第七章_单层厂房结构

1、 大纲要求大纲要求: : 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。 7.1.1 7.1.1 厂

2、房结构的组成厂房结构的组成 7.17.1 厂房结构的形式和布置厂房结构的形式和布置 厂房结构一般是由屋盖结构、柱、吊车梁、制厂房结构一般是由屋盖结构、柱、吊车梁、制 动梁（或桁架）、各类支撑以及墙架等构件组动梁（或桁架）、各类支撑以及墙架等构件组 成的空间体系。成的空间体系。 1 1、框架柱、框架柱 2 2、屋架（框架横、屋架（框架横 梁）梁）3 3、中间屋架、中间屋架 4 4、吊车梁、吊车梁 5 5、天窗架、天窗架 6 6、托架、托架 7 7、柱间、柱间 支撑支撑 8 8、屋架上弦横向支撑、屋架上弦横向支撑 9 9、屋架下弦横向支撑、屋架下弦横向支撑 10 10、 屋架纵向支撑屋架纵向支撑

3、11 11、天窗架、天窗架 垂直支撑垂直支撑 12 12、天窗架横向支、天窗架横向支 撑撑 13 13、墙架柱、墙架柱 14 14、檩条、檩条 15 15、 屋架垂直支撑屋架垂直支撑 16 16、檩条间撑、檩条间撑 杆杆 分三个阶段：分三个阶段： （1 1）结构选型及整体布置）结构选型及整体布置 包括柱网布置；确定横向框架型式及主要尺寸；布置包括柱网布置；确定横向框架型式及主要尺寸；布置 屋盖结构、吊车梁系统、支撑体系及墙架体系。屋盖结构、吊车梁系统、支撑体系及墙架体系。 7.1.2 7.1.2 厂房结构的设计步骤厂房结构的设计步骤 （2 2）技术设计）技术设计 根据已确定的结构方案进行静力计

4、算、构件及连接设计。根据已确定的结构方案进行静力计算、构件及连接设计。 （3 3）绘制施工图）绘制施工图 根据技术设计确定的构件尺寸和连接，绘制施工图纸，根据技术设计确定的构件尺寸和连接，绘制施工图纸， 并尽量采用构件及连接构造的标准图集。并尽量采用构件及连接构造的标准图集。 1 1、柱网布置、柱网布置 （1 1）满足生产工艺的要求；）满足生产工艺的要求； （2 2）满足结构的要求；）满足结构的要求； （3 3）符合经济合理的要求；）符合经济合理的要求； （4 4）符合构件统一化、标准化要求）符合构件统一化、标准化要求 7.1.3 7.1.3 柱网和温度伸缩缝的布置柱网和温度伸缩缝的布置 2

5、2、温度伸缩缝、温度伸缩缝 做法：做法：（1 1）设置双柱（插入距）设置双柱（插入距 ） （2 2）单柱：设置滑动支座）单柱：设置滑动支座 柱网布置和温度伸缩缝图柱网布置和温度伸缩缝图 a a）各列柱距相等各列柱距相等b b）中列柱有拔柱中列柱有拔柱 可不计算温度应力的可不计算温度应力的温度区段长度值温度区段长度值 纵向温度区纵向温度区 段（垂直于段（垂直于 屋架或构架屋架或构架 跨度方向）跨度方向） 横向温度区段横向温度区段 （沿屋架或构架跨度方向）（沿屋架或构架跨度方向） 柱顶为刚接柱顶为刚接 柱顶为铰接柱顶为铰接 采暖房屋和采暖房屋和 非采暖地区非采暖地区 的房屋的房屋 220220m

6、m120120m m150150m m 热车间和采热车间和采 暖地区的非暖地区的非 采暖房屋采暖房屋 180180m m100100m m125125m m 露天结构露天结构 120120m m- - - 厂房横向框架的柱脚一般与基础刚接，而柱顶可分为厂房横向框架的柱脚一般与基础刚接，而柱顶可分为 铰接和刚接两类铰接和刚接两类 ： （1 1）柱顶铰接）柱顶铰接 一般用于多跨厂房或厂房高度不大而刚度容易满足的一般用于多跨厂房或厂房高度不大而刚度容易满足的 情况。当采用钢屋架、钢筋混凝土柱的混合结构时，情况。当采用钢屋架、钢筋混凝土柱的混合结构时， 常采用铰接框架形式常采用铰接框架形式。 7.2

7、7.2 厂房结构的框架形式厂房结构的框架形式 （2 2）柱顶刚接）柱顶刚接 在厂房较高，吊车的起重量大，对厂房刚度要求较高在厂房较高，吊车的起重量大，对厂房刚度要求较高 时，钢结构的单跨厂房框架常采用柱顶刚接方案。在选时，钢结构的单跨厂房框架常采用柱顶刚接方案。在选 择框架类型时必须根据具体条件进行分析比较。择框架类型时必须根据具体条件进行分析比较。 （1 1）框架的主要尺寸如图所示。）框架的主要尺寸如图所示。 框架的跨度，一般取为上部柱中心线间的横向距离。框架的跨度，一般取为上部柱中心线间的横向距离。 框架由柱脚底面到横梁下弦底部的距离框架由柱脚底面到横梁下弦底部的距离 1 1横向框架主要尺

8、寸和计算简图横向框架主要尺寸和计算简图 SLL K 2 0 321 hhhH 2 1 b DBS 通常均简化为单个的平面框架来计算通常均简化为单个的平面框架来计算 （2 2）计算简图）计算简图 横向框架的计算简图横向框架的计算简图 a a）柱顶刚接柱顶刚接b b）柱顶铰接柱顶铰接 ，否则按有限刚度考虑，可以认为横梁刚度为 4 AC AB K K 框架的计算跨度：框架的计算跨度：取为两上柱轴线之间的距离。取为两上柱轴线之间的距离。 横向框架的计算高度：横向框架的计算高度：柱顶刚接时，可取为柱脚底面至柱顶刚接时，可取为柱脚底面至 框架下弦轴线的距离框架下弦轴线的距离（横梁为（横梁为 ），或柱脚底面

9、至横梁端部，或柱脚底面至横梁端部 形心的距离形心的距离（横梁为有限刚性）（横梁为有限刚性），见图，见图a a、b b；柱顶铰接时，；柱顶铰接时， 应取为柱脚底面至横梁主要支承节点间距离，见图应取为柱脚底面至横梁主要支承节点间距离，见图c c、d d。 a a）柱顶刚接，横梁视为无限刚性柱顶刚接，横梁视为无限刚性 b b）柱顶刚接，横梁视为有限刚柱顶刚接，横梁视为有限刚 性性 c c）柱顶铰接，横梁为上承式柱顶铰接，横梁为上承式 d d）柱顶铰接，横梁为下承式柱顶铰接，横梁为下承式 （1 1）框架的主要尺寸如图所示。）框架的主要尺寸如图所示。 框架的跨度，一般取为上部柱中心线间的横向距离。框架的

10、跨度，一般取为上部柱中心线间的横向距离。 框架由柱脚底面到横梁下弦底部的距离框架由柱脚底面到横梁下弦底部的距离 1 1横向框架主要尺寸和计算简图横向框架主要尺寸和计算简图 SLL K 2 0 321 hhhH 2 1 b DBS （1 1）荷载）荷载 永久荷载和可变荷载两种。永久荷载和可变荷载两种。 2 2横向框架的荷载和内力横向框架的荷载和内力 （2 2）内力分析和内力组合）内力分析和内力组合 框架横梁端弯矩最不利组合框架横梁端弯矩最不利组合 使屋架下弦杆产生最大压力见图使屋架下弦杆产生最大压力见图；使屋架上弦杆；使屋架上弦杆 产生最大压力，同时也使下弦杆产生最大拉力，见图产生最大压力，同时

11、也使下弦杆产生最大拉力，见图b b； 、使腹杆产生最大拉力或最大压力，见图、使腹杆产生最大拉力或最大压力，见图c c、d d所示。所示。 3 3框架柱的类型框架柱的类型 a a）等截面实腹柱等截面实腹柱 b b）等截面格构柱等截面格构柱 c c）阶形实腹柱阶形实腹柱 d d）阶形格构柱阶形格构柱 e e）双阶柱双阶柱 f f）分离式柱分离式柱 （1 1）柱间支撑的作用和布置）柱间支撑的作用和布置 1 1）保证厂房的纵向刚度；）保证厂房的纵向刚度；2 2）承受厂房纵向的荷载或）承受厂房纵向的荷载或 作用；作用；3 3）减少柱在框架平面外的计算长度。）减少柱在框架平面外的计算长度。 4 4纵向框架

12、的柱间支撑纵向框架的柱间支撑 当温度区段小于当温度区段小于9090m m时，在它的中央设置一道下层支撑时，在它的中央设置一道下层支撑 温度区段长度超过温度区段长度超过9090m m，在它的在它的1/31/3点处各设一道支撑点处各设一道支撑 （2 2）柱间支撑的形式和计算）柱间支撑的形式和计算 柱间支撑按结构形式可分为十字交叉、八字式、门架柱间支撑按结构形式可分为十字交叉、八字式、门架 式等，如图所示。式等，如图所示。 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，对面板自重大，屋盖及下部结构用料多，对 抗震不利。抗震不利。 屋架间距

13、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。 无檩体系：无檩体系： 有檩体系：有檩体系： 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。 一、屋盖结构的形式一、屋盖结构的形式 7.37.3 屋盖结构屋盖结构 1. 1. 屋盖结构体系屋盖结构体系 按腹杆布置方式不同有：按腹杆布置方式不同有： 芬克式芬克式 特点：长腹杆受拉，短腹杆受压，受力合理，特点：长腹杆受拉，短腹杆受

14、压，受力合理， 应用广泛。应用广泛。 三角形屋架三角形屋架 杆件数量少，节杆件数量少，节 点数量少，受压杆点数量少，受压杆 较长，但抗震性能较长，但抗震性能 优于芬克式屋架，优于芬克式屋架， 适用于跨度小于适用于跨度小于1818m m 的屋架。的屋架。 单斜式单斜式 腹杆和节点数量较多，长腹腹杆和节点数量较多，长腹 杆受拉，但夹角小，适用于下弦杆受拉，但夹角小，适用于下弦 设置天棚的屋架。设置天棚的屋架。 人字式人字式 适用范围：适用范围：跨度小，坡度大、采用轻型屋面材料跨度小，坡度大、采用轻型屋面材料 的有檩体系。的有檩体系。 特点：特点： 外形和弯矩图不相适应，弦杆内力分布不均匀，外形和弯

15、矩图不相适应，弦杆内力分布不均匀， 近支座处内力大，近跨中处小，横向刚度小。近支座处内力大，近跨中处小，横向刚度小。 上下弦交角小，端节点构造复杂。可将上弦或下上下弦交角小，端节点构造复杂。可将上弦或下 弦改变为折线形或陡坡梯形，以改善受力和节点弦改变为折线形或陡坡梯形，以改善受力和节点 构造。构造。 按腹杆布置方式不同有：按腹杆布置方式不同有： 人字式人字式 梯形屋架梯形屋架 特点：腹杆总长度短，节点少。特点：腹杆总长度短，节点少。 按支座斜杆与弦按支座斜杆与弦 杆组成的支承点杆组成的支承点 在下弦或在上弦在下弦或在上弦 又可分为下承式又可分为下承式 和上承式两种。和上承式两种。 上承式上承

16、式 下承式下承式 再分式再分式 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）。 单斜杆式单斜杆式 特点：多数腹杆受压，杆件数量多，总长大，特点：多数腹杆受压，杆件数量多，总长大， 应用少。应用少。 特点特点 外形和弯矩图比较接近，弦杆内力沿跨度分布较均外形和弯矩图比较接近，弦杆内力沿跨度分布较均 匀，用料经济，应用广泛。匀，用料经济，应用广泛。 适用范围适用范围 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。 屋架高度屋架高度 三角形屋架高度一般为（三角形屋架高度一般为（1/61/61/41/4）L L；梯形屋架梯

17、形屋架 的中部高度一般为（的中部高度一般为（1/101/101/61/6）L L，与柱刚接的梯形与柱刚接的梯形 屋架，端部高度一般为（屋架，端部高度一般为（1/161/161/101/10）L L，通常取为通常取为 1.81.82.12.1m m。 3 3）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30306060； 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： 1 1）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屋面材料的排水要求相适应。

18、要求相适应。 2 2）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，使上下弦杆 内内 力沿跨度方向分布较均匀，腹杆受力较小；力沿跨度方向分布较均匀，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。 为使屋架结构有足够的空为使屋架结构有足够的空 间刚度和稳定性。间刚度和稳定性。 二、二、屋盖支撑屋盖支撑 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 系杆系杆 组成组成

19、檩条或屋面板檩条或屋面板 保证屋盖的整体性，提高空间刚度保证屋盖的整体性，提高空间刚度 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 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 1. 支撑的作用支撑的作用 2 2 支撑的布置支撑的布置 上弦横向水平支撑一般应设置在房屋两端或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，其纵向温度区段两端的第一柱间或第二柱间，其最大最大 间

20、距为间距为6060m m，否则在中间应增设一道或几道支撑。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间，但在第一个柱间要有时可将其布置在第二个柱间，但在第一个柱间要 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。 （1 1）上弦横向水平支撑）上弦横向水平支撑 （2 2）下弦横向水平支撑）下弦横向水平支撑 当屋架间距当屋架间距1212m m时，尚应在屋架下弦设置横向水平支撑。时，尚应在屋架下弦设置横向水平支撑。 但当屋架跨度比较小（但当屋架跨度比较小（1818m m）又无吊车或其他振动设备时，又无吊车或其他振动设备时， 可不设下弦横向水平支撑。可

21、不设下弦横向水平支撑。 （3 3）纵向水平支撑）纵向水平支撑 当房屋较高、跨度较大、空间当房屋较高、跨度较大、空间 刚度要求较高时，设有支承中刚度要求较高时，设有支承中 间屋架的托架，或设有重级或间屋架的托架，或设有重级或 大吨位的中级工作制桥式吊车大吨位的中级工作制桥式吊车 等较大振动设备时，均应在屋等较大振动设备时，均应在屋 架端节间平面内设置纵向水平架端节间平面内设置纵向水平 支撑。支撑。 一般情况可以省掉。一般情况可以省掉。 屋架间距屋架间距1212m m时，通常布置在时，通常布置在 屋架下弦平面。屋架下弦平面。 屋架间距屋架间距1212m m时，宜布置在时，宜布置在 屋架的上弦平面内

22、。屋架的上弦平面内。 下弦纵向水平支撑下弦纵向水平支撑 垂直支撑联系屋架垂直支撑联系屋架 上、下弦水平支撑，并上、下弦水平支撑，并 和屋架水平支撑一起形和屋架水平支撑一起形 成几何不变的屋盖空间成几何不变的屋盖空间 结构。结构。 屋架的垂直支撑应屋架的垂直支撑应 与上、下弦横向水平支与上、下弦横向水平支 撑设置在同一柱间。撑设置在同一柱间。 （4 4）垂直支撑）垂直支撑 （5 5）系杆）系杆 作用：作用：保证无横向水平支撑的所有屋架在上弦杆保证无横向水平支撑的所有屋架在上弦杆 平面外的稳定和安装时屋架的稳定，第一柱间的刚平面外的稳定和安装时屋架的稳定，第一柱间的刚 性系杆能将山墙的风荷载传到横

23、向水平支撑。性系杆能将山墙的风荷载传到横向水平支撑。 设置：设置：在横向支撑或垂直支撑节点处应沿房屋通在横向支撑或垂直支撑节点处应沿房屋通 长设置系杆。在屋架上弦平面内，对无檩体系屋盖长设置系杆。在屋架上弦平面内，对无檩体系屋盖 应在屋脊处和屋架端部处设置系杆；对有檩体系只应在屋脊处和屋架端部处设置系杆；对有檩体系只 在有纵向天窗下的屋脊处设置系杆。在有纵向天窗下的屋脊处设置系杆。 系杆分系杆分刚性系杆（既能受拉也能受压）和柔性系刚性系杆（既能受拉也能受压）和柔性系 杆（只能承受拉力）杆（只能承受拉力）两种。屋架主要支承节点处的两种。屋架主要支承节点处的 系杆，屋架上弦脊节点处的系杆均宜用刚性

24、系杆。系杆，屋架上弦脊节点处的系杆均宜用刚性系杆。 三、三、简支屋架设计简支屋架设计 1 1、 屋架的内力分析屋架的内力分析 屋架上的荷载包括恒载、活荷载、雪荷载、风荷屋架上的荷载包括恒载、活荷载、雪荷载、风荷 载、积灰荷载及悬挂荷载等。载、积灰荷载及悬挂荷载等。 （1 1）基本假定）基本假定 通常将荷载集中到节点上，并假定屋架各杆均为理通常将荷载集中到节点上，并假定屋架各杆均为理 想直杆，各杆轴线在同一平面内且汇交于节点中心，想直杆，各杆轴线在同一平面内且汇交于节点中心， 各节点均为理想铰接，忽略实际节点产生的次应力。各节点均为理想铰接，忽略实际节点产生的次应力。 （2 2）节间荷载引起的局

25、部弯矩）节间荷载引起的局部弯矩 节间荷载作用的屋架，除把节节间荷载作用的屋架，除把节 间荷载分配到相邻节点外，还应间荷载分配到相邻节点外，还应 计算节间荷载引起的局部弯矩。计算节间荷载引起的局部弯矩。 0.8M0 0.6M0 0.6M0 0.6M0 0.6M0 0.6M0 0.6M0 0.6M0 （3 3）内力计算与荷载组合）内力计算与荷载组合 全跨恒载全跨恒载+ +全跨活载：全跨活载：即即全跨永久荷载全跨永久荷载+ +全跨屋面活载或全跨屋面活载或 雪荷载（取较大值）雪荷载（取较大值）+ +全跨积灰荷载全跨积灰荷载+ +悬挂吊车荷载。悬挂吊车荷载。 全跨恒载全跨恒载+ +半跨活载：半跨活载：即

26、即全跨永久荷载全跨永久荷载+ +半跨屋面活载半跨屋面活载 （或半跨雪荷载）（或半跨雪荷载）+ +半跨积灰荷载半跨积灰荷载+ +悬挂吊车荷载。悬挂吊车荷载。 采用大型混凝土屋面板的屋架，尚应考虑安装时可能的半采用大型混凝土屋面板的屋架，尚应考虑安装时可能的半 跨荷载：跨荷载：即即屋架、支撑和天窗自重屋架、支撑和天窗自重+ +半跨屋面板自重半跨屋面板自重+ +半半 跨屋面活荷载。跨屋面活荷载。 屋架上、下弦杆和靠近支座的腹杆由作用时屋架上、下弦杆和靠近支座的腹杆由作用时 会引起杆件的最不利内力；会引起杆件的最不利内力； 跨中附近的腹杆可能由两种荷载组合控制。跨中附近的腹杆可能由两种荷载组合控制。

27、节点荷载汇集简图节点荷载汇集简图 B.B.中间腹杆：中间腹杆：两端两端 或一端嵌固程度较或一端嵌固程度较 大，视为弹性嵌固。大，视为弹性嵌固。 lox= 0.8l 1)1)在桁架平面内在桁架平面内 A.A.弦杆、支座斜杆、支座竖杆：弦杆、支座斜杆、支座竖杆：本身线刚度大，本身线刚度大， 但两端节点嵌固程度较低，视为两端铰接杆件。但两端节点嵌固程度较低，视为两端铰接杆件。 lox = l 2 2、杆件的计算长度和容许长细比、杆件的计算长度和容许长细比 （1 1） 杆件的计算长度杆件的计算长度 2)2)在桁架平面外在桁架平面外 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。 单面连接的单

28、角钢和双角钢组成的十字形杆件，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，故斜平面计算长度略作折减嵌固作用，故斜平面计算长度略作折减( (支座斜杆支座斜杆 和支座竖杆除外），和支座竖杆除外），l0=0.9l ， 3)3)腹杆在斜平面内的计算长度腹杆在斜平面内的计算长度 确定桁架弦杆和单系腹杆的长细比时，其计算确定桁架弦杆和单系腹杆的长细比时，其计算 长度应按下表规定采用。长度应按下表规定采用。 项项 次次弯曲方向弯曲方向弦弦 杆杆 腹腹 杆杆 支座斜杆和支座支座斜杆和支座 竖杆竖杆 其他腹杆其他腹杆

29、 1 1在桁架平面内在桁架平面内ll0.8 l 2 2在桁架平面外在桁架平面外l1ll 3 3斜平面斜平面l0.9 l l 构件的几何长度（节点中心间距离）；构件的几何长度（节点中心间距离）； l1 桁架弦杆侧向支承点间的距离；桁架弦杆侧向支承点间的距离； （2 2） 杆件的容许长细比杆件的容许长细比 规范中对拉杆和压杆都规定了容许长细比。规范中对拉杆和压杆都规定了容许长细比。 3.3.杆件的截面形式杆件的截面形式 对轴心受压杆件，宜使杆件对两个主轴有相近的稳定对轴心受压杆件，宜使杆件对两个主轴有相近的稳定 性，即可性，即可使两方向的长细比接近相等使两方向的长细比接近相等。 基本上采用由两个角

30、钢组成的基本上采用由两个角钢组成的T T形截面或十字形截面形形截面或十字形截面形 式的杆件，也可用式的杆件，也可用H H型钢剖开而成的型钢剖开而成的T T形钢代替双角钢组成形钢代替双角钢组成 的的T T形截面。受力较小的次要杆件可采用单角钢。形截面。受力较小的次要杆件可采用单角钢。 屋架杆件的合理截面形式屋架杆件的合理截面形式 上弦杆上弦杆 不等肢不等肢角钢角钢短肢短肢相连的相连的T T形截面形截面( (肢背肢背朝上朝上) )； 下弦杆下弦杆 不等肢不等肢角钢角钢短肢短肢相连的相连的T T形截面形截面( (肢背肢背朝下朝下) )； 支座斜杆支座斜杆 不等肢不等肢角钢角钢长肢长肢相连的相连的T

31、T形截面；形截面； 其它腹杆其它腹杆 等肢等肢角钢相连的角钢相连的T T形形截面；截面； 中央竖腹杆中央竖腹杆 等肢等肢角钢相连的角钢相连的十字形十字形截面。截面。 由双角钢组成的由双角钢组成的T T形或十字形截面形或十字形截面 杆件按实腹式杆件进行计算，必须每杆件按实腹式杆件进行计算，必须每 隔一定距离在两个角钢间加设填板。隔一定距离在两个角钢间加设填板。 v双角钢杆件的填板：双角钢杆件的填板： 填板的间距对压杆填板的间距对压杆l l1 14040i i1 1，拉杆拉杆l l1 18080 i i1 1；在在T T形截面中形截面中 ，i i1 1为一个角钢对平行于填板自身形心轴的回转半径；在

32、十为一个角钢对平行于填板自身形心轴的回转半径；在十 字形截面中，填板应沿两个方向交错放置，字形截面中，填板应沿两个方向交错放置，i i1 1为一个角钢的为一个角钢的 最小回转半径，在压杆的桁架平面外计算长度范围内，至少最小回转半径，在压杆的桁架平面外计算长度范围内，至少 应设置两块填板。应设置两块填板。 填板的宽度一般取填板的宽度一般取5080mm；填填 板的长度：对板的长度：对T T形截面应比角钢肢形截面应比角钢肢 伸出伸出1020mm，对十字形截面则对十字形截面则 从角钢肢尖缩进从角钢肢尖缩进1015mm。填板填板 的厚度与桁架节点板相同的厚度与桁架节点板相同。 4. 4. 杆件的截面选择

33、杆件的截面选择 (1)(1)一般原则一般原则 应优先选用应优先选用肢宽而薄肢宽而薄的板件或肢件组成的截面，的板件或肢件组成的截面， 一般板件或肢件的最小厚度为一般板件或肢件的最小厚度为5 5mmmm。 角钢杆件或角钢杆件或T T型钢的型钢的悬伸肢宽不得小于悬伸肢宽不得小于4545mmmm。 屋架节点板（或屋架节点板（或T T型钢弦杆的腹板）的厚度，按型钢弦杆的腹板）的厚度，按 教材教材表表7-47-4选用。选用。 跨度较大的桁架（跨度较大的桁架（2424m m）与柱铰接时，弦杆宜与柱铰接时，弦杆宜 根据内力变化改变截面，根据内力变化改变截面，半跨内一般只改变一次半跨内一般只改变一次。 规格不宜

34、太多。规格不宜太多。 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。轴心受要求。轴心受 压杆件和压弯构件要计算压杆件和压弯构件要计算强度、整体稳定、局部强度、整体稳定、局部 稳定和长细比。稳定和长细比。 (2) (2) 杆件的截面选择杆件的截面选择 5 . 钢桁架的节点设计钢桁架的节点设计 (1)(1)节点设计的一般要求节点设计的一般要求 以桁架杆件的形心线以桁架杆件的形心线 为轴线并在节点处相交于为轴线并在节点处相交于 一点，肢背至轴线的距离一点，肢背至轴线的距离 为为5 5mmmm的倍数。的倍数。 节点处，腹杆与弦杆或腹杆与腹杆之间焊缝的节点处，腹杆与弦杆或腹杆与腹杆之

35、间焊缝的 净距，不宜小于净距，不宜小于1010mmmm，或者杆件之间的空隙不小于或者杆件之间的空隙不小于 15152020mmmm。 角钢端部的切割一般垂直于其轴线。有时允许角钢端部的切割一般垂直于其轴线。有时允许 切去一肢的部分，但不允许将一个肢完全切去而另切去一肢的部分，但不允许将一个肢完全切去而另 一肢伸出的斜切。一肢伸出的斜切。 节点板的外形应简单而规节点板的外形应简单而规 则，至少宜有两边平行，如矩则，至少宜有两边平行，如矩 形、平行四边形和直角梯形等。形、平行四边形和直角梯形等。 节点板边缘与杆件轴线的夹角节点板边缘与杆件轴线的夹角 不应小于不应小于1515。 (2) (2) 角钢

36、桁架的节点设计角钢桁架的节点设计 一般节点一般节点 一般节点是指无集中荷载和一般节点是指无集中荷载和 无弦杆拼接的节点无弦杆拼接的节点 节点板的平面尺寸，一般应节点板的平面尺寸，一般应 根据杆件截面尺寸和腹杆端部根据杆件截面尺寸和腹杆端部 焊缝长度画出大样图来确定。焊缝长度画出大样图来确定。 (2) 角钢桁架的节点设计角钢桁架的节点设计 一般节点一般节点 有集中荷载的节点有集中荷载的节点 拼接节点拼接节点 支座节点支座节点 肢背焊缝：肢背焊缝： 1f h w fw fl Nk 7 . 02 1 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角钢角焊缝承 受轴心力方法计算。受轴心

37、力方法计算。 节点板应伸出弦杆节点板应伸出弦杆1010 1515mmmm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: : 通常因通常因NN很小，实际所需的焊脚尺寸可由构造要求确定，很小，实际所需的焊脚尺寸可由构造要求确定， 并沿节点板全长满焊。并沿节点板全长满焊。 2f h w fw fl Nk 7 . 02 2 肢尖焊缝：肢尖焊缝： 12 NNN- - :式中式中 为便于大型屋面板或檩条的放置，常将节点板缩进上弦角钢为便于大型屋面板或檩条的放置，常将节点板缩进上弦角钢 背，

38、背，缩进缩进距离不宜小于距离不宜小于(0.5(0.5t+2)mmt+2)mm，也不宜大于节点板厚度也不宜大于节点板厚度t t。 w ff wf f f lh Q 1 7 . 02 角钢桁架有集中荷载的节角钢桁架有集中荷载的节 点点 角钢背凹槽的塞焊缝可假定只承受角钢背凹槽的塞焊缝可假定只承受 屋面集中荷载，按下式计算其强度：屋面集中荷载，按下式计算其强度： 式中：式中：Q 节点集中荷载垂直于屋面的分量；节点集中荷载垂直于屋面的分量； 焊脚尺寸，取焊脚尺寸，取 0.5t； 正面角焊缝强度增大系数。一般因正面角焊缝强度增大系数。一般因Q不大，按构造满焊不大，按构造满焊 1f h f 1f h 计算

39、时应考虑偏心弯矩计算时应考虑偏心弯矩M M NNe e（e e为角钢肢尖至弦杆轴为角钢肢尖至弦杆轴 线距离），按下列公式计算：线距离），按下列公式计算： :N 对对 wf f lh N 2 7 . 02 2 2 7 . 02 6 wf f lh M M :对对 w ff f f f 2 2 :验算式为验算式为 式中式中 肢尖焊缝的焊脚尺寸。肢尖焊缝的焊脚尺寸。 弦杆角钢肢尖与节点板的连接焊弦杆角钢肢尖与节点板的连接焊 缝承受弦杆相邻节间的内力差缝承受弦杆相邻节间的内力差 12 NNN- - 2f h 当节点板向上伸出不妨碍屋面构件的放置，或因相邻弦杆当节点板向上伸出不妨碍屋面构件的放置，或因相

40、邻弦杆 节间内力差节间内力差NN较大，肢尖焊缝不满足强度要求时，可将节较大，肢尖焊缝不满足强度要求时，可将节 点板部分向上点板部分向上伸出伸出或全部向上伸出。或全部向上伸出。 此时弦杆与节点板的连接焊缝应按下列公式计算：此时弦杆与节点板的连接焊缝应按下列公式计算： 肢背焊缝：肢背焊缝：w f wf f lh QNk 11 22 1 7 . 02 )5 . 0()( 肢尖焊缝：肢尖焊缝： w f wf f lh QNk 22 22 2 7 . 02 )5 . 0()( 式中：式中： 、 伸出肢背的焊缝伸出肢背的焊缝 焊脚尺寸和计算焊脚尺寸和计算 长度；长度； 1f h 1w l 拼接角钢或拼接钢

41、板的长度拼接角钢或拼接钢板的长度，应根据所需焊缝长度决定。接头，应根据所需焊缝长度决定。接头 一侧的连接焊缝总长度应为：一侧的连接焊缝总长度应为： 角钢桁架弦杆的拼接及拼接节点角钢桁架弦杆的拼接及拼接节点 5 f ht w ff w fh N l 7 . 0 N N杆件的轴心力，取节点两侧弦杆内力的较大值。杆件的轴心力，取节点两侧弦杆内力的较大值。 连接角钢为便于施焊须铲去角钢背棱角，并采用与被连接角钢为便于施焊须铲去角钢背棱角，并采用与被 连接件相同的截面，连接角钢的竖肢应切去宽度为连接件相同的截面，连接角钢的竖肢应切去宽度为thf 5mm，t为连接角钢的厚度为连接角钢的厚度hf为拼接角焊缝

42、厚度。为拼接角焊缝厚度。 割棱切肢引起的截面削弱不宜超过原截面的割棱切肢引起的截面削弱不宜超过原截面的15。 thf 5mm 为便于施焊，为便于施焊， 屋架下弦角钢屋架下弦角钢 背与支座底板背与支座底板 的距离的距离e e（见见 图）不宜小于图）不宜小于 下弦角钢伸出下弦角钢伸出 肢的宽度，也肢的宽度，也 不 宜 小 于不 宜 小 于 130130mmmm。 角钢桁架的支座节点角钢桁架的支座节点 加劲肋设在支座节加劲肋设在支座节 点中心处，用来加强点中心处，用来加强 支座底板刚度，减小支座底板刚度，减小 底扳弯矩，均匀传递底扳弯矩，均匀传递 支座反力并增强支座支座反力并增强支座 节点板的侧向刚

43、度。节点板的侧向刚度。 角钢桁架的支座节点角钢桁架的支座节点 支座节点包括支座节点包括节点板节点板、加劲助加劲助、支座底板支座底板和和锚栓锚栓等部件。等部件。 支座底板支座底板的作用是的作用是 增加支座节点与混凝土增加支座节点与混凝土 柱顶的接触面积，把节柱顶的接触面积，把节 点板和加劲肋传来的支点板和加劲肋传来的支 座反力均匀地传递到柱座反力均匀地传递到柱 顶上；锚栓应预理于柱顶上；锚栓应预理于柱 顶，一般取直径顶，一般取直径d20 24 mm。 为了安装时便于调为了安装时便于调 整屋架支座位置，底板整屋架支座位置，底板 上的锚栓孔直径取锚栓上的锚栓孔直径取锚栓 直径的直径的2.02.5倍，

44、并开倍，并开 成开口的椭圆豁孔。成开口的椭圆豁孔。 垫板厚度与底板相同，孔径稍大于锚栓直径垫板厚度与底板相同，孔径稍大于锚栓直径12mm， 屋架安装就位并经调整正确后，将垫板与底板焊牢。屋架安装就位并经调整正确后，将垫板与底板焊牢。 1） 支座底板的计算支座底板的计算 a) 支座反力支座反力 验算柱顶混凝土的抗压强度验算柱顶混凝土的抗压强度 N/mm2 n A R c f b)底板的厚度底板的厚度t 2 1 aM 两支承边之间的对角线长度两支承边之间的对角线长度 系数系数 f M t 6 2)加劲肋与节点板的连接焊缝加劲肋与节点板的连接焊缝 计算：计算： 加劲肋与节点板的连接焊加劲肋与节点板的连接焊 缝计算。偏安全地假定缝计算。偏安全地假定一个加一个加 劲肋的受力为桁架支座反力的劲肋的受力为桁架支座反力的 四分之一。四分