單層廠房鋼結(jié)構(gòu)施工要點(diǎn)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(chē)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(chē)梁和制動(dòng)梁（或制動(dòng)桁架） 墻架,1屋架 2托架 3上弦橫向支撐 4制動(dòng)桁架 5橫向平面框架 6吊車(chē)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(jì)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(duì)廠房橫向，當(dāng)廠房跨度L18m時(shí)，其跨度宜采用3m的倍數(shù)；當(dāng)廠房跨度L18m時(shí)，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(shí)，跨度才采用21m、27m、33m等。對(duì)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(shí)

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(guò)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(zhǎng)度根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)和理論分析，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，當(dāng)溫度區(qū)段長(zhǎng)度不超過(guò)表1.1的數(shù)值時(shí)，可不計(jì)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(zhǎng) 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(chē)運(yùn)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(duì)基礎(chǔ)不均勻沉陷及溫度影響敏感性小 ，節(jié)點(diǎn)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(shí)下柱的彎矩較大，廠房橫向剛度差 剛接 廠房較高，吊車(chē)的起重量大，對(duì)廠房剛度要求較高時(shí)，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(jiàn)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(chē)的跨度； S由吊車(chē)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(chē)橋架懸伸長(zhǎng)度，可由行車(chē)樣本查得； D吊車(chē)外緣和柱內(nèi)邊緣之間的必要空隙：當(dāng)?shù)踯?chē)起重量不大于500KN時(shí)，不宜小于80mm；當(dāng)?shù)?/p>

5、車(chē)起重量大于或等于750KN時(shí)，不宜小于100mm；當(dāng)在吊車(chē)和柱之間需要設(shè)置安全走道時(shí)，則D不得小于400mm。 上段柱寬度。 S的取值：對(duì)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(chē)軌頂?shù)母叨?，由工藝要求決定； 吊車(chē)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(jiān)強(qiáng)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(chē)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(diǎn)，減少柱在框架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度。 在吊車(chē)梁以上的部分稱為上層支撐，吊車(chē)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(chē)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?chē)位置高而車(chē)間總長(zhǎng)度又很短時(shí)下層支撐設(shè)在兩端不會(huì)產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力，而對(duì)廠房縱向風(fēng)度卻能提高很多 ）當(dāng)溫度區(qū)段小于90m時(shí)，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(zhǎng)度超過(guò)90m，則在它的1/3點(diǎn)處各設(shè)一道支撐圖1.13(b

7、)，以免傳力路程太長(zhǎng),下層柱間支撐：吊車(chē)梁下部的柱間支撐,上層柱間支撐：吊車(chē)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(wú)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(diǎn) （1）屋蓋屋面構(gòu)件的種類和數(shù)量少，構(gòu)造簡(jiǎn)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(duì)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(wú)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(qiáng)、美觀、耐用、施工簡(jiǎn)便、抗震、防火等特點(diǎn)。單層自重為： 當(dāng)有保溫要求時(shí)，可用雙層鋼板中間夾保溫層的做法，屋面全部荷載不超過(guò) ，已定型化生產(chǎn)，有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程。,1、壓型鋼板,以高強(qiáng)水泥發(fā)泡工藝配以玻璃纖維增強(qiáng)為芯材的新型復(fù)合材料，具有剛度好、強(qiáng)度高、延性好等

9、特點(diǎn)，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(jiǎn)便等特點(diǎn)，但其脆性大、易開(kāi)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(jiǎn)便等特點(diǎn)，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(yùn)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(diǎn)，具體設(shè)計(jì)時(shí)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(duì)橫向剛度要求較高，所以宜采用大型屋面板的無(wú)檁屋蓋；而對(duì)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(kuò)大柱距時(shí)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(diǎn)，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(chē)縱向制動(dòng)力、地震荷載等； 5、保證結(jié)構(gòu)在安裝和架設(shè)過(guò)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(méi)做支撐，當(dāng)天晚大刮大風(fēng)，屋架失穩(wěn)，掉了下來(lái)，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(gè)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(zhǎng)度較大時(shí)，

12、尚應(yīng)在中部增設(shè)支撐； 3、其長(zhǎng)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(duì)應(yīng)位置； 2、當(dāng)屋架跨度比較?。ㄐ∮?8m時(shí)）又無(wú)吊車(chē)或振動(dòng)設(shè)備時(shí)，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(shí)，設(shè)有中間托架為保證托架的側(cè)向穩(wěn)定時(shí)；設(shè)有重級(jí)或大噸位的中級(jí)工作制橋式吊車(chē)、壁行吊車(chē)或有鍛錘等較大振動(dòng)設(shè)備時(shí)應(yīng)設(shè)置； 2、屋架間距小于12m時(shí)，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(kāi)間內(nèi)，形成一個(gè)跨長(zhǎng)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(shí)，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(shí)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(diǎn)處沿房屋通長(zhǎng)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(jì)算。截面尺寸一般由桿件允許長(zhǎng)細(xì)比和構(gòu)造要求決定。,（一）對(duì)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(duì)于跨度較大且承受墻面?zhèn)鱽?lái)較大的風(fēng)力時(shí)，應(yīng)按桁架體系計(jì)算內(nèi)力選擇截面，同時(shí)亦應(yīng)控制長(zhǎng)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(kāi)屋架節(jié)點(diǎn)，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(diǎn)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(diǎn)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(wú)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(guò)豎向小鋼板與屋架弦桿及屋架豎桿同時(shí)相連。如圖（e）所示。,自學(xué),9.5 檁條及壓形鋼板設(shè)計(jì),9.6 桁架的形式的截面設(shè)計(jì),傳統(tǒng)作法采用兩個(gè)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(diǎn)）通過(guò)節(jié)點(diǎn)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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，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(jì)；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(jì)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(jì)、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(zhǎng)桿受拉，腹桿數(shù)量少，總長(zhǎng)度短； （3）盡可能使荷載作用于節(jié)點(diǎn)，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(jì)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(jiǎn)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(diǎn)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(shí)滿足，可根據(jù)具體情況，綜合考慮各因素，得到一個(gè)經(jīng)濟(jì)、合理的方案。,常用的鋼屋架形式（見(jiàn)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(jì)。 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(diǎn)較多，但它們的壓桿短、拉桿長(zhǎng)、受力較合理；可分為兩個(gè)小桁架制作及運(yùn)輸，施工方便。 （2）人字式屋架：圖（d）所示，它的節(jié)點(diǎn)少且均勻，但受壓桿較長(zhǎng)，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(zhǎng)，節(jié)點(diǎn)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(wú)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(wú)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(shí)，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(jì)，但節(jié)點(diǎn)和腹桿數(shù)量增多，制造費(fèi)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(jiǎn)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(diǎn)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(lái)確定，普通鋼屋架常見(jiàn)跨度為18m、21m、24m、27m、30m、36m等。 鋼屋架計(jì)算跨度的確定：簡(jiǎn)支于柱頂?shù)匿撐菁?，其?jì)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(yùn)輸界線； （2）最小高度取決于屋架容許撓度； （3）經(jīng)濟(jì)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(shí)建筑高度也限制了屋架的最大高度。,3、屋架起拱 對(duì)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(gè)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(jì)算時(shí)，當(dāng)采用圖解法求屋架桿件內(nèi)力時(shí)，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(jì)算,1、屋架的各節(jié)點(diǎn)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(diǎn)的中心。 3、荷載都作用在節(jié)點(diǎn)上，且都在屋架平面內(nèi)。,計(jì)算基本假定,（一）桁架的荷載計(jì)算和內(nèi)力組合,1、屋架的荷載計(jì)算：本著實(shí)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(yàn)公式： （2）活載：屋面施工檢修活載、積灰荷載、雪荷載、懸掛吊車(chē)活載等。 注：風(fēng)荷載一般不考慮。但當(dāng)采用輕型屋蓋、開(kāi)敞式房屋或風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值大于0.49KN/m2時(shí)需考慮。,2、節(jié)點(diǎn)荷載計(jì)算： 屋架所受的荷載一般通過(guò)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(diǎn)上，負(fù)荷面如圖中陰影部分的面積。,用第一種荷載組合計(jì)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(hào)；第三種如施工安裝過(guò)程中兩側(cè)屋面板對(duì)

23、稱鋪設(shè)，可不考慮第三種荷載組合。,3、荷載組合： 設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)使用和施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的最不利荷載組合計(jì)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(yáng)面化了，陰面沒(méi)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(guò)程中兩側(cè)屋面板的鋪設(shè)）,（三）內(nèi)力計(jì)算,（1）基本假定： 通常將荷載集中到節(jié)點(diǎn)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(diǎn)中心，各節(jié)點(diǎn)均為理想鉸接，忽略實(shí)際節(jié)點(diǎn)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(diǎn)外，還應(yīng)計(jì)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(jì)算誤差較大）或借助電算求得，對(duì)于常用形式的屋架，各種建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)中無(wú)有單位節(jié)點(diǎn)荷載作用下的桿件內(nèi)力計(jì)算系數(shù)表。設(shè)計(jì)時(shí)只要將屋架節(jié)點(diǎn)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(diǎn)集中荷載（拉為正，壓為負(fù)）,角鋼屋架的桿件由兩個(gè)角鋼組成，截面有兩個(gè)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(jì)算長(zhǎng)度和容許長(zhǎng)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(diǎn)連接桿件少，約束作用小，可偏于安全地視為鉸接，計(jì)算長(zhǎng)度取幾何長(zhǎng)度 l0 x=l (l為構(gòu)件幾何長(zhǎng)度，即節(jié)點(diǎn)中心間距離); 2、其他受壓桿 節(jié)點(diǎn)本身有一定的剛度，節(jié)點(diǎn)板有多個(gè)板件連接，相鄰桿件約束該桿端部的轉(zhuǎn)動(dòng)，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(jì)算長(zhǎng)度,1、弦桿平面外的計(jì)算長(zhǎng)度l0y等于側(cè)向固定點(diǎn)間的距離。 （1）對(duì)于上弦桿： 有檁體系：檁條與屋架支撐交叉點(diǎn)不相連時(shí)，取水平支撐與屋架上弦交叉點(diǎn)之間的距離；檁條與支撐交叉點(diǎn)用節(jié)點(diǎn)板焊牢時(shí)，取檁條之間的距離。 無(wú)檁體系：若能保證屋面板與上弦三點(diǎn)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(diǎn)可靠焊接，則認(rèn)為大型屋面板只能起到剛性系桿作用，計(jì)算長(zhǎng)度仍取支撐點(diǎn)間的距離。,(二) 在桁架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度,平面內(nèi)和平面外計(jì)算長(zhǎng)度圖形,（2）對(duì)于下弦桿： 取下弦側(cè)向支撐點(diǎn)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(jì)算長(zhǎng)度取節(jié)點(diǎn)中心間的距離。 3、 當(dāng)弦桿側(cè)向支撐點(diǎn)之間的距離為節(jié)間長(zhǎng)度的2倍，且兩個(gè)節(jié)間的內(nèi)力不相等，則該弦桿平面外的計(jì)算長(zhǎng)度，應(yīng)按下式計(jì)算： ,桁架弦桿和單系腹桿的計(jì)算長(zhǎng)度表9.2, 構(gòu)件的幾何長(zhǎng)度（節(jié)點(diǎn)中心間距離）； 桁架弦桿側(cè)向支承點(diǎn)間的距離；,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)壓桿和拉桿規(guī)定了容許的最大長(zhǎng)細(xì)比，稱為容許

27、長(zhǎng)細(xì)比,見(jiàn)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(gè)主軸方向分別在屋架的平面內(nèi)和平面外。 兩個(gè)主軸的長(zhǎng)細(xì)比驗(yàn)算：,3、桿件的容許長(zhǎng)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(shí)，應(yīng)取截面的最小回轉(zhuǎn)半徑imin計(jì)算桿件在斜面上的最大長(zhǎng)細(xì)比，即：,表 桁架桿件的容許長(zhǎng)細(xì)比,（一）截面形式 1、用兩個(gè)角鋼組成的T形或十字形的截面，桿件由夾在一對(duì)角鋼之間的節(jié)點(diǎn)板連接。通過(guò)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(jì)合理，構(gòu)造簡(jiǎn)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(shí)，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(jì)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(diǎn)板的厚度，寬度一般為4060mm，長(zhǎng)度取為：T形截面比角鋼肢大1015mm，十字形截面比角鋼肢縮進(jìn)1015mm。 2、數(shù)量：受壓構(gòu)件兩側(cè)向支承點(diǎn)之間的填板數(shù)不少于2個(gè)。 3、填板間距： （1）壓桿： （2）拉桿：,圖 節(jié)點(diǎn)板及填 板圖形,（三）節(jié)點(diǎn)板的厚度 節(jié)點(diǎn)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(jì)時(shí)一般不作計(jì)算。在同一榀屋架中，所有中間節(jié)點(diǎn)板均采用同一種厚度，支座節(jié)點(diǎn)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(lái)確定。,（四）截面選擇的一般原則 選擇截面時(shí)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(shí)，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(guò)56種，同時(shí)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(shí)辯認(rèn)。 4、屋架弦桿一般沿全跨采用等截面，但對(duì)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(jì)算 按軸心受壓和受拉構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)的步驟進(jìn)行。,表 鋼屋架桿件截面計(jì)算對(duì)照表, 9.7 桁架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì),桁架的桿件是采用節(jié)點(diǎn)板互相連接，各桿件內(nèi)力通過(guò)各自的桿端焊縫傳至節(jié)點(diǎn)板，并匯交于節(jié)點(diǎn)中心而取得平衡。 節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)應(yīng)做到傳力明確、可靠、構(gòu)造簡(jiǎn)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(shí)，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(diǎn)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(dòng)力荷載：50mm； （2）不直接承受動(dòng)力荷載：20mm；（以避免因焊縫過(guò)分密集而使該處節(jié)點(diǎn)板過(guò)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(shí)為了減小節(jié)點(diǎn)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(diǎn)板 （1）節(jié)點(diǎn)板的形狀應(yīng)大致規(guī)整，盡量有兩邊平行。最好設(shè)計(jì)成矩形、平行四邊形或直角梯形，其長(zhǎng)和寬宜取為10mm的倍數(shù)。 （2）在

32、確定節(jié)點(diǎn)板的外形時(shí)，要注意沿焊縫長(zhǎng)度方向應(yīng)多留約為2hf的長(zhǎng)度以考慮施焊時(shí)的焊口，垂直于焊縫長(zhǎng)度方向應(yīng)留出1020mm的焊縫位置，如圖所示。 （3）節(jié)點(diǎn)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(diǎn)板中有良好的擴(kuò)散，以改善節(jié)點(diǎn)板的受力情況。 （4）節(jié)點(diǎn)板可伸出上弦角鋼肢背1015mm進(jìn)行貼角焊，也可縮進(jìn)510mm進(jìn)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(diǎn)大樣 （比例為1/51/10），確定每一節(jié)點(diǎn)必要的數(shù)據(jù)。 （對(duì)簡(jiǎn)單節(jié)點(diǎn)可不繪大樣，而由計(jì)算得到所需尺寸），節(jié)點(diǎn)所需標(biāo)注尺寸如下： （1）每一腹桿端部到節(jié)點(diǎn)中心的

33、距離：如圖中的l1、l2、l3，主要可計(jì)算每一腹桿的實(shí)際長(zhǎng)度。 （2）節(jié)點(diǎn)板的平面尺寸：應(yīng)從節(jié)點(diǎn)中心分兩邊分別注明其寬度和高度，主要用于制造時(shí)節(jié)點(diǎn)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(zhǎng)：只有當(dāng)桿件截面為不等邊角鋼時(shí)需注明。 （5）每條角焊縫的焊腳尺寸和焊縫長(zhǎng)度。,圖21.9下弦中間節(jié)點(diǎn),圖21.10無(wú)檁屋架上弦中間節(jié)點(diǎn),9.7.2 節(jié)點(diǎn)計(jì)算和構(gòu)造 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，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(zhǎng)度，然后再根據(jù)節(jié)點(diǎn)上各桿件的焊縫長(zhǎng)度確定節(jié)點(diǎn)板的合理形式和平面尺寸。 1、下弦中間節(jié)點(diǎn) 2、上弦中間節(jié)點(diǎn)，有檁與無(wú)檁不同，腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接與下弦中間節(jié)點(diǎn)相同。

34、 3、拼接接點(diǎn) 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(diǎn)設(shè)計(jì) （1）一般節(jié)點(diǎn)：一般節(jié)點(diǎn)是指無(wú)集中荷載和無(wú)弦桿拼接的節(jié)點(diǎn),肢背焊縫： ,腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫按角鋼角焊縫承受軸心力方法計(jì)算。,節(jié)點(diǎn)板應(yīng)伸出弦桿1015mm以便焊接。,弦桿與節(jié)點(diǎn)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(jì)算:,通常因N很小，實(shí)際所需的焊腳尺寸可由構(gòu)造要求確定，并沿節(jié)點(diǎn)板全長(zhǎng)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(diǎn)板縮進(jìn)上弦角鋼背，縮進(jìn)距離不宜小于(0.5t+2)mm，不宜大于節(jié)點(diǎn)板厚度t。,（2） 角鋼桁架有集中荷載的節(jié)點(diǎn),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(jì)算其強(qiáng)度：,式中：Q 節(jié)點(diǎn)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(qiáng)度增大系數(shù)。一般因Q不大，按構(gòu)造滿焊,計(jì)算時(shí)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(jì)算：,式中 肢尖焊縫的焊腳尺寸。,弦桿角鋼肢尖與節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(qiáng)度要求時(shí)，可將節(jié)點(diǎn)板部分向上伸出或全部向上伸出。,此時(shí)弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫應(yīng)按下列公式計(jì)算： 肢背焊縫：,肢尖焊縫：,式中： 、 伸出肢背的焊縫焊腳尺寸和計(jì)算長(zhǎng)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(zhǎng)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(yùn)輸條件或安裝條件的限制而做接頭，通常放在跨中節(jié)點(diǎn)上。 弦桿一般用連接角鋼拼接，先通過(guò)螺栓定位，再進(jìn)行焊接。 弦桿與拼接角鋼連接焊縫的計(jì)算 下弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫的計(jì)算 上弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫的計(jì)算,（3）角鋼桁架弦桿的拼接及拼接節(jié)點(diǎn),4、支座節(jié)點(diǎn) 屋架和柱子的連接可以做成簡(jiǎn)支或剛接。支承于鋼筋混凝土柱或磚柱上的屋架，一般為簡(jiǎn)支。而支承于鋼柱上的屋架通常為剛接。 支座節(jié)點(diǎn)包括節(jié)點(diǎn)板、加勁肋、支座底板和錨栓。加勁肋的作用是加強(qiáng)支座底板剛度，以便均勻傳遞支座反力并增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)板的側(cè)向剛度。 支座節(jié)點(diǎn)的傳力路線是：屋架桿件的內(nèi)力會(huì)交后通過(guò)連接

37、焊縫傳給節(jié)點(diǎn)板，然后經(jīng)節(jié)點(diǎn)板和加勁肋把力傳給底板，最后傳給柱子。 ,底板計(jì)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(jì)算: 加勁肋的厚度取與節(jié)點(diǎn)板的厚度相同；高度由節(jié)點(diǎn)板尺寸，按構(gòu)造確定。 加勁肋與節(jié)點(diǎn)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(diǎn)板的連接焊縫按下式計(jì)算： 支座節(jié)點(diǎn)板、加勁肋與支座底板的水平連接焊縫，按下式計(jì)算： 節(jié)點(diǎn)板與底板,加勁肋與底板,圖21.11有檁屋架上弦中間節(jié)點(diǎn),圖21.12弦桿與拼接角鋼連接,圖21.13

38、下弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接,圖21.14上弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接,圖21.15屋架的支座節(jié)點(diǎn),圖21.16 屋架與柱剛性連接的支座節(jié)點(diǎn),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(duì)稱時(shí)，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(jiǎn)圖，左半跨注明屋架的幾何尺寸，右半跨注明桿件的設(shè)計(jì)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(hào)、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(diǎn)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(hào)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(chē)荷載時(shí)，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(shuō)明，包括鋼材的鋼號(hào)，焊條型號(hào)，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(jì)計(jì)算實(shí)例,建筑跨度為18m，端部高度1.99m，