单层工业厂房屋盖结构-简支屋架设计

钢结构专业课件(1)平面内的计算长度①弦杆、支座斜杆和支座竖杆，由于它的截面尺寸一般较大，节点板对其影响相对较小，所以其计算长度取l0x=l(l为构件几何长度，即节点中心间距离);②其他受压杆，考虑到节点板的牵制作用，其计算长度取l0x=0.8l。1.屋架杆件的计算长度l0屋架杆件截面设计(2)平面外的计算长度①弦杆平面外的计算长度l0y等于侧向固定点间的距离。②腹杆平面外的计算长度取节点中心间的距离。③当弦杆侧向支撑点之间的距离为节间长度的2倍，且两个节间的内力不相等，则该弦杆平面外的计算长度，应按下式计算：

l0y=l1(0.75+0.25N1/N2)N1---较大的压力，计算时取正值；N2---较小的压力，计算时压力取正值，拉力取负值。屋架杆件截面设计1.屋架杆件的计算长度l01.根据强度条件确定截面面积2.根据AT查表确定型钢钢号,由此可得3.确定构件在两个主轴方向的计算长度4.计算长细比：5.刚度验算：2.屋架杆件截面设计

轴心拉杆屋架杆件截面设计①假定构件的长细比一般在60～100范围内选取，当轴心力大而计算长度小时，取较小值，反之取较大值。如果轴心力很小，可按容许长细比取值。②按整体稳定性要求确定所需的截面面积和回转半径由假定的、钢号、x轴和y轴截面类别查表确定，计算初选截面几何特征值：

轴心压杆屋架杆件截面设计③确定初选截面尺寸型钢截面：根据初选的，直接查型钢表选用适当的型钢钢号。组合截面:则需利用截面回转半径与轮廓尺寸间的近似关系（见附表8）确定为表中系数。其他尺寸，对于工字型截面：可取腹板厚度为翼缘板厚度。h

和b宜取10mm的倍数，宜取

2mm的倍数。

轴心压杆屋架杆件截面设计④截面验算先根据初选的截面尺寸，重新计算，并确定，然后再进行如下验算：强度验算：刚度验算：，整体稳定性验算：，局部稳定性验算：型钢截面可不验算，组合截面须验算宽厚比（高厚比）。若经验算不满足要求的截面，须调整截面尺寸重新验算，直至满足要求为止。

轴心压杆屋架杆件截面设计所有杆件截面计算完成后，填写杆件截面选择表屋架杆件截面设计钢结构专业课件屋架杆件截面形式钢屋架杆件设计主要内容:1)杆件截面形式选择；2)杆件内力计算；3)根据强度、刚度、稳定性和构造要求确定杆件截面尺寸。屋架杆件截面形式1.杆件截面常用类型屋架杆件截面形式1.杆件截面常用类型。①为了便于订货和下料，在同一榀屋架中角钢的规格不宜过多，一般不宜超过5～6种；②为了防止杆件在运输和安装过程中产生弯曲和损坏，角钢的尺寸不宜小于45×4或56×36×4；③应选择肢宽而壁薄的角钢，增大回转半径，对受压更有利；④屋架弦杆一般采用等截面；当采用变截面时，半跨内只能改变一次，而且要保持肢厚不变，改变肢宽，以便于拼接处理。

2.截面选择原则屋架杆件截面形式钢结构专业课件▶简支屋架设计-屋架杆件内力计算简支屋架设计-屋架杆件内力计算屋架杆件内力计算1.基本假定

(1)

屋架的各节点均为理想的铰接。

(2)

屋架各杆件的轴线均为直线，都在同一平面内，且相交于节点的中心。(3)

荷载都作用在节点上，且都在屋架平面内。

简支屋架设计-屋架杆件内力计算

(1)

荷载分类

永久荷载：包括屋面材料（防水层、保温层、隔热层、屋面板等）及檩条、支撑、天窗架等结构的自重。可变荷载：包括屋面均布活荷载、雪荷载、积灰荷载风荷载及悬挂吊车荷载等。屋架杆件内力计算2.屋架荷载统计简支屋架设计-屋架杆件内力计算(2)

荷载标准值的计算

永久荷载标准值：

屋面材料及檩条的自重，可根据材料、构件每立方（或每平方、每米）的重量和规格进行计算凡沿屋面斜面分布的永久荷载应换算成屋面水平投影面上分布的荷载。屋架和支撑按屋面水平投影面分布的自重gwk：

L--为屋架的标志跨度

屋架杆件内力计算2.屋架荷载统计简支屋架设计-屋架杆件内力计算(2)

荷载标准值的计算

可变荷载标准值：①可变荷载标准值由《建筑结构荷载规范》查得。②屋面均布活荷载不用雪荷载同时考虑（取两者中的较大值）；③风荷载一般不考虑，但对瓦楞铁等轻型屋面、开敞式房屋或风荷载标准值大于0.49kN/m时，应按荷载规范的相关规定计算风荷载的作用。

屋架杆件内力计算2.屋架荷载统计简支屋架设计-屋架杆件内力计算屋架所受的荷载一般是由檩条或大型屋面板板肋以集中力的方式作用于屋架节点上。集中力P:式中---荷载分项系数（或作用分项系数）；

---按屋面水平投影面分部的荷载标准值；

---屋架的间距。

---屋架上弦杆节间水平投影长度。

如作用有节间荷载，应把节间荷载分配到相邻的两个节点上，按节点荷载求出轴力，再考虑节间荷载引起的局部弯矩。屋架杆件内力计算3.节点荷载计算简支屋架设计-屋架杆件内力计算表1建筑结构的作用分项系数屋架杆件内力计算3.节点荷载计算

适用情况作用分项系数当作用效应对承载力不利时当作用效应对承载力有利时1.31.31.50：永久作用分项系数：预应力作用的分项系数：可变作用分项系数新《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2018）2019年4月1日（1.2和1.35）（1.4）简支屋架设计-屋架杆件内力计算

1）荷载组合

为求出各杆件的最不利内力，必须根据施工和使用过程中可能出现的荷载分部情况，对作用在屋架上的荷载进行组合。一般考虑下列三种组合：①全跨永久荷载+全跨可变荷载(设两项节点荷载之和为P)②全跨永久荷载P1+半跨可变荷载P2③全跨屋架、支撑和天窗自重P3+半跨屋面板自重+半跨施工荷载（取等于屋面均布活荷载）P4

屋架杆件内力计算4.内力计算简支屋架设计-屋架杆件内力计算

某厂一金工车间跨度24m，长度为90m，柱距6m，内设两台50/5t中级工作制桥式吊车，设防烈度为7度。屋面采用1.5×6.0m大型屋面板。20mm厚水泥砂浆找平，上铺80mm厚泡沫混凝土保温层；SBS改性沥青防水卷材。屋面坡度i=1/10。屋架铰接于钢筋混凝土柱上，上柱截面b×h=400×400mm，混凝土强度等级为C20。

屋架杆件内力计算荷载计算案例：名称

自重

SBS改性沥青防水卷材0.4KN/m2

预应力混凝土大型屋面板1.4-1.5KN/m220厚水泥砂浆找平层0.4kN/m280厚泡沫混凝土保温隔热层0.5kN/m2雪荷载0.40kN/m2风荷载0.5kN/m2屋面积灰荷载0.6kN/m2屋面活荷载标准值

0.7kN/m2

表2常用材料自重简支屋架设计-屋架杆件内力计算永久荷载标准值：屋面各构造层的荷载标准值：预应力混凝土屋面板（包括嵌缝）1.45

kN/m2SBS改性沥青防水卷材0.4kN/m2水泥砂浆找平层(20mm厚)0.4

kN/m2保温层0.5kN/m2

屋架和支撑自重（0.12+0.011L）=（0.12+0.011x18）=0.318

kN/m2

永久荷载标准值

3.068kN/m2

永久荷载设计值：

1.3x3.068=3.9884kN/m2

屋架杆件内力计算荷载计算案例：简支屋架设计-屋架杆件内力计算可变荷载标准值：屋面活荷载0.7kN/m2积灰荷载0.6kN/m2

可变荷载标准值

1.3kN/m2可变荷载设计值

：1.5x1.2=1.95kN/m2

屋架杆件内力计算荷载计算案例：简支屋架设计-屋架杆件内力计算永久荷载设计值：

3.9884kN/m2

可变荷载设计值：1.95kN/m2

节点荷载设计值：P=面荷载设计值x屋面板的面积

屋架杆件内力计算荷载计算案例：简支屋架设计-屋架杆件内力计算节点永久荷载+节点可变荷载：

P=（3.9884+1.95)x1.5x6=53.45KN节点永久荷载荷载：P1=3.9884x1.5x6=35.90KN节点可变荷载：

P2=1.95x1.5x6=17.55KN节点屋架和支撑自重：P3=1.3x0.318x1.5x6=3.72KN节点屋面板自重及施工荷载（取等于屋面活荷载）：

P4=（1.3x1.45+1.5x0.7）x1.5x6=26.42KN屋架杆件内力计算荷载计算案例：荷载组合：①全跨永久荷载+全跨可变荷载(设两项节点荷载之和为P)

②全跨永久荷载P1+半跨可变荷载P2③全跨屋架、支撑和天窗自重P3+半跨屋面板自重+半跨施工荷载（取等于屋面均布活荷载）P4

简支屋架设计-屋架杆件内力计算

2）内力计算方法

节点荷载作用下的铰接平面桁架分析内力，常用的内力分析方法有图解法、解析法、电算。具体分析时，可先分别计算全跨和半跨单位节点荷载作用下的内力（即内力系数），根据不同的荷载组合，列表计算。

屋架杆件内力计算4.内力计算简支屋架设计-屋架杆件内力计算①单位荷载作用于全跨，计算出所有杆件内力

屋架杆件内力计算2）内力计算方法---计算内力系数②单位荷载作用于左半跨，计算出所有杆件内力

③单位荷载作用于右半跨，计算出所有杆件内力

简支屋架设计-屋架杆件内力计算屋架杆件内力计算2）内力计算方法---计算内力系数

第一种组合：全跨永久荷载+全跨可变荷载(设两项节点荷载之和为P)各杆内力值=Pⅹ①

①单位荷载作用于全跨，计算出所有杆件内力

简支屋架设计-屋架杆件内力计算屋架杆件内力计算2）内力计算方法---计算内力系数第二种组合：全跨永久荷载P1+半跨可变荷载P2包含：1）全跨P1+左半跨P22）全跨P1+右半跨P21）中各杆的内力值=P1ⅹ①+P2ⅹ

②2）中各杆的内力值=P1ⅹ①+P2ⅹ

③①单位荷载作用于全跨，计算出所有杆件内力

②单位荷载作用于左半跨，计算出所有杆件内力

③单