。 杆件平面内的计算长度 杆件平面外的计算长度 取决于弦杆侧向支承点间距离。取决于弦杆侧向支承点间距离。 上弦杆上弦杆 无檩方案无檩方案: : 有檩方案有檩方案: : 能保证大型屋面板三点与上弦杆焊接时能保证大型屋面板三点与上弦杆焊接时: : l0y= =2b（

24、3m3m）b屋面板宽度。屋面板宽度。 檩条与支撑点交叉不连接时檩条与支撑点交叉不连接时：l0y=l1 檩条与支撑点交叉连接时檩条与支撑点交叉连接时：l0y=l1 下弦杆：下弦杆：取纵向水平支撑节点与系杆或系取纵向水平支撑节点与系杆或系 杆与系杆之间的距离。杆与系杆之间的距离。 腹杆：腹杆：由于节点在平面外刚度很小，对杆由于节点在平面外刚度很小，对杆 件嵌固作用较小，故腹杆两端视为铰接，则件嵌固作用较小，故腹杆两端视为铰接，则 l0y=l 当受压弦杆侧向支承点间距为2倍节间长度，且两个节间弦杆 内力不同，则弦杆平面外的计算长度： 杆件内力变化时在桁架平面外的 计算长度 当当l l0 00.50.

25、5l l1 1时，取时，取l l0 0=0.5=0.5l l1 1，N N1 1 为较大的压力，取为较大的压力，取“”，N N2 2为较小为较小 的压力或拉力，压力取的压力或拉力，压力取“”，拉力，拉力 取取“”。 芬克式屋架、再分式腹杆受压杆芬克式屋架、再分式腹杆受压杆 件在平面外计算长度同上，平面内计件在平面外计算长度同上，平面内计 算长度为节点长度。算长度为节点长度。 l l1 1屋架弦杆侧向支承点之间的距屋架弦杆侧向支承点之间的距 离。离。 1 2 10 25. 075. 0 N N ll 受压构件 150 受拉构件 350 无吊车或轻、中级工作制吊车。 300 有重级工作制吊车 。

26、250 直接承受动荷载 。 、 分别为杆件的长细比和允许长细比。 杆件长细比过大，在运输和安装过程中容易因刚度不足杆件长细比过大，在运输和安装过程中容易因刚度不足 而产生弯曲，在动力荷载作用下振幅较大，在自重作用下有而产生弯曲，在动力荷载作用下振幅较大，在自重作用下有 可见挠度可见挠度 ，因此应控制杆件的允许长细比。，因此应控制杆件的允许长细比。 单面连接的单角钢和双角钢组成的十字形杆件，受力后单面连接的单角钢和双角钢组成的十字形杆件，受力后 有可能斜向失稳，由于两端节点有一定的嵌固作用，故斜平有可能斜向失稳，由于两端节点有一定的嵌固作用，故斜平 面计算长度略作折减面计算长度略作折减( (支座

27、斜杆和支座竖杆除外），支座斜杆和支座竖杆除外），l0=0.9l 原则：原则：使两个主轴方向的长细比接近，以达到经济的目的。使两个主轴方向的长细比接近，以达到经济的目的。 杆件截面组合方式 二不等边角钢短肢相并二不等边角钢短肢相并 i iy y （2.62.62.92.9）i ix x 计算长度计算长度l l0y 0y较大的 较大的 上、下弦杆上、下弦杆 L L0y 0y2 2l l0 x 0 x，i iy y 2 2i ix x 截面形式用途 二不等边角钢长肢相并二不等边角钢长肢相并 i iy y （0.70.71.01.0）i ix x 端斜杆、端竖杆、受端斜杆、端竖杆、受 较大弯矩作用的弦

28、杆较大弯矩作用的弦杆 l l0y 0y l l0 x 0 x，i iy y i ix x 杆件截面组合方式截面形式 用途 二等边角钢相并其余腹杆、下弦杆 二等边角钢组合 成的十字形截面 与竖向支撑相连 的屋架竖杆 单角钢 轻型钢屋架中内 力较小的杆件 iy （1.31.5）ix l0 x 0.8l0y，iy 1.25ix l0 xl0y0.9l，iy ix iy 1.0ix 为了使两个角钢组成的截面能够整体工作，需在角钢相为了使两个角钢组成的截面能够整体工作，需在角钢相 并肢之间每隔一定间距，焊一块填板。并肢之间每隔一定间距，焊一块填板。 桁架杆件的填板 在受压杆件两侧向支承点之间填板数不得少

29、于在受压杆件两侧向支承点之间填板数不得少于2 2个。个。 4060 i=iy i=iy0 对于梯形普通钢桁架按受力最大的腹杆内力确定。见表对于梯形普通钢桁架按受力最大的腹杆内力确定。见表9.6.49.6.4 轴拉杆按强度确定杆件所需的截面面积： 轴压杆按稳定条件计算所需的毛截面面积： 先假定 ，弦杆80左右，腹杆100左右，查表 ，算出A， 选定材料规格，再验算。 fNA/ n fNA/ 4.4.截面选择截面选择 考虑下列基本要求考虑下列基本要求： 同一榀屋架中规格不宜过多，同一榀屋架中规格不宜过多，5 56 6种。种。 角钢尺寸不宜过小，一般不小于角钢尺寸不宜过小，一般不小于L45L454

30、4或或L56L5636364 4。 对压杆，选择回转半径大的材料。对压杆，选择回转半径大的材料。 屋架弦杆至多变一次截面，变肢宽不变肢厚，跨度小于屋架弦杆至多变一次截面，变肢宽不变肢厚，跨度小于30m30m的的 梯形屋架和跨度小于梯形屋架和跨度小于24m24m的三角形屋架一般不变。的三角形屋架一般不变。 5.5.截面计算截面计算 轴心受拉杆件应验算轴心受拉杆件应验算强度和长细比强度和长细比要求。轴心受压杆件和要求。轴心受压杆件和 压弯构件要压弯构件要计算强度、整体稳定、局部稳定和长细比。计算强度、整体稳定、局部稳定和长细比。 9.7 桁架的节点设计桁架的节点设计 （1 1）节点设计步骤）节点设

31、计步骤 据屋架几何形式定出节点的轴线关系，杆件按比例画出，据屋架几何形式定出节点的轴线关系，杆件按比例画出， 弦杆肢尖与腹杆距离满足弦杆肢尖与腹杆距离满足p322p322基本要求。基本要求。 计算腹杆焊缝，一般腹杆焊缝厚度同肢厚，图中作出定计算腹杆焊缝，一般腹杆焊缝厚度同肢厚，图中作出定 位点。位点。 计算弦杆与节点板的焊缝，假定焊缝厚度，计算长度，计算弦杆与节点板的焊缝，假定焊缝厚度，计算长度， 图中作出定位点。图中作出定位点。 画出节点板，将各定位点都包括在内。画出节点板，将各定位点都包括在内。 适当调整焊缝厚度、长度，重新验算。适当调整焊缝厚度、长度，重新验算。 弦杆截面改变时的轴线位置

32、 节点板形式简单，应优先采节点板形式简单，应优先采 用矩形、梯形、平行四边形，用矩形、梯形、平行四边形， 避免凹角。避免凹角。 节点板的外形 （2 2）节点设计原则）节点设计原则 角钢端部的切割一般垂直于它的角钢端部的切割一般垂直于它的 轴线，可切去部分肢，但绝不允许轴线，可切去部分肢，但绝不允许 垂直肢完全切去而留下平行的斜切垂直肢完全切去而留下平行的斜切 肢。肢。 角钢端部的切割 节点板焊缝的位置 斜杆与弦杆连接，斜杆与弦杆连接， 尽可能避免较大的偏心。尽可能避免较大的偏心。 绘制大样（绘制大样（1:101:101:51:5） 腹杆与节点板的连接腹杆与节点板的连接 焊缝按角钢角焊缝承焊缝按

33、角钢角焊缝承 受轴心力方法计算。受轴心力方法计算。 节点板应伸出弦杆节点板应伸出弦杆1010 15mm15mm以便焊接。以便焊接。 弦杆与节点板的弦杆与节点板的 连接焊缝，应考连接焊缝，应考 虑承受弦杆相邻虑承受弦杆相邻 节间内力之差，节间内力之差， 按下式计算按下式计算: : 1.1.上弦节点上弦节点 上弦节点常有大型屋面板或檩条传来的集中荷载，在计算上弦节点常有大型屋面板或檩条传来的集中荷载，在计算 时需考虑上弦杆节间的内力差时需考虑上弦杆节间的内力差NN与集中荷载与集中荷载F F的共同作用。的共同作用。 假定集中荷载为假定集中荷载为F F，对梯形屋，对梯形屋 架上弦节点计算时，忽略坡度的

34、影架上弦节点计算时，忽略坡度的影 响，认为响，认为F F垂直于上弦。因上弦节垂直于上弦。因上弦节 点上搁置屋面板或檩条，节点板需点上搁置屋面板或檩条，节点板需 缩进角钢肢背，缩进的距离缩进角钢肢背，缩进的距离 （0.60.61.01.0）t t ，节点板缩进后用槽，节点板缩进后用槽 焊缝连接，计算时槽焊缝可作为两焊缝连接，计算时槽焊缝可作为两 条焊缝条焊缝( (h hf f t t / /2)2)，强度设计值，强度设计值 乘以乘以0.80.8的折减系数。的折减系数。 屋架上弦节点 F 二、 节点设计时，根据腹杆截面和内力确定连接焊缝的焊脚尺寸和 长度，然后再根据焊缝长度和施工误差确定节点板的形

35、状和尺寸。 上弦杆上弦杆可按下述的近似方法进行计算：集中荷载可按下述的近似方法进行计算：集中荷载F F由肢背由肢背 槽焊缝承受，上弦节点相邻节间的内力差槽焊缝承受，上弦节点相邻节间的内力差N N1 1N N2 2由角钢肢尖与由角钢肢尖与 节点板的角焊缝承受，考虑偏心力矩节点板的角焊缝承受，考虑偏心力矩M M NeNe的作用。的作用。 肢背: w fff f w 0.8 2 0.7 F f h l （9.7.4） 肢尖: f f w 20.7 N h l （9.7.5） f 2 f w 6 20.7 M h l 2 2 w f ff f f 肢尖: 上弦节点的腹杆与节点的 的连接焊缝长度 1 w

36、 w ff 2 0.7 K N l h f （9.7.1） 肢背: 2 w w ff 2 0.7 K N l h f （9.7.2） 2.2.下弦节点下弦节点 腹杆与节点板的连接按肢尖、肢背腹杆与节点板的连接按肢尖、肢背 分配力后计算焊缝长度和焊缝厚度。分配力后计算焊缝长度和焊缝厚度。 弦杆与节点板的连接，无节点荷载时，弦杆与节点板的连接，无节点荷载时， 按相邻节间内力差按相邻节间内力差N NN N1 1N2N2，在肢，在肢 尖、肢背上分配力计算，如果尖、肢背上分配力计算，如果N N较小，较小， 可以按构造确定焊缝。可以按构造确定焊缝。 屋架下弦节点 有节点荷载作用时弦杆与节点有节点荷载作用时

37、弦杆与节点 板的连接焊缝应按下列公式计算：板的连接焊缝应按下列公式计算： 肢背焊缝：肢背焊缝： 22 1w f f w ()(0.5/1.22) 2 0.7 KNF f h l 22 2w f f w ()(0.5/1.22) 2 0.7 KNF f h l 肢尖焊缝：肢尖焊缝： 式中: N 相邻上弦节间中较大的内力。 拼接角钢实际长度L2(lw+10)+b， b是两弦杆端的空隙， 3.3.屋脊节点屋脊节点 注意施工顺序，拼接角钢的型注意施工顺序，拼接角钢的型 号与弦杆相同，需刨角切肢。号与弦杆相同，需刨角切肢。 拼接角钢与弦杆的连接焊缝通拼接角钢与弦杆的连接焊缝通 常按被连接弦杆的最大内力计

38、算，常按被连接弦杆的最大内力计算， 每条焊缝的计算长度：每条焊缝的计算长度： 屋脊节点 a) 无天窗 b) 有天窗 w ff w 7 . 04fh N l （9.7.8） 肢尖与节点板的连接焊缝承受上弦内力的肢尖与节点板的连接焊缝承受上弦内力的1515（按经（按经 验），并考虑附加弯矩作用验），并考虑附加弯矩作用M M0.150.15NeNe。 上弦与节点板连接焊缝：集中荷载上弦与节点板连接焊缝：集中荷载F F由上弦角钢肢背处由上弦角钢肢背处 槽焊缝承受。槽焊缝承受。 w fff f w 0.8 2 0.7 F f h l （9.7.4） N f f w 0.15 2 0.7 N h l （9

39、.7.10） M f 2 f w 6 20.7 M h l w f 2 N f 2 f M f f （9.7.11） （9.7.12） 4.4.下弦拼接节点下弦拼接节点 下弦拼接角钢与下弦连接焊缝 长度计算： 2 w w ff 4 0.7 A f l h f （9.7.13） A2f 下弦杆最大抗拉承载力，节 点焊缝计算时与杆件等强度设计。 图9-23 下弦拼接节点 图图a a）中拼接角钢端部直切，下弦）中拼接角钢端部直切，下弦 内力传递时，由于力线转折引起较大内力传递时，由于力线转折引起较大 的应力集中。的应力集中。 图图b b）中角钢肢宽大于）中角钢肢宽大于125mm125mm，将，将 拼

40、接角钢的肢端斜切，使内力均匀传拼接角钢的肢端斜切，使内力均匀传 递。递。 N1，N2为节点两侧杆件的内力。 当下弦节点有竖向荷载P作用时，同时考虑P、N的作用。 下弦与节点板的连接焊缝计算时，荷载N为： %15,max,max 2121 NNNNN 5. 5. 支座节点（计算方法见支座节点（计算方法见8.48.4） 支座节点由节点板、加劲肋、支座底板和锚栓等部支座节点由节点板、加劲肋、支座底板和锚栓等部 分组成。分铰接和刚接两大类。分组成。分铰接和刚接两大类。 铰接：铰接：连接于砖或钢筋混凝土柱顶；连接于砖或钢筋混凝土柱顶； 刚接：刚接：连接于钢柱上。连接于钢柱上。 铰接屋架支座铰接屋架支座

41、a）底板所需的净截面面积： 式中： R 屋架支座反力； fc 混凝土轴心抗压强度设计值； An 支座底板净面积。 n c R A f AAA n 底板所需的毛截面面积 A 锚栓孔的面积。 连接锚栓的直径一般取2025mm，为便于安装，锚栓 孔的直径取（22.5）d，通常取40 60 mm。 c a1 b1 b a 1 2 1 q e 2-2 1-1 b）底板厚度 f M t 6 两相邻边支承矩形板的弯矩系数 2 1 qaM 式中 M 两相邻支承边支座底板单位宽度上的最大弯矩； 系数，按下表选用； q底板单位面积的压力； a1两相邻支承边对角线长度； b1支承边交点至对角线的垂直距离。 b1 /

42、a10.30.40.50.60.70.80.91.0 0.026 0.042 0.058 0.072 0.085 0.092 0.104 0.111 lw节点板、加劲肋与支座底板的水平焊缝总长度。 c）加劲肋与节点板的连接焊缝 焊缝受剪力 焊缝受弯矩 4 R V e R VeM 4 加劲肋与支座节点板的焊缝 w f 2 2 wf 2 wf 22. 17 . 02 6 7 . 02 f lh M lh V 支座节点板、加劲肋与支座底板的水平连接焊缝 w f wf f 7 . 022. 1 f lh R 施工图需明确施工图需明确屋架几何尺寸，各部分详图，相关尺寸，构屋架几何尺寸，各部分详图，相关尺

43、寸，构 件所用钢材的钢号、材料规格，连接材料的强度指标、规格，件所用钢材的钢号、材料规格，连接材料的强度指标、规格， 焊条型号，焊缝长度、厚度，防腐处理等。焊条型号，焊缝长度、厚度，防腐处理等。 三、三、桁架施工图桁架施工图 起拱：起拱：跨度较大的屋架，特别是荷载较大时，中间挠度较跨度较大的屋架，特别是荷载较大时，中间挠度较 大，因此为确保安全使用和外部美观，一般跨度大，因此为确保安全使用和外部美观，一般跨度24m24m的梯形的梯形 屋架和跨度屋架和跨度15m15m的三角形屋架，中间起拱约为跨度的的三角形屋架，中间起拱约为跨度的1/5001/500。 施工图的内容施工图的内容 1. 1.通常在

44、图纸的左上角用合适的比例画以屋架简图。一半通常在图纸的左上角用合适的比例画以屋架简图。一半 标出几何长度，另一半杆件的计算内力值。标出几何长度，另一半杆件的计算内力值。 2.2.屋架的正面图。其轴线图与节点图可取不同比例，如轴屋架的正面图。其轴线图与节点图可取不同比例，如轴 线可用线可用1:301:301:201:20，杆件截面和节点尺寸可用，杆件截面和节点尺寸可用1:151:151:101:10，以，以 使节点画清楚些。使节点画清楚些。 3.3.屋架上下弦杆的平面图、屋架端部和跨中的侧面图及必屋架上下弦杆的平面图、屋架端部和跨中的侧面图及必 要的剖面图。要的剖面图。 4.4.标注尺寸，要全部

45、注明各杆件和板件的的定位尺寸和孔标注尺寸，要全部注明各杆件和板件的的定位尺寸和孔 洞位置等。洞位置等。 5.5.编制材料表，对所有零件应进行详细编号，编号应按零编制材料表，对所有零件应进行详细编号，编号应按零 件的主词、上下，左右一定的顺序逐一进行。件的主词、上下，左右一定的顺序逐一进行。 6.6.文字说明包括所用钢材的钢号及保证项目；焊条型号，文字说明包括所用钢材的钢号及保证项目；焊条型号， 焊接方法和质量要求；图纸上未注明的焊缝和栓孔尺寸要求；焊接方法和质量要求；图纸上未注明的焊缝和栓孔尺寸要求； 油漆、加工和运输要求等。油漆、加工和运输要求等。 无檩屋盖 平面屋架在屋架平平面屋架在屋架平 面外的刚度和稳定性很面外的刚度和稳定性很 差，不能承受水平荷载。差，不能承受水平荷载。 因此，为使屋架结构有因此，为使屋架结构有 足够的空间刚度和稳定足够的空间刚度和稳定 性，必须在屋架间设置性，必须在屋架间设置 支撑系统。支撑系统。