钢结构原理-第九章-钢桁架与屋盖结构
钢结构钢桁架
钢结构钢桁架钢结构在现代建筑中扮演着至关重要的角色，而钢桁架作为钢结构的重要组成部分，更是具有独特的优势和广泛的应用。
钢桁架是一种由钢材制成的桁架结构，通常由直杆组成三角形单元的平面或空间结构。
它具有较高的强度和刚度，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。
比如，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，常在小跨度的建筑中使用；梯形桁架则适用于中等跨度的建筑；平行弦桁架因其制作和安装相对简单，在一些特定场合也有广泛应用。
在实际应用中，钢桁架展现出了众多优点。
首先，它的承载能力强。
由于钢材本身的高强度特性，钢桁架能够支撑起沉重的屋顶、桥梁等结构，确保建筑物的安全性和稳定性。
其次，钢桁架具有良好的抗震性能。
在地震等自然灾害发生时，能够有效地分散和吸收能量，减少建筑物的损坏程度。
再者，钢桁架的施工速度快。
预制好的钢桁架构件可以在现场迅速组装，大大缩短了建筑施工周期，降低了施工成本。
钢桁架的设计是一个复杂而精细的过程。
设计师需要充分考虑建筑物的使用功能、跨度、荷载等因素，以确定钢桁架的形式、尺寸和杆件的截面形状。
在设计过程中，还需要运用力学原理进行精确的计算，确保钢桁架在各种工况下都能安全可靠地工作。
钢桁架的制造过程也需要严格的质量控制。
钢材的选材要符合国家标准和设计要求，确保其质量和性能。
制造过程中，焊接工艺尤为重要。
高质量的焊接能够保证桁架节点的强度和稳定性，避免出现裂缝等质量问题。
此外，还需要对制造好的钢桁架进行严格的检验和测试，确保其符合设计要求和质量标准。
在安装钢桁架时，同样需要高度的技术和经验。
安装人员要根据设计图纸和施工方案，精确地将钢桁架构件组装在一起。
在安装过程中，要注意保证桁架的垂直度、水平度和跨度等参数的准确性，同时还要采取有效的临时支撑措施，确保施工过程中的安全。
钢桁架在建筑领域的应用十分广泛。
在工业厂房中，钢桁架常被用于支撑屋顶结构，为生产提供宽敞的空间；在体育场馆、展览馆等大跨度建筑中，钢桁架能够实现无柱的大空间，提供良好的视野和使用体验；在桥梁建设中，钢桁架桥具有跨度大、自重轻等优点，能够跨越江河湖海等复杂地形。
《钢结构钢桁架》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。
(完整版)第九章大跨屋盖结构
4、在抗震设防烈度为7度的地区，可不进行网架结构 水平抗震验算；
在抗震设防烈度为8度的地区，对于周边支承的中小跨 度网架可不进行水平抗震验算；
在抗震设防烈度为9度的地区，对各种网架结构均应进 行水平抗震验算。
旧金山金门大桥
塔高227米，每根钢索重6412公吨，由 27000根钢丝绞成，重2.45万吨 。
这种悬吊结 构体系，在 国内尚属罕 见，在境外 也只有德国 宝马汽车大 厦、香港汇 丰银行等极 少个案。
广东省博物馆新馆采用巨型桁架悬吊结构体系，在中部沿边长67.5米的方 形四周布置钢骨混凝土剪力墙，在剪力墙上端设置8榀跨度为67.5米且两 端各悬挑23米、高6.5米的大型空间钢桁架，沿悬臂桁架外端设4榀封口桁 架，再在封口桁架下伸边长6米的箱型钢吊杆，悬吊3～4层楼面体系。
一般情况的选型可遵循下列原则： ①平面形状为矩形的周边支承网架，当其长边/短边
小于或等于1．5时，宜选用： A、正放或斜放四角锥网架； B、棋盘形四角锥网架； C、正放抽空四角锥网架； D、两向正交斜放或正放网架。 E、对中小跨度，也可选用星形四角锥网架和蜂窝形
三角锥网架。 ②平面形状为矩形的周边支承网架，当其边长比（长
④平面形状为圆形、正六边形及接近正六边形且为周边 支承网架，可选用三向网架，三角锥网架或抽空三角 锥网架。对中小跨度也可选用蜂窝形三角锥网架。
中船9院设计的大 连造船新厂钢配 中心
四、网架结构的支承
网架的支承方式有周边支承、点支承、周边支承与点 支承相结合，两边和三边支承等。
(1)周边支承：网架四周全部或部分边界节点设置支座， 支座可支承在柱顶或圈梁上，网架受力类似于四边 支承板，是常用的支承方式。为了减小弯矩，也可 将周边支座略为缩进，接近于点支承。
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。
结构体系篇桁架结构讲义
•第二节 桁架的特点和形式
• •（一）、桁架结构的组成 • 桁架多应用于受弯构件，在外荷载的作用下，简支桁架 所产生的弯矩图和剪力图都与简支梁式的情况相似。但桁架 结构具有与简支梁完全不同的受力性能。 • 简支梁在竖向均布荷载作用下，沿梁轴线的弯矩和剪力 的分布和截面内的正应力和剪应力的分布都极不均匀。
同一标高。 在力学上可简化为铰接支座。 当跨度较小时，把屋架直接搁置在墙、柱或圈梁上；跨度
较大时，应采取专门的构造措施。
（四）屋架结构的支撑 包括：屋架之间的垂直支撑、水平系杆、设置在上、下
弦平面内的横向支撑、下弦平面内的纵向水平支撑。 作用：保证屋架在使用和安装时的侧向稳定性，增强屋
盖的整体刚度，增强排架的空间工作性能。
结构体系篇桁架结构讲 义
2024年2月5日星期一
第一节 概述
•桁架结构是由直杆在端部相互连接而成的以抗弯为主的 格构式结构。
•（桁架是由直线形杆件组成三角形区格集合形成的一种 平面结构单元。）
桁架一般由上弦杆、腹杆（竖杆和斜腹杆）组成。
桁架结构受力合理，计算简单，施工方便，适应性强 ，对支座没有横向推力，因此在工程中得到广泛的应 用。
•（三）钢屋架
• 三角形屋架：
•
用于屋面坡度较大的屋盖结构
中。内力变化较大，弦杆内力在支
座处最大，在跨中最小，材料强度
不能充分发挥作用。一般用于中小
跨度的轻屋盖结构。
•
芬克式屋架，腹杆受力合理，
长杆受拉，短杆受压，可分为两榀
小屋架制作，现场安装，施工方便
。
梯形屋架 用于屋面坡度较小的屋盖中
，受力性能比三角形屋架优 越，适用于较大跨度或荷载 的工业厂房。 用于无檩体系屋盖，屋面材 料大多用大型屋面板。
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。
钢桁架及屋盖结构PPT课件
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屋盖支撑作用示意图
1—屋架；2—檩条；3—横向支撑；4—纵向支撑
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屋盖支撑的类型和布置
屋盖支撑的主要作用是：承受屋盖在安装和使用过程中
可出现的纵向水平力，如山墙的水平风力、悬挂吊车
的纵向水平制Leabharlann 力、安装时可能产生的垂直于屋架平面的水平力，以及纵向地震作用等；作为屋架弦杆的
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2. 节点的构造和计算
节点设计首先应按各杆件的截面形式确定节点的构造形
式，根据腹板内力确定连接焊缝的焊脚尺寸和焊缝长
度，然后按所需的焊缝长度和杆件之间的空隙，适当
考虑制造装配误差，确定节点板的合理形状和尺寸，
最后验算弦杆和节点板的连接焊缝。桁架杆件与节点
板间的连接，通常采用角焊缝连接形式，对角钢杆件
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 l0y l 的距离。弦杆对腹板在屋架平面外的约束作用
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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，故当杆件绕最小主轴失稳时，将发生
在斜平面内，情形介于屋架平面内和屋架平面外两者之间，杆件两端的节点具
屋盖垂直支撑也视为一平行弦桁架，可采用交叉腹杆或V形、W形腹杆。
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檩条、拉条和撑杆
檩条应与屋架上的檩托可靠连接，檩托是由焊接在屋架上的短角钢制成，檩条与 檩托一般用普通螺栓连接，槽钢檩条的槽口宜朝向屋脊以利于安装；角钢和S形 薄壁型钢檩条的肢尖均应朝向屋脊。
钢桁架结构(2024)
在建筑、桥梁、塔架等工程领域中， 钢桁架结构被广泛应用，用于支撑建 筑物或构筑物的重量，并承受外部荷 载如风荷载、地震荷载等。
2024/1/29
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结构形式与分类
2024/1/29
结构形式
钢桁架结构按形状可分为平面桁架和空间桁架。平面桁架在 平面上呈直线或曲线形状，而空间桁架则具有三维空间的形 状。
智能化设计与优化
基于人工智能、大数据等技术的智能化设计方法，可实现对钢桁架结构的自动优化和决策 支持，提高设计效率和准确性。
智能监测与运维
利用物联网、传感器等技术对钢桁架结构进行实时监测和数据分析，可实现结构的健康状 态评估和预测性维护，提高结构的安全性和耐久性。
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行业标准规范完善方向
2024/1/29
稳定性分析
通过计算钢桁架结构的整体稳定系数和局部稳定系数，评估结构在荷载
作用下的稳定性。对于不满足稳定性要求的结构，需采取相应措施进行
加固或优化。
02
承载力验算
根据钢桁架结构的荷载条件和设计要求，进行承载力验算。通过比较实
际荷载与结构承载力的关系，判断结构是否安全。若承载力不足，需对
结构进行优化或加固处理。
其耐火极限。
在潮湿环境中，钢材容易发生 锈蚀，需要采取防腐措施以延
长其使用寿命。
钢桁架结构的节点连接较为复 杂，需要较高的加工精度和施
工技术水平。
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02
钢桁架结构分析方法
2024/1/29
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力学模型建立
01
02
03
桁架结构理想化
将实际钢桁架结构简化为 由杆件和节点组成的理想 化模型，忽略次要因素， 突出主要受力特点。
连接方式选择
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。
建筑钢结构设计复习题及答案
《建筑钢结构设计》复习提纲《钢结构设计原理》第九章 单层厂房钢结构1、重、中型工业厂房支撑系统有哪些？(P305、317) 各有什么作用？答：⑴柱间支撑分为上柱（层）支撑和下柱（层）支撑（★吊车梁和辅助桁架作为撑杆是柱间支撑的组成部分，承担并传递单层厂房钢结构纵向水平力）。
柱间支撑作用：①组成坚强的纵向构架，保证单层厂房钢结构的纵向刚度②承受单层厂房钢结构端部山墙的风荷载、吊车纵向水平荷载及温度应力等，在地震区尚应承受纵向地震作用，并将这些力和作用传至基础③可作为框架柱在框架平面外的支点，减少柱在框架平面外的计算长度⑵屋盖支撑由上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、垂直支撑、系杆组成 屋盖支撑作用：①保证屋盖形成空间几何不变结构体系，增大其空间刚度②承受屋盖各种纵向、横向水平荷载（如风荷载、吊车制动力、地震力等），并将其传至屋架支座 ③为上、下弦杆提供侧向支撑点，减小弦杆在屋架平面外的计算长度，提高其侧向刚度和稳定性 ④保证屋盖结构安装时的便利和稳定2、屋盖支撑系统应如何布置？（可能考作图题）答：参考书P313-315 及 图9.4.33、檩条有哪些结构型式，是什么受力构件，需要验算哪些项目？（P317－319）答：结构形式：实腹式和桁架式：檩条通常是双向弯曲构件，需要验算强度、整体稳定、刚度。
4、设置檩条拉条有何作用？如何设置檩条拉条答：作用：为了减小檩条沿屋面方向的弯曲变形，减小My 以及增加抗扭刚度，设置檩条拉条以减小该方向的檩条跨度（课件）如何设置：当檩条的跨度4~6 m 时，宜设置一道拉条；当檩条的跨度为6m 以上时，应布置两道拉条。
屋架两坡面的脊檩须在拉条连接处相互联系，或设斜拉条和撑杆。
Z 形薄壁型钢檩条还须在檐口处设斜拉条和撑杆。
当檐口处有圈梁或承重天沟时，可只设直拉条并与其连接。
5、 压型钢板根据波高的不同，有哪些型式，分别可应用于哪些方面？(P323)答：高波板：波高>75mm ，适用于作屋面板中波板：波高50~75mm ，适用于作楼面板及中小跨度的屋面板低波板：波高<50mm ，适用于作墙面板6、普通钢桁架按其外形可分为哪些形式？(P326),梯形屋架有哪些腹杆体系？(P327)答：普通桁架按其外形可分为三角形、梯形及平行弦三种。
《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。
钢屋架设计：桁架与屋盖
2019/12/10
浙江大学钢结构研究室
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1.1 钢桁架概述
平面桁架与空间桁架
2019/12/10
浙江大学钢结构研究室
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构件截面与节点形式
2019/12/10
浙江大学钢结构研究室
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2019/12/10
浙江大学钢结构研究室
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1.2屋盖的组成及主要平面尺寸
1，屋盖组成 2，屋面系统：有檩体系，无檩体系（屋面材料等等） 3，屋架的名义跨度和计算跨度 4，屋架间距 5，屋盖平面尺寸
实际设计时屋架间距l约为屋架跨度的1/3~1/5 常用间距：6m，压型钢板屋面：6～12m
2019/12/10
浙江大学钢结构研究室
12
屋盖平面尺寸
当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。
2019/12/10
浙江大学钢结构研究室
13
2019/12/10
布置位置：纵向支撑仅当房屋的跨度和高度较大 或房屋为厂房并设有壁行吊车或有较大振动设备 （如锻压车间）因而对房屋的整体刚度要求较高 时始设置之。对梯形屋架，纵向支撑常设在屋架 的下弦平面，而对三角形屋架则常设在上弦平面， 与横向支撑构成环路。
2019/12/10
浙江大学钢结构研究室
28
2019/12/10
屋盖的组成
屋架，支撑系 统，屋面系统
2019/12/10
浙江大学钢结构研究室
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2019/12/10
浙江大学钢结构研究室
屋面系统
有檩体系，无檩体系
2019/12/10
浙江大学钢结构研究室
10
屋架的名义跨度和计算跨度
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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
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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。
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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。
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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。
Fi siqisa
q i —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 qihqi/cos,K N/m
—屋面坡度，可取上弦杆与下
弦杆的夹角 ；
s i —第i种荷载分项系数。
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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
◆ 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
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。
第九章 钢桁架与屋盖结构
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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。
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◆ 另一类称无檩屋盖，是指在屋架上直接放置钢筋混凝土 大型屋面板，屋面荷载由大型屋面板直接传给屋架。 无檩屋盖，构件数屋少、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。
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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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
屋架的形式 （a）、（b）、（d）三角形屋架； （e）、（f）、（g）（、h）梯形屋架； （c）下撑式屋架；（i）平行弦屋架
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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。
跨度为 l0 l 3 0 0 ~ 4 0 0 m m
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◆ 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 i1/2~1/3时，h1/4~1/6l
平行弦屋架和梯形屋架的中部高度主要由经济高度决定
h1/6~1/10l
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
F k1~2.5K N/m 2
Fk2.5KN/
0.01
0.012
0 .1 2 /l 0 .0 1 1
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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。
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第九章 钢桁架与屋盖结构
9.1 桁架及屋盖结构的组成及应用
钢屋盖结构由屋面、屋架和支撑三部分组成。钢屋盖结 构可分为两类： ◆ 一类为有檩屋盖，是指在屋架上放置檩条，檩条上再铺 设石棉瓦、瓦楞铁皮、钢丝网水泥槽形板、压型钢板等轻 型屋面材料；
重屋轻、用料省、运输安装方便，但构件数屋多、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4-6m。 ◆ 另一类称无檩屋盖，是指在屋架上直接放置钢筋混凝土 大型屋面板，屋面荷载由大型屋面板直接传给屋架。