屋架支撑布置图
国家级精品课程—钢结构设计第23讲重型单层工业厂房支撑体系
屋盖支撑：上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、 下弦纵向水平支撑、竖向支撑、系杆。
屋架下弦系杆
垂 直 支 撑
上弦横向 水平支撑
下弦纵向水平支撑
下弦横向水平支撑
国家级精品课程—钢结构设计
第23讲 重型单层工业厂房支撑体系（1）
屋盖支撑
不设屋盖支撑时： 上弦有可能向同一方向以半波形式发生平面外失稳， 当侧向无联系时，会引起下弦较大的水平振动和变位， 仅靠端部屋架的弦杆来承受和传递端墙传来的风荷载是不够的。
和中央的垂直支撑则与屋架竖杆组成竖向桁架，都有一定的侧向抗弯 刚度。
国家级精品课程—钢结构设计
第23讲 重型单层工业厂房支撑体系（1）
屋盖支撑 3）为弦杆提供适当的侧向支撑点。
减少受压弦杆的计算长度，限制受拉弦杆的过度振动。
4）承受和传递屋盖的纵向水平荷载。
作用于山墙的风荷载、悬挂吊车的纵向刹车力及纵向地震荷载 通过屋盖的支撑传给厂房的下部支承结构。
温度区段的长度L1
支撑间距L0
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第23讲 重型单层工业厂房支撑体系（1）
屋盖支撑 2. 屋盖支撑的布置
下弦横向水平支撑布置： 屋架跨度大于等于18m； 屋架下弦设有悬挂吊车，厂房内 有吨位较大的桥式吊车或有振动设备时； 端部抗风柱支撑于屋架下弦时； 屋架下弦设有通长的纵向水平支撑时。
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第23讲 重型单层工业厂房支撑体系（1）
支撑体系★
在单层厂房结构中，支撑虽然不是主要的承重构件，
但却是连接主要承重结构组成整体结构的重要组成部分。
恰当地布置支撑体系，使厂房具有足够的强度、刚度和稳 定性。
1 屋盖支撑 2 柱间支撑
钢屋架设计算例
26
90mm
其他腹杆所需焊缝长度的计算结果见表4。未列入
表中的腹杆均因杆力很小，可按构造取h f ≥1.5 t =1.5 10
=5mm，l1 = l2 =8 h f +10=50mm。
表4 腹杆杆端焊接尺寸
表中l1、 l2为取整后数值（5或10mm的倍数）
1、下弦节点“b” 按表4中所列出的Bb、bD杆所需焊缝长度，
屋架计算跨度=L – 2×0.15=21 – 2×0.15=20.7m, 屋 架尺寸及几何形式如下图1：
图1 屋架尺寸及几何形式（单位：mm）
屋架标志跨度大于等于24m时，跨中应起拱 约标志跨度的1/500。
屋架杆件几何尺寸
65 25
65 25
65 25
二、屋盖支撑布置
根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置两道 上、下弦横向水平支撑。上弦横向水平支撑必设，设在 两端柱间，间距不大于60ｍ。在设置横向水平支撑的柱 间，于屋架跨中和两端共设三道垂直支撑。上下弦在跨 中和端部设三道系杆，在屋脊节点及支座节点处沿厂房 纵向设置通长的刚性系杆，下弦跨中节点设置一道纵向 通长的柔性系杆，支撑布置见下图。
四、杆件截面设计
屋架腹杆和弦杆的计算长度
项次
弯曲方向
腹杆 弦杆
端竖杆和端斜杆
1
在屋架平面内
l
l
2
在屋架平面外
l1
l
3
斜平面
—
支撑
l1
N1
N2
l
N2 N1 l
l1
其他腹杆
0.8l l
0.9l
屋架
再分式桁架杆件平面内计算长度取杆件几何长度； 平面外计算长度：
受拉主斜杆： l1 受压主斜杆：loy (0.75 0.25N 2 / N1 )l1
普通钢屋架设计例跨距30、柱距6、总长90
一柱间的上弦平面设置刚性系杆，以保证安装时上弦的稳定，在第一柱间的下弦平面也设置刚性系杆传递永久荷载：预应力钢筋混凝土大型屋面板（包括灌缝） 1.4×1.35=1.89 kN/mm2防水层(三毡四油，上铺小石子)0.4×1.35=0.54kN/mm220㎜厚水泥砂浆找平层20×0.02×1.35=0.54 kN/mm2屋架和支撑自重(0.12+0.011×30)×1.35=0.61 kN/mm23.58kN /mm2可变荷载：屋面活荷载0.7×1.4×0.7=0.68 kN/mm2设计屋架时，应考虑以下3种荷载组合：（1）全跨永久荷载＋全跨可变荷载全跨节点永久荷载及可变荷载P＝(3.58＋0.68)×1.5×6=38.34 kN 屋架在全跨永久荷载＋全跨可变荷载作用下的计算简图如下：节点板的强度验算及稳定性验算略。
上弦杆计算长度：根据支撑布置情况，屋架平面外计算长度取y l 0＝4523mm ，屋架平面内为节间轴线长度，即x l 0＝1508mm 。
假定λ=60，则查表得ϕ=0.807。
所需截面积 A=N/ϕf =869930/(0.807×215)=5013.86mm 2所需回转半径 λ/0x x l i == 1508/60 = 25.13 mm λ/0y y l i == 4523/60 =75.38 mm根据需要的A 、x i 、y i 查角钢规格表，选用2∠160×100×12（短肢相并），见图3(a)。
A =60.108㎝2，x i =2.82cm, y i =7.74cm 。
按所选角钢进行长细比及稳定性验算：==x x x i l /0λ150.8/2.82 =53.48< [λ] = 150 ==y y y i l /0λ452.3/7.74 = 58.44< [λ] = 150由y λ = 58.44查表得x ϕ= 0.816，则σ = N/ϕA = 869930/(0.816×6010.8) = 177.36N/㎜2</215N f =㎜2所选截面满足要求。
27米钢屋架设计
钢结构课程设计例题－、设计资料某一单层单跨工业长房。
厂房总长度为120m，柱距6m，跨度为27m。
车间内设有两台中级工作制桥式吊车。
该地区冬季最低温度为－20℃。
屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:10。
上铺120mm 厚泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层等。
屋面活荷载标准值为0.6kN/㎡，雪荷载标准值为0.75kN/㎡，积灰荷载标准值为0.5kN/㎡。
屋架采用梯形钢屋架，其两端铰支于钢劲混凝土柱上。
柱头截面为400mm ×400mm，所用混凝土强度等级为C20。
根据该地区的温度及荷载性质，钢材采用Q235―A―F，其设计强度f=215kN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接。
构件采用钢板及热轧钢劲，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。
屋架的计算跨度：Lo=27000－2×150=26700mm，端部高度：h=2000mm（轴线处），h=2015mm（计算跨度处）。
二、结构形式与布置屋架形式及几何尺寸见图1所示。
图1 屋架形式及几何尺寸屋架支撑布置见图2所示。
符号说明：GWJ-（钢屋架）；SC-（上弦支撑）：XC-（下弦支撑）； CC-（垂直支撑）；GG-（刚性系杆）；LG-（柔性系杆）图2 屋架支撑布置图三、荷载与内力计算1.荷载计算荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。
永久荷载标准值放水层（三毡四油上铺小石子）0.35kN/㎡找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40kN/㎡保温层（120mm厚泡沫混凝土）0.12*6=0.70kN/㎡预应力混凝土大型屋面板 1.40kN/㎡钢屋架和支撑自重0.12+0.011×27=0.417kN/㎡管道设备自重0.10 kN/㎡总计 3.387kN/㎡可变荷载标准值雪荷载0.75kN/㎡积灰荷载0.50kN/㎡总计 1.25kN/㎡永久荷载设计值 1.2×3.387=4.0644 kN/㎡（由可变荷载控制）可变荷载设计值 1.4×1.25=1.75kN/㎡2.荷载组合设计屋架时，应考虑以下三种组合：组合一全跨永久荷载+全跨可变荷载屋架上弦节点荷载P=(4.0644+1.75) ×1.5×6=52.3296 kN组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载P=4.0644×1.5×6=36.59 kN屋架上弦节点荷载1P=1.75×1.5×6=15.75 kN2组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载P=0.417×1.2×1.5×6=4.5 kN屋架上弦节点荷载3P=(1.4×1.2+0.75×1.4) ×1.5×6=24.57 kN43.内力计算本设计采用程序计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表1。
18米跨度钢结构带节点详图
一、设计资料：1.某厂房总长度60m ，跨度为18m.，柱距6m 。
车间内设有两台30/5吨中级工作制吊车。
屋架端高1900mm,屋面坡度为1/10,置于钢筋混凝土柱上，上柱截面400x400，柱的混凝土强度等级为C25，无檩屋盖体系，采用1.5×6.0m 。
计算最低温度-200C 。
采用1.5×6.0m 预应力混凝土大型屋面板和卷材屋面。
二、结构形式与布置图：屋架支撑布置图如下图所示。
02279a.18米跨屋架(几何尺寸)b.18米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值Aacege'c'a'+2.5370.000-4.371-5.636-4.551-3.357-1.8500.00-4.754-1.862+0.615+1.17+1.344+1.581+3.158+0.540-1.632-1.305-1.520-1.748-1.0-1.0+0.4060.000.00-0.5+5.325+5.312+3.967+2.637+0.933BC DE FGF 'E 'D 'C 'B 'A '0.5 1.0 1.01.01.0 1.0 1.0c . 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值四、荷载计算与组合1、荷载计算预应力混凝土大型屋面板 1.40kN/㎡×1.35=1.89kN/m 2 三毡四油防水层 0.4kN/㎡×1.35=0.54kN/m 2 找平层（20mm 厚） 0.4kN/㎡×1.35=0.54kN/m 2 泡沫混凝土保温层 （80mm ） 0.48kN/㎡×1.35=0.648kN/m 2 钢屋架和支撑自重 （0.12+0.011×30）×1.35=0.608kN/㎡ 管道荷载 0.1×0.35=0.135 kN/㎡ 永久荷载总和 4.361 kN/㎡屋面活荷载 0.5×1.4=0.7kN/㎡ 积灰荷载 0.5×1.4=0.7kN/㎡ 可变荷载总和 1.4 kN/㎡2、荷载组合计算屋架杆内力时，应考虑如下三种荷载组合：1全跨永久荷载+全跨可变荷载F=（4.361+1.4）×1.5×6=51.849kN2全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载：F1=4.361×1.5×6=39.249 kN半跨节点可变荷载：F2=1.4×1.5×6=12.6 kN3全跨屋架（包括支撑）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载全跨节点屋架自重：F3=0.608×1.5×6=5.47kN半跨节点屋面板自重及活荷载：F4=（1.89+0.5）×1.5×6=21.51 kN四、杆件截面设计腹杆最大内力，N=448.43kN（压），由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板刚度取12mm；其余节点板与垫板厚度取10mm。
三角形钢屋架设计
目录1. 设计资料 (2)2 屋架杆件几何尺寸的计算 (2)3 屋架支撑布置 (2)4 屋架的内力计算 (5)5 屋架杆件截面设计 (6)6 屋架节点设计 (10)7.参考资料 (20)钢屋盖课程设计1. 设计资料1）.车间为单跨厂房，全长90m。
屋架支撑在钢筋混凝土柱上，柱距为6m。
上柱截面尺寸为400x400mm。
混凝土强度等级为C30，车间内设有一台起重重量300kN的桥式吊车。
2）.屋架跨度： 18m3）.屋面坡度： 1：32 屋架杆件几何尺寸的计算根据所用屋面材料的排水需求及跨度参数，采用芬克式三角形屋架。
屋面坡度为i=1：3,屋面倾角α=arctg（1/3）=18.435°，sinα=0.3162，cosα=0.9487屋架计算跨度l0 =l－300＝18000－300=17700mm屋架跨中高度h= l0×i/2=17700/(2×3)=2950mm上弦长度L=l0/2cosα≈9329mm节间长度a=L/6=9329/6≈1555m m节间水平段投影尺寸长度a＇=acosα=1555×0.9487=1475mm根据几何关系，得屋架各杆件的几何尺寸如图1所示图1 屋架形式及几何尺寸3 屋架支撑布置3.1 屋架支撑1、因为屋架是有檩屋架，为了与其他支撑相协调，在屋架的下弦节点设计三道柔性水平系杆，上弦节点处的柔性水平系杆均用该处的檩条代替。
2、根据厂房长度90m,跨度为6m，在厂房两端第二柱间和厂房中部设置三道上弦横向水平支撑和下弦横向水平支撑，中间设置一道垂直支撑。
如图2所示。
图2 屋盖支撑布置3.2 屋面檩条及其支撑波形石棉瓦长1800mm,要求搭接长度≥150mm ，且每张瓦至少要有三个支撑点，因此最大檩条间距为mma p 825131501800max =--=半跨屋面所需檩条数根3.12182561555=+⨯=n p 考虑到上弦平面横向支撑节点处必须设置檩条，为了便于布置，实际取半跨屋面檩条数13根，则檩条间距为：可以满足要求。
支撑体系
荷载作用下的变形。
重型单层钢结构厂房——支撑体系（上）
三、屋盖支撑作用 作用： 2、为弦杆提供侧向支承点
支撑可作为屋架弦杆的侧向支承点，减小弦杆在 屋架平面外的计算长度，保证受压上弦杆的侧向稳定， 并使受拉下弦保持足够的侧向刚度。
3、承担并传递水平荷载 如传递风荷载、悬挂吊车水平荷载和地震作用。
4、保证结构安装时的稳定与方便
重型单层钢结构厂房——支撑体系（上）
五、屋盖支撑计算原则
支撑按平面桁架计算
支撑 桁架
弦杆：相邻屋架弦杆兼作
腹杆
斜腹杆：支撑 竖腹杆：竖杆
① 当支撑受力比较小，一般不进行内力计算，杆件截面常按容许长细比来选 。 拉
杆——单角钢;
压杆——双角钢
② 当支撑桁架受力较大，应按桁架体系计算内力，按图示拉杆
（压杆退出工作）计算并据以选择截面。
上弦平面内设置支撑的屋架
重型单层钢结构厂房——支撑体系（上）
三、屋盖支撑作用 作用：1、保证屋盖结构的几何稳定性和整体刚度
几何可变体系 屋架侧倾
几何不变体系 屋架稳定
横向水平支撑：是一个水平放置(或接近水平放置)的桁架, 支座是柱或垂直支撑 。
纵向水平支撑：提高屋架平面外（横向）抗弯刚度，使框架
协同工作，形成空间整体性，减少横向水平
重型单层钢结构厂房——支撑体系（下）
四、柱间支撑形式
(a)十字形；
(b)人字形；
Hale Waihona Puke (c)V字形(a)单层十字形； (b)人字形； (c)门形; (d)双层十字形
上层柱间 支撑的形式
下层柱间 支撑的形式
重型单层钢结构厂房——支撑体系（下）
五、柱间支撑计算原则
钢结构设计原理第七章(屋架)
7.5.1 结构形式和布置
（1）结构形式 单跨、双跨、多跨等
要求：构造简单、施工方便、易于连接， 具有一定的侧向刚度，取材方便，宜使杆 件对两个主轴有相近的稳定性 （1）单壁式屋架杆件的截面形式
双壁式屋架杆件的截面形式
双角钢杆件的填板
7.3.3.4 杆件的截面选择
（1）一般原则
①优先选用肢宽而薄的板件或肢件组成的截面， 但受压构件应满足局部稳定的要求，最小厚度为 4mm ②最小角钢∟45×4，当开有螺栓孔时，肢宽应 满足相应要求 ③屋架节点版（或T型钢弦杆的腹板）厚度，据 表7.4采用
（3）内力计算与荷载组合
内力组合：①解析法 ②图解法 荷载组合：①全跨永久荷载+全跨屋面活载（雪 载）+全跨积灰荷载+悬挂吊车荷载 ②全跨永久荷载+半跨屋面活载（雪 载）+半跨积灰荷载+悬挂吊车荷载 （少数腹杆可能内力变号） 采用大型屋面板的屋架，应考虑安装 时可能的半跨荷载： 屋架及天窗架自重+半跨屋面板重+半跨 施工荷载
2
(7.20)
(7.21)
（3）T型钢作弦杆的屋架节点
7.3.3.6 连接节点处板件的计算
（1）连接节点处的板件在拉、剪作用下的强度 必要时按下式计算：
N / i A1 f (7.24) (7.25)
i 1/ 1 2 cos2 i
（2）为保证桁架节点板在斜腹杆压力作用 下的稳定性，受压腹杆连接肢断面中点沿 腹杆轴线方向至弦杆边缘的净距离c应满足 下列条件：
↙
→底板→支承柱顶
计算： 支座底板毛面积： A ab
R fc
A0
2 M q a1
6M 支座底板厚度： t f 且t 16mm 加劲肋与节点板连接焊 缝：
屋盖钢结构设计
屋盖钢结构设计第一节屋盖结构布置一、屋盖结构组成钢屋盖结构组成：屋面板、檩条、屋架、托架、天窗架、支撑等构件。
屋架的跨度和间距取决于柱网布置，柱网布置取决于建筑物工艺要求和经济要求。
屋架跨度较大：为了采光和通风，屋盖上常设置天窗。
柱网间距较大，超出屋面板长度：应设置中间屋架和柱间托架，中间屋架的荷载通过托架传给柱（图3－1）。
图3―1 屋盖结构组成屋架与屋架之间：布置支撑，增强屋架的侧向刚度，传递水平荷载和保证屋盖体系的整体稳定。
二、屋盖体系分类两种屋盖：无檩屋盖和有檩屋盖。
无檩屋盖：屋面荷载直接通过大型屋面板传递给屋架（图3－2）。
优点：屋盖横向刚度大，整体性好，构造简单，施工方便等；缺点：屋盖自重大，不利于抗震，其多用于有桥式吊车的厂房屋盖中。
有檩屋盖：当屋面采用轻型材料如石棉瓦、瓦楞铁、压型钢板和铁丝网水泥槽板等时，屋面荷载要通过檩条再传递给屋架（图3－3）。
优点：构件重量轻，用料省；缺点：屋盖构件数量较多，构造较复杂，整体刚度较差。
图3－2 无檩屋盖体系图3－3 有檩屋盖体系第二节屋盖支撑体系一、屋盖支撑作用主要作用：①保证屋盖结构的整体稳定；②增强屋盖的刚度；③增强屋架的侧向稳定；④承担并传递屋盖的水平荷载；⑤便于屋盖的安装与施工。
屋架——屋盖的主要承重结构。
需要用支撑连接屋架。
长的屋盖结构，在中间设置横向支撑。
横向支撑——屋架弦杆的侧向支承点，减小弦杆在平面外的计算长度，减小动力荷载作用下的屋架平面外的受迫振动。
屋盖支撑将作用于山墙的风荷载、悬挂吊车水平荷载及地震作用传递给房屋的下部支承结构。
钢屋架安装：首先吊装有横向支撑的两榀屋架，将支撑和檩条与之连系形成稳定体系，然后再吊装其他屋架与之相连。
二、屋盖支撑布置五种屋盖支撑：上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、垂直支撑和系杆。
1．上弦横向水平支撑图3－4 屋盖支撑布置在屋盖体系中，一般都应设置屋架上弦横向水平支撑，包括天窗架的横向水平支撑。
芬克式屋架模板
1.设计资料某车间厂房总长度约为60米,跨度为15m。
车间设有两台30吨中级工作制吊车。
车间无腐蚀性的介质。
该车间为单跨双坡封闭式厂房,屋架采用三角形芬克式钢屋架。
屋面坡度为1：3，屋架间距为6m, 屋架下弦标高为9米，其两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为400mm ×400mm,混泥土强度等级为C30。
屋面采用彩色压型钢屋板加保温层屋面，C型檩条，檩距为1.2～2.6米。
结构的重要度系数为γ=1.0，屋面的恒荷载的标准值为2.0KN/㎡。
屋面的活荷载为0.45KN/㎡，不考虑积灰荷载、风荷载，不考虑全跨荷载积雪不均匀分布状况。
屋架采用Q235B，焊条采用E43型。
2.屋架形式及几何尺寸屋架形式及几何尺寸如图檩条支承于屋架上弦节点。
屋架坡角为α=arctan⅓=18.435º檩距为2.582m。
图1 屋架形式和几何尺寸3.支撑的布置上、下弦横向水平支撑设置在厂房两端和中部的同一柱间，并在相应开间的屋架跨中设置垂直支撑，在其余开间的屋架上弦跨中设置一道通长的刚性细杆，下弦跨中设置一道通长的柔性细杆。
在下弦两端设纵向水平支撑。
支撑的布置见图2。
图2 支撑的布置图4.檩条布置檩条设置在屋架上弦的每个节点上，间距2.582m。
因屋架间距为6.0m，所以在檩条跨中设一道直拉条。
在屋脊和屋檐分别设置斜拉条和撑杆。
5.荷载标准值上弦节点恒荷载标准值P1=2×2.582×6×3/√10=29.6KN上弦节点雪荷载标准值P2=0.45×2.582×6×3/√10=6.7KN 由檩条传给屋架上弦节点的恒荷载如图3图3 上弦节点恒荷载由檩条传给屋架上弦节点的雪荷载如图4图4 上弦节点雪荷载6.内力组合内力组合见表—18.节点设计8.1杆件焊缝尺寸的计算屋架各杆件的角钢背面的距离Z0’如图表-4，表中Z0’为杆件重心线至角钢背面的距离8.3节点的设计8.3.1支座节点图5 支座节点”1”(1)上弦杆的节点连接计算A.支座底板的计算支座反力R=4P= 4*29.6KN= 118.4KN设a,b取240mm,则a1=√2*120=169cm，b1=a1/2=84.5cm锚栓孔径d=50mmA0=5256.6mm2底板的承压面积A=240*240-5256.6=52343.4mm2底板下的应力q=R/An=52343.4mm2=2.32<βC f c=15底板的最大弯矩M=βqa, 由于b1/a1=0.5 取β=0.06M=0.06*2.32*1692=3975.69N.mm支座厚度t=√6M/f=√6*3975.69/204.25=10.81,取16mm 加劲肋计算加劲肋厚度取与节点相同。
屋架的形式与布置
有天窗、跨度l<30m，布置在屋架两端、跨中、天窗架两端 （图）
有天窗、跨度l<30m，布置在屋架两端、跨度l/3处、天窗架两端
（2）三角形屋架
跨度小于18m时，布置在屋架中间 （图）。
跨度大于18m时，一般视具体情况布置两道 （图）。
4.系杆
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，传递水平荷载。 系杆分刚性和柔性 刚性系杆一般由两个角钢组成，能承受压力和拉力。 柔性系杆则常由单角钢或圆钢组成，只能承受拉力。 布置： 竖向支撑平面内设通长系杆。 水平横向支撑设在第二开间时，端屋架需与第二 榀屋架用刚性系杆连接，其余设置刚性或柔性系 杆均可。 屋脊节点、屋架支座节点设置刚性系杆。
3.竖向支撑
组成：系杆、斜杆 作用：使相邻屋架形成几何不变的空间体系，保证 侧向稳定。 布置位置：设有上弦横向支撑的开间内，每隔4～5 个开间布置一道。
布置原则: （1）梯形或平行弦屋架 无天窗，跨度l<30m，布置在屋架两端、跨中 （图）。
无天窗，跨度l>30m，布置在屋架两端、跨度l/3处 （图）。
支承的截面选择及连接构造
屋盖支承一般不进行内力计算，其截面尺寸按容许长 细比确定，对于跨度大且承受墙面传来的较大的风荷 载的水平支承，应按桁架体系计算内力 支承与屋面的联结一般采用M20螺栓（C级）， 支承与天窗的联结可采用M16螺栓（C级），有重级 工作质吊车或有较大震动设备的厂房，支承与屋架宜 采用高强度螺栓联结
屋架的跨度和间距取决于柱网的布置 无檩屋架 因受大型屋面板尺寸的限制，屋架的跨度 一般取3米的倍数，常用有15m,18m,21m 等屋架的间距为6m。当柱距超过屋面板的 长度时，就必须设置托架，以支承中间屋 架
18m钢结构课程设计之三角形钢屋架设计
18m三角形钢屋架设计1 设计资料及说明设计一位于惠州市郊区的单跨屋架结构（封闭式），主要参数如下：1、单跨屋架，平面尺寸为36m×18m，S=4m，即单跨屋架结构总长度为36m，跨度为18m，柱距为4m。
2、屋面材料为规格1820×725×8的波形石棉瓦。
3、屋面坡度i=1：3。
恒载为0.3kN/m2,活（雪）载为0.60.3kN/m2。
4、屋架支承在钢筋混凝土柱顶，混凝土标号C20，柱顶标高6m。
5、钢材标号为Q235-B.F，其设计强度值为f=215N/mm2。
6、焊条型号为E43型。
7、荷载计算按全跨永久荷载+全跨可变荷载（不包括风荷载）考虑，荷载分项系数取：γG =1.2，γQ=1.4。
2 屋架杆件几何尺寸的计算根据所用屋面材料的排水需求及跨度参数，采用芬克式三角形屋架。
屋面坡度为i=1：3,屋面倾角α=arctg（1/3）=18.435°，sinα=0.3162，cosα=0.9487屋架计算跨度l0 =l－300＝18000－300=17700mm屋架跨中高度h= l0×i/2=17700/(2×3)=2950mm上弦长度L=l0/2cosα≈9329mm节间长度a=L/6=9329/6≈1555m m节间水平段投影尺寸长度a＇=acosα=1555×0.9487=1475mm根据几何关系，得屋架各杆件的几何尺寸如图1所示图1 屋架形式及几何尺寸3 屋架支撑布置3.1 屋架支撑1、在房屋两端第一个之间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑。
2、因为屋架是有檩屋架，为了与其他支撑相协调，在屋架的下弦节点设计三道柔性水平系杆，上弦节点处的柔性水平系杆均用该处的檩条代替。
3、根据厂房长度36m ,跨度为4m ，在厂房两端第二柱间和厂房中部设置三道上弦横向水平支撑，下弦横向水平支撑及垂直支撑。
如图2所示。
图2 屋盖支撑布置3.2 屋面檩条及其支撑波形石棉瓦长1820mm,要求搭接长度≥150mm ，且每张瓦至少要有三个支撑点，因此最大檩条间距为max 182015083531p a mm-==-半跨屋面所需檩条数15556112.1835p n ⨯=+=根考虑到上弦平面横向支撑节点处必须设置檩条，为了便于布置，实际取半跨屋面檩条数13根，则檩条间距为：max 15556778835131p p a a mm⨯===-＜ 可以满足要求。
某地18米跨混凝土排架钢屋架厂房建筑结构图
钢屋架计算跨度为24m房屋长度为240m柱距为6m
钢屋架设计计算一、设计资料屋面采用梯形钢屋架、预应力钢筋混凝土屋面板。
钢屋架两端支撑于钢筋混凝土柱上（砼等级C20）。
钢屋架材料为Q235钢，焊条采用E43型，手工焊接。
该厂房横向跨度为24m，房屋长度为240m，柱距（屋架间距）为6m，房屋檐口高为2.0m，屋面坡度为1/12。
二、屋架布置及几何尺寸屋架几何尺寸图屋架计算跨度=24000-300=23700mm。
屋架端部高度H0=2000mm。
二、支撑布置三、荷载计算1、荷载永久荷载预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝） 1500N/m2 =1.5 KN/m2屋架自重（120+11×24）=0.384 KN/m2防水层 380N/m2 =0.38 KN/m2找平层2cm厚 400N/m2 =0.40 KN/m2保温层 970N/m2 =0.97 KN/m2支撑自重 80N/m2 =0.08 KN/m2小计∑3.714 KN/m2可变荷载活载 700N/m2=0.70 KN/m2以上荷载计算中，因屋面坡度较小，风荷载对屋面为吸力，对重屋盖可不考虑，所以各荷载均按水平投影面积计算。
永久荷载设计值：1.2×3.714=4.457kN/m2可变荷载设计值：1.4×0.7=0.98kN/m22、荷载组合设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合：（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载屋架上弦节点荷载：P=（4.457+0.98）×1.5×6=48.93kN（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载屋架上弦节点荷载：P1=4.457×1.5×6=40.11kN P2=0.98×1.5×6=8.82kN（3）全跨屋架与支撑+半跨屋面板+半跨屋面活荷载全跨屋架和支撑自重产生的节点荷载：P3=1.2×（0.384+0.08）×1.5×6=5.01kN作用于半跨的屋面板及活载产生的节点荷载：取屋面可能出现的活载P4=（1.2×1.5+1.4×0.7）×1.5×6=25.02kN以上1），2）为使用阶段荷载组合;3）为施工阶段荷载组合。
支撑体系
重型单层钢结构厂房——支撑体系（上）
四、屋盖支撑布置原则
下弦水平支撑布置图
重型单层钢结构厂房——支撑体系（上）
四、屋盖支撑布置原则 4、垂直支撑布置原则
① 所有屋架均应设置垂直支撑。
② 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
垂直支撑
系杆
保证未设支撑屋架的几何稳定性 减少弦杆平面外计算长度 传递纵向水平力
重型单层钢结构厂房——支撑体系（上）
四、屋盖支撑布置原则 1、上弦横向水平支撑布置原则
① ② ③ ④ 在有檩条或只采用大型屋面板的屋盖中都应设置上弦横向水平支撑 当有天窗架时，天窗架上弦也应设置横向水平支撑。 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，若大于60m，则增设一道。
重型单层钢结构厂房——支撑体系（上）
三、屋盖支撑作用 作用： 2、为弦杆提供侧向支承点 支撑可作为屋架弦杆的侧向支承点，减小弦杆在 屋架平面外的计算长度，保证受压上弦杆的侧向稳定， 并使受拉下弦保持足够的侧向刚度。 3、承担并传递水平荷载 如传递风荷载、悬挂吊车水平荷载和地震作用。 4、保证结构安装时的稳定与方便
还应当在每个温度区段的两端设置。 5）每列柱顶均要布置刚性系杆。
重型单层钢结构厂房——支撑体系（下）
四、柱间支撑形式
上层柱间 支撑的形式
(a)十字形；
(b)人字形；
(c)V字形
下层柱间 支撑的形式
(a)单层十字形； (b)人字形；
(c)门形;
(d)双层十字形
重型单层钢结构厂房——支撑体系（下）
五、柱间支撑计算原则 1. 支撑设计荷载计算 1．纵向风荷载 2．吊车纵向水平荷载 3．纵向地震作用 2. 支撑构件内力计算 假设各连接节点均为铰接 按轴心受拉或受压计算 3. 支撑构件截面验算 按拉杆或压杆设计
支撑体系ppt课件
重型单层钢结构厂房——支撑体系（上）
一、支撑体系的作用
将单独的平面框架连成空间体系，组成几何不变体系，保证整
体结构具有足够的强度、稳定和刚度来承担所有的作用荷载，
保证结构的正常使用。
增加受力结构侧向稳定、柱支撑 下柱支撑
支撑 体系
重型单层钢结构厂房——支撑体系（下）
一、柱间支撑布置 上层柱间支撑：吊车梁上部的柱间支撑 下层柱间支撑：吊车梁下部的柱间支撑
刚性系杆
刚性系杆
垂直 支撑
上层柱间支撑
下层柱间支撑
重型单层钢结构厂房——支撑体系（下）
一、柱间支撑布置
上层柱间支撑 下层柱间支撑
重型单层钢结构厂房——支撑体系（下）
二、柱间支撑作用 1）承受并传递纵向水平荷载： 作用于山墙上风荷载、吊车纵向水平荷载、纵向地震力等 2）减少柱在平面外的计算长度。 3) 保证厂房的纵向刚度。
上弦平面内设置支撑的屋架
重型单层钢结构厂房——支撑体系（上）
三、屋盖支撑作用 作用：1、保证屋盖结构的几何稳定性和整体刚度
几何可变体系 屋架侧倾
几何不变体系 屋架稳定
横向水平支撑：是一个水平放置(或接近水平放置)的桁架, 支座是柱或垂直支撑 。
纵向水平支撑：提高屋架平面外（横向）抗弯刚度，使框架
协同工作，形成空间整体性，减少横向水平
重型单层钢结构厂房——支撑体系（上）
五、屋盖支撑计算原则 支撑按平面桁架计算
支撑 桁架
弦杆：相邻屋架弦杆兼作
腹杆
斜腹杆：支撑 竖腹杆：竖杆
① 当支撑受力比较小，一般不进行内力计算，杆件截面常按容 许长细比来选 。 拉杆——单角钢; 压杆——双角钢
② 当支撑桁架受力较大，应按桁架体系计算内力，按图示拉杆 （压杆退出工作）计算并据以选择截面。
钢屋架设计
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。螺孔位置要符合型钢线距 表和螺栓排列规定距离要求，焊缝应注明尺寸。
加劲肋作用：
提高支座节点的侧向刚 度，使支座底版受力均 匀，减少底版弯矩
支座节点力的传递路线底 板
L形焊缝 加劲肋
⑵支座节点的计算：
①底板： 底板面积：
A
An
A0
R fc
A0
A0 锚栓孔面积
底板厚度：按均布荷载下板的抗弯计算，将
基础反力看成均布荷载q,底板被节点板和加
l1 2d
考虑受力较小的杆件对受力大的杆件的“援助”作用。
杆件截面型式
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
角钢杆件截面形式
受压弦杆（上弦）：
l0 y 2l0x
双角钢截面杆件的节点
➢ 1.节点设计的一般原则 ⑴双角钢截面杆件在节点处以节点板相连，各杆 轴线（型钢形心轴线）汇交于节点中心。 ⑵角钢的切断面应与其轴线垂直，需要斜切以便 使节点紧凑时只能切肢尖。
⑶ 如弦杆截面需变化，截面改变点应在节点上。
当偏心e＞0.05h时考
虑偏心对杆件产生的
附加弯矩： Mi
节点板的稳定承载力可取为 0.8betf
当 c t 10 235 f y 时，应进行稳定计算