單層廠房鋼結(jié)構(gòu)施工要點word版本.ppt

1、2020/8/12,1,第9章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu),9.1 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的組成及布置原則,9.1.1單層廠房結(jié)構(gòu)的組成 廠房結(jié)構(gòu)一般是由屋蓋結(jié)構(gòu)、柱、吊車梁（或桁架）、各種支撐以及墻架等構(gòu)件組成的空間體系，如圖9.1所示。這些構(gòu)件按其所起作用可分為下面幾類： 橫向框架 屋蓋結(jié)構(gòu) 支撐體系（屋蓋部分支撐和柱間支撐 作用：承載 連系） 吊車梁和制動梁（或制動桁架） 墻架,1屋架 2托架 3上弦橫向支撐 4制動桁架 5橫向平面框架 6吊車梁 7屋架豎向支撐 8檁條 9、10柱間支撐 11框架柱 12中間柱 13墻架梁,圖9.1廠房結(jié)構(gòu)示例,1柱網(wǎng)布置 滿足生產(chǎn)工藝的要求 滿足結(jié)構(gòu)方面的要求 符合經(jīng)濟合

2、理的要求 符合柱距規(guī)定要求（按廠房建筑統(tǒng)一化基本規(guī)則和建筑統(tǒng)一模數(shù)制的規(guī)定：結(jié)構(gòu)構(gòu)件的統(tǒng)一化和,9.1.2 柱網(wǎng)和溫度伸縮縫的布置,標(biāo)準(zhǔn)化可降低制作和安裝的工作量。對廠房橫向，當(dāng)廠房跨度L18m時，其跨度宜采用3m的倍數(shù)；當(dāng)廠房跨度L18m時，其跨度宜采用6m的倍數(shù)。只有在生產(chǎn)工藝有特殊要求時，跨度才采用21m、27m、33m等。對廠房縱向，以前基本柱距一般采用6m或12m；現(xiàn)在采用壓型鋼板作屋面和墻面材料的廠房日益廣泛，常以18m甚至24m作為基本柱距。多跨廠房的中列柱，常因工藝要求需要“拔柱”，其柱距為基本柱距的倍數(shù)，最大可達(dá)48m）。,圖9-2 柱網(wǎng)布置,2溫度伸縮縫 廠房平面尺寸較大時

3、，因溫度變化使上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生橫向和縱向的變形，使柱內(nèi)產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，并可能導(dǎo)致屋面和墻面破裂。因此為避免產(chǎn)生過大的溫度變形和溫度應(yīng)力，應(yīng)在廠房的橫向或縱向設(shè)置溫度伸縮縫。 布置主要決定于廠房的縱向和橫向長度根據(jù)使用經(jīng)驗和理論分析，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定，當(dāng)溫度區(qū)段長度不超過表1.1的數(shù)值時，可不計算溫度應(yīng)力。 溫度伸縮縫最普遍的做法是設(shè)置雙柱。,溫 度 區(qū) 段 長 度 值 表9.1,9.2橫向框架結(jié)構(gòu)類型及主要尺寸,9.2.1 框架類型 廠房的主要承重結(jié)構(gòu)通常采用框架體系，困為框架體系的橫向剛度較大，且能形成矩形的內(nèi)部空間，便于橋式吊車運行，能滿足使用上的要求。 廠房橫向框架的柱腳一般與基礎(chǔ)剛接 柱頂

4、可分為鉸接和剛接兩類 鉸接 對基礎(chǔ)不均勻沉陷及溫度影響敏感性小 ，節(jié)點構(gòu)造容易處理 ，屋架端部不產(chǎn)生彎矩 ，下弦桿始終受拉 。柱頂鉸接時下柱的彎矩較大，廠房橫向剛度差 剛接 廠房較高，吊車的起重量大，對廠房剛度要求較高時，鋼結(jié)構(gòu)的單跨廠房常采用柱頂剛接方案,9.2.2主要尺寸 框架的主要尺寸見圖1.3所示。 框架的跨度，一般取為上部柱中心線間的橫向距離 (9.1) 式中Lk橋式吊車的跨度； S由吊車梁軸線至上段柱軸線的距離（圖1.4），應(yīng)滿足下式要求： （9.2） B吊車橋架懸伸長度，可由行車樣本查得； D吊車外緣和柱內(nèi)邊緣之間的必要空隙：當(dāng)?shù)踯嚻鹬亓坎淮笥?00KN時，不宜小于80mm；當(dāng)?shù)?/p>

5、車起重量大于或等于750KN時，不宜小于100mm；當(dāng)在吊車和柱之間需要設(shè)置安全走道時，則D不得小于400mm。 上段柱寬度。 S的取值：對于中型廠房一般采用0.75m或1m，重型廠房則為1.25m甚至達(dá)2.0m。,框架由柱腳底面到橫梁下弦底部的距離：,式中地面至柱腳底面的距離。 地面至吊車軌頂?shù)母叨?，由工藝要求決定； 吊車軌頂至屋架下弦底面的距離,9.3 結(jié)構(gòu)縱向傳力系統(tǒng) 9.3.1縱向框架柱間支撐的作用和布置 柱間支撐與廠房框架柱相連接，其作用為： 組成堅強的縱向構(gòu)架，保證廠房的縱向剛度； 承受廠房端部山墻的風(fēng)荷載、吊車縱向水平荷載及溫度應(yīng)力等，在地震區(qū)尚應(yīng)承受廠房縱向的地震力，并傳至基礎(chǔ)

6、； 可作為框架柱在框架平面外的支點，減少柱在框架平面外的計算長度。 在吊車梁以上的部分稱為上層支撐，吊車梁以下部分稱為下層支撐。 上層支撐 上層柱間支撐又分為兩層，第一層在屋架端部高度范圍內(nèi)屬于屋蓋垂直支撐。第二層在屋架下弦至吊車梁,上翼緣范圍內(nèi)。為了傳遞風(fēng)力，上層支撐需要布置在溫度區(qū)段端部，有下層支撐處也應(yīng)設(shè)置上層支撐。 下層支撐應(yīng)該設(shè)在溫度區(qū)段中部 （當(dāng)?shù)踯囄恢酶叨囬g總長度又很短時下層支撐設(shè)在兩端不會產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力，而對廠房縱向風(fēng)度卻能提高很多 ）當(dāng)溫度區(qū)段小于90m時，在它的中央設(shè)置一道下層支撐圖1.13(a)如果溫度區(qū)段長度超過90m，則在它的1/3點處各設(shè)一道支撐圖1.13(b

7、)，以免傳力路程太長,下層柱間支撐：吊車梁下部的柱間支撐,上層柱間支撐：吊車梁上部的柱間支撐,9.3.2柱間支撐的形式,9.4 屋蓋結(jié)構(gòu)體系,9.4.1 鋼屋蓋結(jié)構(gòu)的形式、組成及布置,1、屋面板； 2、屋架（屋面梁）； 3、支撐系統(tǒng)； 4、有的根據(jù)具體情況還設(shè)有檁條、托架和天窗架等構(gòu)件等。,（一）無檁屋蓋體系 1、一般用預(yù)應(yīng)力大型屋面板，屋面板直接擱置在屋架上或天窗架上，然后在其上做保溫、防水等層次。 2、屋架間距一般為6m。跨度應(yīng)符合6m的倍數(shù)。 3、特點 （1）屋蓋屋面構(gòu)件的種類和數(shù)量少，構(gòu)造簡單，安裝方便，施工速度快； （2）屋蓋剛度大，整體性能好； （3）但自重大，常要增大屋架桿件的和

8、下部結(jié)構(gòu)的截面，對抗震也不利。一般常用于較小的屋面坡度1：81：12。,鋼屋蓋可以分為無檁屋蓋體系和有檁屋蓋體系,（二）有檁屋蓋結(jié)構(gòu)體系 一般用于輕型屋面材料情況，需擱置在檁條上，檁條一般支承在屋架上。,應(yīng)用已有十多年的歷史。是目前有檁體系輕型屋面中應(yīng)用最廣泛的屋面材料，采用熱鍍鋅鋼板或彩色度鋅鋼板，經(jīng)輥壓冷彎成各種波型，具有輕質(zhì)、高強、美觀、耐用、施工簡便、抗震、防火等特點。單層自重為： 當(dāng)有保溫要求時，可用雙層鋼板中間夾保溫層的做法，屋面全部荷載不超過 ，已定型化生產(chǎn)，有國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程。,1、壓型鋼板,以高強水泥發(fā)泡工藝配以玻璃纖維增強為芯材的新型復(fù)合材料，具有剛度好、強度高、延性好等

9、特點，有良好的結(jié)構(gòu)性能和工程應(yīng)用前景。其自重為：,2、太空板,3、水泥石棉波形瓦,傳統(tǒng)材料，具有自重輕、美觀、施工簡便等特點，但其脆性大、易開裂破損，因吸水而產(chǎn)生收縮龜裂和撓曲變形等缺陷。產(chǎn)量不多，質(zhì)量還不夠高，正積極研究，采取措施提高質(zhì)量。,傳統(tǒng)材料，具有自重輕、美觀、施工簡便等特點，但規(guī)格尚未定型，工程中使用多為自行壓制制作。屋面自重：,4、瓦楞鐵,5、加氣混凝土屋面板,自重為 ，是一種承重、保溫、和構(gòu)造合一的板材，一般可以直接在板上做防水，施工方便。 有檁體系屋蓋可供選用的屋面材料種類較多，屋架間距和屋面布置較靈活，自重輕，用料省，運輸和安裝較輕便，但構(gòu)件的種類和數(shù)量多，構(gòu)造較復(fù)雜。 一

10、般適用于較陡的屋面坡度1：21：3。,兩種屋蓋體系各有優(yōu)缺點，具體設(shè)計時應(yīng)根據(jù)建筑物使用要求、結(jié)構(gòu)特性、材料供應(yīng)情況和施工條件等綜合考慮而定。 一般中型廠房，特別是重型廠房，由于對橫向剛度要求較高，所以宜采用大型屋面板的無檁屋蓋；而對于中、小型特別是不需要做保溫層的房屋，則宜采用具有輕型屋面材料的有檁屋蓋。,三、天窗架形式 在工業(yè)廠房中，為了滿足采光和通風(fēng)等要求，常需在屋蓋上設(shè)置天窗。,天窗的形式有縱向天窗、橫向天窗和井式天窗等三種，一般常采用縱向天窗。,圖天窗架的形式,支承中間屋架的桁架稱為托架，由于工藝要求需擴大柱距時采用。,四、托架,9.4.2 鋼屋蓋支撐,1 、保證屋蓋結(jié)構(gòu)的幾何穩(wěn)定性

11、； 2、保證屋蓋的空間剛度和整體性 ； 3、為受壓弦桿提供側(cè)向支承點，避免壓桿側(cè)向失穩(wěn)； 4、承受和傳遞縱向水平力(風(fēng)荷載、懸掛吊車縱向制動力、地震荷載等； 5、保證結(jié)構(gòu)在安裝和架設(shè)過程中的穩(wěn)定性。,一、屋蓋支撐作用,例如：三冶八十年代在撫順施工，發(fā)生屋架倒坍事故。屋架安裝就位后，沒做支撐，當(dāng)天晚大刮大風(fēng)，屋架失穩(wěn)，掉了下來，摔壞。,（一）水平支撐 1、上、下弦橫向支撐 2、上、下弦縱向水平支撐 （二）垂直(豎向)支撐 （三）系桿,二、屋蓋支撐類型,三、屋蓋支撐布置,1、一般設(shè)置在房屋兩端或溫度區(qū)段的兩端，一般設(shè)在第二個柱距內(nèi)； 2、兩道橫向水平支撐的間距不宜大于60m，當(dāng)溫度區(qū)段長度較大時，

12、尚應(yīng)在中部增設(shè)支撐； 3、其長度為屋架節(jié)間距的24倍。,（一）上弦橫向水平支撐,（二）下弦橫向水平支撐 1、上弦橫向水平支撐對應(yīng)位置； 2、當(dāng)屋架跨度比較?。ㄐ∮?8m時）又無吊車或振動設(shè)備時，可不設(shè)。 （三）下弦縱向水平支撐 1、當(dāng)房屋較高、跨度較大、空間剛度要求較高時，設(shè)有中間托架為保證托架的側(cè)向穩(wěn)定時；設(shè)有重級或大噸位的中級工作制橋式吊車、壁行吊車或有鍛錘等較大振動設(shè)備時應(yīng)設(shè)置； 2、屋架間距小于12m時，縱向水平支撐通常布置在屋架下弦平面。,位于上、下弦水平支撐同一開間內(nèi)，形成一個跨長為屋架間距的平行弦桁架。 （1）跨度小于30m的梯形屋架，通常在屋架兩端和跨度中央各設(shè)置一道垂直支撐。

13、當(dāng)跨度大于30m時，則在兩端和跨度1/3處分別共設(shè)置四道。 （2）跨度小于18m的三角形屋架只需在跨度中央設(shè)一道垂直支撐，大于18m跨時則在1/3跨度處共設(shè)兩道。,（四）垂直(豎向)支撐,1、為了支持未連支撐的平面屋架和天窗架，保證它們的穩(wěn)定和傳遞水平力，應(yīng)在橫向支撐或垂直支撐節(jié)點處沿房屋通長設(shè)置系桿（屋脊處及屋架端部處）。 2、系桿分剛性系桿和柔性系桿兩種，剛性系桿既能受拉又能受壓，柔性系桿只能受拉。 剛性系桿一般由雙角鋼組成，柔性系桿一般由單角鋼組成。,（五）系桿,二、支撐的截面形式,屋蓋支撐受力較小，一般不必計算。截面尺寸一般由桿件允許長細(xì)比和構(gòu)造要求決定。,（一）對于交叉斜桿，一般按拉

14、桿 控制；非交叉斜桿、弦桿等按壓桿 控制。對于跨度較大且承受墻面?zhèn)鱽磔^大的風(fēng)力時，應(yīng)按桁架體系計算內(nèi)力選擇截面，同時亦應(yīng)控制長細(xì)比。,（二）支撐的連接構(gòu)造：,1、上弦橫向水平支撐的角鋼肢尖應(yīng)向下，背朝上，且連接處適當(dāng)離開屋架節(jié)點，以免影響大型屋面板的或檁條的安放。如圖（a）所示。 2、交叉處的斜桿應(yīng)有一根桿件切斷，另加節(jié)點板用焊縫或螺栓連接。如圖：（a）所示；交叉斜桿處如與檁條相連，則兩根斜桿均應(yīng)切斷，用節(jié)點板相連。如圖b所示。 3、下弦橫向和縱向水平支撐的角鋼肢尖允許向上，如圖（c）所示，其中交叉斜桿以肢背靠肢背交叉放置，中間填以填板，桿件無需切斷。 4、垂直支撐可只與屋架豎桿相連，如圖（d

15、）所示，也可通過豎向小鋼板與屋架弦桿及屋架豎桿同時相連。如圖（e）所示。,自學(xué),9.5 檁條及壓形鋼板設(shè)計,9.6 桁架的形式的截面設(shè)計,傳統(tǒng)作法采用兩個角鋼組成的T形或十字形截面的桿件，在桿件匯交處（節(jié)點）通過節(jié)點板用焊縫連接而成的普通鋼桁架作為屋架，具有受力性能好，制作安裝方便、取材容易、與支撐體系形成屋蓋結(jié)構(gòu)整體剛度好、工作可靠、適應(yīng)性強等優(yōu)點，因而在工業(yè)與民用建筑房屋的屋蓋結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用。 值得提出的是：熱軋角鋼的壁厚度較大，因此耗鋼量較大，用于跨度太小或屋面荷載較輕的屋蓋中不大經(jīng)濟；另外受角鋼最大規(guī)格限制，屋面荷載重、跨度大的房屋也不宜采用，最適于1836m跨度，再小或再大就不經(jīng)

16、濟了。 也有采用剖分T形鋼截面。,應(yīng)根據(jù)房屋的用途、建筑造型、屋架跨度、荷載大小、屋面材料的排水坡度等因素綜合考慮，使之符合：適用、受力合理、經(jīng)濟、施工方便等原則。,選擇桁架的原則：,1、從受力角度考慮： （1）屋架外形應(yīng)盡量與彎矩圖相近，以使弦桿受力均勻； （2）受力較合理的腹桿布置應(yīng)使短桿受壓，長桿受拉，腹桿數(shù)量少，總長度短； （3）盡可能使荷載作用于節(jié)點，避免弦桿因受節(jié)間荷載引起局部彎矩而增加截面面積，設(shè)計也麻煩。,一、桁架形式和主要尺寸,（一）桁架的形式,2、從施工角度考慮： （1）屋架弦桿的數(shù)量和品種規(guī)格應(yīng)盡可能少，在用鋼量增加不多的原則下，力求尺寸統(tǒng)一，構(gòu)造簡單，便于制造。 一般上

17、下弦桿角鋼規(guī)格不變，統(tǒng)一，中間不做改變，主要從施工角度考慮的。 （2）腹桿與弦桿的軸線間的夾角一般在30度60度之間，最好在45度左右，以使節(jié)點緊湊。,3、其它方面： （1）屋架上弦的坡度須適合屋面的排水要求； （2）建筑造型的需要； （3）設(shè)置天窗的需要。,上述各種要求一般不可能同時滿足，可根據(jù)具體情況，綜合考慮各因素，得到一個經(jīng)濟、合理的方案。,常用的鋼屋架形式（見表）,1、三角形鋼屋架 三角形屋架一般適用于坡度較大的有檁屋蓋，坡度為1/21/3，屋架跨度通常為1824m，屋架高度H=（1/41/6L）。 三角形屋架的外形與鉸屋架的拋物線彎矩圖形狀相差較大，使屋架弦桿受力不均勻，靠近支座內(nèi)

18、力較大，跨中內(nèi)力較小。若弦桿采用同一截面桿件，則不能充分發(fā)揮材料的作用，不經(jīng)濟。 三角形屋架與柱子一般為鉸接，房屋的橫向剛度較低。 主要有以下幾種形式：,（1）芬克式屋架：圖（a）、（b）所示。（也有（b）中間有腹桿的）其腹桿節(jié)點較多，但它們的壓桿短、拉桿長、受力較合理；可分為兩個小桁架制作及運輸，施工方便。 （2）人字式屋架：圖（d）所示，它的節(jié)點少且均勻，但受壓桿較長，適用于跨度?。ㄐ∮?8m）情況。其抗震性能優(yōu)于芬克式屋架。 （3）單斜腹桿屋架：圖（c）所示，其腹桿均較長，節(jié)點較多，桿件夾角小，制作困難，適用于設(shè)置天棚的屋架。應(yīng)用較少。 （4）將三角形屋架兩端高度改為500mm，這樣改變

19、以后，屋架支座處上、下弦的內(nèi)力大大減少，改善了屋架的工作情況。,2、梯形屋架 適用于屋面坡度較小的無檁體系，坡度一般為（1/81/16），跨度可達(dá)36m。 梯形屋架的外形較接近于彎矩圖，各節(jié)間弦桿受力較均勻，且腹桿較短。 梯形屋架與柱可鉸接也可剛接。剛接連接的橫向剛度較大，是目前無檁體系的工業(yè)廠房屋蓋中應(yīng)用最廣的屋蓋形式。 主要有如下幾種形式： （1）人字式：如圖（a）、（c）所示。 （2）再分式：如圖（b）所示。屋面板寬度為1.5m時，可采用再分式腹桿，使節(jié)間為1.5m，以避免上弦承受局部彎矩，用料經(jīng)濟，但節(jié)點和腹桿數(shù)量增多，制造費工，故仍有采用較大節(jié)間3m使上弦承受節(jié)間的荷的做法，雖用鋼量

20、增多，但構(gòu)造較簡單。,3、平行弦屋架： 它的上下弦平行，可用做單坡、雙坡屋面，也可做成不同坡度。它的桿件規(guī)格、節(jié)點構(gòu)造統(tǒng)一，便于制作。 一般用作托架或支撐體系中。,1、屋架的跨度 主要是根據(jù)工藝和建筑要求來確定，普通鋼屋架常見跨度為18m、21m、24m、27m、30m、36m等。 鋼屋架計算跨度的確定：簡支于柱頂?shù)匿撐菁?，其計算跨度取決于屋架支反力間的距離。,（二）屋架的主要尺寸,2、屋架的高度,（1）屋架的最大高度取決于運輸界線； （2）最小高度取決于屋架容許撓度； （3）經(jīng)濟高度則是根據(jù)屋架桿件的總用鋼量最少的條件確定； （4）有時建筑高度也限制了屋架的最大高度。,3、屋架起拱 對跨度較

21、大的屋架，在橫向荷載作用下將產(chǎn)生較大的撓度，有損外觀并可能影響屋架的正常使用，因此要起拱，即預(yù)先給屋架一個向上的反撓度，以抵消屋架受荷后產(chǎn)生的部分撓度，起拱高度一般為跨度的1/500。 計算時，當(dāng)采用圖解法求屋架桿件內(nèi)力時，圖中可不考慮起拱高度。 需要起拱的桁架：（1）三角形桁架：大于等于15米； （2）梯形、平行弦桁架：大于等于24米。,9.6.2 桁架的荷載及內(nèi)力計算,1、屋架的各節(jié)點均為理想的鉸接。 2、屋架各桿件的軸線均為直線，都在同一平面內(nèi)，且相交于節(jié)點的中心。 3、荷載都作用在節(jié)點上，且都在屋架平面內(nèi)。,計算基本假定,（一）桁架的荷載計算和內(nèi)力組合,1、屋架的荷載計算：本著實事求是

22、的原則，有什么算什么，查荷載規(guī)范。作用在屋架上的荷載： （1）恒載：屋面材料自重（保溫屋、防水屋、屋面板）、檁條、屋架、天窗、支撐、天棚等的自重。 屋架和支撐的自重經(jīng)驗公式： （2）活載：屋面施工檢修活載、積灰荷載、雪荷載、懸掛吊車活載等。 注：風(fēng)荷載一般不考慮。但當(dāng)采用輕型屋蓋、開敞式房屋或風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值大于0.49KN/m2時需考慮。,2、節(jié)點荷載計算： 屋架所受的荷載一般通過檁條或大型屋面板肋以集中力的方式作用于屋架的節(jié)點上，負(fù)荷面如圖中陰影部分的面積。,用第一種荷載組合計算的屋架桿件內(nèi)力在多數(shù)情況下為最不利內(nèi)力；第二種容易引起跨中部分的斜腹桿內(nèi)力的變號；第三種如施工安裝過程中兩側(cè)屋面板對

23、稱鋪設(shè)，可不考慮第三種荷載組合。,3、荷載組合： 設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)使用和施工過程中可能出現(xiàn)的最不利荷載組合計算屋架桿件的內(nèi)力，一般情況下存在下列三種組合最為不利： （1）全跨永久荷載+全跨可變荷載（使用階段）； （2）全跨永久荷載+半跨可變荷載（如雪載：陽面化了，陰面沒化：使用階段） （3）全跨屋架、天窗架和支撐自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載。 （如施工安裝過程中兩側(cè)屋面板的鋪設(shè)）,（三）內(nèi)力計算,（1）基本假定： 通常將荷載集中到節(jié)點上，并假定屋架各桿均為理想直桿，各桿軸線在同一平面內(nèi)且匯交于節(jié)點中心，各節(jié)點均為理想鉸接，忽略實際節(jié)點產(chǎn)生的次應(yīng)力。 （2）節(jié)間荷載引起的局部彎矩：節(jié)間荷載

24、作用的屋架，除把節(jié)間荷載分配到相鄰節(jié)點外，還應(yīng)計算節(jié)間荷載引起的局部彎矩。 根據(jù)上面的假定，采用數(shù)解法、圖解法（計算誤差較大）或借助電算求得，對于常用形式的屋架，各種建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊中無有單位節(jié)點荷載作用下的桿件內(nèi)力計算系數(shù)表。設(shè)計時只要將屋架節(jié)點截載值乘以相應(yīng)桿件的內(nèi)力系數(shù)，即求得該桿件的內(nèi)力（軸向力）。 即： 桿件內(nèi)力=表中系數(shù)節(jié)點集中荷載（拉為正，壓為負(fù)）,角鋼屋架的桿件由兩個角鋼組成，截面有兩個彎曲軸，即x軸和y軸，這樣它就有兩種彎曲失穩(wěn)的可能性：一種是在屋架平面內(nèi)屈曲；另一種是在屋架平面外屈曲。,9.6.3桁架桿件的計算長度和容許長細(xì)比, 1、弦桿、支座斜桿和支座豎桿 由于桿件重要、

25、內(nèi)力和截面大、節(jié)點連接桿件少，約束作用小，可偏于安全地視為鉸接，計算長度取幾何長度 l0 x=l (l為構(gòu)件幾何長度，即節(jié)點中心間距離); 2、其他受壓桿 節(jié)點本身有一定的剛度，節(jié)點板有多個板件連接，相鄰桿件約束該桿端部的轉(zhuǎn)動，從而提高其整體穩(wěn)定，因而考慮折減。 l0 x=0.8l。,（一）在桁架平面內(nèi)的計算長度,1、弦桿平面外的計算長度l0y等于側(cè)向固定點間的距離。 （1）對于上弦桿： 有檁體系：檁條與屋架支撐交叉點不相連時，取水平支撐與屋架上弦交叉點之間的距離；檁條與支撐交叉點用節(jié)點板焊牢時，取檁條之間的距離。 無檁體系：若能保證屋面板與上弦三點可靠焊接，使大型屋面板起支撐作用，可取兩塊大

26、型屋面板寬度，即：l=2b 若不能保證三點可靠焊接，則認(rèn)為大型屋面板只能起到剛性系桿作用，計算長度仍取支撐點間的距離。,(二) 在桁架平面外的計算長度,平面內(nèi)和平面外計算長度圖形,（2）對于下弦桿： 取下弦側(cè)向支撐點間的距離，該距離由下弦的支撐體系或系桿的設(shè)置確定。 2、 腹桿平面外的計算長度取節(jié)點中心間的距離。 3、 當(dāng)弦桿側(cè)向支撐點之間的距離為節(jié)間長度的2倍，且兩個節(jié)間的內(nèi)力不相等，則該弦桿平面外的計算長度，應(yīng)按下式計算： ,桁架弦桿和單系腹桿的計算長度表9.2, 構(gòu)件的幾何長度（節(jié)點中心間距離）； 桁架弦桿側(cè)向支承點間的距離；,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中對壓桿和拉桿規(guī)定了容許的最大長細(xì)比，稱為容許

27、長細(xì)比,見表所示。 屋架桿件一般都是由雙角鋼組成的T形截面，它的橫截面的兩個主軸方向分別在屋架的平面內(nèi)和平面外。 兩個主軸的長細(xì)比驗算：,3、桿件的容許長細(xì)比,屋架的腹桿為單角鋼或雙角鋼組成的十字形截面桿件時，應(yīng)取截面的最小回轉(zhuǎn)半徑imin計算桿件在斜面上的最大長細(xì)比，即：,表 桁架桿件的容許長細(xì)比,（一）截面形式 1、用兩個角鋼組成的T形或十字形的截面，桿件由夾在一對角鋼之間的節(jié)點板連接。通過不同角鋼的截面組合，近似地滿足等穩(wěn)定性的要求。 這種連接方式經(jīng)濟合理，構(gòu)造簡單，施工方便，得到廣泛的應(yīng)用。 2、屋架弦桿一般采用等截面；當(dāng)采用變截面時，半跨內(nèi)只能改變一次，而且要保持肢厚不變，改變肢寬，

28、以便于拼接處理。,9.6.4 桁架桿件的截面選擇和計算,表 鋼屋架的桿件截面形式,（二）填板的設(shè)置 如圖所示。 1、填板的尺寸：厚度同節(jié)點板的厚度，寬度一般為4060mm，長度取為：T形截面比角鋼肢大1015mm，十字形截面比角鋼肢縮進1015mm。 2、數(shù)量：受壓構(gòu)件兩側(cè)向支承點之間的填板數(shù)不少于2個。 3、填板間距： （1）壓桿： （2）拉桿：,圖 節(jié)點板及填 板圖形,（三）節(jié)點板的厚度 節(jié)點板內(nèi)應(yīng)力大小與所連構(gòu)件內(nèi)力大小有關(guān)，設(shè)計時一般不作計算。在同一榀屋架中，所有中間節(jié)點板均采用同一種厚度，支座節(jié)點板由于受力大且很重要，厚度比中間的增大2mm。 梯形屋架根據(jù)腹桿最大內(nèi)力，三角形屋架根據(jù)

29、弦桿最大內(nèi)力來確定。,（四）截面選擇的一般原則 選擇截面時應(yīng)考慮下列要求： 1、盡量先用肢寬而壁薄的構(gòu)件，以增大回轉(zhuǎn)半徑。但肢厚不小于4mm，注意壓桿應(yīng)滿足局部穩(wěn)定的要求。 2、角鋼規(guī)格不宜小于454或56364。放置屋面板時，上弦角鋼水平肢寬須滿足擱置尺寸要求。,3、同一榀屋架的角鋼規(guī)格應(yīng)盡量統(tǒng)一，一般不宜超過56種，同時應(yīng)盡量避免使用同一肢寬而厚度相差不大的角鋼，同一種規(guī)格的厚度之差不宜小于2mm，以便施工時辯認(rèn)。 4、屋架弦桿一般沿全跨采用等截面，但對跨度大于24m的三角形屋架和跨度大于30m的梯形屋架，可根據(jù)內(nèi)力變化改變弦桿截面，但在半跨內(nèi)只宜改變一次，且只變肢寬而保持厚度不變，以便拼

30、接的構(gòu)造處理。,（五）截面計算 按軸心受壓和受拉構(gòu)件的截面設(shè)計的步驟進行。,表 鋼屋架桿件截面計算對照表, 9.7 桁架節(jié)點設(shè)計,桁架的桿件是采用節(jié)點板互相連接，各桿件內(nèi)力通過各自的桿端焊縫傳至節(jié)點板，并匯交于節(jié)點中心而取得平衡。 節(jié)點的設(shè)計應(yīng)做到傳力明確、可靠、構(gòu)造簡單、制造和安裝方便等。,（一）軸線的確定 桁架桿件應(yīng)以截面形心線為軸線，以避免桿件偏心受力（角鋼的形心位置Z0可直接從角鋼表中查出）。但因角鋼的形心與邊部的距離不是整數(shù)，為了制造上的方便，將此距離調(diào)整成5mm的倍數(shù)。 如果弦桿截面有變化時，使角鋼背平齊，取兩條形心線的中線為桁架軸線，并調(diào)整為5mm的倍數(shù)。,（二）弦桿、腹桿等各桿

31、之間的間距 屋架各節(jié)點處，腹桿桿端與弦桿應(yīng)盡量靠近，以增加屋架的剛度。但各桿件之間仍需留出一定的空隙c，焊縫凈距10mm，以便施焊。 關(guān)于c的取值： （1）直接承受動力荷載：50mm； （2）不直接承受動力荷載：20mm；（以避免因焊縫過分密集而使該處節(jié)點板過熱而變脆） （3）非焊接屋架中，510mm，以便于安裝。,（三）角鋼的切削 一般采用垂直桿件軸線的直切，但有時為了減小節(jié)點板尺寸，也可采用斜切的方法，但不允許切割角鋼背，如圖（c）、（d）所示的切割。,（四）節(jié)點板 （1）節(jié)點板的形狀應(yīng)大致規(guī)整，盡量有兩邊平行。最好設(shè)計成矩形、平行四邊形或直角梯形，其長和寬宜取為10mm的倍數(shù)。 （2）在

32、確定節(jié)點板的外形時，要注意沿焊縫長度方向應(yīng)多留約為2hf的長度以考慮施焊時的焊口，垂直于焊縫長度方向應(yīng)留出1020mm的焊縫位置，如圖所示。 （3）節(jié)點板的邊緣與軸線的夾角不小于15（或1：3的坡度），使桿內(nèi)力在節(jié)點板中有良好的擴散，以改善節(jié)點板的受力情況。 （4）節(jié)點板可伸出上弦角鋼肢背1015mm進行貼角焊，也可縮進510mm進行槽焊。當(dāng)有檁屋蓋在檁條處需設(shè)短角鋼以支托檁條，就應(yīng)采用槽焊。,(a) 正確；(b) 不妥,（五）繪制節(jié)點大樣 （比例為1/51/10），確定每一節(jié)點必要的數(shù)據(jù)。 （對簡單節(jié)點可不繪大樣，而由計算得到所需尺寸），節(jié)點所需標(biāo)注尺寸如下： （1）每一腹桿端部到節(jié)點中心的

33、距離：如圖中的l1、l2、l3，主要可計算每一腹桿的實際長度。 （2）節(jié)點板的平面尺寸：應(yīng)從節(jié)點中心分兩邊分別注明其寬度和高度，主要用于制造時節(jié)點板的定位。 （3）各桿件軸線至角鋼背的距離。 （4）角鋼連接邊的邊長：只有當(dāng)桿件截面為不等邊角鋼時需注明。 （5）每條角焊縫的焊腳尺寸和焊縫長度。,圖21.9下弦中間節(jié)點,圖21.10無檁屋架上弦中間節(jié)點,9.7.2 節(jié)點計算和構(gòu)造 節(jié)點設(shè)計時，首先要根據(jù)連接桿件的內(nèi)力確定出焊縫的焊角尺寸和長度，然后再根據(jù)節(jié)點上各桿件的焊縫長度確定節(jié)點板的合理形式和平面尺寸。 1、下弦中間節(jié)點 2、上弦中間節(jié)點，有檁與無檁不同，腹桿與節(jié)點板的連接與下弦中間節(jié)點相同。

34、 3、拼接接點 屋架的弦桿的拼接有工廠拼接和工地拼接。,角鋼桁架的節(jié)點設(shè)計 （1）一般節(jié)點：一般節(jié)點是指無集中荷載和無弦桿拼接的節(jié)點,肢背焊縫： ,腹桿與節(jié)點板的連接焊縫按角鋼角焊縫承受軸心力方法計算。,節(jié)點板應(yīng)伸出弦桿1015mm以便焊接。,弦桿與節(jié)點板的連接焊縫，應(yīng)考慮承受弦桿相鄰節(jié)間內(nèi)力之差，按下式計算:,通常因N很小，實際所需的焊腳尺寸可由構(gòu)造要求確定，并沿節(jié)點板全長滿焊。,肢尖焊縫： ,為便于大型屋面板或檁條的放置，常將節(jié)點板縮進上弦角鋼背，縮進距離不宜小于(0.5t+2)mm，不宜大于節(jié)點板厚度t。,（2） 角鋼桁架有集中荷載的節(jié)點,角鋼背凹槽的塞焊縫可假定只承受屋面集中荷載，按下

35、式計算其強度：,式中：Q 節(jié)點集中荷載垂直于屋面的分量； 焊腳尺寸，取 0.5t； 正面角焊縫強度增大系數(shù)。一般因Q不大，按構(gòu)造滿焊,計算時應(yīng)考慮偏心彎矩MNe（e為角鋼肢尖至弦桿軸線距離），按下列公式計算：,式中 肢尖焊縫的焊腳尺寸。,弦桿角鋼肢尖與節(jié)點板的連接焊縫承受弦桿相鄰節(jié)間的內(nèi)力差,當(dāng)節(jié)點板向上伸出不妨礙屋面構(gòu)件的放置，或因相鄰弦桿節(jié)間內(nèi)力差N較大，肢尖焊縫不滿足強度要求時，可將節(jié)點板部分向上伸出或全部向上伸出。,此時弦桿與節(jié)點板的連接焊縫應(yīng)按下列公式計算： 肢背焊縫：,肢尖焊縫：,式中： 、 伸出肢背的焊縫焊腳尺寸和計算長度；,屋架的弦桿的拼接有工廠拼接和工地拼接。工廠拼接往往是由

36、于角鋼長度不夠而設(shè)，宜設(shè)于桿力較小的節(jié)間；工地拼接多是由于運輸條件或安裝條件的限制而做接頭，通常放在跨中節(jié)點上。 弦桿一般用連接角鋼拼接，先通過螺栓定位，再進行焊接。 弦桿與拼接角鋼連接焊縫的計算 下弦桿與節(jié)點板的連接焊縫的計算 上弦桿與節(jié)點板的連接焊縫的計算,（3）角鋼桁架弦桿的拼接及拼接節(jié)點,4、支座節(jié)點 屋架和柱子的連接可以做成簡支或剛接。支承于鋼筋混凝土柱或磚柱上的屋架，一般為簡支。而支承于鋼柱上的屋架通常為剛接。 支座節(jié)點包括節(jié)點板、加勁肋、支座底板和錨栓。加勁肋的作用是加強支座底板剛度，以便均勻傳遞支座反力并增強節(jié)點板的側(cè)向剛度。 支座節(jié)點的傳力路線是：屋架桿件的內(nèi)力會交后通過連接

37、焊縫傳給節(jié)點板，然后經(jīng)節(jié)點板和加勁肋把力傳給底板，最后傳給柱子。 ,底板計算： 支座底板所需凈面積為： An=R/fcc 毛面積為： A=An+A0 支座底板厚度為： t6M/f 加勁肋的計算: 加勁肋的厚度取與節(jié)點板的厚度相同；高度由節(jié)點板尺寸，按構(gòu)造確定。 加勁肋與節(jié)點板的連接焊縫： 每塊加勁肋承受屋架支座反力R的1/4，為偏心受力。,焊縫受剪：V=R/4；焊縫受彎：M=Rlw/8 每塊加勁肋與支座節(jié)點板的連接焊縫按下式計算： 支座節(jié)點板、加勁肋與支座底板的水平連接焊縫，按下式計算： 節(jié)點板與底板,加勁肋與底板,圖21.11有檁屋架上弦中間節(jié)點,圖21.12弦桿與拼接角鋼連接,圖21.13

38、下弦桿與節(jié)點板連接,圖21.14上弦桿與節(jié)點板連接,圖21.15屋架的支座節(jié)點,圖21.16 屋架與柱剛性連接的支座節(jié)點,9.7.3 桁架施工圖,施工圖主要包括：屋架正面詳圖、上弦和下弦平面圖，必要數(shù)量的側(cè)面圖和零件圖。當(dāng)屋架為對稱時，可繪制半榀屋架。 鋼屋架施工圖的繪制的主要內(nèi)容和基本要求： 1、圖紙的左上角繪制整榀屋架的簡圖，左半跨注明屋架的幾何尺寸，右半跨注明桿件的設(shè)計內(nèi)力。 2、圖紙的正中為屋架詳圖及上、下弦平面圖，必要數(shù)量的側(cè)面圖和零件圖。,3、右上角繪制材料表，把所有桿件和零件的編號、規(guī)格尺寸、數(shù)量、重量和整榀屋架的重量填入表中。 4、鋼屋架施工圖可以采用兩種比例繪制，屋架軸線一般用120130的比例尺，桿件截面和節(jié)點尺寸采用110115的比例尺。 5、 施工圖上應(yīng)注明屋架和各構(gòu)件的主要幾何尺寸。 6、在施工圖中應(yīng)全部注明各零件的型號和尺寸。 7、 跨度較大的屋架，在自重及外荷載作用下將產(chǎn)生較大的撓度，特別當(dāng)屋架下弦有吊平頂或懸掛吊車荷載時，則撓度更大，這將影響結(jié)構(gòu)的使用和有損建筑的外觀。 8、施工圖上還應(yīng)加注必要的文字說明，包括鋼材的鋼號，焊條型號，加工精度和質(zhì)量要求，圖中未注明的焊縫和螺栓孔的尺寸，以及防銹處理的要求等等,圖21.17某一鋼屋架施工圖,普通鋼屋架設(shè)計計算實例,建筑跨度為18m，端部高度1.99m，