7.1-.3 桁架及屋盖结构
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a) 屋架倾斜 b)
上
弦
横
向
水
平
檩条
支
撑
垂直支撑 下弦横向水平支撑
二、屋盖支撑的布置
（1）上弦横向水平支撑 必须设置 无檩体系，大型屋面板可作为横向支撑，但考虑施工 条件差，焊接质量不易保证。只作系杆考虑。 设置位置：在第一或第二柱间及温度缝区段两端的第 一柱间，不宜超过60m。
（2）下弦横向水平支撑
二、桁架杆件的计算长度：
压杆：
拉杆：节点间的几何长度。
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
刚性系杆设置的位置：
1）第一柱间（横向支撑设在第二柱间时） 2）屋脊和屋架两端 注意：所有系杆必须连在横向支撑节点上。
三、屋盖支撑形式及截面选择
1、支撑形式： 平面桁架：腹杆一般为交叉斜杆，也可为 单斜杆。
3000～4000 ≤3000 ≤3000 >4000
6000 a)
6000 b)
6000 c)
5）跨度≥30m,轨顶标高≥15m，并有大吨位吊车。（轻、中 级>30t，重级>10t），
设置位置：两边。
（4）垂直支撑：
必须设置 位置：与上、下弦横向水平支撑在同一柱间。 道数：
a)
<12m
b)
≥12m
l ≤30m
l ＞30m
c)
d)
l≤18m
l ＞18m
（5）系杆：
刚性系杆：承受压力和拉力，满足压杆容许长细比要 求。 柔性系杆：只能承受拉力，满足拉杆容许长细比。
选型原则： （1）满足使用要求：屋面排水、桁架与柱 连接情况。 （2）受力合理：各节间弦杆的内力均匀， 腹杆中长杆受拉、短杆受压。 （3）制造简单、运输和安装方便、杆件和 节点少，规格统一。 （4）综合技术经济效果好。
二、各屋架的特性和适用范围
1. 三角形屋架 坡度较大，用于降雪量大、雨水量多的地区；端部一般 铰接，刚接时要加隅撑；杆件内力分布不均匀，跨度不大 时用。 芬克式受力合理，人字式腹杆较长，单斜式用于下弦 设天棚的。
P285 图7.14
4. 平行弦和人字形屋架
用于支撑、托架、抗风桁架和人字形屋架等。 上下弦平行，腹杆长度一致，杆件类型少，可标准 化、工业化制作。
三、屋架主要尺寸的确定:
1. 跨度L：由使用和生产工艺决定，同时也应考虑结
构布置的合理性。
（1） 屋架计算跨度l0：为屋架两端支座反力的间距；
（2）屋架的标志跨度l：为柱网横向轴线的间距。 在无檩体系时，应与屋面跨度匹配，一般为3m的 模数。 柱网采用封闭结合时， l0= l –(300~400)； 柱网采用非封闭结合时， l0= l
§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、 屋盖材料：
1.有檩屋面材料：
常用的有：压型钢板和夹心板，板型及最大檩 距和支撑的荷载 P275表7.1；
2.无檩屋面材料：
预应力混凝土大型屋面板， 发泡水泥复合板P276表7.2；GRC板 玻璃纤维增 强混凝土板。可用于有檩屋面和无檩屋面。
三、 檩条、拉条和撑杆：
实腹式檩条有：槽钢、角钢、H刚和Z型薄壁型钢。
§7．2 屋 盖 支
一．屋盖支撑的类型及作用
撑 P279
1．类型：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。
纵向水平支撑
刚性系杆
中间屋架 系杆 系杆
托架
中间屋架
ຫໍສະໝຸດ Baidu
横向水平支撑
2．作用：
（1）保证屋盖结构的空间几何不变性和稳定性； （2）作为屋架弦杆的侧向支撑点； （3）承受和传递纵向水平力； （4）保证屋盖结构安装质量和施工安全。
2. 高度（H、H0）：
由经济、刚度、运输条件及屋面坡度等因素决定。 屋架跨中高度H：
三角形屋架：i=1/2~1/3时，H=（1/4~1/6）L
梯形屋架：中部经济高度， H=（1/6~1/10）L 刚接端部高度: H0=（1/10~1/16）L，常取H0 =1.8~2.4m； 铰接时按中部经济高度和屋面坡度。 人字形屋架高度H=（1/12~1/18）L，常取H =2.0~2.4m； 跨度大于36m时，可取大些，但不宜超过3m。 当人字形屋架坡度大于1/7且与柱刚接时，应将其按折线 横梁进行框架分析；当与柱铰接时，应考虑竖向荷载作用时， 折线拱推力对柱的影响，等檩条及屋面材料安装完，再固定 屋架。
三角形屋架内力
2.梯形屋架
弦杆的内力比较均匀，桁架端部可抵抗端弯矩，可与 柱刚接或铰接。与柱刚接端斜杆用下承式的。 用于大跨度的屋架、桥桁等。
上弦坡度较小，用于大型屋面板和压型钢板。
再分杆
梯形桁架内力
3.拱形屋架： 适用于有檩屋架，外形与弯矩图接近，弦杆内力 较均匀，腹杆内力较小，受力合理，但制作费工。
下列情况要设置： 1）跨度大于18m； 2）跨度虽小于18m，但有悬挂吊车。
3）厂房内有震动设备； 4）山墙抗风柱支在下弦上。
设置位置：与上弦横向水平支撑在同一柱间
（3）纵向水平支撑
1）硬钩吊车或抓斗等类似吊车； 2）设有壁行吊车或双层吊车的厂房； 3）有5 t以上锻锤的厂房； 4）屋盖有托架和中间屋架时；
檩托增强端部抗扭刚度，肢尖朝向屋脊便于安装， 角钢和z形型钢上翼缘肢尖均应朝向屋脊。
拉条：檩条的侧向支承点。L=4~6m时，设一道； L>6m时，设二道；在屋脊或檐口设斜拉条和刚性撑杆。 将檩条平行于屋面方向的反力传至屋脊或檐口。 拉条:10、 12或16圆钢；
撑杆：用角钢或钢管+圆钢。
拉条、撑杆与檩条的连接： 拉条靠近檩条上翼缘30~40mm，
3、梯形屋架支座处的斜杆及竖杆：
4、其他腹杆： lox=0.8l，loy= 1.25l0x
5、连接垂直支撑的竖杆：
6、受力小的腹杆：
六、构造要求：
1、一榀屋架中，角钢的规格不应超过5~6种。
2、跨度超过18m的普通钢屋架，最小规格为L45x4 或L56x 36x4。 3、节点板厚度：P289 表7.6 4、填板： 压杆 lz 40 i， 拉杆 lz 80 i，
§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）。
§7-1屋盖结构的组成和形式 P273 一、 屋盖结构组成： 屋架、托架、天窗架、檩条、支撑系统和屋面材 料等组成。
纵向水平支撑 刚性系杆 中间屋架 系杆 系杆
第七章 屋盖结构
托架
中间屋架
横向水平支撑
屋盖体系分为：
有檩屋盖体系：轻型屋面，材料有：瓦楞铁、波形 石棉瓦、预应力混凝土槽瓦、压型钢板等轻型屋面材 料，通过檩条传给屋架。自重轻，但刚度差。 无檩屋盖体系：预应力混凝土大型屋面板，屋面 荷载通过自身传给屋架。屋面刚度大，整体性好，但 自重大。
6000 d)
a) 适合于上弦和下弦水平支撑 b)、c)、d) 适合于垂直支撑
2、支撑杆件截面的设计
1）按容许长细比选（力较小时） 交叉斜杆和柔性系杆：按拉杆
非交叉斜杆、竖杆及刚性系杆：按压杆。
2）支撑受力较大时，按桁架计算。 交叉斜腹杆支撑桁架为超静定体系，但认为受压一组斜杆屈 曲后退出工作，桁架按单斜杆体系分析，斜杆按拉杆设计。
上
弦
横
向
水
平
檩条
支
撑
垂直支撑 下弦横向水平支撑
二、屋盖支撑的布置
（1）上弦横向水平支撑 必须设置 无檩体系，大型屋面板可作为横向支撑，但考虑施工 条件差，焊接质量不易保证。只作系杆考虑。 设置位置：在第一或第二柱间及温度缝区段两端的第 一柱间，不宜超过60m。
（2）下弦横向水平支撑
二、桁架杆件的计算长度：
压杆：
拉杆：节点间的几何长度。
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
刚性系杆设置的位置：
1）第一柱间（横向支撑设在第二柱间时） 2）屋脊和屋架两端 注意：所有系杆必须连在横向支撑节点上。
三、屋盖支撑形式及截面选择
1、支撑形式： 平面桁架：腹杆一般为交叉斜杆，也可为 单斜杆。
3000～4000 ≤3000 ≤3000 >4000
6000 a)
6000 b)
6000 c)
5）跨度≥30m,轨顶标高≥15m，并有大吨位吊车。（轻、中 级>30t，重级>10t），
设置位置：两边。
（4）垂直支撑：
必须设置 位置：与上、下弦横向水平支撑在同一柱间。 道数：
a)
<12m
b)
≥12m
l ≤30m
l ＞30m
c)
d)
l≤18m
l ＞18m
（5）系杆：
刚性系杆：承受压力和拉力，满足压杆容许长细比要 求。 柔性系杆：只能承受拉力，满足拉杆容许长细比。
选型原则： （1）满足使用要求：屋面排水、桁架与柱 连接情况。 （2）受力合理：各节间弦杆的内力均匀， 腹杆中长杆受拉、短杆受压。 （3）制造简单、运输和安装方便、杆件和 节点少，规格统一。 （4）综合技术经济效果好。
二、各屋架的特性和适用范围
1. 三角形屋架 坡度较大，用于降雪量大、雨水量多的地区；端部一般 铰接，刚接时要加隅撑；杆件内力分布不均匀，跨度不大 时用。 芬克式受力合理，人字式腹杆较长，单斜式用于下弦 设天棚的。
P285 图7.14
4. 平行弦和人字形屋架
用于支撑、托架、抗风桁架和人字形屋架等。 上下弦平行，腹杆长度一致，杆件类型少，可标准 化、工业化制作。
三、屋架主要尺寸的确定:
1. 跨度L：由使用和生产工艺决定，同时也应考虑结
构布置的合理性。
（1） 屋架计算跨度l0：为屋架两端支座反力的间距；
（2）屋架的标志跨度l：为柱网横向轴线的间距。 在无檩体系时，应与屋面跨度匹配，一般为3m的 模数。 柱网采用封闭结合时， l0= l –(300~400)； 柱网采用非封闭结合时， l0= l
§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、 屋盖材料：
1.有檩屋面材料：
常用的有：压型钢板和夹心板，板型及最大檩 距和支撑的荷载 P275表7.1；
2.无檩屋面材料：
预应力混凝土大型屋面板， 发泡水泥复合板P276表7.2；GRC板 玻璃纤维增 强混凝土板。可用于有檩屋面和无檩屋面。
三、 檩条、拉条和撑杆：
实腹式檩条有：槽钢、角钢、H刚和Z型薄壁型钢。
§7．2 屋 盖 支
一．屋盖支撑的类型及作用
撑 P279
1．类型：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。
纵向水平支撑
刚性系杆
中间屋架 系杆 系杆
托架
中间屋架
ຫໍສະໝຸດ Baidu
横向水平支撑
2．作用：
（1）保证屋盖结构的空间几何不变性和稳定性； （2）作为屋架弦杆的侧向支撑点； （3）承受和传递纵向水平力； （4）保证屋盖结构安装质量和施工安全。
2. 高度（H、H0）：
由经济、刚度、运输条件及屋面坡度等因素决定。 屋架跨中高度H：
三角形屋架：i=1/2~1/3时，H=（1/4~1/6）L
梯形屋架：中部经济高度， H=（1/6~1/10）L 刚接端部高度: H0=（1/10~1/16）L，常取H0 =1.8~2.4m； 铰接时按中部经济高度和屋面坡度。 人字形屋架高度H=（1/12~1/18）L，常取H =2.0~2.4m； 跨度大于36m时，可取大些，但不宜超过3m。 当人字形屋架坡度大于1/7且与柱刚接时，应将其按折线 横梁进行框架分析；当与柱铰接时，应考虑竖向荷载作用时， 折线拱推力对柱的影响，等檩条及屋面材料安装完，再固定 屋架。
三角形屋架内力
2.梯形屋架
弦杆的内力比较均匀，桁架端部可抵抗端弯矩，可与 柱刚接或铰接。与柱刚接端斜杆用下承式的。 用于大跨度的屋架、桥桁等。
上弦坡度较小，用于大型屋面板和压型钢板。
再分杆
梯形桁架内力
3.拱形屋架： 适用于有檩屋架，外形与弯矩图接近，弦杆内力 较均匀，腹杆内力较小，受力合理，但制作费工。
下列情况要设置： 1）跨度大于18m； 2）跨度虽小于18m，但有悬挂吊车。
3）厂房内有震动设备； 4）山墙抗风柱支在下弦上。
设置位置：与上弦横向水平支撑在同一柱间
（3）纵向水平支撑
1）硬钩吊车或抓斗等类似吊车； 2）设有壁行吊车或双层吊车的厂房； 3）有5 t以上锻锤的厂房； 4）屋盖有托架和中间屋架时；
檩托增强端部抗扭刚度，肢尖朝向屋脊便于安装， 角钢和z形型钢上翼缘肢尖均应朝向屋脊。
拉条：檩条的侧向支承点。L=4~6m时，设一道； L>6m时，设二道；在屋脊或檐口设斜拉条和刚性撑杆。 将檩条平行于屋面方向的反力传至屋脊或檐口。 拉条:10、 12或16圆钢；
撑杆：用角钢或钢管+圆钢。
拉条、撑杆与檩条的连接： 拉条靠近檩条上翼缘30~40mm，
3、梯形屋架支座处的斜杆及竖杆：
4、其他腹杆： lox=0.8l，loy= 1.25l0x
5、连接垂直支撑的竖杆：
6、受力小的腹杆：
六、构造要求：
1、一榀屋架中，角钢的规格不应超过5~6种。
2、跨度超过18m的普通钢屋架，最小规格为L45x4 或L56x 36x4。 3、节点板厚度：P289 表7.6 4、填板： 压杆 lz 40 i， 拉杆 lz 80 i，
§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）。
§7-1屋盖结构的组成和形式 P273 一、 屋盖结构组成： 屋架、托架、天窗架、檩条、支撑系统和屋面材 料等组成。
纵向水平支撑 刚性系杆 中间屋架 系杆 系杆
第七章 屋盖结构
托架
中间屋架
横向水平支撑
屋盖体系分为：
有檩屋盖体系：轻型屋面，材料有：瓦楞铁、波形 石棉瓦、预应力混凝土槽瓦、压型钢板等轻型屋面材 料，通过檩条传给屋架。自重轻，但刚度差。 无檩屋盖体系：预应力混凝土大型屋面板，屋面 荷载通过自身传给屋架。屋面刚度大，整体性好，但 自重大。
6000 d)
a) 适合于上弦和下弦水平支撑 b)、c)、d) 适合于垂直支撑
2、支撑杆件截面的设计
1）按容许长细比选（力较小时） 交叉斜杆和柔性系杆：按拉杆
非交叉斜杆、竖杆及刚性系杆：按压杆。
2）支撑受力较大时，按桁架计算。 交叉斜腹杆支撑桁架为超静定体系，但认为受压一组斜杆屈 曲后退出工作，桁架按单斜杆体系分析，斜杆按拉杆设计。