钢结构设计原理第7章--单层厂房钢结构课件.ppt

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1、哈尔滨工业大学（威海）,钢结构设计原理,第7章 单层厂房钢结构,jtj025-86公路桥涵设计通用规范jtj021-89,中重型钢结构厂房实例,中重型钢结构厂房实例,中重型钢结构厂房实例,中重型钢结构厂房实例,轻型钢结构厂房实例,轻型钢结构厂房实例,轻型钢结构厂房实例,7.1 单层厂房钢结构的组成及布置原则,无檩体系：大型屋面板直接支承于钢屋架之上有檩体系：屋面支承于檩条、檩条支承于钢屋架,7.1.1 单层厂房钢结构的组成,无檩体系,有檩体系,横向框架 由柱和它所支承的屋架或屋盖横梁组成是厂房的主要承重体系，承受自重、风、雪荷载和吊车的竖向与横向荷载，并把这些荷载传递到基础屋盖结构 承担屋盖荷

2、载的结构体系，包括横向框架的横梁、托架、中间屋架、天窗架、檩条等支撑体系 包括屋面支撑和柱间支撑它与柱、吊车梁、屋面系杆等组成纵向框架，承担纵向荷载 把单榀的横向框架连成空间整体结构，从而保证厂房所必需的刚度和稳定,7.1.1 单层厂房钢结构的组成,吊车梁和制动梁（或制动桁架）承受吊车竖向及水平荷载，并将这些荷载传到横向框架和纵向框架上墙架 承受墙体的自重和风荷载其它 梯子、走道、门窗、工作平台,7.1.1 单层厂房钢结构的组成,7.1.2 柱网和温度伸缩缝的布置,柱网布置承重柱在平面上的排列方式,跨度：纵向定位轴线之间的尺寸柱距：横向定位轴线之间的尺寸,柱网布置原则：(1)应满足生产工艺要求

3、 流程、设备、产品尺寸和生产空间决定跨度和柱距(2)应满足结构的要求 柱应在同一轴线上，以便与屋架或横梁组成框架(3)应符合经济合理的原则,在柱子较高、跨度较大而吊车起重量又较小的车间中，采用大柱距比较经济 为了降低工作量、实现标准化，应满足模数的规定：跨度小于或等于18m时，应以3m为模数；跨度大于18m时，以6m为模数 柱距一般采用6m较为经济，也可采用9m及12m(6m柱距局部抽柱),7.1.2 柱网和温度伸缩缝的布置,温度伸缩缝温度将引起结构变形、产生温度应力为避免过大的温度变形和应力，应设置温度伸缩缝解决纵向区段过长横向设置伸缩缝 解决横向区段过长纵向设置伸缩缝,设双柱，两侧无任何横

4、纵向联系,7.1.2 柱网和温度伸缩缝的布置,有伸缩缝时柱网布置的方式：使温度伸缩缝的中线和定位轴线重合 采用插入距的方式(设备要求柱距S不变时采用)柱网不变，采用单柱温度伸缩缝，即纵向构件使用滑动支座，自由伸缩(构造复杂，应用较少),7.1.2 柱网和温度伸缩缝的布置,插入距式伸缩缝的间距：插入距一般采用1m 重型厂房柱的截面较大，可放大到1.5m、2m、甚至到3m伸缩缝两旁的柱可放在同一基础上，也可以采用双基础,7.1.2 柱网和温度伸缩缝的布置,当温度区段长度不超过下表数值时，可不计算温度应力,可以通过设置伸缩缝，使平面长度满足上述要求,7.1.2 柱网和温度伸缩缝的布置,7.2.1 横

5、向框架的特点,7.2 横向框架的结构类型及主要尺寸,横向框架的作用承担竖向荷载形成必要的横向刚度，以承担水平荷载形成有效净空，满足使用要求,横向框架的力学模型柱脚刚性连接时，横梁与柱可采用铰接或刚接(梁柱刚接时，对基础不均匀沉降敏感)柱脚铰接时，横梁与柱只能采用刚性连接(多用于轻钢厂房)如按跨度来分，则有单跨、双跨和多跨,计算模型详细说明示意图,机构,7.2.1 横向框架的特点,7.2.2 主要尺寸,框架的跨度为上柱中心线间的横向距离，由下式定出：LK桥式吊车的跨度；S吊车梁轴线至上柱轴线的距离S=B+D+b1/2；当Q80mm；当Q750kN时，D100mm；当吊车和柱之间设置安全走道时，D

6、400mm；,吊车示意图,7.2.2 主要尺寸,柱高(柱脚底面到横梁下弦底部的距离),h1地面至柱脚底面的距离，中型车间为0.81.0m，重型车间为1.01.2m；h2地面至吊车轨顶的高度，由工艺要求决定；h3吊车轨顶至屋架下弦底面的距离,h3=A+100+(150200),A为吊车轨道顶面至起重小车顶面之间的距离100为制造、安装误差留出的空隙(150200)考虑屋架挠度和下弦水平支撑角钢肢下伸所留空隙,7.2.2 主要尺寸,吊车梁的高度、轨道高度和横梁高度：吊车梁的高度可按（1/51/12）L选用，L为吊车梁的跨度 吊车轨道高度可根据吊车起重量决定 框架横梁一般采用梯形、人字形屋架，或变截

7、面实腹钢梁,7.2.2 主要尺寸,7.3.1 纵向框架柱间支撑的作用和布置,7.3 结构的纵向传力系统,柱间支撑的作用 组成纵向构架，保证纵向刚度承受山墙风荷载、吊车纵向水平荷载、温度应力、纵向水平地震力，并将之传至基础可作为框架柱在框架平面外的支点，减少柱平面外计算长度,柱间支撑由吊车梁以上的上层支撑和以下的下层支撑组成。形成一个刚性很大的悬臂桁架。,柱间支撑的位置为了减小温度应力，下层支撑宜设在温度区段中部 只有纵向很短、且很高时，下层支撑设在两端才不会产生很大的温度应力，又能使纵向刚度提高很多,当温度区段小于90m时，在中央设置一道下层支撑 超过90m，则在1/3点处各设一道支撑，以免传

8、力路程太长,上层柱间支撑为两层：第一层在梯形屋架端部高度范围内属于屋盖垂直支撑；第二层在屋架下弦至吊车梁上翼缘范围内上层柱间支撑的位置：为传递风力，要设在温度区段端部(由于吊车梁以上柱刚度较小，不会产生过大的温度应力)在有下层支撑处也应设置上层支撑柱间支撑与柱的连接位置：在柱的内外两侧应该成对布置 只有在柱截面高度不大的时才可沿柱中心设置一道,7.3 结构的纵向传力系统,7.3.2 柱间支撑的形式,柱间支撑的形式柱间支撑按结构形式可分为十字交叉式、八字式、门架式等,7.3.3 柱间支撑的设计与计算（自学）,7.3.4 柱间支撑的连接与构造,截面最小尺寸：L756、12,7.4.1 钢屋盖结构的

9、形式、组成及布置,7.4 屋盖结构体系,组成：屋面、檩条、屋架、托架和天窗架等 分类：无檩屋盖结构体系和有檩屋盖结构体系 无檩屋盖结构体系 钢筋混凝土大型屋面板直接作用于钢屋架之上，屋架的间距即为屋面板跨度，通常为6m屋面板上采用卷材防水，适用于较小屋面坡度(1:81:12)，因此常采用梯形屋架 构件种类少，构造、安装方便，施工快，且屋盖刚度大，整体性能好；但屋面自重大，用钢量大，对抗震也不利,有檩屋盖结构体系 采用轻型屋面材料：压型钢板、压型铝合金板、石棉瓦、瓦楞铁皮等屋架间距通常为6m；大于12m时，采用托架支承中间屋架屋面坡度较陡(1:21:3)，以便排水，常采用三角形屋架或变截面工字钢

10、梁所用材料种类较多，但屋面布置较灵活，自重轻，用料省，运输和安装较轻便,7.4.1 钢屋盖结构的形式、组成及布置,天窗架形式 为了满足采光和通风等要求，常需在屋盖上设置天窗结构形式如下：,7.4.1 钢屋盖结构的形式、组成及布置,托架形式 厂房的某些部位，因放置设备或交通运输要求，需局部抽柱。该处的屋架就需支承在专门设置的托架上。,钢托架一般做成平行弦桁架，跨度不大，但所受荷载较重,7.4.1 钢屋盖结构的形式、组成及布置,7.4.2 钢屋盖支撑,钢屋架为平面桁架，各个平面桁架要通过各种支撑及纵向系杆连成一个空间几何不变的整体结构，才能承受荷载 这些支撑及系杆统称为屋盖支撑 包括：上弦横向水平

11、支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、垂直支撑及系杆组成上弦横向水平支撑 位于屋盖两端的两榀相邻屋架的上弦平面内相当于平行弦桁架，弦杆为屋架的上弦杆，腹杆由交叉的斜杆及竖杆组成。交叉的斜杆一般用单角钢或圆钢制成，竖杆常用双角钢的T型截面,作用：减小屋架上弦压杆的计算长度、增加结构整体刚度,下弦横向水平支撑 布置在与上弦横向水平支撑同一开间的屋架下弦平面内也形成平行弦桁架，弦杆为屋架的下弦，腹杆也是由交叉斜杆及竖杆组成，为单角钢或圆钢横向水平支撑的间距不宜大于60m，当温度区段较长时，应在中部增设上下弦横向水平支撑,作用：承担山墙传来的水平风荷载、减小屋架下弦压杆的计算长度、增加结构整体刚度

12、,7.4.2 钢屋盖支撑,下弦纵向水平支撑 位于屋架两端下弦平面，纵向布置也是平行弦桁架，竖杆是屋架下弦与下弦横向水平支撑构成一封闭的支撑框架，增加屋盖的水平刚度当有吨位较大的桥式吊车、壁行吊车或锻锤等较大振动设备，以及房屋高度或跨度较大或空间刚度要求较大时，才设置下弦纵向水平支撑在设有托架处，为保证托架的侧向稳定，在托架范围及两端各延伸一个柱间应设置下弦纵向水平支撑,作用：增加整体刚度，避免托架平面外受力,7.4.2 钢屋盖支撑,垂直支撑位于上、下弦横向水平支撑同一开间，形成一个跨长为屋架间距的平行弦桁架它的上、下弦杆分别为上、下弦横向水平支撑的竖杆，它的端竖杆就是屋架的竖杆垂直支撑中央腹杆

13、的形式由支撑桁架的高跨比决定，一般常采用W形或双节间交叉斜杆等形式腹杆截面可采用单角钢或双角钢T形截面,7.4.2 钢屋盖支撑,跨度小于30m的梯形屋架在两端和跨度中各设一道垂直支撑当跨度大于30m时，则在两端和跨度1/3处分别共设四道跨度小于18m的三角形屋架只需在跨度中央设一道垂直支撑，大于18m时则在1/3跨度处共设两道,作用：保证两个屋架之间形成空间几何不变结构体系,7.4.2 钢屋盖支撑,系杆在未设横向支撑的开间连接各屋架通常在屋架两端，有垂直支撑位置的上、下弦节点以及屋脊和天窗侧柱位置系杆沿房屋纵向通长布置当房屋两端为山墙时，上、下弦横向水平支撑及垂直支撑可设在两端第二开间，这时第

14、一开间的所有系杆均设为刚性系杆,作用：系杆对屋架上、下弦杆提供侧向支承，对于有檩屋盖，檩条可兼作系杆,7.4.2 钢屋盖支撑,只能承受拉力的称为柔性系杆，容许长细比400（有重级工作制吊车的厂房为350）能承受压力的称刚性系杆，200，常用双角钢T形或十字形截面一般在屋架下弦端部及上弦屋脊处需设刚性系杆，其它可设柔性系杆,7.4.2 钢屋盖支撑,屋盖支撑内力的计算屋盖支撑因受力较小一般不计算，满足允许长细比即可对于跨度较大且承受墙面传来很大风荷载的横向水平支撑，应按桁架体系计算内力选择截面，并控制长细比偏于安全，仅考虑拉杆工作，而压杆退出工作,7.4.2 钢屋盖支撑,屋盖支撑系统的节点连接方式

15、,角钢肢尖向下；适当离开屋架节点，以免影响大型屋面板或檩条安放交叉斜杆应有一根切断，加节点板；与檩条相连时两斜杆均应切断，用节点板相连,7.4.2 钢屋盖支撑,下弦横向和纵向水平支撑的角钢肢尖允许向上，交叉斜杆可以背靠背交叉放置，中间填以填板，杆件无需切断,7.4.2 钢屋盖支撑,垂直支撑可只与屋架竖杆相连，也可通过竖向小钢板(耳板)与屋架弦杆及屋架竖杆同时相连,支撑与屋架的连接通常用M20 C级螺栓,支撑与天窗架的连接可用M16 C级螺栓。在有重级工作制吊车或有其它较大振动设备的厂房，宜用高强度螺栓连接，或用C级螺栓再加焊缝将节点板固定。,7.5 桁架的形式和截面设计,概述 截面形式：两个角

16、钢组成的T形或十字形截面的杆件节点形式：在杆件汇交处通过节点板用焊缝连接计算模型：桁架结构特点：制造安装方便、取材容易、适应性强等经济性：角钢厚度较大，耗钢量较大，跨度较小时不够经济适用跨度：其最适宜的跨度一般在1836m 之间设计要求：短杆受压，长杆受拉，避免非节间荷载；桁架杆件数量和规格应尽可能少；腹杆与弦杆轴线夹角最好在45左右；上弦的坡度须适合屋面的排水要求,桁架的形式 三角形桁架：适用于屋面坡度较大的屋盖，i=1/21/3；跨度1824m支座只能铰接，房屋横向刚度较低(a)(c)为芬克式桁架,腹杆受力合理,分为两榀小桁架便于运输(b)是两端高度改为500mm,可以降低支座处上、下弦内

17、力,7.5 桁架的形式和截面设计,梯形钢屋架：外形接近弯矩图，受力均匀适于坡度较小的屋盖体系，i=1/81/16跨度可达36m支座可以做成刚接也可做成铰接腹杆体系有人字式、再分式按支座节点可分为上承式和下承式,7.5 桁架的形式和截面设计,平行弦桁架：杆件规格统一、节点构造统一、便于制造等优点其上下弦杆相互平行，且可做成不同坡度一般用于托架或支撑体系,7.5 桁架的形式和截面设计,桁架的主要尺寸 主要尺寸包括桁架的跨度、跨中高度及端部高度跨度:标志跨度l柱网轴线的横向间距；计算跨度l0桁架两端支座反力间的距离,封闭结合,非封闭结合,非封闭结合,7.5 桁架的形式和截面设计,桁架高度 最大高度取

18、决于运输界限和建筑要求 最小高度根据桁架容许挠度确定 经济高度根据桁架杆件的总用钢量最少的条件确定,三角形桁架跨中高度h=(1/41/6)l，跨度大时取小值，反之取大值,梯形桁架跨中高度h=(1/61/10)l 端部高度：铰接时1.62.2m，刚接时为1.82.4m,7.5 桁架的形式和截面设计,关于起拱 桁架跨度较大时，竖向荷载将产生较大的挠度，影响外观 跨度15m的三角形桁架和跨度24m的梯形、平行弦桁架，当下弦无向上曲折时，宜采用起拱l/500左右，抵销挠度,图中所标示的长度为考虑起拱后的长度当求桁架杆件内力时，可不考虑起拱高度,7.5.2 桁架的荷载和内力计算,桁架的荷载计算与荷载组合

19、 桁架荷载 永久荷载：屋面材料(保温层、防水层、屋面板等)、檩条、屋架、天窗架、支撑及天棚等自重 可变荷载：屋面活荷载、风荷载、积灰荷载、雪荷载及悬挂吊车荷载 取值可由荷载规范查得或根据材料的规格计算 桁架和支撑的自重可按下面经验公式进行估算，即：式中 l为桁架的标志跨度(m)，gwk按屋面的水平投影面分布(kN/m2),凡沿屋面斜面分布的永久荷载均应换算为水平投影面上分布的荷载，即：屋面坡度较小时，可将沿斜面上分布的荷载近似地视为水平投影面上分布的荷载，即 建筑荷载规范给出的屋面均布活荷载、雪荷载均为水平投影面上的荷载，故实际计算时不再作上述换算,7.5.2 桁架的荷载和内力计算,桁架荷载

20、上述桁架荷载一般通过檩条或大型屋面板肋以集中力的方式作用于桁架的节点上 每个上弦节点所承受的集中荷载P可按阴影面积计算：,a上弦节间的水平投影长度s桁架的间距qk面荷载标准值,7.5.2 桁架的荷载和内力计算,荷载组合 使用和施工过程中均可能出现最不利情况，应进行荷载组合，找到最不利内力 一般情况下，应考虑以下三种荷载组合：全跨永久荷载+全跨可变荷载 全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨桁架、天窗架和支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载,屋面活荷载和雪荷载不同时考虑，可取两者中的较大值计算第一种组合通常为最不利。后两种组合，桁架跨中附近的斜腹杆内力可能变号(拉变压)、或内力增大，故须考虑如两侧

21、屋面板对称均匀铺设，则可不考虑第三种荷载组合对于轻型屋面，必须另外考虑风吸力的影响,7.5.2 桁架的荷载和内力计算,桁架杆件的内力计算 通常采用如下假定：(平面桁架模型)(1)各节点均为铰接(2)所有杆件的轴线都在同一平面内且在节点处交汇(3)荷载均作用于节点上内力计算方法 数解法、图解法或电算法等一般只需计算半跨单位节点荷载下的杆件内力计算系数。只要将节点荷载值乘以相应的内力系数，即可求得该杆件内力,7.5.2 桁架的荷载和内力计算,有节间荷载作用的情况：节间荷载时将引起杆件局部弯矩，类似弹性支承的连续梁可近似按简支梁计算出M0，再乘以调整系数作为局部弯矩端节间 M1=0.8M0；其它节间

22、的M2=0.6M0(M0=Pl/4，P作用于节间中点),7.5.2 桁架的荷载和内力计算,7.5.3 桁架杆件的计算长度和容许长细比,在桁架平面内的计算长度l0 x基本概念 节点形式：各杆件与节点板用焊缝连接，节点本身具有一定刚度并非完全铰接 杆件的相互作用：节点板上有多个杆件，当某一压杆平面内失稳屈曲时，将受到其它杆的阻碍与约束并非完全铰接 嵌固能力：介于刚接和铰接之间减小了计算长度,节点上的拉杆数量越多、线刚度和拉力越大，嵌固越强，杆件的计算长度就可减小得越多,平面内计算长度l0 x取值：弦杆、支座竖杆和支座斜杆：两端约束较小，可偏安全地视为铰接，l0 x=l其它腹杆：上弦节点处拉杆少，嵌

23、固作用不大，但下弦节点处拉杆较多、拉力较大、刚度也大，有一定嵌固能力，l0 x=0.8l,再分式腹杆：上段(N2段)杆件两端弹性嵌固作用均较差，l0 x=l 下段(N1段)，l0 x=0.8l,7.5.3 桁架杆件的计算长度和容许长细比,在桁架平面外的计算长度l0y取弦杆侧向支承点之间的距离，即l0y=l1上弦杆：有檩体系中檩条与支撑的交叉点不相连时檩条与支撑的交叉点用节点板焊牢时上弦杆上直接放置钢筋混凝土大型屋面板时(三点焊接与否),7.5.3 桁架杆件的计算长度和容许长细比,受压上弦杆的侧向支承点范围内，节间内力不相等时：如图侧向支承点间距l1为节间长度的两倍，且N1N2，其平面外计算长度

24、：,N1为较大压力(取正)；N2为较小的压力或拉力(压为正,拉为负)。,如果大型屋面板屋面采用不对称吊装，先吊装半坡、另外半坡未吊装时，应进行施工阶段验算，没有屋面板的半坡上弦杆的平面外计算长度为：,l1为屋架上弦平面内系杆之间的距离，一般为半坡长度,7.5.3 桁架杆件的计算长度和容许长细比,一般腹杆：节点板在平面外刚度很小，对腹杆的嵌固作用很小，平面外计算长度均取 l0y=l,再分式腹杆：再分式腹杆受压时平面外计算长度亦按式(9.6.3)确定：受拉时取 l0y=l1,下弦杆：取下弦侧向支承点间的距离，由下弦的支撑体系或系杆的设置确定,7.5.3 桁架杆件的计算长度和容许长细比,斜平面的计算

25、长度l0对于双角钢组成的十字形截面和单角钢截面腹杆，截面主轴不在桁架平面内，可能绕截面较小主轴发生斜平面失稳桁架下弦节点处尚可起到一定的嵌固作用，故取腹杆斜平面的计算长度l0=0.9l,7.5.3 桁架杆件的计算长度和容许长细比,桁架各杆件在平面内和平面外的计算长度一览表,7.5.3 桁架杆件的计算长度和容许长细比,桁架杆件的容许长细比(为保证一定刚度要求),张紧的圆钢支撑不受长细比限制,7.5.3 桁架杆件的计算长度和容许长细比,7.5.4 桁架杆件的截面选择和计算,截面形式 采用两个角钢组成的T形或十字形截面，中间夹节点板 选择截面时，应近似满足杆件等稳定性，即x=y(因截面均属b类，故x

26、=y)桁架上弦：计算长度l0y2l0 x，为满足等稳定原则，要求截面的iy2ix，宜采用两个不等边角钢短肢相连的T 形截面,如有较大局部弯矩，也可采用两个不等肢角钢长肢相连或两个等肢角钢组成的T形截面,桁架下弦：承受拉力，按强度要求选择截面 下弦平面外的计算长度通常较大，为增强其刚度，宜采用两个不等肢角钢短肢相连的T形截面 平面外计算长度不大时，也可使用两等边角钢,7.5.4 桁架杆件的截面选择和计算,端斜杆：梯形桁架的端斜杆，由于l0 x=l0y，为使ix=iy，宜采用两个不等肢角钢长肢相连的T形截面。,7.5.4 桁架杆件的截面选择和计算,其它腹杆：由于l0 x=0.8l0y，为使ix=0

27、.8iy，宜采用两个等肢角钢组成的T形截面。受力很小的腹杆亦可用单角钢，可交替地单面连接在桁架平面的两侧，或在两杆端开槽嵌入节点板对称置于桁架平面,7.5.4 桁架杆件的截面选择和计算,连接垂直支撑的竖腹杆常用两个等肢角钢组成的十字形截面,轻型钢屋架中的圆管截面,7.5.4 桁架杆件的截面选择和计算,填板的设置 为确保由两角钢组成的T形或十字形截面杆件能整体共同受力，必须每隔一定距离在两个角钢间设置填板并用焊缝连接杆件才可按实腹式杆件计算填板间距:对压杆ld40i，对拉杆ld80i。受压杆不少于2个,i为单角钢绕1-1轴或2-2轴的回转半径,7.5.4 桁架杆件的截面选择和计算,填板厚度同节点

28、板厚宽度一般取4060mm长度:T形截面比肢宽大1015mm,十字形截面缩进1015mm,7.5.4 桁架杆件的截面选择和计算,节点板的厚度 节点板内应力与所连构件内力大小有关(可按规范7.5节计算其强度和稳定)根据上述计算方法编制表格，设计时可查表确定节点板厚度节点板的厚度对于梯形普通钢桁架等可按受力最大的腹杆内力确定，对于三角形普通钢桁架则按其弦杆最大内力确定 所有中间节点板均采用相同厚度，支座节点板由于受力大且很重要，厚度比中间的增大2mm,7.5.4 桁架杆件的截面选择和计算,截面选择的一般原则(1)相同面积情况下，优先选用宽肢薄壁的角钢，对压杆尤为重要(2)角钢规格不宜小于L454或

29、L56 36 4，有螺栓孔时，需满足附录10的线距要求(3)角钢规格应尽量统一，一般不超过56种，同一种规格的厚度之差不宜小于2mm，以便施工时辨认(4)弦杆一般沿全跨采用等截面，但对跨度大于24m的三角形桁架和跨度大于30m的梯形桁架，可在半跨内改变一次截面，且只改变肢宽而保持厚度不变，以便拼接的构造处理,7.5.4 桁架杆件的截面选择和计算,截面计算 轴心拉杆 按强度条件确定所需的净截面面积 An，即：,当采用单角钢单面连接时，f应乘以0.85的折减系数,根据An选用角钢，然后按轴心受拉构件验算刚度,当连接支撑的螺栓孔位于连接节点板内且a100mm时，由于连接焊缝已传递部分内力给节点板，节

30、点板一般可以补偿孔洞的削弱，故可不考虑该孔对角钢截面的削弱,7.5.4 桁架杆件的截面选择和计算,轴心压杆(1)先假定=60100(腹杆=80120)，由查，然后由稳定条件求所需截面积A，同时计算ix、iy(2)参考型钢表选择合适的角钢，按轴心受压构件进行强度、刚度和稳定性验算(3)如不满足，可进行调整，重新计算,拉弯或压弯杆 上弦或下弦有节间荷载作用时，应按拉弯或压弯杆计算 一般根据经验或参照已有设计资料试选截面，然后验算,零杆或按构造要求配置的杆件 杆件不受力，可直接按刚度要求选择杆件截面：,7.5.4 桁架杆件的截面选择和计算,7.6.1 节点设计步骤和一般设计原则,7.6 桁架的节点设

31、计,轴线的确定方法使杆件形心线与桁架几何轴线重合，以免偏心受力为便于制造，通常取角钢肢背至形心距离为5mm的整倍数,弦杆变截面时，应使弦杆角钢肢背齐平，并取桁架几何轴线为两侧角钢形心线的中心线如果轴心线引起的偏心不超过较大弦杆截面高度的5%，计算中可不计由此偏心引起的弯距,e0为e1和e2的平均数取5mm倍数，e3、e4 按角钢形心距取5mm倍数,7.6 桁架的节点设计,杆件端部的细部做法与尺寸按一定的比例画杆件的轴线，按放大一倍的比例画各杆件的角钢轮廓线(表示角钢厚度的线可不按比例、仅示意画出)腹杆与弦杆、腹杆与腹杆轮廓线间应保持最小间距c直接承受动力时，c=50mm；其它情况，c20mm，

32、避免焊缝密集使节点板变脆；非焊接连接，c510mm，以便安装,按此要求可定出各杆件的端部位置,7.6 桁架的节点设计,杆端的切割面一般宜与杆件轴线垂直(a)，也允许将角钢的一边切去一角(b)，但不允许作(图c)的端部切割方式,7.6 桁架的节点设计,节点板尺寸的确定方法事先算好各腹杆与节点板的焊缝（包括角钢肢背和肢尖两者）尺寸，将焊缝长度绘于图上，而后定出节点板的外形注意焊缝长度应包括2hf的起落弧缺陷，垂直于焊缝长度方向应留出1015mm的焊缝位置,7.6 桁架的节点设计,节点板外形应优先采用矩形、梯形、平行四边形或至少有一直角的四边形，以减少钢材损耗，长和宽宜取10mm的倍数当节点处只有一

33、根斜杆与弦杆相交时，节点板的外边缘与斜杆轴线应保持不小于1:3的坡度（使杆中内力在节点板中有良好的扩散）,7.6 桁架的节点设计,节点板与弦杆的焊缝设计根据已有节点板的尺寸，布置弦杆与节点板间的连接焊缝当弦杆在节点处改变截面，则还应在节点处设计弦杆拼接,7.6 桁架的节点设计,绘制节点大样绘制节点大样（比例尺为1/101/5），确定节点上的详细尺寸，为绘制施工详图时提供必要的数据节点上需标注的内容如下：,每一腹杆端部至节点中心的距离节点板的尺寸，标明相对节点的距离各杆件轴线至角钢肢背的距离角钢连接边的边长每条角焊缝的焊脚尺寸hf和焊缝长度l,7.6 桁架的节点设计,7.6.2 节点计算和构造,

34、上弦节点腹杆与节点板的连接焊缝长度 肢背：肢尖：,有檩屋盖中的上弦杆与节点板的焊缝 上弦杆与节点板间的焊缝要承受相邻节间弦杆内力差N=N1-N2，还需承受由檩条传给上弦杆的竖向节点荷载P,由于檩托的存在，节点板无法伸出角钢背面，通常采用槽焊(塞焊),弦杆肢背的槽焊缝承受荷载P，槽焊缝按两条hf=0.5t的角焊缝计算。槽焊缝质量不宜保证，强度降低20%,认为竖向节点荷载P由肢背焊缝承担内力差N=N1-N2由肢尖焊缝承担,弦杆肢尖的角焊缝承受N和由其产生的弯矩M=Ne 令焊脚尺寸hf,认为竖向节点荷载P由肢背焊缝承担内力差N=N1-N2由肢尖焊缝承担,无檩体系屋盖中的上弦杆与节点板的焊缝 节点板伸

35、出上弦角钢，采用4条角焊缝，共同承担荷载 N作用下，肢背焊缝剪应力：集中力P由4条焊缝共同承担：,肢背焊缝受力最大，N与P基本垂直，故焊缝强度验算：,7.6.2 节点计算和构造,下弦节点下弦杆与节点板的焊缝，当无外荷载时，仅承受下弦相邻节间内力差N=N1-N2，一般较小，故焊脚尺寸可由构造确定当有集中荷载作用时：下弦肢背与节点板的连接焊缝按下式计算：,下弦肢尖与节点板的焊缝：,7.6.2 节点计算和构造,屋脊节点节点做法左右弦杆断开，需要拼接拼接角钢与弦杆型号相同拼接角钢要铲棱、切边坡度较小时拼接角钢可热弯成形；坡度较大时需将拼接角钢割口、冷弯、对焊,7.6.2 节点计算和构造,脊拼接角钢与弦

36、杆的连接计算 拼接角钢与受压弦杆的连接可按弦杆最大内力进行计算，每侧共有4条焊缝平均承受此力，因而焊缝长度为 由此可得拼接角钢总长度为 弦杆空隙一般为20mm,7.6.2 节点计算和构造,弦杆与节点板的连接焊缝（节点板槽焊时）计算上弦与节点板的连接焊缝时,假定节点荷载P由上弦角钢肢背处的槽焊缝承受，计算方法与普通上弦节点相同 上弦角钢肢尖与节点板的连接焊缝按上弦内力的15%计算,并考虑此力产生的弯矩M=0.15N e,7.6.2 节点计算和构造,弦杆与节点板的连接焊缝（节点板伸出，采用角焊缝时）,上弦杆与节点板的连接焊缝，应按上弦内力与节点荷载的合力计算 上弦杆与节点板的焊缝，共有8条，当肢背

37、与肢尖焊脚高度相同时，每条焊缝的长度按下式计算：,7.6.2 节点计算和构造,当桁架的跨度较大时,需将桁架分成两个运输单元，在屋脊节点和下弦跨中节点设置工地拼接左半边的上弦、斜杆和竖杆与节点板的连接为工厂焊缝，而右半边的上弦、斜杆与节点板的连接为工地焊缝拼接角钢与上弦的连接全用工地焊缝为了便于工地焊接，需设置临时性安装螺栓,7.6.2 节点计算和构造,下弦的拼接节点节点做法拼接角钢与上弦相同铲棱、切肢当角钢的边长b125时，为使传力均匀，宜将拼接角钢的两端各切去一角，焊缝沿斜边布置,7.6.2 节点计算和构造,下弦拼接角钢与弦杆的连接计算及拼接角钢总长度的确定 拼接角钢与下弦角钢间共有4条角焊缝，承担节点两侧较小截面中的内力设计值N2，常偏安全地取N2=A2f 由所需焊缝长度，可求出拼接角钢的总长度为：下弦杆与节点板的连接角焊缝 按两侧下弦杆较大内力的15%，和两侧下弦的内力差两者中的较大值来计算 当拼接节点处有外荷载时，尚应考虑合力,7.6.2 节点计算和构造,支座节点 桁架与柱的连接有铰接和刚接两种形式支承于钢筋混凝土柱或砖柱上的桁架一般为铰接，而支承于钢柱上的桁架通常为刚接,梯形屋架的刚性支座节点,7.6.2 节点计算和构造,梯形和三角形桁架在钢筋混凝土柱顶或砌体上的支座节点,7.6.2 节点计算和构造,