《普通钢屋架》PPT课件.ppt

1.1 1.1 屋架结构的形式及主要尺寸屋架结构的形式及主要尺寸1.2 1.2 屋盖支撑屋盖支撑 1.3 1.3 钢屋架设计钢屋架设计 (SteelRoofTruss)屋架屋架 托架托架 制动桁架制动桁架 吊车梁吊车梁 屋架竖向支撑屋架竖向支撑 柱间支撑柱间支撑 框架柱框架柱 横向平面框架横向平面框架 普通单层厂房屋盖结构体系 钢屋架钢屋架大型屋面板结构体系大型屋面板结构体系钢屋架钢屋架檩条檩条轻型屋面板结构体系轻型屋面板结构体系无檩体系无檩体系适用于大型屋面板适用于大型屋面板有檩体系有檩体系适用于轻型屋面板适用于轻型屋面板组成：组成：无檩体系传力路线：传力路线：屋面荷载屋面荷载 大型屋面板大型屋面板 屋架（或天窗架）屋架（或天窗架）屋架、天窗架、支撑（水平和垂直支撑）、大型屋面板屋架、天窗架、支撑（水平和垂直支撑）、大型屋面板优点：优点：屋盖横向刚度大，整体性好，屋盖横向刚度大，整体性好，构造简单，耐久。构造简单，耐久。缺点：缺点：屋面自重较大，抗震不利。屋面自重较大，抗震不利。屋面荷载屋面荷载 屋面板屋面板 檩条檩条 屋架屋架 组成：组成：有檩体系传力路线：传力路线：轻质屋面板、檩条、拉条、支撑、屋架轻质屋面板、檩条、拉条、支撑、屋架 优点：优点：构件自重轻，用料省，运输构件自重轻，用料省，运输安装轻便。安装轻便。缺点：缺点：构件较多，构造较复杂，吊构件较多，构造较复杂，吊装次数较多。装次数较多。屋盖结构设计的内容：屋盖结构设计的内容：屋盖结构设计的内容：屋盖结构设计的内容：l 节点设计以及绘制施工图。节点设计以及绘制施工图。l 屋盖结构布置；屋盖结构布置；l 屋架形式的选择；屋架形式的选择；l 支撑布置；支撑布置；l 屋盖荷载计算；屋盖荷载计算；l 屋架各杆内力计算；屋架各杆内力计算；l 屋架杆件截面选择；屋架杆件截面选择；l 檩条、拉条和撑杆的计算；檩条、拉条和撑杆的计算；一、屋架形式一、屋架形式1.1 屋架结构的形式及主要尺寸设计 (Form and Chief Size of Steel Roof Truss)芬克式腹杆芬克式腹杆人字式腹杆人字式腹杆单向斜杆式腹杆单向斜杆式腹杆人字式腹杆人字式腹杆再分式腹杆再分式腹杆人字式腹杆人字式腹杆交叉式腹杆交叉式腹杆三三角角形形屋屋架架梯梯形形屋屋架架平平行行弦弦屋屋架架u确定桁架形式的原则确定桁架形式的原则满足使用要求：满足使用要求：l 三角形屋架：三角形屋架：l 梯形屋架：梯形屋架：满足满足排水坡度排水坡度、建筑净空建筑净空、天窗天窗、天棚天棚及及悬挂吊车悬挂吊车的要求。的要求。外形与排水要求（防水做法）相适应；外形与排水要求（防水做法）相适应；适合瓦楞铁、石棉瓦、短尺压型钢板和夹芯板屋面（有适合瓦楞铁、石棉瓦、短尺压型钢板和夹芯板屋面（有檩体系）檩体系）i=1/31/31/21/2，l=15152424m 适合压型钢板（有檩）和大型钢筋混凝土屋面板（无檩）屋面适合压型钢板（有檩）和大型钢筋混凝土屋面板（无檩）屋面 i=1/201/201/81/8，l=15=153636m 受力合理受力合理弦杆：弦杆：屋架外形与均布荷载下的抛物线形弯矩图接近屋架外形与均布荷载下的抛物线形弯矩图接近,弦杆内力均匀，不受弯。弦杆内力均匀，不受弯。腹杆：腹杆：应使长杆受拉应使长杆受拉,短杆受压，腹杆角度适中（短杆受压，腹杆角度适中（3030 60 60）、腹杆数量宜少，腹杆总长度也应较小。）、腹杆数量宜少，腹杆总长度也应较小。减少受压上弦节间尺减少受压上弦节间尺寸，避寸，避 免节间的附加弯免节间的附加弯矩也减少了上矩也减少了上 弦杆在屋弦杆在屋架平面内的长比架平面内的长比 。主要用于可能主要用于可能从不同方向受力从不同方向受力 的支撑体系。的支撑体系。单向斜杆式单向斜杆式 斜腹杆受拉斜腹杆受拉 竖腹杆受压竖腹杆受压 合理合理 斜腹杆受压斜腹杆受压 竖腹杆受拉竖腹杆受拉 不合理不合理 满足施工要求满足施工要求便于制作和安装便于制作和安装 杆件数量少，节点少，规格少杆件，尺寸划一及节杆件数量少，节点少，规格少杆件，尺寸划一及节 点构造形式划一。点构造形式划一。综合技术经济效果好综合技术经济效果好 平行弦桁架最容易符合上述要求。平行弦桁架最容易符合上述要求。根据不同的条件桁架形式可以有很多变化根据不同的条件桁架形式可以有很多变化二、天窗架形式二、天窗架形式 天窗的形式有天窗的形式有纵向天窗纵向天窗、横向天窗横向天窗和和井式天窗井式天窗等三种，等三种，一般一般常采用纵向天窗。常采用纵向天窗。三、托架形式三、托架形式 当厂房由于工艺要求抽柱时，设置托架来承担屋架。当厂房由于工艺要求抽柱时，设置托架来承担屋架。三、托架形式三、托架形式 当厂房由于工艺要求抽柱时，设置托架来承担屋架。当厂房由于工艺要求抽柱时，设置托架来承担屋架。1.2 屋盖支撑(Bracing Systems of Steel Roof Truss)一、支撑的形式一、支撑的形式横向水平支撑横向水平支撑:布置在屋架上、下弦及天窗上弦平面，是布置在屋架上、下弦及天窗上弦平面，是沿沿屋架方向屋架方向布置的支撑。布置的支撑。纵向水平支撑纵向水平支撑:布置在屋架上或下弦，是布置在屋架上或下弦，是垂直屋架方向垂直屋架方向布置布置的支撑。的支撑。垂直支撑垂直支撑:布置在屋架间及天窗间，是布置在屋架间及天窗间，是竖向竖向布置的支撑。布置的支撑。系杆系杆:布置在屋架上、下平面及及天窗架上弦平面内。布置在屋架上、下平面及及天窗架上弦平面内。平面屋架在其本身平面内由于弦杆与腹杆构成了三角平面屋架在其本身平面内由于弦杆与腹杆构成了三角形的形的几何不变铰接体系几何不变铰接体系而具有而具有较大的刚度较大的刚度，但在垂直于屋架，但在垂直于屋架平面方向平面方向(通称屋架平面外通称屋架平面外)，不设支撑体系的平面屋架却，不设支撑体系的平面屋架却不不能保持其几何不变能保持其几何不变。为什么需要设置屋盖支撑？为什么需要设置屋盖支撑？屋架的端视图，当在屋架端部两屋架间屋架的端视图，当在屋架端部两屋架间未设未设垂直支撑垂直支撑桁架时，虽有檩条和系杆的连系，屋架相互间仍是桁架时，虽有檩条和系杆的连系，屋架相互间仍是几何可几何可变变的，在侧向力作用下屋架会倾斜；仅当的，在侧向力作用下屋架会倾斜；仅当设了设了垂直支撑桁垂直支撑桁架和系杆，才能保持各个屋架在平面外的架和系杆，才能保持各个屋架在平面外的几何稳定性几何稳定性。图为屋架图为屋架上弦平面图上弦平面图，在未，在未设上弦平面内的支撑桁架设上弦平面内的支撑桁架时，时，虽有檩条把各个屋架连成一片，但当屋架上弦杆因受压而失虽有檩条把各个屋架连成一片，但当屋架上弦杆因受压而失稳时，整个上弦会稳时，整个上弦会屈曲屈曲成成一个一个“半波半波”。如在房屋两端的柱间内如在房屋两端的柱间内设置上弦横向支撑桁架设置上弦横向支撑桁架，则屋架上，则屋架上弦将屈曲成弦将屈曲成多个多个“半波半波”，从而提高上弦杆的整体稳定性，亦，从而提高上弦杆的整体稳定性，亦即提高了承载能力。由此可见平面桁架如无支撑系统从侧面即提高了承载能力。由此可见平面桁架如无支撑系统从侧面“扶持扶持”，将不能发挥它的承重作用。，将不能发挥它的承重作用。屋盖屋盖两端的两榀相邻平面屋架两端的两榀相邻平面屋架对应的上弦杆间、下弦杆间、端部对应的上弦杆间、下弦杆间、端部竖杆竖杆(或斜杆或斜杆)间、以及跨中某些竖杆间、以及跨中某些竖杆(或斜杆）间，用或斜杆）间，用水平水平、垂直垂直和和倾斜倾斜方向的支撑杆件互相联系；方向的支撑杆件互相联系；这样，在垂直于两相相邻屋架的侧向形成许多这样，在垂直于两相相邻屋架的侧向形成许多水平和垂直水平和垂直支撑桁支撑桁架架(即图中的上、下弦横向水平支撑和端部、跨中垂直支撑即图中的上、下弦横向水平支撑和端部、跨中垂直支撑)，并与两，并与两榀相邻屋架共同组成坚强的榀相邻屋架共同组成坚强的空间桁架结构体系空间桁架结构体系。屋盖支撑系统做法是：屋盖支撑系统做法是：其它的屋架则用较少数量的其它的屋架则用较少数量的上、下弦系杆上、下弦系杆与上述空间桁与上述空间桁架架结构体系相连，使整个屋盖成为具有足够架架结构体系相连，使整个屋盖成为具有足够空间几何不变性空间几何不变性、稳定性稳定性和和刚度刚度的屋盖结构体系。的屋盖结构体系。二、支撑的作用二、支撑的作用1）保证钢屋盖的空间稳定性；保证钢屋盖的空间稳定性；2 2）保证屋架受压上弦杆在屋架平面外稳定（避免压杆的侧向）保证屋架受压上弦杆在屋架平面外稳定（避免压杆的侧向失稳），防治拉杆产生过大的振动；失稳），防治拉杆产生过大的振动；3 3）承受并传递屋架的纵向水平力（风荷载、悬挂吊车纵向制）承受并传递屋架的纵向水平力（风荷载、悬挂吊车纵向制动力、地震荷载等动力、地震荷载等4 4）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三、支撑的布置三、支撑的布置支撑根据：支撑根据：房屋跨度房屋跨度高度高度柱网布置柱网布置屋盖结构形式屋盖结构形式荷载作用情况进行布置荷载作用情况进行布置1 1、上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑各种屋盖，包括天窗架各种屋盖，包括天窗架都要都要设置设置布置在房屋或纵向温度缝区布置在房屋或纵向温度缝区两端第一或第二柱间两端第一或第二柱间横向间距不超过横向间距不超过6060米，米，大于大于60m60m时应在区段中间时应在区段中间增加增加上弦横向水上弦横向水平支撑。平支撑。抵抗端墙传来风载；增加屋盖横向刚度；抵抗端墙传来风载；增加屋盖横向刚度；减小屋架上弦计算长度。减小屋架上弦计算长度。2 2、下弦横向水平支撑下弦横向水平支撑 抵抗端墙传来风载；抵抗端墙传来风载；增加屋盖横向刚度；减小增加屋盖横向刚度；减小屋架下弦计算长度屋架下弦计算长度 当屋架跨度当屋架跨度18m18m；有桥式吊车、屋架下弦有桥式吊车、屋架下弦有悬挂吊车、抗风柱支撑在有悬挂吊车、抗风柱支撑在屋架下弦时；屋架下弦时；采用下弦弯折的屋架以采用下弦弯折的屋架以及山墙抗风柱支承于屋架下及山墙抗风柱支承于屋架下弦时。弦时。与上弦横向水平支撑同与上弦横向水平支撑同开间设置。开间设置。上弦平面上弦平面下弦平面下弦平面3 3、纵向水平支撑纵向水平支撑 形成封闭体系，增加屋盖纵形成封闭体系，增加屋盖纵向刚度；承受和传递吊车横向水向刚度；承受和传递吊车横向水平制动力。平制动力。有重级工作制或大吨位吊车或锻有重级工作制或大吨位吊车或锻锤等振动设备时设；锤等振动设备时设；屋架下弦有纵向或横向吊车轨屋架下弦有纵向或横向吊车轨道时设；道时设；有托架时设；有托架时设；屋架跨度或房屋高度较高时；屋架跨度或房屋高度较高时；设在下弦端节间，与下弦横向设在下弦端节间，与下弦横向水平支撑构成封闭支撑系统水平支撑构成封闭支撑系统；三角形屋架或某些特殊情况，纵三角形屋架或某些特殊情况，纵向水平支撑也可设于上弦平面。向水平支撑也可设于上弦平面。上弦平面上弦平面下弦平面下弦平面4 4、垂直支撑垂直支撑 使相邻两屋架形成几何不变空间体系，维持屋架端部及中间使相邻两屋架形成几何不变空间体系，维持屋架端部及中间截面的竖向稳定。截面的竖向稳定。设在有上弦横向支撑的柱间；设在有上弦横向支撑的柱间；对梯形屋架，至少设三道，跨度大于对梯形屋架，至少设三道，跨度大于3030米或有天窗时增设；米或有天窗时增设；对三角形屋架，跨度对三角形屋架，跨度18m18m时中间设一道，超过时中间设一道，超过18m18m设两道设两道梯形屋架，当梯形屋架，当l30m时在两端以及跨度时在两端以及跨度 l3处处或天窗架侧柱处共设四道。或天窗架侧柱处共设四道。l/3l/3l/35 5、系杆系杆 保证无横向支撑的其他屋架的侧向稳定，充当屋架上保证无横向支撑的其他屋架的侧向稳定，充当屋架上下弦的侧向支撑点。分为刚性系杆和柔性系杆下弦的侧向支撑点。分为刚性系杆和柔性系杆上弦平面内上弦平面内，大型屋面板可为系杆（焊牢），因此一般在屋脊及，大型屋面板可为系杆（焊牢），因此一般在屋脊及两端设系杆。有檩屋盖中，檩条可以代替上弦系杆，但必须满足系两端设系杆。有檩屋盖中，檩条可以代替上弦系杆，但必须满足系杆要求。杆要求。；下弦平面内下弦平面内，在跨中或跨中附近设置设置一道或两道系杆。，在跨中或跨中附近设置设置一道或两道系杆。垂直支撑平面内垂直支撑平面内，一般设置上、下系杆；，一般设置上、下系杆；在屋架支座节点处和上弦屋脊节点处在屋架支座节点处和上弦屋脊节点处应设置通常应设置通常刚性系杆刚性系杆，支，支座节点处如有钢筋混凝土圈梁，此处刚性系杆可不考虑；座节点处如有钢筋混凝土圈梁，此处刚性系杆可不考虑；当横向支撑做在端部第二开间时，当横向支撑做在端部第二开间时，端部开间的所有系杆端部开间的所有系杆应按应按刚刚性系杆性系杆设计设计；天窗侧柱处，下弦跨中或跨中附近天窗侧柱处，下弦跨中或跨中附近设置柔性系杆。设置柔性系杆。设置原则：设置原则：屋盖支撑的布置屋盖支撑的布置(a)(a)上弦横向水平支撑布置上弦横向水平支撑布置(b)(b)下弦横向与纵向水平支撑布置下弦横向与纵向水平支撑布置(c)(c)天窗架上弦横向水平支撑天窗架上弦横向水平支撑(d)(d)屋架支座与跨中垂直支撑屋架支座与跨中垂直支撑(e)(e)天窗架侧竖杆垂直支撑天窗架侧竖杆垂直支撑 四、屋盖支撑的计算和构造四、屋盖支撑的计算和构造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。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。竖腹杆：竖腹杆：竖杆竖杆弦杆：弦杆：相邻屋架弦杆兼作相邻屋架弦杆兼作横向支撑桁架的弦杆横向支撑桁架的弦杆腹杆腹杆 支撑支撑桁架桁架 斜腹杆：斜腹杆：支撑支撑屋盖支撑的设计原则屋盖支撑的设计原则拉杆拉杆单角钢（交叉斜杆和柔性系杆）单角钢（交叉斜杆和柔性系杆）压杆压杆双角钢（非交叉斜杆、弦杆、刚性系杆）双角钢（非交叉斜杆、弦杆、刚性系杆）l一般不进行内力计算，杆件截面常按一般不进行内力计算，杆件截面常按容许长细比容许长细比来选来选。柔性系杆的设计可按柔性系杆的设计可按 350350，400400控制，控制，刚性系杆的设计可按刚性系杆的设计可按=200=200控制控制上、下弦横向和纵向水平支撑的交叉斜杆通常连于屋架上、上、下弦横向和纵向水平支撑的交叉斜杆通常连于屋架上、下弦杆，其横杆则常做成与刚性系杆完全相同，连接也相同。下弦杆，其横杆则常做成与刚性系杆完全相同，连接也相同。屋盖支撑的构造屋盖支撑的构造屋盖支撑的构造屋盖支撑的构造a.上弦支撑上弦支撑b.下弦支撑下弦支撑柔性系杆柔性系杆刚性系杆刚性系杆支撑连接板支撑连接板作业：作业：某单跨厂房，跨度某单跨厂房，跨度36m36m，长，长180m180m，柱距，柱距6m6m，厂房内设有一台，厂房内设有一台起重量为起重量为50t50t的中级工作制桥式吊车，屋面材料为石棉瓦，屋面的中级工作制桥式吊车，屋面材料为石棉瓦，屋面坡度为坡度为1/41/4，试绘出该屋盖的支撑布置图。，试绘出该屋盖的支撑布置图。360001.3 钢屋架设计 (Design of Steel Roof Truss)一、钢屋架设计内容及步骤一、钢屋架设计内容及步骤1 1、屋架的选型：屋架的选型：外形、腹杆体系、主要尺寸外形、腹杆体系、主要尺寸2 2、荷载计算：永久荷载、活荷载、荷载计算：永久荷载、活荷载3 3、内力计算、内力计算4 4、内力组合、内力组合5 5、屋架的杆件设计、屋架的杆件设计6 6、节点设计、节点设计7 7、绘制屋架施工图并编制材料表、绘制屋架施工图并编制材料表二、二、屋架主要尺寸的确定屋架主要尺寸的确定跨度跨度跨度跨度高度（跨中、端部）高度（跨中、端部）高度（跨中、端部）高度（跨中、端部）节间宽度节间宽度节间宽度节间宽度跨度跨度 柱网轴线间距为屋架的柱网轴线间距为屋架的柱网轴线间距为屋架的柱网轴线间距为屋架的标志跨度标志跨度标志跨度标志跨度(18m、21m、24m、27m、30m、36m)，一般以，一般以，一般以，一般以3M3M3M3M为模数。为模数。为模数。为模数。计算跨度计算跨度计算跨度计算跨度是屋架两端支座反力的距离。是屋架两端支座反力的距离。是屋架两端支座反力的距离。是屋架两端支座反力的距离。封闭结合：封闭结合：Lo=L-(300400mm)非封闭结合：非封闭结合：Lo=L高度高度 应按经济、刚度、建筑等要求以及运输界限、屋面坡度应按经济、刚度、建筑等要求以及运输界限、屋面坡度应按经济、刚度、建筑等要求以及运输界限、屋面坡度应按经济、刚度、建筑等要求以及运输界限、屋面坡度等因素来确定。等因素来确定。等因素来确定。等因素来确定。三角形屋架三角形屋架:当上弦坡度为当上弦坡度为1/31/2时，跨中高度时，跨中高度h=(1/61/4)l梯形屋架梯形屋架:当当上上弦弦坡坡度度为为1/81/12时时，跨跨中中高高度度一一般般为为 h=(1/101/6)l。梯形桁架的端部高度：梯形桁架的端部高度：当桁架与柱当桁架与柱刚接刚接时，一般时，一般为为=(1/161/10)l，通常取，通常取，铰接铰接时为。端弯矩大时时为。端弯矩大时取大值，端弯矩小时取小值。取大值，端弯矩小时取小值。最大高度取决于运输界限，如铁路运输界限为。最大高度取决于运输界限，如铁路运输界限为。节间宽度节间宽度 屋架上弦节间的划分应屋架上弦节间的划分应屋架上弦节间的划分应屋架上弦节间的划分应根据屋面材料根据屋面材料根据屋面材料根据屋面材料而定，要尽量使屋面而定，要尽量使屋面而定，要尽量使屋面而定，要尽量使屋面荷载直接作用在荷载直接作用在荷载直接作用在荷载直接作用在屋架节点屋架节点屋架节点屋架节点上，避免上弦杆产生局部弯矩。上，避免上弦杆产生局部弯矩。上，避免上弦杆产生局部弯矩。上，避免上弦杆产生局部弯矩。若采用若采用若采用若采用大型屋面板时大型屋面板时大型屋面板时大型屋面板时，上弦节间长度应等于屋面板的宽度，上弦节间长度应等于屋面板的宽度，上弦节间长度应等于屋面板的宽度，上弦节间长度应等于屋面板的宽度，一般取或一般取或一般取或一般取或3m3m3m3m；当采用当采用当采用当采用檩条时檩条时檩条时檩条时，根据檩条间距而定，一般取。，根据檩条间距而定，一般取。，根据檩条间距而定，一般取。，根据檩条间距而定，一般取。1、屋架分布荷载、屋架分布荷载永久荷载：永久荷载：永久荷载：永久荷载：屋面构造（屋面板、保温、防屋面构造（屋面板、保温、防屋面构造（屋面板、保温、防屋面构造（屋面板、保温、防 水、檩条等）水、檩条等）水、檩条等）水、檩条等）屋架及支撑屋架及支撑屋架及支撑屋架及支撑 天窗及吊顶的自重天窗及吊顶的自重天窗及吊顶的自重天窗及吊顶的自重三、三、屋架荷载计算与组合屋架荷载计算与组合建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范GB50009-2001可变荷载：可变荷载：可变荷载：可变荷载：使用活荷使用活荷使用活荷使用活荷 （悬挂吊车、屋面（悬挂吊车、屋面（悬挂吊车、屋面（悬挂吊车、屋面 活活活活 荷、积灰等）荷、积灰等）荷、积灰等）荷、积灰等）风荷载风荷载风荷载风荷载 雪荷载雪荷载雪荷载雪荷载荷载都作用在节点上；荷载都作用在节点上；杆件等截面；杆件等截面；各杆件轴线均为直线，相各杆件轴线均为直线，相交于节点的中心；交于节点的中心；各节点均为理想的铰接。各节点均为理想的铰接。1 1）永久荷载：永久荷载：屋面构造（屋面板、保温、防水、檩条等）屋面构造（屋面板、保温、防水、檩条等）屋面构造（屋面板、保温、防水、檩条等）屋面构造（屋面板、保温、防水、檩条等）屋架及支撑屋架及支撑屋架及支撑屋架及支撑 天窗及吊顶的自重、悬挂管道等天窗及吊顶的自重、悬挂管道等天窗及吊顶的自重、悬挂管道等天窗及吊顶的自重、悬挂管道等 屋架及支撑：屋架及支撑：屋架及支撑：屋架及支撑：按经验公式按经验公式按经验公式按经验公式g gl (1-1)l屋架的跨度屋架的跨度(m)(m)2 2）屋面均布活荷载或雪荷载：）屋面均布活荷载或雪荷载：屋面均布活荷载，与雪荷载屋面均布活荷载，与雪荷载不同时不同时考虑，而取其中的考虑，而取其中的较大较大者。者。l屋面水平投影面上的雪荷载标准值屋面水平投影面上的雪荷载标准值S S按下式按下式：so基本雪压，见荷载规范；基本雪压，见荷载规范；r r屋面积雪分布系数，见荷载规范屋面积雪分布系数，见荷载规范,一般在屋面坡度一般在屋面坡度2525时取时取1 1，5050时取时取0,0,中间按直线插值；中间按直线插值；式中：式中：l屋面均布活荷载：屋面均布活荷载：3 3）积灰荷载：）积灰荷载：屋面积灰荷载屋面积灰荷载同时同时考虑考虑设计生产中有大量排灰的厂房及其临近建筑时，对于具有设计生产中有大量排灰的厂房及其临近建筑时，对于具有一定除尘设施和保证清灰制度的机械、冶金、水泥等厂的厂一定除尘设施和保证清灰制度的机械、冶金、水泥等厂的厂房屋面，按荷载规范采用。房屋面，按荷载规范采用。对于屋面上对于屋面上易形成灰堆处易形成灰堆处,当设计屋面板、檩条时，积灰荷当设计屋面板、檩条时，积灰荷载标准值可乘增大系数：载标准值可乘增大系数：l在高低跨处在高低跨处两倍于两倍于屋面高差但不大于屋面高差但不大于6m6m的分布宽度的分布宽度,取取;l在天沟处不大于在天沟处不大于3m3m的分布宽度内，取的分布宽度内，取。4 4）风荷载：）风荷载：wo基本风压，见荷载规范；基本风压，见荷载规范；z z高度高度z z处的风振系数，钢屋架取；处的风振系数，钢屋架取；z z风压高度变化系数，和风压高度变化系数，和地面粗糙程度地面粗糙程度和和高度高度有关，钢屋架以有关，钢屋架以屋架高度中点离地面的高度屋架高度中点离地面的高度来查取；来查取；s s风荷载体型系数，和房屋风荷载体型系数，和房屋体型、风向体型、风向有关。有关。式中：式中：风荷载一般可不考虑风荷载一般可不考虑对轻型屋面、开敞式对轻型屋面、开敞式房屋或风荷载标准值大时，房屋或风荷载标准值大时，应根据房屋体形、坡度情应根据房屋体形、坡度情况及封闭状况等，按荷载况及封闭状况等，按荷载规范的规定计算风荷载的规范的规定计算风荷载的作用。作用。2、屋架节点荷载与局部弯矩、屋架节点荷载与局部弯矩1 1）仅有节点荷载时：）仅有节点荷载时：2 2）有节间荷载时：）有节间荷载时：将节间荷载分配到相邻的将节间荷载分配到相邻的节点上，按只有节点荷载作节点上，按只有节点荷载作 用的屋架计算各杆内力。用的屋架计算各杆内力。aaaaaaaa直接承受节间荷载的弦杆为压弯构件（直接承受节间荷载的弦杆为压弯构件（N，M）。局部弯矩局部弯矩M理论上应按弹性支座上的连续梁计算。理论上应按弹性支座上的连续梁计算。简化计算M0为将上弦节间为将上弦节间视为简支梁所得视为简支梁所得跨中弯矩。跨中弯矩。3、内力计算的荷载组合、内力计算的荷载组合l永久荷载效应控制的组合：永久荷载效应控制的组合：l可变荷载效应控制的组合：可变荷载效应控制的组合：注意注意：G、Q的取值。的取值。G永久荷载效应对结构不利时，取永久荷载效应对结构不利时，取1.21.2，但对，但对1-71-7式，取式，取1.351.35；永久荷载效应对结构有利时，取永久荷载效应对结构有利时，取1.01.0；验算结构倾覆、滑移、漂浮时，取验算结构倾覆、滑移、漂浮时，取0.90.9；Q可变荷载效应对结构不利时，取可变荷载效应对结构不利时，取1.41.4；楼面活荷载大于楼面活荷载大于4.04.0kN/M2，取，取1.31.3；可变荷载效应对结构有利时，可变荷载效应对结构有利时，取，取1.01.0；预应力混凝土预应力混凝土大型屋面板屋大型屋面板屋面面轻型屋面轻型屋面(1)(1)(1)(1)全跨永久荷载全跨永久荷载全跨永久荷载全跨永久荷载+全跨屋面活荷载或雪荷载（取较大值）全跨屋面活荷载或雪荷载（取较大值）全跨屋面活荷载或雪荷载（取较大值）全跨屋面活荷载或雪荷载（取较大值）+全跨积灰荷载全跨积灰荷载全跨积灰荷载全跨积灰荷载+悬挂吊车荷载；悬挂吊车荷载；悬挂吊车荷载；悬挂吊车荷载；l 与柱铰接采用的组合：与柱铰接采用的组合：(2)(2)(2)(2)全跨永久荷载全跨永久荷载全跨永久荷载全跨永久荷载+半跨屋面活荷载或雪荷载（取较大值）半跨屋面活荷载或雪荷载（取较大值）半跨屋面活荷载或雪荷载（取较大值）半跨屋面活荷载或雪荷载（取较大值）+半跨积灰荷载半跨积灰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；悬挂吊车荷载；悬挂吊车荷载；对屋面为大型屋面板的屋架：对屋面为大型屋面板的屋架：对屋面为大型屋面板的屋架：对屋面为大型屋面板的屋架：(2)(2)屋架及天窗架自重屋架及天窗架自重屋架及天窗架自重屋架及天窗架自重+半跨屋面板重半跨屋面板重半跨屋面板重半跨屋面板重+半跨屋面活荷载；半跨屋面活荷载；半跨屋面活荷载；半跨屋面活荷载；有纵向天窗时，应分别计算中间天窗处和天窗端壁有纵向天窗时，应分别计算中间天窗处和天窗端壁有纵向天窗时，应分别计算中间天窗处和天窗端壁有纵向天窗时，应分别计算中间天窗处和天窗端壁处的屋架杆件内力处的屋架杆件内力处的屋架杆件内力处的屋架杆件内力如果，杆件按受压构件控制杆件长细比如果，杆件按受压构件控制杆件长细比如果，杆件按受压构件控制杆件长细比如果，杆件按受压构件控制杆件长细比,可不考虑此项组合可不考虑此项组合可不考虑此项组合可不考虑此项组合(3)(3)(3)(3)轻质屋面材料的屋架，应考虑风吸力轻质屋面材料的屋架，应考虑风吸力轻质屋面材料的屋架，应考虑风吸力轻质屋面材料的屋架，应考虑风吸力永久荷载风荷载永久荷载风荷载永久荷载风荷载永久荷载风荷载(4)(4)(4)(4)轻型屋面的厂房轻型屋面的厂房轻型屋面的厂房轻型屋面的厂房 当吊车起重量较大时（当吊车起重量较大时（当吊车起重量较大时（当吊车起重量较大时（Q300kNQ300kNQ300kNQ300kN）时，应考虑按排）时，应考虑按排）时，应考虑按排）时，应考虑按排架柱分析求得的柱顶水平力是否会使下弦内力增加或引起架柱分析求得的柱顶水平力是否会使下弦内力增加或引起架柱分析求得的柱顶水平力是否会使下弦内力增加或引起架柱分析求得的柱顶水平力是否会使下弦内力增加或引起下弦内力变号。下弦内力变号。下弦内力变号。下弦内力变号。l 与柱刚接采用的组合：与柱刚接采用的组合：先按先按先按先按铰接屋架铰接屋架铰接屋架铰接屋架计算杆件内力，再与根据框架内力分析得到的剪计算杆件内力，再与根据框架内力分析得到的剪计算杆件内力，再与根据框架内力分析得到的剪计算杆件内力，再与根据框架内力分析得到的剪力对屋架力对屋架力对屋架力对屋架端弯矩和水平力端弯矩和水平力端弯矩和水平力端弯矩和水平力进行进行进行进行组合组合组合组合，计算屋架杆件的控制内力。，计算屋架杆件的控制内力。，计算屋架杆件的控制内力。，计算屋架杆件的控制内力。屋架端弯矩和水平力的最不利组合一下四种：屋架端弯矩和水平力的最不利组合一下四种：屋架端弯矩和水平力的最不利组合一下四种：屋架端弯矩和水平力的最不利组合一下四种：1 1 1 1）下弦可能受压：左端）下弦可能受压：左端）下弦可能受压：左端）下弦可能受压：左端-M-M1MAX1MAX和和和和-H-H，右端，右端，右端，右端-M-M2 2和和和和-H-H；2 2 2 2）上、下弦内力可能增加：左端）上、下弦内力可能增加：左端）上、下弦内力可能增加：左端）上、下弦内力可能增加：左端+M+M1MAX1MAX和和和和+H+H，右端，右端，右端，右端+M+M2 2和和和和+H+H；3 3 3 3）斜腹杆内力不利：左端）斜腹杆内力不利：左端）斜腹杆内力不利：左端）斜腹杆内力不利：左端-M-M1MAX1MAX，右端，右端，右端，右端+M+M2 2；左端左端左端左端+M+M1MAX1MAX，右端，右端，右端，右端-M-M2 2。-M-M1MAX1MAX-M-M2 2+M+M1MAX1MAX+M+M2 2-H-H-H-H+H+H+H+H-M-M1MAX1MAX+M+M1MAX1MAX-M-M2 2+M+M2 2MMH=M/hH=M/hH=M/hH=M/h 桁架杆件内力一般按节点荷载作用下的桁架杆件内力一般按节点荷载作用下的铰接桁架铰接桁架计计算。这时所有杆件为算。这时所有杆件为轴心受力轴心受力，不承受弯矩，具体计算可，不承受弯矩，具体计算可用用图解法、数解法、计算机法图解法、数解法、计算机法等。等。四四、内力内力五、五、杆件截面设计杆件截面设计1、杆件计算长度、杆件计算长度u 屋架分析模型屋架分析模型节点为铰接；节点为铰接；所有杆件轴线平直，且在同一平面内相交于节点中心；所有杆件轴线平直，且在同一平面内相交于节点中心；荷载均作用于节点上，且均在屋架平面内荷载均作用于节点上，且均在屋架平面内u实际屋架分析模型实际屋架分析模型实际节点具有焊缝刚度、拉力杆刚度，非理想铰节点实际节点具有焊缝刚度、拉力杆刚度，非理想铰节点屋架杆件长宽比满足一定要求，可认为杆件间铰节点屋架杆件长宽比满足一定要求，可认为杆件间铰节点次弯矩：节点刚度、轴线不相交、荷载不在节点上次弯矩：节点刚度、轴线不相交、荷载不在节点上1 1）屋架平面内的计算长度）屋架平面内的计算长度l0 x2 2）屋架平面外的计算长度）屋架平面外的计算长度l0y上弦杆：上弦杆：l0y=l1腹杆：腹杆：l0y=l(节件长度）节件长度）l0y=l1/2l0y=l1有檩有檩屋盖屋盖无檩无檩屋盖屋盖l0y=2b下弦杆：下弦杆：l0y=l1变内力压杆变内力压杆:l1=2d（1-8）l03)3)斜平面的计算长度斜平面的计算长度l0 对于双角钢组成的十字形截面和单角钢截面腹杆对于双角钢组成的十字形截面和单角钢截面腹杆对于双角钢组成的十字形截面和单角钢截面腹杆对于双角钢组成的十字形截面和单角钢截面腹杆,截截截截面主轴不在桁架平面内，杆件可能绕截面较小主轴发生斜面主轴不在桁架平面内，杆件可能绕截面较小主轴发生斜面主轴不在桁架平面内，杆件可能绕截面较小主轴发生斜面主轴不在桁架平面内，杆件可能绕截面较小主轴发生斜平面内失稳。此时，在桁架下弦节点处尚可起到一定的嵌平面内失稳。此时，在桁架下弦节点处尚可起到一定的嵌平面内失稳。此时，在桁架下弦节点处尚可起到一定的嵌平面内失稳。此时，在桁架下弦节点处尚可起到一定的嵌固作用，故取腹杆斜平面的计算长度。固作用，故取腹杆斜平面的计算长度。固作用，故取腹杆斜平面的计算长度。固作用，故取腹杆斜平面的计算长度。4)4)交叉腹杆中杆件的计算长度交叉腹杆中杆件的计算长度交叉腹杆中交叉点处构造：交叉腹杆中交叉点处构造：两杆不断开两杆不断开一杆不断开，另一杆断开一杆不断开，另一杆断开 用节点板拼接。用节点板拼接。杆件的交叉情况杆件的交叉情况桁架平面外的计算长度桁架平面外的计算长度压杆压杆相交另一杆受相交另一杆受压压，两杆截面相同，两杆截面相同并在交并在交 叉点不中断叉点不中断相交另一杆受压，此另一杆在交相交另一杆受压，此另一杆在交叉点叉点中断中断但以节点板搭接但以节点板搭接相交另一杆受相交另一杆受拉拉，两杆截面相同，两杆截面相同并在交并在交 叉点不中断叉点不中断相交另一杆受拉，此拉杆在交叉点相交另一杆受拉，此拉杆在交叉点中断中断但以节点板搭接但以节点板搭接当此当此拉杆拉杆连续，而连续，而压杆压杆在交叉点在交叉点中中断断但以节点板搭接，若但以节点板搭接，若N0N或拉或拉杆在桁架平面的抗弯刚度杆在桁架平面的抗弯刚度 时时拉杆拉杆交叉腹杆中杆件在桁架平面的计算长度交叉腹杆中杆件在桁架平面的计算长度2、杆件容许长细比、杆件容许长细比u杆件截面选取的原则：杆件截面选取的原则：等稳定原则等稳定原则3、杆件截面形式、杆件截面形式上弦：上弦：垫板垫板u无节间荷载时，无节间荷载时，在一般支撑布置下，在一般支撑布置下，l loyoy2 2l loxox；为满足；为满足x xy y；应使；应使i iy y2 2i ix x，故采用，故采用两不等边角钢短肢相并；两不等边角钢短肢相并；u有节间荷载时，两不等边角钢长肢相并；有节间荷载时，两不等边角钢长肢相并；下弦：下弦：下弦杆可采用下弦杆可采用双等肢角钢双等肢角钢或或两不等肢角钢短肢相并两不等肢角钢短肢相并的的T T形截面，以提高侧向刚度，利于满足运输、吊装的刚度要形截面，以提高侧向刚度，利于满足运输、吊装的刚度要求，且便于与支撑侧面连接。下弦杆截面主要由强度条件求，且便于与支撑侧面连接。下弦杆截面主要由强度条件决定，尚应满容许长细比要求。决定，尚应满容许长细比要求。垫板垫板支座斜杆及竖杆：支座斜杆及竖杆：两不等肢角钢长肢相并两不等肢角钢长肢相并其它腹杆：其它腹杆：两等肢角钢相并两等肢角钢相并与竖向支撑相连的竖腹杆与竖向支撑相连的竖腹杆，用，用“”字截面字截面 为了保证双角钢共同作用为了保证双角钢共同作用，在双角钢之间至少设两块垫板，在双角钢之间至少设两块垫板，且使压杆中垫板间距且使压杆中垫板间距l040i，拉杆，拉杆l080i（i为单角钢绕为单角钢绕1-11-1轴回轴回转半径）转半径）4、填板、填板5、节点板厚度、节点板厚度 中间节点板均采用一种厚度，支中间节点板均采用一种厚度，支座节点板厚度比中间的增大座节点板厚度比中间的增大2mm。节。节点板的厚度对于梯形普通钢桁架等可点板的厚度对于梯形普通钢桁架等可按受力按受力最大的腹杆内力确定最大的腹杆内力确定，对于三，对于三角形普通钢桁架则按其角形普通钢桁架则按其弦杆最大内力弦杆最大内力确定。确定。应选用相同截面积下宽肢薄壁角钢，增加截面的回转半径，这对应选用相同截面积下宽肢薄壁角钢，增加截面的回转半径，这对压杆尤为重要。压杆尤为重要。拉杆：拉杆：强度，刚度强度，刚度压杆：压杆：强度，稳定，刚度。强度，稳定，刚度。压弯构件：压弯构件：强度，稳定，刚度。强度，稳定，刚度。6、杆件截面选择杆件截面选择u杆件截面选取的一般原则：杆件截面选取的一般原则：弦杆一般沿全跨采用等截面，但对跨度大于弦杆一般沿全跨采用等截面，但对跨度大于24m的三角形桁架和的三角形桁架和跨度大于跨度大于30m的梯形桁架，可根据内力变化改变弦杆截面，但在半的梯形桁架，可根据内力变化改变弦杆截面，但在半跨内跨内只宜改变一次只宜改变一次，且只改变肢宽而，且只改变肢宽而保持厚度不变保持厚度不变，以便拼接的构，以便拼接的构造处理。造处理。为了防止杆件在运输和安装过程中产生弯曲和损坏，角钢的尺寸为了防止杆件在运输和安装过程中产生弯曲和损坏，角钢的尺寸不宜小于不宜小于L454或或L56364（对焊接结构），或（对焊接结构），或L505（对螺栓连（对螺栓连接的结构）。接的结构）。角钢规格应尽量统一，宜调整到不超过角钢规格应尽量统一，宜调整到不超过56种种。同时应尽量避免同时应尽量避免使用同一肢宽而厚度相差不大的角钢，同一种规格的厚度之差不宜使用同一肢宽而厚度相差不大的角钢，同一种规格的厚度之差不宜小于小于2mm，以便施工时辨认。，以便施工时辨认。u杆件截面选择和计算：杆件截面选择和计算：轴心拉杆：轴心拉杆：AnNf强度强度（采用单角钢，（采用单角钢，f f乘以乘以0.85 0.85 折减）折减）强度，刚度强度，刚度轴心压杆：轴心压杆：验算强度，稳定，刚度验算强度，稳定，刚度假定长细此假定长细此(弦杆弦杆=60100，腹杆，腹杆=80120)AnNf选择角钢选择角钢实际截面积实际截面积A，回转半径，回转半径ix,iy强度，稳定，刚度强度，稳定，刚度轴心压杆：轴心压杆：强度，强度，稳定，刚度稳定，刚度【例题】【例题】桁架承受的荷载及内力如图，节点荷载设计值。节点板厚度桁架承受的荷载及内力如图，节点荷载设计值。节点板厚度=10mm=10mm，试选择上弦杆截面。，试选择上弦杆截面。【解】【解】(1)(1)初选截面初选截面上弦杆在节间和节点处的正负弯矩为：上弦杆在节间和节点处的正负弯矩为：初选初选则：则：塑性发展系数塑性发展系数查附表得查附表得(2)(2)截面验算截面验算桁架平面内稳定验算桁架平面内稳定验算验算验算2 2点处：点处：桁架架平面内的稳定性满足要求。桁架架平面内的稳定性满足要求。桁架平面外稳定验算桁架平面外稳定验算查附表得查附表得验算验算2 2点处：点处：桁架架平面外的稳定性满足要求。桁架架平面外的稳定性满足要求