单层厂房钢结构.pptx

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1、1屋架2托架3上弦横向支撑4制动桁架5横向平面框架6吊车梁7屋架竖向支撑8檩条9、10柱间支撑11框架柱12中间柱13墙架梁图9.1厂房结构示例第1页/共126页柱屋架吊车梁天窗架柱间支撑第2页/共126页1柱网布置满足生产工艺的要求 满足结构方面的要求 符合经济合理的要求 符合柱距规定要求（按厂房建筑统一化基本规则和建筑统一模数制的规定：结构构件的统一化和柱网和温度伸缩缝的布置第3页/共126页标准化可降低制作和安装的工作量。对厂房横向，当厂房跨度L18m时，其跨度宜采用3m的倍数；当厂房跨度L18m时，其跨度宜采用6m的倍数。只有在生产工艺有特殊要求时，跨度才采用21m、27m、33m等。

2、对厂房纵向，以前基本柱距一般采用6m或12m；现在采用压型钢板作屋面和墙面材料的厂房日益广泛，常以18m甚至24m作为基本柱距。多跨厂房的中列柱，常因工艺要求需要“拔柱”，其柱距为基本柱距的倍数，最大可达48m）。第4页/共126页图9-2 柱网布置计算单元第5页/共126页2温度伸缩缝厂房平面尺寸较大时，因温度变化使上部结构产生横向和纵向的变形，使柱内产生弯曲应力，并可能导致屋面和墙面破裂。因此为避免产生过大的温度变形和温度应力，应在厂房的横向或纵向设置温度伸缩缝。布置主要决定于厂房的纵向和横向长度根据使用经验和理论分析，钢结构设计规范规定，当温度区段长度不超过表1.1的数值时，可不计算温度

3、应力。温度伸缩缝最普遍的做法是设置双柱。第6页/共126页 温 度 区 段 长 度 值 表9.1 结构情况结构情况 温度区段长度（温度区段长度（m）纵向温度区段纵向温度区段（垂直于屋架或构架跨（垂直于屋架或构架跨度方向）度方向）横向温度区段（沿横向温度区段（沿屋架或构架跨度方屋架或构架跨度方向）向）支座斜支座斜杆和支杆和支座竖杆座竖杆 其他腹其他腹杆杆 采暖房屋和非采暖地区的房屋采暖房屋和非采暖地区的房屋 220120150热车间和采暖地区的非采暖房屋热车间和采暖地区的非采暖房屋 180100125 露天结构露天结构120第7页/共126页9.2横向框架结构类型及主要尺寸 框架类型厂房的主要承

4、重结构通常采用框架体系，困为框架体系的横向刚度较大，且能形成矩形的内部空间，便于桥式吊车运行，能满足使用上的要求。厂房横向框架的柱脚一般与基础刚接 柱顶可分为铰接和刚接两类 铰接 对基础不均匀沉陷及温度影响敏感性小，节点构造容易处理，屋架端部不产生弯矩，下弦杆始终受拉。柱顶铰接时下柱的弯矩较大，厂房横向刚度差 刚接 厂房较高，吊车的起重量大，对厂房刚度要求较高时，钢结构的单跨厂房常采用柱顶刚接方案 第8页/共126页 主要尺寸 框架的主要尺寸见图1.3所示。框架的跨度，一般取为上部柱中心线间的横向距离 (9.1)式中Lk桥式吊车的跨度；S由吊车梁轴线至上段柱轴线的距离（图1.4），应满足下式要

5、求：（9.2）B吊车桥架悬伸长度，可由行车样本查得；D吊车外缘和柱内边缘之间的必要空隙：当吊车起重量不大于500KN时，不宜小于80mm；当吊车起重量大于或等于750KN时，不宜小于100mm；当在吊车和柱之间需要设置安全走道时，则D不得小于400mm。上段柱宽度。S的取值：对于中型厂房一般采用0.75m或1m，重型厂房则为1.25m甚至达2.0m。第9页/共126页框架由柱脚底面到横梁下弦底部的距离：式中地面至柱脚底面的距离。地面至吊车轨顶的高度，由工艺要求决定；吊车轨顶至屋架下弦底面的距离 第10页/共126页9.3 结构纵向传力系统 纵向框架柱间支撑的作用和布置柱间支撑与厂房框架柱相连接

6、，其作用为：组成坚强的纵向构架，保证厂房的纵向刚度；承受厂房端部山墙的风荷载、吊车纵向水平荷载及温度应力等，在地震区尚应承受厂房纵向的地震力，并传至基础；可作为框架柱在框架平面外的支点，减少柱在框架平面外的计算长度。在吊车梁以上的部分称为上层支撑，吊车梁以下部分称为下层支撑。上层支撑上层柱间支撑又分为两层，第一层在屋架端部高度范围内属于屋盖垂直支撑。第二层在屋架下弦至吊车梁第11页/共126页上翼缘范围内。为了传递风力，上层支撑需要布置在温度区段端部，有下层支撑处也应设置上层支撑。下层支撑应该设在温度区段中部（当吊车位置高而车间总长度又很短时下层支撑设在两端不会产生很大的温度应力，而对厂房纵向

7、风度却能提高很多）当温度区段小于90m时，在它的中央设置一道下层支撑图1.13(a)如果温度区段长度超过90m，则在它的1/3点处各设一道支撑图1.13(b)，以免传力路程太长 第12页/共126页q下层柱间支撑：下层柱间支撑：吊车梁下部的柱间支撑吊车梁下部的柱间支撑q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第13页/共126页柱间支撑的形式(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 支撑的形式第14页/共126页9.4 屋盖结构体系钢屋盖结构的形式、组成及布置1、屋

8、面板；2、屋架（屋面梁）；3、支撑系统；4、有的根据具体情况还设有檩条、托架和天窗架等构件等。第15页/共126页第16页/共126页（一）无檩屋盖体系1、一般用预应力大型屋面板，屋面板直接搁置在屋架上或天窗架上，然后在其上做保温、防水等层次。2、屋架间距一般为6m。跨度应符合6m的倍数。3 3、特点（1 1）屋盖屋面构件的种类和数量少，构造简单，安装方便，施工速度快；（2 2）屋盖刚度大，整体性能好；（3 3）但自重大，常要增大屋架杆件的和下部结构的截面，对抗震也不利。一般常用于较小的屋面坡度1：81：12。钢屋盖可以分为无檩屋盖体系和有檩屋盖体系第17页/共126页第18页/共126页（二

9、）有檩屋盖结构体系一般用于轻型屋面材料情况，需搁置在檩条上，檩条一般支承在屋架上。应用已有十多年的历史。是目前有檩体系轻型屋面中应用最广泛的屋面材料，采用热镀锌钢板或彩色度锌钢板，经辊压冷弯成各种波型，具有轻质、高强、美观、耐用、施工简便、抗震、防火等特点。单层自重为：当有保温要求时，可用双层钢板中间夹保温层的做法，屋面全部荷载不超过 ，已定型化生产，有国家标准和技术规程。1、压型钢板第19页/共126页第20页/共126页第21页/共126页以高强水泥发泡工艺配以玻璃纤维增强为芯材的新型复合材料，具有刚度好、强度高、延性好等特点，有良好的结构性能和工程应用前景。其自重为：2、太空板3、水泥石

10、棉波形瓦传统材料，具有自重轻、美观、施工简便等特点，但其脆性大、易开裂破损，因吸水而产生收缩龟裂和挠曲变形等缺陷。产量不多，质量还不够高，正积极研究，采取措施提高质量。第22页/共126页传统材料，具有自重轻、美观、施工简便等特点，但规格尚未定型，工程中使用多为自行压制制作。屋面自重：4、瓦楞铁5、加气混凝土屋面板自重为 ，是一种承重、保温、和构造合一的板材，一般可以直接在板上做防水，施工方便。有檩体系屋盖可供选用的屋面材料种类较多，屋架间距和屋面布置较灵活，自重轻，用料省，运输和安装较轻便，但构件的种类和数量多，构造较复杂。一般适用于较陡的屋面坡度1：21：3。第23页/共126页两种屋盖体

11、系各有优缺点，具体设计时应根据建筑物使用要求、结构特性、材料供应情况和施工条件等综合考虑而定。一般中型厂房，特别是重型厂房，由于对横向刚度要求较高，所以宜采用大型屋面板的无檩屋盖；而对于中、小型特别是不需要做保温层的房屋，则宜采用具有轻型屋面材料的有檩屋盖。第24页/共126页三、天窗架形式在工业厂房中，为了满足采光和通风等要求，常需在屋盖上设置天窗。天窗的形式有纵向天窗、横向天窗和井式天窗等三种，一般常采用纵向天窗。图天窗架的形式 第25页/共126页支承中间屋架的桁架称为托架，由于工艺要求需扩大柱距时采用。四、托架第26页/共126页钢屋盖支撑1、保证屋盖结构的几何稳定性；2、保证屋盖的空

12、间刚度和整体性；3、为受压弦杆提供侧向支承点，避免压杆侧向失稳；4、承受和传递纵向水平力(风荷载、悬挂吊车纵向制动力、地震荷载等；5、保证结构在安装和架设过程中的稳定性。一、屋盖支撑作用例如：三冶八十年代在抚顺施工，发生屋架倒坍事故。屋架安装就位后，没做支撑，当天晚大刮大风，屋架失稳，掉了下来，摔坏。第27页/共126页（一）水平支撑1、上、下弦横向支撑2、上、下弦纵向水平支撑（二）垂直(竖向)支撑（三）系杆 二、屋盖支撑类型第28页/共126页三、屋盖支撑布置第29页/共126页第30页/共126页 1、一般设置在房屋两端或温度区段的两端，一般设在第二个柱距内；2、两道横向水平支撑的间距不宜

13、大于60m，当温度区段长度较大时，尚应在中部增设支撑；3、其长度为屋架节间距的24倍。（一）上弦横向水平支撑第31页/共126页（二）下弦横向水平支撑 1、上弦横向水平支撑对应位置；2、当屋架跨度比较小（小于18m时）又无吊车或振动设备时，可不设。（三）下弦纵向水平支撑 1、当房屋较高、跨度较大、空间刚度要求较高时，设有中间托架为保证托架的侧向稳定时；设有重级或大吨位的中级工作制桥式吊车、壁行吊车或有锻锤等较大振动设备时应设置；2、屋架间距小于12m时，纵向水平支撑通常布置在屋架下弦平面。第32页/共126页位于上、下弦水平支撑同一开间内，形成一个跨长为屋架间距的平行弦桁架。（1）跨度小于30

14、m的梯形屋架，通常在屋架两端和跨度中央各设置一道垂直支撑。当跨度大于30m时，则在两端和跨度1/3处分别共设置四道。（2）跨度小于18m的三角形屋架只需在跨度中央设一道垂直支撑，大于18m跨时则在1/3跨度处共设两道。（四）垂直(竖向)支撑第33页/共126页1、为了支持未连支撑的平面屋架和天窗架，保证它们的稳定和传递水平力，应在横向支撑或垂直支撑节点处沿房屋通长设置系杆（屋脊处及屋架端部处）。2、系杆分刚性系杆和柔性系杆两种，刚性系杆既能受拉又能受压，柔性系杆只能受拉。刚性系杆一般由双角钢组成，柔性系杆一般由单角钢组成。（五）系杆第34页/共126页二、支撑的截面形式 屋盖支撑受力较小，一般

15、不必计算。截面尺寸一般由杆件允许长细比和构造要求决定。（一）对于交叉斜杆，一般按拉杆 控制；非交叉斜杆、弦杆等按压杆 控制。对于跨度较大且承受墙面传来较大的风力时，应按桁架体系计算内力选择截面，同时亦应控制长细比。（二）支撑的连接构造：第35页/共126页1、上弦横向水平支撑的角钢肢尖应向下，背朝上，且连接处适当离开屋架节点，以免影响大型屋面板的或檩条的安放。如图（a）所示。2、交叉处的斜杆应有一根杆件切断，另加节点板用焊缝或螺栓连接。如图：（a）所示；交叉斜杆处如与檩条相连，则两根斜杆均应切断，用节点板相连。如图b所示。3、下弦横向和纵向水平支撑的角钢肢尖允许向上，如图（c）所示，其中交叉斜

16、杆以肢背靠肢背交叉放置，中间填以填板，杆件无需切断。4、垂直支撑可只与屋架竖杆相连，如图（d）所示，也可通过竖向小钢板与屋架弦杆及屋架竖杆同时相连。如图（e）所示。第36页/共126页第37页/共126页 自学9.5 檩条及压形钢板设计第38页/共126页9.6 桁架的形式的截面设计传统作法采用两个角钢组成的T形或十字形截面的杆件，在杆件汇交处（节点）通过节点板用焊缝连接而成的普通钢桁架作为屋架，具有受力性能好，制作安装方便、取材容易、与支撑体系形成屋盖结构整体刚度好、工作可靠、适应性强等优点，因而在工业与民用建筑房屋的屋盖结构中得到广泛应用。值得提出的是：热轧角钢的壁厚度较大，因此耗钢量较大

17、，用于跨度太小或屋面荷载较轻的屋盖中不大经济；另外受角钢最大规格限制，屋面荷载重、跨度大的房屋也不宜采用，最适于1836m跨度，再小或再大就不经济了。也有采用剖分T形钢截面。第39页/共126页应根据房屋的用途、建筑造型、屋架跨度、荷载大小、屋面材料的排水坡度等因素综合考虑，使之符合：适用、受力合理、经济、施工方便等原则。选择桁架的原则：1、从受力角度考虑：（1）屋架外形应尽量与弯矩图相近，以使弦杆受力均匀；（2）受力较合理的腹杆布置应使短杆受压，长杆受拉，腹杆数量少，总长度短；（3）尽可能使荷载作用于节点，避免弦杆因受节间荷载引起局部弯矩而增加截面面积，设计也麻烦。一、桁架形式和主要尺寸一、

18、桁架形式和主要尺寸（一）桁架的形式第40页/共126页2、从施工角度考虑：（1）屋架弦杆的数量和品种规格应尽可能少，在用钢量增加不多的原则下，力求尺寸统一，构造简单，便于制造。一般上下弦杆角钢规格不变，统一，中间不做改变，主要从施工角度考虑的。（2）腹杆与弦杆的轴线间的夹角一般在30度60度之间，最好在45度左右，以使节点紧凑。3、其它方面：（1）屋架上弦的坡度须适合屋面的排水要求；（2）建筑造型的需要；（3）设置天窗的需要。上述各种要求一般不可能同时满足，可根据具体情况，综合考虑各因素，得到一个经济、合理的方案。第41页/共126页常用的钢屋架形式（见表）第42页/共126页第43页/共12

19、6页1、三角形钢屋架三角形屋架一般适用于坡度较大的有檩屋盖，坡度为1/21/3，屋架跨度通常为1824m，屋架高度H=（1/41/6L）。三角形屋架的外形与铰屋架的抛物线弯矩图形状相差较大，使屋架弦杆受力不均匀，靠近支座内力较大，跨中内力较小。若弦杆采用同一截面杆件，则不能充分发挥材料的作用，不经济。三角形屋架与柱子一般为铰接，房屋的横向刚度较低。主要有以下几种形式：第44页/共126页（1）芬克式屋架：图（a）、（b）所示。（也有（b）中间有腹杆的）其腹杆节点较多，但它们的压杆短、拉杆长、受力较合理；可分为两个小桁架制作及运输，施工方便。（2）人字式屋架：图（d）所示，它的节点少且均匀，但受

20、压杆较长，适用于跨度小（小于18m）情况。其抗震性能优于芬克式屋架。（3）单斜腹杆屋架：图（c）所示，其腹杆均较长，节点较多，杆件夹角小，制作困难，适用于设置天棚的屋架。应用较少。（4）将三角形屋架两端高度改为500mm，这样改变以后，屋架支座处上、下弦的内力大大减少，改善了屋架的工作情况。第45页/共126页第46页/共126页2、梯形屋架适用于屋面坡度较小的无檩体系，坡度一般为（1/81/16），跨度可达36m。梯形屋架的外形较接近于弯矩图，各节间弦杆受力较均匀，且腹杆较短。梯形屋架与柱可铰接也可刚接。刚接连接的横向刚度较大，是目前无檩体系的工业厂房屋盖中应用最广的屋盖形式。主要有如下几种

21、形式：（1）人字式：如图（a）、（c）所示。（2）再分式：如图（b）所示。屋面板宽度为1.5m时，可采用再分式腹杆，使节间为1.5m，以避免上弦承受局部弯矩，用料经济，但节点和腹杆数量增多，制造费工，故仍有采用较大节间3m使上弦承受节间的荷的做法，虽用钢量增多，但构造较简单。第47页/共126页第48页/共126页3、平行弦屋架：它的上下弦平行，可用做单坡、双坡屋面，也可做成不同坡度。它的杆件规格、节点构造统一，便于制作。一般用作托架或支撑体系中。第49页/共126页1、屋架的跨度主要是根据工艺和建筑要求来确定，普通钢屋架常见跨度为18m、21m、24m、27m、30m、36m等。钢屋架计算跨

22、度的确定：简支于柱顶的钢屋架，其计算跨度取决于屋架支反力间的距离。（二）屋架的主要尺寸第50页/共126页2、屋架的高度（1）屋架的最大高度取决于运输界线；（2）最小高度取决于屋架容许挠度；（3）经济高度则是根据屋架杆件的总用钢量最少的条件确定；（4）有时建筑高度也限制了屋架的最大高度。3、屋架起拱对跨度较大的屋架，在横向荷载作用下将产生较大的挠度，有损外观并可能影响屋架的正常使用，因此要起拱，即预先给屋架一个向上的反挠度，以抵消屋架受荷后产生的部分挠度，起拱高度一般为跨度的1/500。计算时，当采用图解法求屋架杆件内力时，图中可不考虑起拱高度。需要起拱的桁架：（1）三角形桁架：大于等于15米

23、；（2）梯形、平行弦桁架：大于等于24米。第51页/共126页桁架的荷载及内力计算1、屋架的各节点均为理想的铰接。2、屋架各杆件的轴线均为直线，都在同一平面内，且相交于节点的中心。3、荷载都作用在节点上，且都在屋架平面内。计算基本假定第52页/共126页（一）桁架的荷载计算和内力组合1、屋架的荷载计算：本着实事求是的原则，有什么算什么，查荷载规范。作用在屋架上的荷载：（1）恒载：屋面材料自重（保温屋、防水屋、屋面板）、檩条、屋架、天窗、支撑、天棚等的自重。屋架和支撑的自重经验公式：（2）活载：屋面施工检修活载、积灰荷载、雪荷载、悬挂吊车活载等。注：风荷载一般不考虑。但当采用轻型屋盖、开敞式房屋

24、或风荷载标准值大于0.49KN/m2时需考虑。第53页/共126页2、节点荷载计算：屋架所受的荷载一般通过檩条或大型屋面板肋以集中力的方式作用于屋架的节点上，负荷面如图中阴影部分的面积。第54页/共126页用第一种荷载组合计算的屋架杆件内力在多数情况下为最不利内力；第二种容易引起跨中部分的斜腹杆内力的变号；第三种如施工安装过程中两侧屋面板对称铺设，可不考虑第三种荷载组合。3、荷载组合：设计时，应根据使用和施工过程中可能出现的最不利荷载组合计算屋架杆件的内力，一般情况下存在下列三种组合最为不利：（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载（使用阶段）；（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载（如雪载：阳面化了，阴面

25、没化：使用阶段）（3）全跨屋架、天窗架和支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载。（如施工安装过程中两侧屋面板的铺设）第55页/共126页（三）内力计算（1）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。（2）节间荷载引起的局部弯矩：节间荷载作用的屋架，除把节间荷载分配到相邻节点外，还应计算节间荷载引起的局部弯矩。根据上面的假定，采用数解法、图解法（计算误差较大）或借助电算求得，对于常用形式的屋架，各种建筑结构设计手册中无有单位节点荷载作用下的杆件内力计算系数表。设计时只要将屋架节点截载值乘以相

26、应杆件的内力系数，即求得该杆件的内力（轴向力）。即：杆件内力=表中系数节点集中荷载（拉为正，压为负）第56页/共126页第57页/共126页角钢屋架的杆件由两个角钢组成，截面有两个弯曲轴，即x轴和y轴，这样它就有两种弯曲失稳的可能性：一种是在屋架平面内屈曲；另一种是在屋架平面外屈曲。桁架杆件的计算长度和容许长细比桁架杆件的计算长度和容许长细比第58页/共126页 1、弦杆、支座斜杆和支座竖杆由于杆件重要、内力和截面大、节点连接杆件少，约束作用小，可偏于安全地视为铰接，计算长度取几何长度l0 x=l(l为构件几何长度，即节点中心间距离);2、其他受压杆 节点本身有一定的刚度，节点板有多个板件连接

27、，相邻杆件约束该杆端部的转动，从而提高其整体稳定，因而考虑折减。l0 x=0.8l。（一）在桁架平面内的计算长度第59页/共126页1、弦杆平面外的计算长度l0y等于侧向固定点间的距离。（1）对于上弦杆：有檩体系：檩条与屋架支撑交叉点不相连时，取水平支撑与屋架上弦交叉点之间的距离；檩条与支撑交叉点用节点板焊牢时，取檩条之间的距离。无檩体系：若能保证屋面板与上弦三点可靠焊接，使大型屋面板起支撑作用，可取两块大型屋面板宽度，即：l=2b若不能保证三点可靠焊接，则认为大型屋面板只能起到刚性系杆作用，计算长度仍取支撑点间的距离。(二)在桁架平面外的计算长度第60页/共126页平面内和平面外计算长度图形

28、第61页/共126页（2）对于下弦杆：取下弦侧向支撑点间的距离，该距离由下弦的支撑体系或系杆的设置确定。2、腹杆平面外的计算长度取节点中心间的距离。3、当弦杆侧向支撑点之间的距离为节间长度的2倍，且两个节间的内力不相等，则该弦杆平面外的计算长度，应按下式计算：第62页/共126页第63页/共126页桁架弦杆和单系腹杆的计算长度表9.2项次项次 弯曲方向弯曲方向 弦杆弦杆 腹杆腹杆 支座斜杆和支座竖杆支座斜杆和支座竖杆 其他腹杆其他腹杆 1在桁架平面内在桁架平面内 2在桁架平面外在桁架平面外 3斜平面斜平面 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）；桁架弦杆侧向支承点间

29、的距离；桁架弦杆侧向支承点间的距离；第64页/共126页钢结构设计规范中对压杆和拉杆规定了容许的最大长细比，称为容许长细比,见表所示。屋架杆件一般都是由双角钢组成的T形截面，它的横截面的两个主轴方向分别在屋架的平面内和平面外。两个主轴的长细比验算：3、杆件的容许长细比、杆件的容许长细比第65页/共126页屋架的腹杆为单角钢或双角钢组成的十字形截面杆件时，应取截面的最小回转半径imin计算杆件在斜面上的最大长细比，即：第66页/共126页表 桁架杆件的容许长细比 杆杆 件件 名名 称称 压杆压杆 拉杆拉杆 承受静力荷载或间接承受动力荷载承受静力荷载或间接承受动力荷载的结构的结构 直接承受直接承受

30、动力动力荷载荷载的结的结构构 无吊车和有轻中无吊车和有轻中级工作制吊车级工作制吊车的厂房的厂房 有重级工作制吊有重级工作制吊车的厂房车的厂房 普通钢屋架的普通钢屋架的杆件杆件 150350250250轻钢屋架的主轻钢屋架的主要杆件要杆件天窗构件天窗构件 屋盖支撑杆件屋盖支撑杆件 200400350轻钢屋架的其轻钢屋架的其他杆件他杆件 350第67页/共126页（一）截面形式1、用两个角钢组成的T形或十字形的截面，杆件由夹在一对角钢之间的节点板连接。通过不同角钢的截面组合，近似地满足等稳定性的要求。这种连接方式经济合理，构造简单，施工方便，得到广泛的应用。2、屋架弦杆一般采用等截面；当采用变截面

31、时，半跨内只能改变一次，而且要保持肢厚不变，改变肢宽，以便于拼接处理。桁架杆件的截面选择和计算第68页/共126页表 钢屋架的杆件截面形式 第69页/共126页（二）填板的设置如图所示。1、填板的尺寸：厚度同节点板的厚度，宽度一般为4060mm，长度取为：T形截面比角钢肢大1015mm，十字形截面比角钢肢缩进1015mm。2、数量：受压构件两侧向支承点之间的填板数不少于2个。3、填板间距：（1）压杆：（2）拉杆：第70页/共126页图 节点板及填 板图形第71页/共126页（三）节点板的厚度节点板内应力大小与所连构件内力大小有关，设计时一般不作计算。在同一榀屋架中，所有中间节点板均采用同一种厚

32、度，支座节点板由于受力大且很重要，厚度比中间的增大2mm。梯形屋架根据腹杆最大内力，三角形屋架根据弦杆最大内力来确定。（四）截面选择的一般原则选择截面时应考虑下列要求：1、尽量先用肢宽而壁薄的构件，以增大回转半径。但肢厚不小于4mm，注意压杆应满足局部稳定的要求。2、角钢规格不宜小于454或56364。放置屋面板时，上弦角钢水平肢宽须满足搁置尺寸要求。第72页/共126页3、同一榀屋架的角钢规格应尽量统一，一般不宜超过56种，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小于2mm，以便施工时辩认。4、屋架弦杆一般沿全跨采用等截面，但对跨度大于24m的三角形屋架和跨度

33、大于30m的梯形屋架，可根据内力变化改变弦杆截面，但在半跨内只宜改变一次，且只变肢宽而保持厚度不变，以便拼接的构造处理。（五）截面计算按轴心受压和受拉构件的截面设计的步骤进行。第73页/共126页表 钢屋架杆件截面计算对照表杆件类型杆件类型强度要求强度要求稳定性要求稳定性要求 长细比要求长细比要求 所需截面积所需截面积压杆压杆=N/Anf=N/AfAnN/f拉杆拉杆=N/AnfAnN/f第74页/共126页 9.7 桁架节点设计桁架的杆件是采用节点板互相连接，各杆件内力通过各自的杆端焊缝传至节点板，并汇交于节点中心而取得平衡。节点的设计应做到传力明确、可靠、构造简单、制造和安装方便等。（一）轴

34、线的确定桁架杆件应以截面形心线为轴线，以避免杆件偏心受力（角钢的形心位置Z0可直接从角钢表中查出）。但因角钢的形心与边部的距离不是整数，为了制造上的方便，将此距离调整成5mm的倍数。如果弦杆截面有变化时，使角钢背平齐，取两条形心线的中线为桁架轴线，并调整为5mm的倍数。第75页/共126页第76页/共126页（二）弦杆、腹杆等各杆之间的间距屋架各节点处，腹杆杆端与弦杆应尽量靠近，以增加屋架的刚度。但各杆件之间仍需留出一定的空隙c，焊缝净距10mm，以便施焊。关于c的取值：（1）直接承受动力荷载：50mm；（2）不直接承受动力荷载：20mm；（以避免因焊缝过分密集而使该处节点板过热而变脆）（3）

35、非焊接屋架中，510mm，以便于安装。第77页/共126页（三）角钢的切削一般采用垂直杆件轴线的直切，但有时为了减小节点板尺寸，也可采用斜切的方法，但不允许切割角钢背，如图（c）、（d）所示的切割。第78页/共126页（四）节点板（1）节点板的形状应大致规整，尽量有两边平行。最好设计成矩形、平行四边形或直角梯形，其长和宽宜取为10mm的倍数。（2）在确定节点板的外形时，要注意沿焊缝长度方向应多留约为2hf的长度以考虑施焊时的焊口，垂直于焊缝长度方向应留出1020mm的焊缝位置，如图所示。（3）节点板的边缘与轴线的夹角不小于15（或1：3的坡度），使杆内力在节点板中有良好的扩散，以改善节点板的受

36、力情况。（4）节点板可伸出上弦角钢肢背1015mm进行贴角焊，也可缩进510mm进行槽焊。当有檩屋盖在檩条处需设短角钢以支托檩条，就应采用槽焊。第79页/共126页(a)正确；(b)不妥 第80页/共126页（五）绘制节点大样（比例为1/51/10），确定每一节点必要的数据。（对简单节点可不绘大样，而由计算得到所需尺寸），节点所需标注尺寸如下：（1）每一腹杆端部到节点中心的距离：如图中的l1、l2、l3，主要可计算每一腹杆的实际长度。（2）节点板的平面尺寸：应从节点中心分两边分别注明其宽度和高度，主要用于制造时节点板的定位。（3）各杆件轴线至角钢背的距离。（4）角钢连接边的边长：只有当杆件截面

37、为不等边角钢时需注明。（5）每条角焊缝的焊脚尺寸和焊缝长度。第81页/共126页图21.9下弦中间节点 第82页/共126页图21.10无檩屋架上弦中间节点 第83页/共126页节点计算和构造节点设计时，首先要根据连接杆件的内力确定出焊缝的焊角尺寸和长度，然后再根据节点上各杆件的焊缝长度确定节点板的合理形式和平面尺寸。1、下弦中间节点2、上弦中间节点，有檩与无檩不同，腹杆与节点板的连接与下弦中间节点相同。3、拼接接点屋架的弦杆的拼接有工厂拼接和工地拼接。第84页/共126页角角钢钢桁桁架架的的节节点点设设计计（1 1）一一般般节节点点：一一般般节节点点是是指指无无集集中中荷荷载载和和无无弦弦杆

38、杆拼拼接接的的节节点点 第85页/共126页肢背焊缝：肢背焊缝：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。受轴心力方法计算。节点板应伸出弦杆节点板应伸出弦杆101015mm15mm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:通通常常因因NN很很小小，实实际际所所需需的的焊焊脚脚尺尺寸寸可可由由构构造造要要求求确确定定，并并沿节点板全长满焊。沿节点板全长满焊。肢尖焊缝：肢尖焊缝：第86页/共126页为为便便于于大大型型屋屋面面板板或或檩檩条

39、条的的放放置置，常常将将节节点点板板缩缩进进上上弦弦角角钢钢背，缩进距离不宜小于背，缩进距离不宜小于(0.5(0.5t t+2)mm+2)mm，不宜大于节点板厚度，不宜大于节点板厚度t t。（2 2）角钢桁架有集中荷载的节点角钢桁架有集中荷载的节点 角角钢钢背背凹凹槽槽的的塞塞焊焊缝缝可可假假定定只只承承受受屋面集中荷载，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 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 0.50.5t t；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QQ不大，按构造满焊不大，按构造满焊第8

40、7页/共126页 计计算算时时应应考考虑虑偏偏心心弯弯矩矩MMNN e e（e e为为角角钢钢肢肢尖尖至至弦弦杆杆轴轴线线距距离离），按下列公式计算：，按下列公式计算：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第88页/共126页当当节节点点板板向向上上伸伸出出不不妨妨碍碍屋屋面面构构件件的的放放置置，或或因因相相邻邻弦弦杆杆节节间间内内力力差差NN较较大大，肢肢尖尖焊焊缝缝不不满满足足强强度度要要求求时时，可可将将节节点板部分向上伸出或全部向上伸出。点板部分向上伸出或全部向上伸

41、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：肢尖焊缝：肢尖焊缝：式式中中：、伸伸出出肢肢背背的的焊焊缝缝焊焊脚脚尺尺寸寸和和计计算算长度；长度；第89页/共126页屋架的弦杆的拼接有工厂拼接和工地拼接。工厂拼接往往是由于角钢长度不够而设，宜设于杆力较小的节间；工地拼接多是由于运输条件或安装条件的限制而做接头，通常放在跨中节点上。弦杆一般用连接角钢拼接，先通过螺栓定位，再进行焊接。弦杆与拼接角钢连接焊缝的计算 下弦杆与节点板的连接焊缝的计算上弦杆与节点板的连接焊缝的计算（3）角钢桁架弦杆的拼接及拼接节点 第90页/共126页4、

42、支座节点屋架和柱子的连接可以做成简支或刚接。支承于钢筋混凝土柱或砖柱上的屋架，一般为简支。而支承于钢柱上的屋架通常为刚接。支座节点包括节点板、加劲肋、支座底板和锚栓。加劲肋的作用是加强支座底板刚度，以便均匀传递支座反力并增强节点板的侧向刚度。支座节点的传力路线是：屋架杆件的内力会交后通过连接焊缝传给节点板，然后经节点板和加劲肋把力传给底板，最后传给柱子。第91页/共126页底板计算：支座底板所需净面积为：An=R/fcc毛面积为：A=An+A0支座底板厚度为：t6M/f 加劲肋的计算:加劲肋的厚度取与节点板的厚度相同；高度由节点板尺寸，按构造确定。加劲肋与节点板的连接焊缝：每块加劲肋承受屋架支

43、座反力R的1/4，为偏心受力。第92页/共126页焊缝受剪：V=R/4；焊缝受弯：M=Rlw/8 每块加劲肋与支座节点板的连接焊缝按下式计算：支座节点板、加劲肋与支座底板的水平连接焊缝，按下式计算：节点板与底板第93页/共126页加劲肋与底板第94页/共126页图21.11有檩屋架上弦中间节点 第95页/共126页图21.12弦杆与拼接角钢连接 第96页/共126页图21.13下弦杆与节点板连接 第97页/共126页图21.14上弦杆与节点板连接 第98页/共126页图21.15屋架的支座节点 第99页/共126页图21.16 屋架与柱刚性连接的支座节点 第100页/共126页桁架施工图施工图

44、主要包括：屋架正面详图、上弦和下弦平面图，必要数量的侧面图和零件图。当屋架为对称时，可绘制半榀屋架。钢屋架施工图的绘制的主要内容和基本要求：1、图纸的左上角绘制整榀屋架的简图，左半跨注明屋架的几何尺寸，右半跨注明杆件的设计内力。2、图纸的正中为屋架详图及上、下弦平面图，必要数量的侧面图和零件图。第101页/共126页3、右上角绘制材料表，把所有杆件和零件的编号、规格尺寸、数量、重量和整榀屋架的重量填入表中。4、钢屋架施工图可以采用两种比例绘制，屋架轴线一般用120130的比例尺，杆件截面和节点尺寸采用110115的比例尺。5、施工图上应注明屋架和各构件的主要几何尺寸。6、在施工图中应全部注明各

45、零件的型号和尺寸。7、跨度较大的屋架，在自重及外荷载作用下将产生较大的挠度，特别当屋架下弦有吊平顶或悬挂吊车荷载时，则挠度更大，这将影响结构的使用和有损建筑的外观。8、施工图上还应加注必要的文字说明，包括钢材的钢号，焊条型号，加工精度和质量要求，图中未注明的焊缝和螺栓孔的尺寸，以及防锈处理的要求等等第102页/共126页图21.17某一钢屋架施工图第103页/共126页普通钢屋架设计计算实例建筑跨度为18m，端部高度1.99m，跨中高度2.89m，屋面坡度i=1/10，屋架间距为6m，屋架两端支承在钢筋混凝土柱上。屋架上、下弦设有横向支撑和垂直支撑，布置如图21.18所示。设计资料（设计一梯形

46、钢屋架）第104页/共126页图21.18 屋架支撑布置图 第105页/共126页(1)永久荷载预应力混凝土大型屋面板：1.21.4=1.68kN/m2二毡三油防水层加找平层：1.20.7=0.84kN/m280mm厚泡沫混凝土保温层：1.20.5=0.60kN/m2屋架自重和支撑自重按经验公式(跨度L=18m)：Pw=0.12+0.011L=0.12+0.01118=0.32kN/m21.20.32=0.384kN/m2 荷载计算第106页/共126页(2)可变荷载屋面雪荷载与活荷载不同时出现，取较大者1.40.30=0.42kN/m2(3)荷载组合永久荷载+可变荷载为主要荷载组合，屋架上弦

47、节点荷载为：P=(1.68+0.84+0.60+0.384)+0.421.56=35.316kN另两种荷载组合为永久荷载+半跨可变荷载;永久荷载+半跨屋面重+半跨施工荷载。第107页/共126页桁架杆件的内力在单位力作用下用图解法(图21.19)求得如下：屋架各杆件内力如图21.20所示。内力计算（表21.7）第108页/共126页表21.7 杆件内力计算 第109页/共126页图21.19 屋架内力图解 第110页/共126页图21.20 屋架各杆件的内力图(单位：kN)第111页/共126页(1)上弦杆截面选择(2)下弦杆截面选择(3)支座竖杆截面选择(4)支座斜杆截面选择(5)斜杆截面选

48、择(6)竖杆-截面选择(7)斜杆-截面选择(8)斜杆-截面选择(9)竖杆-截面选择截面选择第112页/共126页(10)斜杆-截面选择(11)斜杆-截面选择(12)竖杆-10截面选择第113页/共126页(1)下弦节点i设计节点i如图21.21(2)下弦节点j设计节点j如图21.22(3)下弦节点k设计节点k如图21.23(4)支座节点h设计支节点h如图21.24 支座底板计算 加劲肋与节点板的连接焊缝计算 节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算 下弦杆与支座斜杆和竖杆焊缝计算 节点设计第114页/共126页(5)上弦节点b设计 上弦节点b如图21.25(6)上弦节点d、f设计 上弦d、f节点如图

49、21.26(7)上弦节点a、c、e设计 上弦节点a、c、e如图21.27(8)上弦节点g设计 上弦节点g如图21.28 第115页/共126页图21.21 节点i详图 第116页/共126页图21.22 节点j详图 第117页/共126页图21.23 节点k详图 第118页/共126页图21.24 支座节点h详图 第119页/共126页图21.25 上弦节点b详图 第120页/共126页图21.26 上弦d、f节点详图 第121页/共126页图21.27 上弦节点a、c、e详图 第122页/共126页图21.28 上弦节点g详图 第123页/共126页屋架各杆件的垫板间距，在受压杆件中不大于40i，在受拉杆件中不大于80i，T形截面中的i为一个角钢对平行于垫板自身重心轴的回转半径，在十字形截面中为一个角钢的最小回转半径。计算结果如表21.9所示。垫板计算第124页/共126页表21.9 杆件垫板规格计算 第125页/共126页感谢您的观看！第126页/共126页