钢屋架课件

（一）屋架选型及 尺寸确定
（二）荷载的确定
(四) 计算长度 (五) 杆件截面设计
(三) 内力计算 (六) 杆件归并
(八) 绘制施工图
(七) 节点设计
二、荷载的确定
(1) 永久荷载 包括屋面材料和檩条、支撑、屋架、天窗架等结构的自重。
(2) 可变荷载 包括屋面均布活荷载、积灰荷载、雪荷载、风荷载等，其中屋
计算内力系数
0.5 A 0.000
1.0 1.0
B
C
-8.72
1.0 1.0
D
E
-13.53
1.0 1.0
F
G
-15.26
1.0 1.0
H
I
-14.71 -14.71
-0.5 -8.87
-1.0 -5.44 -1.0 -2.46 -1.0
+ 0.02 -1.08
-1.08 + 1.11 + 3.70 + 6.88
-1.0 -3.14 -1.0 + 0.71 -1.0
+ 1.55 + 0.97 + 1.39
四、桁架杆件计算长度的选取
桁架平面内计算长度 l0x
弦杆
支座斜杆 支座竖杆
l0x l (几何长度）
中间腹杆 l0x 0.8l
桁架平面外计算长度 loy
弦杆 l0y l1 （侧向支撑点间距离） 腹杆 l0y l （几何长度 ） 单角钢腹杆和双角钢十字形腹杆，l0y 0.9l
0.00 + 2.12
0
0
0.0 1.80
0.0 1.56
-2.34 -2.03 -1.75 -1.53 -2.47 -0.45 + 1.90 + 4.76
+
+
+ 3.48
+ 8.0
a
c
+ 9.34
+ 8.44
+ 6.73
+ 5.31
+ 3.53
+ 1.25
e
g
Ii
g'
e'
c'
a'
0.00
-0.5 -6.53
7.2 钢屋盖的支撑及辅助系统
三、辅助系统
(1) 檩条 (2) 拉条
檁条的截面形式
热轧型钢
H型钢
这两种檁条适用于荷 载较大的屋面。
冷弯薄壁型钢 适用于压型钢板的轻型屋面
适用于屋面坡度>1/3 适用于屋面坡度≤1/3
檁条的构造要求
当檩条跨度大于4m时，应在檩条间跨中位置设置
拉条。当檩条跨度大于6m时，应在檩条跨度三分 点处各设置一道拉条。
+ 4.73 a
+ 11.53
+ 14.65
+ 15.17
c
e
g
+ 15.17 I
0.5 1.0 1.0
A
B
C
0.000 -6.25
1.0 1.0
D
E
-9.04
1.0 1.0
F
G
-9.17
1.0 1.0
H
I H'
-7.38 -7.38
G ' F' -6.09
E' D ' -4.49
C' -2.47
B' A' 0.00
第七章 屋盖结构
《钢结构》多媒体课件
制作：李养成
本章主要内容
7.1 钢屋盖结构的组成和分类 7.2 钢屋盖的支撑及辅助系统 7.3 钢屋架的形式和尺寸 7.4 钢屋架的设计 7.5 钢屋架施工图
7.1 钢屋盖结构的组成和分类
一、组成（屋架+支撑+屋面板）
天窗架
屋架 柱
吊车梁 柱间支撑
二、分类
有檩屋盖
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。
2、 内力计算方法：
按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，根据不同的荷载组合，列表计算。
亦可查用《钢结构设计手册》中的内力系数。
拉条的作用是防止檩条侧向变形和扭转并且提供x
轴方向的中间支点。此中间支点的力需要传到刚 度较大的构件为此，需要在屋脊或檐口处设置斜 拉条和刚性撑杆。
拉条和撑杆的布置
斜拉条 拉条 隅撑
屋面横向水平支撑
撑杆
隅撑
7.3 钢屋架的形式和尺寸
一、钢屋架的形式 二、确定屋架形式的原则 三、屋架的关键尺寸
2）.屋架杆件中的填板。 作用：保证两角钢共同工作。 间距：压杆 lz 40i 拉杆 lz 80i
屋架杆件中的填板
六、桁架节点设计
任务：确定节点的构造，连接焊缝及节点承载力的计算。 节点的构造应使传力路线明确、简捷、制作安装方便。
节点的构造要求：
① 屋架各杆件的形心线与屋架的几何轴线尽 量重合，并会交于节点中心，使实际受力与计算 简图相一致。
无檩屋盖
有檩屋盖
屋面彩钢板
屋面用夹芯彩钢板
两种屋盖体系各有优缺点，具体设计时应 根据建筑物使用要求、结构特性、材料供应情况 和施工条件等综合考虑而定。
一般中型厂房，特别是重型厂房，由于对 刚度要求较高，所以宜采用大型屋面板的无檩屋 盖；而对于中、小型特别是不需要做保温层的房 屋，则宜采用具有轻型屋面材料的有檩屋盖。
7.2 钢屋盖的支撑及辅助系统
一、支撑系统的作用
(1) 保证屋盖结构的几何稳定性 (2) 保证屋盖的空间刚度和整体性 (3) 为受压弦杆提供侧向支承点 (4) 承受和传递纵向水平力 (5) 保证结构在安装和架设过程中的稳定性
7.2 钢屋盖的支撑及辅助系统
二、支撑系统的类别及布置原则
(1) 上弦横向支撑 (2) 下弦横向水平支撑 (3) 下弦纵向水平支撑 (4) 垂直(竖向)支撑 (5) 系杆
面活荷载和雪荷载不同时考虑，取两者中的较大值。
在屋架设计时应考虑以下三种荷载组合： ① 全跨永久荷载+全跨可变荷载 ② 全跨永久荷载+半跨可变荷载 ③ 全跨屋架、支撑和天窗架自重+半跨屋面板重+半跨屋面活
荷载
节点荷载的确定：
P=qSd
恒
活
+
荷
荷
载
载
三、内力计算
1、 计算假定：
(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
梯形和平行弦屋架的节点半板厚度由腹杆最 大内力确定，三角形屋架节点板厚度由上弦杆内 力决定。
下弦一般节点
上弦一般节点
下弦杆中央拼接节点
屋脊节点
支座节点
七、施工图绘制
⑴ 在图纸左上部绘制索引图。对称桁架，一半注 明杆件几何长度，另一半注明杆件内力。
⑵ 施工祥图中，主要图面用以绘制屋架的正立面 图，上下弦的平面图，侧面图，安装节点及特 殊零件大样图，材料表。比例尺：杆件轴线为 1：20～1：30，节点为1：10～1：15。
屋架杆件的计算长度
五、杆件截面设计
1、 杆件截面选取的原则：
承载能力高，抗弯强度大， 便于连接，用料经济， 通常选用角钢和T型钢
截面伸展 壁厚较薄 外表平整
等强设计： 压杆对截面主轴具有相等或接近的稳定性。
x y
2、 杆件截面设计与构造要求：
拉杆：强度，刚度
压杆：强度，稳定，刚度。
1）.同一榀屋架中，角钢的规格不超过5～6种， 最小角钢 L45X4 ，L56X36X4,L<18m 的小角钢屋 架不受此限。
② 为节省节点板材料，杆件要尽量紧凑，但 考虑下料和焊缝质量，各杆之间的间隙不宜小于 20mm。
③ 节点板的形状应该尽量简单而有规则，最 好设计成矩形、梯形或平行四边形等，切忌出现 凹角，防止严重的应力集中。
节点设计思路：
节点设计时，首先要根据连接杆件的内力确 定出焊缝的焊角尺寸和长度，然后再根据节点上 各杆件的焊缝长度确定节点板的合理形式和平面 尺寸。
系杆设置原则
刚性系杆：能承受拉力也能承受压力的系杆。 柔性系杆：只能承受拉力的系杆。 作用：为没有参与组成空间稳定体的屋架提供上下弦的侧
向支承点。 布置原则： 在垂直支撑的平面内一般设置上下弦系杆； 屋脊节点及主要支承节点处需设置刚性系杆， 当屋架横向支撑设在端部第二柱间时，第一柱间 所有系杆均应为刚性系杆。
并应使较长的腹杆受拉、较短的腹杆受压。 ④ 节点构造要简单合理、易于制造。
三、屋架的关键尺寸
(1) 屋架的跨度：主要是根据工艺和建筑要求来确定，
普通钢屋架常见跨度为18m、21m、24m、27m、30m、 36m等。钢屋架计算跨度的确定：简支于柱顶的钢屋架， 其计算跨度取决于屋架支反力间的距离。
(2) 屋架的高度：取决于经济、刚度要求和运输界 限等三个方面，同时又和屋面坡度密切相关，有 时还受到建筑要求的限制。
屋架高度确定的主要程序： ①根据屋架的形式和设计经验确定出屋架的端部高度； ②按屋面材料对影响因素，最后确定屋架的高度。
当屋架的外形和主要尺寸(跨度、高度)都确定之后， 桁架各杆的几何长度即可根据三角函数或投影关系求得。
7.4 钢屋架的设计
一、设计流程
下弦纵向水平支撑布置原则 ： 厂房内设有托架，或有较大吨位的重级、中级 工作制的桥式吊车； 或有大型振动设备； 以及当房屋较高，跨度较大，空间刚度要求高时 。
垂直支撑布置原则 ： 所有房屋中均应设置垂直支撑。 梯形屋架在跨度L≤30m，三角形屋架在跨度L≤24m时，仅在跨度中央设置一 道 。当跨度大于上述数值时宜在跨度1／3附近或天窗架侧柱外设置两道 。 梯形屋架不分跨度大小，其两端还应各设置一道。 垂直支撑与上、下弦横向水平支撑布置在同 一柱间。
一、钢屋架的形式
三 角 形 屋 架 芬克式腹杆
人字式腹杆
豪式腹杆
梯 形 屋 架
人字式腹杆 平 行 弦 屋 架
人字式腹杆
再分式腹杆 交叉式腹杆
二、确定屋架形式的原则
① 屋架的外形应与屋面材料所要求的排水坡度相适应。 ② 屋架的外形尽可能与其弯矩图相适应，使弦杆各节间
的内力相差不大。 ③ 腹杆的布置要合理，腹杆的总长度要短，数量要少，
⑶ 定位尺寸：轴线至肢背的距离，节点中心至 腹杆等杆件近端的距离，节点中心至节点板上、 下、左、右的距离。焊缝应注明尺寸。
⑷ 各零件要进行详细编号，按主次、上下、左 右顺序进行。
⑸ 施工图中的文字说明应包括不易用图表达以 及为了简化图面而易于用文字集中说明的内容， 如：钢材标号、焊条型号、焊缝形式和质量等 级、图中未注明的焊缝和螺栓孔尺寸以及防腐、 运输和加工要求。
上弦横向水平支撑布置图
在有檩条或只采用大型屋面板的屋盖中都应设置屋架上弦横向水平支撑。 设置在房屋的两端 ,一般设在第一个柱间或设在第二个柱间,间距≤60m。
下弦水平支撑布置图
下弦横向水平支撑布置原则 ： 当跨度L≥18m； 设有悬挂式吊车起重量大于5吨； 厂房内设有较大的振动设备。 与上弦横向水平支撑布置在同一柱间。