第9章單層廠房鋼結(jié)構(gòu)3/8/202319.1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)示例柱屋架吊車梁天窗架柱間支撐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準化可降低制作和安裝的工作量。對廠房橫向，當(dāng)廠房跨度L≤18m時，其跨度宜采用3m的倍數(shù)；當(dāng)廠房跨度L＞18m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48m）。圖9-2柱網(wǎng)布置計算單元2溫度伸縮縫廠房平面尺寸較大時，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

結(jié)構(gòu)情況溫度區(qū)段長度（m）

縱向溫度區(qū)段（垂直于屋架或構(gòu)架跨度方向）橫向溫度區(qū)段（沿屋架或構(gòu)架跨度方向）支座斜桿和支座豎桿其他腹桿

采暖房屋和非采暖地區(qū)的房屋

220120150熱車間和采暖地區(qū)的非采暖房屋180100125露天結(jié)構(gòu)120————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要尺寸見圖圖1.3所示。框架的跨度度，一般取取為上部柱柱中心線間間的橫向距距離(9.1)式中Lk—橋式吊車的的跨度；S—由吊車梁軸軸線至上段段柱軸線的的距離（圖圖1.4），應(yīng)滿足足下式要求求：（（9.2）B—吊車橋架懸懸伸長度，，可由行車車樣本查得得；D—吊車外緣和和柱內(nèi)邊緣緣之間的必必要空隙：：當(dāng)?shù)踯嚻鹌鹬亓坎淮蟠笥?00KN時，不宜小小于80mm；當(dāng)?shù)踯嚻鹌鹬亓看笥谟诨虻扔?50KN時，不宜小小于100mm；當(dāng)在吊車車和柱之間間需要設(shè)置置安全走道道時，則D不得小于400mm。—上段柱寬度度。S的取值：對對于中型廠廠房一般采采用0.75m或1m，重型廠房房則為1.25m甚至達2.0m。框架由柱腳腳底面到橫橫梁下弦底底部的距離離：式中—地面至柱腳腳底面的距距離。—地面至吊車軌頂頂?shù)母叨龋晒すに囈鬀Q定；；—吊車軌頂至屋架架下弦底面的距距離9.3結(jié)構(gòu)縱向傳力系系統(tǒng)9.3.1縱向框架柱間支支撐的作用和布布置柱間支撐與廠房房框架柱相連接接，其作用為：：組成堅強的縱向向構(gòu)架，保證廠廠房的縱向剛度度；承受廠房端部山山墻的風(fēng)荷載、、吊車縱向水平平荷載及溫度應(yīng)應(yīng)力等，在地震震區(qū)尚應(yīng)承受廠廠房縱向的地震震力，并傳至基基礎(chǔ)；可作為框架柱在在框架平面外的的支點，減少柱柱在框架平面外外的計算長度。。在吊車梁以上的的部分稱為上層層支撐，吊車梁梁以下部分稱為為下層支撐。上層支撐上層柱間支撐又又分為兩層，第第一層在屋架端端部高度范圍內(nèi)內(nèi)屬于屋蓋垂直直支撐。第二層層在屋架下弦至至吊車梁上翼緣范圍內(nèi)。。為了傳遞風(fēng)力力，上層支撐需需要布置在溫度度區(qū)段端部，有有下層支撐處也也應(yīng)設(shè)置上層支支撐。下層支撐應(yīng)該設(shè)設(shè)在溫度區(qū)段中中部（當(dāng)?shù)踯囓囄恢酶叨囬g間總長度又很短短時下層支撐設(shè)設(shè)在兩端不會產(chǎn)產(chǎn)生很大的溫度度應(yīng)力，而對廠廠房縱向風(fēng)度卻卻能提高很多））當(dāng)溫度區(qū)段段小于90m時，在它的中央央設(shè)置一道下層層支撐[圖1.13(a)]如果溫度區(qū)段長長度超過90m，則在它的1/3點處各設(shè)一道支支撐[圖1.13(b)]，以免傳力路程程太長下層柱間支撐：：吊車梁下部的柱柱間支撐上層柱間支撐：：吊車梁上部的柱柱間支撐剛性系桿剛性系桿下層柱間支撐上層柱間支撐垂直支撐9.3.2柱間支撐的形式式(a)單層十字形；(b)人字形；(c)門形;(d)雙層十字形下層柱間支撐的形式(a)十字形；(b)人字形；(c)V字形上層柱間支撐的形式§9.4屋蓋結(jié)構(gòu)體系9.4.1鋼屋蓋結(jié)構(gòu)的形形式、組成及布布置1、屋面板；2、屋架（屋面面梁）；3、支撐系統(tǒng)；；4、有的根據(jù)具具體情況還設(shè)有有檁條、托架和和天窗架等構(gòu)件件等。（一）無檁屋蓋體系1、一般用預(yù)應(yīng)力力大型屋面板，，屋面板直接擱擱置在屋架上或或天窗架上，然然后在其上做保保溫、防水等層層次。2、屋架間距一般般為6m。跨度應(yīng)符合6m的倍數(shù)。3、特點（1）屋蓋屋面構(gòu)件件的種類和數(shù)量量少，構(gòu)造簡單單，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，常常要增大屋架桿桿件的和下部結(jié)結(jié)構(gòu)的截面，對對抗震也不利。。一般常用于較較小的屋面坡度度1：8~1：12。鋼屋蓋可以分為為無檁屋蓋體系系和有檁屋蓋體體系（二）有檁屋蓋結(jié)構(gòu)體體系一般用于輕型屋屋面材料情況，，需擱置在檁條條上，檁條一般般支承在屋架上上。應(yīng)用已有十多年年的歷史。是目目前有檁體系輕輕型屋面中應(yīng)用用最廣泛的屋面面材料，采用熱熱鍍鋅鋼板或彩彩色度鋅鋼板，，經(jīng)輥壓冷彎成成各種波型，具具有輕質(zhì)、高強強、美觀、耐用用、施工簡便、、抗震、防火等等特點。單層自自重為：當(dāng)有保溫要求時時，可用雙層鋼鋼板中間夾保溫溫層的做法，屋屋面全部荷載不不超過，，已定型化生生產(chǎn)，有《國家家標準》和《技技術(shù)規(guī)程》。1、壓型鋼板以高強水泥發(fā)泡泡工藝配以玻璃璃纖維增強為芯芯材的新型復(fù)合合材料，具有剛剛度好、強度高高、延性好等特特點，有良好的的結(jié)構(gòu)性能和工工程應(yīng)用前景。。其自重為：2、太空板3、水泥石棉波波形瓦傳統(tǒng)材料，具有有自重輕、美觀觀、施工簡便等等特點，但其脆脆性大、易開裂裂破損，因吸水水而產(chǎn)生收縮龜龜裂和撓曲變形形等缺陷。產(chǎn)量量不多，質(zhì)量還還不夠高，正積積極研究，采取取措施提高質(zhì)量量。傳統(tǒng)材料，具有有自重輕、美觀觀、施工簡便等等特點，但規(guī)格格尚未定型，工工程中使用多為為自行壓制制作作。屋面自重：：4、瓦楞鐵5、加氣混凝土土屋面板自重為，，是是一種承重、保保溫、和構(gòu)造合合一的板材，一一般可以直接在在板上做防水，，施工方便。有檁體系屋蓋可可供選用的屋面面材料種類較多多，屋架間距和和屋面布置較靈靈活，自重輕，，用料省，運輸輸和安裝較輕便便，但構(gòu)件的種種類和數(shù)量多，，構(gòu)造較復(fù)雜。。一般適用于較陡陡的屋面坡度1：2~1：3。兩種屋蓋體系各各有優(yōu)缺點，具具體設(shè)計時應(yīng)根根據(jù)建筑物使用用要求、結(jié)構(gòu)特特性、材料供應(yīng)應(yīng)情況和施工條條件等綜合考慮慮而定。一般中型廠房房，特別是重重型廠房，由由于對橫向剛剛度要求較高高，所以宜采采用大型屋面面板的無檁屋屋蓋；而對于于中、小型特特別是不需要要做保溫層的的房屋，則宜宜采用具有輕輕型屋面材料料的有檁屋蓋蓋。三、天窗架形形式在工業(yè)廠房中中，為了滿足足采光和通風(fēng)風(fēng)等要求，常常需在屋蓋上上設(shè)置天窗。。天窗的形式有有縱向天窗、橫向天窗和井井式天窗等三種，一般般常采用縱向向天窗。圖天窗架的的形式支承中間屋架架的桁架稱為為托架，由于于工藝要求需需擴大柱距時時采用。四、托架§9.4.2鋼屋蓋支撐1、保證屋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)的幾何穩(wěn)定定性；2、保證屋蓋的空空間剛度和整整體性；3、為受壓弦桿提提供側(cè)向支承承點，避免壓壓桿側(cè)向失穩(wěn)穩(wěn)；4、承受和傳遞縱縱向水平力(風(fēng)荷載、懸掛掛吊車縱向制制動力、地震震荷載等；5、保證結(jié)構(gòu)在安安裝和架設(shè)過過程中的穩(wěn)定定性。一、屋蓋支撐撐作用例如：三冶八八十年代在撫撫順施工，發(fā)發(fā)生屋架倒坍坍事故。屋架架安裝就位后后，沒做支撐撐，當(dāng)天晚大大刮大風(fēng)，屋屋架失穩(wěn)，掉掉了下來，摔摔壞。（一）水平支撐撐1、上、下弦弦橫向支撐2、上、下弦縱向向水平支撐（二）垂直(豎向)支撐（三）系桿二、屋蓋支撐撐類型三、屋蓋支撐撐布置1、一般設(shè)置在在房屋兩端或或溫度區(qū)段的的兩端，一般般設(shè)在第二個個柱距內(nèi)；2、兩道橫向水水平支撐的間間距不宜大于于60m，當(dāng)溫度區(qū)段長長度較大時，，尚應(yīng)在中部部增設(shè)支撐；；3、其長度為屋屋架節(jié)間距的的2~4倍。（一）上弦橫向水平平支撐（二）下弦橫向水平平支撐1、上弦橫向向水平支撐對對應(yīng)位置；2、當(dāng)屋架跨跨度比較小（（小于18m時）又無吊車車或振動設(shè)備備時，可不設(shè)設(shè)。（三）下弦縱向水平平支撐1、當(dāng)房屋較較高、跨度較較大、空間剛剛度要求較高高時，設(shè)有中中間托架為保保證托架的側(cè)側(cè)向穩(wěn)定時；；設(shè)有重級或或大噸位的中中級工作制橋橋式吊車、壁壁行吊車或有有鍛錘等較大大振動設(shè)備時時應(yīng)設(shè)置；2、屋架間距距小于12m時，縱向水平平支撐通常布布置在屋架下下弦平面。位于上、下弦弦水平支撐同同一開間內(nèi)，，形成一個跨跨長為屋架間間距的平行弦弦桁架。（1）跨度小小于30m的梯形屋架，，通常在屋架架兩端和跨度度中央各設(shè)置置一道垂直支支撐。當(dāng)跨度度大于30m時，則在兩端端和跨度1/3處分別共共設(shè)置四道。。（2）跨度小小于18m的三角形屋架架只需在跨度度中央設(shè)一道道垂直支撐，，大于18m跨時則在1/3跨度處共共設(shè)兩道。（四）垂直(豎向)支撐1、為了支持持未連支撐的的平面屋架和和天窗架，保保證它們的穩(wěn)穩(wěn)定和傳遞水水平力，應(yīng)在在橫向支撐或或垂直支撐節(jié)節(jié)點處沿房屋屋通長設(shè)置系系桿（屋脊處處及屋架端部部處）。2、系桿分剛剛性系桿和柔柔性系桿兩種種，剛性系桿桿既能受拉又又能受壓，柔柔性系桿只能能受拉。剛性系桿一般般由雙角鋼組組成，柔性系系桿一般由單單角鋼組成。。（五）系桿二、支撐的截截面形式屋蓋支撐受力力較小，一般般不必計算。。截面尺寸一一般由桿件允允許長細比和和構(gòu)造要求決決定。（一）對于交交叉斜桿，一一般按拉桿控控制制；非交叉斜斜桿、弦桿等等按壓桿控控制。對于跨跨度較大且承承受墻面?zhèn)鱽韥磔^大的風(fēng)力力時，應(yīng)按桁桁架體系計算算內(nèi)力選擇截截面，同時亦亦應(yīng)控制長細細比。（二））支撐撐的連連接構(gòu)構(gòu)造：：1、上弦弦橫向向水平平支撐撐的角角鋼肢肢尖應(yīng)應(yīng)向下下，背背朝上上，且且連接接處適適當(dāng)離離開屋屋架節(jié)節(jié)點，，以免免影響響大型型屋面面板的的或檁檁條的的安放放。如如圖（（a）所示。。2、交叉叉處的的斜桿桿應(yīng)有有一根根桿件件切斷斷，另另加節(jié)節(jié)點板板用焊焊縫或或螺栓栓連接接。如如圖：：（a）所示；；交叉叉斜桿桿處如如與檁檁條相相連，，則兩兩根斜斜桿均均應(yīng)切切斷，，用節(jié)節(jié)點板板相連連。如如圖b所示。。3、下弦弦橫向向和縱縱向水水平支支撐的的角鋼鋼肢尖尖允許許向上上，如如圖（（c）所示，，其中中交叉叉斜桿桿以肢肢背靠靠肢背背交叉叉放置置，中中間填填以填填板，，桿件件無需需切斷斷。4、垂直直支撐撐可只只與屋屋架豎豎桿相相連，，如圖圖（d）所示，，也可可通過過豎向向小鋼鋼板與與屋架架弦桿桿及屋屋架豎豎桿同同時相相連。。如圖圖（e）所示。。自學(xué)§9.5檁條及及壓形形鋼板板設(shè)計計※§9.6桁架的的形式式的截截面設(shè)設(shè)計傳統(tǒng)作作法采采用兩個角角鋼組組成的的T形或十十字形形截面面的桿桿件，在桿桿件匯匯交處處（節(jié)節(jié)點））通過過節(jié)點點板用用焊縫縫連接接而成成的普普通鋼鋼桁架架作為為屋架架，具具有受受力性性能好好，制制作安安裝方方便、、取材材容易易、與與支撐撐體系系形成成屋蓋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)整體體剛度度好、、工作作可靠靠、適適應(yīng)性性強等等優(yōu)點點，因因而在在工業(yè)業(yè)與民民用建建筑房房屋的的屋蓋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)中得得到廣廣泛應(yīng)應(yīng)用。。值得提提出的的是：：熱軋軋角鋼鋼的壁壁厚度度較大大，因因此耗耗鋼量量較大大，用用于跨跨度太太小或或屋面面荷載載較輕輕的屋屋蓋中中不大大經(jīng)濟濟；另另外受受角鋼鋼最大大規(guī)格格限制制，屋屋面荷荷載重重、跨跨度大大的房房屋也也不宜宜采用用，最最適于于18~36m跨度，，再小小或再再大就就不經(jīng)經(jīng)濟了了。也有采采用剖剖分T形鋼截截面。。應(yīng)根據(jù)據(jù)房屋屋的用用途、、建筑筑造型型、屋屋架跨跨度、、荷載載大小小、屋屋面材材料的的排水水坡度度等因因素綜綜合考考慮，，使之之符合合：適適用、、受力力合理理、經(jīng)經(jīng)濟、、施工工方便便等原原則。。選擇桁架架的原則則：1、從受力力角度考考慮：（1）屋架外外形應(yīng)盡盡量與彎彎矩圖相相近，以以使弦桿桿受力均均勻；（2）受力較較合理的的腹桿布布置應(yīng)使使短桿受受壓，長長桿受拉拉，腹桿桿數(shù)量少少，總長長度短；；（3）盡可能能使荷載載作用于于節(jié)點，，避免弦弦桿因受受節(jié)間荷荷載引起起局部彎彎矩而增增加截面面面積，，設(shè)計也也麻煩。。一、桁架架形式和和主要尺尺寸（一）桁桁架的形形式2、從施工工角度考考慮：（1）屋屋架弦桿桿的數(shù)量量和品種種規(guī)格應(yīng)應(yīng)盡可能能少，在在用鋼量量增加不不多的原原則下，，力求尺尺寸統(tǒng)一一，構(gòu)造造簡單，，便于制制造。一般上下下弦桿角角鋼規(guī)格格不變，，統(tǒng)一，，中間不不做改變變，主要要從施工工角度考考慮的。。（2）腹腹桿與弦弦桿的軸軸線間的的夾角一一般在30度~60度度之間，，最好在在45度度左右，，以使節(jié)節(jié)點緊湊湊。3、其它方方面：（1）屋屋架上弦弦的坡度度須適合合屋面的的排水要要求；（2）建建筑造型型的需要要；（3）設(shè)設(shè)置天窗窗的需要要。上述各種種要求一一般不可可能同時時滿足，，可根據(jù)據(jù)具體情情況，綜綜合考慮慮各因素素，得到到一個經(jīng)經(jīng)濟、合合理的方方案。常用的鋼鋼屋架形形式（見表）1、三角形形鋼屋架架三角形屋屋架一般般適用于于坡度較較大的有有檁屋蓋蓋，坡度度為1/2~1/3，，屋架跨跨度通常常為18~24m，屋架高度度H=（1/4~1/6L）。。三角形屋屋架的外外形與鉸鉸屋架的的拋物線線彎矩圖圖形狀相相差較大大，使屋屋架弦桿桿受力不不均勻，，靠近支支座內(nèi)力力較大，，跨中內(nèi)內(nèi)力較小小。若弦弦桿采用用同一截截面桿件件，則不不能充分分發(fā)揮材材料的作作用，不不經(jīng)濟。。三角形屋屋架與柱柱子一般般為鉸接接，房屋屋的橫向向剛度較較低。主要有以以下幾種種形式：：（1）芬芬克式屋屋架：圖圖（a）、（（b）所示。（（也有（（b）中間有腹腹桿的））①其腹腹桿節(jié)點點較多，，但它們們的壓桿桿短、拉拉桿長、、受力較較合理；；②可分分為兩個個小桁架架制作及及運輸，，施工方方便。（2）人人字式屋屋架：圖圖（d）所示，它它的節(jié)點點少且均均勻，但但受壓桿桿較長，，適用于于跨度小小（小于于18m）情況。其其抗震性性能優(yōu)于于芬克式式屋架。。（3）單單斜腹桿桿屋架：：圖（c）所示，其其腹桿均均較長，，節(jié)點較較多，桿桿件夾角角小，制制作困難難，適用用于設(shè)置置天棚的的屋架。。應(yīng)用較較少。（4）將將三角形形屋架兩兩端高度度改為500mm，這樣改變變以后，，屋架支支座處上上、下弦弦的內(nèi)力力大大減減少，改改善了屋屋架的工工作情況況。2、梯形屋架適用于屋面坡坡度較小的無無檁體系，坡坡度一般為（（1/8~1/16），，跨度可達36m。梯形屋架的外外形較接近于于彎矩圖，各各節(jié)間弦桿受受力較均勻，，且腹桿較短短。梯形屋架與柱柱可鉸接也可可剛接。剛接接連接的橫向向剛度較大，，是目前無檁檁體系的工業(yè)業(yè)廠房屋蓋中中應(yīng)用最廣的的屋蓋形式。。主要有如下幾幾種形式：（1）人字式式：如圖（a）、（c））所示。（2）再分式式：如圖（b）所示。屋面板板寬度為1.5m時，可采用再再分式腹桿，，使節(jié)間為1.5m，以避免上弦承承受局部彎矩矩，用料經(jīng)濟濟，但節(jié)點和和腹桿數(shù)量增增多，制造費費工，故仍有有采用較大節(jié)節(jié)間3m使上弦承受節(jié)節(jié)間的荷的做做法，雖用鋼鋼量增多，但但構(gòu)造較簡單單。3、平行弦屋架架：它的上下弦平平行，可用做做單坡、雙坡坡屋面，也可可做成不同坡坡度。它的桿桿件規(guī)格、節(jié)節(jié)點構(gòu)造統(tǒng)一一，便于制作作。一般用作托架架或支撐體系系中。1、屋架的跨度主要是根據(jù)工工藝和建筑要要求來確定，，普通鋼屋架架常見跨度為為18m、21m、24m、27m、30m、36m等。鋼屋架計算跨跨度的確定：：簡支于柱頂頂?shù)匿撐菁埽溆嬎憧缍榷热Q于屋架架支反力間的的距離。（二）屋架的的主要尺寸2、屋架的高度（1）屋架的最大大高度取決于于運輸界線；；（2）最小高度取取決于屋架容容許撓度；（3）經(jīng)濟高度則則是根據(jù)屋架架桿件的總用用鋼量最少的的條件確定；；（4）有時建筑高高度也限制了了屋架的最大大高度。※3、屋架起拱對跨度較大的的屋架，在橫橫向荷載作用用下將產(chǎn)生較較大的撓度，，有損外觀并并可能影響屋屋架的正常使使用，因此要要起拱，即預(yù)預(yù)先給屋架一一個向上的反反撓度，以抵抵消屋架受荷荷后產(chǎn)生的部部分撓度，起起拱高度一般般為跨度的1/500。計算時，當(dāng)采采用圖解法求求屋架桿件內(nèi)內(nèi)力時，圖中中可不考慮起起拱高度。需要起拱的桁桁架：（1）三角形桁架：大于等于于15米；（2）梯形、平行行弦桁架：大于等于于24米。9.6.2桁架的荷載及及內(nèi)力計算1、屋架的各節(jié)點點均為理想的的鉸接。2、屋架各桿件的的軸線均為直直線，都在同同一平面內(nèi)，，且相交于節(jié)節(jié)點的中心。。3、荷載都作用在在節(jié)點上，且且都在屋架平平面內(nèi)。計算基本假定定（一）桁架的的荷載計算和和內(nèi)力組合1、屋架的荷載載計算：本著著實事求是的的原則，有什什么算什么，，查荷載規(guī)范范。作用在屋屋架上的荷載載：（1）恒載：：屋面材料自自重（保溫屋屋、防水屋、、屋面板）、、檁條、屋架架、天窗、支支撐、天棚等等的自重。屋架和支撐的的自重經(jīng)驗公公式：（2）活載：：屋面施工檢檢修活載、積積灰荷載、雪雪荷載、懸掛掛吊車活載等等。注：風(fēng)荷載一一般不考慮。。但當(dāng)采用輕輕型屋蓋、開開敞式房屋或或風(fēng)荷載標準準值大于0.49KN/m2時需考慮。2、節(jié)點荷載計計算：屋架所受的荷荷載一般通過過檁條或大型型屋面板肋以以集中力的方方式作用于屋屋架的節(jié)點上上，負荷面如如圖中陰影部部分的面積。。用第一種荷載載組合計算的的屋架桿件內(nèi)內(nèi)力在多數(shù)情情況下為最不不利內(nèi)力；第第二種容易引引起跨中部分分的斜腹桿內(nèi)內(nèi)力的變號；；第三種如施施工安裝過程程中兩側(cè)屋面面板對稱鋪設(shè)設(shè)，可不考慮慮第三種荷載載組合。3、荷載組合：：設(shè)計時，應(yīng)根根據(jù)使用和施施工過程中可可能出現(xiàn)的最最不利荷載組組合計算屋架架桿件的內(nèi)力力，一般情況況下存在下列列三種組合最最為不利：（1）全跨永久荷載載+全跨可變變荷載（使用階段））；（2）全跨永久荷載載+半跨可變變荷載（如雪載：陽陽面化了，陰陰面沒化：使使用階段）（3）全跨屋架、天天窗架和支撐撐自重+半跨跨屋面板自重重+半跨屋面面活荷載。（如施工安裝裝過程中兩側(cè)側(cè)屋面板的鋪鋪設(shè)）（三）內(nèi)力計計算（1）基本假定：：通常將荷荷載集中到節(jié)節(jié)點上，并假假定屋架各桿桿均為理想直直桿，各桿軸軸線在同一平平面內(nèi)且匯交交于節(jié)點中心心，各節(jié)點均均為理想鉸接接，忽略實際際節(jié)點產(chǎn)生的的次應(yīng)力。（2）節(jié)間荷載引引起的局部彎彎矩：節(jié)間荷荷載作用的屋屋架，除把節(jié)節(jié)間荷載分配配到相鄰節(jié)點點外，還應(yīng)計計算節(jié)間荷載載引起的局部部彎矩。根據(jù)上面的假假定，采用數(shù)數(shù)解法、圖解解法（計算誤誤差較大）或或借助電算求求得，對于常常用形式的屋屋架，各種建建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計計手冊中無有有單位節(jié)點荷荷載作用下的的桿件內(nèi)力計計算系數(shù)表。。設(shè)計時只要要將屋架節(jié)點點截載值乘以以相應(yīng)桿件的的內(nèi)力系數(shù)，，即求得該桿桿件的內(nèi)力（（軸向力）。。即：桿件內(nèi)力=表中系系數(shù)×節(jié)點集中荷荷載（拉為正，壓為負負）角鋼屋架的桿件由由兩個角鋼組成，，截面有兩個彎曲曲軸，即x軸和y軸，這樣它就有兩兩種彎曲失穩(wěn)的可可能性：一種是在在屋架平面內(nèi)屈曲曲；另一種是在屋屋架平面外屈曲。。9.6.3桁架桿件的計算長長度和容許長細比比1、弦桿、、支座斜桿和支座座豎桿由于桿件重要、內(nèi)內(nèi)力和截面大、節(jié)節(jié)點連接桿件少，，約束作用小，可可偏于安全地視為為鉸接，計算長度度取幾何長度l0x=l(l為構(gòu)件幾何長度，，即節(jié)點中心間距距離);2、其他受壓桿節(jié)點本身有一定的的剛度，節(jié)點板有有多個板件連接，，相鄰桿件約束該該桿端部的轉(zhuǎn)動，，從而提高其整體體穩(wěn)定，因而考慮慮折減。l0x=0.8l。（一）在桁架平面內(nèi)的計計算長度1、弦桿平面外的計計算長度l0y等于側(cè)向固定點間間的距離。（1）對于上弦桿：①有檁體系：檁條條與屋架支撐交叉叉點不相連時，取取水平支撐與屋架架上弦交叉點之間間的距離；檁條與與支撐交叉點用節(jié)節(jié)點板焊牢時，取取檁條之間的距離離。②無檁體系：若能能保證屋面板與上上弦三點可靠焊接接，使大型屋面板板起支撐作用，可可取兩塊大型屋面面板寬度，即：l=2b若不能保證三點可可靠焊接，則認為為大型屋面板只能能起到剛性系桿作作用，計算長度仍仍取支撐點間的距距離。(二)在桁架平面外的計算長度度平面內(nèi)和平面外計計算長度圖形（2）對于下弦桿桿：取下弦側(cè)向支撐點點間的距離，該距距離由下弦的支撐撐體系或系桿的設(shè)設(shè)置確定。2、腹桿平面外外的計算長度取節(jié)節(jié)點中心間的距離離。3、當(dāng)弦桿側(cè)向支撐點點之間的距離為節(jié)節(jié)間長度的2倍，且兩個節(jié)間的的內(nèi)力不相等，則則該弦桿平面外的的計算長度，應(yīng)按按下式計算：桁架弦桿和單系腹腹桿的計算長度表表9.2項次

彎曲方向

弦桿

腹桿

支座斜桿和支座豎桿

其他腹桿

1在桁架平面內(nèi)

2在桁架平面外

3斜平面

——構(gòu)件的幾何長度（（節(jié)點中心間距離離）；—桁架弦桿側(cè)向支承承點間的距離；鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中中對壓桿和拉桿規(guī)規(guī)定了容許的最大大長細比，稱為容許長細比,見表所示。屋架桿件一般都是是由雙角鋼組成的的T形截面，它的橫截截面的兩個主軸方方向分別在屋架的的平面內(nèi)和平面外外。兩個主軸的長細比比驗算：3、桿件的容許長細細比屋架的腹桿為單角角鋼或雙角鋼組成成的十字形截面桿桿件時，應(yīng)取截面面的最小回轉(zhuǎn)半徑徑imin計算桿件在斜面上上的最大長細比，，即：表桁架桿桿件的容許長細比比桿件名稱壓桿

拉桿

承受靜力荷載或間接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)

直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)

無吊車和有輕中級工作制吊車的廠房

有重級工作制吊車的廠房

普通鋼屋架的桿件

150350250250輕鋼屋架的主要桿件－－天窗構(gòu)件

－屋蓋支撐桿件

200400350－輕鋼屋架的其他桿件

350（一）截面形式1、用兩個角鋼組成成的T形或十字形的截面面，桿件由夾在一一對角鋼之間的節(jié)節(jié)點板連接。通過過不同角鋼的截面面組合，近似地滿滿足等穩(wěn)定性的要要求。這種連接方式經(jīng)濟濟合理，構(gòu)造簡單單，施工方便，得得到廣泛的應(yīng)用。。2、屋架弦桿一般采采用等截面；當(dāng)采采用變截面時，半半跨內(nèi)只能改變一一次，而且要保持持肢厚不變，改變變肢寬，以便于拼拼接處理。9.6.4桁架桿件的截面選選擇和計算表鋼屋架的桿件截面面形式（二）填板的設(shè)置置如圖所示。1、填板的尺寸：厚厚度同節(jié)點板的厚厚度，寬度一般為為40~60mm，長度取為：T形截面比角鋼肢大大10~15mm，十字形截面比角鋼鋼肢縮進10~15mm。2、數(shù)量：受壓構(gòu)件兩兩側(cè)向支承點之間間的填板數(shù)不少于于2個。3、填板間距：（1）壓桿：（2）拉桿：圖節(jié)點板板及填板圖形（三）節(jié)點板的厚厚度節(jié)點板內(nèi)應(yīng)力大小小與所連構(gòu)件內(nèi)力力大小有關(guān)，設(shè)計計時一般不作計算算。在同一榀屋架架中，所有中間節(jié)節(jié)點板均采用同一一種厚度，支座節(jié)節(jié)點板由于受力大大且很重要，厚度度比中間的增大2mm。梯形屋架根據(jù)腹桿桿最大內(nèi)力，三角角形屋架根據(jù)弦桿桿最大內(nèi)力來確定定。（四）截面選擇擇的一般原則選擇截面時應(yīng)考考慮下列要求：：1、盡量先用肢寬寬而壁薄的構(gòu)件件，以增大回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)半徑。但肢厚厚不小于4mm，注意壓桿應(yīng)滿足足局部穩(wěn)定的要要求。2、角鋼規(guī)格不宜宜小于45×4或56×36×4。放置屋面板時時，上弦角鋼水水平肢寬須滿足足擱置尺寸要求求。3、同一榀屋架的的角鋼規(guī)格應(yīng)盡盡量統(tǒng)一，一般般不宜超過5~6種，同時應(yīng)盡量量避免使用同一一肢寬而厚度相相差不大的角鋼鋼，同一種規(guī)格格的厚度之差不不宜小于2mm，以便施工時辯認認。4、屋架弦桿一般般沿全跨采用等等截面，但對跨跨度大于24m的三角形屋架和和跨度大于30m的梯形屋架，可可根據(jù)內(nèi)力變化化改變弦桿截面面，但在半跨內(nèi)內(nèi)只宜改變一次次，且只變肢寬寬而保持厚度不不變，以便拼接接的構(gòu)造處理。。（五）截面計算算按軸心受壓和受受拉構(gòu)件的截面面設(shè)計的步驟進進行。表鋼屋架桿件截面面計算對照表桿件類型強度要求穩(wěn)定性要求長細比要求所需截面積壓桿σ=N/An≤fσ=N/φA≤fλ≤［λ］An≥N/f拉桿σ=N/An≤f—λ≤［λ］An≥N/f§9.7桁架節(jié)點設(shè)計桁架的桿件是采采用節(jié)點板互相相連接，各桿件件內(nèi)力通過各自自的桿端焊縫傳傳至節(jié)點板，并并匯交于節(jié)點中中心而取得平衡衡。節(jié)點的設(shè)計應(yīng)做做到傳力明確、、可靠、構(gòu)造簡簡單、制造和安安裝方便等。（一）軸線的確確定桁架桿件應(yīng)以截截面形心線為軸軸線，以避免桿桿件偏心受力（（角鋼的形心位位置Z0可直接從角鋼表表中查出）。但但因角鋼的形心心與邊部的距離離不是整數(shù)，為為了制造上的方方便，將此距離離調(diào)整成5mm的倍數(shù)。如果弦桿截面有有變化時，使角角鋼背平齊，取取兩條形心線的的中線為桁架軸軸線，并調(diào)整為為5mm的倍數(shù)。（二）弦桿、腹桿等各各桿之間的間距距屋架各節(jié)點處，，腹桿桿端與弦弦桿應(yīng)盡量靠近近，以增加屋架架的剛度。但各各桿件之間仍需需留出一定的空空隙c，焊縫凈距≥10mm，以便施焊。關(guān)于c的取值：（1）直接承受受動力荷載：50mm；（2）不直接承受動力力荷載：20mm；（以避免因焊縫過過分密集而使該該處節(jié)點板過熱熱而變脆）（3）非焊接屋屋架中，5~10mm，以便于安裝。（三）角鋼的切切削一般采用垂直桿桿件軸線的直切切，但有時為了了減小節(jié)點板尺尺寸，也可采用用斜切的方法，，但不允許切割割角鋼背，如圖圖（c）、（d）所示的切割。（四）節(jié)點板（1）節(jié)點板的的形狀應(yīng)大致規(guī)規(guī)整，盡量有兩兩邊平行。最好好設(shè)計成矩形、、平行四邊形或或直角梯形，其其長和寬宜取為為10mm的倍數(shù)。（2）在確定節(jié)節(jié)點板的外形時時，要注意沿焊焊縫長度方向應(yīng)應(yīng)多留約為2hf的長度以考慮施施焊時的焊口，，垂直于焊縫長長度方向應(yīng)留出出10~20mm的焊縫位置，如如圖所示。（3）節(jié)點板的的邊緣與軸線的的夾角不小于15°（或1：：3的坡度），，使桿內(nèi)力在節(jié)節(jié)點板中有良好好的擴散，以改改善節(jié)點板的受受力情況。（4）節(jié)點板可可伸出上弦角鋼鋼肢背10~15mm進行貼角焊，也也可縮進5~10mm進行槽焊。當(dāng)有有檁屋蓋在檁條條處需設(shè)短角鋼鋼以支托檁條，，就應(yīng)采用槽焊焊。(a)正確；(b)不妥（五）繪制節(jié)點大樣（比例為1/5~1/10）），確定每一節(jié)節(jié)點必要的數(shù)據(jù)據(jù)。（對簡單節(jié)點可可不繪大樣，而而由計算得到所所需尺寸），節(jié)節(jié)點所需標注尺尺寸如下：（1）每一腹桿桿端部到節(jié)點中中心的距離：如如圖中的l1、l2、l3，主要可計算每一一腹桿的實際長長度。（2）節(jié)點板的的平面尺寸：應(yīng)應(yīng)從節(jié)點中心分分兩邊分別注明明其寬度和高度度，主要用于制制造時節(jié)點板的的定位。（3）各桿件軸軸線至角鋼背的的距離。（4）角鋼連接接邊的邊長：只只有當(dāng)桿件截面面為不等邊角鋼鋼時需注明。（5）每條角焊焊縫的焊腳尺寸寸和焊縫長度。。圖21.9下弦中間節(jié)點圖21.10無檁屋架上弦中中間節(jié)點9.7.2節(jié)點計算和構(gòu)造造節(jié)點設(shè)計時，首首先要根據(jù)連接接桿件的內(nèi)力確確定出焊縫的焊焊角尺寸和長度度，然后再根據(jù)據(jù)節(jié)點上各桿件件的焊縫長度確確定節(jié)點板的合合理形式和平面面尺寸。1、下弦中間節(jié)節(jié)點2、上弦中間節(jié)節(jié)點，有檁與無無檁不同，腹桿桿與節(jié)點板的連連接與下弦中間間節(jié)點相同。3、拼接接點屋架的弦桿的拼拼接有工廠拼接接和工地拼接。角鋼桁架的節(jié)點點設(shè)計（1）一般節(jié)點：一般節(jié)點是指無無集中荷載和無無弦桿拼接的節(jié)節(jié)點肢背焊縫：

≥腹桿與節(jié)點板的的連接焊縫按角角鋼角焊縫承受受軸心力方法計計算。節(jié)點板應(yīng)伸出弦弦桿10～15mm以便焊接。弦桿與節(jié)點板的的連接焊縫，應(yīng)應(yīng)考慮承受弦桿桿相鄰節(jié)間內(nèi)力力之差，按下式式計算:通常因ΔN很小，實際所需需的焊腳尺寸可可由構(gòu)造要求確確定，并沿節(jié)點點板全長滿焊。。肢尖焊縫：≥為便于大型屋面面板或檁條的放放置，常將節(jié)點點板縮進上弦角角鋼背，縮進距距離不宜小于(0.5t+2)mm，不宜大于節(jié)點板板厚度t。（2）角鋼桁架有有集中荷載的節(jié)節(jié)點角鋼背凹槽的塞塞焊縫可假定只只承受屋面集中中荷載，按下式式計算其強度：：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)考慮偏偏心彎矩M＝ΔN·e（e為角鋼肢尖至弦弦桿軸線距離）），按下列公式式計算：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)點板向上伸伸出不妨礙屋面面構(gòu)件的放置，，或因相鄰弦桿桿節(jié)間內(nèi)力差ΔN較大，肢尖焊縫縫不滿足強度要要求時，可將節(jié)節(jié)點板部分向上上伸出或全部向向上伸出。此時弦桿與節(jié)點點板的連接焊縫縫應(yīng)按下列公式式計算：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；屋架的弦桿的拼拼接有工廠拼接接和工地拼接。。工廠拼接往往往是由于角鋼長長度不夠而設(shè)，，宜設(shè)于桿力較較小的節(jié)間；工工地拼接多是由由于運輸條件或或安裝條件的限限制而做接頭，，通常放在跨中中節(jié)點上。弦桿一般用連接接角鋼拼接，先先通過螺栓定位位，再進行焊接接。弦桿與拼接角鋼鋼連接焊縫的計計算下弦桿與節(jié)點板板的連接焊縫的的計算上弦桿與節(jié)點板板的連接焊縫的的計算（3）角鋼桁架弦桿桿的拼接及拼接接節(jié)點4、支座節(jié)點屋架和柱子的連連接可以做成簡簡支或剛接。支支承于鋼筋混凝凝土柱或磚柱上上的屋架，一般般為簡支。而支承于鋼柱柱上的屋架通常常為剛接。支座節(jié)點包括節(jié)點板、加勁肋肋、支座底板和和錨栓。加勁肋的作用用是加強支座底底板剛度，以便便均勻傳遞支座座反力并增強節(jié)節(jié)點板的側(cè)向剛剛度。支座節(jié)節(jié)點的的傳力力路線線是：：屋架桿桿件的的內(nèi)力力會交交后通通過連連接焊焊縫傳傳給節(jié)節(jié)點板板，然然后經(jīng)經(jīng)節(jié)點點板和和加勁勁肋把把力傳傳給底底板，，最后后傳給給柱子子。底板計計算：：支座底底板所所需凈凈面積積為：：An=R/fcc毛面積積為：：A=An+A0支座底底板厚厚度為為：t≥√√6M/f加勁肋肋的計計算:加勁肋肋的厚厚度取取與節(jié)節(jié)點板板的厚厚度相相同；；高度度由節(jié)節(jié)點板板尺寸寸，按按構(gòu)造造確定定。加勁肋肋與節(jié)節(jié)點板板的連連接焊焊縫：：每塊加加勁肋肋承受受屋架架支座座反力力R的1/4，為偏偏心受受力。。焊縫受受剪：：V=R/4；焊縫縫受彎彎：M=Rlw/8每塊加加勁肋肋與支支座節(jié)節(jié)點板板的連連接焊焊縫按按下式式計算算：支座節(jié)節(jié)點板板、加加勁肋肋與支支座底底板的的水平平連接接焊縫縫，按按下式式計算算：節(jié)點板板與底底板加勁肋肋與底底板圖21.11有檁屋屋架上上弦中中間節(jié)節(jié)點圖21.12弦桿與與拼接接角鋼鋼連接接圖21.13下弦桿桿與節(jié)節(jié)點板板連接接圖21.14上弦桿桿與節(jié)節(jié)點板板連接接圖21.15屋架的的支座座節(jié)點點圖21.16屋架與與柱剛剛性連連接的的支座座節(jié)點點9.7.3桁架施施工圖圖施工圖圖主要要包括括：屋架正正面詳詳圖、、上弦弦和下下弦平平面圖圖，必必要數(shù)數(shù)量的的側(cè)面面圖和和零件件圖。。當(dāng)屋屋架為為對稱稱時，，可繪繪制半半榀屋屋架。。鋼屋架架施工工圖的的繪制制的主要內(nèi)內(nèi)容和和基本本要求求：1、圖紙紙的左左上角角繪制制整榀榀屋架架的簡簡圖，，左半半跨注注明屋屋架的的幾何何尺寸寸，右右半跨跨注明明桿件件的設(shè)設(shè)計內(nèi)內(nèi)力。。2、圖紙紙的正正中為為屋架架詳圖圖及上上、下下弦平平面圖圖，必必要數(shù)數(shù)量的的側(cè)面面圖和和零件件圖。。3、右上角角繪制制材料料表，，把所所有桿桿件和和零件件的編編號、、規(guī)格格尺寸寸、數(shù)數(shù)量、、重量量和整整榀屋屋架的的重量量填入入表中中。4、鋼屋架架施工工圖可可以采采用兩兩種比比例繪繪制，，屋架架軸線線一般般用1∶20～1∶30的比例例尺，，桿件件截面面和節(jié)節(jié)點尺尺寸采采用1∶10～1∶15的比例例尺。。5、施工圖圖上應(yīng)應(yīng)注明明屋架架和各各構(gòu)件件的主主要幾幾何尺尺寸。。6、在施工工圖中中應(yīng)全全部注注明各各零件件的型型號和和尺寸寸。7、跨度