第9章-桁架及屋架

1、第九章第九章 桁架及屋架桁架及屋架 9.1 桁架的外形、主要尺寸和腹桿體系 9.2 屋蓋的組成及主要平面尺寸 9.3 屋架的支撐系統(tǒng) 9.4 屋蓋設計的內(nèi)容和屋架的內(nèi)力計算 9.5 桁架桿件的截面形式和節(jié)點板厚度 9.6 桁架桿件的計算長度和容許長細比 9.7 桁架桿件的截面射擊 9.8 桁架的支點設計和角鋼間的填板 9.9 支撐系統(tǒng)與屋架的連接節(jié)點 9.10 屋架的施工詳圖桁架主要是由桁架主要是由軸心受力構件（拉桿和壓桿）軸心受力構件（拉桿和壓桿）組成組成的的格構式擴大構件格構式擴大構件，用以，用以承受橫向荷載和跨越較承受橫向荷載和跨越較大的空間大的空間。當跨度比較大時采用實腹式受彎構件將造

2、成多費鋼材時，當跨度比較大時采用實腹式受彎構件將造成多費鋼材時，就需要采用桁就需要采用桁架架 。主要用途主要用途：房屋建筑中的房屋建筑中的屋蓋、橋梁、各種塔架（起重、屋蓋、橋梁、各種塔架（起重、輸電、鉆探）和水工結(jié)構如閘門輸電、鉆探）和水工結(jié)構如閘門等建筑中，用途極為廣泛。等建筑中，用途極為廣泛。桁架的基本概念桁架的基本概念根據(jù)承受荷載后的傳力路徑分為：根據(jù)承受荷載后的傳力路徑分為：空間桁架和平面桁架空間桁架和平面桁架桁架的基本概念桁架的基本概念上圖所示的上圖所示的鋼網(wǎng)架鋼網(wǎng)架和和各種塔架各種塔架等常為等常為空間鋼桁架空間鋼桁架，其內(nèi)力分，其內(nèi)力分析必需借助于空間力系的平衡條件！析必需借助于空

3、間力系的平衡條件！工程結(jié)構中的工程結(jié)構中的大部分鋼桁架大部分鋼桁架則?？砂磩t常可按平面桁架平面桁架考慮；考慮；如下圖所示的屋架體系，屋面荷載有檁條傳給屋架后，如下圖所示的屋架體系，屋面荷載有檁條傳給屋架后，其內(nèi)力即可借助于其內(nèi)力即可借助于平面力系平面力系的平衡條件求解！的平衡條件求解！注：本章下面介紹的將限于平面桁架，主要是屋架注：本章下面介紹的將限于平面桁架，主要是屋架桁架的基本概念桁架的基本概念 根據(jù)根據(jù)用途用途和和跨度跨度不同，平面桁架可有不同的外形，按外不同，平面桁架可有不同的外形，按外形可分為形可分為三角形屋架三角形屋架、梯形屋架梯形屋架及及平行弦屋架平行弦屋架三種基本形式。三種基本

4、形式。 由三角形屋架變化而來的由三角形屋架變化而來的梭形屋架梭形屋架，則適用于較平屋面坡度但則適用于較平屋面坡度但又需加大屋又需加大屋架高度架高度時！時！桁架的外形桁架的外形三角形屋架三角形屋架 適用于屋面材料要求較陡的屋蓋結(jié)構。坡度適用于屋面材料要求較陡的屋蓋結(jié)構。坡度 i1/5梯形屋架梯形屋架 適用于屋面坡度平緩的屋蓋結(jié)構，且跨度較大時多采用適用于屋面坡度平緩的屋蓋結(jié)構，且跨度較大時多采用梯形屋架。梯形屋架。多角形屋架和人字形屋架均多角形屋架和人字形屋架均系由梯形屋架變化而來，可系由梯形屋架變化而來，可以以減少屋架在跨中的高度減少屋架在跨中的高度右圖所示的屋架的適用坡度右圖所示的屋架的適用

5、坡度i=1/101/20時時桁架的外形桁架的外形平行弦屋架平行弦屋架 當屋架的上、下弦桿相平行時，稱為平行弦屋架。當屋架的上、下弦桿相平行時，稱為平行弦屋架。不但可用于屋架，而且還可以用于如屋架中的各種不但可用于屋架，而且還可以用于如屋架中的各種支撐桁架、屋架和托架、皮帶輸送機下的支承桁架支撐桁架、屋架和托架、皮帶輸送機下的支承桁架和各種棧橋桁架等。和各種棧橋桁架等。適用坡度適用坡度i=1/101/20桁架的外形桁架的外形三角形屋架三角形屋架 ：當坡度和跨度一旦確定，屋架的高度也隨之當坡度和跨度一旦確定，屋架的高度也隨之確定！確定！梯形屋架：梯形屋架：端部高度常取跨度的端部高度常取跨度的1/1

6、01/18(常用端部高度常用端部高度Ho=2.0m左右左右)，跨度愈大，比值可取小些。，跨度愈大，比值可取小些。平行弦屋架：平行弦屋架：經(jīng)濟高度主常為跨度的經(jīng)濟高度主常為跨度的1/15左右。左右。 當然還要考慮運輸條件，火車運送時，構件的運送單元當然還要考慮運輸條件，火車運送時，構件的運送單元高度應小于高度應小于3.85m桁架的主要尺寸桁架的主要尺寸屋架的高度屋架的高度主要是主要是屋面材料屋面材料、屋架的跨度屋架的跨度和和房屋房屋的使用要求！的使用要求！ 波形石棉瓦屋面波形石棉瓦屋面要求坡度要求坡度i=1/2.51/3,瓦楞鐵屋面要求瓦楞鐵屋面要求i大致為大致為1/5,這種這種屋面的坡度過小，

7、易造成漏雨屋面的坡度過小，易造成漏雨，因此常，因此常選用三角形屋架；選用三角形屋架；油氈防水屋面油氈防水屋面根據(jù)適用坡度選用坡度為根據(jù)適用坡度選用坡度為1/101/12的的梯梯形屋架形屋架等；等；近來常被采用的近來常被采用的長尺壓型鋼板屋面長尺壓型鋼板屋面，則可用，則可用i=1/81/20時，因而常選用時，因而常選用梯形屋架和接近于平行弦的屋架梯形屋架和接近于平行弦的屋架。桁架的主要尺寸桁架的主要尺寸屋架外形的選用屋架外形的選用受力合理受力合理。應使屋架的外形與彎矩圖相近，桿件受力均。應使屋架的外形與彎矩圖相近，桿件受力均勻；短桿受壓、長桿受拉；荷載布置在節(jié)點上，以減少弦桿勻；短桿受壓、長桿受

8、拉；荷載布置在節(jié)點上，以減少弦桿局部彎矩，屋架中部有足夠高度，以滿足剛度要求。局部彎矩，屋架中部有足夠高度，以滿足剛度要求。 兩端簡支的受彎構件在滿兩端簡支的受彎構件在滿跨均布荷載跨均布荷載作用下，彎矩圖形作用下，彎矩圖形為一拋物線，因此為一拋物線，因此屋架的外形屋架的外形若若接近拋物線接近拋物線，則，則弦桿各節(jié)間弦桿各節(jié)間中的內(nèi)力最為均勻中的內(nèi)力最為均勻。 桁架的主要尺寸桁架的主要尺寸屋架外形的選用屋架外形的選用 三角形屋架三角形屋架外形與拋物線形差別大，外形與拋物線形差別大，內(nèi)力分布不均內(nèi)力分布不均勻勻，故跨度較大時選用三角形屋架是不經(jīng)濟的，其，故跨度較大時選用三角形屋架是不經(jīng)濟的，其常采

9、用常采用跨度在跨度在2427m以下；以下； 梯形屋架梯形屋架外形較接近于拋物線，外形較接近于拋物線，弦桿各節(jié)間內(nèi)力較弦桿各節(jié)間內(nèi)力較為均勻為均勻，加之剛度也較三角形屋架為好，常用，加之剛度也較三角形屋架為好，常用跨度跨度可達可達36m左右左右；平行弦屋架平行弦屋架弦桿內(nèi)力不及梯形屋架均勻，但其弦桿內(nèi)力不及梯形屋架均勻，但其腹桿腹桿長度一致，桿件類型少，節(jié)點構造統(tǒng)一，便于制造長度一致，桿件類型少，節(jié)點構造統(tǒng)一，便于制造，是其優(yōu)點。是其優(yōu)點。桁架的主要尺寸桁架的主要尺寸屋架外形的選用屋架外形的選用 平面屋架常兩端簡支于鋼筋混凝土或砌體柱頂，但在平面屋架常兩端簡支于鋼筋混凝土或砌體柱頂，但在某些采用

10、鋼柱的廠房中，某些采用鋼柱的廠房中，為了增加排架的側(cè)向剛度為了增加排架的側(cè)向剛度，需將，需將屋架與柱構成剛接屋架與柱構成剛接這對梯形屋架比較簡單易行，而對三角形就必須設置這對梯形屋架比較簡單易行，而對三角形就必須設置隅撐，隅撐，勢必影響屋架下的有效凈空勢必影響屋架下的有效凈空桁架的主要尺寸桁架的主要尺寸屋架外形的選用屋架外形的選用 桁架中的腹桿主要用以聯(lián)系上、下弦桿構成節(jié)點并傳桁架中的腹桿主要用以聯(lián)系上、下弦桿構成節(jié)點并傳遞節(jié)點荷載，布置原則應是：遞節(jié)點荷載，布置原則應是：提供承受荷載的節(jié)點，盡可能使荷載都作用在節(jié)點提供承受荷載的節(jié)點，盡可能使荷載都作用在節(jié)點上而使桁架的弦桿都是上而使桁架的弦

11、桿都是軸心受拉構件軸心受拉構件；使使荷載傳遞至支座的路線最短荷載傳遞至支座的路線最短，以減少腹桿的，以減少腹桿的總長度和節(jié)點數(shù)目；總長度和節(jié)點數(shù)目；1. 對非人字形的腹桿體系，應使對非人字形的腹桿體系，應使長腹桿受拉，短腹長腹桿受拉，短腹桿受壓桿受壓。桁架的腹桿體系桁架的腹桿體系對人字形腹桿體系，宜使對人字形腹桿體系，宜使斜腹桿的傾角在斜腹桿的傾角在3555范圍范圍內(nèi)。內(nèi)。目的都是減小腹桿的截面積目的都是減小腹桿的截面積。上述上述1和和2兩點有時可能有矛盾，此時就需通判考慮而后作兩點有時可能有矛盾，此時就需通判考慮而后作出決定。出決定。上圖所示上圖所示芬克式芬克式和和扇式扇式三角形屋架三角形屋

12、架，其腹桿體系完全做到了，其腹桿體系完全做到了長桿受拉和短桿受壓長桿受拉和短桿受壓，同時整個屋架在運輸時可很方便地，同時整個屋架在運輸時可很方便地分為左、右兩個半屋架和中間一根下弦桿（或帶吊桿）如圖分為左、右兩個半屋架和中間一根下弦桿（或帶吊桿）如圖中所示，因而當用中所示，因而當用三角形屋架三角形屋架時常采用之。時常采用之。桁架的腹桿體系桁架的腹桿體系下圖所示下圖所示人字形腹桿體系人字形腹桿體系的三角形屋架僅當下弦有懸吊設的三角形屋架僅當下弦有懸吊設備需要時才采用。備需要時才采用。桁架的腹桿體系桁架的腹桿體系梯形和平行弦等桁架基本上都梯形和平行弦等桁架基本上都采用帶豎桿的人字采用帶豎桿的人字式

13、腹桿體系式腹桿體系，同一節(jié)間兩斜桿長度相同，其豎桿，同一節(jié)間兩斜桿長度相同，其豎桿主要用以主要用以提供承受荷載的節(jié)點提供承受荷載的節(jié)點，并可，并可減小受減小受壓上弦桿的節(jié)間長度壓上弦桿的節(jié)間長度。屋蓋的組成屋蓋的組成由平面桁架所組成的屋蓋主要由由平面桁架所組成的屋蓋主要由屋面材料屋面材料、檁條檁條、屋架屋架和和支撐體系支撐體系等組成，必要時還應包括等組成，必要時還應包括因采光因采光或通風而設置的天窗架或通風而設置的天窗架及及因個別柱距增大而設置因個別柱距增大而設置的屋架托架的屋架托架等。等。注：無檁體系中過去曾大量采用注：無檁體系中過去曾大量采用鋼筋混凝土大型屋面板鋼筋混凝土大型屋面板，由于由

14、于不經(jīng)濟不經(jīng)濟，特別對房屋，特別對房屋抗震不利抗震不利，現(xiàn)如今已很少采用！，現(xiàn)如今已很少采用！屋蓋結(jié)構屋蓋結(jié)構 有檁體系有檁體系 無檁體系無檁體系 由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋蓋支撐由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋蓋支撐組成，有時還包括有天窗架和托架等構件組成，有時還包括有天窗架和托架等構件 由小型屋面板、檁條、屋架及屋蓋由小型屋面板、檁條、屋架及屋蓋支撐所組成支撐所組成屋蓋的組成屋蓋的組成有檁屋蓋的平面布置基本形式如圖有檁屋蓋的平面布置基本形式如圖屋蓋的組成屋蓋的組成 當屋架簡支于鋼筋混凝當屋架簡支于鋼筋混凝土柱頂時，土柱頂時，邊列柱邊列柱的定的定位軸線為沿柱列的位軸線為沿柱列的外邊外邊緣緣

15、，中列柱中列柱的定位軸線的定位軸線為沿柱截面的為沿柱截面的中線中線 兩相鄰柱列兩相鄰柱列定位軸線間定位軸線間的距離的距離為屋架的為屋架的名義跨名義跨度度 L 屋架左右兩支座屋架左右兩支座中心線中心線間的距離間的距離為屋架的為屋架的計算計算跨度跨度屋蓋的主要平面尺寸屋蓋的主要平面尺寸名義跨度和計算跨度名義跨度和計算跨度計算跨度常取名義跨度減去計算跨度常取名義跨度減去300mm，即假定屋架，即假定屋架支座節(jié)點處的底板寬小于支座節(jié)點處的底板寬小于300mm，使底板的外邊緣不，使底板的外邊緣不超過邊列柱的外邊和中列柱的中線超過邊列柱的外邊和中列柱的中線 一般應由一般應由設計人員按經(jīng)濟要求設計人員按經(jīng)濟

16、要求確定確定 。 當屋架間距增大，所有縱向構件如檁條等因跨度加大當屋架間距增大，所有縱向構件如檁條等因跨度加大而需增大其截面；但在一定建筑面積下，屋架和支柱而需增大其截面；但在一定建筑面積下，屋架和支柱（包括柱基礎）數(shù)目則可減少，利用求極值的數(shù)學方（包括柱基礎）數(shù)目則可減少，利用求極值的數(shù)學方法理論上可求得使整個屋蓋和支柱用鋼量最少或工料法理論上可求得使整個屋蓋和支柱用鋼量最少或工料最省時的屋架經(jīng)濟間距最省時的屋架經(jīng)濟間距 實際設計時屋架間距實際設計時屋架間距l(xiāng)約為約為屋架跨度的屋架跨度的1/31/5常用間距：常用間距：6m，壓型鋼板屋面：壓型鋼板屋面：612m屋蓋的主要平面尺寸屋蓋的主要平面

17、尺寸屋架的間距屋架的間距 當當房屋區(qū)段長度房屋區(qū)段長度超過某規(guī)定值時，需設置超過某規(guī)定值時，需設置伸縮縫伸縮縫。最常用的。最常用的設置方法是在伸縮縫處設置方法是在伸縮縫處設置雙柱設置雙柱。使每一溫度區(qū)段相互隔開。使每一溫度區(qū)段相互隔開可以自由伸縮，否則由于可以自由伸縮，否則由于縱向或橫向構件縱向或橫向構件的溫度變化將使某的溫度變化將使某些構件如支柱中些構件如支柱中產(chǎn)生較大的溫度應力和變形產(chǎn)生較大的溫度應力和變形。屋蓋的主要平面尺寸屋蓋的主要平面尺寸屋架的平面尺寸屋架的平面尺寸屋架的支撐系統(tǒng)屋架的支撐系統(tǒng) 屋架在垂直于屋架平面方向，屋架在垂直于屋架平面方向，不設支撐體系不能是不不設支撐體系不能是

18、不能保持其幾何不變能保持其幾何不變，如下圖，雖有檁條和系桿的連系，如下圖，雖有檁條和系桿的連系，但屋架相互間幾何可變，在側(cè)向力作用下屋架會傾斜但屋架相互間幾何可變，在側(cè)向力作用下屋架會傾斜 只有當設了垂直支撐桁架和系桿才能保持各個屋只有當設了垂直支撐桁架和系桿才能保持各個屋架在平面外的幾何穩(wěn)定性！架在平面外的幾何穩(wěn)定性！屋架的支撐系統(tǒng)屋架的支撐系統(tǒng) 如果在房屋兩端的柱間設置上弦橫向支撐桁架，則如果在房屋兩端的柱間設置上弦橫向支撐桁架，則屋架屋架上弦將屈曲成一個上弦將屈曲成一個“半波半波”，從而提高了上弦桿的整體，從而提高了上弦桿的整體穩(wěn)定性，即提高了承載力穩(wěn)定性，即提高了承載力！屋蓋支撐包括上

19、弦屋蓋支撐包括上弦橫向水平支撐橫向水平支撐、下弦橫向水平支撐下弦橫向水平支撐、縱向水平支撐縱向水平支撐、垂直支撐垂直支撐、縱向水平系桿縱向水平系桿、天窗架支撐天窗架支撐等。等。作用作用保證桁架結(jié)構的空間幾何穩(wěn)定性及幾何形狀不變保證桁架結(jié)構的空間幾何穩(wěn)定性及幾何形狀不變保證桁架結(jié)構的空間剛度和空間整體性保證桁架結(jié)構的空間剛度和空間整體性為桁架弦桿提供必要的側(cè)向支撐點為桁架弦桿提供必要的側(cè)向支撐點承受并傳遞水平荷載承受并傳遞水平荷載保證結(jié)構安裝的穩(wěn)定和方便保證結(jié)構安裝的穩(wěn)定和方便防止構件在動力荷載作用下產(chǎn)生較大的振動防止構件在動力荷載作用下產(chǎn)生較大的振動屋架的支撐系統(tǒng)屋架的支撐系統(tǒng)種類和作用種類和

20、作用橫向支撐：橫向支撐：布置在屋架上下弦和天窗架上弦平面布置在屋架上下弦和天窗架上弦平面屋架的支撐系統(tǒng)屋架的支撐系統(tǒng)種類和作用種類和作用作用：作用： 對保證上弦桿的側(cè)向穩(wěn)定性有著重要的作用；對保證上弦桿的側(cè)向穩(wěn)定性有著重要的作用； 傳遞作用在房屋山墻上的縱向水平風荷載的作用；傳遞作用在房屋山墻上的縱向水平風荷載的作用； 在傳力平面增加屋蓋結(jié)構的剛度在傳力平面增加屋蓋結(jié)構的剛度 。 橫向支撐一般應設置在橫向支撐一般應設置在房屋兩端（或溫度伸縮縫區(qū)房屋兩端（或溫度伸縮縫區(qū)段兩端）的第一個柱間或第二柱間，兩道橫向支撐段兩端）的第一個柱間或第二柱間，兩道橫向支撐的間距不宜超過的間距不宜超過60m60m

21、。 當房屋長度較大，兩端的橫向支撐間距大于當房屋長度較大，兩端的橫向支撐間距大于60m時，時，每隔每隔60m左右還應增設一道橫向支撐。左右還應增設一道橫向支撐。 不設橫向支撐的其他屋架不設橫向支撐的其他屋架，其上弦的側(cè)向穩(wěn)定性由與，其上弦的側(cè)向穩(wěn)定性由與房屋兩端設置的橫向支撐架節(jié)點相連的系桿來保證。房屋兩端設置的橫向支撐架節(jié)點相連的系桿來保證。屋架的支撐系統(tǒng)屋架的支撐系統(tǒng)種類和作用種類和作用縱向支撐：縱向支撐：布置在屋架上弦或下弦布置在屋架上弦或下弦屋架的支撐系統(tǒng)屋架的支撐系統(tǒng)種類和作用種類和作用作用：作用： 與橫向支撐一起形成一水平剛性盤，增加房屋與橫向支撐一起形成一水平剛性盤，增加房屋的整

22、體剛度；的整體剛度； 當房屋為工廠車間并設有吊車時，在吊車橫向當房屋為工廠車間并設有吊車時，在吊車橫向制動力作用下使框架起空間作用，可減輕受荷制動力作用下使框架起空間作用，可減輕受荷較大的框架所受水平荷載和產(chǎn)生的水平變形；較大的框架所受水平荷載和產(chǎn)生的水平變形； 當有托架時，可保證托架的側(cè)向穩(wěn)定。當有托架時，可保證托架的側(cè)向穩(wěn)定。 布置位置布置位置：縱向支撐僅當房屋的跨度和高度較大：縱向支撐僅當房屋的跨度和高度較大 或房屋為或房屋為廠房并設有壁行吊車或有較大振動設備（如鍛壓車間）因廠房并設有壁行吊車或有較大振動設備（如鍛壓車間）因而對房屋的整體剛度要求較高時始設置之。對梯形屋架，而對房屋的整體

23、剛度要求較高時始設置之。對梯形屋架，縱向支撐常設在屋架的下弦平面，而對三角形屋架則常設縱向支撐常設在屋架的下弦平面，而對三角形屋架則常設在上弦平面，與橫向支撐構成環(huán)路。在上弦平面，與橫向支撐構成環(huán)路。屋架的支撐系統(tǒng)屋架的支撐系統(tǒng)種類和作用種類和作用作用：作用： 保持屋架側(cè)向的幾何穩(wěn)定性；保持屋架側(cè)向的幾何穩(wěn)定性； 下弦無下弦無橫向支撐時，作為下弦系桿的支點；橫向支撐時，作為下弦系桿的支點； 傳遞山墻所受縱向風荷載等至屋架支柱；傳遞山墻所受縱向風荷載等至屋架支柱； 保證吊裝屋架時的穩(wěn)定和安全。保證吊裝屋架時的穩(wěn)定和安全。屋架的支撐系統(tǒng)屋架的支撐系統(tǒng)種類和作用種類和作用垂直支撐：垂直支撐：布置在屋

24、架間和天窗架間布置在屋架間和天窗架間布置位置：布置位置：垂直支撐只設在有橫向支撐的同一柱間的屋架上，對垂直支撐只設在有橫向支撐的同一柱間的屋架上，對跨度跨度L30mL30m的梯形屋架和跨度的梯形屋架和跨度L24mL24m的三角形屋架，通的三角形屋架，通常只在跨度中點設置一道中間垂直支撐；常只在跨度中點設置一道中間垂直支撐；當跨度大于上述情況時，則需在跨度中間設置兩道垂當跨度大于上述情況時，則需在跨度中間設置兩道垂直支撐；直支撐；在梯形屋架兩端則不論跨度大小均需設置垂直支撐。在梯形屋架兩端則不論跨度大小均需設置垂直支撐。 屋架的支撐系統(tǒng)屋架的支撐系統(tǒng)種類和作用種類和作用垂直支撐是一個垂直支撐是一

25、個平行弦桁架平行弦桁架，高度，高度h由由與其連接處的與其連接處的屋架高度屋架高度確定；確定；屋架間距加大后，屋蓋支撐系統(tǒng)的作用就尤為重要，為增加整個屋屋架間距加大后，屋蓋支撐系統(tǒng)的作用就尤為重要，為增加整個屋蓋的空間剛度，常需多設置一些垂直支撐。蓋的空間剛度，常需多設置一些垂直支撐。屋架的支撐系統(tǒng)屋架的支撐系統(tǒng)種類和作用種類和作用垂直支撐的形式垂直支撐的形式結(jié)構方案的確定和結(jié)構布置：結(jié)構方案的確定和結(jié)構布置：選定屋蓋的組成，選定屋蓋的組成，確定屋架的間距、形式和腹桿體系，布置各種支撐系確定屋架的間距、形式和腹桿體系，布置各種支撐系統(tǒng)等；統(tǒng)等；檁條設計檁條設計；屋架的內(nèi)力分析：屋架的內(nèi)力分析：包

26、括屋架荷載的計算、內(nèi)力分析包括屋架荷載的計算、內(nèi)力分析及內(nèi)力組合等；及內(nèi)力組合等；屋架桿件截面設計：屋架桿件截面設計：包括鋼材牌號、桿件截面形式包括鋼材牌號、桿件截面形式和尺寸的選用，強度和穩(wěn)定計算等；和尺寸的選用，強度和穩(wěn)定計算等；屋架節(jié)點設計屋架節(jié)點設計：包括各個節(jié)點中的連接計算和構件包括各個節(jié)點中的連接計算和構件的拼接等；的拼接等；施工詳圖的繪制：施工詳圖的繪制：包括材料表的編制。包括材料表的編制。屋蓋設計的內(nèi)容屋蓋設計的內(nèi)容永久荷載：永久荷載：包括屋面材料、保溫材料、檁條及屋架包括屋面材料、保溫材料、檁條及屋架（包括支撐及天窗）的自重。（包括支撐及天窗）的自重。 其中屋面材料和保溫材料

27、的自重，荷載規(guī)范中所給的其中屋面材料和保溫材料的自重，荷載規(guī)范中所給的q q（kN/mkN/m 2 2 ）常按屋面的實際面積計算，需除以屋面傾角）常按屋面的實際面積計算，需除以屋面傾角的余弦的余弦coscos方得按屋面水平投影面積計算的自重值。方得按屋面水平投影面積計算的自重值。所給估算屋架自重經(jīng)驗公式則是按屋面的水平投影面積所給估算屋架自重經(jīng)驗公式則是按屋面的水平投影面積計算，常用估算公式為計算，常用估算公式為 0.12 +0.011L (kN/m 0.12 +0.011L (kN/m2 2) )式中，式中，L L是屋架的跨度，以是屋架的跨度，以m m計（式中未包括天窗架但已計（式中未包括天

28、窗架但已包括支撐自重在內(nèi)）。包括支撐自重在內(nèi)）。屋架的內(nèi)力計算屋架的內(nèi)力計算屋架的荷載屋架的荷載 屋面均布可變荷載屋面均布可變荷載 雪荷載雪荷載 屋面水平投影面上的雪荷載標準值為屋面水平投影面上的雪荷載標準值為 式中，式中，SoSo為基本雪壓，隨地區(qū)不同而異，系以當?shù)匾话憧諘鐬榛狙?，隨地區(qū)不同而異，系以當?shù)匾话憧諘缙教沟孛嫔辖y(tǒng)計所得平坦地面上統(tǒng)計所得5050年遇的最大積雪自重確定，規(guī)范中給年遇的最大積雪自重確定，規(guī)范中給出了基本雪壓的分布圖。山區(qū)的基本雪壓應通過實際調(diào)查確出了基本雪壓的分布圖。山區(qū)的基本雪壓應通過實際調(diào)查確定；在無實際資料時，可按當?shù)乜諘缙教沟孛娴幕狙撼硕?；在無實際資料

29、時，可按當?shù)乜諘缙教沟孛娴幕狙撼艘韵禂?shù)以系數(shù)1.21.2采用。雪荷載的組合值系數(shù)采用。雪荷載的組合值系數(shù)c c，可取，可取0.70.7。荷載規(guī)范中規(guī)定，對不上人的屋面按屋面水平投影面積計算荷載規(guī)范中規(guī)定，對不上人的屋面按屋面水平投影面積計算為：標準值為：標準值qok=0.5 kN/m2qok=0.5 kN/m2組合值系數(shù)組合值系數(shù)c c=0.7=0.7。屋架的內(nèi)力計算屋架的內(nèi)力計算屋架的荷載屋架的荷載30荷載大于屋面均勻活荷載與雪荷載不同時考慮，取兩荷載大于屋面均勻活荷載與雪荷載不同時考慮，取兩者之中較大值。者之中較大值。5030時，除瓦楞鐵等輕型屋面外，可不考慮風荷載時，除瓦楞鐵等輕型屋

30、面外，可不考慮風荷載以及對瓦楞鐵皮等輕型屋面、開敞式房屋和風以及對瓦楞鐵皮等輕型屋面、開敞式房屋和風時，不考慮雪荷載；時，不考慮雪荷載；r是屋面積雪分布系數(shù)，隨屋面的坡度和形式而變化是屋面積雪分布系數(shù)，隨屋面的坡度和形式而變化屋架的內(nèi)力計算屋架的內(nèi)力計算屋架的荷載屋架的荷載 風荷載風荷載 風荷載系指空氣流動對建筑物所產(chǎn)生的流體壓力或吸力，風荷載系指空氣流動對建筑物所產(chǎn)生的流體壓力或吸力，因而風荷載必然垂直于受風表面。因而風荷載必然垂直于受風表面。風荷載的標準值為：風荷載的標準值為：屋架的內(nèi)力計算屋架的內(nèi)力計算屋架的荷載屋架的荷載ss為為風荷載體型系數(shù)，隨房屋的體型、風荷載體型系數(shù)，隨房屋的體型

31、、風向等而變化風向等而變化。重要建筑物。重要建筑物ss值應通過風值應通過風洞試驗確定。荷載規(guī)范中給出了一些常用洞試驗確定。荷載規(guī)范中給出了一些常用房屋和構筑物的房屋和構筑物的ss值。值。右圖摘錄了其中兩種情況的右圖摘錄了其中兩種情況的ss值，其一為封閉式雙值，其一為封閉式雙坡屋面，另一為帶天窗的封閉式雙坡屋面。圖中的坡屋面，另一為帶天窗的封閉式雙坡屋面。圖中的正值表示壓力，負值表示吸力。由圖可見對常用坡正值表示壓力，負值表示吸力。由圖可見對常用坡度的屋面不論足向風面或背風面，風荷載主要是吸度的屋面不論足向風面或背風面，風荷載主要是吸力，只在天窗架窗面向風面處為壓力。力，只在天窗架窗面向風面處為

32、壓力。風荷載的組合值系數(shù)可取風荷載的組合值系數(shù)可取cc=0. 6=0. 6。屋架的內(nèi)力計算屋架的內(nèi)力計算屋架的荷載屋架的荷載 其他荷載（其他荷載（吊頂，積灰）吊頂，積灰）計算假定計算假定： 所有荷載都作用在節(jié)點上；所有荷載都作用在節(jié)點上； 所有桿件都是等截面直桿；所有桿件都是等截面直桿； 各桿軸線在節(jié)點處都能相交于一點；各桿軸線在節(jié)點處都能相交于一點；1.1.所有節(jié)點均為理想鉸接。在這些假設下，桁架所有節(jié)點均為理想鉸接。在這些假設下，桁架桿件就只承受軸心拉力或壓力。桿件就只承受軸心拉力或壓力。 次彎矩：次彎矩：由于實際節(jié)點不是鉸接而使桿件中產(chǎn)生的彎矩由于實際節(jié)點不是鉸接而使桿件中產(chǎn)生的彎矩屋架

33、的內(nèi)力計算屋架的內(nèi)力計算節(jié)間荷載及桿件內(nèi)力節(jié)間荷載及桿件內(nèi)力 屋架內(nèi)力包括：屋架內(nèi)力包括：構件的軸力和有節(jié)間荷載時的上弦彎矩構件的軸力和有節(jié)間荷載時的上弦彎矩 桿件軸力桿件軸力由節(jié)點荷載計算，節(jié)點荷載包括所有荷載，就由節(jié)點荷載計算，節(jié)點荷載包括所有荷載，就是屋面水平投影計算的荷載。是屋面水平投影計算的荷載。求桁架桿件軸心內(nèi)力時的節(jié)點荷載值為求桁架桿件軸心內(nèi)力時的節(jié)點荷載值為q q為單位面積的荷載設計值接屋面水平投影面計，為單位面積的荷載設計值接屋面水平投影面計，kN/mkN/m2 2;l;l為屋架間距，為屋架間距，m mb b為所計算的節(jié)點荷載所在處屋架上弦左右兩間長度水為所計算的節(jié)點荷載所在

34、處屋架上弦左右兩間長度水平投影的平均值，平投影的平均值，m m。屋架的內(nèi)力計算屋架的內(nèi)力計算節(jié)間荷載及桿件內(nèi)力節(jié)間荷載及桿件內(nèi)力上弦彎矩：上弦彎矩：由節(jié)間荷由節(jié)間荷載計算，節(jié)間荷載應載計算，節(jié)間荷載應從屋面水平投影計算從屋面水平投影計算的荷載中應扣除屋架的荷載中應扣除屋架自重再加上屋架上弦自重再加上屋架上弦桿的自重，在上弦桿桿的自重，在上弦桿的截面尚未知道時，的截面尚未知道時，可取上弦桿的自重為可取上弦桿的自重為屋架和支撐自重估計屋架和支撐自重估計值的值的1/41/51/41/5。屋架的內(nèi)力計算屋架的內(nèi)力計算節(jié)間荷載及桿件內(nèi)力節(jié)間荷載及桿件內(nèi)力三角形屋架荷載組合：三角形屋架荷載組合： 1.21

35、.2全跨恒荷載全跨恒荷載+1.4+1.4全跨活荷載全跨活荷載梯形屋架荷載組合：梯形屋架荷載組合： 1.21.2全跨恒荷載全跨恒荷載+1.4+1.4全跨活荷載（左、右）全跨活荷載（左、右） 1.21.2全跨恒荷載全跨恒荷載+1.4+1.4半跨活荷載（左、右）半跨活荷載（左、右） 1.21.2全跨屋架及支撐自重全跨屋架及支撐自重+ +（1.21.2半跨屋面板自重半跨屋面板自重+1.4+1.4半跨活半跨活荷載）（左、右）荷載）（左、右）內(nèi)力組合的目的是內(nèi)力組合的目的是求取各種不同荷載組合下求取各種不同荷載組合下屋架桿件的最不利內(nèi)力設計值屋架桿件的最不利內(nèi)力設計值屋架的內(nèi)力組合屋架的內(nèi)力組合 【例題】

36、【例題】 某扇式三角形屋架如圖某扇式三角形屋架如圖9.15所示，支承于鋼筋混凝土柱頂上。所示，支承于鋼筋混凝土柱頂上。屋架名義跨度屋架名義跨度L=24m，實際跨度，實際跨度L0=23.7m，屋面坡度，屋面坡度i=1/2.5，屋架間距，屋架間距l(xiāng)=6m。采用有檁體系屋蓋，屋面材料為波形石棉瓦（尺寸為。采用有檁體系屋蓋，屋面材料為波形石棉瓦（尺寸為1820 x 7258，下鋪木絲板保溫層，槽鋼檁條，檁距水平投影，下鋪木絲板保溫層，槽鋼檁條，檁距水平投影a= 658mm（即（即每一節(jié)間內(nèi)有等距離的兩個節(jié)間檁條每一節(jié)間內(nèi)有等距離的兩個節(jié)間檁條)?；狙?。基本雪壓so=0.45kNm2，基本，基本風壓

37、風壓w0= 0.40kN/m2，風壓高度變化系數(shù)因房屋不高取，風壓高度變化系數(shù)因房屋不高取z=1.0。試求此。試求此屋架各桿件的內(nèi)力設計值。屋架各桿件的內(nèi)力設計值。屋架的內(nèi)力組合屋架的內(nèi)力組合例題例題多用于跨度較大和荷載較重因而桁架內(nèi)力較大時，常用多用于跨度較大和荷載較重因而桁架內(nèi)力較大時，常用于橋梁桁架節(jié)點，在房屋建筑中只用于某些重型桁架于橋梁桁架節(jié)點，在房屋建筑中只用于某些重型桁架圖示為圖示為每個節(jié)點采用兩塊平行的相同節(jié)點板每個節(jié)點采用兩塊平行的相同節(jié)點板節(jié)點構造和桁架桿件的截面形式節(jié)點構造和桁架桿件的截面形式9.5 桁架桿件的截面形式和節(jié)點板厚度桁架桿件的截面形式和節(jié)點板厚度圖示節(jié)點只用

38、一塊節(jié)點板圖示節(jié)點只用一塊節(jié)點板多用于一般鋼結(jié)構屋架中，是最常用的節(jié)點板樣式多用于一般鋼結(jié)構屋架中，是最常用的節(jié)點板樣式桁架桿件的截面形式桁架桿件的截面形式雙節(jié)點板雙節(jié)點板的桁架桿件常用截面形的桁架桿件常用截面形式為式為H形和箱型形和箱型等截面等截面桁架桿件的截面形式桁架桿件的截面形式單節(jié)點板的桁架桿件則主要是上圖所示的截面單節(jié)點板的桁架桿件則主要是上圖所示的截面桁架桿件的截面形式桁架桿件的截面形式我國目前最常用的是由我國目前最常用的是由雙角鋼雙角鋼組成組成的截面，屋架弦桿也常用的截面，屋架弦桿也常用T型鋼型鋼（左（左圖），此時可把雙角鋼的腹桿直接圖），此時可把雙角鋼的腹桿直接焊于焊于T型鋼腹

39、板的兩側(cè)而省去節(jié)點板，型鋼腹板的兩側(cè)而省去節(jié)點板，節(jié)點構造上圖節(jié)點構造上圖桁架桿件的截面形式桁架桿件的截面形式圓管截面圓管截面方管截面方管截面優(yōu)點：優(yōu)點：1、可以直接采用焊接而、可以直接采用焊接而不需要節(jié)點板不需要節(jié)點板； 2、與開口截面比，更好的、與開口截面比，更好的抗壓穩(wěn)定性、抗扭能力和抗銹蝕性抗壓穩(wěn)定性、抗扭能力和抗銹蝕性； 3、還可以利用、還可以利用機械自動切割機械自動切割。桁架桿件的截面形式桁架桿件的截面形式單節(jié)點板桁架和屋架的節(jié)點板厚度（mm）注：表列厚度系按鋼材為Q235鋼考慮，當節(jié)點板為Q345鋼或其它低合金高強度結(jié)構鋼時，其厚度可較表列數(shù)值減小12mm，但板厚不得小于6mm。

40、三角形屋架弦桿或梯形屋架（包括平行弦屋架）支座斜桿的最大內(nèi)力設計值（kN）125mm時，為使傳力均勻，宜將拼接角鋼的時，為使傳力均勻，宜將拼接角鋼的兩端各切去一角，焊縫沿斜邊布置見圖兩端各切去一角，焊縫沿斜邊布置見圖9.33（b）2）下弦桿與節(jié)點板的連接角焊縫下弦桿與節(jié)點板的連接角焊縫 按兩側(cè)下弦桿按兩側(cè)下弦桿較大內(nèi)力較大內(nèi)力的的15%和兩側(cè)下弦的和兩側(cè)下弦的內(nèi)力差內(nèi)力差 兩者中的較大值來計算兩者中的較大值來計算 3）工廠焊縫與工地焊縫工廠焊縫與工地焊縫 根據(jù)運輸單元的劃分，節(jié)點處的部分構件與節(jié)點板在工廠制根據(jù)運輸單元的劃分，節(jié)點處的部分構件與節(jié)點板在工廠制造時即需焊好；而在另一運送單元上的構

41、件則必須在工地裝配造時即需焊好；而在另一運送單元上的構件則必須在工地裝配后才能與節(jié)點板焊接，應以工地焊縫的代號標明，如圖后才能與節(jié)點板焊接，應以工地焊縫的代號標明，如圖9.33(a)9.33(a)所示。為了在工地裝配時易于定位，應設安裝定位螺栓。為了所示。為了在工地裝配時易于定位，應設安裝定位螺栓。為了便于拼接，拼接角鋼與拼接兩側(cè)的下弦角鋼均用工地焊縫連接，便于拼接，拼接角鋼與拼接兩側(cè)的下弦角鋼均用工地焊縫連接，但運送時宜利用接縫處下弦支撐的螺柃孔臨時將其連接在某一但運送時宜利用接縫處下弦支撐的螺柃孔臨時將其連接在某一運送單元上以免散失。運送單元上以免散失。桁架的節(jié)點板的設計桁架的節(jié)點板的設計

42、(4)屋脊節(jié)點屋脊節(jié)點 左右弦桿左右弦桿斷開斷開，需，需要拼接要拼接 拼接件與弦桿型號拼接件與弦桿型號相同相同 拼接拼接角鋼要鏟棱、角鋼要鏟棱、切邊（切邊（t+hf+5mmt+hf+5mm） 坡度較小坡度較小時拼接角時拼接角鋼可鋼可熱彎成形熱彎成形；坡坡度較大度較大時需將拼接時需將拼接角鋼割口、冷彎、角鋼割口、冷彎、對焊，如圖對焊，如圖9.349.34（b b）桁架的節(jié)點板的設計桁架的節(jié)點板的設計屋脊節(jié)點設計中需屋脊節(jié)點設計中需補充補充計算的內(nèi)容有：計算的內(nèi)容有：1)1)拼接角鋼與弦桿的拼接角鋼與弦桿的連接計算連接計算及拼接及拼接角鋼角鋼總長度總長度的確定的確定 拼接角鋼與受壓弦桿的連接可按拼

43、接角鋼與受壓弦桿的連接可按弦桿中的實際壓力設計值弦桿中的實際壓力設計值 進行計算，每邊共有進行計算，每邊共有4 4條焊縫平均承受此力，因而焊縫條焊縫平均承受此力，因而焊縫 長度為長度為 由此可得拼接角鋼總長度為由此可得拼接角鋼總長度為 當為開口后彎折的角鋼，還需計入開口的寬度當為開口后彎折的角鋼，還需計入開口的寬度桁架的節(jié)點板的設計桁架的節(jié)點板的設計2）弦桿與節(jié)點板的連接焊縫弦桿與節(jié)點板的連接焊縫內(nèi)力：弦桿內(nèi)力的內(nèi)力：弦桿內(nèi)力的豎向分力豎向分力與作用在屋脊節(jié)點弦桿上的與作用在屋脊節(jié)點弦桿上的節(jié)點荷載之差節(jié)點荷載之差節(jié)點每側(cè)的焊縫按計算節(jié)點每側(cè)的焊縫按計算 由于屋脊節(jié)點的節(jié)點板由于屋脊節(jié)點的節(jié)點

44、板寬度相對較大寬度相對較大，V V值值一般不大一般不大，求得的焊縫焊腳尺寸求得的焊縫焊腳尺寸常較小常較小。與有拼接的下弦節(jié)點設計一樣，。與有拼接的下弦節(jié)點設計一樣，還需考慮焊縫必須有一必要的最小承載力，取為還需考慮焊縫必須有一必要的最小承載力，取為0.15N0.15N桁架的節(jié)點板的設計桁架的節(jié)點板的設計（5 5）支座節(jié)點）支座節(jié)點 梯形和三角形桁架在鋼筋混凝土柱頂或砌體上的支座節(jié)點梯形和三角形桁架在鋼筋混凝土柱頂或砌體上的支座節(jié)點 支座節(jié)點包括支座節(jié)點包括節(jié)點板、加勁肋、支座底板和錨栓節(jié)點板、加勁肋、支座底板和錨栓等部件。等部件。桁架的節(jié)點板的設計桁架的節(jié)點板的設計1）錨栓錨栓 錨栓用以固定錨

45、栓用以固定屋架支座位置屋架支座位置，一般不用計算，按構造，一般不用計算，按構造采用采用2 2個取直徑個取直徑d=2025mmd=2025mm的錨栓。為了安裝時便于調(diào)整，的錨栓。為了安裝時便于調(diào)整，底板上的錨栓孔直徑取錨栓直徑的底板上的錨栓孔直徑取錨栓直徑的2.02.52.02.5倍，孔徑稍大于倍，孔徑稍大于錨栓直徑，屋架安裝就位，并經(jīng)調(diào)整正確后，將墊板與錨栓直徑，屋架安裝就位，并經(jīng)調(diào)整正確后，將墊板與底板焊牢。底板焊牢。2)2)底板底板 支座底板所需凈面積為支座底板所需凈面積為 構造要求的底板的平面尺寸最小約為構造要求的底板的平面尺寸最小約為240240* *240mm240mm。桁架的節(jié)點板

46、的設計桁架的節(jié)點板的設計 底板厚度可按相鄰兩邊支承的矩形板底板厚度可按相鄰兩邊支承的矩形板a x ba x b由柱頂?shù)木加芍數(shù)木挤戳Ψ戳= R/Anq= R/An確定。板中單位寬度的彎矩為確定。板中單位寬度的彎矩為系數(shù)系數(shù)按比值按比值b1/a1 b1/a1 查第查第6 6章中的表章中的表6.66.6確定，確定，a1a1和和b1b1的意的意義可參見圖義可參見圖9.35(b)9.35(b)。板的厚度為。板的厚度為 為了使底板有一定的剛性，底板的最小厚度一般為為了使底板有一定的剛性，底板的最小厚度一般為20mm20mm。 底板與節(jié)點板、加勁肋板底端的角焊縫連接可按下式計算：底板與節(jié)點板、加勁

47、肋板底端的角焊縫連接可按下式計算： 桁架的節(jié)點板的設計桁架的節(jié)點板的設計3）加勁肋板加勁肋板 用以增加節(jié)點板的平面外剛度和減小底板中的彎矩，用以增加節(jié)點板的平面外剛度和減小底板中的彎矩，其厚度可取與節(jié)點板相同其厚度可取與節(jié)點板相同桁架的節(jié)點板的設計桁架的節(jié)點板的設計 雙角鋼桿件不論是雙角鋼桿件不論是T T形截面或十字截面，角鋼的兩背面都分別形截面或十字截面，角鋼的兩背面都分別貼在節(jié)點板的兩側(cè)面有等于節(jié)點板厚度的空隙。為了使兩角鋼貼在節(jié)點板的兩側(cè)面有等于節(jié)點板厚度的空隙。為了使兩角鋼整體工作，在節(jié)點與節(jié)點間的兩角鋼間必須設置填板，如下圖整體工作，在節(jié)點與節(jié)點間的兩角鋼間必須設置填板，如下圖所示。

48、所示。角鋼間的填板角鋼間的填板填板作用：格構式構件的綴板。填板作用：格構式構件的綴板。設計規(guī)范設計規(guī)范GB50017GB50017中規(guī)定：用填板連接的雙角鋼（或雙槽鋼）構件，可按中規(guī)定：用填板連接的雙角鋼（或雙槽鋼）構件，可按實腹式構件進行計算，但填板間的距離不應超過下列數(shù)值：實腹式構件進行計算，但填板間的距離不應超過下列數(shù)值：受拉構件受拉構件 80i 80i，受壓構件，受壓構件 40i 40i受壓構件除滿足受壓構件除滿足 外，在構件的兩個側(cè)向支承點之間的填板數(shù)外，在構件的兩個側(cè)向支承點之間的填板數(shù)還應不得少于還應不得少于2 2個。個。填板的尺寸：填板的尺寸：厚度：厚度：t=t=節(jié)點板厚度節(jié)點

49、板厚度寬度：寬度：b=5080mmb=5080mm，保證最小焊縫長度，可按構造要求采用。，保證最小焊縫長度，可按構造要求采用。高度：當為高度：當為T T形截面時，角鋼連接邊寬度形截面時，角鋼連接邊寬度+2+2（10151015）mmmm，即填板伸出角，即填板伸出角鋼連接邊每邊鋼連接邊每邊1015mm1015mm；當為十字形截面時，填板不伸出角鋼輪廓以外，；當為十字形截面時，填板不伸出角鋼輪廓以外，每邊縮進每邊縮進1520mm1520mm，以布置焊縫。，以布置焊縫。il401桁架的節(jié)點板的設計桁架的節(jié)點板的設計一、上弦支撐與屋架的連接節(jié)點一、上弦支撐與屋架的連接節(jié)點支撐系統(tǒng)與屋架的連接節(jié)點支撐系統(tǒng)與屋架的連接節(jié)點 為避免支撐桿件與檁條或大型屋面板主肋等相碰，為避免支撐桿件與檁條或大型屋面板主肋等相碰，上弦支撐的交叉斜桿當采用單角鋼時其角鋼豎直邊均上弦支撐的交叉斜桿當采用單角鋼時其角鋼豎直邊均應朝下外伸，在兩交叉軒相交處，一桿連續(xù)，另一桿應朝下外伸，在兩交叉軒相交處，一桿連續(xù)，另一桿切斷并以節(jié)點板相連。在上弦支撐的連接中，交叉斜切斷并以節(jié)點板相連。在上弦支撐的連接中，交叉斜桿軸線對屋架中面常有難以