桁架结构

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桁架平面外计算长度

在桁架平面外，弦杆的计算长度取其侧向支承点的 距离。 所有单系腹杆在平面外的计算长度都等于其各自的 几何长度，。 桁架弦杆侧向支承点间距为节间长度2倍时弦杆的平 面外计算长度：
N2 l0 y l1 (0.75 0.25 ) 0.5l N1
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屋架内力包括：构件的轴力，和有节间 荷载时的上弦弯矩
杆件轴力由节点荷载计算，节点荷载包括所
有荷载，就是屋面水平投影计算的荷载。
上弦弯矩由节间荷载计算，节间荷载应从屋
面水平投影计算的荷载中应扣除屋架自重再 加上屋架上弦杆的自重，在上弦杆的截面尚 未知道时，可取上弦杆的自重为屋架和支撑 自重估计值的1/4~1/5。
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屋架的高跨比
对三角形屋架，1/4~1/6。 与柱刚接的梯形屋架的端部高度常取跨度的
（常用端部高度2m左右），端弯矩愈大，比 值可取大；跨度愈大，比值可取小些。高跨 比：1/6-1/10。 与柱铰接的梯形屋架的常用端部高度2m左 右，保证连续性。 平行弦桁架的经济高度常为其跨度1/15的左 右。
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屋架的内力组合
三角形屋架荷载组合： 1.2全跨恒荷载+1.4全跨活荷载 梯形屋架荷载组合： 1.2全跨恒荷载+1.4全跨活荷载（左、右） 1.2全跨恒荷载+1.4半跨活荷载（左、右） 1.2全跨屋架及支撑自重+（1.2半跨屋面板自
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纵向支撑——布置在屋架上弦或下弦


功能:1.与横向支撑一起形成一水平刚性盘，增加 房屋的整体刚度；2.当房屋为工厂车间并设有吊 车时，在吊车横向制动力作用下使框架起空间作 用，可减轻受荷较大的框架所受水平荷载和产生 的水平变形；3.当有托架时，可保证托架的侧向 稳定。 布置位置：纵向支撑仅当房屋的跨度和高度较大 或房屋为厂房并设有壁行吊车或有较大振动设备 （如锻压车间）因而对房屋的整体刚度要求较高 时始设置之。对梯形屋架，纵向支撑常设在屋架 的下弦平面，而对三角形屋架则常设在上弦平 面，与横向支撑构成环路。
第二章 桁架与屋盖
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内容

1.1 钢桁架概述 1.2屋盖的组成及主要平面尺寸 1.3 屋架 1.4屋架的支撑系统 1.5实腹式檩条设计 1.6桁架杆件的计算长度和容许长细比 1.7 桁架杆件的截面形式、节点板厚度和角钢间的填板 1.8桁架杆件的截面设计 1.9桁架的节点设计 1.10 屋架的施工详图

保证桁架结构的空间几何稳定性，及几何形 状不变 保证桁架结构的空间刚度和空间整体性 为桁架弦杆提供必要的侧向支撑点 承受并传递水平荷载 保证结构安装的稳定和方便 防止构件在动力荷载作用下产生较大的振动
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横向支撑——布置在屋架上下弦和天窗 架上弦平面
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平面桁架的腹杆体系

布置原则 1. 提供承受荷载的节点，尽可能使荷载都作用在节 点上而使桁架的弦杆都是轴心受力构件； 2. 使荷载传递至支座的路线最短，以减少腹杆的总 长度和节点数目； 3. 对非人字形的腹杆体系，应使长腹杆受拉，短腹 杆受压。对人字形腹杆体系，宜使斜腹杆的倾角在 35°～55°范围内。目的都是减小腹杆的截面积。
计算长度系数可取0.9 对支座竖杆则取1.0。 当确定交叉腹杆中单角钢杆件，斜平面内计算 长度应取节点中心至交叉点的距离。
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桁架构件计算长度
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容百度文库长细比
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实际设计时屋架间距l约为屋架跨度的1/3~1/5 常用间距：6m，压型钢板屋面：6～12m
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屋盖平面尺寸
当区段长度超过某规定值时，需设置伸缩缝。
最常用的设置方法是在伸缩缝处设置双柱。
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2.3 屋架
1，平面桁架的外形及主要尺寸 2，平面桁架的腹杆体系
平面桁架的外形
三角形、梯形、平行弦、人字行、多边形
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上弦坡度


主要由屋面材料确定： 1）波形石棉瓦屋面要求屋面坡度，瓦楞铁屋面要 求，若这种屋面的坡度过小，易造成漏雨，因此常 需选用三角形屋架。 2）油毡防水屋面则要求≤，因此常用的梯形屋架 3）近来常被采用的长尺压型钢板屋面，则可用于 时，因而常选用梯形屋架和接近于平行弦的屋架。
重+1.4半跨活荷载）（左、右）
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2.6桁架杆件的计算长度和容许长细 比
桁架平面内计算长度


弦杆和支座斜杆（支座竖杆）在桁架平面内的计算长度系数 均取1.0 对单系腹杆（即无中间节点的腹杆），其上端与受压弦杆相 连，对其转动约束影响不大，而其下端则与刚度较大的受拉 弦杆相连，对其转动约束的影响较大。取0.8， 非单系腹杆（即有中间节点的腹杆），其在桁架平面内的计 算长度应取节点中心间距离。 在桁架交叉腹杆所在平面内，计算长度应取节点中心到交叉 点间的距离； 注意：只有一端与受压的上弦相连，一端与受拉的下弦相连 的腹杆（支座斜杆与支座竖杆除外）取0.8。
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2.5屋盖设计的内容和屋架的内力计 算
屋盖设计内容


1. 结构方案的确定和结构布置 例如选定屋盖的组成，确定屋架的间距、形式和腹杆体 系，布置各种支撑系统等； 2. 檩条设计； 3. 屋架的内力分析 包括屋架荷载的计算、内力分析及内力 组合等； 4. 屋架杆件截面设计 包括钢材牌号、杆件截面形式和尺寸 的选用，强度和稳定计算等； 5. 屋架节点设计 包括各个节点中的连接计算和构件的拼接 等； 6. 施工详图的绘制 包括材料表的编制。
屋盖的组成
屋架，支撑系
统，屋面系统
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屋面系统
有檩体系，无檩体系
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屋架的名义跨度和计算跨度
两相邻柱列定位轴
线间的距离为屋架 的名义跨度 L 屋架左右两支座中 心线间的距离为屋 架的计算跨度l。 计算跨度常取名义 跨度减去300mm

同样适用再分式腹杆体系中的受压主斜杆和K形腹 杆体系的竖杆
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桁架交叉腹杆所在平面外计算长度

在桁架交叉腹杆所在平面外，当两交叉杆的长度相等时，其计算长度按下列规定采用：
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斜平面计算长度
单角钢截面和双角钢十字截面的腹杆，斜平面
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2.7 桁架杆件的截面形式、节点板厚 度和角钢间的填板
截面形式图 节点构造 节点板厚度（表，给出计算规范出处） 角钢间的填板
截面形式
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节点构造
单节点板 双节点板 无节点板
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节点板厚度
功能:
1，对保证上弦杆的侧向稳定性有着重 要的作用。2，传递作用在房屋山墙上的纵向 水平风荷载的作用。3，在传力平面增加屋盖 结构的刚度 横向支撑一般应设置在房屋两端（或温度伸 缩缝区段两端）的第一个柱间或第二柱间， 两道横向支撑的间距不宜超过60m。
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表9.1 单节点板桁架和屋架的节点板厚度（mm） 三角形屋架弦杆或梯形 屋架（包括平行弦屋架） 支座 斜杆的最大内力设计值（ kN） 中间节点板厚 支座节点板厚
<180
181 ~ 300 8 10
301 ~ 500 10 12
501 ~ 700 12 14
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屋架间距
一般应由设计人员按经济要求确定

。
当屋架间距增大，所有纵向构件如檩条等因跨度加大而需增大其截面； 但在一定建筑面积下，屋架和支柱（包括柱基础）数目则可减少，利用 求极值的数学方法理论上可求得使整个屋盖和支柱用钢量最少或工料最 省时的屋架经济间距
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垂直支撑：布置在屋架间和天窗架间


垂直支撑的作用是：1.保持屋架侧向的几何稳定 性；2.下弦无横向支撑时，作为下弦系杆的支点；3. 传递山墙所受纵向风荷载等至屋架支柱；4.保证吊 装屋架时的稳定和安全。 布置位置：垂直支撑只设在有横向支撑的同一柱间 的屋架上，对跨度L≤30m的梯形屋架和跨度 L≤24m的三角形屋架，通常只在跨度中点设置一道 中间垂直支撑；当跨度大于上述情况时，则需在跨 度中间设置两道垂直支撑。此外，在梯形屋架两端 则不论跨度大小均需设置垂直支撑。
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屋架的适用跨度



平面桁架作为两端简支的受弯构件在满跨均布荷载作用下， 弯矩图形为一抛物线，其上、下弦杆主要承受桁架截面上的 弯矩，而腹杆则主要承受桁架截面上的剪力。 三角形屋架外形与抛物线形差别较大，因而其弦杆各节间的 内力很不均匀，屋架端部高度小，该处节间的内力最大，因 弦杆截面常按整根弦杆的最大内力选用，造成弦杆截面钢材 的增加，故跨度较大时选用三角形屋架是不经济的，其常用 跨度宜在24～27m以下。 梯形屋架因为外形接近于抛物线形，则弦杆各节间中的内力 最为均匀。加之刚度也较好，常用跨度可达36m左右 平行弦屋架弦杆内力不及梯形屋架均匀，但其腹杆长度一 致，杆件类型少，节点构造统一，便于制造，是其优点。 屋架外形图与弯矩图的比较
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屋架的荷载

永久荷载：包括屋面材料、保温材料、檩条 及屋架（包括支撑及天窗）的自重。 屋面均布可变荷载 雪荷载 风荷载 其他荷载（吊顶，积灰）
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屋架的内力计算
计算假定：
1.所有荷载都作用在节点上；2. 所有杆件都是等截面直杆；3.各杆轴线在节 点处都能相交于一点；4.所有节点均为理想 铰接。在这些假设下，桁架杆件就只承受轴 心拉力或压力。
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垂直支撑形式
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系杆
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支撑系统与屋架的连接节点
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2.4屋架的支撑系统
1，横向支撑 2，纵向支撑 3，垂直支撑 4，系杆 5，支撑系统与屋架的连接节点
支撑系统图
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支撑系统作用
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2.1 钢桁架概述
平面桁架与空间桁架
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构件截面与节点形式
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2.2屋盖的组成及主要平面尺寸
1，屋盖组成 2，屋面系统：有檩体系，无檩体系（屋面材料等等） 3，屋架的名义跨度和计算跨度 4，屋架间距 5，屋盖平面尺寸