鋼結(jié)構(gòu)廠房

1、第1章 單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),1.1　廠房結(jié)構(gòu)的形式與布置,1.1.1　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1.1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(dòng)梁（或制動(dòng)桁架） 墻架,廠房結(jié)構(gòu)演示,,1——屋架2——托架3——上弦橫向支撐4——制動(dòng)桁架5——橫向平面

2、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1.1廠房結(jié)構(gòu)示例,1.1.2　廠房結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)步驟確定廠房的功能：由工藝要求和建筑要求確定建筑方案。結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：結(jié)構(gòu)方案布置——荷載的計(jì)算——內(nèi)力分析——構(gòu)件的設(shè)計(jì)——施工圖1.1.3柱網(wǎng)和溫度伸縮縫的布置 1.1.3.1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)合理的要求 符合柱

3、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L≤18m時(shí)，其跨度宜采用3m的倍數(shù)；當(dāng)廠房跨度L＞18m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

4、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）。,1.1.3.2　溫度伸縮縫布置廠房平面尺寸較大時(shí)，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。

5、 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1.1,1.2　廠房結(jié)構(gòu)的框架形式,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(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

6、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(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,,1.2.1　橫向框架主要尺寸和計(jì)算簡(jiǎn)圖 1.2.1.1　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

7、 (1.1)式中　—橋式吊車的跨度；S—由吊車梁軸線至上段柱軸線的距離（圖1.4），應(yīng)滿足下式要求： （1.2）B—吊車橋架懸伸長(zhǎng)度，可由行車樣本查得；D—吊車外緣和柱內(nèi)邊緣之間的必要空隙：當(dāng)?shù)踯嚻鹬亓坎淮笥?00KN時(shí)，不宜小于80mm；當(dāng)?shù)踯嚻鹬亓看笥诨虻扔?50KN時(shí)，不宜小于100mm；當(dāng)在吊車和柱之

8、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。 —地面至吊車軌頂?shù)母叨龋晒に囈鬀Q定； —吊車軌頂至屋架下弦底面的距離,1.2.1.2　計(jì)算簡(jiǎn)圖

9、單層廠房框架是由柱和屋架（橫梁）組成，各個(gè)框架之間有屋面板或檁條、托架、屋蓋支撐等縱向構(gòu)件相互連接在一起，故框架實(shí)際上是空間工作的結(jié)構(gòu)，應(yīng)按空間工作計(jì)算才比較合理和經(jīng)濟(jì)，但由于計(jì)算較繁，工作量大，所以通常均簡(jiǎn)化為單個(gè)的平面框架（圖1.5）來(lái)計(jì)算。橫向框架的計(jì)算簡(jiǎn)圖 有兩種類型，分為柱頂鉸接和柱頂剛接 橫向框架的計(jì)算高度取值分為四種情況，詳見(jiàn)圖1.6框架的計(jì)算跨度L（或L1、L2）取為兩上柱由線之間的距離。,1.2.2　橫向框架的荷

10、載和內(nèi)力 1.2.2.1　荷載作用在橫向框架上的荷載可分為永久荷載和可變荷載兩種。永久荷載有：屋蓋各級(jí)組織主、柱、吊車梁系統(tǒng)、墻架、墻板及設(shè)備管道和的自重。這些重量可參考有關(guān)資料、表格、公式進(jìn)行估計(jì)?？勺兒奢d有：風(fēng)、雪荷載、積灰荷載、屋面均布活荷載、吊車荷載、地震荷載等。這些荷載可由荷載規(guī)范和吊車規(guī)格查得。1.2.2.2　內(nèi)力分析和內(nèi)力組合框架內(nèi)力分析可按結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法進(jìn)行，也可利用現(xiàn)成的圖表或計(jì)算機(jī)程序分析框架內(nèi)力。,為了

11、計(jì)算框架構(gòu)件截面，必須將框架在各種荷載作用下所產(chǎn)生的內(nèi)力進(jìn)行最不利組合。列出上、下段柱的上下端截面中的彎矩M、軸向力N和剪力V。此外還包括柱腳錨固螺栓的計(jì)算內(nèi)力。每個(gè)截面必須組合出＋Mmax和相應(yīng)的N、V；－Mmax和相應(yīng)的N、V；Nmax和相應(yīng)的M、V。對(duì)柱腳錨栓則應(yīng)組合出可能出現(xiàn)的最大拉力：即Mmax和相應(yīng)的N、V；－Mmax和相應(yīng)的N、V。柱與屋架剛接時(shí)，應(yīng)對(duì)橫梁的端彎矩和相應(yīng)的剪力進(jìn)行組合。最不利組合可分為四組：第一組組合

12、使屋架下弦桿產(chǎn)生最大壓力[圖1.7(a)]；第二組組合使屋架上弦桿產(chǎn)生最大壓力，同時(shí)也使下弦桿產(chǎn)生最大拉力[圖1.7(b)]；第三、四組組合使腹桿產(chǎn)生最大拉力或最大壓力[圖1.7(c)、(d)]。,在內(nèi)力組合中，采用簡(jiǎn)化規(guī)則由可變荷載效應(yīng)控制的組合：當(dāng)只有一個(gè)可變荷載參與組合時(shí)，組合值系數(shù)取1.0，即：恒＋可變荷載；當(dāng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上可變荷載參與組合時(shí)，組合值系數(shù)取0.9，即：恒＋0.9（可變荷載1＋可變荷載2）。在地震區(qū)應(yīng)參照《建筑抗

13、震設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行偶然組合。對(duì)單層吊車的廠房，當(dāng)對(duì)采用兩臺(tái)及兩臺(tái)以上吊車的豎向和水平荷載組合時(shí)，應(yīng)根據(jù)參與組合的吊車臺(tái)數(shù)及其工作制，乘以相應(yīng)的折減系數(shù),1.2. 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。詳見(jiàn)圖1.8,1.3　支撐體系,平面屋架在屋架平面外的剛度和穩(wěn)定性很差，不能承受水平荷載。因此，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)。 （圖1.9）。廠房支撐體系可分為屋蓋支撐

14、和柱間支撐兩部分：,,1.3.1屋蓋支撐的種類和作用 1.3.1.1屋蓋支撐的種類1.3.1.2屋蓋支撐的作用保證屋蓋的整體性，提高空間剛度僅由平面桁架、檁條及屋面材料組成的屋蓋結(jié)構(gòu)，是一個(gè)不穩(wěn)定的體系，如果將某些屋架在適當(dāng)部位用支撐連系起來(lái)，成為穩(wěn)定的空間體系，其余屋架再由檁條或其他構(gòu)件連接在這個(gè)空間穩(wěn)定體系上，就保證了整個(gè)屋蓋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。,組成,,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系桿,

15、避免壓桿側(cè)向失穩(wěn)，防止拉桿產(chǎn)生過(guò)大的振動(dòng)支撐可作為屋架弦桿的側(cè)向支撐點(diǎn)，減小弦桿出平面外的計(jì)算長(zhǎng)度。承擔(dān)和傳遞水平荷載（如縱向和橫向風(fēng)荷載、懸掛吊車水平荷載和地震作用等）保證結(jié)構(gòu)安裝時(shí)的穩(wěn)定與方便屋蓋的安裝首先用支撐將兩相鄰屋架連系起來(lái)組成一個(gè)基本空間穩(wěn)定體，在此基礎(chǔ)上即可順序進(jìn)行其他構(gòu)件的安裝。,1.3.2屋蓋支撐的布置 1.3.2.1上弦橫向支撐 （見(jiàn)圖1.10）組成 ：屋架上弦、斜向桿件、檁條、系桿 作用： 保證

16、屋架側(cè)向剛度和屋蓋的空間剛度，減小上弦在平面外計(jì)算長(zhǎng)度，承受和傳遞端墻的風(fēng)荷載。 布置： 端部第一或第二開(kāi)間。當(dāng)布置在第二開(kāi)間時(shí)，端屋架需與橫向支撐用系桿剛性連接，確保端屋架的穩(wěn)定和風(fēng)荷載傳遞。（有時(shí)因天窗架從第二開(kāi)間起設(shè)。） 橫向支撐間距大于60m時(shí)，中間增設(shè)。 屋面為大型屋面板，且屋面板有三點(diǎn)與屋架上弦牢固連接時(shí)，可不設(shè)。但一般高空作業(yè)較難保證，還是設(shè)上弦橫向支撐，大型屋面板起系桿的作用。有天窗架時(shí)，上弦橫向支撐仍需布置。,

17、1.3.2.2下弦橫向水平支撐（見(jiàn)圖1.10）組成：屋架下弦桿、斜桿、系桿 作用： 山墻抗風(fēng)柱的支點(diǎn)，承受并傳遞水平風(fēng)荷載、懸掛吊車的水平力和地震引起的水平力，減小下弦的平面外計(jì)算長(zhǎng)度，減小下弦的振動(dòng)。 布置： 屋架跨度大于18m時(shí)屋架下弦設(shè)有懸掛吊車時(shí) 抗風(fēng)柱支承在屋架下弦時(shí) 屋架下弦設(shè)通長(zhǎng)縱向支撐時(shí)，宜設(shè)屋架下弦橫向支撐,圖1.10上弦橫向水平支撐和下線橫向水平支撐,1.3.2.3下弦縱向水平支撐（見(jiàn)圖1.11）

18、組成：系桿、斜桿作用：增加屋蓋空間剛度，承受和傳遞吊車橫向水平制動(dòng)力。布置：屋架兩邊，與橫向支撐形成封閉框。 有重級(jí)工作制吊車或起重量較大的中、輕工作制吊車時(shí)，有振動(dòng)設(shè)備、屋架下弦有吊軌、有托架時(shí)，房屋跨度較大、空間剛度要求較高時(shí)，均需設(shè)置下弦縱向水平支撐,1.3.2.3垂直支撐（見(jiàn)圖1.12）組成：系桿、斜桿 作用：使相鄰屋架形成幾何不變的空間體系，保證側(cè)向穩(wěn)定。 布置位置：設(shè)有上弦橫向支撐的開(kāi)間內(nèi)，每隔4

19、～5個(gè)開(kāi)間布置一道。 布置原則:      （1）梯形或平行弦屋架 無(wú)天窗，跨度l30m，布置在屋架兩端、跨度l/3處 。,有天窗、跨度l<30m，布置在屋架兩端、跨中、天窗架兩端 。 有天窗、跨度l<30m，布置在屋架兩端、跨度l/3處、天窗架兩端 。        （2）三角形屋架 跨度小于18m時(shí)，布置在屋架

20、中間 。 跨度大于18m時(shí)，一般視具體情況布置兩道 。,圖1.11下弦縱向水平支撐,下弦縱向水平支撐,圖1.12　垂直支撐的布置和形式,1.3.2.4垂直支撐作用：在無(wú)支撐的開(kāi)間處，保證屋架的側(cè)向穩(wěn)定，減小弦桿的計(jì)算長(zhǎng)度，傳遞水平荷載。 布置： 豎向支撐平面內(nèi)設(shè)通長(zhǎng)系桿。 水平橫向支撐設(shè)在第二開(kāi)間時(shí)，端屋架需與第二榀屋架用剛性系桿連接，其余設(shè)置剛性或柔性系桿均可。 屋脊節(jié)點(diǎn)、屋架支座節(jié)點(diǎn)設(shè)置剛性系桿。系桿分剛性和柔性,1

21、.3.3柱間支撐 1.3.3.1柱間支撐的作用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(diǎn)，減少柱在框架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度。1.3.3.2柱間支撐的布置位置與原則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。上層支撐上層柱間支撐又分為兩層，第一

22、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，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)踯囄恢酶叨囬g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

23、)]，以免傳力路程太長(zhǎng),1.4　屋蓋結(jié)構(gòu),1.4.1屋蓋結(jié)構(gòu)體系1.4.1.1　屋蓋結(jié)構(gòu)體系無(wú)檁屋蓋:無(wú)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。 形式與布置:見(jiàn)圖1.14組成：屋架、天窗架、支撐（水平支撐、垂直支撐）、大型屋面板 傳力路線：屋面荷載 大型屋面板 屋架（或天窗架）特點(diǎn)：屋蓋剛度大、整體性好、施工方便，但自重大、抗震性能差?？捎糜谖菁芷露容^小的屋蓋。,,

24、,,圖1.14無(wú)檁屋蓋形式與布置,有檁屋蓋形式和布置：見(jiàn)圖1.15                               

25、       組成：輕質(zhì)屋面板、檁條、拉條、支撐、屋架傳力路線：屋面荷載 屋面板 檁條 屋架特點(diǎn)：屋面材料輕，整體性、剛度差些，有拉條（甚至斜拉條、撐桿等）、構(gòu)造較復(fù)雜?？捎糜谖菁芷露容^大的屋蓋。拉條的作用:減小檁條的側(cè)向變形和扭轉(zhuǎn)，一般設(shè)在檁條腹桿受壓區(qū)域。有檁屋蓋的單層廠房的吊裝過(guò)程動(dòng)畫(huà),,,,,圖1.15

26、有檁屋蓋形式與布置,1.4.1.2　屋架的形式 確定屋架形式的原則：1.滿足使用要求：屋架外形應(yīng)與屋面材料的排水要求相適應(yīng)。2.滿足經(jīng)濟(jì)要求屋架外形應(yīng)盡量和彎矩圖接近，使上下弦桿 內(nèi)力沿跨度方向分布較均勻，腹桿受力較?。桓箺U的布置宜使短桿受壓，長(zhǎng)桿受拉；荷載布置在節(jié)點(diǎn)上，減少弦桿局部受彎。3.滿足制造、安裝和運(yùn)輸要求構(gòu)造簡(jiǎn)單，桿件夾角30°～60°；桿件與節(jié)點(diǎn)數(shù)量少；分段制造，便于運(yùn)輸與安裝；

27、,屋架外形常用的有三角形、梯形、平行弦和人字形等。 1．三角形屋架類型：芬克式： 特點(diǎn)：長(zhǎng)腹桿受拉，短腹桿受壓，受力合理，應(yīng) 用廣泛。,人字式：,特點(diǎn)：桿件數(shù)量少，節(jié)點(diǎn)數(shù)量少，受壓桿較長(zhǎng)，但抗震性能優(yōu)于芬克式屋架，適用于跨度小于18m的屋架。,單斜式：,腹桿和節(jié)點(diǎn)數(shù)量較多，長(zhǎng)腹桿受拉，但夾角小，適用于下弦設(shè)置天棚的屋架。,三角形屋架的特點(diǎn)：外形和彎矩圖不相適應(yīng)，弦桿內(nèi)力分布不均勻，近支座處內(nèi)力大，近跨中處小，

28、橫向剛度小。上下弦交角小，端節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜。可將上弦或下弦改變?yōu)檎劬€形或陡坡梯形，以改善受力和節(jié)點(diǎn)構(gòu)造。三角形屋架適用范圍：跨度小，坡度大、采用輕型屋面材料的有檁體系。2.梯形屋架類型人字式:按支座斜桿與弦桿組成的支承點(diǎn)在下弦或在上弦又可分為下承式和上承式兩種。,特點(diǎn)：腹桿總長(zhǎng)度短，節(jié)點(diǎn)少。再分式,特點(diǎn)：可避免節(jié)間直接受荷（非節(jié)點(diǎn)荷載）。,單斜桿式,特點(diǎn)：多數(shù)腹桿受壓，桿件數(shù)量多，總長(zhǎng)大，應(yīng)用少。,梯形屋架的特點(diǎn)：外形和彎矩圖

29、比較接近，弦桿內(nèi)力沿跨度分布較均勻，用料經(jīng)濟(jì)，應(yīng)用廣泛。梯形屋架的適用范圍:適用于屋面坡度平緩且跨度較大時(shí)的無(wú)檁屋蓋結(jié)構(gòu)。梯形屋架的屋架高度：梯形屋架的中部高度一般為（1/10～1/8）L，與柱剛接的梯形屋架，端部高度一般為（1/16～1/12）L，通常取為2.0～2.5m。與柱鉸接的梯形屋架，端部高度可按跨中經(jīng)濟(jì)高度和上弦坡度決定。3.人字形桁架（見(jiàn)圖1.16）上、下弦可以具有不同坡度或下弦有一部分水平段，以改善屋架受力情況。

30、上、下弦可為平行，坡度為1/20～1/10，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造較為統(tǒng)一；,跨中高度一般為2.0～2.5m，跨度大于36m時(shí)可取較大高度但不宜超過(guò)3m；端部高度一般為跨度的1/18～1/12。4.平行弦屋架(見(jiàn)圖1.16)上、下弦桿水平，桿件和節(jié)點(diǎn)規(guī)格化、便于制造。 屋架的外形和彎矩圖分布不接近，弦件內(nèi)力分布不均勻。 一般用于托架和支撐體系,,1.4.1.3　托架、天窗架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，其腹桿采帶

31、去桿的人字形體系。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(jì)要求以及有利于節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的原則來(lái)決定。為了采光和通風(fēng)的要求，廠房中常設(shè)置天窗。天窗的形式可分為縱向開(kāi)窗、橫向開(kāi)窗和井式天窗等。一般采用縱向天窗。,1.4.3　簡(jiǎn)支屋架設(shè)計(jì) 1.4.3.1　屋架的內(nèi)力分析屋架上的荷載包括恒載、活荷載、雪荷載、風(fēng)荷載、積灰荷載及懸掛荷載等。（1）基本假定： 通常將荷

32、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。,（3）內(nèi)力計(jì)算與荷載組合① 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（取較大值）+全跨積灰荷載+懸掛吊車荷載。② 全跨恒載+半跨活載：即全跨永久荷載+半跨屋面活載（或半跨雪荷載

33、）+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(shí)可能的半跨荷載：即屋架、支撐和天窗自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載。 ③對(duì)輕質(zhì)屋面材料的屋架，一般應(yīng)考慮負(fù)風(fēng)壓的影響。 ④輕屋面的廠房，當(dāng)?shù)踯嚻鹬亓浚≦≥300kN）應(yīng)考慮按框架分析求得的柱頂水平力是否會(huì)使下弦內(nèi)力增加或引起下弦內(nèi)力變號(hào)。,1.4.3.2　桿件的計(jì)算長(zhǎng)度和容許長(zhǎng)細(xì)比 1. 桿件的計(jì)算長(zhǎng)度確定桁架弦桿和單系腹桿的長(zhǎng)細(xì)比時(shí)，其計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)按

34、表1.2規(guī)定采用。 桁架弦桿和單系腹桿的計(jì)算長(zhǎng)度　　　　表1.2,— 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；,(1)在桁架平面內(nèi)(見(jiàn)下圖)弦桿、支座斜桿、支座豎桿：本身線剛度大，且兩端相連的拉桿少，兩端節(jié)點(diǎn)嵌固程度較低，視為兩端鉸接桿件。 lox = l中間腹桿：兩端或一端嵌固程度較大，節(jié)點(diǎn)處受到拉桿的牽制作用,視為彈性嵌固。lox= 0.8l,(2)在桁架平面外取決于弦桿側(cè)向支承點(diǎn)間距離。,,上弦

35、桿,無(wú)檁方案,在無(wú)檁屋蓋中，考慮大型屋面板能起一定的支撐作用，故一般取兩塊屋面板的寬度，但不大于3.0m。,,有檁方案,,如檁條與橫向水平支撐的交叉點(diǎn)用節(jié)點(diǎn)板焊牢[圖1.17]，則此檁條可視為屋架弦桿的支承點(diǎn)。,下弦：視有無(wú)縱向水平支撐，取縱向水平支撐節(jié)點(diǎn)與系桿或系桿與系桿間的距離。 腹桿：因節(jié)點(diǎn)在杵架平面外的剛度很小，對(duì)桿件沒(méi)有什么嵌固作用，故所有腹桿均取。,,（3）斜平面 單面連接的單角鋼桿件和雙角鋼組成的十字形桿件，因截面主軸

36、不在桁架平面內(nèi)，有可能斜向失穩(wěn)，桿件兩端的節(jié)點(diǎn)對(duì)其兩個(gè)方向均有一定的嵌固作用。因此，斜平面計(jì)算長(zhǎng)度略作折減，取，但支座斜桿和支座豎桿仍取其計(jì)算長(zhǎng)度為幾何長(zhǎng)度 。（4）其他如桁架受壓弦桿側(cè)向支承點(diǎn)間的距離為兩倍節(jié)間長(zhǎng)度，且兩節(jié)間弦桿內(nèi)力不等時(shí)（圖1.18），該弦桿在桁架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度按下式計(jì)算：,式中　N1—較大的壓力，計(jì)算時(shí)取正值； N2—較小的壓力或拉力，計(jì)算時(shí)壓力取正值，拉力取負(fù)值。,圖1.18　側(cè)向支承點(diǎn)間,2.桿件的容

37、許長(zhǎng)細(xì)比桁架桿件長(zhǎng)細(xì)比的大小，對(duì)桿件的工作有一定的影響。若長(zhǎng)細(xì)比太大，將使桿件在自重作用下產(chǎn)生過(guò)大撓度，在運(yùn)輸和安裝過(guò)程中因剛度不足而產(chǎn)生彎曲，在動(dòng)力作用下還會(huì)引起較大的振動(dòng)。故在鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范中對(duì)拉桿和壓桿都規(guī)定了容許長(zhǎng)細(xì)比。,1.4.3.3　桿件的截面形式對(duì)軸心受壓桿件，宜使桿件對(duì)兩個(gè)主軸有相近的穩(wěn)定性，即可使兩方向的長(zhǎng)細(xì)比接近相等。基本上采用由兩個(gè)角鋼組成的T形截面或十字形截面形式的桿件，也可用H型鋼剖開(kāi)而成的T形鋼代替雙角鋼組

38、成的T形截面。受力較小的次要桿件可采用單角鋼。上弦桿,有節(jié)間荷載時(shí)，可采用不等邊角鋼長(zhǎng)肢相連或TN型截面。當(dāng)時(shí)，可采用兩個(gè)等邊角鋼截面或TM截面；無(wú)節(jié)間荷載時(shí)，宜采用不等邊角鋼短肢相連的截面；,下弦桿,通常采用不等邊角鋼短肢相連的截面，或TW型截面以滿足長(zhǎng)細(xì)比要求。,支座斜桿,時(shí)，宜采用不等邊角鋼長(zhǎng)肢相連或等邊角鋼的截面。,其他一般腹桿,宜采用等邊角鋼相并的截面；連接垂直支撐的豎腹桿宜采用兩個(gè)等邊角鋼組成的十字形截面；受力很小的腹

39、桿（如再分桿等次要桿件），可采用單角鋼截面。,雙角鋼桿件的填板,由雙角鋼組成的T形或十字形截面桿件是按實(shí)腹式桿件進(jìn)行計(jì)算的。為了保證兩個(gè)角鋼共同工作，必須每隔一定距離在兩個(gè)角鋼間加設(shè)填板，使它們之間有可靠連接。填板的寬度：一般取50~80mm；填板的長(zhǎng)度：對(duì)T形截面應(yīng)比角鋼肢伸出10~20mm，對(duì)十字形截面則從角鋼肢尖縮進(jìn)10~15mm，以便于施焊。填板的厚度與桁架節(jié)點(diǎn)板相同。填板的間距對(duì)壓桿 ，拉桿

40、 ；在T形截面中，i1為一個(gè)角鋼對(duì)平行于填板自身形心軸的回轉(zhuǎn)半徑；在十字形截面中，填板應(yīng)沿兩個(gè)方向交錯(cuò)放置，i1為一個(gè)角鋼的最小回轉(zhuǎn)半徑，在壓桿的桁架平面外計(jì)算長(zhǎng)度范圍內(nèi)，至少應(yīng)設(shè)置兩塊填板。,1.4.3.4　桿件的截面選擇一般原則 應(yīng)優(yōu)先選用肢寬而薄的板件或肢件組成的截面，一般板件或肢件的最小厚度為5mm。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。屋架節(jié)

41、點(diǎn)板（或T型鋼弦桿的腹板）的厚度，對(duì)單壁式屋架，可根據(jù)腹桿的最大內(nèi)力（對(duì)梯形和人字形屋架）或弦桿端節(jié)間內(nèi)力（對(duì)三角形屋架），按教材表1-4選用。跨度較大的桁架（≥24m）與柱鉸接時(shí)，弦桿宜根據(jù)內(nèi)力變化改變截面，半跨內(nèi)一般只改變一次。同一屋架的型鋼規(guī)格不宜太多，以便訂貨。當(dāng)連接支撐等的螺栓孔在節(jié)點(diǎn)板范圍內(nèi)且距節(jié)點(diǎn)板邊緣距離≥100mm時(shí)，計(jì)算桿件強(qiáng)度可不考慮截面的削弱。,單面連接的單角鋼桿件，在按軸心構(gòu)件計(jì)算其強(qiáng)度或穩(wěn)定以及連接時(shí)，

42、鋼材和連接的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以相應(yīng)的折減系數(shù)。桿件的截面選擇 對(duì)軸心受拉桿件由強(qiáng)度要求計(jì)算所需的面積，同時(shí)應(yīng)滿足長(zhǎng)細(xì)比要求。對(duì)由心受壓桿件和壓彎構(gòu)件要計(jì)算強(qiáng)度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定和長(zhǎng)細(xì)比。 1.4.3.5　鋼桁架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的一般要求,以桁架桿件的形心線為軸線并在節(jié)點(diǎn)處相交于一點(diǎn)，肢背至軸線的距離為5mm的倍數(shù)。節(jié)點(diǎn)處，腹桿與弦桿或腹桿與腹桿之間焊縫的凈距，不宜小于10mm，或者桿件之間的空隙不小于15～20mm。,當(dāng)弦桿

43、截面沿長(zhǎng)度有改變時(shí)，為全球拼接和旋轉(zhuǎn)屋面材料，一般將拼接處兩側(cè)弦桿表面對(duì)齊，這時(shí)形心線必然錯(cuò)開(kāi)，此時(shí)宜采用受力較大的桿件形心線為軸線。當(dāng)兩側(cè)形心線偏形的距離e不超過(guò)較大弦桿截面高度的5%時(shí)，可不考慮此偏心影響。角鋼端部的切割一般垂直于其軸線。有時(shí)允許切去一肢的部分，但不允許將一個(gè)肢完全切去而另一肢伸出的斜切。節(jié)點(diǎn)板的外形應(yīng)簡(jiǎn)單而規(guī)則，至少宜有兩邊平行，如矩形、平行四邊形和直角梯形等。節(jié)點(diǎn)板邊緣與桿件軸線的夾角不應(yīng)小于15&

44、#176;。,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(jì)值）超過(guò)課本表1.5的數(shù)值時(shí)，弦桿的伸出肢容易彎曲，應(yīng)對(duì)其采用課本圖1.31的做法之一予以加強(qiáng)。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10～15mm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:

45、,通常因ΔN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，

46、按構(gòu)造滿焊,計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮偏心彎矩M＝ΔN·e（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ΔN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

47、焊腳尺寸和計(jì)算長(zhǎng)度；,（3）角鋼桁架弦桿的拼接及拼接節(jié)點(diǎn) 弦桿的拼接分為工廠拼接和工地拼接兩種。工廠接接用于型鋼長(zhǎng)度不夠或弦桿截面有改變時(shí)在制造廠進(jìn)行的拼接。這種拼接的位置通常在節(jié)點(diǎn)范圍以外。工地拼接用于屋架分為幾個(gè)運(yùn)送單元時(shí)在工地進(jìn)行的拼接。這種拼接的位置一般在節(jié)點(diǎn)處，為減輕節(jié)點(diǎn)板負(fù)擔(dān)和保證整修屋架平面外的剛度，通常不利用節(jié)點(diǎn)板作為拼接材料，而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(qiáng)度和剛度