钢结构设计原理 第九章 钢桁架及屋盖结构.

屋架杆件截面设计是在经过屋架选型、确定钢号、 荷载计算和内力计算后，决定节点板的厚度和尺 寸以及杆件的计算长度等，最后可按轴心受力构 件，或拉弯、压弯杆件进行截面选择。
6
9.3.1 屋架杆件的计算长度
屋架杆件计算长度
7
(1) 在屋架平面内的计算长度考虑节点本身具有一 定刚度，杆件两端属弹性嵌固，当某一杆件的弯 曲变形受到其他杆件的约束作用时，其中以受拉 杆为甚，杆件的计算长度将有一定程度的减小。 对本身线刚度较大，而两端节点嵌固程度较低的 杆件，如弦杆、支座斜杆和支座竖杆，可按两端 铰接的杆件考虑，取 l l ；对两端或一端嵌固 程度较大的杆件，如中间腹杆，取 l 0.8l 。
d d
13
(2) 节点板。普通钢屋架双角钢截面的杆件，在节点处 以节点板连接。节点板中的应力十分复杂，通常不作 计算，根据工程经验确定其厚度，金属架节点板厚度 取统一值。普通钢屋架节点板厚度可按下表选用。
梯形屋架腹杆最 大内力或三角形 屋架弦杆最大内 力 Fmax / kN 中间节点板厚度 / mm 支座节点板厚度 / mm 16Mn 钢 ≤200 210～300 310～450 460～600 610～800 810～1000 Q235 钢 <150 160～259 260～409 410～559 560～759 760～950
4
9.2.3 屋架杆件内力计算方法
(1) 节点荷载作用下的杆件内力计算。节点荷载作 用下，铰接桁架杆件的内力计算可采用图解法或 数解法(节点法或截面法)以及有限元位移计算法 等。所有杆件均受轴心力作用。常用桁架的杆件 内力系数可查阅静力计算手册。 (2) 有节间荷载作用时的杆件内力计算。
5
9.3 屋架杆件的截面设计
0x
0x
8
(2) 在屋架平面外的计算长度弦杆在桁架平面外的计算长度 为 l0 y ，应取侧向支承点之间的距离 l1 ，即 l l 。在有檩 屋盖中，取横向支撑点间距离或取与支撑相连接的檩条及 系杆之间的距离；在无檩屋盖中，当屋面板与屋架三点焊 接连接时，可取两块屋面板的宽度，但不大于3.0m；在 天窗范围内取与横向支撑，连接的系杆间距离。对下弦杆 的计算长度应视有无纵向水平支撑确定，一般取纵向水平 支撑节点与系杆或系杆与系杆间的距离。弦杆对腹板在屋 架平面外的约束作用很小，故可作为铰支承；腹杆在屋架 平面外的计算长度可取其几何长度，即 。
0y 1
l0 y l
9
(3) 在斜平面内的计算长度。单面连接的单角钢腹 杆及双角钢组成的十字形截面腹杆，因截面的两 主轴均不在屋架平面内，故当杆件绕最小主轴失 稳时，将发生在斜平面内，情形介于屋架平面内 和屋架平面外两者之间，杆件两端的节点具有弱 于平面内的嵌固作用；因此，可取腹杆斜平面内 的计算长度 l 0.9l 。
11
(3) 端斜腹杆。端斜腹杆可采用两不等肢角钢长边 相并的T形截面。其计算长度 l l l, i / i 0.9 。当杆 件短，或内力小时可采用双等肢角钢T形截面。 (4) 其他腹杆。其他腹杆均宜采用双等肢角钢T形截 面；竖杆可采用双等肢十字形截面。以利于与垂 直支撑连接和防止吊装时连接面错位。
第9章 钢桁架及屋盖结构
1
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、钢丝网水泥槽形板以及压型钢板等轻型屋面材料；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。 有檩屋盖质量轻、用料省、运输安装方便，但构件数目多、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4m～6m。无檩屋盖，构件数目少、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。屋架的跨度和间距需 结合柱网布算
1. 屋架上的荷载 作用于屋架上的荷载可有： (1) 永久荷载，包括屋面材料、檩条、屋架、天窗架、支撑 以及天棚等结构自重。 (2) 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。 2. 荷载的组合 屋面均布活荷载、屋面积灰荷载和雪荷载等可变荷载，应按 全跨和半跨均匀分布两种情况考虑，因为荷载作用于半跨 时对桁架的中间斜腹杆的内力可能产生不利影响。
2
9.2 桁架及屋盖结构的结构分析
9.2.1 计算假定 屋架杆件内力计算采用下列假定： (1) 各杆件的轴线均居于同一平面内且相交于节点中心。 (2) 各节点均视为铰接，忽略实际节点产生的次应力。 (3) 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。
0
10
9.3.2 屋架杆件的截面形式
(1) 上弦杆。上弦杆可采用双不等肢角钢短边相并 的T形截面，宽大的翼缘有利于放置檩条或屋面 板；较大的侧向刚度也有利于满足运输和吊装的 稳定要求。 (2) 下弦杆下弦杆可多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 满足容许长细比的要求。
0y 0x y x
12
9.3.3 垫板和节点板
(1) 垫板。当采用双肢角钢T形或十字形组合截面时，为保证 两个角钢整体受力，在两角钢间每隔一定距离应放置垫板， 或称填板。十字形截面填板应纵横交替放置。填板宽度一 般取50mm～80mm。长度，对T形截面应比角钢肢宽大 20mm～30mm；对十字形截面应从角钢肢尖缩进 10mm～15mm，以便于施焊。角钢与填板常用5mm侧焊 缝或围焊缝连接。填板的厚度同节点板。填板间距 ld ， 对压杆取 l ≤ 40i ，对拉杆取 l ≤ 80i ，对T形截面 i 为一个角 钢对平行于填板的自身形心轴的回转半径；对十字形截面， i 为一个角钢的最小回转半径。