钢结构设计原理 第九章 钢桁架及屋盖结构.
钢结构复习思考题
《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？各有什么作用？（P305、317）答：柱间支撑（上柱支撑、下柱支撑）、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、系杆）柱间支撑的作用：_组成纵向构架，保证单层厂房钢结构的纵向刚度；承受风荷载、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给基础；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。
屋架支撑的作用：—保证屋盖形成空间几何不变体系，增大其空间刚度；—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；—为上、下弦提供侧向支撑点，减少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？（P313-315）答;①上线横向水平支撑一般布置在屋盖两端（或每个温度区段的两端）的两榀相邻屋架的上下弦杆之间，位于屋架上弦平面沿屋架全跨布置，形成一平行弦桁架，其节间长度为屋架节间距的2~4倍。
②下弦横向水平支撑布置在与上弦横向水平支撑同一开间，它也形成一个平行桁架，位于屋架下弦平面。
③下弦纵向水平支撑屋架下弦梁端节间处，位于屋架下弦平面，沿房屋全厂布置，也组成一个具有交叉斜杆的平行斜桁架，它的端竖杆就是屋架端节间的下弦。
④垂直支撑位于上、下弦横向水平支撑同一开间内，形成一个跨长为屋架间距的平行弦桁架。
⑤系杆通常在屋架两端，有垂直支撑位置的上、下弦节点以及屋脊和天窗侧柱位置，沿房屋纵向通长布置。
3、檩条有哪些结构型式，是什么受力构件，需要验算哪些项目？常见的强度计算验算截面（P317 - 319, P319 第 2 段）实腹式和桁架式。
双向受弯构件。
强度，整体稳定（如檩条之间设有拉条，则可不验算整体稳定）、刚度、檩条的连接和构造常见的强度计算验算截面为檩条刚度最大面和刚度最小面4、设置檩条拉条有何作用？如何设置檩条拉条（P319倒2段）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。
《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。
钢结构原理-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 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。
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。
第九章 大跨度建筑结构
• 使用环境需要 • 屋架结构的跨度
4.桁架结构的布置 •桁架跨度：3m为模数
•桁架间距：6m、7.5m、9m、12m
三. 拱结构
拱结构
1. 受力特点和水平推力的处理方式
杆件为压弯构件，产生水平推力 H=M/f
• 拱轴形式的选择： • 合理的拱轴线，只有轴力，没有弯矩 • 均布荷载：二次抛物线
辐射形布置： 内环受拉、外环受压
网状布置：
双层悬索体系
特点：
稳定性好，整体刚度大，反向曲率的索系可以承
受不同方向的 荷载作用。 适宜采用轻屋面，如铁皮、铝板、石棉板等屋面 材料和轻质高效的保温材料，以减轻屋盖自重、 节约材料、降低造价。
分类：单曲面、双曲面、 1．单曲面双层拉索体系
常用于矩形平面的单跨或多跨建筑
短向跨度L=30~60m时，取（1/12~1/16）L 短向跨度L>60m时，
取（1/14~1/20）L
腹杆布置
交叉桁架体系：腹杆倾角40~55度 角锥网架：腹杆倾角60度 大跨度网架：再分式腹杆
4. 平板网架的支承方式
周边支承于柱 每个结点都设置柱 周边不设置边桁架 用钢量省
适用范围：大跨 度和中等跨度
横隔：6 ～ 12m
球壳
f < 1/5 L1
L2/L1 < 2
t ～1/600R 且 > 40mm
五. 折板结构
巴黎，联合国教科文组织会议厅（1953～1958）
六. 网架结构
1. 网架结构的特点、优点与适用范围
• 特点：平面桁架相互交叉结合而成 • 优点： • 多向受力的空间结构，跨度大 • 刚度大，稳定性好
气压式薄膜
气承式
单层厂房钢结构构造详解
二、柱网和温度伸缩缝的布置
1.柱网布置 2.温度伸缩缝
第9章 单层厂房钢结构
第9章 单层厂房钢结构
第9章 单层厂房钢结构
空间桁架
第9章 单层厂房钢结构
第9章 单层厂房钢结构
网架
第9章 单层厂房钢结构
一、 钢屋盖结构的形式、组成及布置
钢屋盖结构通常由屋面、檩条、屋架、托架和天窗等构件 组成。根据屋面材料和屋面结构布置情况的不同，可分为无檩 屋盖体系和有檩屋盖体系。
芬克式屋架、再分式腹杆受压杆
件在平面外计算长度同上，平面内计
算长度为节点长度。
l1——屋架弦杆侧向支承点之间的距
三角形桁架
第9章 单层厂房钢结构
（2）梯形桁架 外形与弯矩图较接近，受力好，省材料，应用广泛。 适
用于屋面坡度平缓且跨度较大时的无檩屋盖结构。
人字式 特点：腹杆总长度短，节点少。
再分式 特点：可避免节间直接受荷（非节点荷载）。
梯形桁架
屋架高度 梯形屋架的中部高度一般为
（1/10～1/6）L，与柱刚接的 梯形屋架，端部高度一般为 （1/16～1/12）L，通常取为 1.6～2.4m。
第9章 单层厂房钢结构
1. 桁架的形式
主要有三角形、梯形、矩形等。
（1）三角形桁架 受力不均匀，刚度小，坡度大，
排水好，适用于中、小跨度（l
在18～24m）采用轻型屋面材 料的有檩体系。
· 外形和弯矩图不相适应，弦杆内 力分布不均匀，近支座处内力大， 近跨中处小，横向刚度小。
· 上下弦交角小，端节点构造复杂。 可将上弦或下弦改变为折线形或陡 坡梯形，以改善受力和节点构造。
支撑可作为屋架弦杆的侧向支撑点，减小弦杆出平面外的计算长度。
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。
钢结构设计原理
绪 论
Chapter 1 Preface to Steel Structure
第一章
3、我国钢结构的发展概况
绪 论
Chapter 1 Preface to Steel Structure
• 古代
• 公元前200多年，秦始皇时代用铁建造了 公元前200多年， 200多年 桥墩 • 公元60年，汉明帝时代建造了铁链悬桥 公元60 60年 • 山东济宁寺铁塔 • 江苏镇江甘露寺铁塔
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
第一章
平板网架
绪 论
Chapter 1 Preface to Steel Structure
构成网架的基本单元有三角锥、三棱体、正方体、 构成网架的基本单元有三角锥、三棱体、正方体、截 头四角锥等。 头四角锥等。 一般而言，网架钢结构有下列三种节点形式： 一般而言，网架钢结构有下列三种节点形式：
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
第一章
绪 论
Chapter 1 Preface to Steel Structure
网架结构是由许多杆件按一定规律布置， 网架结构是由许多杆件按一定规律布置，通过节 点连接成空间杆系结构，其外形成平板状。 点连接成空间杆系结构，其外形成平板状。
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
第一章
绪 论
Chapter 1 Preface to Steel Structure
天津奥林匹克体育场
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
屋顶整体提升技术方案
第九章屋顶网架钢结构整体提升技术方案一、屋面桁架提升方法介绍屋面网架整体提升部分钢结构重量约为1000t，跨距85m,提升高度为17。
5m，具体详见附图9—1屋面网架提升示意图。
1、计算机控制液压同步提升技术(1）计算机控制液压同步提升技术简介A．计算机控制液压同步提升技术为确保屋面钢结构的安全施工提供了保障，它采用柔性钢绞线承重、提升油缸集群、计算机控制、液压同步提升原理，结合现代化施工工艺,将构件在地面拼装后，整体提升到预定位置安装就位,实现大吨位、大跨度、大面积的超大型构件超高空整体同步提升。
B．计算机控制液压同步提升技术的核心设备采用计算机控制，可以全自动完成同步升降、实现力和位移控制、操作闭锁、过程显示和故障报警等多种功能，是集机、电、液、传感器、计算机和控制技术于一体的现代化先进设备。
（2）系统组成计算机控制液压同步提升系统由钢绞线及提升油缸集群（承重部件）、液压泵站（驱动部件）和传感检测及计算机控制（控制部件）等几个部分组成。
钢绞线及提升油缸是系统的承重部件，用来承受提升构件的重量。
用户可以根据提升重量（提升荷载）的大小来配置油缸的数量，每个提升吊点中油缸可以并联使用。
本工程采用的提升油缸有100吨、40吨两种规格，均为穿芯式结构.穿芯式提升油缸的结构示意图如图9—2所示。
钢绞线采用高强度低松弛预应力钢绞线，公称直径为15。
2mm ,抗拉强度为1860N/mm，破坏拉力为260。
7KN，伸长率在1％时的最小荷载221。
5KN,每米重量1.1Kg。
钢绞线符合国际标准ASTMA416-87a,其抗拉强度、几何尺寸和表面质量都得到严格保证。
液压泵站是提升系统的动力驱动部分,它的性能及可靠性对整个提升系统稳定可靠工作影响最大。
在液压系统中,采用比例同步技术，这样可以有效提高整个系统的同步调节性能。
传感检测主要用来获得提升油缸的位置信息、荷载信息和整个被提升构件空中姿态信息，并将这些信息通过现场实时网络传输给主控计算机。
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
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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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。
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9.3.1 屋架杆件的计算长度
屋架杆件计算长度
7
(1) 在屋架平面内的计算长度考虑节点本身具有一 定刚度，杆件两端属弹性嵌固，当某一杆件的弯 曲变形受到其他杆件的约束作用时，其中以受拉 杆为甚，杆件的计算长度将有一定程度的减小。 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 l l ；对两端或一端嵌固 程度较大的杆件，如中间腹杆，取 l 0.8l 。
d d
13
(2) 节点板。普通钢屋架双角钢截面的杆件，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。
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 / mm 16Mn 钢 ≤200 210～300 310～450 460～600 610～800 810～1000 Q235 钢 <150 160～259 260～409 410～559 560～759 760～950
4
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。节点荷载作 用下，铰接桁架杆件的内力计算可采用图解法或 数解法(节点法或截面法)以及有限元位移计算法 等。所有杆件均受轴心力作用。常用桁架的杆件 内力系数可查阅静力计算手册。 (2) 有节间荷载作用时的杆件内力计算。
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9.3 屋架杆件的截面设计
0x
0x
8
(2) 在屋架平面外的计算长度弦杆在桁架平面外的计算长度 为 l0 y ，应取侧向支承点之间的距离 l1 ，即 l l 。在有檩 屋盖中，取横向支撑点间距离或取与支撑相连接的檩条及 系杆之间的距离；在无檩屋盖中，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；在 天窗范围内取与横向支撑，连接的系杆间距离。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。弦杆对腹板在屋 架平面外的约束作用很小，故可作为铰支承；腹杆在屋架 平面外的计算长度可取其几何长度，即 。
0y 1
l0 y l
9
(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 l 0.9l 。
11
(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 l l l, i / i 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。
第9章 钢桁架及屋盖结构
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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、钢丝网水泥槽形板以及压型钢板等轻型屋面材料；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。 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 结合柱网布算
1. 屋架上的荷载 作用于屋架上的荷载可有： (1) 永久荷载，包括屋面材料、檩条、屋架、天窗架、支撑 以及天棚等结构自重。 (2) 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。 2. 荷载的组合 屋面均布活荷载、屋面积灰荷载和雪荷载等可变荷载，应按 全跨和半跨均匀分布两种情况考虑，因为荷载作用于半跨 时对桁架的中间斜腹杆的内力可能产生不利影响。
2
9.2 桁架及屋盖结构的结构分析
9.2.1 计算假定 屋架杆件内力计算采用下列假定： (1) 各杆件的轴线均居于同一平面内且相交于节点中心。 (2) 各节点均视为铰接，忽略实际节点产生的次应力。 (3) 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。
0
10
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。
0y 0x y x
12
9.3.3 垫板和节点板
(1) 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， 或称填板。十字形截面填板应纵横交替放置。填板宽度一 般取50mm～80mm。长度，对T形截面应比角钢肢宽大 20mm～30mm；对十字形截面应从角钢肢尖缩进 10mm～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。填板间距 ld ， 对压杆取 l ≤ 40i ，对拉杆取 l ≤ 80i ，对T形截面 i 为一个角 钢对平行于填板的自身形心轴的回转半径；对十字形截面， i 为一个角钢的最小回转半径。