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：
2
V 6M fw f 20.7 20.7 2 hf lw hf lw f 1 1 式中 V R M V b 4 4 节点板、加劲肋与底板 的连接焊缝 R f fw f f 0.7 h f l w

7.3.3.7 钢屋架施工图
7.3.4 刚接屋架（框架横梁）设计特 点
与柱刚接的屋架端部弯矩效应可转化为一对水平 为H=M/h0，此水平力有可能使屋架端部下弦杆受 压
屋架与柱刚接构造如图7.58 上弦最大内力由上盖板传递 下弦拉力H由连接螺栓承受（偏心受拉）
H H e y1 Nb N max t n 2 yi2
（2）支撑的布置
①上弦杆的水平支撑 在屋架上弦和天窗架上弦均设间距不大于60m ②下弦横向水平支撑 屋架跨度小于18m且无吊车或其它振动设备时， 可不设，其它情况应设 ③纵向水平支撑 房屋较高、跨度较大，空间刚度要求较大时， 设纵向水平支撑，与横向水平支撑形成封闭体系 ④垂直支撑：均应设 ⑤系杆：沿房屋通长设，分为刚性系杆和柔性系 杆
④跨度较大的桁架（例如大于等于24m）与柱铰接 时，弦杆应根据内力变化改变截面（半跨内一次） ⑤同一屋架的型钢规格不宜太多，以便订货
（2）杆件的截面选择
轴心拉杆：强度、刚度 轴心压杆、压弯杆：强度、整体稳定、局部稳 定、刚度
7.3.3.5 节点设计
（1）节点设计的一般要求
①杆件的形心线与桁架轴线重合，通常取角钢 肢背至轴线的距离为5mm的倍数 ②杆件与杆件之间的空隙不小于15-20mm
2 0.7 l w f
f
肢尖： h f 2
2 N
2 0.7 l w f
w f
(7.9)
②有集中荷载的节点（如上弦节点）
角钢肢背采用塞焊缝时 ：（图7.35a、b） 假定塞焊缝承受集中荷 Q 载 Q f fw f f 2 0.7 h f 1 l w
(7.10)
弦杆内力差N N 2 N1 由肢尖焊接承担（焊缝 按受剪、弯计算） N 6M f f 2 0.7 h f 2 l w 2 0.7 h f 2 l 2 w f 2f f w f f 节点板向上伸出角钢肢 背时（图7.35c d） 、 肢背焊缝： 肢尖焊缝：
③对轻质屋面材料的屋架，一般应 考虑负风压的影响 ④轻屋面的厂房，吊车起重量较大 （Q≥300KN）应考虑按框架分析 求得的柱顶水平力是否会使下弦 内力增加引起下弦内力变号
7.3.3.2 杆件的计算长度和容许长细比
（1）杆件的计算长度
（2）杆件的容许长细比
7.3.3.3 杆件的截面形式
7.3 屋盖结构
7.3.1 屋盖结构的形式
7.3.1.1 屋盖结构体系 （1）无檩屋盖：屋面板直接铺设在屋架或 天窗架上，需另设支撑，屋盖刚度大，但 自重大，对抗震不利。 （2）有檩屋盖：轻型屋面板、檩条、屋架、 支撑自重轻，现应用越来越广泛。
7.3.1.2 屋架的形式
三角形、梯形、平行弦。 屋架选形应考虑：建筑物的用途及外观要 求；屋面材料对排水坡度的要求；经济 的要求；受力合理的要求，构造简单、 施工方便的要求等。
③杆件端部的切割一般垂直与轴线
④节点板的外形尽可能简单、规则 ⑤支承大型屋面板的上弦杆，当支承处的总集中荷 载（设计值）超过表7.5的数值时，支承处应加强
（2）角钢桁架的节点设计
①一般节点： 计算内容：肢件与节点板的连接焊缝 弦杆与节点板的连接焊缝 △N=N2-N1 肢背： h f 1 1 N w (7.8)
（3）支撑的计算和构造
横向、纵向水平支撑均为平行弦桁架，计 算简图见（图7.21）
屋盖支撑杆内力较小，截面尺寸一般由长细比 及构造要求控制
7.3.3 简支屋架设计
7.3.3.1 屋架的内力分析
（1）基本假定：节点处所有杆件轴线在同一平 面内相交于一点（节点中心）；节点均为理想铰 接；荷载作用在节点上 （2）节间荷载引起的局部弯矩的处理
（1）三角形屋架
梯形屋架
人字形屋架和平行弦桁架
7.3.1.3 托架、天窗架形式
支承中间屋架的桁架称为托架，一般采用 平行弦桁架。
天窗架的形式如图7.15
天窗的作用是采光、通风。多采用纵向天窗
7.3.2 屋盖支撑
（1）支撑的作用
①保证结构的空间整体性 ②为屋架弦杆侧向支撑点，减小其在屋架平面外 的计算长度 ③承担和传递水平荷载 ④保证结构安装时的稳定与方便
2
(7.13)
N 2 0.5Q 2
1
2 0.7 h f 2 l w1
fw f
(7.14)

2 2 N 0.5Q fw f 2 0.7 h f 2 l w 2
2
(7.15)
③拼接节点
④支座节点
铰接：屋架支承于混凝土柱上或钢柱上 刚接：屋架支承于钢柱 铰接支座节点的传力路径： 杆件→节点板→加劲肋
(7.27)
下弦支座节点板与端板 连接焊缝计算见（ ） 7 （7.29 ）
支托和柱连接焊缝按轴 心受剪计算， 考虑偏心支座反力 加大25% R
7.5 轻型门式刚架结构
应用：轻工业厂房、仓库、超市、展厅等 特点：轻屋面系统，轻墙面系统，轻荷载 系统，轻结构系统
①对有竖腹杆或无竖腹杆但自由边有加劲肋的节 点板， c/t 15 235/f y ②对无竖腹杆且自由边无加劲肋的节点板，
c/t 10 235/f y , 且N 0.8be t f
（3）当采用上述方法计算节点板的强度和稳定 时，尚应满足下列要求： ①节点板边缘与腹杆轴线之间的夹角不小于15°； ②斜腹杆与弦杆的夹角应在30°— 60°之间； ③节点板的自由边长度lf与厚度t之比不得大于 ，否则应沿自由边设加劲肋 60 235/f y 屋架设计例题详见教材