1、第七章第七章 屋蓋結(jié)構(gòu)屋蓋結(jié)構(gòu)7.1 屋蓋結(jié)構(gòu)組成和形式 鋼屋蓋結(jié)構(gòu)通常由屋面、檁條、屋架、托架和天窗架等構(gòu)件組成。 根據(jù)屋面材料和屋面結(jié)構(gòu)布置情況的不同，可分為無檁屋蓋結(jié)構(gòu)體系和有檁屋蓋結(jié)構(gòu)體系。無檁體系屋蓋無檁體系屋蓋無檁屋蓋結(jié)構(gòu)體系無檁屋蓋結(jié)構(gòu)體系無檁屋蓋結(jié)構(gòu)體系中屋面板通常采用鋼筋混凝無檁屋蓋結(jié)構(gòu)體系中屋面板通常采用鋼筋混凝土大型屋面板、鋼筋加氣混凝土板等。屋架土大型屋面板、鋼筋加氣混凝土板等。屋架的間距應(yīng)與屋面板的長(zhǎng)度配合一致，通常為的間距應(yīng)與屋面板的長(zhǎng)度配合一致，通常為6m6m。一般采用卷材防水屋面，通常適用于較小屋面一般采用卷材防水屋面，通常適用于較小屋面坡度，常用坡度為坡度，常

2、用坡度為1:81:121:81:12，因此常采用梯，因此常采用梯形屋架做為主要承重構(gòu)件。形屋架做為主要承重構(gòu)件。無檁體系屋蓋屋面構(gòu)件的種類和數(shù)量少，構(gòu)造無檁體系屋蓋屋面構(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，且屋蓋剛度簡(jiǎn)單，安裝方便，施工速度快，且屋蓋剛度大，整體性能好；但屋面自重大，常要增大大，整體性能好；但屋面自重大，常要增大屋架桿件和下部結(jié)構(gòu)的截面，對(duì)抗震也不利。屋架桿件和下部結(jié)構(gòu)的截面，對(duì)抗震也不利。有檁體系屋蓋有檁體系屋蓋有檁屋蓋結(jié)構(gòu)體系有檁屋蓋結(jié)構(gòu)體系常用于輕型屋面材料的情況。如壓型鋼板、壓型鋁合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。屋

3、架間距通常為金板、石棉瓦、瓦楞鐵皮等。屋架間距通常為6m6m；當(dāng)柱距大于或等于當(dāng)柱距大于或等于12m12m時(shí)，則用托架支承中間屋架，時(shí)，則用托架支承中間屋架，一般適用于較陡的屋面坡度以便排水，常用坡度為一般適用于較陡的屋面坡度以便排水，常用坡度為1:21:31:21:3，因此常采用三角形屋架做為主要承重構(gòu)，因此常采用三角形屋架做為主要承重構(gòu)件。當(dāng)采用較好的防水措施用壓型鋼板做屋面時(shí)，件。當(dāng)采用較好的防水措施用壓型鋼板做屋面時(shí)，屋面坡度也可做到屋面坡度也可做到1:1.21:1.2或更小，此時(shí)也可用或更小，此時(shí)也可用H H型鋼型鋼梁做為主要承重構(gòu)件。梁做為主要承重構(gòu)件。有檁體系屋蓋可供選用的屋面材

4、料種類較多，屋架間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。裝較輕便；但構(gòu)件的種類和數(shù)量多，構(gòu)造較復(fù)雜。 天窗架形式天窗架形式在工業(yè)廠房中，為了滿足采光和通風(fēng)等要求，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。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天窗的形式有縱向天窗、橫向天窗和井式天窗三種。后兩種天窗的構(gòu)造較為復(fù)雜，較少采三種。后兩種天窗的構(gòu)造較為復(fù)雜，較少采用。用。最常用的是沿房屋縱向在屋架上設(shè)置天窗架，最常用的是

5、沿房屋縱向在屋架上設(shè)置天窗架，該部分的檁條和屋面板由屋架上弦平面移到該部分的檁條和屋面板由屋架上弦平面移到天窗架上弦平面，而在天窗架側(cè)柱部分設(shè)置天窗架上弦平面，而在天窗架側(cè)柱部分設(shè)置采光窗。采光窗。天窗架支承于屋架之上，將荷載傳遞到屋架。天窗架支承于屋架之上，將荷載傳遞到屋架。 托架形式托架形式 在工業(yè)廠房的某些部位，常因放置設(shè)備或交在工業(yè)廠房的某些部位，常因放置設(shè)備或交通運(yùn)輸要求而需局部少放一根或幾根柱。這通運(yùn)輸要求而需局部少放一根或幾根柱。這時(shí)該處的屋架稱為中間屋架就需支承在時(shí)該處的屋架稱為中間屋架就需支承在專門設(shè)置的托架上。專門設(shè)置的托架上。 托架兩端支承于相鄰的柱上，跨中承受中間托架兩

6、端支承于相鄰的柱上，跨中承受中間屋架的反力。屋架的反力。 鋼托架一般做成平行弦桁架，其跨度一般不鋼托架一般做成平行弦桁架，其跨度一般不大，但所受荷載較重。鋼托架通常做在與屋大，但所受荷載較重。鋼托架通常做在與屋架大致同高度的范圍內(nèi)，中間屋架從側(cè)面連架大致同高度的范圍內(nèi)，中間屋架從側(cè)面連接于托架的豎桿，構(gòu)造方便且屋架和托架的接于托架的豎桿，構(gòu)造方便且屋架和托架的整體性、水平剛度和穩(wěn)定性都好。整體性、水平剛度和穩(wěn)定性都好。 7.2 屋面材料 7.2.1 有檁體系屋面材料 傳統(tǒng)材料：粘土瓦或水泥平瓦、石棉水泥瓦等，其尺寸較小，并且強(qiáng)度、耐久性、保溫隔熱等性能較差 現(xiàn)代材料： 壓型鋼板和夾心板 發(fā)泡水

7、泥復(fù)合板7.2.2 無檁體系屋面材料 傳統(tǒng)材料：預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板 現(xiàn)代材料：發(fā)泡水泥復(fù)合板太空板）、玻璃纖維增強(qiáng)水泥GRC板 7.3 檁條、拉條和撐桿 檁條的形式檁條的形式檁條通常是雙向彎曲構(gòu)件，分實(shí)腹式和桁架式兩檁條通常是雙向彎曲構(gòu)件，分實(shí)腹式和桁架式兩大類。后者制造費(fèi)工，應(yīng)用較少。大類。后者制造費(fèi)工，應(yīng)用較少。實(shí)腹式檁條常采用槽鋼、角鋼以及實(shí)腹式檁條常采用槽鋼、角鋼以及Z Z形和槽形冷形和槽形冷彎薄壁型鋼。彎薄壁型鋼。 槽鋼檁條應(yīng)用普遍，其制作、運(yùn)輸和安裝均較簡(jiǎn)便；槽鋼檁條應(yīng)用普遍，其制作、運(yùn)輸和安裝均較簡(jiǎn)便；但普通型鋼壁較厚，材料不能充分發(fā)揮作用，故用鋼但普通型鋼壁較厚，材料不能充

8、分發(fā)揮作用，故用鋼量較大；量較大； 薄壁型鋼檁條受力合理，用鋼量少，在材料有來源時(shí)薄壁型鋼檁條受力合理，用鋼量少，在材料有來源時(shí)宜優(yōu)先采用，但防銹要求較高。宜優(yōu)先采用，但防銹要求較高。 實(shí)腹式檁條常用于屋架間距不超過實(shí)腹式檁條常用于屋架間距不超過6m6m的廠房，其高跨的廠房，其高跨比可取比可取1/351/501/351/50。檁條的連接與構(gòu)造檁條一般可全部布置在屋架上弦節(jié)點(diǎn)上，由屋檐起沿屋架上弦等距離設(shè)置。檁條一般用檁托與屋架上弦相連，檁托用短角鋼做成，先焊在屋架上弦，然后用C級(jí)螺栓不少于2個(gè)或焊縫與檁條連接。角鋼和形薄壁型鋼檁條的上翼緣肢尖應(yīng)朝向屋脊，槽鋼檁條的槽口則可朝上，屋面坡度小時(shí)亦可

9、朝下。 在實(shí)腹式檁條之間往往要設(shè)置拉條和撐桿 ； 拉條作用： 作為檁條側(cè)向支承點(diǎn)，減小檁條在平行于屋面方向的跨度， 提高檁條的承載能力， 減少在使用和施工過程中的側(cè)向變形和扭轉(zhuǎn)； 拉條的設(shè)置： 當(dāng)檁條的跨度為46m時(shí)，宜設(shè)置一道拉條； 當(dāng)檁條的跨度為6m以上時(shí)，應(yīng)布置兩道拉條。 屋架兩坡面的脊檁須在拉條連接處相互聯(lián)系，或設(shè)斜拉條和撐桿。 拉條通常采用直徑1016mm的圓鋼制成。 撐桿主要是限制檐檁的側(cè)向彎曲，故多采用角鋼，其長(zhǎng)細(xì)比按壓桿考慮，不能大于200，并據(jù)此選擇其截面。 拉條與檁條、撐桿與檁條的連接構(gòu)造如圖所示； 圖中d 為拉條直徑。拉條的位置應(yīng)靠近檁條的上翼緣約3040mm，并用位于腹

10、板兩側(cè)的螺母將其固定于檁條的腹板上。撐桿與焊在檁條上的角鋼用級(jí)螺栓連接。7.4 屋蓋支撐 當(dāng)鋼屋蓋以平面桁架作為主要承重構(gòu)件時(shí)，各個(gè)平面桁架屋架要用各種支撐及縱向桿件系桿連成一個(gè)空間幾何不變的整體結(jié)構(gòu)，才能承受荷載。這些支撐及系桿統(tǒng)稱為屋蓋支撐。 7.4.1 屋蓋支撐的作用 （1保證屋蓋結(jié)構(gòu)空間幾何不變性和穩(wěn)定性 （2作為屋架弦桿的側(cè)向支承點(diǎn) （3承受和傳遞水平荷載 （4保證屋蓋結(jié)構(gòu)安裝質(zhì)量和施工安全7.4.2 屋蓋支撐的布置 它由上弦橫向水平支撐、下弦橫向水平支撐、下弦縱向水平支撐、垂直支撐及系桿組成 一、上弦橫向水平支撐 上弦橫向水平支撐一般布置在屋蓋兩端或每個(gè)溫度區(qū)段的兩端的兩榀相鄰屋架

11、的上弦桿之間，位于屋架上弦平面沿屋架全跨布置，形成一平行弦桁架。 它的弦桿即屋架的上弦桿，腹桿由交叉的斜桿及豎桿組成。 交叉的斜桿一般用單角鋼或圓鋼制成按拉桿計(jì)算），豎桿常用雙角鋼的T型截面。當(dāng)屋架有檁條時(shí)，豎桿由檁條兼任。 橫向水平支撐的間距不宜大于60m，當(dāng)溫度區(qū)段長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)在中部增設(shè)上下弦橫向水平支撐。 二、下弦橫向水平支撐 下弦橫向水平支撐布置在與上弦橫向水平支撐同一開間，它也形成一個(gè)平行弦桁架，位于屋架下弦平面。 其弦桿即屋架的下弦，腹桿也是由交叉的斜桿及豎桿組成，其形式和構(gòu)造與上弦橫向水平支撐相同。 三、下弦縱向水平支撐 它位于屋架下弦兩端節(jié)間處，位于屋架下弦平面端節(jié)間，沿縱向

12、柱列布置，也組成一個(gè)具有交叉斜桿及豎桿的平行弦桁架，它的端豎桿就是屋架端節(jié)間的下弦。下弦縱向水平支撐與下弦橫向水平支撐共同構(gòu)成一個(gè)封閉的支撐框架，以保證屋蓋結(jié)構(gòu)有足夠的水平剛度。 一般情況下，屋架可以不設(shè)置下弦縱向水平支撐，僅在房屋有較大起重量的橋式吊車、壁行吊車或鍛錘等較大振動(dòng)設(shè)備，以及房屋高度或跨度較大或空間剛度要求較大時(shí)，才設(shè)置下弦縱向水平支撐。此外，在房屋設(shè)有托架處，為保證托架的側(cè)向穩(wěn)定，在托架范圍及兩端各延伸一個(gè)柱間應(yīng)設(shè)置下弦縱向水平支撐。四、垂直支撐垂直支撐位于上、下弦橫向水平支撐同一開間內(nèi)，形成一個(gè)跨長(zhǎng)為屋架間距的平行弦桁架。它的上、下弦桿分別為上、下弦橫向水平支撐的豎桿，它的端

13、豎桿就是屋架的豎桿或斜腹桿）。垂直支撐中央腹桿的形式由支撐桁架的高跨比決定，一般常采用W形或雙節(jié)間交叉斜桿等形式。腹桿截面可采用單角鋼或雙角鋼形截面?？缍刃∮?0m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。當(dāng)跨度大于30m時(shí)，則在兩端和跨度1/3處分別共設(shè)四道。一般情況下，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時(shí)則在1/3跨度處共設(shè)兩道。五、系桿系桿通常在屋架兩端，有垂直支撐位置的上、下弦節(jié)點(diǎn)以及屋脊和天窗側(cè)柱位置，沿房屋縱向通長(zhǎng)布置。系桿對(duì)屋架上、下弦桿提供側(cè)向支承，因此必要時(shí)，還應(yīng)根據(jù)控制這些弦桿長(zhǎng)細(xì)比的要求按一定距離增設(shè)中間系桿。對(duì)于有檁屋蓋，檁條

14、可兼作系桿。系桿中只能承受拉力的稱為柔性系桿，設(shè)計(jì)時(shí)可按容許長(zhǎng)細(xì)比400有重級(jí)工作制吊車的廠房為350控制，常采用單角鋼或張緊的圓鋼拉條此時(shí)不控制長(zhǎng)細(xì)比）；能承受壓力的稱剛性系桿，設(shè)計(jì)時(shí)可按200控制，常用雙角鋼形或十字形截面。一般在屋架下弦端部及上弦屋脊處需設(shè)置剛性系桿，其它可設(shè)柔性系桿。7.4.3 支撐的形式、計(jì)算和連接構(gòu)造 水平支撐通常采用交叉斜桿和直桿的形式 因此橫向水平支撐可視為一平行弦桁架的交叉斜腹桿和橫腹桿，其弦桿則有屋架弦桿兼任。 縱向水平支撐可視為一平行弦桁架的交叉斜腹桿和弦桿，而屋架下弦桿則兼任桁架的橫腹桿。 斜腹桿和弦桿交角在300600 橫向水平支撐節(jié)點(diǎn)間距為屋架弦桿節(jié)

15、間距離的24倍，縱向水平支撐的寬度取屋架下弦端節(jié)間的長(zhǎng)度，為36m。 垂直支撐一般采用平行弦桁架形式，其上、下弦可兼作水平支撐的橫桿； 腹桿體系根據(jù)高和長(zhǎng)比例確定可分別采取交叉式、v式或w式 屋蓋支撐因受力較小一般不進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。其截面尺寸由桿件容許長(zhǎng)細(xì)比和構(gòu)造要求確定。交叉斜桿一般按拉桿控制，容許長(zhǎng)細(xì)比與柔性系桿相同。非交叉斜桿、弦桿等按壓桿200控制。對(duì)于跨度較大且承受墻面?zhèn)鱽砗艽蟮娘L(fēng)力的橫向水平支撐，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。 具有交叉斜腹桿的支撐桁架可按圖示計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算。在節(jié)點(diǎn)荷載W的作用下，圖中每節(jié)間僅考慮受拉斜腹桿工作，另一根虛線所示斜腹桿則假定它因屈曲退出

16、工作偏安全），這樣桁架成為靜定體系使計(jì)算簡(jiǎn)化。當(dāng)荷載反向時(shí)，兩組斜桿受力情況恰好相反。支撐以及支撐與屋架或天窗架的連接構(gòu)造如圖所示：7.5 屋架 屋架是主要承受橫向荷載作用的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件 與實(shí)腹梁相比，耗鋼量小、自重輕、剛度大以及便于根據(jù)需要制作不同的外形7.5.1 屋架的形式和選型原則 按照外形，分為三角形、梯形、拱形和平行弦四種 選型原則： 使用要求； 受力合理 便于施工7.5.2 各型屋架的特性和適用范圍(1)三角形桁架三角形桁架適用于屋面坡度較大的有檁屋蓋結(jié)構(gòu)，根據(jù)屋面的排水要求，上弦坡度一般為 i=1/21/3，跨度一般在18 24m之間。三角形桁架與柱只能做成鉸接，故房屋的橫向剛

17、度較低，且桁架弦桿的內(nèi)力變化較大，在支座處最大，跨中較小，故弦桿用同一規(guī)格截面時(shí)，其承載力不能得到充分利用。 三角形屋架的腹桿多采用芬克式,它的腹桿受力合理,且可分為兩榀小桁架運(yùn)輸,比較方便。 將三角形桁架的兩端高度改為500mm,這樣改變以后, 桁架支座處上、下弦的內(nèi)力大大減少,改善了桁架的工作情況。 (2)梯形桁架 梯形桁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，適用于屋面坡度較小的屋蓋體系。其坡度一般為 i=1/81/16?？缍瓤蛇_(dá)36m。梯形桁架與柱的連接可做成剛接也可做成鉸接。當(dāng)做成剛接時(shí)，可提高房屋的橫向剛度，因此是目前無檁體系的工業(yè)廠房屋蓋中應(yīng)用最廣的屋架形式。

18、梯形桁架的腹桿體系有人字式、再分式。 （3拱形屋架 拱形屋架適用于有檁體系屋蓋 弦桿內(nèi)力均勻，腹桿內(nèi)力較小，受力合理； 節(jié)點(diǎn)制作復(fù)雜，費(fèi)工 (4)平行弦桁架具有桿件規(guī)格統(tǒng)一、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造統(tǒng)一、便于制造等優(yōu)點(diǎn)。其上下弦桿相互平行，且可做成不同坡度。這種形式一般用于托架或支撐體系。7.5.3 屋架主要尺寸 桁架的主要尺寸包括桁架的跨度l、跨中高度h及梯形桁架的端部高度h0。 1跨度桁架的標(biāo)志跨度一般是指柱網(wǎng)軸線的橫向間距，在無檁體系屋蓋中應(yīng)與大型屋面板的寬度相適應(yīng)，一般以3m為模數(shù)。桁架的計(jì)算跨度 是指桁架兩端支座反力間的距離。當(dāng)桁架簡(jiǎn)支于鋼筋混凝土柱或磚柱上，且柱網(wǎng)采用封閉結(jié)合時(shí)，考慮桁架支座處需一

19、定的構(gòu)造尺寸，一般可取l0=l-(300-400mm) ；當(dāng)桁架支承于鋼筋混凝土柱上，而柱網(wǎng)采用非封閉結(jié)合時(shí)，計(jì)算跨度等于標(biāo)志跨度即l0=l 當(dāng)桁架與鋼柱剛接時(shí)，其計(jì)算跨度取鋼柱內(nèi)側(cè)面之間的間距。2高度高度 桁架的高度應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)、剛度和建筑等要求，以桁架的高度應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)、剛度和建筑等要求，以及屋面坡度、運(yùn)輸條件等因素確定。及屋面坡度、運(yùn)輸條件等因素確定。 桁架的最大高度取決于運(yùn)輸界限，桁架的最大高度取決于運(yùn)輸界限， 最小高度根據(jù)桁架容許撓度確定，最小高度根據(jù)桁架容許撓度確定， 經(jīng)濟(jì)高度則是根據(jù)桁架桿件的總用鋼量最少的條經(jīng)濟(jì)高度則是根據(jù)桁架桿件的總用鋼量最少的條件確定。件確定。 有時(shí)建筑高度也限

20、制了桁架的最大高度。有時(shí)建筑高度也限制了桁架的最大高度。一般情況下，桁架的高度可在如下范圍內(nèi)采用：三角形桁架高度較大，一般取跨中高度h=(1/4 1/6)l。梯形桁架的屋面坡度較平坦，當(dāng)上弦坡度為1/81/12時(shí)，跨中高度一般為(1/61/10)l?？缍却蠡蛭菝婧奢d小時(shí)取小值，跨度小或屋面荷載大時(shí)取大值。 梯形桁架的端部高度：當(dāng)桁架與柱鉸接時(shí)為1.6 2.2m，剛接時(shí)為1.8 2.4m。端彎矩大時(shí)取大值，端彎矩小時(shí)取小值。7.5.4 屋架的荷載與荷載組合 桁架上的荷載有永久荷載和可變荷載兩大類 永久荷載包括屋面材料保溫層、防水層、屋面板等和檁條、屋架、天窗架、支撐及天棚等結(jié)構(gòu)的自重； 可變荷載

21、包括屋面活荷載、風(fēng)荷載、積灰荷載、雪荷載及懸掛吊車荷載等。 風(fēng)荷載一般可不予考慮。但對(duì)瓦楞鐵等輕型風(fēng)荷載一般可不予考慮。但對(duì)瓦楞鐵等輕型屋面、開敞式房屋或風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值大于屋面、開敞式房屋或風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值大于0.49kN/m2時(shí)，應(yīng)根據(jù)房屋體形、坡度情況時(shí)，應(yīng)根據(jù)房屋體形、坡度情況及封閉狀況等，按荷載規(guī)范的規(guī)定計(jì)算風(fēng)荷及封閉狀況等，按荷載規(guī)范的規(guī)定計(jì)算風(fēng)荷載的作用。載的作用。 設(shè)計(jì)桁架時(shí)，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(jì)算桁架桿件的內(nèi)力。一般情況下，對(duì)平行弦、梯形等鋼桁架應(yīng)考慮以下三種荷載組合： 全跨永久荷載+全跨可變荷載； 全跨永久荷載+半跨可變荷載； 全跨桁架、天窗架和支撐自重

22、+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載。 用第一種荷載組合計(jì)算的桁架桿件內(nèi)力在多用第一種荷載組合計(jì)算的桁架桿件內(nèi)力在多數(shù)情況下為最不利內(nèi)力。數(shù)情況下為最不利內(nèi)力。 在后兩種荷載組合下，梯形桁架在跨中部分在后兩種荷載組合下，梯形桁架在跨中部分的斜腹桿內(nèi)力可能變號(hào)，由拉變?yōu)閴夯虿蛔兊男备箺U內(nèi)力可能變號(hào)，由拉變?yōu)閴夯虿蛔兲?hào)，但內(nèi)力可能為最大，故須給予考慮。號(hào)，但內(nèi)力可能為最大，故須給予考慮。 如果在安裝過程中，兩側(cè)屋面板對(duì)稱均勻鋪如果在安裝過程中，兩側(cè)屋面板對(duì)稱均勻鋪設(shè)，則可不考慮第三種荷載組合。設(shè)，則可不考慮第三種荷載組合。 對(duì)于屋面坡度較大和自重較輕的鋼桁架，尚對(duì)于屋面坡度較大和自重較輕的鋼桁架，尚應(yīng)

23、考慮風(fēng)荷載吸力作用的組合。應(yīng)考慮風(fēng)荷載吸力作用的組合。 屋架和支撐的自重經(jīng)驗(yàn)公式）： g0=l(KN/m2,水平投影面) 取值： 屋面荷載Q1KN/m2時(shí)輕屋蓋）， =0.01 Q=12.5KN/m2時(shí)中屋蓋）， =0.012 Q2.5KN/m2時(shí)重屋蓋）,=0.12/l+0.011 l:標(biāo)志跨度7.5.5 屋架內(nèi)力計(jì)算 基本假定： (1)桁架的各節(jié)點(diǎn)均視為鉸接； (2)桁架的所有桿件的軸線都在同一平面內(nèi)且在節(jié)點(diǎn)處交匯； (3)荷載均在桁架平面內(nèi)作用于節(jié)點(diǎn)上。 屋架上弦節(jié)點(diǎn)荷載Q按各種均布荷載對(duì)節(jié)點(diǎn)匯集計(jì)算asqasqQsh cos qh：水平分布的：水平分布的荷載荷載 qs:沿屋面坡向分沿屋

24、面坡向分布的荷載布的荷載 S：屋架間距：屋架間距 a：上弦節(jié)間的水：上弦節(jié)間的水平投影長(zhǎng)度平投影長(zhǎng)度 上弦桿受節(jié)間荷載時(shí)，應(yīng)計(jì)算局部彎矩 一般按簡(jiǎn)支梁彎矩調(diào)整系數(shù)計(jì)算： 如端節(jié)間正彎矩取:M1=0.8M0; 其他節(jié)間正彎矩和節(jié)點(diǎn)負(fù)彎矩取 M2=（-）0.8M0; 當(dāng)僅有一個(gè)節(jié)間荷載Q作用在節(jié)間中點(diǎn)時(shí)， M0=Qa/47.5.6 屋架桿件的計(jì)算長(zhǎng)度 一、屋架弦桿和單系腹桿的計(jì)算長(zhǎng)度屋（桁）架弦桿和單系腹桿計(jì)算長(zhǎng)度l0項(xiàng)次彎曲方向弦桿腹桿支座斜桿和豎桿其他腹桿1桁架平面內(nèi)ll0.8l2桁架平面外l1ll3斜平面l0.9l(1)平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度l0 x節(jié)點(diǎn)本身具有一定的剛度，節(jié)點(diǎn)不是真正

25、的理想鉸接節(jié)點(diǎn)本身具有一定的剛度，節(jié)點(diǎn)不是真正的理想鉸接點(diǎn)，而是介于剛接和鉸接之間的彈性嵌固。這種嵌固點(diǎn)，而是介于剛接和鉸接之間的彈性嵌固。這種嵌固作用提高了鉸接桿件的穩(wěn)定承載力，即可減小桿件的作用提高了鉸接桿件的穩(wěn)定承載力，即可減小桿件的計(jì)算長(zhǎng)度。節(jié)點(diǎn)上的拉桿數(shù)量相對(duì)越多，線剛度和拉計(jì)算長(zhǎng)度。節(jié)點(diǎn)上的拉桿數(shù)量相對(duì)越多，線剛度和拉力越大，則嵌固越強(qiáng)，桿件的計(jì)算長(zhǎng)度就可減小得越力越大，則嵌固越強(qiáng)，桿件的計(jì)算長(zhǎng)度就可減小得越多。多。根據(jù)研究，圖示梯形桁架的弦桿、支座豎桿和支座斜根據(jù)研究，圖示梯形桁架的弦桿、支座豎桿和支座斜桿，兩端相對(duì)約束較小，可視為鉸接，在桁架平面內(nèi)桿，兩端相對(duì)約束較小，可視為鉸

26、接，在桁架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度可取節(jié)點(diǎn)間的軸線長(zhǎng)度，即的計(jì)算長(zhǎng)度可取節(jié)點(diǎn)間的軸線長(zhǎng)度，即l0 x=l。其它腹桿，雖然在上弦節(jié)點(diǎn)處因拉桿少，嵌固作用不其它腹桿，雖然在上弦節(jié)點(diǎn)處因拉桿少，嵌固作用不大，但下弦節(jié)點(diǎn)處相連拉桿較多，且拉力大，拉桿的大，但下弦節(jié)點(diǎn)處相連拉桿較多，且拉力大，拉桿的剛度亦大，嵌固作用較大，因此取剛度亦大，嵌固作用較大，因此取l0 x=0.8l。(2)屋桁架平面外計(jì)算長(zhǎng)度l0y 桁架的弦桿在桁架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度l0y應(yīng)取弦桿側(cè)向支承點(diǎn)之間的距離l1 ，即l0yl1。 上弦桿，在有檁體系中檁條與支撐的交叉點(diǎn)不相連時(shí)(圖 b左)，取橫向水平支撐與桁架上弦交點(diǎn)間的距離，即支撐節(jié)點(diǎn)間的距

27、離; 當(dāng)檁條與支撐的交叉點(diǎn)用節(jié)點(diǎn)板焊牢時(shí)(b右)，則取檁條間的距離， 無檁體系屋蓋中的上弦桿上直接放置鋼筋混凝土大無檁體系屋蓋中的上弦桿上直接放置鋼筋混凝土大型屋面板時(shí)，若能保證大型屋面板與上弦三點(diǎn)可靠型屋面板時(shí)，若能保證大型屋面板與上弦三點(diǎn)可靠焊接，使大型屋面板能起支撐作用，可取兩塊大型焊接，使大型屋面板能起支撐作用，可取兩塊大型屋面板的寬度，即屋面板的寬度，即l0yl0y2b2b，但不大于，但不大于3m3m；若不能；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)度性系桿作用，計(jì)算長(zhǎng)度l0yl0y仍取支撐點(diǎn)間的距離。仍取支撐點(diǎn)

28、間的距離。 桁架下弦在平面外的計(jì)算長(zhǎng)度取下弦側(cè)向支承點(diǎn)間桁架下弦在平面外的計(jì)算長(zhǎng)度取下弦側(cè)向支承點(diǎn)間的距離，即下弦縱向水平支撐節(jié)點(diǎn)與系桿或系桿間的距離，即下弦縱向水平支撐節(jié)點(diǎn)與系桿或系桿間的距離的距離 當(dāng)受壓弦桿側(cè)向支承點(diǎn)間的距離l1為節(jié)間長(zhǎng)度l的兩倍，且兩節(jié)間弦桿的內(nèi)力N1N2 時(shí),其桁架平面外計(jì)算長(zhǎng)度可按下式計(jì)算：101012105 . 05 . 0)25. 075. 0(llllNNllyyy時(shí)，取且當(dāng)算的的N1為較大壓力，取正值；N2為較小壓力正或拉力負(fù)）， 再分式腹桿體系的受壓主斜桿在桁架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度亦按式7.3確定;受拉主斜桿仍取l0yl1。 再分式主斜桿在桁架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度

29、l0 x,考慮主斜桿的上段(N2段)桿件的兩端彈性嵌固作用均較差，故該段應(yīng)取節(jié)間距離，即l0 x=l;主斜桿的下段(N1段)仍取l0 x=0.8l。 由于節(jié)點(diǎn)板在桁架平面外的剛度很小，對(duì)腹桿的嵌固作用很小，故除了如上述的再分式主斜桿按式7.3計(jì)算外，其余所有腹桿在桁架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度均取l0y=l。 (3)斜平面的計(jì)算長(zhǎng)度斜平面的計(jì)算長(zhǎng)度l0 對(duì)于雙角鋼組成的十字形截面和單角鋼截對(duì)于雙角鋼組成的十字形截面和單角鋼截面腹桿，截面主軸不在桁架平面內(nèi)，桿件可面腹桿，截面主軸不在桁架平面內(nèi)，桿件可能繞截面較小主軸發(fā)生斜平面內(nèi)失穩(wěn)。此時(shí)，能繞截面較小主軸發(fā)生斜平面內(nèi)失穩(wěn)。此時(shí)，在桁架下弦節(jié)點(diǎn)處尚可起到一

30、定的嵌固作用，在桁架下弦節(jié)點(diǎn)處尚可起到一定的嵌固作用，故取腹桿斜平面的計(jì)算長(zhǎng)度故取腹桿斜平面的計(jì)算長(zhǎng)度l0=0.9l。 二、屋架交叉腹桿的計(jì)算長(zhǎng)度 平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度取為節(jié)點(diǎn)中心到交叉點(diǎn)間的距離； 平面外計(jì)算長(zhǎng)度按表7.4選用。7.5.7 屋架桿件的截面形式 根據(jù)用料經(jīng)濟(jì)、連接構(gòu)造簡(jiǎn)單和具有必要的承載能力和剛度要求來確定； 軸心受壓構(gòu)件截面宜寬肢壁薄、等穩(wěn)定性 拉、壓彎構(gòu)件應(yīng)加大彎矩作用方向的截面高度 剖分T型鋼逐步取代角鋼組合T形截面 各種截面的形式及其回轉(zhuǎn)半徑比值及用途見表7.5 7.5.7 填板的設(shè)置填板的設(shè)置為確保由兩個(gè)角鋼組成的為確保由兩個(gè)角鋼組成的T形或十字形截面桿件能形成形或十字形截

31、面桿件能形成一整體桿件共同受力，必須每隔一定距離在兩個(gè)角鋼間設(shè)置一整體桿件共同受力，必須每隔一定距離在兩個(gè)角鋼間設(shè)置填板并用焊縫連接。這樣，桿件才可按實(shí)腹式桿件計(jì)算。填板并用焊縫連接。這樣，桿件才可按實(shí)腹式桿件計(jì)算。 填板厚度同節(jié)點(diǎn)板厚； 寬度一般取4060mm； 長(zhǎng)度取：T形截面比角鋼肢寬大1015mm；十字形截面則由角鋼肢尖兩側(cè)各縮進(jìn)1015mm。 填板間距:對(duì)壓桿ld40i，對(duì)拉桿ld80i。在T 形截面中i為一個(gè)角鋼對(duì)平行于填板的自身形心軸(圖a中的1-1軸)的回轉(zhuǎn)半徑；十字形截面中i為一個(gè)角鋼的最小回轉(zhuǎn)半徑(圖b中的2-2軸)。受壓構(gòu)件兩個(gè)側(cè)向支承點(diǎn)之間的填板數(shù)不少于2個(gè)。7.5.8

32、 節(jié)點(diǎn)板的厚度節(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)，可按規(guī)范的有關(guān)規(guī)定計(jì)算其強(qiáng)度和穩(wěn)定。表7.6系根據(jù)上述計(jì)算方法編制的表格，設(shè)計(jì)時(shí)可查表確定節(jié)點(diǎn)板厚度。在同一榀桁架中，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。節(jié)點(diǎn)板的厚度對(duì)于梯形普通鋼桁架等可按受力最大的腹桿內(nèi)力確定，對(duì)于三角形普通鋼桁架則按其弦桿最大內(nèi)力確定。 7.5.9 屋架桿件的截面選擇一、截面選擇的一般原則一、截面選擇的一般原則 選擇截面時(shí)應(yīng)考慮下列要求：選擇截面時(shí)應(yīng)考慮下列要求：(1)應(yīng)優(yōu)先選用在相同截面積情況下寬肢薄壁的角鋼，應(yīng)優(yōu)先選用在相同截面積情況下寬肢薄壁的角鋼，以

33、增加截面的回轉(zhuǎn)半徑，這對(duì)壓桿尤為重要。以增加截面的回轉(zhuǎn)半徑，這對(duì)壓桿尤為重要。(2)角鋼規(guī)格不宜小于角鋼規(guī)格不宜小于L454或或L56 36 4。有螺栓。有螺栓孔時(shí)，角鋼的肢寬須滿足表孔時(shí)，角鋼的肢寬須滿足表4.9的要求。放置屋面板的要求。放置屋面板時(shí)，上弦角鋼水平肢寬須滿足擱置尺寸要求，不宜時(shí)，上弦角鋼水平肢寬須滿足擱置尺寸要求，不宜小于小于80mm 。(3)同一榀桁架的角鋼規(guī)格應(yīng)盡量統(tǒng)一，一般宜調(diào)整到不超過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)辨認(rèn)。(4)桁架弦桿一般沿全跨采用等截面，但對(duì)跨度大于24m的三角形桁架和跨度大于3

34、0m的梯形桁架，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，且只改變肢寬而保持厚度不變，以便拼接的構(gòu)造處理。二、截面計(jì)算 1、軸心拉桿可按強(qiáng)度條件確定所需的凈截面面積An，即：Areq=N/f f鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。當(dāng)采用單角鋼單面連接時(shí)，乘以0.85的折減系數(shù)。 根據(jù)Areq由附錄5、8、9選用合適的角鋼，然后按軸心受拉構(gòu)件驗(yàn)算其強(qiáng)度和剛度。 當(dāng)連接支撐的螺栓孔位于連接節(jié)點(diǎn)板內(nèi)且離節(jié)點(diǎn)板邊緣的距離沿桿件受力方向不小于100mm時(shí)，由于連接焊縫已傳遞部分內(nèi)力給節(jié)點(diǎn)板，節(jié)點(diǎn)板一般可以補(bǔ)償孔洞的削弱，故可不考慮該孔對(duì)角鋼截面的削弱。2、軸心壓桿先假定長(zhǎng)細(xì)比，求Areq、ireq、并根據(jù)這

35、些參數(shù)由型鋼表選擇合適截面，再進(jìn)行相關(guān)驗(yàn)算；單角鋼單面連接的桿件，在按軸心受力構(gòu)件計(jì)算強(qiáng)度、穩(wěn)定及連接時(shí)，鋼材和連接的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以折減系數(shù)3、壓彎或拉彎構(gòu)件通常采用試選截面，然后對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度、剛度以及彎矩作用平面內(nèi)外的穩(wěn)定驗(yàn)算；4、按剛度條件選擇截面的桿件屋架中因構(gòu)造需要而設(shè)置的桿件或內(nèi)力很小的桿件，可按剛度條件根據(jù)允許長(zhǎng)細(xì)比計(jì)算截面所需回轉(zhuǎn)半徑，并根據(jù)計(jì)算值選用合適規(guī)格型鋼。7.5.10 屋架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)一、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的一般原則：(1)、布置桁架桿件時(shí)，原則上應(yīng)使桿件形心線與桁架幾何軸線重合，以免桿件偏心受力。通常取角鋼肢背至形心距離為5mm的整倍數(shù)。當(dāng)弦桿截面沿跨度有改變時(shí)，一般應(yīng)使拼接處兩側(cè)弦桿角鋼肢背齊平，并使兩側(cè)角鋼形心線的中心線與桁架幾何軸線重合。如軸心線引起的偏心不超過較大弦桿截面高度的5%，計(jì)算中可不計(jì)由此偏心引起的彎距。節(jié)點(diǎn)處各桿件的軸線如圖所示，圖中e0按e1和e2 的平均數(shù)取5mm的倍數(shù)值，e3、e4則按角鋼形心距取5mm倍數(shù)值。 (2)根據(jù)按一定比例畫出的桿件軸線，按放大一倍的根據(jù)按一定比例畫出的桿件軸線，按放大一倍的比例尺畫出各桿件的角鋼輪廓線