1、2.1.2屋架外形和腹桿形式，2.1.2.1桁架應(yīng)用桁架是指由兩端互相連接的直桿組成的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。在大多數(shù)情況下，桁架中的構(gòu)件只承受軸向拉力或壓力。應(yīng)力在截面上分布均勻，桁架材料經(jīng)濟(jì)，結(jié)構(gòu)自重小，易于形成各種形狀以適應(yīng)不同的用途。在工業(yè)和民用建筑中，當(dāng)跨度較大時(shí)，用梁作為屋頂?shù)某兄亟Y(jié)構(gòu)是不經(jīng)濟(jì)的，所以總是用桁架。2.1.2.2桁架的形狀和腹桿的形式。屋架的形狀通常為三角形、梯形、平行弦桿和人字形。桁架的形狀取決于屋頂?shù)挠猛?、材料、?gòu)造、連接、剛度和排水坡度。在制造簡(jiǎn)單的情況下，桁架形狀應(yīng)盡可能接近其彎矩圖。腹板構(gòu)件的布置應(yīng)盡可能長(zhǎng)，而短構(gòu)件應(yīng)承受壓力。網(wǎng)絡(luò)成員的數(shù)量應(yīng)該少，總長(zhǎng)度應(yīng)該短。斜腹桿的

2、傾角一般為3060，以使荷載作用在節(jié)點(diǎn)上，避免弦桿承受局部彎矩。接頭的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單合理，便于制造。根據(jù)腹桿的排列，有不同的類(lèi)型：芬克型，其特點(diǎn)是長(zhǎng)腹桿受拉，短腹桿受壓，受力合理，應(yīng)廣泛使用。三角形屋架構(gòu)件少、節(jié)點(diǎn)少、壓桿長(zhǎng)，比芬克屋架具有更好的抗震性能，適用于跨度小于18m的屋架。單對(duì)角線，腹桿和節(jié)點(diǎn)較多，長(zhǎng)腹桿受拉，但夾角較小，適用于下弦桿帶頂棚的屋架。人字型，適用范圍：小跨度、大坡度、輕型屋面材料的檁條系統(tǒng)。特點(diǎn)：形狀和彎矩圖不合適，弦桿內(nèi)力分布不均勻，支座附近內(nèi)力大，近跨中部小，橫向剛度小。上弦桿和下弦桿的交角較小，端節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。上弦桿或下弦桿可以變成虛線或陡峭的梯形，以改善應(yīng)力和連接結(jié)

3、構(gòu)。根據(jù)腹桿布置，有人字形和2個(gè)梯形屋架，其特點(diǎn)是腹桿總長(zhǎng)短，節(jié)點(diǎn)少。根據(jù)由對(duì)角線和弦組成的支承點(diǎn)，可分為兩種類(lèi)型：底部支承和頂部支承。自上而下，自下而上，2-梯形屋架，細(xì)分，特點(diǎn)：可以避免節(jié)點(diǎn)之間的直接荷載(非節(jié)點(diǎn)荷載)。單斜桿型的特點(diǎn)：大部分腹桿受壓，桿件數(shù)量多，總長(zhǎng)度大，應(yīng)用少。特征形狀接近彎矩圖，弦的內(nèi)力沿跨度均勻分布，材料經(jīng)濟(jì)，用途廣泛。適用范圍適用于屋面坡度較緩、跨度較大的無(wú)檁條屋面結(jié)構(gòu)。屋架高度梯形屋架的中間高度一般為(1/101/8)L，剛與柱連接的梯形屋架的端部高度一般為(1/161/12)L，通常取2 . 02 . 5米。對(duì)于與柱鉸接的梯形屋架，端部高度可根據(jù)中跨經(jīng)濟(jì)高度和

4、上弦坡度確定。3.人字桁架上下弦可以平行，坡度為1/201/10，節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)相對(duì)統(tǒng)一；上弦桿和下弦桿可以具有不同的斜度，或者下弦桿具有一部分水平截面以改善屋架的應(yīng)力。一般情況下，中跨高度為2 . 02 . 5米，當(dāng)跨度超過(guò)36米時(shí)，可采用較大的高度，但不應(yīng)超過(guò)3米。端部高度通常為跨度的1/181/12。4.具有平行弦桿的屋架的上弦桿和下弦桿是水平的，并且桿和節(jié)點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)化的并且易于制造。屋架形狀不接近彎矩分布圖，弦桿內(nèi)力分布不均勻。通常用于支架和支撐系統(tǒng)。確定桁架形式的2.1.2.3原則：1 .為滿足使用要求，屋架的形狀應(yīng)與屋面材料的排水要求相適應(yīng)。三角形屋架：適用于波紋石棉瓦和波紋鐵皮交叉腹板構(gòu)

5、件主要用于支撐可能從不同方向受力的系統(tǒng)。細(xì)分網(wǎng)成員，交叉網(wǎng)成員，3。制造簡(jiǎn)單，運(yùn)輸安裝方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，構(gòu)件的夾角為3060度；桿和節(jié)點(diǎn)的數(shù)量很少；桿件尺寸均勻，節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)均勻，分段制作，便于運(yùn)輸和安裝；4.綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果好，桁架主要尺寸2.1.2.4確定，即屋架跨度L和高度H，L根據(jù)用途和工藝要求確定；h由經(jīng)濟(jì)條件、剛度條件、運(yùn)輸限制、屋頂坡度和其他因素決定。三角形：H(1/61/4)L梯形屋架：中間為H(1/101/6)L，末端為H0(1/161/10)L(通常為1.8-2.1米)。鋼屋蓋由屋頂、屋架和支撐組成。2.1.3屋頂支撐，其他：支架、天窗、檁條等。房屋橫向剛度大，整體性和耐久性好；

6、屋面板自重，屋面和下部結(jié)構(gòu)使用大量材料，不利于抗震。屋架間距靈活，構(gòu)件重量輕，施工安裝方便；屋頂構(gòu)件很多，整體剛度差。一般用于預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板和其他重型屋面，屋面板直接放置在屋架上。常用于輕型屋面材料的情況。平面屋架在屋架平面外剛度和穩(wěn)定性差，不能承受水平荷載。因此，為了使屋架結(jié)構(gòu)具有足夠的空間剛度和穩(wěn)定性，有必要在屋架之間設(shè)置支撐系統(tǒng)。上弦桿水平支撐下弦桿水平支撐下弦桿垂直支撐拉桿，組成，檁條屋面板，圖216屋頂支撐功能示意圖，1。確保屋頂結(jié)構(gòu)的幾何穩(wěn)定性。幾何變形屋架傾斜，幾何不變屋架穩(wěn)定，2.1.3.1屋頂支撐功能，2。為了確保屋頂?shù)膭傂院涂臻g完整性，橫向水平支撐是水平放置(或接近

7、水平放置)的桁架，支撐是柱或垂直支撐。縱向水平支撐：提高屋架的面內(nèi)(橫向)抗彎剛度，使框架協(xié)同工作，形成空間整體性，減少橫向水平荷載下的變形。為弦桿提供適當(dāng)?shù)臋M向支撐點(diǎn)可用作屋架弦桿的橫向支撐點(diǎn)，減少弦桿超出屋架平面的計(jì)算長(zhǎng)度，確保上弦桿在壓力下的橫向穩(wěn)定性，并保持下弦桿在張力下有足夠的橫向剛度。4.承擔(dān)并傳遞水平荷載，如風(fēng)荷載傳遞、吊機(jī)水平荷載和地震荷載。5.安裝時(shí)保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和方便性；2.支撐的布置，上弦水平支撐一般應(yīng)設(shè)置在房屋兩端或縱向溫度段兩端的第一柱或第二柱之間，最大間距為60m否則，應(yīng)在中間添加一個(gè)或多個(gè)支架。有時(shí)可以布置在第二根柱子之間，但第一根柱子之間應(yīng)設(shè)置剛性拉桿，以支撐

8、端部屋架并傳遞端墻的風(fēng)力。1)上弦桿橫向水平支撐，2)下弦桿橫向水平支撐，當(dāng)跨度為L(zhǎng)18m時(shí)；配備起重能力大于5噸的吊機(jī)；大型振動(dòng)設(shè)備安裝在車(chē)間內(nèi)。與上弦橫向水平支撐設(shè)置在同一根柱子之間。但是，當(dāng)屋架跨度相對(duì)較小(18米)且沒(méi)有起重機(jī)或其他振動(dòng)設(shè)備時(shí)，可不提供下弦橫向水平支撐。3)縱向和橫向支撐。當(dāng)房屋較高、跨度較大、空間剛度較高時(shí)，有支架支撐中間屋架，或重型或大噸位的中間工作橋式起重機(jī)或壁式起重機(jī)，或鍛錘等大型振動(dòng)設(shè)備；應(yīng)在屋架端部節(jié)間平面設(shè)置縱向水平支撐。一般情況可以省略。當(dāng)屋架間距為12m時(shí)，通常布置在屋架下弦的平面內(nèi)。當(dāng)屋架間距為12m時(shí)，應(yīng)布置在屋架的上弦平面內(nèi)。豎向支撐與屋架的上下

9、弦水平支撐連接梯形屋架無(wú)跨度，兩端各設(shè)一個(gè)。如果有支架，應(yīng)該用支架代替。豎向支撐和上下弦橫向水平支撐設(shè)置在同一立柱之間。拉桿，功能：安裝時(shí)，拉桿可以保證所有沒(méi)有橫向水平支撐的屋架穩(wěn)定在上弦桿和屋架的平面之外，第一根立柱之間的剛性拉桿可以將山墻的風(fēng)荷載傳遞給橫向水平支撐。分類(lèi)：剛性系桿(可承受拉力和壓力)和柔性系桿(只能承受拉力)。設(shè)置：上弦桿和下弦桿一般設(shè)置在豎向支撐平面內(nèi)；屋面節(jié)點(diǎn)和主支撐節(jié)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置剛性拉桿，天窗側(cè)柱和下弦桿跨度的中間或附近應(yīng)設(shè)置柔性拉桿。當(dāng)屋架的橫向支撐布置在末端的第二根柱子之間時(shí)，第一根柱子之間的所有系桿應(yīng)為剛性系桿。2.1.3.3屋頂支撐桿和支架的計(jì)算原理，屋頂桁架支架

10、是平行弦桿桁架，其弦桿也可以作為支撐桁架的弦桿，斜腹桿一般是交叉的，與弦桿相交的角度在30到60之間。橫向水平支撐節(jié)點(diǎn)間距通常為屋架上弦節(jié)點(diǎn)間距的24倍，縱向水平支撐寬度約為6m。支撐中的交叉斜桿和柔性系桿是根據(jù)系桿設(shè)計(jì)的，通常由單角鋼制成；非交叉對(duì)角線、弦桿、橫桿和剛性拉桿的設(shè)計(jì)應(yīng)采用雙角鋼制成的丁字截面或十字形截面，橫桿和剛性拉桿一般采用十字形截面，使其在兩個(gè)方向上具有同等的穩(wěn)定性。屋頂支撐承受的應(yīng)力較小，截面尺寸通常由構(gòu)件的允許長(zhǎng)細(xì)比和結(jié)構(gòu)要求決定。荷載計(jì)算剛架內(nèi)力計(jì)算、計(jì)算原理、計(jì)算單元、簡(jiǎn)化、單層建筑結(jié)構(gòu)、平面框架、永久荷載(恒載)、屋面檁條恒載、其他構(gòu)件自重和圍護(hù)結(jié)構(gòu)自重?？勺兒奢d

11、(活載)屋頂活載、雪荷載、灰塵荷載、風(fēng)荷載和起重機(jī)荷載3。建筑荷載、荷載計(jì)算、風(fēng)荷載：標(biāo)準(zhǔn)值：Z風(fēng)壓高度變化系數(shù)S形狀系數(shù)Z風(fēng)振系數(shù)風(fēng)荷載的標(biāo)準(zhǔn)值Wk沿垂直于建筑表面的方向作用，為方便起見(jiàn)，將其投影在水平面上。剛架計(jì)算單元的寬度b和跨度方向長(zhǎng)度h范圍內(nèi)的風(fēng)荷載合力為：投影在水平面上的Po值為：為了簡(jiǎn)化計(jì)算，引入等效慣性矩，將格構(gòu)柱和屋架轉(zhuǎn)化為實(shí)心腹桿進(jìn)行內(nèi)力分析。等效慣性矩：在剛架內(nèi)力計(jì)算中，a和a是格構(gòu)柱兩條腿(或屋架上弦桿和下弦桿)的截面積x，以及兩條腿(屋架上弦桿和下弦桿)的截面質(zhì)心到格構(gòu)柱截面中性軸的距離。反映剪力和幾何形狀的修正系數(shù)。=0.9平行弦=0.8上弦斜率i=0.1=0.7上

12、弦斜率i=0.125，對(duì)于屋架，其等效慣性矩為：h為上弦和下弦截面質(zhì)心之間的距離。當(dāng)屋架尺寸未確定時(shí)，等效慣性矩可通過(guò)以下公式估算。屋頂荷載作用下Mmax簡(jiǎn)支屋架的跨中彎矩。f弦抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。內(nèi)力分析：根據(jù)疊加原理，只需要對(duì)幾種基本類(lèi)型進(jìn)行內(nèi)力分析。單跨剛架：(1)永久荷載；(2)屋面活載；(3)左風(fēng)(右風(fēng)載荷)；(4)起重機(jī)左(右)制動(dòng)力；(5)起重機(jī)小車(chē)接近左側(cè)(右側(cè))時(shí)的重力。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中可能同時(shí)出現(xiàn)的荷載、承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)以及組合規(guī)則，將荷載效應(yīng)組合起來(lái)，并取最不利組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。內(nèi)力組合的原則，對(duì)于一般剛(架)

13、架，在設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)承臺(tái)的極限狀態(tài)(1)基本假設(shè)是荷載通常集中在節(jié)點(diǎn)上，假設(shè)屋架的每個(gè)桿件都是一個(gè)理想的直桿，每個(gè)桿件的軸線在同一平面上，在節(jié)點(diǎn)的中心相交，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是一個(gè)理想的鉸鏈，忽略了實(shí)際節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的二次應(yīng)力。(2)節(jié)間荷載引起的局部彎矩除了將節(jié)間荷載分配給相鄰節(jié)點(diǎn)外，還應(yīng)計(jì)算節(jié)間荷載引起的局部彎矩。(3)內(nèi)力計(jì)算和荷載組合全跨恒載全跨活載：即全跨永久荷載全跨屋面活載或雪荷載(以較大者為準(zhǔn))全跨灰塵荷載吊機(jī)荷載。全跨恒載和半跨活載：即全跨永久荷載、半跨屋面活載(或半跨雪荷載)、半跨灰塵荷載和吊機(jī)荷載。對(duì)于帶有大型混凝土屋面板的屋架，應(yīng)考慮安裝期間可能的半跨荷載：即屋架、支架和天窗的活載。屋架

14、的上弦桿和下弦桿以及支座附近的腹桿在作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生最不利的桿件內(nèi)力；中跨附近的腹桿可由兩種荷載組合控制。中間腹桿：兩端或一端嵌入程度較大，被認(rèn)為是彈性嵌入。Lox=0.8l，(1)在桁架平面內(nèi)，a .弦桿、支撐斜桿和支撐豎桿：它們的線剛度較大，但兩端節(jié)點(diǎn)的埋置程度較低，因此它們被視為兩端鉸接構(gòu)件。Lox=l，2.3.2鋼筋的計(jì)算長(zhǎng)度和允許長(zhǎng)細(xì)比，1。下弦桿計(jì)算長(zhǎng)度：取縱向和水平支撐節(jié)點(diǎn)與系桿之間或系桿之間的距離。腹桿：由于節(jié)點(diǎn)的平面外剛度很小，對(duì)構(gòu)件的嵌固作用很小，所以腹桿兩端被視為鉸接，所以lOy=l，(2)在桁架平面外，它取決于弦桿橫向支撐點(diǎn)之間的距離。上弦桿，無(wú)檁條方案：有檁條方案：能保證

15、兩塊屋面板在三點(diǎn)焊接上弦桿時(shí)的寬度，Loy=L1 (L13m)，L1。當(dāng)檁條與支撐點(diǎn)交叉和斷開(kāi)時(shí)：lOy=l1當(dāng)檁條與支撐點(diǎn)交叉和連接時(shí)：lOy=l1/2，由單側(cè)連接的單角鋼和雙角鋼組成的十字形桿件受力后可能會(huì)失去對(duì)角穩(wěn)定性。由于兩端節(jié)點(diǎn)有一定的嵌入作用，斜面的計(jì)算長(zhǎng)度略有減小(除支撐斜桿和支撐豎桿外)，l0=0.9l (4)當(dāng)其他桁架受壓弦的橫向支撐點(diǎn)之間的距離為節(jié)間長(zhǎng)度的兩倍，且兩個(gè)截面之間的弦的內(nèi)力不相等時(shí)，桁架平面外弦的計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)按以下公式計(jì)算：其中：Nl為較大壓力，計(jì)算時(shí)取正值；N2較小的壓力或拉力，在計(jì)算時(shí)，取正壓力和負(fù)拉力，但不小于0.5升，(3)斜平面內(nèi)腹桿的計(jì)算長(zhǎng)度，而在確定

16、桁架弦桿和單個(gè)腹桿的長(zhǎng)細(xì)比時(shí)，計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)按下表采用。l分量的幾何長(zhǎng)度(節(jié)點(diǎn)中心之間的距離)；l1桁架弦桿橫向支撐點(diǎn)之間的距離；2.鋼筋的允許長(zhǎng)細(xì)比為系桿和壓桿規(guī)定了允許長(zhǎng)細(xì)比。2.3.3鋼筋的截面形式，對(duì)于軸向受壓鋼筋，建議使鋼筋對(duì)兩個(gè)主軸具有相似的穩(wěn)定性，即使兩個(gè)方向的長(zhǎng)細(xì)比接近相等?；旧?，鋼筋采用兩種角鋼組成的丁字截面或橫剖面，雙角鋼組成的丁字截面也可以用工字鋼制成的丁字截面代替。單角鋼可用于應(yīng)力較小的小鋼筋。當(dāng)=，可以使用兩個(gè)等邊角鋼截面或TM截面；通常采用不等角鋼短腿連接截面，或TW截面來(lái)滿足長(zhǎng)細(xì)比要求。當(dāng)有節(jié)間荷載時(shí)，可采用不等角鋼長(zhǎng)肢連接或TN截面。當(dāng)沒(méi)有節(jié)間荷載時(shí)，宜采用短肢不等角鋼連接的截面；下弦桿：受力較小的腹桿(如次梁等次梁)可