单层厂房钢结构概述课件

1.1结构形式和结构布置1.2计算原理1.3支撑体系1.4屋盖结构1.5吊车梁设计单层厂房钢结构12/16/20221单层厂房钢结构12/14/20221

一般说明

1.1结构形式和结构布置一般说明1.1结构形式和结构布置21.1.1一般说明重型厂房的组成：

柱、屋架、吊车梁、天窗架、支撑。（图2-1示）重型厂房结构形式：单层刚(框)架多层刚架1.1.1一般说明重型厂房的组成：重型厂房结构形式：3柱屋架吊车梁天窗架柱间支撑柱屋架吊车梁天窗架柱间支撑4屋盖结构体系：钢屋架—大型屋面板结构体系钢屋架—檩条—轻型屋面板结构体系横梁—檩条—轻型屋面板结构体系吊车的工作制等级与工作级别的对应关系工作制等级轻级中级重级特重级工作级别A1～A3A4,A5A6,A7A8（按照吊车使用的频繁程度）屋盖结构体系：钢屋架—大型屋面板结构体系钢屋架—檩条—轻51.影响柱网布置因素：1）生产工艺流程要求：2）结构上的要求：在保证厂房具有必需的刚度和强度的同时，注意柱距和跨度的类别尽量少些，以利施工。

3）经济要求：4）模数要求：柱距L的取值:一般地，在跨度不小于30m、高度不小于14m、吊车额定起重量不小于50t时，柱距取12m较为经济;参数较小的厂房取6m柱距较为合适。如果采用轻型围护结构，则取大柱距15m，18m及24m较适宜。1.1.1.1柱网布置和计算单元1.1.1.1柱网布置和计算单元6图2-2柱网布置计算单元图2-2柱网布置计算单元7

2.温度收缩缝:超出表2-2中数值时,应考虑温度应力和温度变形的影响

结构情况

纵向温度区段(垂直屋架或构架跨度方向)横向温度区段(屋架或构架跨度方向)柱顶为刚接柱顶为铰接采暖房屋和非采暖地区的房屋热车间和采暖地区的非采暖房屋露天结构

220120150180100125120----

温度区段长度表(m)表2-22.温度收缩缝:纵向温度区段(垂直屋架或构架跨度方8拔柱：由于工艺要求或其它原因，有时需要将柱距局部加大。如图2．2中，在纵向轴线B与横向轴线L相交处不设柱子，因而导致轴线k和m之间的柱距增大，这种情形有时形象地称为拔柱。托架（托梁）：上承屋架，下传柱子。拔柱：由于工艺要求或其它原因，有时需要将柱距局部加大。如图29托架与屋架的连接叠接：构造简单，便于施工，但托架（托梁）受扭。

平接：可以有效地减轻托架（托梁）受扭的不利影响，较常用。托架与屋架的连接平接：可以有效地减轻托架（托梁）受扭10托梁与屋架的连接托梁与屋架的连接111.1.1.2横向框架及其截面选择

横向框架梁与柱的连接形式：刚接框架：（a)、（b）横梁与柱子的刚接连接铰接框架：（c）横梁与柱子的铰接连接。（a）（b）（c）1.1.1.2横向框架及其截面选择横向框架梁与柱的连接12柱脚刚接：可以削减上柱柱顶的弯矩值，增大横向框架的刚度。铰接框架：横梁与柱子铰接，适用于吊车起重量不很大的轻型维护结构。

刚接框架：横梁与柱子刚接。适用于设有双层吊车，装备硬钩吊车等的单跨重型厂房。单层厂房钢结构概述课件13阶梯形柱：上段柱：实腹式,格构式。下段柱：缀条格构式。分离式柱：吊车肢,屋盖肢

优点：减小两肢在框架平面内的计算长度,两肢分别单独承担荷载。阶梯形柱：上段柱：实腹式,格构式。优点：减小两肢在框架平面14阶梯形下柱的常见截面形式：图2-6双肢格构式柱阶形柱的上柱起重量较小的边柱起重量≤50t的中柱起重量＞50t的中柱起重量较大的边柱特大型厂房的下柱阶梯形下柱的常见截面形式：图2-6双肢格构式柱阶形柱的15A6一A8级吊车的单跨厂房

柱子与基础刚性连接

纵向刚度

横向刚度

柱间支撑

屋架与柱子刚性连接

A6一A8级吊车的单跨厂房柱子与基础刚性连接纵向刚度16

双臂肩梁：刚度大，整体性好，适宜用于柱截面宽度较大（不小于900mm)的情形。肩梁：将各阶柱段连在一起。肩梁

单臂肩梁（图2-7a）

双臂肩梁（图2-7a）构造要求：肩梁惯性矩宜大于上柱的惯性矩，其线刚度与下柱单肢线刚度之比一般宜不小于25，其高跨比可控制在0.35～0.5之间。肩梁：将各阶柱段连在一起17单层厂房钢结构概述课件18单层厂房钢结构概述课件19荷载计算刚架内力计算

1.2计算原理1.2计算原理20计算单元简化单层房屋结构

平面桁架

计算单元简化单层房屋结构平面21

横向框架的结构体系框架尺寸

横向框架的跨度：厂房纵向定位轴线间的距离，一般采用6m的倍数，12m/18m/24m/30m/36m

L=Lk+λ1+λ2其中Lk为吊车梁的跨度；λ为柱轴线到吊车轨道中心的距离λ=A+B+C

横向框架的高度：厂房室内地坪至屋架下弦的净空尺寸，

He=Hu+Hr+(200~300mm)横向框架的结构体系框架尺寸横向框架的跨度：横向框架22单层厂房钢结构概述课件23平面框架假定横向框架承受结构的竖向力和横向水平力，一般情况下，各榀横向框架受力及位移情况基本相同，结构空间作用不明显，为计算方便，以平面框架为横向框架计算的基本单元，忽略结构的空间作用。有必要时，才对结构进行空间分析。纵向柱距相等时，仅需取一榀框架计算钢屋架可简化为实腹梁，等效惯性矩为 IB=(A1y12+A2y22)K格构式框架柱可等效为实腹柱。等效惯性矩为IC=0.9IC0平面框架假定横向框架承受结构的竖向力和横向水平力，一般情24单层厂房钢结构概述课件25横向框架构件刚度比超静定体系内力分布与各构件刚度比有关。设计时一般可假定：上、下柱截面惯性矩之比为：边柱I1:I3=4.5~15；中柱I2:I4=8~25；中柱、边柱下柱惯性矩之比：I2:I1=1.2~12；横梁与边柱下柱惯性矩之比：IB:I1=1.2~12；最终选定截面若与初选截面相差较大，应按最终选定截面重新进行内力分析横向框架构件刚度比超静定体系内力分布与各构件刚度比有关。设计261.永久荷载（恒载）屋面恒载檩条自重屋架、其它构件自重和围护结构自重2.可变荷载（活载）

屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载、风荷载及吊车荷载。3.施工荷载1.2.1荷载计算屋面恒载2.可变荷载（活载）1.2.1荷载计算27

风荷载：标准值：

μz–风压高度变化系数μs—体型系数βz—风振系数风荷载标准值Wk是沿垂直建筑物表面方向作用的，为方便将其投影到水平上。刚架计算单元宽b、跨度方向长为h范围内风荷载应合力为：

投影到水平面上的值Po为：

风荷载：标准值：刚架计算单元宽b、跨度方向长为h28为简化计算，引入当量惯性矩将格构式拄和屋架换算为实腹式构件进行内力分析。

当量惯性矩：1.2.2刚架内力计算

Aα和Aβ—分别为格构柱两肢（或屋架上下两弦）截面积

Xα和Xβ—格构式柱两肢（屋架上下两弦）的截面形心到格构式柱截面中性轴的距离。

µ—反映剪力和几何形状的修正系数。µ=0.9平行弦µ=0.8上弦坡度i=0.1µ=0.7上弦坡度i=0.1251.2.2刚架内力计算Aα和Aβ—分别为格构柱两肢29对于屋架：其当量惯性矩为：

h—为上下两弦截面形心之间的距离。屋架尺寸未定时，可按下式估算其当量惯性矩。

Mmax—简支屋架在屋面荷载作用下的跨中弯矩。f—弦杆抗拉强度设计值。对于屋架：其当量惯性矩为：30内力分析：依叠加原理，内力分析只需针对几种基本类型进行。

单跨刚架：（1）永久荷载；（2）屋面活荷载；（3）左风（右风荷载）；（4）吊车左（右）刹车力；（5）吊车小车靠近左（右）时的重力。手算或电算内力分析：31按照《建筑结构荷载规范》(GB50009)的规定，结构设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态，依照组合规则进行荷载效应的组合，并取最不利组合进行设计。1.2.3内力组合原则按照《建筑结构荷载规范》(GB50009)的规定，结构设计32对于一般的刚(框)架，按承载能力极限状态设计时，构件和连接可取下列简化公式中的最不利值确定：SGK、SQK—按规范规定的标准值算得的永久荷载效应和可变荷载效应

γG、γQ—永久荷载分项系数和可变荷载分项系数对于一般的刚(框)架，按承载能力极限状态设计时，构件和连接可33荷载效应组合的目的：找到最不利组合情形对构件和连接进行校核。分别按校核构件中出现的内力，寻求它们分别取可能的最大值时的组合进行校核。受弯构件：荷载效应组合的目的：找到最不利组合情形对构件和连接进行校核34压弯构件：压弯构件：35内力组合表内力组合表361柱间支撑

1.3支撑体系2屋盖支撑1柱间支撑1.3支撑体系2屋盖支撑37下层柱间支撑：吊车梁下部的柱间支撑1.3.1柱间支撑上层柱间支撑：吊车梁上部的柱间支撑刚性系杆刚性系杆下层柱间支撑上层柱间支撑垂直支撑下层柱间支撑：吊车梁下部的柱间支撑1.3.1柱间支撑上层柱381.柱间支撑的布置：1）每列柱都要设柱间支撑。2）多跨厂房的中列柱的柱间支撑要与边列柱的柱间支撑布置在同一柱间。3）下层柱间支撑一般宜布置在温度区段的中部，以减少纵向温度应力的影响。

4）上层柱间支撑除了要在下层柱间支撑布置的柱间设置外,还应当在每个温度区段的两端设置。5）每列柱顶均要布置刚性系杆。

1.柱间支撑的布置：39吊车梁工程实例格构柱吊车梁吊车梁工程实例格构柱吊车梁40格构柱吊车梁吊车梁格构柱吊车梁吊车梁412.柱间支撑的作用：1）承受并传递纵向水平荷载：作用于山墙上的风荷载、吊车纵向水平荷载、纵向地震力等。2）减少柱在平面外的计算长度。3)保证厂房的纵向刚度。2.柱间支撑的作用：423.柱间支撑的形式：(a)单层十字形；(b)人字形；(c)门形;(d)双层十字形下层柱间支撑的形式(a)十字形；(b)人字形；(c)V字形上层柱间支撑的形式3.柱间支撑的形式：(a)单层十字形；(b)人字形；(c)431.3.2屋盖支撑

屋盖上弦横向水平支撑屋盖下弦横向水平支撑屋盖下弦纵向水平支撑竖向支撑系杆1.3.2屋盖支撑屋盖上弦横向水平支撑44图2．16屋盖支撑作用示意图

1.保证屋盖结构的几何稳定性。

几何可变体系屋架侧倾几何不变体系屋架稳定1.3.2.1屋盖支撑的作用

图2．16屋盖支撑作用示意图几何可变体几何不变体1.3.45

2.保证屋盖的刚度和空间整体性

横向水平支撑是一个水平放置(或接近水平放置)的桁架,支座是柱或垂直支撑。纵向水平支撑：提高屋架平面内（横向）抗弯刚度，使框架协同工作，形成空间整体性，减少横向水平荷载作用下的变形。2.保证屋盖的刚度和空间整体性46

3.为弦杆提供适当的侧向支承点

支撑可作为屋架弦杆的侧向支承点，减小弦杆在屋架平面外的计算长度，保证受压上弦杆的侧向稳定，并使受拉下弦保持足够的侧向刚度。

4.承担并传递水平荷载

如传递风荷载、悬挂吊车水平荷载和地震荷载。5.保证结构安装时的稳定与方便

3.为弦杆提供适当的侧向支承点471.3.2.2屋盖支撑的布置

1.上弦横向水平支撑布置原则:在有檩条或只采用大型屋面板的屋盖中都应设置屋架上弦横向水平支撑，当有天窗架时，天窗架上弦也应设置横向水平支撑。

设置在房屋的两端,一般设在第一个柱间或设在第二个柱间,间距L0≤60m。1.3.2.2屋盖支撑的布置1.上弦横向水平支撑布置原48上弦横向水平支撑布置图上弦横向水平支撑布置图492.下弦横向水平支撑布置原则：当跨度L≥18m；设有悬挂式吊车起重量大于5吨；厂房内设有较大的振动设备。与上弦横向水平支撑布置在同一柱间。3.纵向水平支撑布置原则：厂房内设有托架，或有较大吨位的重级、中级工作制的桥式吊车；或有壁行吊车，或有锻锤等大型振动设备；以及当房屋较高，跨度较大，空间刚度要求高时。2.下弦横向水平支撑布置原则：3.纵向水平支撑布置原则50下弦水平支撑布置图下弦水平支撑布置图51

4.垂直支撑布置原则：所有房屋中均应设置垂直支撑。梯形屋架在跨度L≤30m，三角形屋架在跨度L≤24m时，仅在跨度中央设置一道。当跨度大于上述数值时宜在跨度1／3附近或天窗架侧柱外设置两道。梯形屋架不分跨度大小，其两端还应各设置一道，当有托架时则由托架代替。垂直支撑与上、下弦横向水平支撑布置在同一柱间。4.垂直支撑布置原则：52屋盖支撑布置图屋盖支撑布置图53屋架的垂直支撑布置屋架的垂直支撑布置54

5.系杆

刚性系杆：能承受拉力也能承受压力的系杆。柔性系杆：只能承受拉力的系杆。作用：为没有参与组成空间稳定体的屋架提供上下弦的侧向支承点。布置原则：在垂直支撑的平面内一般设置上下弦系杆；屋脊节点及主要支承节点处需设置刚性系杆，天窗侧柱处及下弦跨中或跨中附近设置柔性系杆；当屋架横向支撑设在端部第二柱间时，第一柱间所有系杆均应为刚性系杆。5.系杆55

各种支撑都是一个平面桁架，桁架的腹杆一般采用交叉斜杆。1.3.2.3屋盖支撑的杆件及支撑的计算原则竖腹杆：竖杆弦杆：相邻屋架弦杆兼作横向支撑桁架的弦杆腹杆

支撑桁架

斜腹杆：支撑1.3.2.3屋盖支撑的杆件及支撑的计算原则竖腹杆：56屋盖支撑受力比较小，一般不进行内力计算，杆件截面常按容许长细比来选。拉杆——单角钢压杆——双角钢当支撑桁架受力较大，应按桁架体系计算内力，按图示拉杆（压杆退出工作）计算并据以选择截面。

屋盖支撑受力比较小，一般不进行内力计算，杆件57

桁架的内力计算

1.4钢屋架设计桁架杆件的计算长度杆件截面型式一般构造要求与截面选择桁架的节点设计桁架施工图桁架的内力计算1.4钢屋架设计桁架杆件的58桁架是指由直杆在端部相互连接而组成的格子式结构。桁架中的杆件大部分情况下只受轴线拉力或压力。应力在截面上均匀分布，桁架用料经济，结构的自重小，易于构成各种外形以适应不同的用途。在工业与民用房屋建筑中，当跨度比较大时用梁作屋盖的承重结构是不经济的，这时都要用桁架。

1.4.1屋架外形及腹杆形式1.4.1.1桁架的应用桁架是指由直杆在端部相互连接而组成的格子式结构。桁架中的杆件591.4.1.2桁架的外形及腹杆形式

芬克式腹杆人字式腹杆豪式腹杆人字式腹杆再分式腹杆人字式腹杆交叉式腹杆三角形屋架梯形屋架平行弦屋架1.4.1.2桁架的外形及腹杆形式芬克式腹杆人字式腹杆豪式腹601.4.1.3确定桁架形式的原则

三角形屋架：适合于波形石棉瓦、瓦楞铁皮,坡度一般在1/3～1/2

梯形屋架：压型钢板和大型钢筋混凝土屋面板，坡度一般在1/2～1/8

1.满足使用要求：

1.4.1.3确定桁架形式的原则三角形屋架：适合于波形612.受力合理：

1）弦杆：使各节间弦杆的内力相差不太大。简支屋架外形与均布荷载下的抛物线形弯矩图接近时，各处弦杆内力才比较接近。2）腹杆：应使长杆受拉短杆受压，且腹杆数量宜少，腹杆总长度也应较小。2.受力合理：2）腹杆：应使长杆受拉短杆受压，且腹杆数62

单向斜杆式：斜腹杆受拉竖腹杆受压合理

斜腹杆受压竖腹杆受拉不合理

单向斜杆式：斜腹杆受拉斜腹杆受压63再分式腹杆∶减少受压上弦节间尺寸，避免节间的附加弯矩也减少了上弦杆在屋架平面内的长比。交叉式腹杆∶主要用于可能从不同方向受力的支撑体系。

再分式腹杆交叉式腹杆

再分式腹杆∶减少受压上弦节间尺寸，避再分式腹杆交叉式腹杆643.制造简单及运输与安装方便

杆件数量少，节点少，杆件尺寸划一及节点构造形式划一。平行弦桁架最容易符合上述要求。4.综合技术经济效果好

3.制造简单及运输与安装方便65三角形屋架下弦下沉，弦杆交角增大，方便制造，屋架重心降低，提高了稳定性。可有效降低屋架对支撑结构的推力。根据不同的条件桁架形式可以有很多变化三角形屋架下弦下沉，弦杆交角增大，方便制造，屋架重心降低，66

跨度L—工艺及使用要求高度H—经济、刚度、运输、坡度等

各种屋架中部高度：

三角形屋架：中部高度H≈(1/6～1/4)L

梯形屋架：中部高度H≈(1/10～1/6)L端部高度H0≈(1.8～2.1m)

1.4.3.4桁架主要尺寸的确定

1.4.3.4桁架主要尺寸的确定671.荷载分项系数及荷载组合系数按《建筑结构荷载规范》选取。2.按节点荷载作用下的铰接平面桁架分析内力，常用的内力分析方法有图解法、解析法、电算。具体分析时，可先分别计算全跨和半跨单位节点荷载作用下的内力，根据不同的荷载组合，列表计算。1.4.2桁架内力计算1.4.2桁架内力计算68计算内力系数计算内力系数693.节点刚性影响

节点刚性引起杆件次应力，次应力一般较小，不予考虑。但荷载很大的重型桁架有时需要计入次应力的影响。4.杆件的内力变号屋架中部某些杆件在全跨荷载时受拉，而在半跨荷载时可能受压。

半跨荷载：活荷载、雪荷载、积灰荷载、单侧施工3.节点刚性影响705.节间荷载作用的屋架将节间荷载分配到相邻的节点上，按只有节点荷载作用的屋架计算各杆内力。

5.节间荷载作用的屋架71直接承受节间荷载的弦杆为压弯构件（N，M）。局部弯矩M理论上应按弹性支座上的连续梁计算。M0为将上弦节间视为简支梁所得跨中弯矩。简化计算：直接承受节间荷载的弦杆为压弯构件（N，M）。M0为将上弦节72

计算长度概念：将端部有约束的压杆化作等效的两端铰接的理想轴心压杆。

(a)

(b)

(c)

杆端约束越强，杆件计算长度越短，临界荷载越高。

1.4.3桁架杆件的计算长度杆端约束越强，杆件计算长度越短，临界荷载越高。1.4731.影响钢屋架杆端约束大小的因素：

1）杆件轴力性质拉力使杆拉直，约束作用大，压力使杆件弯曲，约束作用微不足道。

2）杆件线刚度大小线刚度越大，约束作用越大，反之，约束作用越小。

3）与所分析杆直接刚性相连的杆件作用大，较远的杆件作用小。

1.4.3.1受压弦杆和单系腹杆的计算长度1.影响钢屋架杆端约束大小的因素：1.4.3.1受压弦杆74

2.杆件计算长度：桁架平面内计算长度

弦杆支座斜杆(节件长度）支座竖杆

中间腹杆

2.杆件计算长度：75屋架杆件的计算长度屋架杆件的计算长度76

桁架平面外计算长度弦杆（侧向支撑点间距离）

腹杆（节间长度）

单角钢腹杆和双角钢十字形腹杆，

绕最小主轴弯曲时杆轴处于斜平面内，其端部所受约束介于屋架平面内外的两种情况之间。

77平面内计算长度:平面外计算长度：考虑受力较小的杆件对受力大的杆件的“援助”作用。

1.4.3.2变内力压杆的计算长度平面内计算长度:平面外计算长度：考虑受力较小的杆件对受力大的78交叉腹杆中交叉点处构造：1）两杆不断开。2）一杆不断开，另一杆断开用节点板拼接。

1.4.3.3交叉腹杆中压杆的计算长度

1.4.3.3交叉腹杆中压杆的计算长度79

桁架平面内计算长度：

无论另一杆为拉杆或压杆，两杆互为支承点。

桁架平面外计算长度：拉杆可作为压杆的平面外支承点，压杆除非受力较小且不断开，否则不起侧向支点的作用。

GB50017规范中交叉腹杆中压杆的平面外计算长度计算公式：

桁架平面内计算长度：801）相交另一杆受压，两杆截面相同并在交叉点不中断2)相交另一杆受压，此另一杆在交叉点中断但以节点板搭接。1）相交另一杆受压，两杆截面相同并在交813）相交另一杆受拉，两杆截面相同并在交叉点不中断。4）相交另一杆受拉，此拉杆在交叉点中断但以节点板搭接。单层厂房钢结构概述课件82当此拉杆连续而压杆在交叉点中断但以节点板搭接。若或拉杆在桁架平面外的抗弯刚度时，式中，为节点之间的距离，为所计算杆内力，为相交另一杆内力，取绝对值。当此拉杆连续而压杆在交叉点中断但以节点板搭接。83容许长细比，查规范（GB50017)。当另一杆受拉，且两杆拉压力相同时，不论此拉杆是否中断，压杆的计算长度均为,当另一杆受压时，若两杆压力相同且不中断，计算长度为，若另一杆断开，则压杆的计算长度将大于。刚度要求：容许长细比，查规范（GB50017)。当另一杆受拉，且两杆拉84杆件截面选取的原则：

承载能力高，抗弯强度大，便于连接，用料经济通常选用角钢和T型钢

等强设计：

压杆对截面主轴具有相等或接近的稳定性。单轴对称截面绕对称轴屈曲时考虑扭转效应的换算长细比。

1.4.4杆件截面型式截面伸展壁厚较薄外表平整杆件截面选取的原则：等强设计：单轴85角钢杆件截面形式角钢杆件截面形式86受压弦杆：有节间荷载时受压弦杆：有节间荷载时87受拉弦杆：支座斜腹杆及竖杆：受拉弦杆：支座斜腹杆及竖杆：88其他腹杆：连接垂直支撑的竖杆：垂直支撑传力时竖杆不致产生偏心，方便吊装。其他腹杆：连接垂直支撑的竖杆：垂直支撑传力时竖89优点：耐腐蚀，经济性好（节省钢材12%～15%)。T型钢-屋架弦杆优点：耐腐蚀，经济性好（节省钢材12%～15%)。T型钢-90

屋架构造的一般要求1.同一榀屋架中，角钢的规格不超过5～6种最小角钢L45X4L56X36X4,L<18m的小角钢屋架不受此限。

1.4.5一般构造要求与截面选择1.4.5一般构造要求与截面选择912.屋架杆件中的填板。作用：保证两角钢共同工作。

间距：压杆拉杆数量：不小于2个。2.屋架杆件中的填板。92拉杆：强度，刚度压杆：强度，稳定，刚度。压弯构件：强度，稳定，刚度。双角钢压杆和轴对称放置的单角钢压杆绕对称轴失稳时的换算长细比可以用简化公式（2-6a～2-9b)计算。

1.4.5.1桁架杆件截面选择拉杆：强度，刚度1.4.5.1桁架杆件截面选择93单层厂房钢结构概述课件94任务：确定节点的构造，连接焊缝及节点承载力的计算。节点的构造应传力路线明确、简捷、制作安装方便。注意：节点板只在弦杆与腹杆之间传力，不直接参与传递弦杆内力，弦杆若在节点板处断开，应设置拼接角钢在两弦杆间直接传力。

1.4.6桁架节点设计任务：确定节点的构造，连接焊缝及节点承载力的计算。节点的构造951.节点设计的一般原则

⑴双角钢截面杆件在节点处以节点板相连，各杆轴线（型钢形心轴线）汇交于节点中心。

⑵角钢的切断面应与其轴线垂直，需要斜切以便使节点紧凑时只能切肢尖。1.4.6.1双角钢截面杆件的节点1.4.6.1双角钢截面杆件的节点96⑶如弦杆截面需变化，截面改变点应在节点上。⑷节点板上各杆件之间的间距a:

偏心力矩：-第i杆的线刚度当偏心e＞0.05h时考虑偏心对杆件产生的附加弯矩：受静载时，受动载时，⑶如弦杆截面需变化，截面改变点应在节点上。⑷节点板上各杆件97

2.节点板设计：

⑴形状简单、规则，如矩形、梯形

⑵梯形和平行弦屋架的节点半板厚度由腹杆最大内力确定，三角形屋架节点半板厚度由上弦杆内力决定。在一榀屋架中支座节点板厚度可以大2mm,其他节点板厚度相同。

2.节点板设计：98⑶节点板的拉剪破坏：第i段的拉剪折算系数第i段破坏线与拉力轴线的夹角第i段破坏面的截面积⑶节点板的拉剪破坏：第i段的拉剪折算系数第i段破坏线与拉力轴99单根腹杆的节点板按下式计算：节点板的有效宽度，当用螺栓连接时，应取净宽度板件厚度，应力扩散角，取30°。单根腹杆的节点板按下式计算：节点板的有效宽度，当用螺栓连接时100⑵对无竖腹杆的节点板，当节点板的稳定承载力可取为c为受压腹杆连接肢端面中点沿腹杆轴线方向由试验研究，桁架节点板在斜腹杆压力作用下的稳定：⑴对有竖腹杆的节点板，当在任何情况下不得大于

，至弦杆的净距离，t为节点板厚度。可不计算稳定,否则应进行稳定计算。时，时，⑵对无竖腹杆的节点板，当节点板的稳定承载力可取为c为受压腹杆1011）节点板边缘与腹杆轴线之间的夹角不小于30°2）斜腹杆与弦杆夹角应在30°～60°3）节点板的自由边长度与厚度之比不得大于，否则应沿自由边设加劲肋。用上述方法计算桁架节点板强度和稳定的要求在任何情况下，不得大于当时，应进行稳定计算1）节点板边缘与腹杆轴线之间的夹角不小于30°，否则应沿自由102

3.节点的构造与计算

3.节点的构造与计算103⑴一般节点

节点无集中荷载也无弦杆拼接的节点。①腹杆与节点板间的传力--两侧角焊缝（L形围焊缝，三面围焊缝），按受轴心力角钢的角焊缝计算。②弦杆与节点板间角焊缝只传递差值，按下式计算其焊缝长度。⑴一般节点104肢背焊缝：肢尖焊缝：肢背焊缝：肢尖焊缝：105⑵有集中荷载的节点节点板伸出

槽焊缝“K”—假定只传递P力，按两条角焊缝（焊脚尺寸为0.5t）计算所需的长度。

“A”焊缝—传递弦杆两端内力差△N=N1-N2和偏心力矩△M=△N·e。焊缝两端的最大合成应力：

⑵有集中荷载的节点106节点板部分伸出

当“A”焊缝强度不足时，采用节点板伸出方案，肢尖“A”与肢背“B”两条焊缝传递弦杆与节点板间内力，

P较小，近似按只承受轴力时的肢尖和肢背的分配系数将节点板部分伸出P较小，近似按只承受轴力时的肢尖和肢背的分配107⑶下弦跨中拼接节点

①构造：拼接角钢采用与弦杆相同的规格，切去竖肢及切去直角边棱，安装螺栓，拼接角钢与节点板各焊于不同的连接单元。⑶下弦跨中拼接节点108②焊缝计算弦杆自身拼接焊缝（“C”焊缝），传递两侧弦杆内力的较小值N,考虑到截面形心处的力与拼接角钢两侧的焊缝近于等距，N力由两根拼接角钢的四条焊缝平分传递。弦杆和连接角钢连接一侧的焊缝长度为：拼接角钢长度为②焊缝计算拼接角钢长度为109内力较大一侧的下弦杆与节点板间的焊缝传递弦杆内力之差△N,如△N过小则取弦杆较大内力的15%，内力较小一侧弦杆与节点板间焊缝参照传力一侧采用。弦杆与节点板一侧的焊缝强度验算：内力较大一侧的下弦杆与节点板间的焊缝传递弦杆内力之差△N,如110⑷上弦跨中拼接节点

①构造：拼接角钢的弯折角用热弯形成。安装螺栓2个。

②计算：弦杆和拼接角钢间焊缝算法与下弦跨中节点相同，弦杆和节点板间焊缝算法与上弦节点相同。⑷上弦跨中拼接节点111⑸支座节点

屋架与柱子的连接可以设计成铰接或刚接。⑸支座节点112屋架与柱的刚接：刚接节点连接焊缝传递内力由以下两部分组成：①屋面荷载产生的横梁端反力，②横梁端弯矩在上下弦轴线处产生的附加水平力、附加竖向反力，下弦处的水平力中还应包括框架内力组合的相应水平剪力。屋架与柱的刚接：113⑴梯形屋架支座节点节点板加劲肋底板锚栓加劲肋作用：提高支座节点的侧向刚度，使支座底版受力均匀，减少底版弯矩⑴梯形屋架支座节点节点板加劲肋作用：114支座节点力的传递路线为：

节点板

H形焊缝底板

屋架杆件合力RL形焊缝加劲肋

支座节点力的传递路线为：节点板H形焊缝底板屋架杆件L形115⑵支座节点的计算：①底板：

底板面积：

底板厚度：按均布荷载下板的抗弯计算，将基础反力看成均布荷载q,底板被节点板和加劲肋分成4块两相邻边支撑的板，其单位宽度的弯矩为：⑵支座节点的计算：底板厚度：按均布荷载下板的抗弯116②加劲肋：按悬臂梁计算，固端截面的剪力固端截面弯矩③加劲肋与节点板间竖向焊缝L:焊缝受力：焊缝验算：②加劲肋：按悬臂梁计算，固端截面的剪力固端截面弯矩③加劲肋与117④支座节点板、加劲肋与支座底板的水平焊缝：传递全部反力R。④支座节点板、加劲肋与支座底板的水平焊缝：118

⑴在图纸左上部绘制索引图。对称桁架，一半注明杆件几何长度，另一半注明杆件内力。梯形屋架L≥24m，三角形L≥15m,应予起拱f=L/500。⑵施工祥图中，主要图面用以绘制屋架的正立面图，上下弦的平面图，侧面图，安装节点及特殊零件大样图，材料表。比例尺：杆件轴线为

1：20～1：30，节点为1：10～1：15。⑶定位尺寸：轴线至肢背的距离，节点中心至腹杆等杆件近端的距离，节点中心至节点板上、下、左、右的距离。螺孔位置要符合型钢线距表和螺栓排列规定距离要求，焊缝应注明尺寸。

1.4.7桁架节点施工图1.4.7桁架节点施工图119⑷各零件要进行详细编号，按主次、上下、左右顺序进行。⑸施工图中的文字说明应包括不易用图表达以及为了简化图面而易于用文字集中说明的内容，如：钢材标号、焊条型号、焊缝形式和质量等级、图中未注明的焊缝和螺栓孔尺寸以及防腐、运输和加工要求。⑷各零件要进行详细编号，按主次、上下、左右顺序进行。120吊车梁的荷载吊车梁的截面组成吊车梁的连接吊车梁截面的验算

1.6吊车梁的设计吊车梁的荷载1.6吊车梁的设计121

竖向荷载:PPP纵向水平荷载:TcTcTcTT横向水平荷载:T吊车荷载的传递路径

1.6.1吊车梁的荷载竖向荷载:PPP纵向水平荷载:TcTcTcTT横向水平122(1)吊车竖向荷载（最大轮压）作用在吊车梁上的最大轮压设计值:Pk,max—吊车最大轮压标准值,查吊车手册。α--动力系数(1)吊车竖向荷载（最大轮压）作用在吊车梁上的最大轮压设计值123(2)吊车横向水平力依《建筑结构荷载规范》(GB50009)的规定，作用于每个轮压处的水平力设计值：Q—吊车额定起重量n--桥式吊车的总轮数Q’--小车重量g—重力加速度(2)吊车横向水平力依《建筑结构荷载规范》(GB5000124

吊车工作级别为A6～A8时，吊车运行时摆动引起的水平力比刹车更为不利,钢结构设计

规范(GB50017)规定：吊车横向水平力标准值：

0.1软钩吊车

α1=0.15抓斗或磁盘吊车0.2硬钩吊车吊车工作级别为A6～A8时，吊车运行时摆动125吊车梁的荷载吊车竖向荷载标准值为吊车最大轮压；吊车横向水平荷载可按小车重量和额定最大起重量百分数确定（软钩/硬钩4-10%），计算重级或特重级工作制吊车梁或桁架及其制动结构的强度、稳定性以及连接的强度时，应乘以增大系数αT；吊车纵向水平荷载按一侧轨道所有刹车轮的最大轮压之和的10%采用；主要荷载吊车梁的荷载吊车竖向荷载标准值为吊车最大轮压；主要荷载126吊车梁或桁架走道板活荷载2.kN/m2/积灰荷载0.3-1.0kN/m2；结构自重(吊车梁或桁架/轨道/制动系统/连接件等)的影响可通过采用弯矩和剪力的放大系数βw近似地考虑；吊车梁承受的其它荷载，如悬挂其它设备、隔热板、露天栈桥的风、雪荷载及设备振动引起的荷载动力效应等。次要荷载计算吊车梁或桁架的强度、稳定性或连接的强度时，应采用荷载设计值并乘以动力系数（1.05/1.1）；变形和疲劳计算采用荷载标准值，且不乘动力系数荷载动力系数吊车梁或桁架走道板活荷载2.kN/m2/积灰荷载0.3-1.127一般按两台吊车的最大起重量进行设计，有可靠根据时按实际情况设计；设计应根据工艺提供的资料确定吊车工作级别；吊车梁或桁架的形式应根据吊车起重量大小、吊车梁或桁架跨度及吊车工作级别确定，对重级工作制吊车宜设置制动结构；一般设计规定重级和特重级工作制吊车的吊车梁与制动结构及柱的连接、大跨度吊车梁现场拼接应优先采用高强螺栓；跨度>=24m的吊车梁或桁架，制作时宜按跨度的1/1000起拱；分段制作、工地地面拼装、整根吊装。

一般按两台吊车的最大起重量进行设计，有可靠根据时按实际情况设128单轴对称工字形截面带制动梁的吊车梁带制动桁架的吊车梁1.单轴对称工字形截面:Q≤30t，L≤6m，A1～

A5级

1.6.2吊车梁的截面组成单轴对称工字形截面带制动梁的吊车梁带制动桁架的吊车梁1.单1292.带制动梁的吊车梁：竖向荷载

吊车梁横向水平荷载

制动桁架2.带制动梁的吊车梁：竖向荷载吊车梁1303.带制动桁架的吊车梁:

竖向荷载

吊车梁横向水平荷载

制动桁架L≥12m(A6～A8)L≥18m(A1～A5)增设辅助桁架、水平支撑和垂直支撑。3.带制动桁架的吊车梁:竖向荷载吊车梁横向水131制动桁架吊车梁制动桁架吊车梁1321.吊车梁上翼缘与柱的连接2.吊车梁上翼缘与制动结构连接：高强螺栓连接抗疲劳性能好，施工方便。

板铰连接保证吊车梁为简支

1.6.3吊车梁的连接1.吊车梁上翼缘2.吊车梁上翼缘与制动结构连接：高强螺栓连1333.吊车梁支座：1）简支吊车梁支座：(a)平板支座(b)凸缘支座2）连续吊车梁支座：3.吊车梁支座：134(a)平板支座①支座加劲肋②支座垫板：厚度t≥16mm④缺点：柱受到吊车竖向荷载引起的较大扭矩作用。③传力板(a)平板支座①支座加劲肋②支座垫板：④缺点：③传力板135(b)凸缘支座①支座加劲肋②弹簧板③优点：e较小，柱受到吊车较小的扭矩作用。(b)凸缘支座①支座加劲肋②弹簧板③优点：136

1.6.4吊车梁的截面验算

强度验算整体稳定验算刚度验算疲劳验算1.6.4吊车梁的截面验算1371.加强上翼缘吊车梁受压区：

A点最不利受拉区：W’ny—吊车梁上翼缘截面对y轴的净截面抵抗矩。1.6.4.1强度计算1.加强上翼缘吊车梁受压区：A点最不利受拉区：W’ny—吊1382.带制动梁的吊车梁A点最不利W’ny1—制动梁截面对其形心轴y1的净截面抵抗矩。2.带制动梁的吊车梁A点最不利W’ny1—制动梁截面对其139设有制动结构的吊车梁，侧向弯曲刚度很大，整体稳定得到保证，不需验算。加强上翼缘的吊车梁，应按下式验算其整体稳定。-依梁在最大刚度平面内弯曲所确定的整体稳定系数1.6.4.2整体稳定验算设有制动结构的吊车梁，侧向弯曲刚度很大，整体稳定得到保证，不140按效应最大的一台吊车的荷载标准值计算，且不乘动力系数。竖向挠度：水平挠度：1.6.4.3刚度验算按效应最大的一台吊车的荷载标准值计算，且不乘动力系数。竖向挠141Mkx—竖向荷载标准值作用下梁的最大弯矩,Mky—跨内一台起重量最大吊车横向水平荷载标准值作用下所产生的最大弯矩，Iy1——制动结构截面对形心轴Y1的毛截面惯性

矩。对制动桁架应考虑腹杆变形的影响，Iyl乘以0.7的折减系数。Mkx—竖向荷载标准值作用下梁的最大弯矩,142

构造上：

选用合适的钢材标号和冲击韧性要求。构造细部选用疲劳强度高的连接形式。

例：对于A6~A8级和起重量Q≥50t的A4，A5级吊车粱，其腹板与上翼缘的连接应采用焊透的K形焊缝。1.6.4.4疲劳验算构造上：1.6.4.4疲劳验算143A6～A8级吊车梁应进行疲劳验算1.受拉翼缘的连接焊缝处12.受拉区加劲肋端部23.受拉翼缘与支撑连接处的主体金属34.连接的角焊缝4A6～A8级吊车梁应进行疲劳验算1.受拉翼缘的连接焊缝处12144采用一台起重量最大吊车的荷载标准值，不计动力系数，按常幅疲劳问题计算。

αfΔσ≤[Δσ]

Δσ—应力幅，Δσ=σmax-σmin；[Δσ]—循环次数n=2×106次时的容许应力幅，按表2-11取用；αf—欠载效应的等效系数采用一台起重量最大吊车的荷载标准值，不计动力系数，按常幅疲劳145吊车梁连接与构造机械加工：砂轮打磨、刨铲需机械加工的部位： 对接焊缝引弧板切割处 重级工作制吊车梁受拉翼缘/腹板对接焊缝表面 重级工作制吊车梁受拉翼缘板边缘机械加工部位受拉翼缘上不宜采用焊接连接其它构件受拉翼缘吊车梁连接与构造机械加工：砂轮打磨、刨铲机械加工部位受拉翼缘146演讲完毕，谢谢观看！演讲完毕，谢谢观看！147

1.1结构形式和结构布置1.2计算原理1.3支撑体系1.4屋盖结构1.5吊车梁设计单层厂房钢结构12/16/2022148单层厂房钢结构12/14/20221

一般说明

1.1结构形式和结构布置一般说明1.1结构形式和结构布置1491.1.1一般说明重型厂房的组成：

柱、屋架、吊车梁、天窗架、支撑。（图2-1示）重型厂房结构形式：单层刚(框)架多层刚架1.1.1一般说明重型厂房的组成：重型厂房结构形式：150柱屋架吊车梁天窗架柱间支撑柱屋架吊车梁天窗架柱间支撑151屋盖结构体系：钢屋架—大型屋面板结构体系钢屋架—檩条—轻型屋面板结构体系横梁—檩条—轻型屋面板结构体系吊车的工作制等级与工作级别的对应关系工作制等级轻级中级重级特重级工作级别A1～A3A4,A5A6,A7A8（按照吊车使用的频繁程度）屋盖结构体系：钢屋架—大型屋面板结构体系钢屋架—檩条—轻1521.影响柱网布置因素：1）生产工艺流程要求：2）结构上的要求：在保证厂房具有必需的刚度和强度的同时，注意柱距和跨度的类别尽量少些，以利施工。

3）经济要求：4）模数要求：柱距L的取值:一般地，在跨度不小于30m、高度不小于14m、吊车额定起重量不小于50t时，柱距取12m较为经济;参数较小的厂房取6m柱距较为合适。如果采用轻型围护结构，则取大柱距15m，18m及24m较适宜。1.1.1.1柱网布置和计算单元1.1.1.1柱网布置和计算单元153图2-2柱网布置计算单元图2-2柱网布置计算单元154

2.温度收缩缝:超出表2-2中数值时,应考虑温度应力和温度变形的影响

结构情况

纵向温度区段(垂直屋架或构架跨度方向)横向温度区段(屋架或构架跨度方向)柱顶为刚接柱顶为铰接采暖房屋和非采暖地区的房屋热车间和采暖地区的非采暖房屋露天结构

220120150180100125120----

温度区段长度表(m)表2-22.温度收缩缝:纵向温度区段(垂直屋架或构架跨度方155拔柱：由于工艺要求或其它原因，有时需要将柱距局部加大。如图2．2中，在纵向轴线B与横向轴线L相交处不设柱子，因而导致轴线k和m之间的柱距增大，这种情形有时形象地称为拔柱。托架（托梁）：上承屋架，下传柱子。拔柱：由于工艺要求或其它原因，有时需要将柱距局部加大。如图2156托架与屋架的连接叠接：构造简单，便于施工，但托架（托梁）受扭。

平接：可以有效地减轻托架（托梁）受扭的不利影响，较常用。托架与屋架的连接平接：可以有效地减轻托架（托梁）受扭157托梁与屋架的连接托梁与屋架的连接1581.1.1.2横向框架及其截面选择

横向框架梁与柱的连接形式：刚接框架：（a)、（b）横梁与柱子的刚接连接铰接框架：（c）横梁与柱子的铰接连接。（a）（b）（c）1.1.1.2横向框架及其截面选择横向框架梁与柱的连接159柱脚刚接：可以削减上柱柱顶的弯矩值，增大横向框架的刚度。铰接框架：横梁与柱子铰接，适用于吊车起重量不很大的轻型维护结构。

刚接框架：横梁与柱子刚接。适用于设有双层吊车，装备硬钩吊车等的单跨重型厂房。单层厂房钢结构概述课件160阶梯形柱：上段柱：实腹式,格构式。下段柱：缀条格构式。分离式柱：吊车肢,屋盖肢

优点：减小两肢在框架平面内的计算长度,两肢分别单独承担荷载。阶梯形柱：上段柱：实腹式,格构式。优点：减小两肢在框架平面161阶梯形下柱的常见截面形式：图2-6双肢格构式柱阶形柱的上柱起重量较小的边柱起重量≤50t的中柱起重量＞50t的中柱起重量较大的边柱特大型厂房的下柱阶梯形下柱的常见截面形式：图2-6双肢格构式柱阶形柱的162A6一A8级吊车的单跨厂房

柱子与基础刚性连接

纵向刚度

横向刚度

柱间支撑

屋架与柱子刚性连接

A6一A8级吊车的单跨厂房柱子与基础刚性连接纵向刚度163

双臂肩梁：刚度大，整体性好，适宜用于柱截面宽度较大（不小于900mm)的情形。肩梁：将各阶柱段连在一起。肩梁

单臂肩梁（图2-7a）

双臂肩梁（图2-7a）构造要求：肩梁惯性矩宜大于上柱的惯性矩，其线刚度与下柱单肢线刚度之比一般宜不小于25，其高跨比可控制在0.35～0.5之间。肩梁：将各阶柱段连在一起164单层厂房钢结构概述课件165单层厂房钢结构概述课件166荷载计算刚架内力计算

1.2计算原理1.2计算原理167计算单元简化单层房屋结构

平面桁架

计算单元简化单层房屋结构平面168

横向框架的结构体系框架尺寸

横向框架的跨度：厂房纵向定位轴线间的距离，一般采用6m的倍数，12m/18m/24m/30m/36m

L=Lk+λ1+λ2其中Lk为吊车梁的跨度；λ为柱轴线到吊车轨道中心的距离λ=A+B+C

横向框架的高度：厂房室内地坪至屋架下弦的净空尺寸，

He=Hu+Hr+(200~300mm)横向框架的结构体系框架尺寸横向框架的跨度：横向框架169单层厂房钢结构概述课件170平面框架假定横向框架承受结构的竖向力和横向水平力，一般情况下，各榀横向框架受力及位移情况基本相同，结构空间作用不明显，为计算方便，以平面框架为横向框架计算的基本单元，忽略结构的空间作用。有必要时，才对结构进行空间分析。纵向柱距相等时，仅需取一榀框架计算钢屋架可简化为实腹梁，等效惯性矩为 IB=(A1y12+A2y22)K格构式框架柱可等效为实腹柱。等效惯性矩为IC=0.9IC0平面框架假定横向框架承受结构的竖向力和横向水平力，一般情171单层厂房钢结构概述课件172横向框架构件刚度比超静定体系内力分布与各构件刚度比有关。设计时一般可假定：上、下柱截面惯性矩之比为：边柱I1:I3=4.5~15；中柱I2:I4=8~25；中柱、边柱下柱惯性矩之比：I2:I1=1.2~12；横梁与边柱下柱惯性矩之比：IB:I1=1.2~12；最终选定截面若与初选截面相差较大，应按最终选定截面重新进行内力分析横向框架构件刚度比超静定体系内力分布与各构件刚度比有关。设计1731.永久荷载（恒载）屋面恒载檩条自重屋架、其它构件自重和围护结构自重2.可变荷载（活载）

屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载、风荷载及吊车荷载。3.施工荷载1.2.1荷载计算屋面恒载2.可变荷载（活载）1.2.1荷载计算174

风荷载：标准值：

μz–风压高度变化系数μs—体型系数βz—风振系数风荷载标准值Wk是沿垂直建筑物表面方向作用的，为方便将其投影到水平上。刚架计算单元宽b、跨度方向长为h范围内风荷载应合力为：

投影到水平面上的值Po为：

风荷载：标准值：刚架计算单元宽b、跨度方向长为h175为简化计算，引入当量惯性矩将格构式拄和屋架换算为实腹式构件进行内力分析。

当量惯性矩：1.2.2刚架内力计算

Aα和Aβ—分别为格构柱两肢（或屋架上下两弦）截面积

Xα和Xβ—格构式柱两肢（屋架上下两弦）的截面形心到格构式柱截面中性轴的距离。

µ—反映剪力和几何形状的修正系数。µ=0.9平行弦µ=0.8上弦坡度i=0.1µ=0.7上弦坡度i=0.1251.2.2刚架内力计算Aα和Aβ—分别为格构柱两肢176对于屋架：其当量惯性矩为：

h—为上下两弦截面形心之间的距离。屋架尺寸未定时，可按下式估算其当量惯性矩。

Mmax—简支屋架在屋面荷载作用下的跨中弯矩。f—弦杆抗拉强度设计值。对于屋架：其当量惯性矩为：177内力分析：依叠加原理，内力分析只需针对几种基本类型进行。

单跨刚架：（1）永久荷载；（2）屋面活荷载；（3）左风（右风荷载）；（4）吊车左（右）刹车力；（5）吊车小车靠近左（右）时的重力。手算或电算内力分析：178按照《建筑结构荷载规范》(GB50009)的规定，结构设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态，依照组合规则进行荷载效应的组合，并取最不利组合进行设计。1.2.3内力组合原则按照《建筑结构荷载规范》(GB50009)的规定，结构设计179对于一般的刚(框)架，按承载能力极限状态设计时，构件和连接可取下列简化公式中的最不利值确定：SGK、SQK—按规范规定的标准值算得的永久荷载效应和可变荷载效应

γG、γQ—永久荷载分项系数和可变荷载分项系数对于一般的刚(框)架，按承载能力极限状态设计时，构件和连接可180荷载效应组合的目的：找到最不利组合情形对构件和连接进行校核。分别按校核构件中出现的内力，寻求它们分别取可能的最大值时的组合进行校核。受弯构件：荷载效应组合的目的：找到最不利组合情形对构件和连接进行校核181压弯构件：压弯构件：182内力组合表内力组合表1831柱间支撑

1.3支撑体系2屋盖支撑1柱间支撑1.3支撑体系2屋盖支撑184下层柱间支撑：吊车梁下部的柱间支撑1.3.1柱间支撑上层柱间支撑：吊车梁上部的柱间支撑刚性系杆刚性系杆下层柱间支撑上层柱间支撑垂直支撑下层柱间支撑：吊车梁下部的柱间支撑1.3.1柱间支撑上层柱1851.柱间支撑的布置：1）每列柱都要设柱间支撑。2）多跨厂房的中列柱的柱间支撑要与边列柱的柱间支撑布置在同一柱间。3）下层柱间支撑一般宜布置在温度区段的中部，以减少纵向温度应力的影响。

4）上层柱间支撑除了要在下层柱间支撑布置的柱间设置外,还应当在每个温度区段的两端设置。5）每列柱顶均要布置刚性系杆。

1.柱间支撑的布置：186吊车梁工程实例格构柱吊车梁吊车梁工程实例格构柱吊车梁187格构柱吊车梁吊车梁格构柱吊车梁吊车梁1882.柱间支撑的作用：1）承受并传递纵向水平荷载：作用于山墙上的风荷载、吊车纵向水平荷载、纵向地震力等。2）减少柱在平面外的计算长度。3)保证厂房的纵向刚度。2.柱间支撑的作用：1893.柱间支撑的形式：(a)单层十字形；(b)人字形；(c)门形;(d)双层十字形下层柱间支撑的形式(a)十字形；(b)人字形；(c)V字形上层柱间支撑的形式3.柱间支撑的形式：(a)单层十字形；(b)人字形；(c)1901.3.2屋盖支撑

屋盖上弦横向水平支撑屋盖下弦横向水平支撑屋盖下弦纵向水平支撑竖向支撑系杆1.3.2屋盖支撑屋盖上弦横向水平支撑191图2．16屋盖支撑作用示意图

1.保证屋盖结构的几何稳定性。

几何可变体系屋架侧倾几何不变体系屋架稳定1.3.2.1屋盖支撑的作用

图2．16屋盖支撑作用示意图几何可变体几何不变体1.3.192

2.保证屋盖的刚度和空间整体性

横向水平支撑是一个水平放置(或接近水平放置)的桁架,支座是柱或垂直支撑。纵向水平支撑：提高屋架平面内（横向）抗弯刚度，使框架协同工作，形成空间整体性，减少横向水平荷载作用下的变形。2.保证屋盖的刚度和空间整体性193

3.为弦杆提供适当的侧向支承点

支撑可作为屋架弦杆的侧向支承点，减小弦杆在屋架平面外的计算长度，保证受压上弦杆的侧向稳定，并使受拉下弦保持足够的侧向刚度。

4.承担并传递水平荷载

如传递风荷载、悬挂吊车水平荷载和地震荷载。5.保证结构安装时的稳定与方便

3.为弦杆提供适当的侧向支承点1941.3.2.2屋盖支撑的布置

1.上弦横向水平支撑布置原则:在有檩条或只采用大型屋面板的屋盖中都应设置屋架上弦横向水平支撑，当有天窗架时，天窗架上弦也应设置横向水平支撑。

设置在房屋的两端,一般设在第一个柱间或设在第二个柱间,间距L0≤60m。1.3.2.2屋盖支撑的布置1.上弦横向水平支撑布置原195上弦横向水平支撑布置图上弦横向水平支撑布置图1962.下弦横向水平支撑布置原则：当跨度L≥18m；设有悬挂式吊车起重量大于5吨；厂房内设有较大的振动设备。与上弦横向水平支撑布置在同一柱间。3.纵向水平支撑布置原则：厂房内设有托架，或有较大吨位的重级、中级工作制的桥式吊车；或有壁行吊车，或有锻锤等大型振动设备；以及当房屋较高，跨度较大，空间刚度要求高时。2.下弦横向水平支撑布置原则：3.纵向水平支撑布置原则197下弦水平支撑布置图下弦水平支撑布置图198

4.垂直支撑布置原则：所有房屋中均应设置垂直支撑。梯形屋架在跨度L≤30m，三角形屋架在跨度L≤24m时，仅在跨度中央设置一道。当跨度大于上述数值时宜在跨度1／3附近或天窗架侧柱外设置两道。梯形屋架不分跨度大小，其两端还应各设置一道，当有托架时则由托架代替。垂直支撑与上、下弦横向水平支撑布置在同一柱间。4.垂直支撑布置原则：199屋盖支撑布置图屋盖支撑布置图200屋架的垂直支撑布置屋架的垂直支撑布置201

5.系杆

刚性系杆：能承受拉力也能承受压力的系杆。柔性系杆：只能承受拉力的系杆。作用：为没有参与组成空间稳定体的屋架提供上下弦的侧向支承点。布置原则：在垂直支撑的平面内一般设置上下弦系杆；屋脊节点及主要支承节点处需设置刚性系杆，天窗侧柱处及下弦跨中或跨中附近设置柔性系杆；当屋架横向支撑设在端部第二柱间时，第一柱间所有系杆均应为刚性系杆。5.系杆202

各种支撑都是一个平面桁架，桁架的腹杆一般采用交叉斜杆。1.3.2.3屋盖支撑的杆件及支撑的计算原则竖腹杆：竖杆弦杆：相邻屋架弦杆兼作横向支撑桁架的弦杆腹杆

支撑桁架

斜腹杆：支撑1.3.2.3屋盖支撑的杆件及支撑的计算原则竖腹杆：203屋盖支撑受力比较小，一般不进行内力计算，杆件截面常按容许长细比来选。拉杆——单角钢压杆——双角钢当支撑桁架受力较大，应按桁架体系计算内力，按图示拉杆（压杆退出工作）计算并据以选择截面。

屋盖支撑受力比较小，一般不进行内力计算，杆件204

桁架的内力计算

1.4钢屋架设计桁架杆件的计算长度杆件截面型式一般构造要求与截面选择桁架的节点设计桁架施工图桁架的内力计算1.4钢屋架设计桁架杆件的205桁架是指由直杆在端部相互连接而组成的格子式结构。桁架中的杆件大部分情况下只受轴线拉力或压力。应力在截面上均匀分布，桁架用料经济，结构的自重小，易于构成各种外形以适应不同的用途。在工业与民用房屋建筑中，当跨度比较大时用梁作屋盖的承重结构是不经济的，这时都要用桁架。

1.4.1屋架外形及腹杆形式1.4.1.1桁架的应用桁架是指由直杆在端部相互连接而组成的格子式结构。桁架中的杆件2061.4.1.2桁架的外形及腹杆形式

芬克式腹杆人字式腹杆豪式腹杆人字式腹杆再分式腹杆人字式腹杆交叉式腹杆三角形屋架梯形屋架平行弦屋架1.4.1.2桁架的外形及腹杆形式芬克式腹杆人字式腹杆豪式腹2071.4.1.3确定桁架形式的原则

三角形屋架：适合于波形石棉瓦、瓦楞铁皮,坡度一般在1/3～1/2

梯形屋架：压型钢板和大型钢筋混凝土屋面板，坡度一般在1/2～1/8

1.满足使用要求：

1.4.1.3确定桁架形式的原则三角形屋架：适合于波形2082.受力合理：

1）弦杆：使各节间弦杆的内力相差不太大。简支屋架外形与均布荷载下的抛物线形弯矩图接近时，各处弦杆内力才比较接近。2）腹杆：应使长杆受拉短杆受压，且腹杆数量宜少，腹杆总长度也应较小。2.受力合理：2）腹杆：应使长杆受拉短杆受压，且腹杆数209

单向斜杆式：斜腹杆受拉竖腹杆受压合理

斜腹杆受压竖腹杆受拉不合理

单向斜杆式：斜腹杆受拉斜腹杆受压210再分式腹杆∶减少受压上弦节间尺寸，避免节间的附加弯矩也减少了上弦杆在屋架平面内的长比。交叉式腹杆∶主要用于可能从不同方向受力的支撑体系。

再分式腹杆交叉式腹杆

再分式腹杆∶减少受压上弦节间尺寸，避再分式腹杆交叉式腹杆2113.制造简单及运输与安装方便

杆件数量少，节点少，杆件尺寸划一及节点构造形式划一。平行弦桁架最容易符合上述要求。4.综合技术经济效果好

3.制造简单及运输与安装方便212三角形屋架下弦下沉，弦杆交角增大，方便制造，屋架重心降低，提高了稳定性。可有效降低屋架对支撑结构的推力。根据不同的条件桁架形式可以有很多变化三角形屋架下弦下沉，弦杆交角增大，方便制造，屋架重心降低，213

跨度L—工艺及使用要求高度H—经济、刚度、运输、坡度等

各种屋架中部高度：

三角形屋架：中部高度H≈(1/6～1/4)L

梯形屋架：中部高度H≈(1/10～1/6)L端部高度H0≈(1.8～2.1m)

1.4.3.4桁架主要尺寸的确定

1.4.3.4桁架主要尺寸的确定2141.荷载分项系数及荷载组合系数按《建筑结构荷载规范》选取。2.按节点荷载作用下的铰接平面桁架分析内力，常用的内力分析方法有图解法、解析法、电算。具体分析时，可先分别计算全跨和半跨单位节点荷载作用下的内力，根据不同的荷载组合，列表计算。1.4.2桁架内力计算1.4.2桁架内力计算215计算内力系数计算内力系数2163.节点刚性影响

节点刚性引起杆件次应力，次应力一般较小，不予考虑。但荷载很大的重型桁架有时需要计入次应力的影响。4.杆件的内力变号屋架中部某些杆件在全跨荷载时受拉，而在半跨荷载时可能受压。

半跨荷载：活荷载、雪荷载、积灰荷载、单侧施工3.节点刚性影响2175.节间荷载作用的屋架将节间荷载分配到相邻的节点上，按只有节点荷载作用的屋架计算各杆内力。

5.节间荷载作用的屋架218直接承受节间荷载的弦杆为压弯构件（N，M）。局部弯矩M理