《桁架及屋盖》ppt课件

1、本科教学本科教学 第9章 桁架及屋盖钢构造原理与设计同济大学 建筑工程系 沈德洪第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪9.1 单层厂房钢构造的组成及布置原那么单层厂房钢构造的组成及布置原那么第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪9.4 屋盖构造体系屋盖构造体系1.1.了解钢屋盖的种类、截面方式和运用；了解钢屋盖的种类、截面方式和运用；3.3.掌握钢屋盖的设计和施工图的绘制；掌握钢屋盖的设计和施工图的绘制；2.2.掌握

2、屋盖支撑体系的作用和布置原那么；掌握屋盖支撑体系的作用和布置原那么； 普通钢屋架设计内容：普通钢屋架设计内容：屋架的荷载计算；屋架的荷载计算；杆件内力计算和组合；杆件内力计算和组合；正确选择杆的截面型式和确定计算长度；正确选择杆的截面型式和确定计算长度；选择截面并验算各杆件的承载力；选择截面并验算各杆件的承载力；计算节点衔接并绘制钢屋架施工图。计算节点衔接并绘制钢屋架施工图。第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪钢屋盖的类别包括：钢屋盖的类别包括：平面钢屋架平面钢屋架第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪空间桁架：空间桁架：第第9 9章章 桁

3、架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪 网架网架第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪 房屋横向刚度大，整体性、耐久性 好；屋面板自艰苦，屋盖及下部构造用料多，对抗震不利。 屋架间距灵敏，构件分量轻、施工、安装屋架间距灵敏，构件分量轻、施工、安装方便；屋盖构件数量多，整体刚度差。方便；屋盖构件数量多，整体刚度差。1.无檩屋盖无檩屋盖构造体系：构造体系：2.2.有檩屋盖有檩屋盖构造体系：构造体系：普通用于预应力混凝土大型屋面板等重普通用于预应力混凝土大型屋面板等重型屋面，将屋面板直接放在屋架上。型屋

4、面，将屋面板直接放在屋架上。 常用于轻型屋面资料的情况。常用于轻型屋面资料的情况。 第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪3.天窗架方式天窗架方式4.4.托架方式托架方式第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪图图9.4.2 无檩屋盖无檩屋盖 平面屋架在屋架平面外平面屋架在屋架平面外的刚度和稳定性很差，不能的刚度和稳定性很差，不能接受程度荷载。因此，为使接受程度荷载。因此，为使屋架构造有足够的空间刚度屋架构造有足够的空间刚度和稳定性，必需在屋架间设和稳定性，必需在屋架间设置支撑系统。置支撑系统。 上弦横向程度支撑 下弦横向程度支撑 下弦纵向程度

5、支撑 垂直支撑 系杆 组成组成第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪 1.上弦横向程度支撑上弦横向程度支撑组成：组成： 屋架上弦、斜向杆件、檩条、系杆屋架上弦、斜向杆件、檩条、系杆 作用：保证屋架侧向刚度和屋盖的空间刚度，减小上弦在平面外计算长作用：保证屋架侧向刚度和屋盖的空间刚度，减小上弦在平面外计算长度，接受和传送端墙的风荷载。度，接受和传送端墙的风荷载。 布置：布置： 上弦横向程度支撑普通应设置在房屋两端或纵向温度区段上弦横向程度支撑普通应设置在房屋两端或纵向温度区段两端的第一柱间或第二柱间，其最大间距为两端的第一柱间或第二柱间，其最大间距为60m，否那么在中，

6、否那么在中间应增设一道或几道支撑。有时可将其布置在第二个柱间，但间应增设一道或几道支撑。有时可将其布置在第二个柱间，但在第一个柱间要设置刚性系杆以支持端屋架和传送端墙风力。在第一个柱间要设置刚性系杆以支持端屋架和传送端墙风力。 第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪 2.下弦横向程度支撑下弦横向程度支撑组成：组成： 屋架下弦杆、斜杆、系杆屋架下弦杆、斜杆、系杆作用：作用： 山墙抗风柱的支点，接受并传送程度风荷载、山墙抗风柱的支点，接受并传送程度风荷载、悬挂吊车的程度力和地震引起的程度力，减小下弦的平悬挂吊车的程度力和地震引起的程度力，减小下弦的平面外计算长度，减小下弦

7、的振动。面外计算长度，减小下弦的振动。布置：布置： 与上弦横向支撑布置在同一开间，构成稳定的空间体与上弦横向支撑布置在同一开间，构成稳定的空间体系，其最大间距为系，其最大间距为60m。 屋架跨度大于屋架跨度大于18m时，时，屋架下弦设有悬挂吊车时，屋架下弦设有悬挂吊车时，抗风柱支承在屋架下弦时，抗风柱支承在屋架下弦时，屋架下弦设通长纵向支撑时，宜设屋架下弦横向支撑。屋架下弦设通长纵向支撑时，宜设屋架下弦横向支撑。第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系

8、 沈德洪第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪 3.下弦纵向程度支撑下弦纵向程度支撑 组成：系杆、斜杆组成：系杆、斜杆作用：添加屋盖空间刚度，接作用：添加屋盖空间刚度，接受和传送吊车横向程度制动力。受和传送吊车横向程度制动力。布置：屋架两边，与横向支撑布置：屋架两边，与横向支撑构成封锁框。构成封锁框。 当房屋较高、跨当房屋较高、跨度较大、空间刚度要求较高时，度较大、空间刚度要求较高时，设有支承中间屋架的托架，或设有支承中间屋架的托架，或设有重级或大吨位的中级任务设有重级或大吨位的中级任务制桥式吊车等较大振动设备时，制桥式吊车等较大振动设备时，均应在屋架端节间平面内设置

9、均应在屋架端节间平面内设置纵向程度支撑。纵向程度支撑。 普通情况可以省掉。普通情况可以省掉。下弦纵向程度支下弦纵向程度支撑撑第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪组成：系杆、斜杆组成：系杆、斜杆 作用：使相邻屋架构成几作用：使相邻屋架构成几何不变的空间体系，保证何不变的空间体系，保证侧向稳定。侧向稳定。 布置位置：布置位置：屋架的垂直支撑应与屋架的垂直支撑应与上、下弦横向程度支上、下弦横向程度支撑设置在同一柱间。撑设置在同一柱间。每隔每隔45个开间布置个开间布置一道。一道。 4.垂直支撑垂直支撑第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪 无天窗，

10、跨度无天窗，跨度l30m，布置在屋，布置在屋架两端、跨度架两端、跨度l/3处处 。布置原那么布置原那么: 1梯形或平行弦屋架梯形或平行弦屋架 无天窗，跨无天窗，跨度度l30m，布置，布置在屋架两端、跨在屋架两端、跨中。中。 图图9.4.5a 垂直支撑的布置垂直支撑的布置图图9.4.5b 垂直支撑的布置垂直支撑的布置第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪 有天窗、跨有天窗、跨度度l30m，布置，布置在屋架两端、跨在屋架两端、跨度度l/3处、天窗架处、天窗架两端两端 。 有天窗、跨有天窗、跨度度l30m，布置，布置在屋架两端、跨在屋架两端、跨中、天窗架两中、天窗架两端端

11、。图图9.4.5c 垂直支撑的布置垂直支撑的布置图图9.4.5d 垂直支撑的布置垂直支撑的布置第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪2三角形屋架三角形屋架 跨度小于跨度小于18m时，布置在屋时，布置在屋架中间架中间 。 跨度大于跨度大于18m时，普通视详细时，普通视详细情况布置两道情况布置两道 。图图9-7e 垂直支撑的布置垂直支撑的布置图图9-7f 垂直支撑的布置垂直支撑的布置第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪 作用：在无支撑的开间处，保证屋架的侧向稳定，减小弦作用：在无支撑的开间处，保证屋架的侧向稳定，减小弦杆的计算长度，传送程度荷载

12、。杆的计算长度，传送程度荷载。 系杆分刚性系杆既能受拉也能受压和柔性系杆只能系杆分刚性系杆既能受拉也能受压和柔性系杆只能接受拉力两种。屋架主要支承节点处的系杆，屋架上弦接受拉力两种。屋架主要支承节点处的系杆，屋架上弦脊节点处的系杆均宜用刚性系杆。脊节点处的系杆均宜用刚性系杆。布置：布置： 在横向支撑或垂直支撑节点处应沿房屋通长设置系杆。在横向支撑或垂直支撑节点处应沿房屋通长设置系杆。 程度横向支撑设在第二柱间时，第一柱间端屋架需与第程度横向支撑设在第二柱间时，第一柱间端屋架需与第二榀屋架用刚性系杆衔接，其他设置刚性或柔性系杆均可。二榀屋架用刚性系杆衔接，其他设置刚性或柔性系杆均可。 屋脊节点、

13、屋架支座节点设置刚性系杆。屋脊节点、屋架支座节点设置刚性系杆。5.系杆系杆第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪 屋架支撑为平行弦桁架，其弦杆可兼作支撑桁架的弦杆，屋架支撑为平行弦桁架，其弦杆可兼作支撑桁架的弦杆，斜腹杆普通采用十字交叉式，与弦杆的交角在斜腹杆普通采用十字交叉式，与弦杆的交角在30o60o之之间。通常横向程度支撑节点间的间隔为屋架上弦节间间隔间。通常横向程度支撑节点间的间隔为屋架上弦节间间隔的的24倍，纵向程度支撑的宽度取屋架端节间的长度，普倍，纵向程度支撑的宽度取屋架端节间的长度，普通为通为6m左右。左右。 支撑中的交叉斜杆以及柔性系杆按拉杆设计，通

14、常用单支撑中的交叉斜杆以及柔性系杆按拉杆设计，通常用单角钢做成；非交叉斜杆、弦杆、横杆以及刚性系杆按压杆角钢做成；非交叉斜杆、弦杆、横杆以及刚性系杆按压杆设计，宜采用双角钢做成的设计，宜采用双角钢做成的T形截面或十字形截面，其中形截面或十字形截面，其中横杆和刚性系杆常用十字形截面使在两个方向具有等稳定横杆和刚性系杆常用十字形截面使在两个方向具有等稳定性。性。 屋盖支撑受力较小，截面尺寸普通由杆件允许长细比和屋盖支撑受力较小，截面尺寸普通由杆件允许长细比和构造要求决议。支撑与屋架的衔接通常用构造要求决议。支撑与屋架的衔接通常用M20的的C级螺栓，级螺栓，支撑与天窗架的衔接通常用支撑与天窗架的衔接

15、通常用M16的的C级螺栓级螺栓 。6. 支撑的计算和构造支撑的计算和构造第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪 保证屋盖的整体性，提高空间刚度保证屋盖的整体性，提高空间刚度 仅由平面桁架、檩条及屋面资料组成的屋盖构造，是一仅由平面桁架、檩条及屋面资料组成的屋盖构造，是一个不稳定的体系，假设将某些屋架在适当部位用支撑连系起个不稳定的体系，假设将某些屋架在适当部位用支撑连系起来，成为稳定的空间体系，其他屋架再由檩条或其他构件衔来，成为稳定的空间体系，其他屋架再由檩条或其他构件衔接在这个空间稳定体系上，就保证了整个屋盖构造的稳定。接在这个空间稳定体系上，就保证了整个屋盖构造

16、的稳定。 防止压杆侧向失稳，防止拉杆产生过大的振动防止压杆侧向失稳，防止拉杆产生过大的振动 支撑可作为屋架弦杆的侧向支撑点，减小弦杆出平面外支撑可作为屋架弦杆的侧向支撑点，减小弦杆出平面外的计算长度。的计算长度。 承当和传送程度荷载如纵向和横向风荷载、悬挂吊车承当和传送程度荷载如纵向和横向风荷载、悬挂吊车程度荷载和地震作用等。程度荷载和地震作用等。 保证构造安装时的稳定与方便保证构造安装时的稳定与方便 屋盖的安装首先用支撑将两相邻屋架连系起来组成一个屋盖的安装首先用支撑将两相邻屋架连系起来组成一个根本空间稳定体，在此根底上即可顺序进展其他构件的安装。根本空间稳定体，在此根底上即可顺序进展其他构

17、件的安装。第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪9.6 桁架的方式和截面设计桁架的方式和截面设计第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪3.3.满足制造、安装和运输要求满足制造、安装和运输要求 构造简单，杆件夹角构造简单，杆件夹角30306060； 杆件与节点数量少；杆件与节点数量少； 分段制造，便于运输与安装；分段制造，便于运输与安装；确定屋架方式的原那么：确定屋架方式的原那么：满足适用、经济和制造安装方便的原那么。满足适用、经济和制造安装方便的原那么。1.1.满足运用要求满足运用要求屋架外形应与屋面资料的排水要求相顺应。屋架外形应与屋面资料

18、的排水要求相顺应。2.2.满足经济要求满足经济要求 屋架外形应尽量和弯矩图接近，使上下弦杆屋架外形应尽量和弯矩图接近，使上下弦杆 内力沿跨度方向分内力沿跨度方向分布较均匀，腹杆受力较小；布较均匀，腹杆受力较小； 腹杆的布置宜使短杆受压，长杆受拉；腹杆的布置宜使短杆受压，长杆受拉； 荷载布置在节点上，减少弦杆部分受弯。荷载布置在节点上，减少弦杆部分受弯。第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪1三角形桁架三角形桁架 受力不均匀，刚度小，坡度大，排受力不均匀，刚度小，坡度大，排水好，适用于中、小跨度水好，适用于中、小跨度l在在1824m采用轻型屋面资料的有檩体系。采用轻型屋

19、面资料的有檩体系。图图9.6.1 三角形桁架三角形桁架芬克式芬克式芬克式芬克式 外形和弯矩图不相顺应，弦杆内外形和弯矩图不相顺应，弦杆内力分布不均匀，近支座处内力大，力分布不均匀，近支座处内力大，近跨中处小，横向刚度小。近跨中处小，横向刚度小。 上下弦交角小，端节点构造复杂。上下弦交角小，端节点构造复杂。可将上弦或下弦改动为折线形或陡可将上弦或下弦改动为折线形或陡坡梯形，以改善受力和节点构造。坡梯形，以改善受力和节点构造。第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪2梯形桁架梯形桁架 外形与弯矩图较接近，受力好，省资料，运用广泛。外形与弯矩图较接近，受力好，省资料，运用广泛

20、。 适适用于屋面坡度平缓且跨度较大时的无檩屋盖构造。用于屋面坡度平缓且跨度较大时的无檩屋盖构造。图图9.6.2 梯形桁架梯形桁架人字式人字式特点：腹杆总长度短，节点少。特点：腹杆总长度短，节点少。特点：可防止节间直接受荷非节点荷载。特点：可防止节间直接受荷非节点荷载。再分式再分式屋架高度屋架高度 梯形屋架的中部高度普通为梯形屋架的中部高度普通为1/101/101/61/6L L，与柱刚接的，与柱刚接的梯形屋架，端部高度普通为梯形屋架，端部高度普通为1/161/161/121/12L L，通常取为，通常取为1.61.62.4m2.4m。 与柱铰接的梯形屋架，端部与柱铰接的梯形屋架，端部高度可按跨

21、中经济高度和上弦高度可按跨中经济高度和上弦坡度决议。坡度决议。第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪3平行弦桁架平行弦桁架 屋架的外形和弯矩图分布屋架的外形和弯矩图分布不接近，弦件内力分布不均不接近，弦件内力分布不均匀。匀。上、下弦杆程度，腹杆长度上、下弦杆程度，腹杆长度一致，杆件类型少，规范化、一致，杆件类型少，规范化、工业化程度高，主要用于托工业化程度高，主要用于托架、支撑体系架、支撑体系 。LhhLhh0L图图9.6.3 平行弦桁架平行弦桁架 桁架中的腹杆主要用以联络上下弦杆和构成节点并传送桁架中的腹杆主要用以联络上下弦杆和构成节点并传送节点荷载。常用的腹杆体系

22、人字式、交叉式、再分式。节点荷载。常用的腹杆体系人字式、交叉式、再分式。第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪2.桁架主要尺寸桁架主要尺寸 跨度：据工艺需求定，普通为跨度：据工艺需求定，普通为3m模数，模数，12、15、18、21、24、27、30、36m等等(留意：柱轴线间隔留意：柱轴线间隔) 。 l0(桁架两端支座反力间的间隔桁架两端支座反力间的间隔) l-300400mm高度：根据经济、刚度和建筑要求，以及屋面坡度，运输高度：根据经济、刚度和建筑要求，以及屋面坡度，运输条件等确定。条件等确定。 三角形跨中三角形跨中 h1/41/6l 梯形梯形 跨中跨中 h1/6

23、1/10l，上弦坡度，上弦坡度1/81/12 端部端部 h01.62.2m铰接时铰接时 h01.82.4m刚接时刚接时 屋架跨中最大高度取决于运输界限，如铁路运输界限为屋架跨中最大高度取决于运输界限，如铁路运输界限为3.85m 。 屋架上弦节间：据屋面资料定，尽能够使荷载直接作用屋架上弦节间：据屋面资料定，尽能够使荷载直接作用在屋架节点上在屋架节点上 ,防止上弦杆产生部分弯距。防止上弦杆产生部分弯距。第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪1桁架荷载桁架荷载永久荷载：永久荷载： 屋面资料、保温层、防水层、檩条、支撑、屋架、天窗架屋面资料、保温层、防水层、檩条、支撑、屋架

24、、天窗架等构造自重。等构造自重。 可变荷载：屋面活荷载、积灰荷载、雪荷载、风荷载、悬可变荷载：屋面活荷载、积灰荷载、雪荷载、风荷载、悬挂吊车荷载等。屋面活荷载与雪荷载不同时出现，取两者挂吊车荷载等。屋面活荷载与雪荷载不同时出现，取两者中较大值计算。中较大值计算。桁架和支撑自重可按阅历公式：桁架和支撑自重可按阅历公式：gWk=(0.12+0.11l)kN/m29.6.12节点荷载计算节点荷载计算桁架上的荷载经过檩条和大型屋面板肋以集中力方式作用于桁架节点桁架上的荷载经过檩条和大型屋面板肋以集中力方式作用于桁架节点 永久荷载可变荷载永久荷载可变荷载 永久荷载半跨可变荷载永久荷载半跨可变荷载 屋架、

25、支撑和天窗架自重半跨屋面板重半跨屋面活荷载屋架、支撑和天窗架自重半跨屋面板重半跨屋面活荷载3荷载组合荷载组合第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪根本假定根本假定 a. 桁架的各节点均视为铰接。桁架的各节点均视为铰接。 b. 桁架一切杆件的轴线平直且都在同一平面内且在节点处桁架一切杆件的轴线平直且都在同一平面内且在节点处交汇。交汇。 c. 荷载都作用在节点上，且都在桁架平面内。荷载都作用在节点上，且都在桁架平面内。 部分弯矩部分弯矩 上弦有节间荷载时，除轴心力外还产生部分弯矩。实际上弦有节间荷载时，除轴心力外还产生部分弯矩。实际上应按弹性支座的延续梁进展计算，普通偏于

26、平安地简化取上应按弹性支座的延续梁进展计算，普通偏于平安地简化取端部节间正弯矩端部节间正弯矩M10.8M0，其它节间的正弯矩和节点负弯，其它节间的正弯矩和节点负弯矩矩M20.6M0，M0是把弦杆节间视为简支梁求得的最大弯是把弦杆节间视为简支梁求得的最大弯矩。矩。图图9.6.6 部分弯矩作用的计算简图部分弯矩作用的计算简图内力计算内力计算 用数解法或图解法或借助用数解法或图解法或借助电算，求出节点荷载作用下电算，求出节点荷载作用下屋架各杆件的内力屋架各杆件的内力0.8M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M0第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系

27、 沈德洪弦杆、支座斜杆、支座竖杆弦杆、支座斜杆、支座竖杆 l0 x=l，中间腹杆中间腹杆 l0 x=0.8l 。图图9.6.7a 杆件平面内的计算长度杆件平面内的计算长度图图9.6.7b 杆件平面外的计算长度杆件平面外的计算长度取决于弦杆侧向支承点间间隔。取决于弦杆侧向支承点间间隔。上弦杆上弦杆无檩方案无檩方案: :有檩方案有檩方案: :能保证大型屋面板三点与上弦杆焊接时能保证大型屋面板三点与上弦杆焊接时: :l0y=2b3mb屋面板宽度。屋面板宽度。檩条与支撑点交叉不衔接时：檩条与支撑点交叉不衔接时：l0y=l1l0y=l1檩条与支撑点交叉衔接时：檩条与支撑点交叉衔接时：l0y=l1l0y=

28、l1 下弦杆：取纵向程度支撑节点与系杆或系下弦杆：取纵向程度支撑节点与系杆或系杆与系杆之间的间隔。杆与系杆之间的间隔。 腹杆：由于节点在平面外刚度很小，对杆腹杆：由于节点在平面外刚度很小，对杆件嵌固作用较小，故腹杆两端视为铰接，那件嵌固作用较小，故腹杆两端视为铰接，那么么l0y=ll0y=l第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪 当受压弦杆侧向支承点间距为当受压弦杆侧向支承点间距为2倍节间长度，且两个节间弦杆倍节间长度，且两个节间弦杆内力不同，那么弦杆平面外的计算长度：内力不同，那么弦杆平面外的计算长度：图图9.6.8 杆件内力变化时在桁架平面外的计杆件内力变化时在桁

29、架平面外的计算长度算长度 当当l00.5l1时，取时，取l0=0.5l1，N1为较大的压力，取为较大的压力，取“，N2为较小为较小的压力或拉力，压力取的压力或拉力，压力取“，拉力，拉力取取“。 芬克式屋架、再分式腹杆受压芬克式屋架、再分式腹杆受压杆件在平面外计算长度同上，平面内杆件在平面外计算长度同上，平面内计算长度为节点长度。计算长度为节点长度。l1屋架弦杆侧向支承点之间的间屋架弦杆侧向支承点之间的间隔。隔。121025. 075. 0NNll第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪受压构件受压构件 150 受拉构件受拉构件 350 无吊车或轻、中级任务制吊车。无吊车

30、或轻、中级任务制吊车。 300 有重级任务制吊车有重级任务制吊车 。 250 直接接受动荷载直接接受动荷载 。 、 分别为杆件的长细比和允许长细比。分别为杆件的长细比和允许长细比。 杆件长细比过大，在运输和安装过程中容易因刚度缺乏杆件长细比过大，在运输和安装过程中容易因刚度缺乏而产生弯曲，在动力荷载作用下振幅较大，在自重作用下有而产生弯曲，在动力荷载作用下振幅较大，在自重作用下有可见挠度可见挠度 ，因此应控制杆件的允许长细比。，因此应控制杆件的允许长细比。 单面衔接的单角钢和双角钢组成的十字形杆件，单面衔接的单角钢和双角钢组成的十字形杆件，受力后有能够斜向失稳，由于两端节点有一定的嵌受力后有能

31、够斜向失稳，由于两端节点有一定的嵌固作用，故斜平面计算长度略作折减固作用，故斜平面计算长度略作折减( (支座斜杆和支座斜杆和支座竖杆除外，支座竖杆除外，l0=0.7ll0=0.7l第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪原那么：使两个主轴方向的长细比接近，以到达经济的目的。原那么：使两个主轴方向的长细比接近，以到达经济的目的。杆件截面组合方式杆件截面组合方式二不等边角钢短肢相并二不等边角钢短肢相并iy 2.62.7ix计算长度计算长度l0y较大较大的上、下弦杆的上、下弦杆L0y2l0 x，iy 2ix截面方式截面方式用途用途二不等边角钢长肢相并二不等边角钢长肢相并iy

32、0.71.0ix端斜杆、端竖杆、端斜杆、端竖杆、受较大弯矩作用的受较大弯矩作用的弦杆弦杆l0yl0 x，iy ix第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪杆件截面组合方式杆件截面组合方式截面方式截面方式用途用途二等边角钢相并二等边角钢相并其他腹杆、下弦杆其他腹杆、下弦杆二等边角钢组合二等边角钢组合成的十字形截面成的十字形截面与竖向支撑相连与竖向支撑相连的屋架竖杆的屋架竖杆单角钢单角钢轻型钢屋架中内轻型钢屋架中内力较小的杆件力较小的杆件iy 1.31.5ixl0 x 0.8l0y，iy 1.25ixl0 xl0y0.7l，iy ixiy 1.0ix第第9 9章章 桁架及屋

33、盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪图图9.6.7 桁架杆件的填板桁架杆件的填板在受压杆件两侧向支承点之间填板数不得少于在受压杆件两侧向支承点之间填板数不得少于2个。个。i=iyi=iy0对于梯形普通钢桁架按受力最大的腹杆内力确定。见表对于梯形普通钢桁架按受力最大的腹杆内力确定。见表7.6.4第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪轴拉杆按强度确定杆件所需的截面面积：轴拉杆按强度确定杆件所需的截面面积： 轴压杆按稳定条件计算所需的毛截面面积：轴压杆按稳定条件计算所需的毛截面面积： 先假定先假定 ，弦杆，弦杆80左右，腹杆左右，腹杆100左右，查表左右，查表，算出，算

34、出A，选定资料规格，再验算。，选定资料规格，再验算。fNA/nfNA/4.截面选择截面选择 思索以下根本要求：思索以下根本要求： 同一榀屋架中规格不宜过多，同一榀屋架中规格不宜过多，56种。种。 角钢尺寸不宜过小，普通不小于角钢尺寸不宜过小，普通不小于L454或或L56364。 对压杆，选择回转半径大的资料。对压杆，选择回转半径大的资料。 屋架弦杆至多变一次截面，变肢宽不变肢厚，跨度小于屋架弦杆至多变一次截面，变肢宽不变肢厚，跨度小于30m的梯形屋架和跨度小于的梯形屋架和跨度小于24m的三角形屋架普通不变。的三角形屋架普通不变。5.截面计算截面计算轴心受拉杆件应验算强度和长细比要求。轴心受压杆

35、件和压弯构件要轴心受拉杆件应验算强度和长细比要求。轴心受压杆件和压弯构件要计算强度、整体稳定、部分稳定和长细比。计算强度、整体稳定、部分稳定和长细比。第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪9.7 桁架的节点设计桁架的节点设计1节点设计步骤节点设计步骤 据屋架几何方式定出节点的轴线关系，杆件按比例画出，据屋架几何方式定出节点的轴线关系，杆件按比例画出，弦杆肢尖与腹杆间隔满足前述根本要求。弦杆肢尖与腹杆间隔满足前述根本要求。 计算腹杆焊缝，普通腹杆焊缝厚度同肢厚，图中作出定位计算腹杆焊缝，普通腹杆焊缝厚度同肢厚，图中作出定位点。点。 计算弦杆与节点板的焊缝，假定焊缝厚度，

36、计算长度，图计算弦杆与节点板的焊缝，假定焊缝厚度，计算长度，图中作出定位点。中作出定位点。 画出节点板，将各定位点都包括在内。画出节点板，将各定位点都包括在内。 适当调整焊缝厚度、长度，重新验算。适当调整焊缝厚度、长度，重新验算。 第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪图图9.7.1 弦杆截面改动时的轴线位置弦杆截面改动时的轴线位置节点板方式简单，应优先采用矩形、节点板方式简单，应优先采用矩形、梯形、平行四边形，防止凹角。梯形、平行四边形，防止凹角。图图9.7.2 节点板的外形节点板的外形2节点设计原那么节点设计原那么第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑

37、工程系 沈德洪角钢端部的切割普通垂直于它的轴线，角钢端部的切割普通垂直于它的轴线，可切去部分肢，但绝不允许垂直肢完全切可切去部分肢，但绝不允许垂直肢完全切去而留下平行的斜切肢。去而留下平行的斜切肢。图图9.7.3 角钢端部的切割角钢端部的切割图图9.7.4 节点板焊缝的位置节点板焊缝的位置 斜杆与弦杆衔接，斜杆与弦杆衔接，尽能够防止较大的偏心。尽能够防止较大的偏心。 第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪腹杆与节点板的衔接腹杆与节点板的衔接焊缝按角钢角焊缝接焊缝按角钢角焊缝接受轴心力方法计算。受轴心力方法计算。节点板应伸出弦杆节点板应伸出弦杆101015mm15mm以

38、便焊接。以便焊接。弦杆与节点板的弦杆与节点板的衔接焊缝，应思衔接焊缝，应思索接受弦杆相邻索接受弦杆相邻节间内力之差，节间内力之差，按下式计算按下式计算: :绘制大样绘制大样1:101:5第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪1.上弦节点上弦节点 上弦节点常有大型屋面板或檩条传来的集中荷载，在计算上弦节点常有大型屋面板或檩条传来的集中荷载，在计算时需思索上弦杆节间的内力差时需思索上弦杆节间的内力差N与集中荷载与集中荷载F的共同作用。的共同作用。 假定集中荷载为假定集中荷载为F，对梯形屋，对梯形屋架上弦节点计算时，忽略坡度的影架上弦节点计算时，忽略坡度的影响，以为响，以为

39、F垂直于上弦。因上弦节垂直于上弦。因上弦节点上搁置屋面板或檩条，节点板需点上搁置屋面板或檩条，节点板需缩进角钢肢背，缩进的间隔缩进角钢肢背，缩进的间隔0.61.0t ，节点板缩进后用槽，节点板缩进后用槽焊缝衔接，计算时槽焊缝可作为两焊缝衔接，计算时槽焊缝可作为两条焊缝条焊缝(hf t /2) ，强度设计值，强度设计值乘以乘以0.8的折减系数。的折减系数。图图9.7.7 屋架上弦节点屋架上弦节点F9.7.2 节点计算和构造节点计算和构造 节点设计时，根据腹杆截面和内力确定衔接焊缝的焊脚尺寸和节点设计时，根据腹杆截面和内力确定衔接焊缝的焊脚尺寸和长度，然后再根据焊缝长度和施工误差确定节点板的外形和

40、尺寸。长度，然后再根据焊缝长度和施工误差确定节点板的外形和尺寸。第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪 上弦杆可按下述的近似方法进展计算：集中荷载上弦杆可按下述的近似方法进展计算：集中荷载F由肢背由肢背槽焊缝接受，上弦节点相邻节间的内力差槽焊缝接受，上弦节点相邻节间的内力差N1N2由角钢肢尖由角钢肢尖与节点板的角焊缝接受，思索偏心力矩与节点板的角焊缝接受，思索偏心力矩MNe的作用。的作用。 肢背肢背:wffff w0.82 0.7Ffh l 9.7.4肢尖肢尖: ff w20.7Nh l 9.7.5f2f w620.7Mh l 22wfffff肢尖肢尖: 上弦节点的腹

41、杆与节点的上弦节点的腹杆与节点的的衔接焊缝长度的衔接焊缝长度1wwff2 0.7K Nlh f 9.7.1肢背肢背:2wwff2 0.7K Nlh f 9.7.2第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪2.下弦节点下弦节点 腹杆与节点板的衔接按肢尖、肢背分配腹杆与节点板的衔接按肢尖、肢背分配力后计算焊缝长度和焊缝厚度。弦杆与节点力后计算焊缝长度和焊缝厚度。弦杆与节点板的衔接，无节点荷载时，按相邻节间内力板的衔接，无节点荷载时，按相邻节间内力差差NN1N2，在肢尖、肢背上分配力计，在肢尖、肢背上分配力计算，往往算，往往N较小，所以按构造确定焊缝。较小，所以按构造确定焊缝。

42、图图9.7.8 屋架下弦节点屋架下弦节点 有节点荷载作用时弦杆与节点板的有节点荷载作用时弦杆与节点板的衔接焊缝应按以下公式计算：衔接焊缝应按以下公式计算： 肢背焊缝：肢背焊缝：221wff w()(0.5/1.22)2 0.7KNFfh l 222wff w()(0.5/1.22)2 0.7KNFfh l肢尖焊缝：肢尖焊缝：第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪式中式中: N 相邻上弦节间中较大的内力。相邻上弦节间中较大的内力。 拼接角钢实践长度拼接角钢实践长度L2(lw+10)+b， b是两弦杆端的空隙，是两弦杆端的空隙，3.屋脊节点屋脊节点 留意施工顺序，拼接角钢

43、的型留意施工顺序，拼接角钢的型号与弦杆一样，需刨角切肢。号与弦杆一样，需刨角切肢。 拼接角钢与弦杆的衔接焊缝通拼接角钢与弦杆的衔接焊缝通常按被衔接弦杆的最大内力计算，常按被衔接弦杆的最大内力计算，每条焊缝的计算长度：每条焊缝的计算长度：图图9-22 屋脊节点屋脊节点a) 无天窗无天窗 b) 有天窗有天窗wffw7 . 04fhNl7.7.8第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪 肢尖与节点板的衔接焊缝接受上弦内力的肢尖与节点板的衔接焊缝接受上弦内力的15按阅按阅历，并思索附加弯矩作用历，并思索附加弯矩作用M0.15Ne。 上弦与节点板衔接焊缝：集中荷载上弦与节点板衔接

44、焊缝：集中荷载F由上弦角钢肢背处由上弦角钢肢背处槽焊缝接受。槽焊缝接受。 wffff w0.82 0.7Ffh l 9.7.4Nff w0.152 0.7Nh l9.7.10Mf2f w620.7Mh lwf2Nf2fMff9.7.119.7.12第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪4下弦拼接节点下弦拼接节点 下弦拼接角钢与下弦衔接焊缝下弦拼接角钢与下弦衔接焊缝长度计算：长度计算：2wwff4 0.7A flh f9.7.13Af 下弦杆最大抗拉承载力，节点焊缝下弦杆最大抗拉承载力，节点焊缝计算时与杆件等强度设计。计算时与杆件等强度设计。图图9-23 下弦拼接节点下

45、弦拼接节点 图图 a中拼接角钢端部直切，下中拼接角钢端部直切，下弦内力传送时，由于力线转机引起较弦内力传送时，由于力线转机引起较大的应力集中。大的应力集中。 图图b中角钢肢宽大于中角钢肢宽大于125mm，将拼接角钢的肢端斜切，使内力均匀将拼接角钢的肢端斜切，使内力均匀传送。传送。 第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪 N1，N2为节点两侧杆件的内力。为节点两侧杆件的内力。 当下弦节点有竖向荷载当下弦节点有竖向荷载P作用时，同时思索作用时，同时思索P、N的作用。的作用。 下弦与节点板的衔接焊缝计算时，荷载下弦与节点板的衔接焊缝计算时，荷载N为：为：%15,max,ma

46、x2121NNNNN5 支座节点计算方法见支座节点计算方法见8.4 支座节点由节点板、加劲肋、支座底板和锚栓等部分组支座节点由节点板、加劲肋、支座底板和锚栓等部分组成。分铰接和刚接两大类。成。分铰接和刚接两大类。 铰接：衔接于砖或钢筋混凝土柱顶；铰接：衔接于砖或钢筋混凝土柱顶； 刚接：衔接于钢柱上。刚接：衔接于钢柱上。 第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪铰接屋架支座铰接屋架支座 a底板所需的净截面面积：底板所需的净截面面积：式中：式中：R 屋架支座反力；屋架支座反力； fc 混凝土轴心抗压强度设计值；混凝土轴心抗压强度设计值； An 支座底板净面积。支座底板净面积

47、。 ncRAfAAAn底板所需的毛截面面积底板所需的毛截面面积A 锚栓孔的面积。锚栓孔的面积。 衔接锚栓的直径普通取衔接锚栓的直径普通取2025mm，为便于安装，锚栓孔的直径取，为便于安装，锚栓孔的直径取22.5d，通常取，通常取40 60 mm。 ca1b1ba121qe2-21-1第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪b底板厚度底板厚度fMt6两相邻边支承矩形板的弯矩系数两相邻边支承矩形板的弯矩系数21qaM式中式中M 两相邻支承边支座底板单位宽度上的最大弯矩；两相邻支承边支座底板单位宽度上的最大弯矩；系数，按下表选用；系数，按下表选用；q底板单位面积的压力；底板

48、单位面积的压力；a1两相邻支承边对角线长度；两相邻支承边对角线长度；b1支承边交点至对角线的垂直间隔。支承边交点至对角线的垂直间隔。b1 /a10.30.40.50.60.70.80.71.0 0.026 0.042 0.058 0.072 0.085 0.072 0.104 0.111第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪lw节点板、加劲肋与支座底板的程度焊缝总长度。节点板、加劲肋与支座底板的程度焊缝总长度。 c加劲肋与节点板的衔接焊缝加劲肋与节点板的衔接焊缝焊缝受剪力焊缝受剪力焊缝受弯矩焊缝受弯矩4RV eRVeM4加劲肋与支座节点板的焊缝加劲肋与支座节点板的焊缝wf22wf2wf22. 17 . 0267 . 02flhMlhV支座节点板、加劲肋与支座底板的程度衔接焊缝支座节点板、加劲肋与支座底板的程度衔接焊缝wfwff7 . 022. 1flhR第第9 9章章 桁架及屋盖桁架及屋盖同济大学 建筑工程系 沈德洪 施工图需明确屋架几何尺寸，各部分详图，相关尺寸，构施工图需明确屋架几何尺寸，各部分详图，相关尺寸，构件所用钢材的钢号、资料规格，衔