單程工業(yè)廠房課件

單程工業(yè)廠房課件7.1廠房結(jié)構(gòu)的形式和布置7.2廠房結(jié)構(gòu)的框架形式7.3屋蓋結(jié)構(gòu)7.4框架柱設(shè)計特點7.5輕型門式剛架結(jié)構(gòu)7.6吊車梁設(shè)計特點7.7墻架體系1.熟悉單層廠房結(jié)構(gòu)形式及布置，鋼屋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)造和設(shè)計計算。2.了解輕型門式剛架的構(gòu)造和設(shè)計。3.了解吊車梁的構(gòu)造與設(shè)計。

4.掌握框架柱的設(shè)計。本章目錄基本要求7.1廠房結(jié)構(gòu)的形式和布置7.2廠房結(jié)構(gòu)的框架形式1第7.1節(jié)廠房結(jié)構(gòu)的形式和布置1.廠房結(jié)構(gòu)的組成2.廠房結(jié)構(gòu)的設(shè)計步驟3.柱網(wǎng)和溫度伸縮縫的布置1.了解廠房結(jié)構(gòu)的組成2.了解廠房的設(shè)計步驟及柱網(wǎng)伸縮縫的布置本節(jié)目錄基本要求第7.1節(jié)廠房結(jié)構(gòu)的形式和布置1.廠房結(jié)構(gòu)的組成1.了解7.1.1廠房結(jié)構(gòu)的組成(b)有檁屋蓋屋架柱間支撐檁條拉條上弦橫向支撐柱間支撐圖7.1.1

廠房結(jié)構(gòu)的組成垂直支撐大型屋面板柱間支撐上弦橫向支撐天窗架屋架(a)無檁屋蓋7.1.1廠房結(jié)構(gòu)的組成(b)有檁屋蓋屋架柱間支撐檁條拉其構(gòu)件按作用可分為：

◆橫向框架由柱和屋架組成,是廠房的主要承重體系。

◆屋蓋結(jié)構(gòu)承擔(dān)屋蓋荷載，包括橫向框架的橫梁、托架、中間屋架、天窗架、檁條等。

◆支撐體系包括屋蓋部分的支撐和柱間支撐等，作用有二：承擔(dān)縱向水平荷載；把主要承重體系連成空間的整體結(jié)構(gòu)，保證廠房結(jié)構(gòu)必需的剛度和穩(wěn)定。

◆吊車梁和制動梁(或制動銜架)主要承受吊車豎向及水平荷載。

◆墻架承受墻體的自重和風(fēng)荷載。

次要的構(gòu)件：梯子、走道、門窗等。在某些廠房中，還有工作平臺。其構(gòu)件按作用可分為：◆橫向框架由柱和屋架組成,是廠7.1.2廠房結(jié)構(gòu)的設(shè)計步驟

（1）規(guī)劃廠房的建筑和結(jié)構(gòu)（2）靜力計算（3）構(gòu)件及連接設(shè)計（4）繪制施工圖7.1.3柱網(wǎng)和溫度伸縮縫的布置柱網(wǎng)布置

進行柱網(wǎng)布置時，應(yīng)注意以下幾方面的問題：

◆滿足生產(chǎn)工藝的要求

◆滿足結(jié)構(gòu)的要求盡可能將柱布置在同一的橫向軸線上。7.1.2廠房結(jié)構(gòu)的設(shè)計步驟（1）規(guī)劃廠房的建筑

◆符合經(jīng)濟合理的要求確定方案時應(yīng)進行綜合比較。

◆符合柱距規(guī)定要求對廠房橫向，當(dāng)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)。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?！舴辖?jīng)濟合理的要求確定方案時應(yīng)進行綜合比較。

圖7.1.2

柱網(wǎng)布置和溫度伸縮縫(a)各列柱距相等(b)中間柱有拔柱asaaaccc計算單元2aacc計算單元aaaaaaaa插入距(a)(b)圖7.1.2柱網(wǎng)布置和溫度伸縮縫(a)各列柱距相等(溫度伸縮縫

設(shè)置溫度伸縮縫是為了避免產(chǎn)生過大的溫度變形和和溫度應(yīng)力。在縱向，常采用溫度伸縮縫將廠房分成伸縮時互不影響的溫度區(qū)段。按規(guī)范規(guī)定，當(dāng)溫度區(qū)段長度不超過表7.1時，可不計算溫度應(yīng)力。表7.1溫度區(qū)段長度值——120露天結(jié)構(gòu)125100180熱車間和采暖地區(qū)的非采暖房屋150120220采暖房屋和非采暖地區(qū)的房屋柱頂為鉸接柱頂為剛接橫向溫度區(qū)段（沿屋架或構(gòu)架跨度方向）縱向溫度區(qū)段（垂直于屋架或構(gòu)架跨度方向）溫度區(qū)段長度（m）結(jié)構(gòu)情況溫度伸縮縫設(shè)置溫度伸縮縫是

為節(jié)約鋼材也可采用單柱溫度伸縮縫，即在縱向構(gòu)件(如托架、吊車梁等)支座處設(shè)置滑動支座，但構(gòu)造復(fù)雜。當(dāng)廠房寬度較大時，也應(yīng)該按規(guī)范規(guī)定布置縱向溫度伸縮縫。

溫度伸縮縫最普通的做法是設(shè)置雙柱。即在縫的兩旁布置兩個無任何縱向構(gòu)件聯(lián)系的橫向框架，使溫度伸縮縫的中線和定位軸線重合；在設(shè)備布置條件不允許時，可采用“插入距”的方式。為節(jié)約鋼材也可采用單柱溫度伸縮縫，即在縱向構(gòu)件(如托第7.2節(jié)廠房結(jié)構(gòu)的框架形式1.橫向框架主要尺寸和計算簡圖2.橫向框架的荷載和內(nèi)力3.框架柱的類型4.縱向框架的柱間支撐1.了解廠房框架柱的類型及柱間支撐2.掌握橫向框架的計算本節(jié)目錄基本要求第7.2節(jié)廠房結(jié)構(gòu)的框架形式1.橫向框架主要尺寸和計算簡圖7.2.1橫向框架主要尺寸和計算簡圖主要尺寸

框架的主要尺寸見圖7.2.1?？蚣艿目缍?，一般取為上部柱中心線間的橫向距離，可由下式定出：——橋式吊車的跨度；式中圖7.2.1橫向框架的主要尺寸h2h1h3H2HH1SL0Lx7.2.1橫向框架主要尺寸和計算簡圖主要尺D

——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)踯嚻鹬亓看笥诨虻扔?50kN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；S——由吊車梁軸線至上段柱軸線的距離，應(yīng)滿足下式要求B——吊車橋架懸伸長度，可由行車樣本查得；圖7.2.2

柱與吊車梁軸線間的凈距L0Lxh1h2BSDb1b1/2D——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?b1——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2.0m。

框架由柱腳底面到橫梁下弦底部的距離:式中:h3—地面至柱腳底面的距離。中型車間約為0.8-1.0，重型車間為1.0～1.2；h2—地面至吊車軌頂?shù)母叨?，由工藝要求定；b1——上段柱寬度。S的取值：對于中型廠房一般采用0式中：

A為吊車軌道頂面至起重小車頂面之間的距離；

100mm是為制造、安裝誤差留出的空隙；

(150～200)mm則是考慮屋架的撓度和下弦水平支撐角鋼的下伸等所留的空隙。吊車梁的高度可按(1/5～1/12)選用，L為吊車梁的跨度，吊車軌道高度可根據(jù)吊車起重量決定。h1——吊車軌頂至屋架下弦底面的距離：式中：h1——吊車軌頂至屋架下弦底面的距離：計算簡圖

通常簡化為平面框架計算?？蚣苡嬎銌卧獞?yīng)使縱向每列柱至少有一根柱參加框架工作，同時將受力最不利的柱劃入計算單元中。對于各列柱距均相等的廠房，只計算一個框架。對有拔柱的計算單元，一般以最大柱距作為劃分計算單元的標準，其界限可以采用柱距的中心線，也可以采用柱的軸線，如采用后者，則對計算單元的邊柱只應(yīng)計入柱的一半剛度，作用于該柱的荷載也只計入一半。計算簡圖通常簡化為平面框架計算。圖7.2.3

橫向框架的計算簡圖(a)柱頂剛接(b)柱頂鉸接H1H2HL(a)H1H2HL1L2(b)圖7.2.3橫向框架的計算簡圖(a)柱頂剛接(b)柱頂鉸

對于由格構(gòu)式橫梁和階形柱(下部柱為格構(gòu)柱)所組成的橫向框架，需要將慣性矩(對高度有變化的桁架式橫梁按平均高度計算)乘以折減系數(shù)0.9簡化成實腹式橫梁和實腹式柱。對柱頂剛接的橫向框架，當(dāng)滿足下式的條件時，可近似認為橫梁剛度為無窮大：式中——橫梁在遠端固定使近端A點轉(zhuǎn)動單位角時在A點所需施加的力矩值；——柱在A點轉(zhuǎn)動單位角時在A點所需施加的力矩值。

框架的計算跨度L(或L1、L2)取為兩上柱軸線之間的距離。對于由格構(gòu)式橫梁和階形柱(下部柱為格構(gòu)柱)所組成的橫

橫向框架的計算高度H：柱頂剛接時,可取為柱腳底面至框架下弦軸線的距離(橫梁假定為無限剛性)，或柱腳底面至橫梁端部形心的距離(橫梁為有限剛性)；柱頂鉸接時，應(yīng)取為柱腳底面至橫梁主要支承節(jié)點間距離。對階形柱應(yīng)以肩梁上表面作分界線將H劃分為上部柱高度H1和下部柱高度H2。

圖7.2.4

橫向框架的高度取值方法H2HH1H2HH1H2HH1H2HH1長圓孔相連(a)(b)(c)(d)橫向框架的計算高度H：柱頂剛接時,可取為柱腳底面至框架7.2.2橫向框架的荷載和內(nèi)力荷載

作用在橫向框架上的荷載有永久荷載、可變荷載、施工荷載。

永久荷載：屋蓋系統(tǒng)、柱、吊車梁系統(tǒng)、墻架、墻板及設(shè)備管道等的自重。可參考有關(guān)資料、表格、公式進行估計。

可變荷載：風(fēng)、雪荷載、積灰荷載、屋面均布活荷載、吊車荷載等?？捎珊奢d規(guī)范和吊車規(guī)格查得。

施工荷載：考慮在施工中采取臨時性措施。7.2.2橫向框架的荷載和內(nèi)力荷載內(nèi)力組合分析

框架內(nèi)力分析可按結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法進行，也可利用計算圖表或計算機程序。

對于單跨剛架，分別以荷載標準值分析以下工況：◆永久荷載；◆屋面活荷載；◆左（或右）風(fēng)荷載；◆吊車左（或右）剎車力；◆吊車小車靠近左（或右）時的重力。然后，按照承載能力極限狀態(tài)或正常使用極限狀態(tài)組合。內(nèi)力組合分析框架內(nèi)力分析可按結(jié)構(gòu)力學(xué)最不利的內(nèi)力組合①受彎構(gòu)件最多只需四種內(nèi)力組合：Ⅰ:

Ⅱ:Ⅲ:

Ⅳ:②壓彎構(gòu)件最多只需四種內(nèi)力組合：Ⅰ:

Ⅱ:Ⅲ:

Ⅳ:最不利的內(nèi)力組合①受彎構(gòu)件最多只需四種內(nèi)力組合：②壓彎構(gòu)件最

柱與屋架剛接時，應(yīng)對橫梁的端彎矩和相應(yīng)的剪力進行組合。最不利組合可分為四組：◆使屋架下弦桿產(chǎn)生最大壓力；◆使屋架上弦桿產(chǎn)生最大壓力，同時也使下弦桿產(chǎn)生最大拉力；◆使腹桿產(chǎn)生最大拉力◆使腹桿產(chǎn)生最大壓力組合時考慮施工情況，只考慮屋面恒載所產(chǎn)生的支座端彎矩和水平力的不利作用，不考慮它的有利作用。(a)MHMH(c)MHMH(b)MHMH(d)MHMH圖7.2.5柱與屋架剛接時，應(yīng)對橫梁的端彎矩和相應(yīng)的剪力進7.2.3框架柱的類型

框架柱按結(jié)構(gòu)形式可分為等截面柱、階形柱和分離式柱三大類。等截面柱有實腹式和格構(gòu)式兩種,通常采用實腹式。等截面柱將吊車梁支于牛腿上，構(gòu)造簡單，但吊車豎向荷載偏心大，只適用于吊車起重量Q＜150kN，或無吊車且廠房高度較小的輕型廠房中。階形柱用鋼量比等截面柱節(jié)省。也分為實腹式和格構(gòu)式兩種?？蚣苤问揭妶D7.2.6。7.2.3框架柱的類型框架柱按結(jié)構(gòu)形式可分為等截圖7.2.6

框架柱的形式(a)等截面實腹柱；(b)等截面格構(gòu)柱；(c)階形實腹柱；(d)階形格構(gòu)柱；(e)雙階柱;(f)分離式柱(a)H(b)H(c)室內(nèi)地面標高柱底標高(f)室內(nèi)地面標高柱角底面標高(e)H3H2H1(d)圖7.2.6框架柱的形式(a)等截面實腹柱；(b)等截面

分離式柱：由支承屋蓋結(jié)構(gòu)的屋蓋肢和支承吊車梁或吊車桁架的吊車肢所組成，兩柱肢之間用水平板相連接。屋蓋肢承受屋面荷載、風(fēng)荷載及吊車水平荷載，按壓彎構(gòu)件設(shè)計；吊車肢在框架平面內(nèi)的穩(wěn)定性依靠連在屋蓋肢上的水平連系板保證。吊車肢僅承受吊車的豎向荷載，當(dāng)?shù)踯嚵翰捎猛痪壷ё鶗r，按軸心受壓構(gòu)件設(shè)計，當(dāng)采用平板支座時，仍按壓彎構(gòu)件設(shè)計。分離式柱構(gòu)造簡單，制作和安裝比較方便，但用鋼量比階形柱多，且剛度較差，只宜用于吊車軌頂標高低于10m、且吊車起重量Q≥750kN，或者相鄰兩跨吊車的軌頂標高相差很懸殊，而低跨吊車起重量Q≥500kN。分離式柱：由支承屋蓋結(jié)構(gòu)的屋蓋肢和支承吊車梁或吊車桁7.2.4縱向框架的柱間支撐柱間支撐的作用和布置

柱間支撐的作用為：

◆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)。

◆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。7.2.4縱向框架的柱間支撐柱間支撐的作

柱間支撐由兩部分組成：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，下層柱間支撐與柱、吊車梁在縱向組成剛性很大的懸臂桁架。為了使縱向構(gòu)件在溫度發(fā)生變化時能較自由地伸縮，下層支撐應(yīng)該設(shè)在溫度區(qū)段中部。只有當(dāng)?shù)踯囄恢酶叨囬g總長度又很短(如混鐵爐車間)時，下層支撐設(shè)在兩端才是合理的。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7.2.7

(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7.2.7(b)]

。柱間支撐由兩部分組成：在吊車梁以上的部分稱為圖7.2.7

柱間支撐的布置(b)(a)圖7.2.7柱間支撐的布置(b)(a)

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。此外，在有下層支撐處也應(yīng)設(shè)置上層支撐。上層柱間支撐宜在柱的兩側(cè)設(shè)置，只有在無人孔而柱截面高度不大的情況下才可沿柱中心設(shè)置一道。下層柱間支撐應(yīng)在柱的兩個肢的平面內(nèi)成對設(shè)置；與外墻墻架有聯(lián)系的邊列柱可僅設(shè)在內(nèi)側(cè)，但重級工作制吊車的廠房外側(cè)也同樣設(shè)置支撐。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)屬柱間支撐的形式和組成

柱間支撐按結(jié)構(gòu)形式可分為十字交叉式、八字式、門架式等，如圖7.2.8

。

圖7.2.8

柱間支撐的形式(a)(b)(c)(d)(e)柱間支撐的形式和組成柱間支撐按結(jié)構(gòu)形

上層柱間支撐承受端墻傳來的風(fēng)力；下層柱間支撐除承受端墻傳來的風(fēng)力以外，還承受吊車的縱向水平荷載。在同一溫度區(qū)段的同一柱列設(shè)有兩道或兩道以上的柱間支撐時，則全部縱向水平荷載(包括風(fēng)力)由該柱列所有支撐

十字交叉支撐使用最為普遍，其斜桿傾角宜為45。左右。上層支撐在柱間距大時可改用斜撐桿；下層支撐高而不寬者可以用兩個十字形，高而剛度要求嚴格者可以占用兩個開間。當(dāng)柱間距較大或十字撐妨礙生產(chǎn)空間時，可采用門架式支撐。上層柱間支撐承受端墻傳來的風(fēng)力；下層柱間支撐除承受端共同承受。當(dāng)在柱的兩個肢的平面內(nèi)成對設(shè)置時，在吊車肢的平面內(nèi)設(shè)置的下層支撐，除承受吊車縱向水平荷載外，還承受與屋蓋肢下層支撐按軸線距離分配傳來的風(fēng)力；靠墻的外肢平面內(nèi)設(shè)置的下層支撐，只承受端墻傳來的風(fēng)力與吊車肢下層支撐按軸線距離分配受力。交叉桿、上層斜撐桿、門形下層支撐的主要桿件一般按柔性桿(拉桿)設(shè)計，交叉桿趨向于受壓的桿件不參與工作，其他的非交叉桿以及水平橫桿按壓桿設(shè)計。某些重型車間，對下層柱間支撐的剛度要求較高，往往交叉桿的兩桿均按壓桿設(shè)計。共同承受。當(dāng)在柱的兩個肢的平面內(nèi)成對設(shè)置時，在吊車肢的平面內(nèi)第7.3節(jié)屋蓋結(jié)構(gòu)1.屋蓋結(jié)構(gòu)的形式2.屋蓋支撐3.簡支屋架設(shè)計4.剛接屋架（框架橫梁）設(shè)計特點1.了解屋蓋的形式和支撐2.掌握簡支屋架的設(shè)計本節(jié)目錄基本要求第7.3節(jié)屋蓋結(jié)構(gòu)1.屋蓋結(jié)構(gòu)的形式1.了解屋蓋的形式和支7.3.1屋蓋的結(jié)構(gòu)形式屋蓋結(jié)構(gòu)體系(1)無檁屋蓋

◆無檁屋蓋一般用于預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板等重型屋面，將屋面板直接放在屋架或天窗架上。

◆預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板的跨度通常采用6m，有條件時也可采用12m。當(dāng)柱距大于所采用的屋面板跨度時，可采用托架(或托梁)來支承中間屋架。

◆采用無檁屋蓋的廠房，屋面剛度大，耐久性也高。由于大型屋面板與屋架上弦桿的焊接常常得不到保證，只能有限地考慮它的空間作用，屋蓋支撐不能取消。7.3.1屋蓋的結(jié)構(gòu)形式屋蓋結(jié)構(gòu)體系((2)有檁屋蓋有檁屋蓋常用于輕型屋面材料的情況。如壓型鋼板、壓型鋁合金板、石棉瓦、瓦楞鐵皮等。對石棉瓦和瓦楞鐵皮屋面，屋架間距通常為6m；當(dāng)柱距大于或等于12m時,則用托架支承中間屋架。對于壓型鋼板和壓型鋁合金板屋面、屋架間距常大于或等于12m，當(dāng)屋架間距為12～18m時，宜將檁條直接支承于鋼屋架上；當(dāng)屋架間距大于18m時,以縱橫方向的次桁架(或梁)來支承檁條較為合適。

(2)有檁屋蓋屋架的形式

屋架外形常用的有三角形、梯形、平行弦和人字形等。屋架的外形首先取決于建筑物的用途，其次應(yīng)考慮用料經(jīng)濟施工方便、與其他構(gòu)件的連接以及結(jié)構(gòu)的剛度等問題。此外，還取決于屋面材料要求的排水坡度。在制造簡單的條件下，桁架外形應(yīng)盡可能與其彎矩圖接近，這樣能使弦桿受力均勻，腹桿受力較小。腹桿的布置應(yīng)使內(nèi)力分布趨于合理，盡量用長桿受拉、短桿受壓，腹桿的數(shù)目宜少，總長度要短，斜腹桿的傾角一般在30?！?0。之間，腹桿布置時應(yīng)注意使荷載都作用在桁架的節(jié)點上(石棉瓦等輕屋面的屋架除外)，避免由于節(jié)間荷載而使弦桿承受局部彎矩，節(jié)點構(gòu)造要求簡單合理，便于制造。屋架的形式屋架外形常用的有三角形、三角形桁架◆用于陡坡屋面(i＞1／3)的有檁屋蓋體系◆特點：通常與柱子只能鉸接，房屋的整體橫向剛度較低；對簡支屋架來說，外形與荷載作用下的彎矩圖相差懸殊，致使這種屋架弦桿受力不均，支座處內(nèi)力較大，跨中內(nèi)力較小，弦桿的截面不能充分發(fā)揮作用；支座處上、下弦桿交角過小內(nèi)力較大，使支座節(jié)點構(gòu)造復(fù)雜。三角形屋架的腹桿布置常用的幾種形式:圖7.3.1

三角形屋架的形式(a)(c)(b)(d)三角形桁架三角形屋架的腹桿布置常用的幾種形式:圖7.3.1梯形屋架◆用于屋面坡度較為平緩的無檁屋蓋體系◆特點：它與簡支受彎構(gòu)件的彎矩圖形比較接近，弦桿受力較為均勻。梯形屋架與柱的連接可以做成鉸接也可以做成剛接。剛性連接可提高建筑物的橫向剛度。梯形屋架的腹桿體系可采用單斜式、人字式和再分式。一般情況下，與柱剛接的屋架宜采用下承式；與柱鉸接時則采用上承式下承式均可。圖7.3.2

梯形屋架3000300030001500(a)(b)(c)(d)梯形屋架圖7.3.2梯形屋架30003000300015

人字形屋架,上、下弦可以平行;也可以有不同坡度,或者下弦有一水平段。如圖7.3.3所示。坡度常為1/20～1/10，屋架中部高度一般為2.0～2.5m，跨度大于36m時可取較大高度，但不宜超過3m。端部高度一般為跨度的1/18～1/12。圖7.3.3人字形屋架和平行弦桁架(a)(c)(b)(d)(e)(f)(g)人字形屋架,上、下弦可以平行;也可以有不同坡度,或者

平行弦桁架在構(gòu)造方面有突出的優(yōu)點，弦桿及腹桿分別等長、節(jié)點形式相同、能保證桁架的桿件重復(fù)率最大，且可使節(jié)點構(gòu)造形式統(tǒng)一，便于制作工業(yè)化。平行弦桁架還可用于單坡屋架、吊車制動桁架、棧橋和支撐構(gòu)件等。腹桿布置通常采用人字式，用作支撐桁架時腹桿常采用交叉式。平行弦桁架在構(gòu)造方面有突出的優(yōu)點，弦桿及腹桿分別等長托架、天窗架的形式

支承中間屋架的桁架稱為托架。托架一般采用平行弦桁架，腹桿采用帶豎桿的人字形體系。直接支承于鋼筋混凝土柱上的托架常用下承式，支于鋼柱上的托架常用上承式。托架高度應(yīng)根據(jù)所支承的屋架端部高度、剛度要求、經(jīng)濟要求以及有利于節(jié)點構(gòu)造的原則來決定。一般取跨度的1/5～1/10，托架的節(jié)間長度一般為2m或3m。當(dāng)托架跨度大于18m時，可做成雙壁式，此時，上下弦桿采用平放的H型鋼,以滿足平面外剛度要求。托架與柱的連接通常做成鉸接，屋架與托架的連接宜采用鉸支的平接。托架、天窗架的形式支承中間屋架的桁圖7.3.4

托架形式(a)上承式托架；(b)下承式托架；(c)雙壁式桁架截面；(d)單壁式桁架截面；n×3000n×3000n×3000n×3000n×3000n×3000n×3000n×3000n×30003×20003×2000n×3000(a)(b)(c)(d)圖7.3.4托架形式(a)上承式托架；(b)下承式托架；

廠房中天窗的形式可分為縱向天窗、橫向天窗和井式天窗等?？v向天窗的天窗架形式一般有豎桿式、三角拱式和三支點式。見圖7.3.5

。圖7.3.5

天窗架形式(a)(c)~9000~9000~6000~12000(b)~6000~6000~9000廠房中天窗的形式可分為縱向天窗、橫向天窗和井式天窗等7.3.2屋蓋支撐

為使屋架結(jié)構(gòu)有足夠的空間剛度和穩(wěn)定性，必須在屋架間設(shè)置支撐系統(tǒng)。(1)支撐的作用◆保證結(jié)構(gòu)的空間整體作用；◆避免壓桿側(cè)向失穩(wěn)，防止拉桿產(chǎn)生過大的振動；◆承擔(dān)和傳遞水平荷載(如風(fēng)荷載、懸掛吊車水平荷載和地震荷載等)；◆保證結(jié)構(gòu)安裝時的穩(wěn)定與方便7.3.2屋蓋支撐為使屋架結(jié)構(gòu)有足夠的空間剛度和

圖7.3.6

屋蓋支撐作用示意圖(a)檁條或屋面板屋架下弦橫向水平支撐上弦橫向水平支撐垂直支撐(b)圖7.3.6屋蓋支撐作用示意圖(a)檁條或屋(2)支撐的布置

圖7.3.7

有檁屋蓋的支撐布置(a)屋架間距為6m時；(b)屋架間距為12m時；700~8006000屋架上弦平面橫向水平支撐11≤60m≤60m檁條屋架下弦平面垂直支撐系桿1-1(a)縱向水平支撐120003000~600022≤60m≤60m垂直支撐檁條隔撐2-2(b)(2)支撐的布置圖7.3.7有檁屋蓋的支撐布

圖7.3.8

無檁屋蓋的支撐布置(a)屋架間距為6m無天窗架的屋蓋支撐布置時；(b)天窗未到盡端的屋蓋支撐布置；6000屋架上弦平面1212屋架下弦平面1-12-2(a)6000屋架上弦平面33屋架下弦平面天窗架上弦平面3-3(b)圖7.3.8無檁屋蓋的支撐布置(a)屋架間距為6m無

屋蓋支撐系統(tǒng)可分為：橫向水平支撐、縱向水平支撐、垂直支撐和系桿。

◆上弦橫向水平支撐設(shè)置在屋架上弦和天窗架上弦，一般在房屋兩端或縱向溫度區(qū)段兩端。有時在山墻承重，或設(shè)有縱向天窗但此天窗又未到溫度區(qū)段盡端而退一個柱間斷開時，為了與天窗支撐配合，可將屋架的橫向水平支撐布置在第二個柱間，但在第一個柱間要設(shè)置剛性系桿以支持端屋架和傳遞端墻風(fēng)力。兩道橫向水平支撐間的距離不宜大于60m，當(dāng)溫度區(qū)段長度較大時，尚應(yīng)在中部增設(shè)支撐，以符合此要求。當(dāng)屋架間距＞12m時，上弦水平支撐還應(yīng)予以加強,以保證屋蓋的剛度。屋蓋支撐系統(tǒng)可分為：橫向水平支撐、縱向水平支撐、垂直◆下弦橫向水平支撐當(dāng)屋架間距＜12m時，尚應(yīng)在屋架下弦設(shè)置橫向水平支撐,但當(dāng)屋架跨度比較小(L＜18m)又無吊車或其他振動設(shè)備時,可不設(shè)下弦橫向水平支撐。

當(dāng)屋架間距≥12m時,由于在屋架下弦設(shè)置支撐不便，可不必設(shè)置下弦橫向水平支撐，但上弦支撐應(yīng)適當(dāng)加強,并應(yīng)用隅撐或系桿對屋梁下弦側(cè)向加以支承。屋架間距≥18m時,如果仍采用上述方案則檁條跨度過大,此時宜設(shè)置縱向次桁架,使主桁架(屋架)與次桁架組成縱橫桁架體系,次桁架間再設(shè)置檁條或設(shè)置橫梁及檁條，同時，次桁架還對屋架下弦平面外提供支承?！粝孪覚M向水平支撐當(dāng)屋架間距≥12m時,由于在屋架下◆縱向水平支撐

當(dāng)房屋較高、跨度較大、空間剛度要求較高時，設(shè)有支承中間屋架的托架為保證托架的側(cè)向穩(wěn)定時，或設(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，均應(yīng)在屋架端節(jié)間平面內(nèi)設(shè)置縱向水平支撐?？v向水平支撐和橫向水平支撐形成封閉體系將大大提高房屋的縱向剛度。屋架間距＜12m時，縱向水平支撐通常布置在屋架下弦平面，但三角形屋架及端斜桿為下降式支座設(shè)在上弦處的梯形屋架和人字形屋架，也可以布置在上弦平面內(nèi)。屋架間距≥12m時，縱向水平支撐宜布置在屋架的上弦平面內(nèi)。

◆縱向水平支撐◆垂直支撐(圖7.3.9)

無論有檁屋蓋或無檁屋蓋，通常均應(yīng)設(shè)置垂宜支撐。屋架的垂宜支撐應(yīng)與上、下弦橫向水平支撐設(shè)置在同一柱間。對三角形屋架的垂直支撐，當(dāng)屋架跨度≤18m時，可僅在跨度中央設(shè)置一道；當(dāng)跨度>18m時，宜設(shè)置兩道(在跨度1/3左右處各一道)。對梯形屋架、人字形屋架或其他端部有一定高度的多邊形屋架，必須在屋架端部設(shè)置垂宜支撐，此外尚應(yīng)按下列條件設(shè)置中部的垂宜支撐：當(dāng)屋架跨度≤30m時，可僅在屋架跨中布置一道垂直支撐，當(dāng)跨度＞30m時，則應(yīng)在跨度l/3左右的豎桿平面內(nèi)各設(shè)一道垂直支撐；當(dāng)有天窗時，宜設(shè)置在天窗側(cè)腿的下面。若屋架端部有托架時，就用托架等代替，不另設(shè)端部垂直支撐?！舸怪敝?圖7.3.9)

對多豎桿和三支點式天窗架，當(dāng)其寬度＞12m時，尚應(yīng)在中央豎桿平面內(nèi)增設(shè)一道。

圖7.3.9

垂直支撐的布置和形式6000L≤30m(a)L＞30mL＜12m(b)L≤18m(c)L＞18m(d)6000＞3600(e)2400~3600(g)6000＜2400(f)120002400~3600(h)對多豎桿和三支點式天窗架，當(dāng)其寬度＞12m時，尚應(yīng)在

作用：為了支持未連支撐的平面屋架和天窗架，保證其穩(wěn)定和傳遞水平力。

布置原則：屋架上弦平面內(nèi)，對無檁體系，在屋脊處和屋架端部處；對有檁體系，在縱向天窗下的屋脊處。屋架下弦平面內(nèi)，當(dāng)屋架間距為6m時，應(yīng)在屋架端部處、下弦桿有彎拆處、與柱剛接的屋架下弦端節(jié)間受壓但未設(shè)縱向水平支撐的節(jié)點處、跨度＞18m的芬克式屋架的主斜桿與下弦相交的節(jié)點處等部位設(shè)置。

◆系桿作用：為了支持未連支撐的平面屋架和天窗架，保證其穩(wěn)定

設(shè)計：設(shè)計時分為剛性系桿(既能受拉又能受壓)和柔性系桿(只能受拉)

。屋架主要支承節(jié)點處的系桿，屋架上弦脊節(jié)點處的系桿均宜用剛性系桿，當(dāng)橫向水平支撐設(shè)置在房屋溫度區(qū)段端部第二個柱間時，第一個柱間的所有系桿均為剛性系桿，其他情況的系桿可用柔性系桿。

當(dāng)屋架間距≥12m時，將水平支撐全部布置在上弦平面內(nèi)并利用檁條作為支撐體系的壓桿和系桿，而作為下弦側(cè)向支承的系桿可用支于檁條的隅撐代替。設(shè)計：設(shè)計時分為剛性系桿(既能受拉又能受壓)和柔性系（3）支撐桿件的計算支撐中的交叉斜桿以及柔性系桿按拉桿設(shè)計；非交叉斜桿、弦桿、橫桿以及剛性系桿按照壓桿設(shè)計。對于如圖7.3.10所示的支撐桁架，通常將斜腹桿視為柔性桿件，只能受拉，不能受壓。因而,受壓桿件退出工作,如圖7.3.10中虛線所示，每節(jié)間只有受拉的斜腹桿參與工作。圖7.3.10支撐桁架桿件的內(nèi)力計算簡圖W/2WWWWWWWW/2W/2WWWWWW/2(a)(b)（3）支撐桿件的計算圖7.3.10支撐桁架桿件的內(nèi)力計算簡7.3.3簡支屋架設(shè)計屋架的內(nèi)力分析(1)基本假定假定節(jié)點處的所有桿件軸線在同一平面內(nèi)相交于一點(節(jié)點中心)，而且各節(jié)點均為理想鉸接。荷載集中作用于節(jié)點(屋架作用有節(jié)間荷載時，可將其分配到相鄰的兩個節(jié)點)。即簡化為桁架。7.3.3簡支屋架設(shè)計屋架的內(nèi)力分析(（2)局部彎矩的處理方法

節(jié)間荷載引起的局部彎矩，一般采用簡化計算。當(dāng)屋架上弦桿有節(jié)間荷載作用時，上弦桿的局部彎矩可近似地采用：端節(jié)間的正彎矩取0.8M0,其他節(jié)間的正彎矩和節(jié)點負彎短(包括屋脊節(jié)點)取0.6M0，M0為將相應(yīng)弦桿節(jié)間作為單跨簡支梁求得的最大彎矩。圖7.3.11

局部彎矩作用的計算簡圖0.8M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M0（2)局部彎矩的處理方法圖7.3.11局部彎矩作用的計算(3)荷載組合

與柱鉸接的屋架應(yīng)考慮下列荷載作用情況：第一是全跨荷載：所有屋架都應(yīng)進行全跨滿載時的內(nèi)力計算。即全跨永久荷載+全跨屋面活荷載或雪荷載(取兩者的較大值)+全跨積灰荷載+懸掛吊車荷載。有縱向天窗時，應(yīng)分別計算中間天窗處和天窗端壁處的屋架桿件內(nèi)力。

第二是半跨荷載：全跨永久荷載+半跨屋面活荷載(或半跨雪荷載)+半跨積灰荷載+懸掛吊車荷載。采用大型混凝土屋面板的屋架，尚應(yīng)考慮安裝時可能的半跨荷載：屋架及天窗架(包括支撐)自重+半跨屋面板重+半跨屋面活荷載。采用半跨荷載是考慮到有可能會引起腹桿內(nèi)力“變號”。(3)荷載組合與柱鉸接的屋架應(yīng)考慮下列荷載作用情況

第三是對輕質(zhì)屋面材料的屋架，一般應(yīng)考慮負風(fēng)壓的影響。即當(dāng)屋面永久荷載(荷載分項系數(shù)取為1.0)小于負風(fēng)壓(荷載分項系數(shù)取為1.4)時，屋架的受拉桿件在永久荷載與風(fēng)荷載聯(lián)合作用下可能受壓。求其內(nèi)力時，可假定屋架兩端支座的水平反力相等。一般的做法是：只要負風(fēng)壓的豎向分力大于永久荷載，即認為屋架的拉桿將反號變?yōu)閴簵U，但此壓力不大，將其長細比控制不超過250即可，不必計算風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力。

第四是輕屋面的廠房,當(dāng)?shù)踯嚻鹬亓枯^大(Q≥300kN)應(yīng)考慮按框架分析求得的柱頂水平力是否會使弦內(nèi)力增加或引起下弦內(nèi)力變號。第三是對輕質(zhì)屋面材料的屋架，一般應(yīng)考慮負風(fēng)壓的影響。桿件的計算長度和容許長細比(1)桿件的計算長度◆桁架平面內(nèi)

弦桿、支座斜桿和支座豎桿取；其他受壓腹桿，取?！翳旒芷矫嫱庠瓌t上，屋架弦桿在平面外的計算長度，應(yīng)取側(cè)向支承點間的距離。上弦：有檁屋蓋中，通常,檁條可視為屋架弦桿的支撐點。在無檁屋蓋中，大型屋面板能起一定的支撐作用，一般取2塊屋面板的寬度，但不大于3.0m。桿件的計算長度和容許長細比(1)桿件的計算

下弦：視有無縱向水平支撐，取縱向水平支撐節(jié)點與系桿或系桿與系桿間的距離。腹桿：因節(jié)點在桁架平面外的剛度很小，對桿件沒有什么嵌固作用，故所有腹桿均取?！粜逼矫嬷ё睏U和支座豎桿取，其他取。下弦：視有無縱向水平支撐，取縱向水平支撐節(jié)點與系桿或圖7.3.12

桁架弦桿的計算長度(a）桁架桿件在桁架平面內(nèi)的計算長度；

(b)桁架桿件在桁架平面外的計算長度；lox=llox=llox=0.8l(a)l2l1(b)圖7.3.13

側(cè)向支撐點間壓力有變化的弦桿平面外計算長度N2N1l1圖7.3.14

壓力有變化的受壓腹桿平面外計算長度(a)N2N1l1(b)N2N1l1圖7.3.12桁架弦桿的計算長度(a）桁架桿件在桁架平面◆其他

如桁架受壓弦桿側(cè)向支承點間的距離為兩倍節(jié)間長度，且兩節(jié)間弦桿內(nèi)力不等時，該弦桿在桁架平面外的計算長度按下式計算：

但不小于0.5l1式中:——較大的壓力，計算時取正值；——較小的壓力或拉力，計算時壓力取正值，拉力取負值。

桁架再分式腹桿體系的受壓主斜桿[見圖7.3.14(a)]，在桁架平面外的計算長度也按上式確定(受拉主斜桿仍取l1);在桁架平面內(nèi)的計算長度則采用節(jié)點中心間距離。

(2)桿件的容許長細比具體規(guī)定見軸心受力構(gòu)件一章。◆其他但不小于0.5l1式中:——較大的壓力，計算時取正值桿件的截面形式

原則上應(yīng)考慮構(gòu)造簡單、施工方便、易于連接，取材容易等要求。對軸心受壓桿件，宜使桿件對兩個主軸有相近的穩(wěn)定性。(1)單壁式屋架桿件的截面形式通常采用由兩個角鋼組成的T形截面或十字形截面。受力較小的次要桿件可采用單角鋼。如今，很多情況可用H型鋼剖開而成的T型鋼來代替雙角鋼組成的T形截面。圖7.3.15

單壁式屋架桿件角鋼截面xxyyxxyyxxyyxxyyxxyyxxyyxxyyxxyyly=（1.35~1.5）lxly=（2.6~2.9）lxly=（0.75~0.9）lxly=（1.8~2.1）lxly=（0.82~1.4）lxly=（0.45~0.79）lx(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)桿件的截面形式原則上應(yīng)考慮構(gòu)(2)雙壁式屋架桿件的截面形式屋架跨度較大時，弦桿等桿件較長，單榀屋架的橫向剛度比較低。為保證安裝時屋架的側(cè)向剛度,對跨度≥42m的屋架宜設(shè)計成雙壁式。其中由雙角鋼組成的雙壁式截面可用于弦桿和腹桿，橫放的H型鋼可用于大跨度重型雙壁式屋架的弦桿和腹桿。圖7.3.16

雙壁式屋架桿件的截面(a)(b)(c)(2)雙壁式屋架桿件的截面形式圖7.3.16雙壁式屋架桿件(3)雙角鋼桿件的填板

雙角鋼組成T形或十字形截面，桿件按實腹式桿件計算。為了保證兩個角鋼共同工作，必須每隔一定距離在兩個角鋼間加設(shè)填板，使它們之間有可靠連接。

圖7.3.17

桁架桿件中的填板(a)l1l11150~8015~20l1l11110~15(b)(3)雙角鋼桿件的填板圖7.3.17桁架桿件中的填板(a

填板的寬度：一般取50～80mm；填板的長度：對T形截面應(yīng)比角鋼肢伸出10～20mm，對十字形截面則從角鋼肢尖縮進10～15mm，以便于施焊。填板的厚度與桁架節(jié)點板相同。填板的間距：對壓桿l1≤40i1，拉桿l1≤80i1，在T形截面中，i1為一個角鋼對平行于填板自身形心軸的回轉(zhuǎn)半徑；在十字形截面中，i1為一個角鋼的最小回轉(zhuǎn)半徑，填板應(yīng)沿兩個方向交錯放置。在壓桿的桁架平面外計算長度范圍內(nèi)，至少應(yīng)設(shè)置兩塊填板。填板的寬度：一般取50～80mm；填板的長度：對T形桿件的截面選擇(1)一般原則

◆優(yōu)先選用肢寬而薄的板件或肢件組成截面,但受壓構(gòu)件應(yīng)滿足局部穩(wěn)定的要求。板件或肢件的最小厚度為5mm，對小跨度屋架可用到4mm。

◆角鋼桿件或T型鋼的懸伸肢寬不得小于45mm。直接與支撐或系桿相連的最小肢寬，應(yīng)根據(jù)連接螺栓的直徑d而定。垂直支撐或系桿如連接在預(yù)先焊于桁架豎腹桿及弦桿的連接板上時，則懸伸肢寬不受此限。

◆屋架節(jié)點板(或T型鋼弦桿的腹板)的厚度，可根據(jù)下表取用。桿件的截面選擇(1)一般原則

◆跨度較大的桁架(例如≥24m)與柱鉸接時，弦桿宜在半跨內(nèi)改變一次。變截面位置宜在節(jié)點處或其附近。改變截面的做法通常是變肢寬而保持厚度不變。

◆同一屋架的型鋼規(guī)格不宜太多。

◆當(dāng)連接支撐等的螺栓孔在節(jié)點板范圍內(nèi)且距節(jié)點板邊緣距離≥100mm時，計算桿件強度可不考慮截面的削弱。

◆單面連接的單角鋼桿件，需要考慮偏心的影響。

注：1、節(jié)點板鋼材為Q345鋼或Q390鋼、Q420鋼時，節(jié)點板厚度可按表中數(shù)值適當(dāng)減??；

2、本表適用于腹桿端部用側(cè)焊縫連接的情況；

3、無豎腹桿相連且自由邊無加勁肋加強的節(jié)點板，應(yīng)將受壓腹桿內(nèi)力乘以1.25后再查表。2220181614121010支座節(jié)點板厚度（mm）20181614121086~8中間節(jié)點板厚度（mm）1771~30901291~1770911~1290681~910511~680291~510171~290≤170

梯形、人字形屋架腹桿最大內(nèi)力或三角形屋架弦桿端節(jié)間內(nèi)力（kN）Q235鋼單壁式焊接屋架節(jié)點板厚度選用表◆跨度較大的桁架(例如≥24m)與柱鉸接時，弦桿宜在(2)桿件的截面選擇具體計算方法見軸心受力構(gòu)件一章。鋼桁架的節(jié)點設(shè)計

(1)節(jié)點設(shè)計的一般要求①原則上，桁架應(yīng)以桿件的形心線為軸線并在節(jié)點處相交于一點。為了制作方便，通常取角鋼背或T型鋼背至軸線的距離為5mm的倍數(shù)。②當(dāng)沿長度弦桿截面有改變時，一般將拼接處兩側(cè)弦桿表面對齊，此時宜采用受力較大的桿件形心線為軸線，如圖7-3-18

。當(dāng)兩側(cè)形心線偏移的距離e不超過較大弦桿截面高度的5％時，可不考慮此偏心影響。(2)桿件的截面選擇具體計算方法見軸心受力構(gòu)件一章。7.3.

當(dāng)偏心距離e超過上述值，或者由于其他原因使節(jié)點處有較大偏心彎矩時,應(yīng)將此彎矩根據(jù)線剛度分配于各桿。計算公式為：

式中——節(jié)點偏心彎短；——所計算桿件線剛度；——匯交于節(jié)點的各桿件線剛度之和。③在屋架節(jié)點處，腹桿與弦桿或腹桿與腹桿之間焊縫的凈距，不宜小于10mm;桿件之間的空隙不小于15-20mm。圖7.3.18

弦桿軸線的偏心N1N2e(a)M=N1e(b)當(dāng)偏心距離e超過上述值，或者由于其他原因使節(jié)點處有較④角鋼端部的切割一般垂直于其軸線。有時為減小節(jié)點板尺寸，允許切去一肢的部分，但不允許將一個肢完全切去而另一肢伸出的斜切。⑤節(jié)點板酌外形應(yīng)簡單而規(guī)則。一般采用矩形、平行四邊形和直角梯形等。節(jié)點板邊緣與桿件軸線的夾角不應(yīng)小于15。。單斜桿與弦桿的連接應(yīng)不出現(xiàn)連接的偏心彎矩。圖7.3.19角鋼端部的切割不允許圖7.3.20

單斜桿與弦桿的連接不正確正確≥150≥150④角鋼端部的切割一般垂直于其軸線。有時為減小節(jié)點板尺⑥支承大型混凝土屋面板的上弦桿，當(dāng)支承處的總集中荷載(設(shè)計值)超過下表規(guī)定的數(shù)值時、弦桿的伸出肢容易彎曲，應(yīng)對其采用圖7.3.21的做法予以加強。圖7.3.21上弦角鋼的加強t=8~12t=8~12t=8~12加勁肋加勁肋1001416751214551012408102578Q345、Q390Q235支撐處總集中荷載設(shè)計值（KN）角鋼（或T型鋼翼緣板）厚度（mm）、當(dāng)鋼材為弦桿不加強的最大節(jié)點荷載⑥支承大型混凝土屋面板的上弦桿，當(dāng)支承處的總集中荷載(2)角鋼桁架的節(jié)點設(shè)設(shè)計角鋼桁架是指弦桿和腹桿均用角鋼做成的桁架?！粢话愎?jié)點一般節(jié)點是指無集中荷載和無弦桿拼接的節(jié)點。節(jié)點板應(yīng)伸出弦桿10～15mm以便焊接。圖7.3.22

屋架下弦的中間節(jié)點10~15N1N215~2015~20(2)角鋼桁架的節(jié)點設(shè)設(shè)計角鋼桁架是指弦桿和腹桿均用角鋼

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,按下列公式計算其焊腳尺寸：

肢背焊縫

肢尖焊縫

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。

式中——內(nèi)力分配系數(shù)，可取?！呛缚p強度設(shè)計值。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◆有集中荷載的節(jié)點

為便于大型屋面板或檁條連接角鋼的放置,常將節(jié)點板縮進上弦角鋼背，如圖7.3.23?？s進距離不小于(0.5t+2)mm，也不宜大于t，t為節(jié)點板厚度。角鋼背凹槽的塞焊縫可假定只承受屋面集中荷載，按下式計算其強度：

式中——節(jié)點集中荷載垂直于屋面的分量；——焊腳尺寸，取。——正面角焊縫強度增大系數(shù)。對承受靜力荷載和間接承受動力荷載的屋架，受動力荷載的屋架?！粲屑泻奢d的節(jié)點式中——節(jié)點集中荷載垂直于屋面的分量；圖7.3.23

屋架上弦節(jié)點（受集中荷載作用）hf2hf2N2QN1eehf1hf2hf1hf2N2N1(a)(b)(c)(d)圖7.3.23屋架上弦節(jié)點（受集中荷載作用）hf2hf2N

實際上因不大，可按構(gòu)造滿焊。弦桿相鄰節(jié)間的內(nèi)力差，則由弦桿角鋼肢尖與節(jié)點板的連接焊縫承受，計算時應(yīng)計入偏心彎矩（為角鋼肢尖至弦桿軸線距離），按下式計算：對：

對：

式中——肢尖焊縫的焊腳尺寸。驗算式為：實際上因不大，可按構(gòu)造滿焊。對：對

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)問內(nèi)力差較大，膠尖焊縫不滿足上式時，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:——伸出肢背的焊經(jīng)焊腳尺寸和計算長度——肢尖焊縫的焊腳尺寸和計算長度。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)◆弦桿的拼接及拼接節(jié)點

弦桿的拼接分為工廠拼接和工地拼接兩種。工廠拼接的位置通常在節(jié)點范圍以外。工地拼接的位置一般在節(jié)點處，但以拼接角鋼傳遞弦桿內(nèi)力。拼接角鋼宜采用與弦桿相同的截面，使弦桿在拼接處保持原有的強度和剛度。為了使拼接角鋼與弦桿緊密相貼，應(yīng)將拼接角鋼的棱角鏟去，為便于施焊，還應(yīng)將拼接角鋼的豎肢切去△＝(t+hf+5)mm，式中t為角鋼厚度，hf為拼接焊縫的焊腳尺寸。連接角鋼截面的削弱，可以由節(jié)點板(拼接位置在節(jié)點處)或角鋼之間的填板(拼接位置在節(jié)點范圍外)來補償?！粝覘U的拼接及拼接節(jié)點

屋脊節(jié)點處的拼接角鋼，一般采用熱彎成形。當(dāng)屋面坡度較大且拼接角鋼肢較寬時，可將角鋼豎肢切口再彎折后焊成。拼接角鋼或拼接鋼板的長度，應(yīng)根據(jù)所需焊縫長度決定。圖7.3.24

拼接節(jié)點(a)鏟成弧面或斜面△(b)冷彎后對焊鉆孔后切去(c)屋脊節(jié)點處的拼接角鋼，一般采用熱彎成形。當(dāng)屋面坡度較◆支座節(jié)點

支承于混凝土柱或砌體柱的屋架一般都是按鉸接設(shè)計，而屋架與鋼柱的連接則可為鉸接或剛接。

支座節(jié)點由節(jié)點扳、底板、加勁肋和錨栓組成。支座節(jié)點的傳力路線是：桁架各桿件的內(nèi)力通過桿端焊縫傳給節(jié)點板，然后經(jīng)節(jié)點板與加勁肋之間的垂直焊縫，把一部分力傳給加勁肋，再通過節(jié)點板、加勁肋與底扳的水平焊縫把全部支座壓力傳給底板，最后傳給支座。因此，支座節(jié)點應(yīng)進行以下計算?！糁ё?jié)點支座節(jié)點由節(jié)點扳、底板、加勁肋和錨栓組成。

支座底板的毛面積應(yīng)為：

式中——支座反力；——支座混凝土局部承壓強度設(shè)計值;——錨栓孔的面積。

按計算需要的底板面積一般較小，主要根據(jù)構(gòu)造要求(錨栓孔直徑、位置以及支承的穩(wěn)定性等)確定底板的平面尺寸。

支座底板的厚度按底板下柱頂反力作用產(chǎn)生的彎矩決定，其方法與柱腳底板厚度相同。為使柱頂反力比較均勻，底板厚度不宜小于16mm。支座底板的毛面積應(yīng)為：式中——支座反力；——支座混凝土局圖7.3.25三角形屋架的支座節(jié)點墊板底板加勁肋11節(jié)點板1-1a1b1ab加勁肋切口cR/4e圖7-3-26

人字形或梯形屋架支座節(jié)點ba底板加勁肋切口c節(jié)點板e圖7.3.25墊板底板加勁肋11節(jié)點板1-1a1b1ab加勁

加勁肋的高度由節(jié)點板的尺寸決定，其厚度取等于或略小于節(jié)點板的厚度。加勁肋可視為支承于節(jié)點板上的懸臂梁,一個加勁肋通常假定傳遞支座反力的1/4，它與節(jié)點板的連接焊縫承受剪力和彎矩并應(yīng)按下式驗算：

底板與節(jié)點板、加勁肋的連接焊縫按承受全部支座反力計算。驗算式為:加勁肋的高度由節(jié)點板的尺寸決定，其厚度取等于或(3)T型鋼作弦桿的屋架節(jié)點采用T型鋼作屋架弦桿，當(dāng)腹桿也用T型鋼或單角鋼時，腹桿與弦桿的連接不需要節(jié)點板。當(dāng)腹桿采用雙角鋼時，有時需設(shè)節(jié)點板，節(jié)點板與弦桿采用對接焊縫，此焊縫承受弦桿相鄰節(jié)間的內(nèi)力差以及內(nèi)力差產(chǎn)生的偏心矩，可按下式進行計算：(3)T型鋼作弦桿的屋架節(jié)點

式中——由斜腹桿焊縫確定的節(jié)點板長度，若無引弧板施焊時要除去弧坑；——節(jié)點板厚度，通常取與T型鋼腹板等厚或相差不超過1mm；——對接焊縫抗剪強度設(shè)計值；——對接焊縫抗拉、抗壓強度設(shè)計值。式中——由斜腹桿焊縫確定的節(jié)點板長度，若無引弧板施焊時要除

角鋼腹桿與節(jié)點板的焊縫計算同角鋼格架,由于節(jié)點板與T型鋼腹板等厚(或相差1mm)，所以腹桿可伸人T型鋼腹板(見圖7.3.27)，這樣可減小節(jié)點板尺寸。

圖7.3.27T型鋼作弦桿的屋架節(jié)點N1N2加勁肋e角鋼腹桿與節(jié)點板的焊縫計算同角鋼格架,由于節(jié)點板與T節(jié)點處板件的計算(1)節(jié)點處的板件在必要時應(yīng)按下列公式進行抗撕裂計算：

式中——作用于板件的拉力，——第i段破壞面的截面積，當(dāng)為螺栓(或鉚釘)

連接時取凈截面面積——板件的厚度；——第i破壞段的長度，應(yīng)取板件中最危險的破壞線的長度；——第i段的拉剪折算系數(shù)；——第i段破壞線與拉力軸線的夾角。節(jié)點處板件的計算(1)節(jié)點處的板圖7.3.28板件的撕裂

(a）焊縫連接；(b)螺栓（鉚釘）連接；(a)l2α1α2α3l3l1Nl1l2N(b)l3l1N(c)圖7.3.28板件的撕裂(a）焊縫連接；(b)螺栓（(2)角鋼桁架節(jié)點板的強度還可用“有效寬度法”計算：

式中:——板件的有效寬度，當(dāng)用螺栓(或鉚釘)連接時，應(yīng)取凈寬度，圖中為應(yīng)力擴散角，可取為30。。(a)(b)圖7.3.29板件的有效寬度NbeθθNbeθθ(2)角鋼桁架節(jié)點板的強度還可用“有效寬度法”計算：(3)為了保證桁架節(jié)點板在斜腹桿壓力作用下的穩(wěn)定性，受壓腹桿連接肢端面中點沿腹桿軸線方向至弦桿邊緣的凈距離c，應(yīng)滿足下列條件；

◆對有豎腹桿的節(jié)點板，;

◆對無豎腹桿的節(jié)點板，;且

(4)在采用上述方法計算節(jié)點板的強度和穩(wěn)定時，尚應(yīng)滿足下列要求：

◆節(jié)點板邊緣與腹桿軸線之間的夾角應(yīng)不小于15。；

◆斜腹桿與弦桿的夾角應(yīng)在30?！?0。之間；

◆節(jié)點板的自由邊長度lf與厚度t比不得大于否則應(yīng)沿自由邊設(shè)加勁肋予以加強。(3)為了保證桁架節(jié)點板在斜腹桿壓力作用下的穩(wěn)定性，7.3.4剛接屋架（框架橫梁)設(shè)計特點

與框架柱鉸接的屋架，通常忽略水平力，但當(dāng)屋面為輕屋面而柱的吊車荷載較大時，屋架弦桿的軸向力也較大，故不可忽略。與柱剛接的屋架，其桿件的內(nèi)力可先按簡支桁架分析，支座處彎矩的化成力偶考慮。如圖7.3.30。圖7.3.30屋架支座彎矩化成力偶作用AH1H1BH1H1h07.3.4剛接屋架（框架橫梁)設(shè)計特點與框架柱鉸接

下弦端節(jié)間可能受壓時，長細比的控制應(yīng)按壓桿考慮，即：僅在恒載與風(fēng)載聯(lián)合作用下受壓時，＝250。在恒載與風(fēng)載和吊車荷載聯(lián)合作用下受壓時＝150。若下弦桿在屋架平面內(nèi)的長細比或穩(wěn)定性不能滿足要求時，可予以加強。圖7.3.31

屋架下弦桿受壓時的加強方法(a）加撐桿；(b)加強弦桿截面；(a)(b)下弦端節(jié)間可能受壓時，長細比的控制應(yīng)按壓桿考慮，即：

屋架與柱采用剛接連接時，如圖7.3.32，可認為上弦的最大內(nèi)力由上蓋板傳遞。下弦節(jié)點的連接螺栓承受水平拉力和偏心彎矩。此處一般屬小偏心，螺栓拉力的計算方法見連接一章。圖7.3.32

屋架與柱剛接上蓋板支托上蓋板屋架柱支撐端板H屋架與柱采用剛接連接時，如圖7.3.32，可認為上弦

屋架下弦節(jié)點板與支承端板的連接焊縫受支座反力R和最大水平力H1,(拉力或壓力)以及偏心彎矩M＝H1e1按下式計算：——正面角焊縫強度增大系數(shù)，當(dāng)間接承受動態(tài)荷裁時(例如屋架設(shè)有懸掛車)當(dāng)直接承受動態(tài)荷載時，；——水平力至焊縫中心的距離。

式中屋架下弦節(jié)點板與支承端板的連接焊縫受支座反力R和最大

下弦節(jié)點的支承端板在水平拉力H作用下受彎，近似按嵌固于兩列螺栓間的梁式板計算，所需厚度為：

式中:——一個螺栓所受的最大拉力；——兩豎列螺栓的距離；——受力最大螺栓的端距加螺栓豎向間距的一半。

考慮到支座反力可能偏心，故按加大25％計算。下弦節(jié)點的支承端板在水平拉力H作用下受彎，近似按嵌固第7.4節(jié)框架柱設(shè)計特點1.柱的計算長度2.柱的截面驗算3.肩梁的構(gòu)造和計算4.托架與柱的連接1.了解柱與其他構(gòu)件的連接方式2.掌握柱的構(gòu)造特點和計算方法本節(jié)目錄基本要求第7.4節(jié)框架柱設(shè)計特點1.柱的計算長度1.了解柱與其他構(gòu)7.4.1柱的計算長度

柱在框架平面內(nèi)的計算長度：與柱的形式和兩端支承情況有關(guān)。圖7.4.1單階柱框架的失穩(wěn)N2N2N2N2△N△N△N△NN1△N1△N1N1l1l2l1l2H2H1（a）（b）（c）（d）7.4.1柱的計算長度柱在框架平面內(nèi)的計算

等截面柱：按壓彎構(gòu)件一章的單層有側(cè)移框架柱確定。階形柱，其計算長度是分段確定的。

柱在框架平面外的計算長度：

當(dāng)設(shè)有吊車梁和柱間支撐而無其他支承構(gòu)件時，上段柱的計算長度取制動結(jié)構(gòu)頂面到屋蓋縱向水平支撐或托架支座之間柱的高度；下段柱的計算長度取柱腳底面至肩梁頂面高度。等截面柱：按壓彎構(gòu)件一章的單層有側(cè)移框架柱確定。階形7.4.2柱的截面驗算

單階柱的上柱，一般為實腹工字形截面，選取最不利的內(nèi)力組臺，按第6章的計算方法進行截面驗算。階形柱的下段柱一般為格構(gòu)式壓彎構(gòu)件，需要驗算在框架平面內(nèi)的整體穩(wěn)定以及屋蓋肢與吊車肢的單肢穩(wěn)定。計算單肢穩(wěn)定時，應(yīng)注意分別選取對所驗算的單肢產(chǎn)生最大壓力的內(nèi)力組合。對格構(gòu)柱，還需按吊車肢單獨承受最大吊車垂直輪壓行補充驗算。此時，吊車肢承受的最大壓力為：7.4.2柱的截面驗算單階柱的上柱，一般為實腹工

式中:——吊車豎向荷載及吊車梁自重等所產(chǎn)生的最大計算壓力；——使吊車肢受壓的下段柱計算彎矩，其中包括的作用：——與M相應(yīng)的內(nèi)力組合的下段柱軸向力；——僅由Rmax作用對下段柱產(chǎn)生的計算彎矩,與M、N同一截面；——下柱截面重心軸至屋蓋肢重心線的距離；——下柱屋蓋肢和吊車肢重心線間的距離。式中:——吊車豎向荷載及吊車梁自重等所產(chǎn)生的最大計算壓

當(dāng)?shù)踯嚵簽橥痪壷ё鶗r，其支反力沿吊車肢軸線傳遞，吊車肢按承受鈾心壓力Nl計算單肢的穩(wěn)定性。當(dāng)?shù)踯嚵簽槠桨迨街ё鶗r，尚應(yīng)考慮由于相鄰兩吊車梁支座反力差(R1一R2)所產(chǎn)生的框架平面外的彎矩：

My＝(R1一R2）e

My分布如圖7-4-2所示。吊車肢按實腹式壓彎桿驗算在彎矩作用平面內(nèi)(即框架平面外)的穩(wěn)定。圖7.4.2

吊車肢的彎矩計算圖MyH2My12eeR2R1當(dāng)?shù)踯嚵簽橥痪壷ё鶗r，其支反力沿吊車肢軸線傳遞，吊車肢7.4.3肩梁的構(gòu)造和計算由上蓋板、下蓋板、腹板及墊板組成。有以下兩種：(1)單壁式肩梁(a)11124356

圖7.4.3

肩梁的受力和單壁式肩梁構(gòu)造(b)1641-11-1(c)N1M1N2M2R1R2R1’R2’RARBa1a(d)7.4.3肩梁的構(gòu)造和計算由上蓋板、下蓋板、腹板及墊板組

單壁式肩梁的上柱內(nèi)翼緣應(yīng)開槽口插入肩梁腹板，由角焊縫連接，其受力為：——上柱下端使絕對值最大的最不利內(nèi)力組合中的彎矩和鈾壓力——上柱兩翼緣中心間的距離。

式中

肩梁腹板按跨度為a，受集中荷載R1的簡支梁計算。肩梁與下柱屋蓋肢的連接焊縫按肩梁腹板反力RA計算，肩梁與下柱吊車膚的連接焊縫按肩梁腹板反力RB計算。當(dāng)?shù)踯嚵簽橥痪壷ё鶗r應(yīng)按(Rmax+RB)計算，Rmax為吊車荷載傳給柱的最大壓力。單壁式肩梁的上柱內(nèi)翼緣應(yīng)開槽口插入肩梁腹板，由角焊—

吊車梁為平板支座時，吊車肢加勁肋按吊車梁最大支座反力計算端面承壓應(yīng)力和連接焊縫，加勁肋高度不宜小于500mm，其上端應(yīng)刨平頂緊蓋板。(2)雙壁式肩梁

計算方法與單壁式基本相同，只是在計算腹板時，應(yīng)考慮兩塊肢板共同受力。圖7.4.4

雙壁式肩梁構(gòu)造11l(a)NMhxx(b)1-1吊車梁為平板支座時，吊車肢加勁肋按吊車梁最大支座反力7.4.4托架與柱的連接圖7.4.5

托架（雙壁式）支于鋼柱11(a)1-17.4.4托架與柱的連接圖7.4.5托架（雙壁式）支于圖7.4.6

托架（單壁式）支于混凝土柱2-2屋架托架22下承式屋架圖7.4.6托架（單壁式）支于混凝土柱2-2屋架托架22下第7.5節(jié)輕型門式剛架結(jié)構(gòu)1.結(jié)構(gòu)形式和布置2.作用效應(yīng)計算3.構(gòu)件設(shè)計特點4.連接和節(jié)點設(shè)計特點1.了解輕型門式剛架的形式和布置2.掌握構(gòu)件的設(shè)計本節(jié)目錄基本要求第7.5節(jié)輕型門式剛架結(jié)構(gòu)1.結(jié)構(gòu)形式和布置1.了解輕型門7.5.1結(jié)構(gòu)形式和布置(1)結(jié)構(gòu)形式圖7.5.1門式剛架的形式單跨雙跨多跨帶毗屋剛架帶挑檐剛架單坡屋蓋7.5.1結(jié)構(gòu)形式和布置(1)結(jié)構(gòu)形式圖7.5.1門式

門式剛架屋面的坡度宜取1/8～1/20。柱腳多采用鉸接平板支座，用于工業(yè)廠房且有橋式吊車時，宜設(shè)計成剛接。(2)建筑尺寸

跨度：應(yīng)取橫向剛架柱軸線間的距離。宜為9～36m，以3m為模數(shù)；

高度：應(yīng)取地坪至柱軸線與斜梁軸線交點的高度。宜取4.5～9m，必要時可適當(dāng)放大;

門式剛架的合理間距：考慮剛架跨度、荷載條件及使用要求等因素，一般宜取6m、7.5m、9m;

挑檐長度：可根據(jù)使用要求確定，宜為0.5～12m，其上翼緣坡度取與剛架斜梁坡度相同。門式剛架屋面的坡度宜取1/8～1/20。(2)建筑尺(3)結(jié)構(gòu)平面布置縱向溫度區(qū)段長度不大于300m，橫向溫度區(qū)段長度不大于150m。山墻處可設(shè)置山墻墻架，或直接采用門式剛架。

(4)墻梁布置側(cè)墻采用壓型鋼板時，墻梁布置在剛架柱的外側(cè)，其間距確定綜合考慮墻板規(guī)格和計算要求；6度以下的抗震設(shè)防烈度，可考慮用砌體作側(cè)墻。(3)結(jié)構(gòu)平面布置(4)墻梁布置②在設(shè)置柱間支撐的開間，應(yīng)同時設(shè)置屋蓋橫向支撐，以構(gòu)成幾何不變體系。

③柱間支撐的間距應(yīng)根據(jù)房屋縱向受力情況及安裝條件確定，一般取30～40m；有吊車時不宜大于60m；當(dāng)房屋高度較大時，柱間支撐應(yīng)分層設(shè)置。(5)支撐布置①在每個溫度區(qū)段或分期建設(shè)的區(qū)段中，應(yīng)分別設(shè)置能獨立構(gòu)成空間穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的支撐體系。

②在設(shè)置柱間支撐的開間，應(yīng)同時設(shè)置屋蓋橫向支撐，以構(gòu)7.5.2作用效應(yīng)計算(1)變截面剛架內(nèi)力計算采用彈性分析方法確定內(nèi)力。宜按平面結(jié)構(gòu),采用有限元法計算。地震作用效應(yīng)可采用底部剪力法分析確定。(2)變截面剛架側(cè)移計算應(yīng)采用彈性分析方法確定。當(dāng)單跨變截面剛架斜梁上緣坡度不大于1∶5時，在柱頂水平力作用下的側(cè)移u，可按下列公式估算:柱腳鉸接剛架：柱腳剛接剛架：7.5.2作用效應(yīng)計算(1)變截面剛架內(nèi)力計算(2)變截

式中:——分別為剛架柱高度和剛架跨度：當(dāng)坡度大于

1:10時，L應(yīng)取橫梁沿坡折線的總長度2S;——分別為柱和橫梁的平均慣性矩；——剛架柱頂?shù)刃搅?；——剛架柱與剛架梁的線剛度比值。圖7.5.2

變截面剛架的幾何尺寸Lsas(1-a)shIb0Ib2Ib1Ic1Ic0式中:——分別為剛架柱高度和剛架跨度：當(dāng)坡度大于圖.3構(gòu)件設(shè)計特點

按照《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS102:2002設(shè)計。變截面剛架構(gòu)件計算(1)板件最大寬厚比和屈曲后強度利用的規(guī)定工字形截面構(gòu)件受壓翼緣自由外伸寬度b與其厚度t之比：

工字形截面梁、柱構(gòu)件腹板計算高度與其厚度之比：

工字形截面構(gòu)件腹板的受剪板幅，當(dāng)腹板高度變化不超過60mm／m時，可考慮屈曲后強度。其抗剪承載力設(shè)計值：7.5.3構(gòu)件設(shè)計特點變截面剛架構(gòu)件計

當(dāng)利用腹板屈曲后抗剪強度時，橫向加勁肋間距宜在之間。腹板及受壓板幅利用屈曲后強度時，應(yīng)按照“有效寬度”計算截面特征。具體規(guī)定見CECS102：2002。(2)剛架構(gòu)件的強度計算工字形截面受彎構(gòu)件在剪力和彎矩共同作用下的強度，應(yīng)符合：當(dāng)利用腹板屈曲后抗剪強度時，橫向加勁肋間距宜在——兩翼緣所承擔(dān)的彎矩；——構(gòu)件有效截面所承擔(dān)的彎矩，——構(gòu)件有效截面最大受壓纖維的截面模量；——構(gòu)件翼緣截面面積；——腹板抗剪承載力設(shè)計值，。

式中當(dāng)截面為雙軸對稱時：

工字形截面壓彎構(gòu)件在剪力、彎矩和軸壓力共同作用下的強度，應(yīng)符合：——兩翼緣所承擔(dān)的彎矩；式中當(dāng)截面為雙軸對稱時：工(3)變截面柱在剛架平面內(nèi)的穩(wěn)定計算

式中——兼承受壓力時兩翼緣所能承受的彎矩；當(dāng)截面為雙軸對稱時：

公式中，第一項中的和應(yīng)按照變截面柱的小頭截面計算，而第二項中的和按照變截面柱的大頭截面計算。(3)變截面柱在剛架平面內(nèi)的穩(wěn)定計算式中——兼承受壓力時兩變截面柱在剛架平面內(nèi)的計算長度截面高度呈線形變化的柱，在剛架平面內(nèi)的計算長度應(yīng)取為

，式中h為柱的幾何高度，為計算長度系數(shù)。計算

的三種方法：查表法：適用于手算，主要用于柱腳鉸接的對稱剛架一階分析法：用于柱腳鉸接和剛接的剛架二階分析法：用于柱腳鉸接和剛接的剛架多跨剛架的中間柱為搖擺柱時，邊柱的計算長度應(yīng)乘以放大系數(shù)η：變截面柱在剛架平面內(nèi)的計算長度(4)變截面柱在剛架平面外的穩(wěn)定計算計算時以小頭為準的軸心受壓構(gòu)件彎