钢结构原理--第九章--钢桁架与屋盖结构
钢结构复习思考题
《钢结构设计原理》第九章单层厂房钢结构1重、中型工业厂房支撑系统有哪些？各有什么作用？（P305、317）答：柱间支撑（上柱支撑、下柱支撑）、屋盖支撑（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、系杆）柱间支撑的作用：_组成纵向构架，保证单层厂房钢结构的纵向刚度；承受风荷载、吊车纵向水平荷载及温度应力等，在地震区尚应承受纵向地震作用，并将这些力和作用传给基础；可作为框架柱在框架平面外的支点，减少柱在框架平面外的计算长度。
屋架支撑的作用：—保证屋盖形成空间几何不变体系，增大其空间刚度；—承受屋盖各种纵向、横向水平荷载（如风荷载、吊车制动力、地震力等），并将其传至屋架支座；—为上、下弦提供侧向支撑点，减少弦杆在屋架平面外的计算长度，提高其侧向刚度和稳定性；④保证屋盖结构安装时的便利和稳定。
2、屋盖支撑系统应如何布置？（P313-315）答;①上线横向水平支撑一般布置在屋盖两端（或每个温度区段的两端）的两榀相邻屋架的上下弦杆之间，位于屋架上弦平面沿屋架全跨布置，形成一平行弦桁架，其节间长度为屋架节间距的2~4倍。
②下弦横向水平支撑布置在与上弦横向水平支撑同一开间，它也形成一个平行桁架，位于屋架下弦平面。
③下弦纵向水平支撑屋架下弦梁端节间处，位于屋架下弦平面，沿房屋全厂布置，也组成一个具有交叉斜杆的平行斜桁架，它的端竖杆就是屋架端节间的下弦。
④垂直支撑位于上、下弦横向水平支撑同一开间内，形成一个跨长为屋架间距的平行弦桁架。
⑤系杆通常在屋架两端，有垂直支撑位置的上、下弦节点以及屋脊和天窗侧柱位置，沿房屋纵向通长布置。
3、檩条有哪些结构型式，是什么受力构件，需要验算哪些项目？常见的强度计算验算截面（P317 - 319, P319 第 2 段）实腹式和桁架式。
双向受弯构件。
强度，整体稳定（如檩条之间设有拉条，则可不验算整体稳定）、刚度、檩条的连接和构造常见的强度计算验算截面为檩条刚度最大面和刚度最小面4、设置檩条拉条有何作用？如何设置檩条拉条（P319倒2段）作用：为了减小檩条沿屋面方向的弯曲变形，减小My以及增加抗扭刚度，设置檩条拉条以减小该方向的檩条跨度。
钢结构钢桁架讲解36页文档
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常Байду номын сангаас发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
钢结构钢桁架
钢结构钢桁架钢结构在现代建筑中扮演着至关重要的角色，而钢桁架作为钢结构的重要组成部分，更是具有独特的优势和广泛的应用。
钢桁架是一种由钢材制成的桁架结构，通常由直杆组成三角形单元的平面或空间结构。
它具有较高的强度和刚度，能够承受较大的荷载，并且在跨度较大的建筑中表现出色。
从结构形式上来看，钢桁架可以分为多种类型。
比如，常见的有三角形桁架、梯形桁架、平行弦桁架等。
三角形桁架由于其稳定性较好，常在小跨度的建筑中使用；梯形桁架则适用于中等跨度的建筑；平行弦桁架因其制作和安装相对简单，在一些特定场合也有广泛应用。
在实际应用中，钢桁架展现出了众多优点。
首先，它的承载能力强。
由于钢材本身的高强度特性，钢桁架能够支撑起沉重的屋顶、桥梁等结构，确保建筑物的安全性和稳定性。
其次，钢桁架具有良好的抗震性能。
在地震等自然灾害发生时，能够有效地分散和吸收能量，减少建筑物的损坏程度。
再者，钢桁架的施工速度快。
预制好的钢桁架构件可以在现场迅速组装，大大缩短了建筑施工周期，降低了施工成本。
钢桁架的设计是一个复杂而精细的过程。
设计师需要充分考虑建筑物的使用功能、跨度、荷载等因素，以确定钢桁架的形式、尺寸和杆件的截面形状。
在设计过程中，还需要运用力学原理进行精确的计算，确保钢桁架在各种工况下都能安全可靠地工作。
钢桁架的制造过程也需要严格的质量控制。
钢材的选材要符合国家标准和设计要求，确保其质量和性能。
制造过程中，焊接工艺尤为重要。
高质量的焊接能够保证桁架节点的强度和稳定性，避免出现裂缝等质量问题。
此外，还需要对制造好的钢桁架进行严格的检验和测试，确保其符合设计要求和质量标准。
在安装钢桁架时，同样需要高度的技术和经验。
安装人员要根据设计图纸和施工方案，精确地将钢桁架构件组装在一起。
在安装过程中，要注意保证桁架的垂直度、水平度和跨度等参数的准确性，同时还要采取有效的临时支撑措施，确保施工过程中的安全。
钢桁架在建筑领域的应用十分广泛。
在工业厂房中，钢桁架常被用于支撑屋顶结构，为生产提供宽敞的空间；在体育场馆、展览馆等大跨度建筑中，钢桁架能够实现无柱的大空间，提供良好的视野和使用体验；在桥梁建设中，钢桁架桥具有跨度大、自重轻等优点，能够跨越江河湖海等复杂地形。
《钢结构钢桁架》课件
在这个PPT课件中，我们将讨论钢结构和钢桁架的介绍、优点、特点、施工 流程、设计原理和应用。钢结构钢桁架具有强大的承载能力和美观性能，已 被广泛应用。
简介
钢结构介绍
钢结构是一种使用钢材构建的建筑结构。它 具有高强度、轻质和抗震性能。
钢桁架介绍
钢桁架是一种由连接在一起的钢梁和钢柱构 成的框架结构。它具有较高的刚度和稳定性。
2 防腐蚀
钢桁架经过特殊处理，可以防止腐蚀，延长使用寿命。
3 美观
钢桁架结构具有简洁、现代的外观，可以为建筑增添艺术感。
钢结构钢桁架的施工流程
1
础处理
准备施工场地，进行基础处理和地基工程。
2
支撑结构搭建
搭建钢框架的支撑结构，确保结构的稳定。
3
钢结构吊装与安装
使用吊车将钢材吊装至指定位置，并进行焊接和紧固。
大型展览馆
钢结构钢桁架提供了灵活 的空间布局和支撑结构， 适用于大型展览馆的建设。
高层建筑
钢结构钢桁架具有较高的 承载能力，适用于建设高 层建筑。
桥梁工程
钢结构钢桁架可以用于桥梁工程，为交通运 输提供稳定可靠的通道。
航空场馆
钢结构钢桁架适用于建设航空场馆，为航空 器提供安全可靠的停放和维修场所。
结论
挂点位置设计
根据结构需求和荷载要求确定钢桁架的挂点 位置。
桁架截面设计
根据结构的跨度和荷载要求设计桁架的截面 形状和尺寸。
柱子截面设计
设计合适的柱子截面形状和尺寸，以满足结 构的承载要求。
桁架杆件设计
确定桁架的杆件类型和数量，以满足结构的 稳定性和强度要求。
钢结构钢桁架的应用
大型体育场馆
钢结构钢桁架被广泛应用 于建设大型体育场馆，满 足大容量观众和设备的要 求。
《桁架结构》PPT课件
屋架、无斜腹杆屋架或刚接屋架、立体屋 架等。
14
一、木屋架
建 筑
常用的木屋架是方木或原木齿连接的豪式木屋架，一 般分为三角形（图a）和梯形（图b）两种，大多在工 地上用手工制作。
结
豪式木屋架的节间长度控制在2～3m的范围内为宜，一
构 选
般为4～8节间，适用跨度为12～18m。当屋架跨度不大 时，上弦杆可用整根木料，当屋架跨度较大，上弦杆 需做接头时，四接头位置应尽量靠近节点，避免承受
外形而定，对于三角形屋架，其跨度一般
为12～18m，对于梯形、折线形等多边形
屋架，其跨度可为18～24m。
17
三、钢屋架
建
钢屋架的形式主要有三角形屋架、梯形屋架、矩形（
筑
平行弦）屋架等，为改善上弦杆的受力情况，常采用再
结
分式腹杆的形式，如图3-9b所示。 三角形屋架一般用于屋面坡度较大的屋盖结构中，当
计算中均将桁架结构节点按铰接处理。
9
建
筑
结
构
选
a)
型
b)
c)
图为桁架结构的节点 a）木桁架节点；b）钢桁架节点；c）钢筋混凝土桁架节点
10
将节点间化成铰接点后，为保证各杆仅承受轴力，
建
还必须满足假定3的要求，即桁架结构仅受到节点荷
筑
载的作用。对于桁架上直接搁置的屋面板的结构，当
结
屋面板的宽度和桁架上弦的节间长度不等时，上弦将 受到节间荷载的作用并产生弯矩；或对下弦承受吊顶
选 梁和一根拉杆组成，斜梁有平面桁架式和空间桁架式两种，
型
如图所示，拉杆可用于圆钢或角钢。这种屋架的特点是杆 件受力合理，斜梁腹杆短，取材方便，经济效果好。三角
钢结构原理-第九章-钢桁架与屋盖结构
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构 钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
9.1.1 钢屋架的形式和尺寸
屋架按外形可分为三角形屋架、梯形屋架及平行弦屋架三 种形式。
梯形屋架的端部高度
当屋架与柱刚接时 h 01 /1 0~ 1 /1 6 l
当屋架与柱铰接时 h0 l /18
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
陡坡梯形屋架的端部高度 h00.5~1.0m
平坡梯形屋架取 h01.8~2.1m
9.2 桁架及屋盖结构的结构分析 9.2.1 计算假定 ◆ 各杆件的轴线均居于同一平面内且相交于节点中心；
50 时，不考虑雪荷载；
30 时，除瓦楞铁等轻型屋面外，可不考虑风荷载
30 以及对瓦楞铁皮等轻型屋面、开敞式房屋和风
荷载大于 490KN/m2 时，均应计算风荷载的作用；
屋面均匀活荷载与雪荷载不同时考虑，取两者之中较大值。
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
各种均布活荷载汇集成节点荷载的计算式为
当屋架的上、下弦杆相平行时，称为平行弦屋架。多用 于单坡屋整和双坡屋面，或用作托架、支撑体系。腹杆多 为人字形或交叉式。平行弦屋架的同类杆件长度一致、节 点类型少，符合工业化制造要求，有较好的效果。
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
屋架的造型应符合以下原则：
◆ 满足使用要求，主要是排水坡度、建筑净空、天窗、天 棚以及悬挂吊车的需要。 ◆ 受力合理。应使屋架的外形与弯矩图相近，杆件受力均 匀；短杆受压、长杆受拉；荷载布置在节点上，以减少弦杆 局部弯矩，屋架中部有足够高度，以满足刚度要求。 ◆ 便于施工。屋架的杆件和节点宜减少数量和品种、构造 简单、尺寸划一、夹角在30~60度之间。跨度和高度避免超 宽、超高。设计时应全面分析、具体处理，从而确定具体的 合理形式。
钢桁架结构(2024)
在建筑、桥梁、塔架等工程领域中， 钢桁架结构被广泛应用，用于支撑建 筑物或构筑物的重量，并承受外部荷 载如风荷载、地震荷载等。
2024/1/29
4
结构形式与分类
2024/1/29
结构形式
钢桁架结构按形状可分为平面桁架和空间桁架。平面桁架在 平面上呈直线或曲线形状，而空间桁架则具有三维空间的形 状。
智能化设计与优化
基于人工智能、大数据等技术的智能化设计方法，可实现对钢桁架结构的自动优化和决策 支持，提高设计效率和准确性。
智能监测与运维
利用物联网、传感器等技术对钢桁架结构进行实时监测和数据分析，可实现结构的健康状 态评估和预测性维护，提高结构的安全性和耐久性。
27
行业标准规范完善方向
2024/1/29
稳定性分析
通过计算钢桁架结构的整体稳定系数和局部稳定系数，评估结构在荷载
作用下的稳定性。对于不满足稳定性要求的结构，需采取相应措施进行
加固或优化。
02
承载力验算
根据钢桁架结构的荷载条件和设计要求，进行承载力验算。通过比较实
际荷载与结构承载力的关系，判断结构是否安全。若承载力不足，需对
结构进行优化或加固处理。
其耐火极限。
在潮湿环境中，钢材容易发生 锈蚀，需要采取防腐措施以延
长其使用寿命。
钢桁架结构的节点连接较为复 杂，需要较高的加工精度和施
工技术水平。
8
02
钢桁架结构分析方法
2024/1/29
9
力学模型建立
01
02
03
桁架结构理想化
将实际钢桁架结构简化为 由杆件和节点组成的理想 化模型，忽略次要因素， 突出主要受力特点。
连接方式选择
钢结构钢桁架
钢结构钢桁架在现代建筑领域中，钢结构钢桁架以其独特的优势，成为了众多大型建筑结构的重要组成部分。
钢结构钢桁架不仅具备出色的承载能力，还能够为建筑提供美观而独特的外观效果。
钢结构钢桁架，简单来说，就是由钢材制成的桁架结构。
它通常由一系列的杆件按照一定的几何形状组合而成，通过节点连接形成一个整体。
这些杆件可以是钢梁、钢柱或者各种形状的型钢，而节点则通常采用焊接、螺栓连接等方式进行固定。
钢桁架的形式多种多样，常见的有三角形桁架、梯形桁架、平行弦桁架等。
不同的形式在受力特点和适用场景上有所差异。
例如，三角形桁架具有稳定性好、内力分布均匀的特点，常用于跨度较小的建筑；而平行弦桁架则便于制作和安装，适用于较大跨度的屋架结构。
在设计钢结构钢桁架时，需要充分考虑多种因素。
首先是荷载的情况，包括恒载、活载、风载、雪载等。
这些荷载会对桁架的杆件产生内力，设计时必须确保杆件能够承受这些内力而不发生破坏。
其次是桁架的跨度和高度，这两个参数直接影响着桁架的受力性能和建筑空间的利用效率。
此外，还需要考虑建筑的使用功能、外观要求以及施工条件等因素。
为了保证钢结构钢桁架的质量和安全性，在制造和施工过程中需要严格控制各个环节。
在制造阶段，钢材的选材必须符合设计要求，其质量和性能要经过严格的检验。
杆件的加工精度也至关重要，包括尺寸精度、形状精度和表面质量等。
在焊接和螺栓连接时，要确保焊缝质量和连接强度符合标准。
施工过程同样需要精细管理。
在安装钢桁架时，要保证安装的精度和准确性，避免出现偏差导致结构受力不均。
同时，施工过程中的安全措施也不能忽视，要确保施工人员的人身安全。
钢结构钢桁架在实际应用中有着广泛的场景。
在工业厂房中，它可以作为屋架结构，为厂房提供大跨度的无柱空间，便于设备的布置和生产流程的进行。
在体育场馆、展览馆等大型公共建筑中，钢桁架可以打造出独特的建筑造型，同时满足大跨度的空间需求。
在桥梁建设中，钢桁架桥也具有较高的强度和稳定性，能够承受车辆和行人的荷载。
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钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
梯形屋架 适用于屋面坡度平缓的无檩屋盖结构。坡度i<1/3，且跨度较 大时多采用梯形屋架。 平行弦屋架
当屋架与柱刚接时 h01/10~1/16l
当屋架与柱铰接时 h0 l /18
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
陡坡梯形屋架的端部高度 h00.5~1.0m
平坡梯形屋架取 h01.8~2.1m
9各杆件的轴线均居于同一平面内且相交于节点中心；
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
9.1.1.2 屋架的主要尺寸 屋架的主要尺寸是指屋架的跨度和高度，对梯形屋架 尚有端部高度； ◆ 屋架的跨度
根据生产工艺和建筑使用要求确定，同时应考虑结构布置 的经济合理。通常为18m、2lm、24m、27m、30m、36m等， 以3m为模数。
当支座为一般钢筋混凝土柱 且柱网为封闭结合时，计算
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
◆ 另一类称无檩屋盖，是指在屋架上直接放置钢筋混凝土 大型屋面板，屋面荷载由大型屋面板直接传给屋架。 无檩屋盖，构件数屋少、安装简便、施工速度快，易于铺 设保暖层，且屋盖横向刚度大、整体性好，但由于自重大 使下部结构用料增多，且对抗震不利。无檩屋盖方案的屋 架间距为大型屋面板的跨度，一般为6m或6m的倍数。
第九章 钢桁架与屋盖结构
第九章 钢桁架与屋盖结构
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
大纲要求:
1.了解单层钢结构厂房的组成与特点； 2.重点了解屋架杆件内力计算及其计算假定， 节点荷载计算； 3.了解屋架杆件的截面设计方法。 4.了解钢屋架支撑的类型、布置及截面选择； 5.掌握普通钢屋架设计的方法。
50o 时，不考虑雪荷载；
30o 时，除瓦楞铁等轻型屋面外，可不考虑风荷载 30o 以及对瓦楞铁皮等轻型屋面、开敞式房屋和风
荷载大于 490KN/m2 时，均应计算风荷载的作用；
屋面均匀活荷载与雪荷载不同时考虑，取两者之中较大值。
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
各种均布活荷载汇集成节点荷载的计算式为
屋架的形式 （a）、（b）、（d）三角形屋架； （e）、（f）、（g）（、h）梯形屋架； （c）下撑式屋架；（i）平行弦屋架
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
三角形屋架 适用于屋面坡度较陡的有檩屋盖结构。坡度i=1/2~1/6；
上、下弦交角小，端节点构造复杂；外形与弯矩图差别大， 受力不均匀，横向刚度低，只适用于中、小跨度轻屋盖结构。
gk l
式中 g k —屋架和支排的自重，kN／m2，按水平投影面
积计算；
—系数，
Fk 1KN/m2
Fk1~2.5KN/m2
Fk 2.5KN/m2
0.01
0.012
0.12/l0.011
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第九章 钢桁架与屋盖结构
可变荷载：包括屋面均布使用活荷载、雪荷载、风荷载、积 灰荷载以及悬挂吊车和重物等项。
◆ 各节点均视为铰接，忽略实际节点产生的次应力； ◆ 荷载均作用于桁架平面内的节点上，因此各杆只 受轴向力作用。
对于作用于节间处的荷载需按比例分配到相近 的左、右节点上，但计算上弦杆时，应考虑局部 弯曲影响。
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第九章 钢桁架与屋盖结构
9.2.2 节点荷载计算
1．屋架上的荷载 永久荷载：屋面材料、檩条、屋架、天窗架、支撑以及天棚 等结构自重。
跨度为 l0l300~400m m
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第九章 钢桁架与屋盖结构
◆ 屋架的高度
屋架的高度取决于建筑要求、屋面坡度、运输界限、刚度 条件和经济高度等因素。 三角形屋架
当坡度 i1/2~1/3时，h1/4~1/6l
平行弦屋架和梯形屋架的中部高度主要由经济高度决定
h1/6~1/10l
梯形屋架的端部高度
Fi siqisa
q i —沿屋面坡向作用的第i中荷载
标准值，对于沿水平投影面分
布的荷载 qihqi/cos,KN/m
—屋面坡度，可取上弦杆与下
弦杆的夹角 ；
s i —第i种荷载分项系数。
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
屋盖结构设计，通常包括屋盖结构布置，屋架形式的 选择，支撑布置，屋盖荷载计算，屋架各杆内力计算，屋 架杆件截面选择，檩条、拉条和撑杆的计算，节点设计以 及绘制施工图。
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构 钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
9.1.1 钢屋架的形式和尺寸
屋架按外形可分为三角形屋架、梯形屋架及平行弦屋架三 种形式。
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
9.1 桁架及屋盖结构的组成及应用
钢屋盖结构由屋面、屋架和支撑三部分组成。钢屋盖结 构可分为两类： ◆ 一类为有檩屋盖，是指在屋架上放置檩条，檩条上再铺 设石棉瓦、瓦楞铁皮、钢丝网水泥槽形板、压型钢板等轻 型屋面材料；
重屋轻、用料省、运输安装方便，但构件数屋多、构造 复杂、吊装次数多，屋盖横向刚度较差。有檩屋盖的屋 架间距为檩条跨度，屋架经济间距为4-6m。 ◆ 另一类称无檩屋盖，是指在屋架上直接放置钢筋混凝土 大型屋面板，屋面荷载由大型屋面板直接传给屋架。
当屋架的上、下弦杆相平行时，称为平行弦屋架。多用 于单坡屋整和双坡屋面，或用作托架、支撑体系。腹杆多 为人字形或交叉式。平行弦屋架的同类杆件长度一致、节 点类型少，符合工业化制造要求，有较好的效果。
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
屋架的造型应符合以下原则：
◆ 满足使用要求，主要是排水坡度、建筑净空、天窗、天 棚以及悬挂吊车的需要。 ◆ 受力合理。应使屋架的外形与弯矩图相近，杆件受力均 匀；短杆受压、长杆受拉；荷载布置在节点上，以减少弦杆 局部弯矩，屋架中部有足够高度，以满足刚度要求。 ◆ 便于施工。屋架的杆件和节点宜减少数量和品种、构造 简单、尺寸划一、夹角在30~60度之间。跨度和高度避免超 宽、超高。设计时应全面分析、具体处理，从而确定具体的 合理形式。