钢结构构造与识图（第2版） 课件 单元17 普通钢桁架屋架构造与识图

教学要点☆知识点□钢桁架屋架形式、特征和适用范围、主要尺寸

□钢桁架屋架托架、天窗架

□钢桁架屋架支撑体系作用、种类、布置□钢桁架屋架杆件截面形式□钢桁架屋架节点构造单元17普通钢桁架屋架构造与识图一、钢桁架屋架的构造二、屋盖结构支撑体系三、杆件截面的选择四、屋架节点构造单元17普通钢桁架屋架构造与识图钢桁架结构钢筋砼屋架木屋架首选---钢桁架屋架钢屋架常用图集（结构系列）钢屋架常用图集（结构系列）钢屋架常用图集（建筑系列）三角形钢屋架施工图梯形钢屋架施工图一、钢桁架屋架的构造（一）屋架的形式1、形式分类钢桁架屋架是单层厂房常用屋盖形式之一

1

2

3

4

51

柱；2

屋架；3

吊车梁；4

天窗架；5

柱间支撑单层厂房构造简图屋架的形式主要有三角形、梯形、平行弦和人字形

1

2

3

4

51、形式分类一、钢桁架屋架的构造（一）屋架的形式钢桁架屋架形式选择考虑因素如下：

房屋用途受力性能施工和运输方便

2、形式选择一、钢桁架屋架的构造（一）屋架的形式钢桁架屋架的特征及适用范围按以下顺序介绍：

三角形屋架梯形屋架人字型屋架平行弦屋架

一、钢桁架屋架的构造（二）屋架特征和适用范围三角形屋架（图17-1a～d）适用于：屋面坡度较大的有檩屋盖结构

坡度一般在1/3～1/6。屋架与柱通常铰接。（图17-1e、f）坡度较小时，折线式上弦或折线式下弦

一、钢桁架屋架的构造（二）屋架特征和适用范围三角形屋架三角形屋架的腹杆常采用芬克式（图17-1a、b）和人字式（图17-1d、f）

芬克式：腹杆较多，压杆短，拉杆长，可分为两榀屋架和一根直杆。

人字式：腹杆较少但较长，只适用于跨度较小的的情况；但抗震好。

单斜式：（图17-1c）腹杆长度和节点数目较多。仅适于下弦设天棚。

处理好檩距和上弦节点的位置关系一、钢桁架屋架的构造（二）屋架特征和适用范围梯形屋架

梯形屋架(图17-2a～d)适用于：屋面坡度较为平缓的无檩屋盖结构。梯形屋架与柱可采用刚接或铰接，刚接可提高房屋横向刚度当屋架支承在钢筋混凝土柱或砖柱上时，只能铰接。一、钢桁架屋架的构造（二）屋架特征和适用范围梯形屋架

梯形屋架腹杆可用人字式（图17-2c、d）、单斜式（图17-2a）和再分式

人字式又分为两种：下承式；上承式。——按支座端斜杆与弦杆组成的支承点位置；一、钢桁架屋架的构造（二）屋架特征和适用范围梯形屋架人字式又分为两种：下承式；上承式。——屋架与柱铰接，两种方式均可。 与柱刚接，常用下承式；图

梯形屋架（a）、（c）上承式屋架；（b）、（d）下承式屋架一、钢桁架屋架的构造（二）屋架特征和适用范围梯形屋架屋架下弦设置天棚（吊顶）时：增设一道竖杆单斜式上弦节间长度为3m而屋面板宽度为1.5m时：——常用再分式腹杆一、钢桁架屋架的构造（二）屋架特征和适用范围人字形屋架

人字形屋架多用于跨度较大屋盖结构中。上下弦坡度相同（图17-3a），常1/20～1/10上下弦坡度不同

\下弦有一部分水平段（图17-3c、d）腹杆常采用人字式、人字式中间加竖杆两种形式。一、钢桁架屋架的构造（二）屋架特征和适用范围平行弦屋架（图17-3e、f、g）上下弦平行，且可做成不同坡度。——常作单坡屋架（图17-3e）或托架（图17-3g）。（屋盖支撑体系也属于此类）腹杆：常用人字式

——作支撑桁架时，腹杆常用交叉式

一、钢桁架屋架的构造（二）屋架特征和适用范围钢桁架屋架形式选择考虑因素如下：（选择填空）人字形屋架三角形屋架平行弦屋架梯形屋架屋架类型房屋用途受力性能施工和运输方便适用范围坡度较平缓1/8~1/12弦杆受力均匀构造合理，用材省大中小跨度有檩、无檩体系坡度较大1/3~1/6内力差别很大支座节点构造复杂中小跨度有檩体系坡度常为1/20~1/10上下弦可不同坡度改善受力节点构造统一较大跨度单坡多用上下弦平行节点构造统一常用做支撑梯形三角形人字形平行弦一、钢桁架屋架的构造钢屋架三大尺寸一、钢桁架屋架的构造（三）屋架的主要尺寸屋架的主要尺寸包括屋架跨度L屋架高度(跨中)H梯形屋架端部高度H0。1、跨度L屋架跨度L指的是标志跨度：——柱网轴线横向间距在无檩屋盖中与大型屋面板宽度相适应，一般以3m为模数。６m、9m、12m、15m、18m、21m、24m、27m、30m、33m、36m一、钢桁架屋架的构造（三）屋架的主要尺寸2、高度屋架高度H应根据经济、刚度和建筑等要求,以及屋面坡度、运输条件因素确定。屋架高度H范围：三角形屋架：H=（1/6～1/4）L梯形屋架、人字形屋架和平行弦屋架坡度较平缓,高度H主要由经济高度决定：——H=(1/10～1/6)L

。一、钢桁架屋架的构造（三）屋架的主要尺寸2、高度梯形屋架：首先确定屋架端部高度H0,然后按照屋面坡度i计算出跨中高度H，H=H0+L·i/2。一、钢桁架屋架的构造（三）屋架的主要尺寸１、托架：支承中间屋架桁架

托架一般用平行弦桁架，腹杆采用带竖杆人字形（图17-4）一、钢桁架屋架的构造（四）托架、天窗架1、托架：托架高度：按所支承屋架端部高度、刚度等决定一般取跨度的1/5~1/10托架节间长度：一般为2m或3m一、钢桁架屋架的构造（四）托架、天窗架1、托架：

托架跨度大于18m时，用

双壁式[图17-4(c)]托架与柱、屋架连接常铰接一、钢桁架屋架的构造（四）托架、天窗架2、天窗架：

采光和通风，常设置天窗纵向天窗天窗架形式一般有：多竖杆式三铰拱式三支点式(图17-5)一、钢桁架屋架的构造（四）托架、天窗架2、天窗架：多竖杆式天窗架[图17-5(a)]构造简单，传力分散用于天窗高度、宽度不大时。

三铰拱式天窗架[图17-5(b)]由两个三角形桁架组成，制造简单常用作预制混凝土屋架天窗架。当与屋架分别吊装时宜加固处理

三支点式天窗架[图17-5(c)]由支承于屋脊节点和两侧柱的桁架组成。常分别吊装，施工较方便一、钢桁架屋架的构造（四）托架、天窗架2、天窗架：天窗架宽度、高度根据——工艺和建筑要求确定

宽度为跨度的1／3左右

高度为宽度的(1／5～1／2)。一、钢桁架屋架的构造（四）托架、天窗架2、天窗架：

挡风板：更好通风，避免乱流分类：竖直式、侧斜式、外包式

材料：金属压型板和波形石棉瓦下端与屋盖顶面应留出至少50mm挡风板挂于挡风板支架檩条

一、钢桁架屋架的构造（四）托架、天窗架2、天窗架：

挡风板支架：支承式和悬挂式

支承式：支架立柱下端直接支承于屋盖上，上端用横杆与天窗架相连杆件少，省钢材，立柱与屋盖连接处防水处理复杂一、钢桁架屋架的构造（四）托架、天窗架2、天窗架：

挡风板支架：

悬挂式：支架连接于天窗架侧柱的杆件体系组成。挡风板荷载全部传给天窗架侧柱。抗震不利一、钢桁架屋架的构造（四）托架、天窗架

平面屋架在屋架平面外侧向刚度和稳定性很差不能承受水平荷载

屋盖支撑体系：对屋盖结构安全起重要保障使屋架具有足够承载力使屋架具有一定空间刚度

二、屋盖结构的支撑体系屋盖结构的支撑体系综述（一）保证结构的空间整体性能将某些屋架在适当部位用支撑相连，

组成稳定空间体系，连接其余屋架，成为空间整体，如图5-13所示。（一）屋盖支撑的作用图5-13屋盖支撑作用示意图

二、屋盖结构的支撑体系（二）为屋架弦杆提供侧向支撑点（三）承受和传递水平荷载（四）保证结构安装稳定与方便（一）屋盖支撑的作用二、屋盖结构的支撑体系按照支撑位置不同，屋盖支撑分为（五种）：上弦横向水平支撑下弦横向水平支撑下弦纵向水平支撑垂直支撑系杆

如图5-14（一）、（二）图17-9（一）

屋盖支撑种类和组成（有檩屋盖）（a）屋架6m间距（b）屋架12m间距

（二）屋盖支撑的分类（五种）二、屋盖结构的支撑体系屋盖支撑（五种）：1、上弦横向水平支撑。腹杆用十字交叉斜杆和横杆组成宽度是相邻屋架间距。

2、下弦横向水平支撑。与上弦横向水平支撑相同。3、下弦纵向水平支撑。弦杆和十字交叉腹杆是附加的，常与下弦横向水平支撑组成封闭框体，提高房屋的纵向刚度。图17-9（一）

屋盖支撑种类和组成（有檩屋盖）（a）屋架6m间距（b）屋架12m间距

（二）屋盖支撑的分类（五种）二、屋盖结构的支撑体系4、垂直支撑。上下弦杆及附加腹杆所组成的垂直或倾斜放置的平行弦桁架。腹杆形式根据宽、高比例分别采用十字交叉形、V形或W形

如图17-10所示（二）屋盖支撑的分类（五种）二、屋盖结构的支撑体系5、系杆.从上、下弦横向水平支撑节点出发，连接其它未设置支撑屋架相应节点的纵向构件

刚性系杆和柔性系杆。

刚性系杆既能承受拉力也能承受压力，一般由两个角钢组成十字形截面;

柔性系杆只能承受拉力，一般采用单角钢截面。（二）屋盖支撑的分类（五种）二、屋盖结构的支撑体系1、上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑一般设置在房屋两端或纵向温度区段两端的第一个柱间（图17-12)当温度区段较长时，常设在第二柱间

横向支撑间距不宜超过60m——超过时，可在房屋中间增设一道或几道支撑。

?（三）屋盖支撑的布置二、屋盖结构的支撑体系2、下弦横向水平支撑

一般应设！！仅在屋架跨度小于18m，且又无吊车等动力荷载，可不设。与上弦横向水平支撑布置在同一柱间

——形成空间稳定体系（图17-12）?（三）屋盖支撑的布置二、屋盖结构的支撑体系3、下弦纵向水平支撑

一般可不设；当：有以下条件之一必设！！房屋内设有托架较大吨位重级、中级工作制吊车、 壁行吊车有大型振动设备房屋高度较高，跨度较大，空间刚度要求较高时——均应在屋架下弦端节间（三角形屋架也可在上弦）设置纵向水平支撑（图17-12）

?（三）屋盖支撑的布置二、屋盖结构的支撑体系4、垂直支撑所有屋盖均需设置垂直支撑与上下弦横向水平支撑设置在——同一柱间（图17-12），保证空间几何不变?（三）屋盖支撑的布置二、屋盖结构的支撑体系4、垂直支撑梯形屋架、人字形屋架或其它端部有一定高度的多边形屋架：必须在两端各设一道。当跨度L≤30m时，跨中布置一道当跨度L>30m时，跨度1/3各设一道有天窗时，应在天窗两侧各设一道当天窗宽度≥12m时，中央加设一道（图17-13a、b）（三）屋盖支撑的布置二、屋盖结构的支撑体系4、垂直支撑三角形屋架：

端部不设垂直支撑。跨度L≤18m时，仅中央一道跨度L>18m时，跨度1/3各设一道（图17-13c、d）**为了保证屋架安装时的稳定性，每隔4～5个柱间应布置一道垂直支撑。（三）屋盖支撑的布置二、屋盖结构的支撑体系5、系杆

在未设置垂直支撑屋架间，对应于设置垂直支撑平面的屋架上下弦节点，应设置通长的系杆（图17-13）。在屋架支座节点处和上弦屋脊节点，以及横向支撑之间的系杆（补充*），应用通长刚性系杆！！其余可用柔性系杆当屋架横向支撑设在厂房两端或温度缝区段的第二柱间时，则在支撑节点与第一榀屋架之间设置刚性系杆。（三）屋盖支撑的布置二、屋盖结构的支撑体系a

上弦横向水平支撑，b

下弦横向水平支撑c

下弦纵向水平支撑，d

屋架垂直支撑a

天窗架横向水平支撑，d

天窗架垂直支撑e

刚性系杆，f

柔性系杆◆屋盖支撑杆件布置——总结

常采用交叉斜杆形式

节间宜成正方形

上弦横向水平支撑节点间的距离常为屋架上弦杆节间长度的2～4倍。小结☆知识点□钢桁架屋架形式（梯形、三角形）

腹杆体系、适用范围

□托架——平行弦桁架天窗架——（多竖杆、三角拱、三支点）□支撑体系种类（五类）、布置作业1．钢桁架屋架形式？托架、天窗架形式？2.

钢桁架屋架支撑分类？3.预习梯形钢屋架设计图（图集）本节主要内容本节要点☆知识点□钢桁架屋架杆件截面选择□钢桁架屋架节点构造基本要求

□钢桁架屋架一般节点的构造

□钢桁架屋架有集中荷载节点的构造

□钢桁架屋架弦杆拼接节点的构造

□钢桁架屋架支座节点的构造钢桁架结构钢筋砼屋架木屋架首选---钢桁架屋架三角形钢屋架施工图梯形钢屋架施工图确定杆件截面形式考虑因素：构造简单施工方便易于连接用料经济三、

杆件的截面选择（一）杆件的截面形式考虑因素

1、单壁式（跨度＜42m）双角钢组成T形、十字形截面双角钢之间填板相连通过不同角钢截面组合满足等稳定性φx≈φy节约钢材。各种截面形式见图17-14。三、

杆件的截面选择（一）杆件的截面形式

1、单壁式（跨度＜42m

）

屋架上弦杆：当无节间荷载，一般情况下：宜用两不等边角钢短边相拼T形截面（图17-14b）若有节间荷载：根据Mx大小两等边角钢组成T形截面两不等边角钢长肢相连T形截面（图17-14a、c）三、

杆件的截面选择（一）杆件的截面形式

1、单壁式（跨度＜42m

）屋架下弦杆：为增强其刚度，宜采用：不等边角钢短肢相连等边角钢组成T形截面（图17-14a、b）三、

杆件的截面选择（一）杆件的截面形式

1、单壁式（跨度＜42m

）

腹杆：梯形屋架端斜杆和端竖杆，宜用两不等边角钢长肢相连的T形截面。图17-14c其它腹杆，宜用两等边角钢组成的T形截面图17-14a

三、

杆件的截面选择（一）杆件的截面形式

1、单壁式（跨度＜42m

）

腹杆：受力很小的腹杆（如再分式腹杆）可用单角钢截面连接垂直支撑的，屋架中央竖杆和端竖杆：为避免垂直支撑传力时竖杆偏心，宜用两个等边角钢组成的十字形截面（图17-14d）。三、

杆件的截面选择（一）杆件的截面形式2、双壁式（跨度≥42m）跨度大，刚度低。为保证安装时屋架的侧向刚度，宜设计成双壁式

(图17-15)双角钢组成一般弦杆和腹杆横放的H型钢大跨度重型屋架弦杆和腹杆

三、

杆件的截面选择（一）杆件的截面形式填板：连接双角钢，从而组合成T形或十字形截面杆件（图17-16）填板厚度：与节点板相同填板宽度：一般50～80mm填板长度：对T形截面：应比角钢伸出10～20mm，对十字形截面：应从角钢肢尖缩进10～15mm。三、

杆件的截面选择（二）双角钢杆件的填板填板间距：对拉杆：l1≤80i1;压杆

l1

≤40i1；在T形截面中，i1为单角钢对平行于填板形心轴的回转半径；在十字形截面中，应沿两个方向一横一竖交错布置i1为单角钢的最小回转半径，在压杆平面外计算长度范围内，填板数不应少于两块。三、

杆件的截面选择（二）双角钢杆件的填板屋架节点板的厚度:对单壁式屋架：按规范表格选用腹杆最大内力(对梯形和人字形屋架)弦杆端节间内力(对三角形屋架)

且厚度≥6mm。

中间节点板比支座节点板厚度减小2mm三、

杆件的截面选择（三）节点板的厚度双壁式屋架节点板，按相应的内力一半，按上表选用选择截面时应考虑下列要求：1．应选用肢宽而壁薄的角钢，对压杆尤为重要。2．角钢尺寸≥(∟45×4或∟56×36×4)。板件或肢件的最小厚度为5mm，对小跨度屋架可用到4mm。三、

杆件的截面选择（四）杆件截面选择的构造要求选择截面时应考虑下列要求：3．在同一榀屋架中角钢规格一般不宜超过5～6种，同时应避免采用肢宽相同而厚度相差小于2mm的角钢。三、

杆件的截面选择（四）杆件截面选择的构造要求选择截面应考虑下列要求：4．屋架弦杆一般采用等截面，但对：——跨度>24m三角形屋架、跨度>30m梯形屋架——可根据内力适当改变弦杆截面，但半跨只宜改变一次。——为简化拼接构造，一般都保持角钢厚度不变而改变肢宽。三、

杆件的截面选择（四）杆件截面选择的构造要求选择截面时应考虑下列要求：5．角钢杆件或T型钢的悬伸肢宽不得小于45mm。

直接与支撑或系杆相连的最小肢宽，应根据连接螺栓的直径d而定：d=16mm时，为63mm；d=18mm时，为70mm；d=20mm时，为75mm。垂直支撑或系杆如连接在预先焊于桁架竖腹杆及弦杆的连接板上时，则悬伸肢宽不受此限。三、

杆件的截面选择（四）杆件截面选择的构造要求屋架杆件连接:常用节点板杆件内力:受力平衡杆端焊缝传给节点板交于节点中心节点设计总原则:构造合理传力明确连接可靠制安方便

四、屋架节点构造（**）0、屋架节点构造的总原则节点构造总原则1、杆件形心线应与屋架杆件轴线重合:以免杆件偏心受力。同时为方便制作:将角钢肢背至形心线距离取为5mm倍数。（一）基本要求四、屋架节点构造（**）2、当弦杆截面改变时:为方便拼接及放置屋面构件：应使角钢肢背平齐并使两侧角钢形心线的中心线与屋架轴线重合（图17-17）。当两侧形心线偏移距离e≤较大弦杆截面高度5%时，可忽略影响。（一）基本要求四、屋架节点构造（**）2、杆件在节点板上焊接时：弦杆与腹杆的间隙腹杆与腹杆的间隙宜≥20mm。（一）基本要求四、屋架节点构造（**）3、角钢端部切割：宜与轴线垂直（图17-18a）有时为减小节点板尺寸：可将一肢斜切（图17-18b、c）决不能采用：将一个肢完全切去而另一肢伸出的斜切（图17-18d）。（一）基本要求四、屋架节点构造（**）4、节点板的形状：简单规整，至少有两边平行：（矩形、直角梯形、平行四边形等）避免凹角：防应力集中节点板边与杆轴线夹角≥15°应按：图17-19a避免：图17-19b防弦杆连接焊缝偏心受力（一）基本要求四、屋架节点构造（**）4、节点板的形状：节点板的平面尺寸：根据杆件截面尺寸腹杆端部焊缝长度

画出大样图来确定，考虑施工误差：将此尺寸适当放大（一）基本要求四、屋架节点构造（**）5、支承大型混凝土屋面板的上弦杆：为保证屋面板有足够的支承长度：

（屋架间距6m）伸出肢宽≥80mm；

（屋架间距大于6m）伸出肢宽≥100mm；否则：应在支承处增设外伸的水平板（图17-20）图17-20（一）基本要求四、屋架节点构造（**）跨度为6m的屋面板的支承长度不小于60mm；跨度大于6m的屋面板的支承长度不小于80mm5、当支承处总集中力设计值＞规范表数值时：水平肢应予以加强：按图17-20作法之一防水平肢过薄而产生局部弯曲。图17-20上弦角钢加强示意图

角钢或T型钢翼板厚度（mm）、当钢材为Q235810121416Q345、Q39078101214支承处总集中荷载设计值(kN)25405575100表2

弦杆不加强的最大节点荷载（一）基本要求四、屋架节点构造（**）节点设计时：先根据腹杆内力计算，确定焊缝长度和焊脚尺寸。再根据腹杆所需焊缝长度、结合构造要求及施工误差等， 确定节点板的形状和尺寸。再由节点板的尺寸=已给定弦杆与节点板的焊缝长度最后，计算弦杆与节点板的焊脚尺寸和弦杆拼接设计等

所有的焊缝尺寸均应满足构造要求。以下介绍几种典型节点的设计方法。（二）节点构造四、屋架节点构造（**）1、一般节点指无集中荷载和无弦杆拼接的节点例如：无悬挂吊车荷载的

屋架下弦中间节点（图17-21）节点板应伸出弦杆10～15mm：以便布置焊缝图17-21无节点荷载的下弦节点

（二）节点构造四、屋架节点构造（**）2、有集中荷载的节点一般指：上弦节点杆件内力与集中荷载共同作用为便于放置屋面板或檩条连接角钢

常将节点板缩进上弦角钢背， 采用槽焊连接（图17-22a、b）图17-22屋架上弦节点

（二）节点构造四、屋架节点构造（**）2、作用有集中荷载的节点（上弦节点）采用槽焊连接：节点板缩进上弦角钢背

（0.5t+2）mm≤缩进距离≤t

（t——节点板厚度）（二）节点构造四、屋架节点构造（**）3、弦杆拼接节点

弦杆拼接分：

工厂拼接和工地拼接

工厂拼接：*因角钢长度不足在工厂制造的接头常设在杆力较小的节间

工地拼接：**为屋架分段运输在工地进行的安装接头常设在屋脊节点和下弦中央节点（二）节点构造四、屋架节点构造（**）

工地拼接：**（图5-28a、b、c）屋架中央节点板和竖杆均在工厂焊于左半跨，右半跨杆件与中央节点板的拼接角钢与弦杆的连接为工地焊接，

拼接角钢与弦杆连接需设置临时安装螺栓——以便工地焊接3、弦杆拼接节点图5-28拼接节点（a）下弦工地拼接节点（b）（c）上弦工地拼接节点

（二）节点构造四、屋架节点构造（**）（1）上弦拼接节点(屋脊节点)用两根与上弦相等截面的角钢拼接角钢——将上弦进行拼接角钢一般采用热弯成形。当屋面坡度较大

且拼接角钢肢宽较大时：将拼接角钢竖向肢切斜口弯曲后焊接

（图17-23c）3、弦杆拼接节点

工地拼接：**（图17-23c）上弦拼接角钢做法（二）节点构造四、屋架节点构造（**）（1）上弦拼接节点(屋脊节点)为使拼接角钢与弦杆紧密相贴，

将拼接角钢的棱角铲去为便于施焊，

将拼接角钢的竖肢切去（图17-23b），t是角钢厚度。3、弦杆拼接节点

工地拼接：**（图17-23b）拼接角钢的铲棱和切肢（二）节点构造四、屋架节点构造（**）1、上弦拼接节点(屋脊节点)

当角钢肢宽≥125mm时，

最好切成四个斜边——传力平顺。拼接角钢的削弱：（铲棱、切肢、斜切）——可由节点板或填板补偿。（三）弦杆拼接节点

工地拼接：**（图17-24b）拼接角钢的斜切（二）节点构造四、屋架节点构造（**）（1）上弦拼接节点(屋脊节点)

拼接角钢的长度=

焊缝实际长度+弦杆杆端空隙

（一般为30～50mm）

拼接角钢的长度：