3.6 普通钢屋架资料

④ 角钢端部的切断面一般应 与其轴线垂直。
当杆件较大，为使 节点紧凑，斜切时，应 切去肢尖。
角钢端 部的错 误做法
⑤节点板的形状和尺寸在绘制施工图时候决定，应该尽量 简单而有规则，至少有两条边平行，不应有凹角 。
(a) 正确；(b) 不妥
⑦节点板的厚度：节点板厚度不小6mm，支座节点板可比其 他节点板厚2mm。一般，以杆件最大内力确定节点板厚度。 可参照下表选用。
3 N 0l 2 N EI y ( 1) 时 4 2 N 0
l 0 0.5 l
l 0 l
拉杆
（2）容许长细比
（3）杆件设计
截面形式
等稳定原则 杆件截面选取的原则：
①上弦：
无节间荷载时，在一般支撑布置下，loy＝2lox；为满足λx
＝λy；应使iy＝2ix，故采用两不等边角钢短肢相并；
当采用檩条时，根据檩条间距而定，一般取0.8m～3.0m。
3.6.2 屋架的设计与构造 1、 荷载和组合
荷载 《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
永久荷载： •屋面构造（屋面板、保温、防 水、檩条等）
可变荷载：
•使用活荷 （悬挂吊车、屋面 活 荷、积灰等）
•屋架及支撑 •天窗及吊顶的自弦杆变截面时，肢背平齐，两角钢重心线之中线与轴线之距 离小于较大肢宽的5％时，不计偏心弯矩，否则计入偏心弯矩 M=(N1+N2)e。
M=(N1+N2)e
③在节点板处弦杆与腹杆，或腹杆与腹杆之间应留有≥20mm 的空隙，动载时≥50mm以利于拼接和施焊，且避免因焊缝过 于密集而导致节点板钢材变脆。
2、荷载计算：永久荷载、活荷载 3、内力计算
4、内力组合
5、屋架的杆件设计
6、节点设计
7、绘制屋架施工图并编制材料表
3.6.1 屋架形式和主要尺寸
确定桁架形式的原则
1、屋架形式和腹杆体系
屋架的外形
腹杆体系 三 角 形 屋 架
芬克式腹杆
人字式腹杆
单向斜杆式腹杆
梯 形 屋 架
人字式腹杆
再分式腹杆
§3.6 普通钢屋架设计(Design of Steel Roof Truss)
特点：
形状接近于弯矩图。所有杆件（绝大部分）都为轴心受力， 因此截面上应力分布均匀，材料使用充分。
类型：
普通钢屋架：截面形式为双角钢组成的T形或十字形，在杆件
汇交处通过节点板相连。
钢管屋架：采用无缝或有缝钢管制成，由于钢管截面刚度大，
例题
上弦杆采用相同一截面，按最大内力计算，N=-1117.37KN
解： 1、计算长度： 屋架平面内取节间轴线长度 l 0x =150.8cm
屋架平面外根据支撑，考虑到大型屋面板能起一定的支撑作用，取 上弦横向水平支撑的节间长度： l 0y =3000cm
考虑λx = λy ，选用两个不等肢角钢，短肢相并
②为了防止杆件在运输和安装过程中产生弯曲和损坏，角钢 的尺寸不宜小于L45×4或L56×36×4（对焊接结构），或 L50×5（对螺栓连接的结构）。
③一榀桁架的角钢规格应尽量统一，宜调整到不超过5~6种。 同时应尽量避免使用同一肢宽而厚度相差不大的角钢，同一 种规格的厚度之差不宜小于2mm，以便施工时辨认。
有节间荷载时，两不等边角钢长肢相并；
垫板
②下弦： 下弦杆可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，尚应满容许长细比要求。
垫板
③支座斜杆及竖杆： 两不等肢角钢长肢相并
④其它腹杆：
两等肢角钢相并
焊缝长度方向应多留2hf的长度； 垂直于焊缝长度方向应留出10~15mm的焊缝位置。
1）上弦节点 节点板缩进
（缩进深度≥(t/2+2)mm，且≤t，t为节点板厚度）
受力分析
a）腹杆与节点板间的传力(N) ——两侧角焊缝； 塞焊缝
b）上弦与节点板间的传力(ΔN=N1-N2 ， P)
“A”焊缝 —传递弦杆内力差 K2( N1-N2)， P/2 塞焊缝“K” —传递集中力K1( N1-N2) , P/2 上弦节点
屋架分析模型
节点为铰接；
所有杆件轴线平直，且在同一平面内相交于节点中心；
荷载均作用于节点上，且均在屋架平面内
2、屋架节点荷载与局部弯矩
1）仅有节点荷载时：
a a
a
a
a
a
a a
P qsa
2）有节间荷载时：
①将节间荷载分配到相邻的 节点上，按只有节点荷载作 用的屋架计算各杆内力。
P qbs / 2
⑤与竖向支撑相连的竖腹杆，用“＋”字截面
⑥为了保证双角钢共同作用，在双角钢之间至少设两块垫板， 且使压杆中垫板间距l0≤40i，拉杆l0≤80i（i为单角钢绕1-1轴回 转半径）
截面选择
拉杆：强度，刚度 压杆：强度，稳定，刚度。 压弯构件：强度，稳定，刚度。 ①应选用相同截面积下宽肢薄壁角钢，增加截面的回转半径， 这对压杆尤为重要。
•雪荷载 ①荷载都作用在节点上； ②杆件等截面； ③各杆件轴线均为直线，相 交于节点的中心； ④各节点均为理想的铰接。
•屋面构造（屋面板、保温、防水、檩条等） 1） 永久荷载： •屋架及支撑
•天窗及吊顶的自重、悬挂管道等 • 屋架及支撑：按经验公式
q=0.117+0.011L （kN/m2）
L—屋架的跨度(m)
相交另一杆受拉，两杆截面相同 并在交 叉点不中断
l 0 l 1 3 N 0 /(4 N ) / 2 0.5 l l 0 l 1 3 N 0 /(4 N ) 0.5 l
压杆
相交另一杆受拉，此拉杆在交叉点 中断但以节点板搭接
当此拉杆连续，而压杆在交叉点中 断但以节点板搭接，若N0≥N或拉 杆在桁架平面的抗弯刚度
抗扭性能、抗压性能好，相对角钢更加合理，与之相比可省钢 20%以上。
轻型钢屋架：由小于L45×4或L56×36×4以下的单角钢和园
钢组成，具有用钢量少，自重轻，抗震性能好等特点。 一般跨 度小于18M，吊车起重量不大于5t的轻级、中级工作制吊车。
钢屋架设计内容及步骤 1、 屋架的选型：外形、腹杆体系、主要尺寸
②直接承受节间荷载的弦杆为压弯构件（N，M） 。 ③局部弯矩M理论上应按弹性支座上的连续梁计算。
简化计算
M0为将上弦节间 视为简支梁所得 跨中弯矩。
3、 屋架杆件设计
屋架分析模型 屋架的节点为铰接； 屋架所有杆件的轴线平直，且在同一平面内相交于节 点中心； 荷载均作用于节点上，且均在屋架平面内 实际屋架分析模型 屋架理想分析模型中，所有杆件均为二力杆 实际节点具有焊缝刚度、拉力杆刚度，非理想铰节点 屋架杆件长宽比满足一定要求，可认为杆件间铰节点 次弯矩：节点刚度、轴线不相交、荷载不在节点上
2、截面初选：
设λ =60，b类截面，
*
φ =0.807，则：
N 1117 .37 103 A 6640( mm 2 ) A 0.807 215
ix
*
1508 2.51( cm ) 60
l0 x
iy
*
l0 y


3000 5( cm ) 60
3、验算： ①刚度
②稳定性
4、 屋架节点设计
桁架节点处设置节点板，交汇于节点的各杆件均与节 点板连接。
符合计算简图 传力明确、可靠
构造简单
制造、安装方便
一般节点
有集中荷载的节点 拼接节点 支座节点
上弦节点 上弦中央拼接节点
支座节点
下弦节点 下弦中央拼接节点
1、节点设计的一般要求
①杆件的形心线：各杆件的形心线与杆件轴线重合，并汇 交于节点中心，使实际受力与计算简图相一致，减少附加 偏心弯矩。通常将角钢肢背至轴线的距离取为5mm的倍数。
梯形屋架腹杆或三角形屋架弦杆最大内力（KN）
Q235 钢 号 Q345 ≤200
210～300 310～450 460～600 610～800 810～1000
≤150
160～250
260～400
410～550
560～750
760～950
950 ～ 1250
1260 1550
～
1010 ～ 1300
2）上、下弦内力可能增加：左端+M1MAX和+H，右端+M2和+H；
3）斜腹杆内力不利：左端-M1MAX，右端+M2； 左端+M1MAX，右端-M2。
-M1MAX -H -M1MAX -M2 -H +M2 +M1MAX +H +M1MAX +M2 H=M/h +H -M2 M H=M/h
2、 内力计算
风荷载一般可不考虑 对轻型屋面、开敞 式房屋或风荷载标准值 大时，应根据房屋体形、 坡度情况及封闭状况等， 按荷载规范的规定计算 风荷载的作用。
荷载组合
桁架内力应根据使用和施工过程中可能遇到的同时作用 的最不利荷载组合情况进行计算。不利荷载组合一般考虑下
列三种情况：
(1)全跨永久荷载+全跨可变荷载； (2)全跨永久荷载+半跨可变荷载；
计算
a）腹杆与节点板间的连接焊缝 根据构造要求确定焊脚尺寸hf 计算确定肢背和肢尖焊缝计算长度 lw1 、lw2
肢背焊缝： 肢尖焊缝：
lw1
K1 N 2 0.7 h f 1 f fw
1310 1600
～
节点板厚度（mm）
6
8
10
12
14
16
18
20
2、节点的计算与构造
节点设计的步骤：