钢结构原理 第九章 钢桁架与屋盖结构
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《钢结构钢桁架》课件
《钢结构钢桁架》PPT课 件
在这个PPT课件中，我们将讨论钢结构和钢桁架的介绍、优点、特点、施工 流程、设计原理和应用。钢结构钢桁架具有强大的承载能力和美观性能，已 被广泛应用。
简介
钢结构介绍
钢结构是一种使用钢材构建的建筑结构。它 具有高强度、轻质和抗震性能。
钢桁架介绍
钢桁架是一种由连接在一起的钢梁和钢柱构 成的框架结构。它具有较高的刚度和稳定性。
2 防腐蚀
钢桁架经过特殊处理，可以防止腐蚀，延长使用寿命。
3 美观
钢桁架结构具有简洁、现代的外观，可以为建筑增添艺术感。
钢结构钢桁架的施工流程
1
础处理
准备施工场地，进行基础处理和地基工程。
2
支撑结构搭建
搭建钢框架的支撑结构，确保结构的稳定。
3
钢结构吊装与安装
使用吊车将钢材吊装至指定位置，并进行焊接和紧固。
大型展览馆
钢结构钢桁架提供了灵活 的空间布局和支撑结构， 适用于大型展览馆的建设。
高层建筑
钢结构钢桁架具有较高的 承载能力，适用于建设高 层建筑。
桥梁工程
钢结构钢桁架可以用于桥梁工程，为交通运 输提供稳定可靠的通道。
航空场馆
钢结构钢桁架适用于建设航空场馆，为航空 器提供安全可靠的停放和维修场所。
结论
挂点位置设计
根据结构需求和荷载要求确定钢桁架的挂点 位置。
桁架截面设计
根据结构的跨度和荷载要求设计桁架的截面 形状和尺寸。
柱子截面设计
设计合适的柱子截面形状和尺寸，以满足结 构的承载要求。
桁架杆件设计
确定桁架的杆件类型和数量，以满足结构的 稳定性和强度要求。
钢结构钢桁架的应用
大型体育场馆
钢结构钢桁架被广泛应用 于建设大型体育场馆，满 足大容量观众和设备的要 求。
在这个PPT课件中，我们将讨论钢结构和钢桁架的介绍、优点、特点、施工 流程、设计原理和应用。钢结构钢桁架具有强大的承载能力和美观性能，已 被广泛应用。
简介
钢结构介绍
钢结构是一种使用钢材构建的建筑结构。它 具有高强度、轻质和抗震性能。
钢桁架介绍
钢桁架是一种由连接在一起的钢梁和钢柱构 成的框架结构。它具有较高的刚度和稳定性。
2 防腐蚀
钢桁架经过特殊处理，可以防止腐蚀，延长使用寿命。
3 美观
钢桁架结构具有简洁、现代的外观，可以为建筑增添艺术感。
钢结构钢桁架的施工流程
1
础处理
准备施工场地，进行基础处理和地基工程。
2
支撑结构搭建
搭建钢框架的支撑结构，确保结构的稳定。
3
钢结构吊装与安装
使用吊车将钢材吊装至指定位置，并进行焊接和紧固。
大型展览馆
钢结构钢桁架提供了灵活 的空间布局和支撑结构， 适用于大型展览馆的建设。
高层建筑
钢结构钢桁架具有较高的 承载能力，适用于建设高 层建筑。
桥梁工程
钢结构钢桁架可以用于桥梁工程，为交通运 输提供稳定可靠的通道。
航空场馆
钢结构钢桁架适用于建设航空场馆，为航空 器提供安全可靠的停放和维修场所。
结论
挂点位置设计
根据结构需求和荷载要求确定钢桁架的挂点 位置。
桁架截面设计
根据结构的跨度和荷载要求设计桁架的截面 形状和尺寸。
柱子截面设计
设计合适的柱子截面形状和尺寸，以满足结 构的承载要求。
桁架杆件设计
确定桁架的杆件类型和数量，以满足结构的 稳定性和强度要求。
钢结构钢桁架的应用
大型体育场馆
钢结构钢桁架被广泛应用 于建设大型体育场馆，满 足大容量观众和设备的要 求。
9桁架及屋盖
sk r s0 1.0 0.45 0.45kN / m2 2 r取值见P404。根据规范GB50009-2012、P18，取 sk 0.5kN / m
L≤30m
L>30m
垂直支撑
垂直支撑
L≤24m
L>24m
系杆布置
屋脊处应设刚性系秆，当跨度较大时，屋架两端的系杆 也可考虑为刚性系杆。 通常刚性系杆采用双角钢组成的十字截面，柔性系杆采 用单角钢。 当横向水平支撑设置在第二柱间时，第一柱间均为刚性 系杆。
9.4 屋盖设计的内容和屋架的内力计算（P403）
①施加单位荷载并求支反力 ②单元编号： 外围每个荷载之间编一个号A、B、C… 内部每个三角单元编一个号1、2、3…
1 B A 2 C D 3 4 5 E F 6 G H
7
8
9
10
每个荷载及杆件均获编号，如23，DE…
③按比例绘制支反力AB，荷载BC、CD … ④依次作直线平行于杆件，如： B1、C1（交点为C） 12、A2（交点为2） ⑤量取线段长度即对应杆件内力大小 ⑥判别拉压：按单元号至节点号的方向定 按顺时针为压(负)，逆时针为拉（正） 如12号杆为压，23为拉（上弦均为压，下
一、屋盖设计的内容
结构方案的确定和结构布置：选定屋盖的组成，确定屋架 的间距、形式和腹杆体系，布置各种支撑系统等； 檩条设计（有檩体系）； 屋架的内力分析：屋架荷载的计算、内力分析及内力组合 等； 屋架杆件截面设计：钢材牌号、杆件截面形式和尺寸的选 用，强度和稳定计算等； 屋架节点设计：各个节点中的连接计算和构件的拼接等； 施工详图的绘制 包括材料表的编制。
钢结构原理-第九章-钢桁架与屋盖结构
屋盖结构设计，通常包括屋盖结构布置，屋架形式的 选择，支撑布置，屋盖荷载计算，屋架各杆内力计算，屋 架杆件截面选择，檩条、拉条和撑杆的计算，节点设计以 及绘制施工图。
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构 钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
9.1.1 钢屋架的形式和尺寸
屋架按外形可分为三角形屋架、梯形屋架及平行弦屋架三 种形式。
梯形屋架的端部高度
当屋架与柱刚接时 h 01 /1 0~ 1 /1 6 l
当屋架与柱铰接时 h0 l /18
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
陡坡梯形屋架的端部高度 h00.5~1.0m
平坡梯形屋架取 h01.8~2.1m
9.2 桁架及屋盖结构的结构分析 9.2.1 计算假定 ◆ 各杆件的轴线均居于同一平面内且相交于节点中心；
50 时，不考虑雪荷载；
30 时，除瓦楞铁等轻型屋面外，可不考虑风荷载
30 以及对瓦楞铁皮等轻型屋面、开敞式房屋和风
荷载大于 490KN/m2 时，均应计算风荷载的作用；
屋面均匀活荷载与雪荷载不同时考虑，取两者之中较大值。
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
各种均布活荷载汇集成节点荷载的计算式为
当屋架的上、下弦杆相平行时，称为平行弦屋架。多用 于单坡屋整和双坡屋面，或用作托架、支撑体系。腹杆多 为人字形或交叉式。平行弦屋架的同类杆件长度一致、节 点类型少，符合工业化制造要求，有较好的效果。
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
屋架的造型应符合以下原则：
◆ 满足使用要求，主要是排水坡度、建筑净空、天窗、天 棚以及悬挂吊车的需要。 ◆ 受力合理。应使屋架的外形与弯矩图相近，杆件受力均 匀；短杆受压、长杆受拉；荷载布置在节点上，以减少弦杆 局部弯矩，屋架中部有足够高度，以满足刚度要求。 ◆ 便于施工。屋架的杆件和节点宜减少数量和品种、构造 简单、尺寸划一、夹角在30~60度之间。跨度和高度避免超 宽、超高。设计时应全面分析、具体处理，从而确定具体的 合理形式。
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构 钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
9.1.1 钢屋架的形式和尺寸
屋架按外形可分为三角形屋架、梯形屋架及平行弦屋架三 种形式。
梯形屋架的端部高度
当屋架与柱刚接时 h 01 /1 0~ 1 /1 6 l
当屋架与柱铰接时 h0 l /18
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
陡坡梯形屋架的端部高度 h00.5~1.0m
平坡梯形屋架取 h01.8~2.1m
9.2 桁架及屋盖结构的结构分析 9.2.1 计算假定 ◆ 各杆件的轴线均居于同一平面内且相交于节点中心；
50 时，不考虑雪荷载；
30 时，除瓦楞铁等轻型屋面外，可不考虑风荷载
30 以及对瓦楞铁皮等轻型屋面、开敞式房屋和风
荷载大于 490KN/m2 时，均应计算风荷载的作用；
屋面均匀活荷载与雪荷载不同时考虑，取两者之中较大值。
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
各种均布活荷载汇集成节点荷载的计算式为
当屋架的上、下弦杆相平行时，称为平行弦屋架。多用 于单坡屋整和双坡屋面，或用作托架、支撑体系。腹杆多 为人字形或交叉式。平行弦屋架的同类杆件长度一致、节 点类型少，符合工业化制造要求，有较好的效果。
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
屋架的造型应符合以下原则：
◆ 满足使用要求，主要是排水坡度、建筑净空、天窗、天 棚以及悬挂吊车的需要。 ◆ 受力合理。应使屋架的外形与弯矩图相近，杆件受力均 匀；短杆受压、长杆受拉；荷载布置在节点上，以减少弦杆 局部弯矩，屋架中部有足够高度，以满足刚度要求。 ◆ 便于施工。屋架的杆件和节点宜减少数量和品种、构造 简单、尺寸划一、夹角在30~60度之间。跨度和高度避免超 宽、超高。设计时应全面分析、具体处理，从而确定具体的 合理形式。
钢结构基础第九章 桁架及屋盖
第9章 桁架及屋盖
2.桁架平面外 取侧向支承点之间的距离。 上弦：上弦横向水平支撑的节间长度 （1）有檩屋盖如檩条与横向水平支撑的交叉点用节点板焊 牢，可取檩条间距。 （2）无檩屋盖，横向 支撑由屋面板代替时取 两块屋面板的宽度。一 般不大于3.0m。
第9章 桁架及屋盖
下弦：取纵向水平支撑节点与系杆或系杆与系杆之间的 距离。 腹杆：节点在桁架平面外的刚度很小，取l0y＝l0。 3.斜平面 单面连接的单角钢和双角钢组成的十字形杆件， 斜平面计算长度取l0＝0.9l，支撑斜杆和支座竖杆不 变。
第9章 桁架及屋盖
第9章 桁架及屋盖
4.其他杆件 桁架受压弦杆侧向支承点距离为两倍节间长度且两节 间弦杆内力不等时，则该弦杆在 桁架平面外的计算长度 可按下式计算：
N1——较大的压力，计算时取 正值； N2——较小的压力或拉力，计 算时压力取正值，拉力取负值。
第9章 桁架及屋盖
桁架再分式腹杆体系的受压主斜杆在桁架平面内的计 算长度取节点中心间距，在桁架平面外的计算长度按上式 计算。
压力有变化的受压腹杆平面外计算长度
（a）再分式腹杆体系的受压主斜杆 （b）K形腹杆体系的竖杆
第9章 桁架及屋盖
第9章 桁架及屋盖
受拉构件的容许长细比
项 次
承受静力荷载或间接承受动力 荷载的结构
构件名称 一般建筑 结构 桁架的杆件 吊车梁或吊车桁架以下的柱 间支撑 其他拉杆支撑系杆等（张紧 的圆钢除外） 350 300 400 有重级工作制吊车 的厂房 250 200 350
柱间支撑作用示意图 第9章 桁架及屋盖
柱间 支撑
第9章 桁架及屋盖
柱间支撑布置
形式：十字交叉形；当柱 间要通行或放置设备，或 柱距较大而不宜采用交叉 支撑时，可采用门架式支 撑。
钢屋盖设计中的桁架和网架设计要点
设计60中国建筑金属结构钢屋盖设计中的桁架和网架设计要点陈卓【摘要】随着建筑设计中对空间和跨度要求越来越高，钢屋盖的应用越来越普遍，常见的结构形式有平面桁架和空间网架,本文针对钢屋盖设计中的桁架和网架设计要点进行了分析和探讨。
【关键词】桁架结构；网架结构；支座；用钢量1.结构选型常规钢屋盖跨度为30m~60m之间。
一般结构形式为钢网架、钢桁架等。
屋盖结构形式的确定因素，主要是建筑的形状和规则性。
当建筑造型规则性较好时，可以选用钢桁架。
而建筑造型相对复杂时，可以选用钢网架。
桁架结构屋架形式一般有三种：平行弦式，梯形式，三角形式。
各种屋架形式有其适用情况。
无论选用哪种桁架形式，主要原则是：（1）满足建筑功能，主要是净空和排水坡度及造型要求；（2）施工方便，应适当减少杆件和节点的数量和种类；（3）受力合理，使得桁架造型与弯矩图接近。
网架屋架形式也有三种：由四角锥体系组成的正放四角锥网架等，由交叉桁架体系组成的两向正交正放网架，由三角锥体系组成的三角锥网架。
选择的主要原则是平面形状：（1）当平面为圆形，正六边形及近似正六边形时，可选用三角锥体系；（2）当平面为矩形时，边长比大于1.5以上，导荷方式趋于单向受力，宜选用两向正交正放网架；边长比小于1.5时，导荷方式趋于双向受力，宜选用正放四角锥体系[1]。
2.结构尺寸屋架尺寸是屋盖设计中的重要内容，直接决定美观度和经济性。
一般是根据屋架确定的选型，结合经验确定端部尺寸，由屋面坡度和屋面建筑做法（荷载）确定屋架跨中高度，最后综合确定。
3.支座节点支座节点是整个结构中的重要部位，是连接屋盖结构与下部支承结构的纽带。
从概念上讲，受力明确、传力简捷、安全可靠是基本要求，从经济性上讲，构造简单，安装方便。
支座落位于钢筋混凝土柱或砖柱上时，通常设计为铰接。
支座构造包括锚栓、支座底板、节点板、加劲肋等部件，见图1。
鉴于支座的重要性，要保证安全而可靠地传递反力，除了具有足够的强度和刚度之外，还应该满足以下条件：（1）支座节点的构造应与电算模型相符合。
钢结构钢桁架
钢结构钢桁架钢结构在现代建筑中扮演着举足轻重的角色，而钢桁架作为钢结构的重要组成部分，更是具有广泛的应用和独特的优势。
钢桁架是一种由钢材组成的桁架结构，通常由上弦杆、下弦杆、腹杆等构件通过节点连接而成。
它具有很高的强度和刚度，能够承受较大的荷载，并且在跨度较大的建筑中表现出色。
从结构形式上来看，钢桁架可以分为多种类型。
常见的有三角形桁架、梯形桁架、平行弦桁架等。
三角形桁架由于其稳定性较好，常用于屋架结构；梯形桁架则在桥梁等结构中较为常见，因为它可以更好地适应不同的跨度和荷载要求；平行弦桁架则具有制作和安装方便的优点，在一些工业厂房和仓库中经常使用。
钢桁架的优点众多。
首先，它的材料强度高，能够在相同的承载能力下，相比其他结构使用更少的材料，从而减轻结构自重，降低基础造价。
其次，钢桁架的制造和安装相对较为简便，可以在工厂预制好各个构件，然后运输到现场进行组装，大大缩短了施工周期。
再者，由于钢材的可重复利用性，钢桁架在建筑拆除后，其钢材还可以回收再利用，符合可持续发展的理念。
在实际应用中，钢桁架在大跨度建筑中展现出了无可替代的作用。
例如，大型体育场馆、展览馆、火车站等公共建筑，往往需要宽敞的无柱空间来满足使用功能的要求，钢桁架结构就能够很好地实现这一目标。
以体育场馆为例，巨大的钢桁架屋顶不仅为观众提供了良好的遮蔽，还营造出了宏伟壮观的建筑形象。
在工业建筑领域，钢桁架也有着广泛的应用。
例如，工厂的厂房常常需要较大的跨度来布置生产线和设备，钢桁架结构可以提供足够的空间，并且能够满足工业生产对结构强度和稳定性的要求。
然而，钢桁架的设计和施工也并非毫无挑战。
在设计过程中，需要精确计算各种荷载，包括恒载、活载、风载、雪载等，以确保结构的安全性和可靠性。
同时，节点的设计也是至关重要的，节点的连接方式和强度直接影响着整个桁架结构的性能。
在施工方面，钢桁架的安装需要高精度的测量和定位，以及专业的施工设备和技术，以保证各个构件能够准确地连接在一起。
7.1-.3 桁架及屋盖结构
§7．4 屋架的内力计算
一、屋架杆件的内力计算：
P287
1、计算简图：
按铰接平面桁架，忽略节点刚性在杆件中 引起的次应力。
2、作用荷载：
按节点荷载计算。
节间荷载作用时，将其分配到相邻的节点上， 按节点荷载计算屋架各杆的内力。 直接承受节间荷载的弦杆，按压弯构件设计。
3、计算方法： 用图解法或数解法、电算法进行分析。 1）求单位节点荷载时的内力 2）根据不同的荷载计算内力 3）根据各工况组合求控制内力。 通常应考虑下列三种组合： ⅰ）全跨永久荷载+全跨可变荷载 ⅱ）全跨永久荷载+半跨可变荷载 ⅲ）全跨屋架、天窗架和支撑自重+半跨屋面活荷载 注意： ⅱ）、 ⅲ）种组合时，梯形、平行弦、人字形 和拱形屋架中部斜杆可能变号。 屋面倾角30º ，风产生卸荷作用时，可不考虑；但轻 型产生吸力时，应考虑。
二、桁架杆件的计算长度：
压杆：
拉杆：节间的几何长度。
三、容许的长细比
压杆：150
：
支撑压杆：200 (中央竖杆)
拉杆：直接承受动力荷载为250，
承受静力荷载为350，
支撑拉杆：400。
四、 杆件的截面型式
1、压杆：要求 x y 受压弦杆：布置支撑时 loy=2l0x
有节间荷载时：
2、受拉弦杆：l0y >l0x
§7-3 屋架
P283
屋架（桁架）：承受横向荷载的格构式受弯构件。 用钢量省、刚度大，可按需制成各种不同的外形。 屋盖结构的造型、计算和构造，可用于吊车桁架、制动桁 架以及各种支撑体系和大跨度桥、电塔和桅杆等。
一、屋架的形式和选型原则：
1. 形式按外形分：三角形、梯形、拱形及平行弦 （人字形）。
钢结构钢桁架
钢结构钢桁架在现代建筑领域中，钢结构钢桁架以其独特的优势，成为了众多大型建筑结构的重要组成部分。
钢结构钢桁架不仅具备出色的承载能力，还能够为建筑提供美观而独特的外观效果。
钢结构钢桁架，简单来说，就是由钢材制成的桁架结构。
它通常由一系列的杆件按照一定的几何形状组合而成，通过节点连接形成一个整体。
这些杆件可以是钢梁、钢柱或者各种形状的型钢，而节点则通常采用焊接、螺栓连接等方式进行固定。
钢桁架的形式多种多样，常见的有三角形桁架、梯形桁架、平行弦桁架等。
不同的形式在受力特点和适用场景上有所差异。
例如，三角形桁架具有稳定性好、内力分布均匀的特点，常用于跨度较小的建筑；而平行弦桁架则便于制作和安装，适用于较大跨度的屋架结构。
在设计钢结构钢桁架时，需要充分考虑多种因素。
首先是荷载的情况，包括恒载、活载、风载、雪载等。
这些荷载会对桁架的杆件产生内力，设计时必须确保杆件能够承受这些内力而不发生破坏。
其次是桁架的跨度和高度，这两个参数直接影响着桁架的受力性能和建筑空间的利用效率。
此外，还需要考虑建筑的使用功能、外观要求以及施工条件等因素。
为了保证钢结构钢桁架的质量和安全性，在制造和施工过程中需要严格控制各个环节。
在制造阶段，钢材的选材必须符合设计要求，其质量和性能要经过严格的检验。
杆件的加工精度也至关重要，包括尺寸精度、形状精度和表面质量等。
在焊接和螺栓连接时，要确保焊缝质量和连接强度符合标准。
施工过程同样需要精细管理。
在安装钢桁架时，要保证安装的精度和准确性，避免出现偏差导致结构受力不均。
同时，施工过程中的安全措施也不能忽视，要确保施工人员的人身安全。
钢结构钢桁架在实际应用中有着广泛的场景。
在工业厂房中，它可以作为屋架结构，为厂房提供大跨度的无柱空间，便于设备的布置和生产流程的进行。
在体育场馆、展览馆等大型公共建筑中，钢桁架可以打造出独特的建筑造型，同时满足大跨度的空间需求。
在桥梁建设中，钢桁架桥也具有较高的强度和稳定性，能够承受车辆和行人的荷载。
钢桁架及屋盖结构
截面的杆件，在节点处 以节点板连接。节点板中的应力十分复杂，通常不作 计算，根据工程经验确定其厚度，金属架节点板厚度 取统一值。普通钢屋架节点板厚度可按下表选用。
13
梯形屋架腹杆最
大内力或三角形
屋架弦杆最大内 力 Fmax / kN 中间节点板厚度
/ mm
支座节点板厚度
9
9.3.2 屋架杆件的截面形式
(1) 上弦杆。上弦杆可采用双不等肢角钢短边相并 的T形截面，宽大的翼缘有利于放置檩条或屋面 板；较大的侧向刚度也有利于满足运输和吊装的 稳定要求。
(2) 下弦杆下弦杆可多采用双等肢角钢或两不等肢 角钢短肢相并的T形截面，以提高侧向刚度，利 于满足运输、吊装的刚度要求，且便于与支撑侧 面连接。下弦杆截面主要由强度条件决定，尚应 满足容许长细比的要求。
有檩屋盖质量轻、用料省、运输安装方便，但构件数目多、构造复杂、 吊装次数多，屋盖横向刚度较差。有檩屋盖的屋架间距为檩条跨度， 屋架经济间距为4m～6m。无檩屋盖，构件数目少、安装简便、施工 速度快，易于铺设保暖层，且屋盖横向刚度大、整体性好，但由于自 重大使下部结构用料增多，且对抗震不利。无檩屋盖方案的屋架间距 为大型屋面板的跨度，一般为6m或6m的倍数。屋架的跨度和间距需 结合柱网布置确定。
10
(3) 端斜腹杆。端斜腹杆可采用两不等肢角钢长边 相并的T形截面。其计算长度 l0y l0x l,iy /ix 0.9 。当杆 件短，或内力小时可采用双等肢角钢T形截面。
(4) 其他腹杆。其他腹杆均宜采用双等肢角钢T形截 面；竖杆可采用双等肢十字形截面。以利于与垂 直支撑连接和防止吊装时连接面错位。
(2) 有节间荷载作用时的杆件内力计算。
4
9.3 屋架杆件的截面设计
屋架杆件截面设计是在经过屋架选型、确定钢号、 荷载计算和内力计算后，决定节点板的厚度和尺 寸以及杆件的计算长度等，最后可按轴心受力构 件，或拉弯、压弯杆件进行截面选择。
13
梯形屋架腹杆最
大内力或三角形
屋架弦杆最大内 力 Fmax / kN 中间节点板厚度
/ mm
支座节点板厚度
9
9.3.2 屋架杆件的截面形式
(1) 上弦杆。上弦杆可采用双不等肢角钢短边相并 的T形截面，宽大的翼缘有利于放置檩条或屋面 板；较大的侧向刚度也有利于满足运输和吊装的 稳定要求。
(2) 下弦杆下弦杆可多采用双等肢角钢或两不等肢 角钢短肢相并的T形截面，以提高侧向刚度，利 于满足运输、吊装的刚度要求，且便于与支撑侧 面连接。下弦杆截面主要由强度条件决定，尚应 满足容许长细比的要求。
有檩屋盖质量轻、用料省、运输安装方便，但构件数目多、构造复杂、 吊装次数多，屋盖横向刚度较差。有檩屋盖的屋架间距为檩条跨度， 屋架经济间距为4m～6m。无檩屋盖，构件数目少、安装简便、施工 速度快，易于铺设保暖层，且屋盖横向刚度大、整体性好，但由于自 重大使下部结构用料增多，且对抗震不利。无檩屋盖方案的屋架间距 为大型屋面板的跨度，一般为6m或6m的倍数。屋架的跨度和间距需 结合柱网布置确定。
10
(3) 端斜腹杆。端斜腹杆可采用两不等肢角钢长边 相并的T形截面。其计算长度 l0y l0x l,iy /ix 0.9 。当杆 件短，或内力小时可采用双等肢角钢T形截面。
(4) 其他腹杆。其他腹杆均宜采用双等肢角钢T形截 面；竖杆可采用双等肢十字形截面。以利于与垂 直支撑连接和防止吊装时连接面错位。
(2) 有节间荷载作用时的杆件内力计算。
4
9.3 屋架杆件的截面设计
屋架杆件截面设计是在经过屋架选型、确定钢号、 荷载计算和内力计算后，决定节点板的厚度和尺 寸以及杆件的计算长度等，最后可按轴心受力构 件，或拉弯、压弯杆件进行截面选择。
桁架结构PPT课件
7.3.6 钢筋混凝土-钢组合屋架
➢ 为了合理地发挥材料的作用，屋架的上弦和受压腹杆可 采用钢筋混凝土杆件，下弦及受拉腹杆可采用钢拉杆， 这种屋架称为钢筋混凝土-钢组合屋架。
➢ 常用的组合屋架有折线形组合屋架、下撑式五角形组合 屋架以及三铰组合屋架、两铰组合屋架等。
•34
7.3.7 板状屋架
➢ 板状屋架是将屋面板与屋架合二为一的结构体系。屋架 的上弦采用钢筋混凝土屋面板，下弦和腹杆可采用钢筋， 也可采用型钢制作。屋面板可选用普通混凝土，也可选 用加气或陶粒等轻质混凝土制作。屋面板与屋架共同工 作，屋盖结构传力简捷、整体性好，减少了屋盖构件， 节省钢材和水泥，结构自重轻，经济指标较好。
➢ 1、屋架的节间大小均匀，屋架的杆件内力突变不大， 比较均匀。
➢ 2、这种型式屋架的腹杆长度与杆件内力的变化相一致， 两者协调而不矛盾。
➢ 3、木屋架的节点采用齿联结。这种屋架节点上相交的 杆件不多，为齿联结提供了可能性。
•17
➢
豪式木屋架的适用跨度为9～21m，最经济跨度
为9～15m。豪式木屋架的节间数目主要考虑节间长度要
➢
➢ 式中 N y 力；
Ny V0
－斜腹杆的竖向分力和竖腹杆的轴
➢
V －简支梁相应于屋架节间的剪力。
•10
•11
•12
•13
•14
➢ 桁架杆件内力与桁架形式的关系如下： ➢ ①平行弦桁架的杆件内力是不均匀的，弦杆内
力是两端小而向中间逐渐增大，腹杆内力由中 间向两端增大； ➢ ②三角形桁架的杆件内力分布也是不均匀的， 弦杆的内力是由中间向两端逐渐增大，腹杆内 力由两端向中间逐渐增大； ➢ ③折线形桁架的杆件内力分布大致均匀，从力 学角度看，它是比较好的屋架形式，因为它的 形状与同跨度同荷载的简支梁的弯矩图形相似， 其形状符合内力变化的规律，比较经济。
第9章-桁架及屋架
➢桁架的主要尺寸土或砌体柱顶, 但在 ✓某些采用钢柱的厂房中, 为了增加排架的侧向刚度, 需将屋架 与柱构成刚接 ✓这对梯形屋架比较简单易行, 而对三角形就必须设置隅撑, ✓势必影响屋架下的有效净空
➢桁架的腹杆体系
桁架中的腹杆主要用以联系上、下弦杆构成节点并传 递节点荷载，布置原则应是:
① 永久荷载: 包括屋面材料、保温材料、檩条 及屋架（包括支撑及天窗）的自重。
其中屋面材料和保温材料的自重, 荷载规范中所给的q （kN/m 2 ）常按屋面的实际面积计算, 需除以屋面倾 角的余弦cosα方得按屋面水平投影面积计算的自重值。 所给估算屋架自重经验公式则是按屋面的水平投影面积 计算, 常用估算公式为
➢屋盖的主要平面尺寸——屋架的平面尺寸
当房屋区段长度超过某规定值时, 需设置伸缩缝。最常用的 设置方法是在伸缩缝处设置双柱。使每一温度区段相互隔开 可以自由伸缩, 否则由于纵向或横向构件的温度变化将使某 些构件如支柱中产生较大的温度应力和变形。
➢屋架的支撑系统
屋架在垂直于屋架平面方向, 不设支撑体系不能是不能保 持其几何不变, 如下图, 虽有檩条和系杆的连系, 但屋架相 互间几何可变, 在侧向力作用下屋架会倾斜
➢桁架的主要尺寸——屋架外形的选用
◆ 受力合理。应使屋架的外形与弯矩图相近, 杆件受力均匀； 短杆受压、长杆受拉；荷载布置在节点上, 以减少弦杆局部 弯矩, 屋架中部有足够高度, 以满足刚度要求。
两端简支的受弯构件在满跨均布荷载作用下, 弯矩图形 为一抛物线, 因此屋架的外形若接近抛物线, 则弦杆各节间 中的内力最为均匀。
式中, So为基本雪压, 随地区不同而异, 系以当地一般空旷 平坦地面上统计所得50年遇的最大积雪自重确定, 规范中给 出了基本雪压的分布图。山区的基本雪压应通过实际调查确 定；在无实际资料时, 可按当地空旷平坦地面的基本雪压乘 以系数1.2采用。雪荷载的组合值系数ɸc, 可取0.7。
桁架_图文——精选推荐
桁架桁架：一种由杆件彼此在两端用铰链连接而成的结构。
桁架由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构，桁架杆件主要承受轴向拉力或压力，从而能充分利用材料的强度，在跨度较大时可比实腹梁节省材料，减轻自重和增大刚度。
“桁”字念“héng”，由于“桁”字较少使用，误被念为“háng”（行），故此，“行架”由此得名。
桁架的定义：由杆件通过焊接、铆接或螺栓连接而成的支撑横梁结构，称为“桁架”。
桁架的优点是杆件主要承受拉力或压力，可以充分发挥材料的作用，节约材料，减轻结构重量。
常用的有钢桁架、钢筋混凝土桁架、预应力混凝土桁架、木桁架、钢与木组合桁架、钢与混凝土组合桁架。
[1]广州震鸿展览展示有限公司，主要以租赁行业为主,太空架租赁/铝合金桁架租赁/舞台租赁/灯光音响租赁/展台租赁/展架租赁/展板租赁/背景架租赁/展览架;地处广州市（海珠区琶洲黄埔村）广州国际会展中心附近。
是由一般充满活力的年轻队伍组成，是一间广告制作综合性厂家搭建公司。
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我司拥有一支高素质的专业生产队伍，籍着提供"质量好、交货快"的服务，一直以来得到厂家、广告礼仪公司等行业客户的认同和支持！一、理论原理桁架是由一些用直杆组成的三角形框构成的几何形状不变的结构物。
杆件间的结合点称为节点(或结点)。
根据组成桁架杆件的轴线和所受外力的分布情况，桁架可分为平面桁架和空间桁架。
屋架或桥梁等空间结构是由一系列互相平行的平面桁架所组成。
若它们主要承受的是平面载荷，可简化为平面桁架来计算。
平面桁架组成桁架的杆件的轴线和所受外力都在同一平面上(图1)。
平面桁架可视为在一个基本的三角形框上添加杆件构成的。
每添加两个杆，须形成一个新节点才能使结构的几何形状保持不变。
这种能保持几何坚固性的桁架叫作无余杆(或叫无冗杆)桁架。
如果只添加杆件而不增加节点，就不能保持桁架的几何坚固性，这种桁架叫作有余杆(或叫有冗杆)桁架。
《桁架及屋盖》课件
构造方式
平顶、斜屋顶、弯曲屋顶。
应用场景
住宅、商业建筑、工业建 筑。
小结
1
概念
本课程介绍了桁架及屋盖的概念、构造方式、应用场景等相关知识。
2
设计原理
通过学习本课程，能够更好地了解和掌握桁架及屋盖的设计原理。
3
工程实践
通过学习本课程，能够更好地及屋盖》PPT课件
# 桁架及屋盖 本课程将介绍桁架及屋盖的概念、构造方式、应用场景等相关知识。
桁架
概念
桁架是由若干根斜撑和横杆连 接组成的三角形结构体系。
构造方式
单层桁架、复合桁架、空间桁 架。
应用场景
桥梁、摩天大楼、飞机及船舶。
屋盖
概念
屋盖是指房屋顶部的覆盖 物，一般由支撑系统、防 水系统和保温系统组成。
钢桁架构件学习
N Am
cr
kLeabharlann crfyfy k1
（4-6）
式中：
N——计算轴心压力；Am——构件毛截面面积
1——轴心受压构件纵向弯曲定系数；与截面类型、构件长细比、
所用钢种有关。可查P508附表4-8
第20页/共69页
3）钢桁架梁桥构件的计算长度
（1）构件在桁架平面内计算长度
实际设计，按经验确定见P507 附表4-7—杆件的计算长度
第2页/共69页
拱桥中的斜撑
(Braces in Arch Bridge)
第3页/共69页
主桁架杆件的截面形式
• 钢桁架梁桥的主桁架构件主要是轴心受力构件和拉弯构件、压弯 构件。轴心受力构件是指承受通过截面形心轴线的轴向力作用的 构件。包括轴心受拉构件和轴心受压构件。 构件在承受轴心压 （或拉）力的同时，还承受横向力产生的弯矩或偏心力产生的端 弯矩作用，则称为拉弯或压弯构件。
4.1 钢桁架的构造
• 钢桁架梁桥是由主桁架、联结系、
钢桁架梁桥的组成
桥面系等组成的空间结构。其中桥面 系由纵梁、横梁、桥面板及纵梁之间
• 主桁架是钢桁架梁桥的主要承重 结构，由上、下弦杆和腹杆组成 的平面桁架结构。各杆件交汇处 为节点，用节点板连接。主桁架
的联结系组成，桥面系的作用是提供 行车的桥面，并将桥面荷载传递给主 桁架。
σ N
Am
（4-1）
N ——构件计算轴心力；
Am—— 构件的毛截面面积； []—— 钢材基本容许应力。当构件承受动力荷载作用时，
计算应力不得超过容许疲劳应力 [n]
第7页/共69页
2）有孔洞等削弱
◎ 弹性阶段－应力分布不均匀；
◎ 极限状态－净截面上的应力为均匀屈服应力（实际达到抗拉强
第九章 大跨屋盖结构
厦门国际会展中心
厦门国际会展中心
81×81米有柱展厅，屋盖采用双向空间钢桁架结构。桁架下弦 标高为10.55米，桁架高度H=4.0米，钢桁架沿纵向间距为27米， 沿横向间距为9米，均支承在钢筋砼柱柱顶，由于该区屋面为屋 顶花园，屋面活荷载按8.0KN/m2设计,故屋盖承重结构选用钢桁 架,并且正交桁架高度相等,弦杆为刚接,在纵向垂直支撑、系杆 的保证作用下形成空间桁架结构体系。
(6)如果需要考虑温度变化引起的网架内力，可采用 空间桁架位移法，或近似计算方法。 (7)对非抗震设计的网架，荷载及荷载效应组合应按 国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009—2001 的规定进行计算。 (8)对抗震设计的网架， 荷载及荷载效应组合尚 应符合国家标准《建筑 抗震设计规范》的规定。
五、网架高度及网格尺寸 ⑴网架高度：与屋面荷载、跨 度、平面形状、支承条件及 设备管道等因素有关。 下列情况时，网架高度大些： A、屋面荷载较大、跨度较大时； B、狭长平面时，单向传力明显 时； C、点支承网架； D、网架中有穿行管道时。
⑵网格尺寸：与网架高度关系密切。 A、斜腹杆与弦杆夹角在40°～55°之间为宜； B、网格尺寸要与屋面材料相适应，直接铺设钢筋混凝 土板时尺寸不宜大于3m。 C、若采用有檩体系时，檩条长度一般不超过6m。 对周边支承的各类网架高度及网格尺寸按下表选用。
— 系数，对钢管杆件网架取1.0；对型钢杆件网架取1.2。
2、网架结构的可变荷载有： ①屋面(或楼面)活荷载； ②雪荷载(雪荷载不应与屋面活荷载同时组合)； ③风荷载，由于网架刚度较大，自振周期较小，计算 风载时可不考虑风振系数的影响； ④积灰荷载； ⑤吊车荷载(工业建筑有吊车时考虑)。 3、抗震设防烈度为6度或7度的地区，网架屋盖结构可 不进行竖向抗震验算； 在抗震设防烈度为8度或9度的地区，网架屋盖结构应 进行竖向抗震验算。
钢桁架与屋盖结构共93页
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
钢桁架与屋盖结构
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
钢桁架与屋盖结构
l0 l 。
（2）屋架高度 一般情况下，设计屋架时，首先根据屋架形式和设计经验先确定屋架的 端部高度，再按照屋面坡度计算跨中高度。
h h0 il0 / 2
人字形和梯形屋架的中部高度主要取决于经济要求，一般情况下可在下
列范围内采用： 梯形和平行弦屋架： h 1 / 10 ~ 1 / 6l0
钢桁架与屋盖结构
1钢桁架与屋盖结构的组成及应用
1.1 钢桁架的组成及应用
钢桁架是指由轴心受力构件（拉杆和压杆）相互连接组成的格构式构件， 用以承受横向荷载和跨越较大的空间。
图1 两向正交正放交叉桁架体系网架
1.2 屋盖的组成及应用
1.常见的屋盖结构形式 常用的钢屋盖结构形式有平面杆系结构、空间杆系结构、 悬索结构、膜结构等。
定的桁架体系把力传向支座，只发生较小的弹性变形，即有足够的刚度 和整体性。
（3）为屋架弦杆提供必要的侧向支承点。水平支撑和垂直支撑桁架的节点 以及由此延伸的支撑系杆都成为屋架弦杆的侧向支承点，从而减小弦杆 在桁架平面外的计算长度，保证受压弦杆的侧向稳定，并使受拉下弦不 会在某些动力荷载作用下（如吊车运行时）产生过大的振动。 （4）承受并传递水平荷载。水平荷载包括纵向和横向水平荷载，例如风荷 载、吊车的水平制动力、振动荷载、地震作用等，最后都通过支撑体系 传到屋架支座。 （5）保证结构安装时的稳定且便于安装。屋盖的安装工作一般是从房屋温 度区段的一端开始的，首先用支撑将两相邻屋架连系起来组成一个基本 空间稳定体，在此基础上即可顺序进行其他构件的安装。
（1）平面杆系结构 1）桁架
2）拱 拱在大跨度屋盖中经常采 用，特别是当建筑物要 求墙体与屋顶连成一体 时，落地拱尤为适用。 拱在竖向均布荷载作用 下，基本上处于受压状 态，适合于以钢筋混凝 土之类的材料制成。但 在大跨度时，往往做成 格构式钢拱。
钢结构设计原理课件第九章
设置屋架下弦 （横向）支撑并以 系杆连接各屋架， 以承受并传递水平 风荷载、悬挂吊车 的水平力和地震引 起的水平力，减小 下弦的平面外计算 长度，减小下弦的 振动，与上弦横向 支撑布置在同一开 间，形成稳定的空 间体系，
第9章 桁架及屋盖
9.3 屋架的支撑系统
4.（上）下弦纵向水平支撑 （必要时设置）
第9章 桁架及屋盖
9.1 桁架的外形、主要尺寸和腹杆体系
一、概述 桁架是以轴向受力为主的杆件，通过节点连接成形成的格构式
承重结构（扩大构件）。 荷载传递特点：平面桁架（屋架）、空间桁架（网架、网壳）
第9章 桁架及屋盖
9.1 桁架的外形、主要尺寸和腹杆体系
第9章 桁架及屋盖
9.1 桁架的外形、主要尺寸和腹杆体系
第9章 桁架及屋盖
9.2 屋盖的组成及主要平面尺寸
第9章 桁架及屋盖
9.2 屋盖的组成及主要平面尺寸
第9章 桁架及屋盖
9.2 屋盖的组成及主要平面尺寸
第9章 桁架及屋盖
9.2 屋盖的组成及主要平面尺寸
第9章 桁架及屋盖
9.2 屋盖的组成及主要平面尺寸
钢屋盖系统的主要平面尺寸是屋架的跨度和屋架的间距。
第9章 桁架及屋盖
9.6 桁架杆件的计算长度和容许长细比
平面外两节间内力不等时时，计算长度应取：
l0
l1 (0.75
0.25
N2 N1
)
0.5l
N1—两节间中的较大压力，
N2— 为 两 节 间 中 的 较 小 压 力
(或拉力，对拉力应取负值)。
2.容许长细比
压杆：取 [ l ] 150； 拉杆：当承受静荷载或间接承受动荷载时取 [ l ] 350，
第9章 桁架及屋盖
9.3 屋架的支撑系统
4.（上）下弦纵向水平支撑 （必要时设置）
第9章 桁架及屋盖
9.1 桁架的外形、主要尺寸和腹杆体系
一、概述 桁架是以轴向受力为主的杆件，通过节点连接成形成的格构式
承重结构（扩大构件）。 荷载传递特点：平面桁架（屋架）、空间桁架（网架、网壳）
第9章 桁架及屋盖
9.1 桁架的外形、主要尺寸和腹杆体系
第9章 桁架及屋盖
9.1 桁架的外形、主要尺寸和腹杆体系
第9章 桁架及屋盖
9.2 屋盖的组成及主要平面尺寸
第9章 桁架及屋盖
9.2 屋盖的组成及主要平面尺寸
第9章 桁架及屋盖
9.2 屋盖的组成及主要平面尺寸
第9章 桁架及屋盖
9.2 屋盖的组成及主要平面尺寸
第9章 桁架及屋盖
9.2 屋盖的组成及主要平面尺寸
钢屋盖系统的主要平面尺寸是屋架的跨度和屋架的间距。
第9章 桁架及屋盖
9.6 桁架杆件的计算长度和容许长细比
平面外两节间内力不等时时，计算长度应取：
l0
l1 (0.75
0.25
N2 N1
)
0.5l
N1—两节间中的较大压力，
N2— 为 两 节 间 中 的 较 小 压 力
(或拉力，对拉力应取负值)。
2.容许长细比
压杆：取 [ l ] 150； 拉杆：当承受静荷载或间接承受动荷载时取 [ l ] 350，
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第九章 钢桁架与屋盖结构
第九章 钢桁架与屋盖结构
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
大纲要求:
1.了解单层钢结构厂房的组成与特点； 2.重点了解屋架杆件内力计算及其计算假定， 节点荷载计算； 3.了解屋架杆件的截面设计方法。 4.了解钢屋架支撑的类型、布置及截面选择； 5.掌握普通钢屋架设计的方法。
◆取侧向支承点之间的距离 l0 y ◆无檩屋盖中，当屋面板与屋架三点焊接连接时，可取两
块屋面板的宽度，但不大于3.0m；
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
◆对下弦杆的计算长度应视有无纵向水平支撑确定，一般取
纵向水平支撑节点与系杆或系杆与系杆间的距离。
◆腹杆在屋架平面外的计算长度可取其几何长度，即
si —第i种荷载分项系数。
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
2．荷载的组合： ◆屋面均布活荷载、屋面积灰荷载、雪荷载等可变荷载， 应按全跨和半跨均匀分布两种情况考虑． 不利荷载组合一般考虑下列三种情况： (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、支撑和天窗自重+半跨屋面板重+半跨屋 面活荷载。
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
1．在屋架平面内的计算长度 对本身线刚度较大，而两端节点嵌固程度较低的杆件， 如弦杆、支座斜杆和支座竖杆，可按两端铰接的杆件考虑， 取 l0x l
对两端或一端嵌固程度较大的杆件，如中间腹杆取
l0 x 0.8l
2．在屋架平面外的计算长度 ，即 l0 y l1 ◆有檩屋盖中，取横向支撑点间距离或取与支撑连接的檩 条及系杆之间的距离；
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
梯形屋架
适用于屋面坡度平缓的无檩屋盖结构。坡度i<1/3，且跨度较 大时多采用梯形屋架。 平行弦屋架 当屋架的上、下弦杆相平行时，称为平行弦屋架。多用 于单坡屋整和双坡屋面，或用作托架、支撑体系。腹杆多 为人字形或交叉式。平行弦屋架的同类杆件长度一致、节 点类型少，符合工业化制造要求，有较好的效果。
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构 ◆ 屋架的高度
屋架的高度取决于建筑要求、屋面坡度、运输界限、刚度 条件和经济高度等因素。
三角形屋架 当坡度 i 1/ 2 ~ 1/ 3 时， h 1/ 4 ~1/ 6 l
平行弦屋架和梯形屋架的中部高度主要由经济高度决定
h 1/ 6 ~1/10 l
对有天窗架的屋架，所有节间的节点和节间弯距均取为
0.8M0．
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
9.3屋架杆件的截面设计
在经过屋架选型、确定钢号、荷载计算、内力计算后，决定 节点板厚度和尺寸、杆件的计算长度，最后可按轴心受力构 件，或拉弯、压弯杆件进行截面选择。
9.3.1 屋架杆件的计算长度
屋架杆件在轴力作用下可能发生桁架平面内的纵向弯曲，也 可能发生桁架平面外的纵向弯曲或斜平面的弯曲．
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
屋架的造型应符合以下原则：
◆ 满足使用要求，主要是排水坡度、建筑净空、天窗、天 棚以及悬挂吊车的需要。 ◆ 受力合理。应使屋架的外形与弯矩图相近，杆件受力均 匀；短杆受压、长杆受拉；荷载布置在节点上，以减少弦杆 局部弯矩，屋架中部有足够高度，以满足刚度要求。 ◆ 便于施工。屋架的杆件和节点宜减少数量和品种、构造 简单、尺寸划一、夹角在30~60度之间。跨度和高度避免超 宽、超高。设计时应全面分析、具体处理，从而确定具体的 合理形式。
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
3．端斜腹杆
端斜腹杆可采用两不等肢角钢长边相并的T形截面。其计 算长度 l0 y l0 x l, iy / ix 0.9
当杆件短，或内力小时可采用双等肢角钢T形截面。
4．其他腹杆
其他腹杆均宜采用双等肢角钢T形截面；竖杆可采用双等 肢十字形截面。以利于与垂直支撑连接和防止吊装时连接 面错位。
ld 80i
，对压杆取 ld
40i
填板数在压杆的两个侧向固定点间不宜桁架与屋盖结构
2、节点板 普通钢屋架双角钢截面的杆件，在节点处以节点般连接。 节点板中的应力十分复杂，通常不作计算，根据工程经验 确定其厚度，金属架节点板厚度取统一值。
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
荷载大于 490 KN / m2 时，均应计算风荷载的作用； 屋面均匀活荷载与雪荷载不同时考虑，取两者之中较大值。
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
各种均布活荷载汇集成节点荷载的计算式为
Fi si qi sa
qi —沿屋面坡向作用的第i中荷载
标准值，对于沿水平投影面分 布的荷载 qih qi /cos , KN / m —屋面坡度，可取上弦杆与下 弦杆的夹角 ；
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
9.2.3 屋架杆件内力计算方法
1．节点荷载作用下的杆件内力计算 图解法或数解法<节点法或截面法)、有限元位移计算法 2．有节间荷载作用时杆件内力计算 使上弦杆节点和跨中节间产生局部弯矩．
可采用下列近似法： 对无天窗架的屋架，端节间的跨中正弯矩和节点负弯矩均 取0.8M0 ；其他节间正弯矩和节点负弯矩均取为0.６M0
1．屋架上的荷载 永久荷载：屋面材料、檩条、屋架、天窗架、支撑以及天棚 等结构自重。
gk l
式中 g k —屋架和支排的自重，kN／m2，按水平投影面 积计算；
—系数，
Fk 1KN / m2
Fk 1~ 2.5KN / m2
0.01
0.012
0.12 / l 0.011
第九章 钢桁架与屋盖结构
三角形屋架 适用于屋面坡度较陡的有檩屋盖结构。坡度i=1/2~1/6； 上、下弦交角小，端节点构造复杂；外形与弯矩图差别大， 受力不均匀，横向刚度低，只适用于中、小跨度轻屋盖结构。
三角形屋架的腹杆布置可有芬克式、单斜式、人字式三 种。芬克式屋架受力合理、便于运输，多被采用；单斜式 屋架只适用于下弦设置天棚的屋架，较少采用；人字式屋 架只适用于跨度小于18m的屋架。
钢结构设计原理
Fk 2.5KN / m2
第九章 钢桁架与屋盖结构
可变荷载：包括屋面均布使用活荷载、雪荷载、风荷载、积 灰荷载以及悬挂吊车和重物等项。
50
时，不考虑雪荷载；
30 时，除瓦楞铁等轻型屋面外，可不考虑风荷载 30 以及对瓦楞铁皮等轻型屋面、开敞式房屋和风
◆ 各杆件的轴线均居于同一平面内且相交于节点中心； ◆ 各节点均视为铰接，忽略实际节点产生的次应力； ◆ 荷载均作用于桁架平面内的节点上，因此各杆只
受轴向力作用。
对于作用于节间处的荷载需按比例分配到相 近的左、右节点上，但计算上弦杆时，应考虑局 部弯曲影响。
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
9.2.2 节点荷载计算
2．截面计算 ◆轴心受拉杆件应按强度条件计算杆件需要的净截面面 积：An F / f ；
◆轴心受压杆件应按整体稳定性条件计算杆件需要的毛
截面面积：A F / f ；
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
◆当上弦杆或下弦杆受有节间荷载时，杆件同时承受轴心力
和局部弯矩作用，应按压弯或拉弯构件计算，通常采用试算 法初估截面，然后再验算其强度和刚度，对压弯构件尚应验 算弯矩作用平面内和平面外的稳定性。
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
9.1.1.2 屋架的主要尺寸 屋架的主要尺寸是指屋架的跨度和高度，对梯形屋架 尚有端部高度；
◆ 屋架的跨度
根据生产工艺和建筑使用要求确定，同时应考虑结构布置 的经济合理。通常为18m、2lm、24m、27m、30m、36m等， 以3m为模数。 当支座为一般钢筋混凝土柱 且柱网为封闭结合时，计算 跨度为 l0 l 300 ~ 400mm
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
9.3.3 节点板和垫板
当采用双肢角钢T形或十字形组合截面时，为保证两个角 钢整体受力，在两角钢间每隔一定距离应放置垫板，或称填 扳。 填板宽度一般取50~80mm。 长度:对T形截面应比角钢肢宽大20~30mm；对十字形截面 应从角钢肢尖缩进10~15mm，以便于施焊。角钢与填板常 用5mm侧焊缝或围焊缝连接。填板的厚度同节点板。 间距:
l0 y l
◆当受压弦杆侧向支承点之间的距离l1为节间长度的两倍，且
两节间弦杆的内力 F1,F2不等时，设F1＞F2，
l0 l1 0.75 0.25F2 / F1
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
3．在斜平面内的计算长度
单面连接的单角钢腹杆及双角钢组成的十字形截面腹杆， 因截面的两主轴均不在屋架平面内，当杆件绕最小主轴失稳 时，发生在斜平面内，情形介于屋架平面内和屋架平面外的 两者之间，杆件两端的节点具有弱于平面内的嵌固作用；因 此，可取腹杆斜平面内的计算长度 l0 0.9l 。
9.3.2 屋架杆件的截面形式
屋架杆件的截面形式，应根据用料经济、连接构造简单 和具有必要的强度、刚度等要求确定。
◆两主轴方向具有等稳定性
x y
◆较大的回转半径，采用肢宽壁薄的形式
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
1．上弦杆
上弦杆可采用双不等肢角钢短边相并的T形截面，宽大的翼 缘有利放置檩条或屋面板；较大的侧向刚度也有利于满足运 输和吊装的稳定要求。 一般支撑布置 l0 y 2l0 为满足 x y 应使 iy 2ix 节间荷载时 为提高杆件截面平面内抗弯能力，宜采用双等 肢角钢或长边相并的两不等肢角钢T形截面． 2．下弦杆 下弦杆可多采用双等肢角钢或两不等肢角钢短肢相并T形截 面，以提高侧向刚度，利于满足运输、吊装的刚度要求，且便 于与支撑侧面连接。下弦杆截面主要由强度条件决定，尚应满 足容许长细比要求。
第九章 钢桁架与屋盖结构
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
大纲要求:
1.了解单层钢结构厂房的组成与特点； 2.重点了解屋架杆件内力计算及其计算假定， 节点荷载计算； 3.了解屋架杆件的截面设计方法。 4.了解钢屋架支撑的类型、布置及截面选择； 5.掌握普通钢屋架设计的方法。
◆取侧向支承点之间的距离 l0 y ◆无檩屋盖中，当屋面板与屋架三点焊接连接时，可取两
块屋面板的宽度，但不大于3.0m；
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第九章 钢桁架与屋盖结构
◆对下弦杆的计算长度应视有无纵向水平支撑确定，一般取
纵向水平支撑节点与系杆或系杆与系杆间的距离。
◆腹杆在屋架平面外的计算长度可取其几何长度，即
si —第i种荷载分项系数。
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2．荷载的组合： ◆屋面均布活荷载、屋面积灰荷载、雪荷载等可变荷载， 应按全跨和半跨均匀分布两种情况考虑． 不利荷载组合一般考虑下列三种情况： (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、支撑和天窗自重+半跨屋面板重+半跨屋 面活荷载。
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第九章 钢桁架与屋盖结构
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1．在屋架平面内的计算长度 对本身线刚度较大，而两端节点嵌固程度较低的杆件， 如弦杆、支座斜杆和支座竖杆，可按两端铰接的杆件考虑， 取 l0x l
对两端或一端嵌固程度较大的杆件，如中间腹杆取
l0 x 0.8l
2．在屋架平面外的计算长度 ，即 l0 y l1 ◆有檩屋盖中，取横向支撑点间距离或取与支撑连接的檩 条及系杆之间的距离；
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梯形屋架
适用于屋面坡度平缓的无檩屋盖结构。坡度i<1/3，且跨度较 大时多采用梯形屋架。 平行弦屋架 当屋架的上、下弦杆相平行时，称为平行弦屋架。多用 于单坡屋整和双坡屋面，或用作托架、支撑体系。腹杆多 为人字形或交叉式。平行弦屋架的同类杆件长度一致、节 点类型少，符合工业化制造要求，有较好的效果。
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第九章 钢桁架与屋盖结构 ◆ 屋架的高度
屋架的高度取决于建筑要求、屋面坡度、运输界限、刚度 条件和经济高度等因素。
三角形屋架 当坡度 i 1/ 2 ~ 1/ 3 时， h 1/ 4 ~1/ 6 l
平行弦屋架和梯形屋架的中部高度主要由经济高度决定
h 1/ 6 ~1/10 l
对有天窗架的屋架，所有节间的节点和节间弯距均取为
0.8M0．
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9.3屋架杆件的截面设计
在经过屋架选型、确定钢号、荷载计算、内力计算后，决定 节点板厚度和尺寸、杆件的计算长度，最后可按轴心受力构 件，或拉弯、压弯杆件进行截面选择。
9.3.1 屋架杆件的计算长度
屋架杆件在轴力作用下可能发生桁架平面内的纵向弯曲，也 可能发生桁架平面外的纵向弯曲或斜平面的弯曲．
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屋架的造型应符合以下原则：
◆ 满足使用要求，主要是排水坡度、建筑净空、天窗、天 棚以及悬挂吊车的需要。 ◆ 受力合理。应使屋架的外形与弯矩图相近，杆件受力均 匀；短杆受压、长杆受拉；荷载布置在节点上，以减少弦杆 局部弯矩，屋架中部有足够高度，以满足刚度要求。 ◆ 便于施工。屋架的杆件和节点宜减少数量和品种、构造 简单、尺寸划一、夹角在30~60度之间。跨度和高度避免超 宽、超高。设计时应全面分析、具体处理，从而确定具体的 合理形式。
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3．端斜腹杆
端斜腹杆可采用两不等肢角钢长边相并的T形截面。其计 算长度 l0 y l0 x l, iy / ix 0.9
当杆件短，或内力小时可采用双等肢角钢T形截面。
4．其他腹杆
其他腹杆均宜采用双等肢角钢T形截面；竖杆可采用双等 肢十字形截面。以利于与垂直支撑连接和防止吊装时连接 面错位。
ld 80i
，对压杆取 ld
40i
填板数在压杆的两个侧向固定点间不宜桁架与屋盖结构
2、节点板 普通钢屋架双角钢截面的杆件，在节点处以节点般连接。 节点板中的应力十分复杂，通常不作计算，根据工程经验 确定其厚度，金属架节点板厚度取统一值。
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荷载大于 490 KN / m2 时，均应计算风荷载的作用； 屋面均匀活荷载与雪荷载不同时考虑，取两者之中较大值。
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各种均布活荷载汇集成节点荷载的计算式为
Fi si qi sa
qi —沿屋面坡向作用的第i中荷载
标准值，对于沿水平投影面分 布的荷载 qih qi /cos , KN / m —屋面坡度，可取上弦杆与下 弦杆的夹角 ；
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9.2.3 屋架杆件内力计算方法
1．节点荷载作用下的杆件内力计算 图解法或数解法<节点法或截面法)、有限元位移计算法 2．有节间荷载作用时杆件内力计算 使上弦杆节点和跨中节间产生局部弯矩．
可采用下列近似法： 对无天窗架的屋架，端节间的跨中正弯矩和节点负弯矩均 取0.8M0 ；其他节间正弯矩和节点负弯矩均取为0.６M0
1．屋架上的荷载 永久荷载：屋面材料、檩条、屋架、天窗架、支撑以及天棚 等结构自重。
gk l
式中 g k —屋架和支排的自重，kN／m2，按水平投影面 积计算；
—系数，
Fk 1KN / m2
Fk 1~ 2.5KN / m2
0.01
0.012
0.12 / l 0.011
第九章 钢桁架与屋盖结构
三角形屋架 适用于屋面坡度较陡的有檩屋盖结构。坡度i=1/2~1/6； 上、下弦交角小，端节点构造复杂；外形与弯矩图差别大， 受力不均匀，横向刚度低，只适用于中、小跨度轻屋盖结构。
三角形屋架的腹杆布置可有芬克式、单斜式、人字式三 种。芬克式屋架受力合理、便于运输，多被采用；单斜式 屋架只适用于下弦设置天棚的屋架，较少采用；人字式屋 架只适用于跨度小于18m的屋架。
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Fk 2.5KN / m2
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可变荷载：包括屋面均布使用活荷载、雪荷载、风荷载、积 灰荷载以及悬挂吊车和重物等项。
50
时，不考虑雪荷载；
30 时，除瓦楞铁等轻型屋面外，可不考虑风荷载 30 以及对瓦楞铁皮等轻型屋面、开敞式房屋和风
◆ 各杆件的轴线均居于同一平面内且相交于节点中心； ◆ 各节点均视为铰接，忽略实际节点产生的次应力； ◆ 荷载均作用于桁架平面内的节点上，因此各杆只
受轴向力作用。
对于作用于节间处的荷载需按比例分配到相 近的左、右节点上，但计算上弦杆时，应考虑局 部弯曲影响。
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9.2.2 节点荷载计算
2．截面计算 ◆轴心受拉杆件应按强度条件计算杆件需要的净截面面 积：An F / f ；
◆轴心受压杆件应按整体稳定性条件计算杆件需要的毛
截面面积：A F / f ；
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◆当上弦杆或下弦杆受有节间荷载时，杆件同时承受轴心力
和局部弯矩作用，应按压弯或拉弯构件计算，通常采用试算 法初估截面，然后再验算其强度和刚度，对压弯构件尚应验 算弯矩作用平面内和平面外的稳定性。
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9.1.1.2 屋架的主要尺寸 屋架的主要尺寸是指屋架的跨度和高度，对梯形屋架 尚有端部高度；
◆ 屋架的跨度
根据生产工艺和建筑使用要求确定，同时应考虑结构布置 的经济合理。通常为18m、2lm、24m、27m、30m、36m等， 以3m为模数。 当支座为一般钢筋混凝土柱 且柱网为封闭结合时，计算 跨度为 l0 l 300 ~ 400mm
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9.3.3 节点板和垫板
当采用双肢角钢T形或十字形组合截面时，为保证两个角 钢整体受力，在两角钢间每隔一定距离应放置垫板，或称填 扳。 填板宽度一般取50~80mm。 长度:对T形截面应比角钢肢宽大20~30mm；对十字形截面 应从角钢肢尖缩进10~15mm，以便于施焊。角钢与填板常 用5mm侧焊缝或围焊缝连接。填板的厚度同节点板。 间距:
l0 y l
◆当受压弦杆侧向支承点之间的距离l1为节间长度的两倍，且
两节间弦杆的内力 F1,F2不等时，设F1＞F2，
l0 l1 0.75 0.25F2 / F1
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3．在斜平面内的计算长度
单面连接的单角钢腹杆及双角钢组成的十字形截面腹杆， 因截面的两主轴均不在屋架平面内，当杆件绕最小主轴失稳 时，发生在斜平面内，情形介于屋架平面内和屋架平面外的 两者之间，杆件两端的节点具有弱于平面内的嵌固作用；因 此，可取腹杆斜平面内的计算长度 l0 0.9l 。
9.3.2 屋架杆件的截面形式
屋架杆件的截面形式，应根据用料经济、连接构造简单 和具有必要的强度、刚度等要求确定。
◆两主轴方向具有等稳定性
x y
◆较大的回转半径，采用肢宽壁薄的形式
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1．上弦杆
上弦杆可采用双不等肢角钢短边相并的T形截面，宽大的翼 缘有利放置檩条或屋面板；较大的侧向刚度也有利于满足运 输和吊装的稳定要求。 一般支撑布置 l0 y 2l0 为满足 x y 应使 iy 2ix 节间荷载时 为提高杆件截面平面内抗弯能力，宜采用双等 肢角钢或长边相并的两不等肢角钢T形截面． 2．下弦杆 下弦杆可多采用双等肢角钢或两不等肢角钢短肢相并T形截 面，以提高侧向刚度，利于满足运输、吊装的刚度要求，且便 于与支撑侧面连接。下弦杆截面主要由强度条件决定，尚应满 足容许长细比要求。