第9章單層廠房鋼結構第9章單層廠房鋼結構1第一節單層廠房鋼結構的組成及布置原則1、單層廠房鋼結構的組成單層廠房鋼結構一般由屋蓋結構、柱、吊車梁、制動梁（或制動桁架）、各類支撐及墻架等構件組成的空間體系。按其作用分為：第一節單層廠房鋼結構的組成及布置原則1、單層廠房鋼結構2

1.橫向框架

2.屋蓋結構

3.支撐體系

4.吊車梁和制動梁1.橫向框架2.屋蓋結構3.支撐體系4.吊車梁和制動3鋼屋蓋的類別包括：平面鋼屋架鋼屋蓋的類別包括：平面鋼屋架4空間桁架：空間桁架：5第9章單層廠房鋼結構課件6網架網架72鋼屋蓋結構的形式、組成及布置鋼屋蓋結構通常由屋面、檁條、屋架、托架和天窗等構件組成。根據屋面材料和屋面結構布置情況的不同，可分為無檁屋蓋體系和有檁屋蓋體系。

房屋橫向剛度大，整體性、耐久性好；屋面板自重大，屋蓋及下部結構用料多，對抗震不利。屋架間距靈活，構件重量輕、施工、安裝方便；屋蓋構件數量多，整體剛度差。1.無檁屋蓋結構體系：2.有檁屋蓋結構體系：一般用于預應力混凝土大型屋面板等重型屋面，將屋面板直接放在屋架上。常用于輕型屋面材料的情況。2鋼屋蓋結構的形式、組成及布置鋼屋蓋結構通83.天窗架形式4.托架形式3.天窗架形式4.托架形式9圖9.4.2無檁屋蓋平面屋架在屋架平面外的剛度和穩定性很差，不能承受水平荷載。因此，為使屋架結構有足夠的空間剛度和穩定性，必須在屋架間設置支撐系統。

上弦橫向水平支撐下弦橫向水平支撐下弦縱向水平支撐垂直支撐系桿

組成3鋼屋蓋支撐圖9.4.2無檁屋蓋平面屋架在屋架平面外10

1.上弦橫向水平支撐組成：屋架上弦、斜向桿件、檁條、系桿作用：保證屋架側向剛度和屋蓋的空間剛度，減小上弦在平面外計算長度，承受和傳遞端墻的風荷載。布置：

上弦橫向水平支撐一般應設置在房屋兩端或縱向溫度區段兩端的第一柱間或第二柱間，其最大間距為60m，否則在中間應增設一道或幾道支撐。有時可將其布置在第二個柱間，但在第一個柱間要設置剛性系桿以支持端屋架和傳遞端墻風力。

1.上弦橫向水平支撐組成：屋架上弦、斜向桿件、檁條、系11

2.下弦橫向水平支撐組成：

屋架下弦桿、斜桿、系桿作用：

山墻抗風柱的支點，承受并傳遞水平風荷載、懸掛吊車的水平力和地震引起的水平力，減小下弦的平面外計算長度，減小下弦的振動。布置：

與上弦橫向支撐布置在同一開間，形成穩定的空間體系，其最大間距為60m。

屋架下弦設通長縱向支撐時，宜設屋架下弦橫向支撐。2.下弦橫向水平支撐組成：屋架下弦桿、斜桿、系桿12第9章單層廠房鋼結構課件13第9章單層廠房鋼結構課件14

3.下弦縱向水平支撐

組成：系桿、斜桿作用：增加屋蓋空間剛度，承受和傳遞吊車橫向水平制動力。布置：屋架兩邊，與橫向支撐形成封閉框。當房屋較高、跨度較大、空間剛度要求較高時，設有支承中間屋架的托架，或設有重級或大噸位的中級工作制橋式吊車等較大振動設備時，均應在屋架端節間平面內設置縱向水平支撐。一般情況可以省掉。下弦縱向水平支撐

3.下弦縱向水平支撐下弦縱向水平支撐15組成：系桿、斜桿

作用：使相鄰屋架形成幾何不變的空間體系，保證側向穩定。布置位置：屋架的垂直支撐應與上、下弦橫向水平支撐設置在同一柱間。每隔4～5個開間布置一道。

4.垂直支撐組成：系桿、斜桿4.垂直支撐16無天窗，跨度l>30m，布置在屋架兩端、跨度l/3處。布置原則:

（1）梯形或平行弦屋架

無天窗，跨度l<30m，布置在屋架兩端、跨中。

a垂直支撐的布置b

垂直支撐的布置無天窗，跨度l>30m，布置在屋架兩端、跨度l/17

有天窗、跨度l<30m，布置在屋架兩端、跨度l/3處、天窗架兩端。

有天窗、跨度l<30m，布置在屋架兩端、跨中、天窗架兩端。c垂直支撐的布置d垂直支撐的布置

有天窗、跨度l<30m，布置在屋架兩端、跨度18（2）三角形屋架

跨度小于18m時，布置在屋架中間。跨度大于18m時，一般視具體情況布置兩道。e垂直支撐的布置f垂直支撐的布置（2）三角形屋架

跨度小于18m時，布置在屋架中19

作用：在無支撐的開間處，保證屋架的側向穩定，減小弦桿的計算長度，傳遞水平荷載。系桿分剛性系桿（既能受拉也能受壓）和柔性系桿（只能承受拉力）兩種。屋架主要支承節點處的系桿，屋架上弦脊節點處的系桿均宜用剛性系桿。布置：在橫向支撐或垂直支撐節點處應沿房屋通長設置系桿。水平橫向支撐設在第二柱間時，第一柱間端屋架需與第二榀屋架用剛性系桿連接，其余設置剛性或柔性系桿均可。屋脊節點、屋架支座節點設置剛性系桿。5.系桿作用：在無支撐的開間處，保證屋架的側向穩定，20①保證屋蓋的整體性，提高空間剛度

僅由平面桁架、檁條及屋面材料組成的屋蓋結構，是一個不穩定的體系，如果將某些屋架在適當部位用支撐連系起來，成為穩定的空間體系，其余屋架再由檁條或其他構件連接在這個空間穩定體系上，就保證了整個屋蓋結構的穩定。②避免壓桿側向失穩，防止拉桿產生過大的振動支撐可作為屋架弦桿的側向支撐點，減小弦桿出平面外的計算長度。③承擔和傳遞水平荷載（如縱向和橫向風荷載、懸掛吊車水平荷載和地震作用等）。④保證結構安裝時的穩定與方便屋蓋的安裝首先用支撐將兩相鄰屋架連系起來組成一個基本空間穩定體，在此基礎上即可順序進行其他構件的安裝。6.支撐的作用①保證屋蓋的整體性，提高空間剛度6.支撐的作用21桁架是由桿件組成的幾何不變體，即是指由直桿在桿端相互連接而組成的以抗彎為主的格構式結構。桁架中的桿件大多只承受軸向力，桿件截面上應力分布均勻，材料性能發揮較好，從而能節省鋼材和減輕結構自重，特別適用于跨度和高度較大的結構。桁架在鋼結構中應用很廣，分為空間桁架和平面桁架兩類。網架結構和各種塔架結構為空間桁架，常用的平面桁架如屋架、吊車桁架、支撐、橋梁等。平面簡支桁架的桿件內力不受支座沉降和溫度變化的影響，且構造簡單、安裝方便最為常用。本節著重討論平面簡支鋼桁架——屋架的設計。第二節桁架的形式和截面設計桁架是由桿件組成的幾何不變體，即是指由直桿在桿221、桁架主要尺寸

跨度：據工藝需要定，一般為3m模數，12、15、18、21、24、27、30、36m等(注意：柱軸線距離)。

l0(桁架兩端支座反力間的距離)＝l-（300～400mm）高度：根據經濟、剛度和建筑要求，以及屋面坡度，運輸條件等確定。三角形跨中h≈（1/4～1/6）l

梯形跨中h≈（1/6～1/10）l，上弦坡度（1/8～1/12）

端部h0≈1.6～2.2m（鉸接時）

h0≈1.8～2.4m（剛接時）

1、桁架主要尺寸231.桁架的荷載計算與荷載組合（1）桁架荷載永久荷載：

屋面材料、保溫層、防水層、檁條、支撐、屋架、天窗架等結構自重。

第三節桁架的荷載和內力計算可變荷載：屋面活荷載、積灰荷載、雪荷載、風荷載、懸掛吊車荷載等。屋面活荷載與雪荷載不同時出現，取兩者中較大值計算。桁架和支撐自重可按經驗公式：

gWk=(0.12+0.11l)kN/m2

（2）節點荷載計算桁架上的荷載通過檁條和大型屋面板肋以集中力方式作用于桁架節點①永久荷載＋可變荷載②永久荷載＋半跨可變荷載③屋架、支撐和天窗架自重＋半跨屋面板重＋半跨屋面活荷載（3）荷載組合1.桁架的荷載計算與荷載組合（1）桁架荷載第三節桁架的24基本假定

a.桁架的各節點均視為鉸接。

b.桁架所有桿件的軸線平直且都在同一平面內且在節點處交匯。

c.荷載都作用在節點上，且都在桁架平面內。

2.桁架桿件的內力計算

局部彎矩

上弦有節間荷載時，除軸心力外還產生局部彎矩。理論上應按彈性支座的連續梁進行計算，一般偏于安全地簡化取端部節間正彎矩M1＝0.8M0，其它節間的正彎矩和節點負彎矩M2＝±0.6M0，M0是把弦桿節間視為簡支梁求得的最大彎矩。局部彎矩作用的計算簡圖內力計算

用數解法或圖解法或借助電算，求出節點荷載作用下屋架各桿件的內力0.8M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M0基本假定2.桁架桿件的內力計算局部彎矩

局部彎矩作用的計25第四節桁架桿件的計算長度和容許長細比弦桿、支座斜桿、支座豎桿

l0x=l，中間腹桿l0x=0.8l。1.桁架平面內計算長度l0xa桿件平面內的計算長度b桿件平面外的計算長度2.桁架平面外計算長度l0y取決于弦桿側向支承點間距離。上弦桿無檁方案:有檁方案:能保證大型屋面板三點與上弦桿焊接時:l0y=2b（≤3m）b—屋面板寬度。檁條與支撐點交叉不連接時：l0y=l1檁條與支撐點交叉連接時：l0y=l1

下弦桿：取縱向水平支撐節點與系桿或系桿與系桿之間的距離。

腹桿：由于節點在平面外剛度很小，對桿件嵌固作用較小，故腹桿兩端視為鉸接，則l0y=l第四節桁架桿件的計算長度和容許長細比弦桿、支座斜桿、支座豎26

當受壓弦桿側向支承點間距為2倍節間長度，且兩個節間弦桿內力不同，則弦桿平面外的計算長度：桿件內力變化時在桁架平面外的計算長度

當l0<0.5l1時，取l0=0.5l1，N1為較大的壓力，取“＋”，N2為較小的壓力或拉力，壓力取“＋”，拉力取“－”。芬克式屋架、再分式腹桿受壓桿件在平面外計算長度同上，平面內計算長度為節點長度。l1——屋架弦桿側向支承點之間的距離。

當受壓弦桿側向支承點間距為2倍節間長度，且兩274.桁架桿件容許長細比受壓構件

≤[]＝150

受拉構件

≤[]＝350無吊車或輕、中級工作制吊車。

≤[]＝300有重級工作制吊車。

≤[]＝250直接承受動荷載。

、[]——分別為桿件的長細比和允許長細比。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

，因此應控制桿件的允許長細比。3.斜平面的計算長度l0

單面連接的單角鋼和雙角鋼組成的十字形桿件，受力后有可能斜向失穩，由于兩端節點有一定的嵌固作用，故斜平面計算長度略作折減(支座斜桿和支座豎桿除外），l0=0.9l桁架各桿件在平面內和平面外的計算長度l0查表。4.桁架桿件容許長細比受壓構件 ≤[]＝15028原則：使兩個主軸方向的長細比接近，以達到經濟的目的。第五節桁架桿件的截面選擇和計算1.截面形式

普通鋼屋架的桿件通常采用雙角鋼拼成的T形截面或十字形截面。桿件截面組合方式二不等邊角鋼短肢相并iy≈（2.6～2.9）ix計算長度l0y較大的上、下弦桿L0y≥2l0x，iy≈2ix截面形式用途二不等邊角鋼長肢相并iy≈（0.7～1.0）ix端斜桿、端豎桿、受較大彎矩作用的弦桿l0y＝l0x，iy≈ix原則：使兩個主軸方向的長細比接近，以達到經濟的目的。第五節29桿件截面組合方式截面形式用途二等邊角鋼相并其余腹桿、下弦桿二等邊角鋼組合成的十字形截面與豎向支撐相連的屋架豎桿單角鋼輕型鋼屋架中內力較小的桿件iy≈（1.3～1.5）ixl0x＝

0.8l0y，iy≈1.25ixl0x＝l0y＝0.9l，iy≈ixiy≈1.0ix桿件截面組合方式截面形式用途二等邊角鋼相并其余腹桿、下弦桿二302.填板的設置為了使兩個角鋼組成的截面能夠整體工作，需在角鋼相并肢之間每隔一定間距，焊一塊填板。桁架桿件的填板在受壓桿件兩側向支承點之間填板數不得少于2個。40～603.節點板的厚度i=iyi=iy0對于梯形普通鋼桁架按受力最大的腹桿內力確定。見表9.6.42.填板的設置桁架桿件的填板在受壓桿件兩側向支承點之間填板數31

軸拉桿按強度確定桿件所需的截面面積：

軸壓桿按穩定條件計算所需的毛截面面積：

先假定

，弦桿80左右，腹桿100左右，查表，算出A，選定材料規格，再驗算。4.截面選擇

考慮下列基本要求：

同一榀屋架中規格不宜過多，5～6種。角鋼尺寸不宜過小，一般不小于L45×4或L56×36×4。對壓桿，選擇回轉半徑大的材料。屋架弦桿至多變一次截面，變肢寬不變肢厚，跨度小于30m的梯形屋架和跨度小于24m的三角形屋架一般不變。5.截面計算軸心受拉桿件應驗算強度和長細比要求。軸心受壓桿件和壓彎構件要計算強度、整體穩定、局部穩定和長細比。 軸拉桿按強度確定桿件所需的截面面積：4.截面選擇32第六節桁架的節點設計1節點設計步驟和一般設計原則

（1）節點設計步驟

①據屋架幾何形式定出節點的軸線關系，桿件按比例畫出，弦桿肢尖與腹桿距離滿足前述基本要求。

②計算腹桿焊縫，一般腹桿焊縫厚度同肢厚，圖中作出定位點。

③計算弦桿與節點板的焊縫，假定焊縫厚度，計算長度，圖中作出定位點。

④畫出節點板，將各定位點都包括在內。

⑤適當調整焊縫厚度、長度，重新驗算。第六節桁架的節點設計1節點設計步驟和一般設計原則

（133

①各桿件的形心線應盡量與屋架的幾何軸線重合，并交于節點中心，以避免由于偏心而產生節點附加彎矩。但考慮制造上的方便，通常把角鋼肢背到屋架軸線的距離調整為5mm的倍數。

②弦桿材料規格沿長度變化時，屋架軸線取在兩種材料的重心線中間，偏心不超過較大弦桿截面高度的5％。弦桿截面改變時的軸線位置③節點板形式簡單，應優先采用矩形、梯形、平行四邊形，避免凹角。節點板的外形（2）節點設計原則

①各桿件的形心線應盡量與屋架的幾何軸線重合，并交于節34④角鋼端部的切割一般垂直于它的軸線，可切去部分肢，但絕不允許垂直肢完全切去而留下平行的斜切肢。角鋼端部的切割節點板焊縫的位置

⑤斜桿與弦桿連接，盡可能避免較大的偏心。

⑥繪制大樣（1:10～1:5）④角鋼端部的切割一般垂直于它的軸線，可切去部分肢，但絕不允許35腹桿與節點板的連接焊縫按角鋼角焊縫承受軸心力方法計算。節點板應伸出弦桿10～15mm以便焊接。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:腹桿與節點板的連接焊縫按角鋼角焊縫承受軸心力方法計算。節點板361.上弦節點

上弦節點常有大型屋面板或檁條傳來的集中荷載，在計算時需考慮上弦桿節間的內力差ΔN與集中荷載F的共同作用。

假定集中荷載為F，對梯形屋架上弦節點計算時，忽略坡度的影響，認為F垂直于上弦。因上弦節點上擱置屋面板或檁條，節點板需縮進角鋼肢背，縮進的距離（0.6～1.0）t

，節點板縮進后用槽焊縫連接，計算時槽焊縫可作為兩條焊縫(hf＝t

/2)，強度設計值乘以0.8的折減系數。屋架上弦節點F2節點計算和構造

節點設計時，根據腹桿截面和內力確定連接焊縫的焊腳尺寸和長度，然后再根據焊縫長度和施工誤差確定節點板的形狀和尺寸。1.上弦節點

上弦節點常有大型屋面板或檁條37

上弦桿可按下述的近似方法進行計算：集中荷載F由肢背槽焊縫承受，上弦節點相鄰節間的內力差N1－N2由角鋼肢尖與節點板的角焊縫承受，考慮偏心力矩M＝Ne的作用。肢背:肢尖:

肢尖:

上弦節點的腹桿與節點的的連接焊縫長度肢背:上弦桿可按下述的近似方法進行計算：集中荷載F382.下弦節點

腹桿與節點板的連接按肢尖、肢背分配力后計算焊縫長度和焊縫厚度。弦桿與節點板的連接，無節點荷載時，按相鄰節間內力差ΔN＝N1－N2，在肢尖、肢背上分配力計算，往往ΔN較小，所以按構造確定焊縫。屋架下弦節點有節點荷載作用時弦桿與節點板的連接焊縫應按下列公式計算：

肢背焊縫：肢尖焊縫：2.下弦節點屋架下弦節點有節點荷載作用時弦桿與節點39式中:

N

——相鄰上弦節間中較大的內力。拼接角鋼實際長度L＝2(lw+10)+b，

b是兩弦桿端的空隙，3.屋脊節點

注意施工順序，拼接角鋼的型號與弦桿相同，需刨角切肢。拼接角鋼與弦桿的連接焊縫通常按被連接弦桿的最大內力計算，每條焊縫的計算長度：圖屋脊節點a)無天窗b)有天窗（9.7.8）式中:3.屋脊節點

注意施工順序，拼接角鋼的型號40肢尖與節點板的連接焊縫承受上弦內力的15％（按經驗），并考慮附加彎矩作用M＝0.15Ne。上弦與節點板連接焊縫：集中荷載F由上弦角鋼肢背處槽焊縫承受。

肢尖與節點板的連接焊縫承受上弦內力的15％（按41（4）下弦拼接節點下弦拼接角鋼與下弦連接焊縫長度計算：Af——下弦桿最大抗拉承載力，節點焊縫計算時與桿件等強度設計。圖下弦拼接節點

圖a）中拼接角鋼端部直切，下弦內力傳遞時，由于力線轉折引起較大的應力集中。

圖b）中角鋼肢寬大于125mm，將拼接角鋼的肢端斜切，使內力均勻傳遞。（4）下弦拼接節點下弦拼接角鋼與下弦連接焊縫長度42

N1，N2為節點兩側桿件的內力。當下弦節點有豎向荷載P作用時，同時考慮P、N的作用。下弦與節點板的連接焊縫計算時，荷載N為：（5）支座節點支座節點由節點板、加勁肋、支座底板和錨栓等部分組成。分鉸接和剛接兩大類。

鉸接：連接于磚或鋼筋混凝土柱頂；

剛接：連接于鋼柱上。

N1，N2為節點兩側桿件的內力。下弦與節43鉸接屋架支座

a）底板所需的凈截面面積：式中：R——屋架支座反力；fc——混凝土軸心抗壓強度設計值；An——支座底板凈面積。底板所需的毛截面面積ΔA——錨栓孔的面積。連接錨栓的直徑一般取20～25mm，為便于安裝，錨栓孔的直徑取（2～2.5）d，通常取40～60

mm。鉸接屋架支座式中：底板所需的毛截面面積ΔA——錨栓孔的面44b）底板厚度兩相鄰邊支承矩形板的彎矩系數式中M——兩相鄰支承邊支座底板單位寬度上的最大彎矩；——系數，按下表選用；q——底板單位面積的壓力；a1——兩相鄰支承邊對角線長度；b1——支承邊交點至對角線的垂直距離。b1/a10.30.40.50.60.70.80.91.00.0260.0420.0580.0720.0850.0920.1040.111b）底板厚度兩相鄰邊支承矩形板的彎矩系數式中b1/a10.45Σlw——節點板、加勁肋與支座底板的水平焊縫總長度。c）加勁肋與節點板的連接焊縫焊縫受剪力焊縫受彎矩加勁肋與支座節點板的焊縫支座節點板、加勁肋與支座底板的水平連接焊縫Σlw——節點板、加勁肋與支座底板的水平焊縫總長度。c）加46

施工圖需明確屋架幾何尺寸，各部分詳圖，相關尺寸，構件所用鋼材的鋼號、材料規格，連接材料的強度指標、規格，焊條型號，焊縫長度、厚度，防腐處理等。桁架施工圖

起拱：跨度較大的屋架，特別是荷載較大時，中間撓度較大，因此為確保安全使用和外部美觀，一般跨度≥24m的梯形屋架和跨度≥15m的三角形屋架，中間起拱約為跨度的1/500。施工圖的內容施工圖需明確屋架幾何尺寸，各部分詳圖，相關尺471.通常在圖紙的左上角用合適的比例畫以屋架簡圖。一半標出幾何長度，另一半桿件的計算內力值。2.屋架的正面圖。其軸線圖與節點圖可取不同比例，如軸線可用1:30～1:20，桿件截面和節點尺寸可用1:15～1:10，以使節點畫清楚些。3.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的定位尺寸和孔洞位置等。5.編制材料表，對所有零件應進行詳細編號，編號應按零件的主詞、上下，左右一定的順序逐一進行。6.文字說明包括所用鋼材的鋼號及保證項目；焊條型號，焊接方法和質量要求；圖紙上未注明的焊縫和栓孔尺寸要求；油漆、加工和運輸要求等。1.通常在圖紙的左上角用合適的比例畫以屋架簡48第9章單層廠房鋼結構課件49演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！50第9章單層廠房鋼結構第9章單層廠房鋼結構51第一節單層廠房鋼結構的組成及布置原則1、單層廠房鋼結構的組成單層廠房鋼結構一般由屋蓋結構、柱、吊車梁、制動梁（或制動桁架）、各類支撐及墻架等構件組成的空間體系。按其作用分為：第一節單層廠房鋼結構的組成及布置原則1、單層廠房鋼結構52

1.橫向框架

2.屋蓋結構

3.支撐體系

4.吊車梁和制動梁1.橫向框架2.屋蓋結構3.支撐體系4.吊車梁和制動53鋼屋蓋的類別包括：平面鋼屋架鋼屋蓋的類別包括：平面鋼屋架54空間桁架：空間桁架：55第9章單層廠房鋼結構課件56網架網架572鋼屋蓋結構的形式、組成及布置鋼屋蓋結構通常由屋面、檁條、屋架、托架和天窗等構件組成。根據屋面材料和屋面結構布置情況的不同，可分為無檁屋蓋體系和有檁屋蓋體系。

房屋橫向剛度大，整體性、耐久性好；屋面板自重大，屋蓋及下部結構用料多，對抗震不利。屋架間距靈活，構件重量輕、施工、安裝方便；屋蓋構件數量多，整體剛度差。1.無檁屋蓋結構體系：2.有檁屋蓋結構體系：一般用于預應力混凝土大型屋面板等重型屋面，將屋面板直接放在屋架上。常用于輕型屋面材料的情況。2鋼屋蓋結構的形式、組成及布置鋼屋蓋結構通583.天窗架形式4.托架形式3.天窗架形式4.托架形式59圖9.4.2無檁屋蓋平面屋架在屋架平面外的剛度和穩定性很差，不能承受水平荷載。因此，為使屋架結構有足夠的空間剛度和穩定性，必須在屋架間設置支撐系統。

上弦橫向水平支撐下弦橫向水平支撐下弦縱向水平支撐垂直支撐系桿

組成3鋼屋蓋支撐圖9.4.2無檁屋蓋平面屋架在屋架平面外60

1.上弦橫向水平支撐組成：屋架上弦、斜向桿件、檁條、系桿作用：保證屋架側向剛度和屋蓋的空間剛度，減小上弦在平面外計算長度，承受和傳遞端墻的風荷載。布置：

上弦橫向水平支撐一般應設置在房屋兩端或縱向溫度區段兩端的第一柱間或第二柱間，其最大間距為60m，否則在中間應增設一道或幾道支撐。有時可將其布置在第二個柱間，但在第一個柱間要設置剛性系桿以支持端屋架和傳遞端墻風力。

1.上弦橫向水平支撐組成：屋架上弦、斜向桿件、檁條、系61

2.下弦橫向水平支撐組成：

屋架下弦桿、斜桿、系桿作用：

山墻抗風柱的支點，承受并傳遞水平風荷載、懸掛吊車的水平力和地震引起的水平力，減小下弦的平面外計算長度，減小下弦的振動。布置：

與上弦橫向支撐布置在同一開間，形成穩定的空間體系，其最大間距為60m。

屋架下弦設通長縱向支撐時，宜設屋架下弦橫向支撐。2.下弦橫向水平支撐組成：屋架下弦桿、斜桿、系桿62第9章單層廠房鋼結構課件63第9章單層廠房鋼結構課件64

3.下弦縱向水平支撐

組成：系桿、斜桿作用：增加屋蓋空間剛度，承受和傳遞吊車橫向水平制動力。布置：屋架兩邊，與橫向支撐形成封閉框。當房屋較高、跨度較大、空間剛度要求較高時，設有支承中間屋架的托架，或設有重級或大噸位的中級工作制橋式吊車等較大振動設備時，均應在屋架端節間平面內設置縱向水平支撐。一般情況可以省掉。下弦縱向水平支撐

3.下弦縱向水平支撐下弦縱向水平支撐65組成：系桿、斜桿

作用：使相鄰屋架形成幾何不變的空間體系，保證側向穩定。布置位置：屋架的垂直支撐應與上、下弦橫向水平支撐設置在同一柱間。每隔4～5個開間布置一道。

4.垂直支撐組成：系桿、斜桿4.垂直支撐66無天窗，跨度l>30m，布置在屋架兩端、跨度l/3處。布置原則:

（1）梯形或平行弦屋架

無天窗，跨度l<30m，布置在屋架兩端、跨中。

a垂直支撐的布置b

垂直支撐的布置無天窗，跨度l>30m，布置在屋架兩端、跨度l/67

有天窗、跨度l<30m，布置在屋架兩端、跨度l/3處、天窗架兩端。

有天窗、跨度l<30m，布置在屋架兩端、跨中、天窗架兩端。c垂直支撐的布置d垂直支撐的布置

有天窗、跨度l<30m，布置在屋架兩端、跨度68（2）三角形屋架

跨度小于18m時，布置在屋架中間。跨度大于18m時，一般視具體情況布置兩道。e垂直支撐的布置f垂直支撐的布置（2）三角形屋架

跨度小于18m時，布置在屋架中69

作用：在無支撐的開間處，保證屋架的側向穩定，減小弦桿的計算長度，傳遞水平荷載。系桿分剛性系桿（既能受拉也能受壓）和柔性系桿（只能承受拉力）兩種。屋架主要支承節點處的系桿，屋架上弦脊節點處的系桿均宜用剛性系桿。布置：在橫向支撐或垂直支撐節點處應沿房屋通長設置系桿。水平橫向支撐設在第二柱間時，第一柱間端屋架需與第二榀屋架用剛性系桿連接，其余設置剛性或柔性系桿均可。屋脊節點、屋架支座節點設置剛性系桿。5.系桿作用：在無支撐的開間處，保證屋架的側向穩定，70①保證屋蓋的整體性，提高空間剛度

僅由平面桁架、檁條及屋面材料組成的屋蓋結構，是一個不穩定的體系，如果將某些屋架在適當部位用支撐連系起來，成為穩定的空間體系，其余屋架再由檁條或其他構件連接在這個空間穩定體系上，就保證了整個屋蓋結構的穩定。②避免壓桿側向失穩，防止拉桿產生過大的振動支撐可作為屋架弦桿的側向支撐點，減小弦桿出平面外的計算長度。③承擔和傳遞水平荷載（如縱向和橫向風荷載、懸掛吊車水平荷載和地震作用等）。④保證結構安裝時的穩定與方便屋蓋的安裝首先用支撐將兩相鄰屋架連系起來組成一個基本空間穩定體，在此基礎上即可順序進行其他構件的安裝。6.支撐的作用①保證屋蓋的整體性，提高空間剛度6.支撐的作用71桁架是由桿件組成的幾何不變體，即是指由直桿在桿端相互連接而組成的以抗彎為主的格構式結構。桁架中的桿件大多只承受軸向力，桿件截面上應力分布均勻，材料性能發揮較好，從而能節省鋼材和減輕結構自重，特別適用于跨度和高度較大的結構。桁架在鋼結構中應用很廣，分為空間桁架和平面桁架兩類。網架結構和各種塔架結構為空間桁架，常用的平面桁架如屋架、吊車桁架、支撐、橋梁等。平面簡支桁架的桿件內力不受支座沉降和溫度變化的影響，且構造簡單、安裝方便最為常用。本節著重討論平面簡支鋼桁架——屋架的設計。第二節桁架的形式和截面設計桁架是由桿件組成的幾何不變體，即是指由直桿在桿721、桁架主要尺寸

跨度：據工藝需要定，一般為3m模數，12、15、18、21、24、27、30、36m等(注意：柱軸線距離)。

l0(桁架兩端支座反力間的距離)＝l-（300～400mm）高度：根據經濟、剛度和建筑要求，以及屋面坡度，運輸條件等確定。三角形跨中h≈（1/4～1/6）l

梯形跨中h≈（1/6～1/10）l，上弦坡度（1/8～1/12）

端部h0≈1.6～2.2m（鉸接時）

h0≈1.8～2.4m（剛接時）

1、桁架主要尺寸731.桁架的荷載計算與荷載組合（1）桁架荷載永久荷載：

屋面材料、保溫層、防水層、檁條、支撐、屋架、天窗架等結構自重。

第三節桁架的荷載和內力計算可變荷載：屋面活荷載、積灰荷載、雪荷載、風荷載、懸掛吊車荷載等。屋面活荷載與雪荷載不同時出現，取兩者中較大值計算。桁架和支撐自重可按經驗公式：

gWk=(0.12+0.11l)kN/m2

（2）節點荷載計算桁架上的荷載通過檁條和大型屋面板肋以集中力方式作用于桁架節點①永久荷載＋可變荷載②永久荷載＋半跨可變荷載③屋架、支撐和天窗架自重＋半跨屋面板重＋半跨屋面活荷載（3）荷載組合1.桁架的荷載計算與荷載組合（1）桁架荷載第三節桁架的74基本假定

a.桁架的各節點均視為鉸接。

b.桁架所有桿件的軸線平直且都在同一平面內且在節點處交匯。

c.荷載都作用在節點上，且都在桁架平面內。

2.桁架桿件的內力計算

局部彎矩

上弦有節間荷載時，除軸心力外還產生局部彎矩。理論上應按彈性支座的連續梁進行計算，一般偏于安全地簡化取端部節間正彎矩M1＝0.8M0，其它節間的正彎矩和節點負彎矩M2＝±0.6M0，M0是把弦桿節間視為簡支梁求得的最大彎矩。局部彎矩作用的計算簡圖內力計算

用數解法或圖解法或借助電算，求出節點荷載作用下屋架各桿件的內力0.8M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M0基本假定2.桁架桿件的內力計算局部彎矩

局部彎矩作用的計75第四節桁架桿件的計算長度和容許長細比弦桿、支座斜桿、支座豎桿

l0x=l，中間腹桿l0x=0.8l。1.桁架平面內計算長度l0xa桿件平面內的計算長度b桿件平面外的計算長度2.桁架平面外計算長度l0y取決于弦桿側向支承點間距離。上弦桿無檁方案:有檁方案:能保證大型屋面板三點與上弦桿焊接時:l0y=2b（≤3m）b—屋面板寬度。檁條與支撐點交叉不連接時：l0y=l1檁條與支撐點交叉連接時：l0y=l1

下弦桿：取縱向水平支撐節點與系桿或系桿與系桿之間的距離。

腹桿：由于節點在平面外剛度很小，對桿件嵌固作用較小，故腹桿兩端視為鉸接，則l0y=l第四節桁架桿件的計算長度和容許長細比弦桿、支座斜桿、支座豎76

當受壓弦桿側向支承點間距為2倍節間長度，且兩個節間弦桿內力不同，則弦桿平面外的計算長度：桿件內力變化時在桁架平面外的計算長度

當l0<0.5l1時，取l0=0.5l1，N1為較大的壓力，取“＋”，N2為較小的壓力或拉力，壓力取“＋”，拉力取“－”。芬克式屋架、再分式腹桿受壓桿件在平面外計算長度同上，平面內計算長度為節點長度。l1——屋架弦桿側向支承點之間的距離。

當受壓弦桿側向支承點間距為2倍節間長度，且兩774.桁架桿件容許長細比受壓構件

≤[]＝150

受拉構件

≤[]＝350無吊車或輕、中級工作制吊車。

≤[]＝300有重級工作制吊車。

≤[]＝250直接承受動荷載。

、[]——分別為桿件的長細比和允許長細比。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

，因此應控制桿件的允許長細比。3.斜平面的計算長度l0

單面連接的單角鋼和雙角鋼組成的十字形桿件，受力后有可能斜向失穩，由于兩端節點有一定的嵌固作用，故斜平面計算長度略作折減(支座斜桿和支座豎桿除外），l0=0.9l桁架各桿件在平面內和平面外的計算長度l0查表。4.桁架桿件容許長細比受壓構件 ≤[]＝15078原則：使兩個主軸方向的長細比接近，以達到經濟的目的。第五節桁架桿件的截面選擇和計算1.截面形式

普通鋼屋架的桿件通常采用雙角鋼拼成的T形截面或十字形截面。桿件截面組合方式二不等邊角鋼短肢相并iy≈（2.6～2.9）ix計算長度l0y較大的上、下弦桿L0y≥2l0x，iy≈2ix截面形式用途二不等邊角鋼長肢相并iy≈（0.7～1.0）ix端斜桿、端豎桿、受較大彎矩作用的弦桿l0y＝l0x，iy≈ix原則：使兩個主軸方向的長細比接近，以達到經濟的目的。第五節79桿件截面組合方式截面形式用途二等邊角鋼相并其余腹桿、下弦桿二等邊角鋼組合成的十字形截面與豎向支撐相連的屋架豎桿單角鋼輕型鋼屋架中內力較小的桿件iy≈（1.3～1.5）ixl0x＝

0.8l0y，iy≈1.25ixl0x＝l0y＝0.9l，iy≈ixiy≈1.0ix桿件截面組合方式截面形式用途二等邊角鋼相并其余腹桿、下弦桿二802.填板的設置為了使兩個角鋼組成的截面能夠整體工作，需在角鋼相并肢之間每隔一定間距，焊一塊填板。桁架桿件的填板在受壓桿件兩側向支承點之間填板數不得少于2個。40～603.節點板的厚度i=iyi=iy0對于梯形普通鋼桁架按受力最大的腹桿內力確定。見表9.6.42.填板的設置桁架桿件的填板在受壓桿件兩側向支承點之間填板數81

軸拉桿按強度確定桿件所需的截面面積：

軸壓桿按穩定條件計算所需的毛截面面積：

先假定

，弦桿80左右，腹桿100左右，查表，算出A，選定材料規格，再驗算。4.截面選擇

考慮下列基本要求：

同一榀屋架中規格不宜過多，5～6種。角鋼尺寸不宜過小，一般不小于L45×4或L56×36×4。對壓桿，選擇回轉半徑大的材料。屋架弦桿至多變一次截面，變肢寬不變肢厚，跨度小于30m的梯形屋架和跨度小于24m的三角形屋架一般不變。5.截面計算軸心受拉桿件應驗算強度和長細比要求。軸心受壓桿件和壓彎構件要計算強度、整體穩定、局部穩定和長細比。 軸拉桿按強度確定桿件所需的截面面積：4.截面選擇82第六節桁架的節點設計1節點設計步驟和一般設計原則

（1）節點設計步驟

①據屋架幾何形式定出節點的軸線關系，桿件按比例畫出，弦桿肢尖與腹桿距離滿足前述基本要求。

②計算腹桿焊縫，一般腹桿焊縫厚度同肢厚，圖中作出定位點。

③計算弦桿與節點板的焊縫，假定焊縫厚度，計算長度，圖中作出定位點。

④畫出節點板，將各定位點都包括在內。

⑤適當調整焊縫厚度、長度，重新驗算。第六節桁架的節點設計1節點設計步驟和一般設計原則

（183

①各桿件的形心線應盡量與屋架的幾何軸線重合，并交于節點中心，以避免由于偏心而產生節點附加彎矩。但考慮制造上的方便，通常把角鋼肢背到屋架軸線的距離調整為5mm的倍數。

②弦桿材料規格沿長度變化時，屋架軸線取在兩種材料的重心線中間，偏心不超過較大弦桿截面高度的5％。弦桿截面改變時的軸線位置③節點板形式簡單，應優先采用矩形、梯形、平行四邊形，避免凹角。節點板的外形（2）節點設計原則

①各桿件的形心線應盡量與屋架的幾何軸線重合，并交于節84④角鋼端部的切割一般垂直于它的軸線，可切去部分肢，但絕不允許垂直肢完全切去而留下平行的斜切肢。角鋼端部的切割節點板焊縫的位置

⑤斜桿與弦桿連接，盡可能避免較大的偏心。

⑥繪制大樣（1:10～1:5）④角鋼端部的切割一般垂直于它的軸線，可切去部分肢，但絕不允許85腹桿與節點板的連接焊縫按角鋼角焊縫承受軸心力方法計算。節點板應伸出弦桿10～15mm以便焊接。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:腹桿與節點板的連接焊縫按角鋼角焊縫承受軸心力方法計算。節點板861.上弦節點

上弦節點常有大型屋面板或檁條傳來的集中荷載，在計算時需考慮上弦桿節間的內力差ΔN與集中荷載F的共同作用。

假定集中荷載為F，對梯形屋架上弦節點計算時，忽略坡度的影響，認為F垂直于上弦。因上弦節點上擱置屋面板或檁條，節點板需縮進角鋼肢背，縮進的距離（0.6～1.0）t

，節點板縮進后用槽焊縫連接，計算時槽焊縫可作為兩條焊縫(hf＝t

/2)，強度設計值乘以0.8的折減系數。屋架上弦節點F2節點計算和構造

節點設計時，根據腹桿截面和內力確定連接焊縫的焊腳尺寸和長度，然后再根據焊縫長度和施工誤差確定節點板的形狀和尺寸。1.上弦節點

上弦節點常有大型屋面板或檁條87

上弦桿可按下述的近似方法進行計算：集中荷載F由肢背槽焊縫承受，上弦節點相鄰節間的內力差N1－N2由角鋼肢尖與節點板的角焊縫承受，考慮偏心力矩M＝Ne的作用。肢背:肢尖:

肢尖:

上弦節點的腹桿與節點的的連接焊縫長度肢背:上弦桿可按下述的近似方法進行計算：集中荷載F882.下弦節點

腹桿與節點板的連接按肢尖、肢背分配力后計算焊縫長度和焊縫厚度。弦桿與節點板的連接，無節點荷載時，按相鄰節間內力差ΔN＝N1－N2，在肢尖、肢背上分配力計算，往往ΔN較小，所以按構造確定焊縫。屋架下弦節點有節點荷載作用時弦桿與節點板的連接焊縫應按下列公式計算：

肢背焊縫：肢尖焊縫：2.下弦節點屋架下弦節點有節點荷載作用時弦桿與節點89式中:

N

——相鄰上弦節間中較大的內力。拼接角鋼實際長度L＝2(lw+10)+b，

b是兩弦桿端的空隙，3.屋脊節點

注意施工順序，