1、梯形鋼屋架課程設計指導書由于鋼結構具有承載力高、抗震性能好、自重輕、建設周期短等優點，因而在重型或大型廠房、大跨度的公共建筑中，已愈來愈多地使用鋼屋蓋結構。1.1 屋蓋結構體系1、無檁設計方案在鋼屋架上直接放置預應力鋼筋混凝土大型屋面板，其上鋪設保溫層和防水層。這種方案最突出的優點是屋蓋的橫向剛度大，整體性好，所以對結構的橫向剛度要求高的廠房宜采用無檁設計方案。但因屋面板的自重大，屋蓋結構自重大，抗震性能較差。2、有檁設計方案在鋼屋架上設置檁條，檁條上面再鋪設輕型屋面材料，如石棉瓦、壓型鋼板等。對于橫向剛度要求不高，特別是不需要做保溫層的中小型廠房，宜采用有檁設計方案。1.2 屋蓋支撐鋼屋架在

2、其自身平面內為幾何形狀不變體系并具有較大的剛度。但這種體系在垂直于屋架平面的側向（即屋架平面外）的剛度和穩定性很差，不能承受水平荷載。為了充分保證房屋的安全、適用和滿足施工要求，在屋蓋系統中必須設置必要的支撐體系，把平面屋架相互連接起來，使之成為一個穩定而剛強的整體結構。屋蓋支撐的作用主要是：1、保證桁架結構的空間幾何形狀不變。平面桁架能保證桁架平面內的幾何穩定性，支撐系統則保證桁架平面外的幾何穩定性。2、保證桁架結構的空間剛度和空間整體性。3、為桁架弦桿提供必要的側向支承點。4、承受并傳遞水平荷載。5、保證結構安裝時的穩定和方便。1.3 屋架的形式和主要尺寸1、屋架形式的確定應滿足經濟、適用

3、和制造安裝方便的原則（1）滿足使用要求。屋架外形應與屋面材料的排水要求相適應。如屋面采用瓦類、鐵皮或鋼絲網水泥槽板時，屋架上弦坡度應做的陡些，一般取1/51/2，以利排水；當采用大型屋面板上鋪卷材防水屋面時，則要求屋面坡度平緩些，一般取1/121/8。（2）滿足經濟要求。屋架外形應盡量接近彎矩圖形。因般跨度的屋架弦桿通常都設計成定截面的，當屋架外形與荷載引起的彎矩圖形相似時，屋架的上下弦桿內力沿跨長分布比較均勻，這樣可使弦桿材料獲得充分利用。腹桿的布置應使短桿受壓，長桿受拉，且桿件數以少為宜。總長度要短，桿件夾角宜在3060之間。夾角過小時，將使節點構造難以處理。同時應注意盡可能避免非節點荷載

4、作用，以免弦桿局部受彎而多耗鋼材。（3）滿足制造，安裝和運輸要求。設計節點構造要簡單合理，節點數宜少，容易制造，且盡量減少節點處的應力集中。應使屋架的形式和高度便于在工廠分段制造、裝車運輸和現場安裝。全面滿足上述要求是困難的，一般還需考慮材料供應情況和制造條件等因素，經綜合分析，才能最后選定。2、普通鋼屋架的形式（1）三角形鋼屋架三角形屋架用于陡坡屋面的屋蓋結構中。三角形屋架的共同缺點是：屋架外形和荷載引起的彎矩圖形不相適應，因而弦桿內力分布很不均勻，支座處最大而跨中卻較小。當屋面坡度不很陡時，支座處桿件的夾角較小，使構造比較困難。（2）梯形鋼屋架梯形屋架是由雙梯形合并而成，它的外形和荷載引起

5、的彎矩圖形比較接近，因而弦桿內力沿跨度分布比較均勻，材料比較經濟。這種屋架在支座處有一定的高度，既可與鋼筋混凝土柱鉸接，也可與鋼柱做成固接，因而是目前采用無檁設計的工業廠房屋蓋中應用最廣泛的一種屋架形式。屋架中的腹桿體系：可采用人字式、再分式和單斜桿式。（3）平行弦鋼屋架平行弦屋架的特點是桿件規格化，節點的構造也統一，因而便于制造，但弦桿內力分布不均勻。傾斜式平行弦屋架常用于單坡屋面的屋蓋中，而水平式平行弦屋架多用做托架。（4）人字形鋼屋架人字形鋼屋架的上、下弦是平行的，下弦也可以有一部分水平段，節點構造比較統一，制作時可以不再起拱，可以用于較大的跨度。人字形鋼屋架一般宜采用上承式，即支座節點

6、在上弦節點。3、屋架的主要尺寸（1）跨度柱網縱向軸線的間距就是屋架的標志跨度，以3m為模數。屋架的計算跨度是屋架兩端支反力之間的距離。（2）高度屋架跨中的最大高度由經濟、剛度、建筑要求和運輸界限限制等因素來決定。根據屋架的容許撓度可確定最小高度，最大高度則取決于運輸界限，例如鐵路運輸界限為385m；屋架的經濟高度是根據上下弦桿和腹桿的總重量為最小的條件確定；有時，建筑設計也可能對屋架的最大高度加以某種限制。一般情況下，設計屋架時，首先根據屋架形式和設計經驗先確定屋架的端部高度，再按照屋面坡度計算跨中高度。對于三角形屋架，；陡坡梯形屋架可取；緩坡梯形屋架取。因此，跨中屋架高度為 式中 是屋架上弦

7、桿的坡度。一般屋架高度可在下列范圍內采用： 梯形和平行弦屋架 三角形屋架 人字形屋架 跨度較大的桁架，在荷載作用下將產生較大的撓度。所以對跨度為15m或15m以上的三角形屋架和跨度為24m或24m以上的梯形和平行弦屋架，當下弦不向上曲折時，宜采用起拱的方法，即預先給屋架一個向上的反彎拱度。屋架受荷后產生的撓度，一部分可由反彎拱度抵消。因此，起拱能防止撓度過大而影響屋架的正常使用。起拱高度一般為跨度的1/500。1.4 普通鋼屋架的設計步驟1、屋架荷載計算與荷載效應組合（1）屋蓋上的荷載屋蓋上的荷載有永久荷載和可變荷載兩大類。永久荷載包括屋面材料和檁條、支撐、屋架、天窗架等結構的自重。可變荷載包

8、括雪荷載、風荷載和施工荷載等，一般可按規范查取。屋架和支撐的自重可按下面經驗公式進行估算，即 式中：為屋架的標志跨度（m）； 為按屋面的水平投影面分布的均布面荷載（kPa）。通常假定屋架的自重一半作用在上弦平面，一半作用在下弦平面。但當屋架下弦無其它荷載時，為簡化計算可假定全部作用于屋架的上弦平面。在清理荷載時，需要注意屋面的均布荷載通常是按屋面水平投影面上分布的荷載進行計算，所以凡沿屋面斜面分布的均布荷載（屋面板、瓦、各種屋面做法等恒荷載）均應換算為水平投影面上分布的荷載。假定沿屋面斜面分布的均布荷載為，則換算為水平投影面上分布的荷載為，為屋面的傾角。對于屋面坡度較小的緩坡梯形屋架結構的屋面

9、，較小，可按，即不再換算。建筑結構荷載規范（GB50009-2001）給出的屋面均布活荷載、雪荷載均為水平投影面上的荷載，在計算時不需換算。（2）節點荷載匯集屋架所受的荷載一般通過檁條或大型屋面板的邊肋以集中力的方式作用于屋架的節點上。作用于屋架上弦節點的集中力可按下式計算：式中：為節點集中力標準值； 為按屋面水平投影面分布的荷載標準值； 為上弦節間的水平投影長度； 為屋架的間距。對于有節間荷載作用的屋架弦桿，則應把節間荷載分配在相鄰的兩個節點上，屋架按節點荷載求出各桿件的軸心力，然后再考慮節間荷載引起的局部彎矩。（3）荷載效應組合由于可變荷載的作用位置將影響屋架內力，有的桿件并非所有恒載和活

10、載都作用時引起最不利桿力，可能當某些荷載半跨作用時，該桿內力最大或由拉桿變成壓桿，成為起控制作用的桿力。因此，設計時要考慮施工及使用階段可能遇到的各種荷載及其組合的可能情況，對屋架進行內力分析時應按最不利組合取值。一般應考慮以下三種荷載組合：組合一：全跨恒載全跨活載；組合二：全跨恒載半跨活載；組合三：全跨屋架、支撐和天窗自重半跨屋面板重半跨屋面活荷載。在荷載效應組合時，屋面活荷載和雪荷載不同時考慮，取兩者中的較大值進行組合。2、屋架桿件內力計算（1）計算屋架桿件內力時的基本假定 屋架的節點為鉸接； 屋架所有桿件的軸線都在同一平面內，且相交于節點的中心； 荷載都作用在節點上，且都在屋架平面內。計

11、算屋架桿件內力時，假定各節點均為鉸接點。實際上用焊縫連接的各節點具有一定的剛度，在屋架桿件中引起了次應力，根據理論和實驗分析，由角鋼組成的普通鋼屋架，由于桿件的線剛度較小，次應力對承載力的影響很小，設計時可以不予考慮。（2）桿件的計算長度理想的桁架結構中，桿件兩端鉸接，計算長度在桁架平面內應是節點中心間的距離，在桁架平面外，是側向支承間的距離。但在節點處節點是具有一定剛度的，加上受拉桿件的約束作用，使得桿件端部的約束介于剛接和鉸接之間；拉桿越多，約束作用越大，相連拉桿的截面相對越大，約束作用也就越大，在這種情況下，桿件的計算長度小于節點中心間的或側向支承間的幾何長度。桿件的計算長度公式為： 或

12、 式中 桿件平面內與平面外的幾何長度；桿件平面內與平面外的計算長度；，桿件平面內與平面外的計算長度系數，在桁架桿件中，是小于或等于1.0的數值。桿件的計算長度可以參考鋼結構設計規范（GB50017-2003）第5.3.1條的規定。（3）屋架桿件的內力計算確定屋架的計算簡圖之后，可用圖解法（節點法）、數解法（節點法或截面法）或計算機法求解屋架桿件的內力。對三角形和梯形屋架用圖解法比較方便，對平行弦屋架用數解法比較方便，用計算機法求解各種屋架的內力比較精確，而且快速。在某些結構設計手冊中有常用屋架的內力系數表，利用手冊計算屋架內力時，只要將屋架節點荷載乘以相應桿件的內力系數，即得該桿件的內力。（4

13、）桿件的容許長細比 桿件長細比過大，在運輸和安裝過程中容易因剛度不足而產生彎曲，在動力荷載作用下振幅較大，在自重作用下有可見撓度。為此，對桁架桿件應按各種設計標準的容許長細比進行控制，即： 式中 桿件的最大長細比；桿件的容許長細比。鋼結構設計規范（GB50017-2003）第5.3.8條規定了構件的容許長細比。3、屋架桿件設計（1）桿件的合理截面普通鋼屋架的桿件一般采用兩個等肢或不等肢角鋼組成的T形截面或十字形截面，這些截面能使兩個主軸的回轉半徑與桿件在屋架平面內和平面外的計算長度相配合，而使兩個方向的長細比接近，能達到用料經濟，連接方便和剛度等要求。對于屋架上弦，如無局部彎矩，因屋架平面外計

14、算長度往往是屋架平面內計算長度的兩倍，上弦宜采用兩個不等肢角鋼，短肢相并而長肢水平的T形截面形式。如有較大的非節點荷載，為提高上弦在屋架平面內的抗彎能力，宜采用不等肢角鋼長肢相并而短肢水平的T形截面。 對于屋架的支座斜桿，由于它在屋架平面內和平面外的計算長度相等，因此，采用兩個不等肢角鋼長肢相并的T形截面比較合理。 腹桿宜采用兩個等肢角鋼組成的T形截面。但與豎向支撐相連的豎腹桿宜采用兩個等肢角鋼組成的十字形截面，使豎向支撐與屋架節點連接不產生偏心。受力特別小的腹桿也可以采用單角鋼桿件。屋架下弦在平面外的計算長度很大，故宜采用兩個不等肢角鋼短肢相并，這種形式截面的側向剛度較大，且連接支撐比較方便

15、。（2）墊板（填板）為了使兩個角鋼組成的桿件起整體作用，應在角鋼相并肢之間焊上墊板（或填板）。墊板厚度與節點板厚度相同，墊板寬度一般取4060mm左右，T型截面時墊板長度比角鋼肢寬大1015mm，十字形截面時墊板長度為角鋼肢寬縮進1015mm。墊板間距在受壓桿件中不大于40，在受拉桿件中不大于80。在T形截面中為一個角鋼對平行于墊板自身重心軸的回轉半徑；在十字形截面中為一個角鋼的最小回轉半徑。在桿件的計算長度范圍內至少設置兩塊墊板。如果只在桿件中央設一塊墊板，則由于在墊板處剪力為零而不起作用。（3）節點板厚度鋼桁架各桿件在節點處都與節點板相連，傳遞內力并相互平衡，節點板中應力復雜并難于分析，通

16、常不作計算。鋼結構設計規范（GB50017-2003）給出了單壁式桁架節點板厚度選用表。（4）桿件截面選擇選擇截面時應考慮下列原則： 選用肢寬而壁薄的角鋼，以增加截面的回轉半徑，但最薄不能小于4mm； 為了便于訂貨和制造，相近的角鋼應盡量統一，同一屋架所采用的角鋼型號不超過56種。同時應盡量避免使用同一肢寬而厚度相差不大的角鋼，同一種規格的厚度之差不宜小于2mm，以便施工時辨認。 角鋼最小規格一般按505或75505（受力較小桁架可按454或56364）。有垂直支撐處桁架豎桿通常用2635的角鋼。有螺栓孔時，角鋼的肢寬須滿足構造要求。 屋架弦桿一般采用等截面，但當跨度大于30m時，弦桿可根據內

17、力的變化改變截面，通常保持厚度不變而縮小肢寬，以利于拼接節點的構造處理。（5）桿件設計當桿件以承受軸力為主時，按軸心壓桿或軸心拉桿計算；當桿件同時受到較大彎矩時，按壓彎或拉彎構件計算。計算強度時，應注意對削弱處必須使用凈截面進行計算。計算桿件整體穩定時，應注意對兩個方向的穩定性都進行計算。 軸心拉桿軸心拉桿可按強度條件確定所需的凈截面面積，由型鋼表選用合適的角鋼，然后按軸心受拉構件驗算其強度和剛度。 軸心壓桿如果沒有截面削弱，軸心壓桿可由穩定條件確定所需的截面面積和回轉半徑。參考這些數據從角鋼規格表中選擇合適的角鋼。根據所選用角鋼的實際截面面積和回轉半徑按軸心受壓構件進行強度、剛度和整體穩定性

18、驗算。因為是型鋼，所以，局部穩定滿足要求，不需要再進行計算。 拉彎或壓彎桿件屋架上弦或下弦有節間荷載作用時，應根據軸心力和局部彎矩，按拉彎或壓彎構件的計算方法對節點處或節間彎矩較大截面進行計算。一般先根據經驗或參照已有設計資料試選截面，對拉彎桿件驗算強度和剛度，對壓彎桿件驗算強度、剛度、彎矩作用平面內和彎矩作用平面外的整體穩定性。若不滿足或過分滿足則改選截面，重新進行試算，直至符合要求為止。 按剛度條件選擇桿件截面對屋架中內力很小的腹桿或因構造需要設置的桿件(如芬克式屋架跨中豎桿)，其截面可按剛度條件確定桿件截面。4、屋架節點設計節點的作用是把匯交于節點中心的桿件連接在一起，一般都通過節點板來

19、實現。各桿的內力通過各自與節點板相連的角焊縫把桿力傳到節點板上以取得平衡，所以節點設計的具體任務是：根據節點的構造要求，確定各桿件的切斷位置；根據焊縫的長度確定節點板的形狀和尺寸。（1）節點設計的基本要求： 布置桁架桿件時，原則上應使桿件形心線與桁架幾何軸線重合，以免桿件偏心受力。為便于制造，通常取角鋼肢背至形心距離為5mm的整倍數。比如，在型鋼表中查得角鋼907的肢背至形心距離為24.8mm,取5mm的整倍數，則角鋼907的肢背至形心距離取為25mm。 焊接屋架節點中，各桿件邊緣間應留一定的間隙，一般不宜小于20mm，以利拼裝和施焊，同時也避免因焊縫過于密集而使鋼材過熱變脆。對直接承受動力荷

20、載的焊接桁架，腹桿與弦桿之間的間隙一般不宜小于50mm。桁架圖中一般不直接標明各處的間隙值，而是注明各切斷桿件的端距，以控制有足夠的間隙。 角鋼端部的切割面一般應與桿件軸線垂直，當角鋼較寬，為了減小節點板尺寸，也可采用斜切，即允許把角鋼的一個邊斜切（切掉一角）但不影響角鋼背圓角部分。 節點板的尺寸主要取決于所連桿件的大小和所需焊縫的長短，一般至少要有兩條邊平行，如矩形、平行四邊形或直角梯形等，以節約鋼材和減少切割次數。節點板外形還應盡量考慮傳力均勻，不應有凹角，以免產生嚴重的應力集中現象。（2）節點設計 下弦一般節點下弦一般節點是指下弦桿直通連續和沒有節點集中荷載的節點，如圖1所示。首先畫出各

21、桿件的軸線位置及各桿件的截面大小，根據構造要求確定各桿件的端部切斷位置（即腹桿端部至節點中心的距離），如圖1中的、和所示，這個距離主要用于制造時的拼裝，可以由此計算每一根腹桿的實際長度，即由腹桿兩端的節點間幾何長度減去兩端至各自節點的距離之和。 圖1 下弦一般節點計算下弦節點中各腹桿與節點板所需的連接焊縫長度：肢背焊縫： 肢尖焊縫： 弦桿與節點板的連接焊縫，應考慮承受弦桿相鄰節間內力之差，按下式計算下弦桿與節點板連接所需的焊腳尺寸：肢背焊縫： 肢尖焊縫： 式中 桿件的軸力； 角焊縫的強度設計值；、角鋼肢背和肢尖的焊腳尺寸；、角鋼肢背和肢尖的焊縫計算長度，對每條焊縫取其實際長度減去； 、角鋼肢背

22、和肢尖焊縫受力分配系數，可取，。通常弦桿相鄰節間內力之差很小，實際需要的焊腳尺寸可由構造要求確定，并沿節點板全長滿焊。 上弦一般節點計算上弦節點中各腹桿與節點板所需的連接焊縫長度與下弦節點中各腹桿與節點板所需的連接焊縫長度計算方法相同。如圖2所示，上弦桿與節點板的連接焊縫是由角鋼肢背的槽焊縫和角鋼肢尖的兩條角焊縫組成，假定角鋼肢背的槽焊縫承受節點荷載，角鋼肢尖的兩條角焊縫承擔和由于與肢尖焊縫的偏心距而產生的彎矩。當屋面坡度較緩時，角鋼肢背槽焊縫的強度可按下式計算：角鋼肢背的槽焊縫近似按兩條（為節點板厚度）的角焊縫計算；上式中的系數0.8是考慮到槽焊縫的質量不易保證，而將角焊縫的強度設計值降低2

23、0。是正面角焊縫的強度設計值增大系數，對承受靜力荷載和間接承受動力荷載的結構，；對直接承受動力荷載的結構，。角鋼肢尖焊縫的強度計算：在作用下，在作用下，合應力應滿足： 圖2 上弦一般節點 屋脊拼接節點弦桿的拼接分為工廠拼接和工地拼接兩種。因角鋼長度不夠或弦桿截面有改變時在工廠進行的拼接稱為工廠拼接，這種拼接的位置通常在節點范圍以外。工地拼接是由于運輸條件的限制，屋架分為兩個或兩個以上的運輸單元時在工地進行的拼接，這種拼接的位置一般在節點處，為減輕節點板負擔和保證整個屋架平面外的剛度，通常不利用節點板作為拼接材料，而以拼接角鋼傳遞弦桿內力。拼接角鋼一般與弦桿的截面相同，使弦桿在拼接處保持原有的強

24、度和剛度。屋脊拼接節點中的拼接角鋼，當屋面坡度較緩時，拼接角鋼可以熱彎成型；當當屋面坡度較陡時，常需將拼接角鋼的豎肢切成斜口彎曲后對接焊牢。如圖3所示，屋脊拼接節點的連接焊縫有兩類：一是拼接角鋼與弦桿之間的連接焊縫；二是弦桿與節點板之間的連接焊縫。屋脊拼接角鋼與弦桿的連接計算及拼接角鋼總長度的確定。拼接角鋼與受壓弦桿之間的連接可按弦桿最大內力進行計算，每邊共有4條焊縫平均承受此力，則一條焊縫的計算長度為：一條焊縫的實際長度為：拼接角鋼的總長度（）為：圖3 屋脊拼接節點弦桿與節點板之間的連接焊縫。假定節點荷載由上弦角鋼肢背處的槽焊縫承受，按下式計算：上弦角鋼肢尖與節點板的連接焊縫按上弦桿最大內力

25、的15計算，并考慮此力產生的彎矩，按下列公式計算：在作用下，在作用下，合應力應滿足： 對承受靜力荷載和間接承受動力荷載的結構，；對直接承受動力荷載的結構，。 下弦拼接節點拼接角鋼與下弦桿的連接計算及拼接角鋼總長度的確定。如圖4所示，拼接角鋼與下弦桿之間每邊有4條角焊縫連接，由于拼接角鋼豎向肢切割去，可近似認為4條角焊縫均勻傳力。拼接角鋼與下弦桿的連接焊縫按下弦截面積等強度計算，即拼接角鋼與下弦桿的連接焊縫最大承受的內力值為，為下弦角鋼截面總面積。則在拼接節點一邊每條焊縫的計算長度為： 圖4 下弦拼接節點每條焊縫的實際長度為：拼接角鋼的總長度（）為：，為拼接處角鋼間的空隙。下弦桿與節點板的連接焊

26、縫，除按拼接節點兩側弦桿的內力差進行計算外，還應考慮到拼接角鋼由于切角和切肢，截面有定的削弱，這削弱的部分由節點板來補償，一般拼接角鋼削弱的面積不超過15。所以下弦與節點板的連接焊縫按下弦較大內力的15和兩側下弦的內力之差兩者中的較大者進行計算。下弦桿肢背與節點板的連接焊縫計算長度：下弦桿肢背與節點板的連接焊縫實際長度：下弦桿肢尖與節點板的連接焊縫計算長度：下弦桿肢尖與節點板的連接焊縫實際長度： 支座節點屋架與柱的連接有簡支和剛接兩種形式，支承于鋼筋混凝土柱或磚柱上的屋架一般為簡支，而支承于鋼柱上的屋架通常為剛接。如圖5所示的為簡支屋架的支座節點，由節點板、加勁肋、支座底板和錨柱等部分組成。它

27、的設計和軸心受壓柱鉸接柱腳相似。支座底板的面積： 式中 屋架的支座反力； 柱混凝土軸心抗壓強度設計值；錨栓預埋于柱中，其直徑一般取2025mm；為了便于安裝屋架時能夠調整位置，底板上的錨栓孔直徑應為錨栓直徑的22.5倍，通常采用4060mm。屋架安裝完畢后，在錨栓上套上墊圈，并與底板焊牢以固定屋架。圖5 梯形屋架支座節點圖6 兩鄰邊支承的矩形板底扳的厚度應按下式計算：式中 兩鄰邊支承板單位板寬的最大彎矩，； 底板單位面積的壓力； 兩相鄰支承邊的對角線長度，如圖6所示； 支承邊的交點至對角線的垂直距離，如圖6所示；系數，根據由下表查出。兩相鄰邊支承板的彎矩系數0.30.40.50.60.70.8

28、0.91.00.02730.04390.06020.07470.08710.09720.10530.1117支座底板的厚度和面積還應滿足下列構造要求：厚度：當屋架跨度18m時，t16mm； 當屋架跨度18m時，t20mm。面積：寬度取200360mm； 長度（垂直于屋架方向）取200400mm。加勁肋的作用是加強底板的剛度，提高節點板的側向剛度。加勁肋的高度由節點板的尺寸決定，厚度可與節點板的厚度相同。加勁肋可視為支承于節點板上的懸臂梁，一個加勁肋通常假定傳遞支座反力的1/4，并考慮偏心彎矩。焊縫受剪力：焊縫受彎矩：一個加勁肋與支座節點板的連接焊縫按下式進行強度計算：式中 偏心距離；加勁肋與節

29、點板連接焊縫的焊腳尺寸；加勁肋與節點板連接焊縫的焊縫計算長度。支座節點板、加勁肋與支座底板的水平連接焊縫，按下式進行強度計算：式中 節點板、加勁肋與支座底板的水平焊縫總長度，共有6條焊縫。，和分別為節點板厚度和加勁肋切口寬度。5、屋架施工圖的繪制鋼屋架施工圖是制造廠加工制造和工地結構安裝的主要依據。當屋架形式、各桿件尺寸、桿件截面以及各腹桿與節點板的連接焊縫確定后，即可按運輸單元繪制施工圖。繪制屋架施工圖應注意以下幾個方面的內容：（1）通常在圖紙左上角用合適的比例畫出“屋架幾何軸線圖（屋架簡圖）”。圖中一半標出幾何長度，另一半標出桿件的計算內力值。當屋架跨度較大時，在自重及外荷載作用下將產生較

30、大的撓度，影響結構的使用并有損建筑物的外觀。因此，當跨度24m的梯形屋架和跨度15m的三角形屋架，在制作時需要起拱，起拱值約為跨度1/500。起拱值應在屋架簡圖上標出來，而在屋架詳圖上不必表示。（2）繪制屋架的施工圖，通常采用兩種比例尺繪制，桿件軸線一般用1:201:30的比例尺，桿件截面和節點尺寸采用1:101:15的比例尺，這樣可使節點的細節表示清楚。（3）繪制屋架上、下弦桿的平面圖、屋架端部和跨中的側面圖及必要的剖面圖（4）標注尺寸，要全部注明各桿件和板件的定位尺寸和孔洞位置等。定位尺寸主要是節點中心至腹桿頂端的距離和屋架軸線到角鋼肢背的距離。由這兩個尺寸即能確定桿件的位置和實際長度，桿

31、件的實際斷料長度為桿件幾何軸線長度減去兩端的節點中心到腹桿頂端的距離。（5）編制材料表，對所有零件應進行詳細編號，編號應按零件的主次、上下、左右一定順序逐一進行。完全相同的零件用同一編號，當兩個形狀、尺寸相同只是栓孔位置成鏡面對稱時，可編同一號，但在材料表上注明正和反。材料表包括各種零件的截面、長度、數量（正、反）和重量。材料表的用途是供配料、計算用鋼指標以及選用運輸和安裝器具之用。（6）施工圖上還應有文字說明，說明的內容包括鋼材的鋼號、焊條型號、加工精度要求、焊縫質量要求、圖中未注明的焊縫和螺栓孔的尺寸以及防銹處理的要求等等。凡是在施工圖中沒有繪上的一切要求均可在說明中表達。附：屋蓋支撐布置

32、參考圖桁架上弦支撐布置圖桁架下弦支撐布置圖垂直支撐1-1垂直支撐2-2SC上弦支撐；XC下弦支撐；CC垂直支撐；GG剛性系桿；LG柔性系桿 梯形鋼屋架支撐布置梯形鋼屋架課程設計實例1、題號47的已知條件是：梯形鋼屋架跨度為27m，長度96m，柱距6m。該車間內設有兩臺200/50kN中級工作制吊車，軌頂標高為8.000m。冬季最低溫度為-20,地震設計烈度為7度，設計基本地震加速度為0.1g。采用1.5m6m預應力混凝土大型屋面板，80mm厚泡沫混凝土保溫層，卷材屋面，屋面坡度1/16。屋面活荷載標準值為0.7kPa，雪荷載標準值為0.5kN/，積灰荷載標準值為0.6 kN/。屋架鉸支在鋼筋混

33、凝土柱上，上柱截面為400mm400mm，混凝土標號為C20。鋼材采用Q235B級，焊條采用E43型。要求設計鋼屋架并繪制施工圖。2、屋架計算跨度：3、跨中及端部高度：本例題設計為無檁屋蓋方案，采用平坡梯形屋架，取屋架在30m軸線處的端部高度，屋架的中間高度：，則屋架在26.7m處，兩端的高度為。屋架跨中起拱按考慮，取50mm。2.3.1 結構型式與布置屋架型式及幾何尺寸如圖2.12所示。圖2.12 梯形鋼屋架形式和幾何尺寸根據廠房長度（102m60m）、跨度及荷載情況，設置三道上、下弦橫向水平支撐。因柱網采用封閉結合，廠房兩端的橫向水平支撐設在第一柱間，該水平支撐的規格與中間柱間支撐的規格有

34、所不同。在所有柱間的上弦平面設置了剛性與柔性系桿，以保證安裝時上弦桿的穩定，在各柱間下弦平面的跨中及端部設置了柔性系桿，以傳遞山墻風荷載。在設置橫向水平支撐的柱間，于屋架跨中和兩端各設一道垂直支撐。梯形鋼屋架支撐布置如圖2.13所示。桁架上弦支撐布置圖桁架下弦支撐布置圖垂直支撐1-1垂直支撐2-2SC上弦支撐；XC下弦支撐；CC垂直支撐；GG剛性系桿；LG柔性系桿圖2.13 梯形鋼屋架支撐布置2.3.2 荷載計算 屋面和荷載與雪荷載不會同時出現，計算時，取較大的荷載標準值進行計算。故取屋面活荷載0.7kN/進行計算。屋架沿水平投影面積分布的自重（包括支撐）按經驗公式（）計算，跨度單位為m。表2

35、.2 荷載計算表荷載名稱標準值（kN/）設計值（kN/）預應力混凝土大型屋面板1.41.41.351.89三氈四油防水層0.40.41.350.54找平層（厚20mm）0.02200.40.41.350.5480mm厚泡沫混凝土保溫層0.0860.480.481.350.648屋架和支撐自重0.450.451.350.608管道荷載0.10.11.350.135永久荷載總和3.234.361屋面活荷載0.70.71.40.98積灰荷載0.60.61.40.84可變荷載總和1.31.82設計屋架時，應考慮以下三種荷載組合：（1） 全跨永久荷載+全跨可變荷載全跨節點永久荷載及可變荷載：（2） 全跨

36、永久荷載+半跨可變荷載 全跨節點永久荷載：半跨節點可變荷載：（3） 全跨屋架（包括支撐）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載全跨節點屋架自重：半跨節點屋面板自重及活荷載：（1）、（2）為使用節點荷載情況，（3）為施工階段荷載情況。2.3.3 內力計算屋架在上述三種荷載組合作用下的計算簡圖如圖2.14所示。(a) (b)(c)圖2.14 屋架計算簡圖由圖解法或數解法解得F1的屋架各桿件的內力系數（F1作用于全跨、左半跨和右半跨）。然后求出各種荷載情況下的內力進行組合，計算結果見表2.2。表2.3 屋架桿件內力組合表桿件名稱內力系數（F=1）第一種組合F第二種組合第三種組合計算桿件內力/kN全跨左

37、半跨右半跨+上弦ABBC、CDDE、EFFG、GHHIIJ、JK0-11.35-18.19-21.53-22.36-22.730-8.49-13.08-14.62-13.98-14.39-0.01-3.45-6.25-8.46-10.25-10.200-631.39-1011.89-1197.69-1243.86-1264.450-584.54-928.19-1084.51-1106.6-1127.84-0.16-501.99-816.31-983.61-1045.50-1059.210-259.99-404.39-458.56-448.18-459.76-0.23-142.50-245.19

38、-314.97-361.24-362.10-0.23-631.39-1011.89-1197.69-1243.86-1264.45下弦abbccddeef6.3315.3620.2122.1221.234.8411.3014.1414.4411.681.834.987.439.3911.68352.13854.461124.261230.511181.00327.73787.731024.841104.721024.58278.42684.44914.931022.001024.57147.45347.42440.15457.59388.3977.28200.10283.74339.88388

39、.39352.13854.461124.261230.511181.00斜腹桿aBBbbDDccFFddHHeeggKgI-11.348.81-7.555.39-4.232.62-1.510.291.532.160.49-8.666.47-5.233.39-2.250.880.22-1.253.404.070.54-3.272.87-2.842.44-2.432.13-2.121.89-2.28-2.32-0.06-630.83490.09-420.00299.84-235.31145.75-84.0016.1385.11120.1627.26-586.93451.76-382.00267.0

40、8-202.88117.25-55.66-9.09115.74151.4428.08-498.65392.79-342.85251.52-205.83137.72-93.9942.3422.7046.7818.25-263.89199.01-163.21108.50-75.5934.84-3.13-27.5587.62106.6915.27-138.25115.09-107.5086.36-79.7863.98-57.6845.64-44.78-42.261.28-630.83490.09-420.00299.84-235.31145.75-93.9945.64-27.55115.74-44.

41、78151.44-42.2628.08豎桿AaCb、EcGdJgIeKf-0.55-1.00-0.98-0.85-1.420.02-0.54-0.99-0.98-0.90-1.430000000-30.60-55.63-54.52-47.28-78.991.12-30.43-55.47-54.52-48.10-79.160.78-21.59-39.25-38.46-33.36-55.730.78-15.60-28.55-28.20-25.63-41.100.11-3.01-5.47-5.36-4.65-7.770.11-30.60-55.63-54.52-48.10-79.161.122.3.

42、4 桿件設計（1） 上弦桿。整個上弦采用等截面，按IJ、JK桿件的最大設計內力設計。N-1264.45kN上弦桿計算長度：在屋架平面內：為節間軸線長度在屋架平面外：本屋架為無檁體系，并且認為大型屋面板只起到剛性系桿作用，根據支持布置和內力變化情況，取為支撐點間的距離，根據屋架平面外上弦桿的計算長度，上弦截面選用兩個不等肢角鋼，短肢相并。如圖2.15。 腹桿最大內力N-630.83kN，查表2.5，中間節點板厚度選用12mm，支座節點板厚度選用14mm。 設，查Q235鋼的穩定系數表，可得（由雙角鋼組成的T型和十字形截面均屬于b類），則需要的截面積：需要的回轉半徑：，根據需要A、查角鋼規格表，選

43、用2L18011014，肢背間距a12mm，則A7793，按所選角鋼進行驗算：滿足長細比150的要求。由于，只需求。查表0.847，則所選截面合適。 圖2.15 上弦截面（2） 下弦桿。整個下弦桿采用同一截面，按最大內力所在的de桿計算。，（因跨中有通長系桿），所需截面積為選用2L18011012，因，故用不等肢角鋼，短肢相并，如圖2.16。A67.4257.23, 圖2.16 下弦截面(3)端斜桿aB。 桿件軸力： 計算長度：因為，故采用不等肢角鋼，長肢相并，使。選用2L1409010。則A44.522,因，只需求，查表得，則所選截面合適。（4）腹桿eggK。此桿在g節點處不斷開，采用通長桿

44、件。最大拉力：,最大壓力：,再分式桁架中的斜腹桿，在桁架平面內的計算長度取節點中心間距，在桁架平面外的計算長度：選用2L635，查角鋼規格表得A12.286,因，只需求，查表得，則拉應力： （5）豎桿Ie： N-79.16kN-79160N，由于桿件內力較小，按150選擇，需要的回轉半徑為查型鋼表，選截面的和較上述計算的和略大些。選用2L635，其幾何特性為：A12.286,因，只需求，查表得，則其余各桿件的截面選擇計算過程不再一一列出，現將計算結果列于表2.4。2.3.6 節點設計（1）下弦節點b各桿件的內力由表2.3查得。設計步驟：由腹桿內力計算腹桿與節點板連接焊縫的尺寸，即和，然后根據的

45、大小按比例繪出節點板的形狀和尺寸，最后驗算下弦桿與節點板的連接焊縫。用E43型焊條角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強度設計值。設“Bb”桿的肢背和肢尖焊縫，則所需的焊縫長度為（按等肢角鋼連接的角焊縫內力分配系數計算）：肢背： ，取200mm。肢尖： ,取120mm。設“bD”桿的肢背和肢尖焊縫，則所需的焊縫長度為：肢背： ，取180mm。肢尖： ,取110mm。“Cb”桿的內力很小，焊縫尺寸可按構造確定，取。根據上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應有的間隙及制作和裝配等誤差，按比例繪出節點詳圖，從而確定節點板尺寸為360mm445mm。 下弦與節點板連接的焊縫長度為44.5cm，。焊縫所受的力為左右兩

46、下弦桿的內力差，受力較大的肢背處的焊縫應力為焊縫強度滿足要求。該節點如圖2.17。表2.4 屋架桿件截面選擇表名稱桿件編號內力/kN計算長度/cm截面規格截面面積/回轉半徑/cm長細比容許長細比穩定系數計算應力上弦IJ、JK-1264.45150.8452.41801101477.933.088.8048.9651.411500.847191.59下弦de1230.513001485.01801101267.423.108.7496.77169.91350182.51腹桿Aa-30.6019919963512.2861.943.04102.665.51500.53846.29aB-630.83

47、253.4253.4140901044.5224.473.7456.7167.781500.764185.46Bb490.09208.6260.8100623.8643.104.5167.2957.83350205.37Cb-55.63183.2229.05059.6061.532.53119.790.51500.439131.92bD-420.00229.5287100727.5923.094.5374.363.31500.724210.25Dc299.84228.7285.870616.322.153.33106.3785.83350183.73Ec-55.63207.2259.05059

48、.6061.532.53135.4102.41500.363159.54cF-235.31250.8312.690621.2742.794.1389.8975.691500.621178.12Fd145.75249.5311.85059.6061.532.53167123.3350151.73Gd-54.52231.2289.05059.6061.532.53151.1114.21500.304186.67dH-93.99271.6339.570616.322.153.33151.1101.951500.304189.45He45.61-27.55270.8338.463512.2861.943.04139.59111.321500.34764.62Ie-79.16255.2319.163512.2861.943.04131.5104.91500.381169.11eg115.74-44.78230.1453.7363512.2861.943.04118.6149.251500