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1、3.6.1 概述概述大型屋面板大型屋面板屋架（屋面梁），屋架（屋面梁），有时带天窗有时带天窗无檩体系无檩体系3 3. .6 6 厂房屋盖设计厂房屋盖设计 带有天窗架的屋架天窗架天窗屋盖支撑屋盖支撑檩条檩条屋架（屋面梁、刚架梁）屋架（屋面梁、刚架梁）有檩体系有檩体系瓦（瓦楞铁皮、波形钢板、钢丝网水泥板）瓦（瓦楞铁皮、波形钢板、钢丝网水泥板）屋盖支撑屋盖支撑建筑结构设计建筑结构设计课件课件20102010版版东南大学邱洪兴东南大学邱洪兴1一、屋架种类混凝土屋架混凝土屋架普通钢筋混凝土屋架普通钢筋混凝土屋架预应力混凝土屋架预应力混凝土屋架三角形屋架三角形屋架折线型屋架折线型屋架梯形屋架梯形屋架钢屋架
2、钢屋架组合屋架（钢组合屋架（钢混凝土、钢混凝土、钢木）木）三角形三角形梯形梯形平行弦平行弦拱形拱形单层厂房3.6.1概述3.2主体结构分析3.3主构件设计3.4柱间支撑设计3.6.2屋架设计屋架设计3.6.2 屋架设计按是否施加预应力按形状3.5独立基础设计3.6厂房屋盖设计厂房屋盖设计2二、屋架的几何尺寸跨度跨度当屋架与柱铰接时，当屋架与柱铰接时，L0= L-2150mm；当屋架与柱（钢柱）刚；当屋架与柱（钢柱）刚接时，计算跨度取钢柱内侧之间的距离接时，计算跨度取钢柱内侧之间的距离 。高度高度三角形屋架的高跨比一般采用（三角形屋架的高跨比一般采用（1/41/6），梯形和折线形屋架的），梯形和
3、折线形屋架的高跨比一般采用高跨比一般采用1/101/6 。节间长度节间长度混凝土屋架的上弦节间长度一般采用混凝土屋架的上弦节间长度一般采用3m、4.5m；下弦节间长度一；下弦节间长度一般采用般采用4.5m和和6m，个别的采用，个别的采用3m，第一节间长度宜一律采用，第一节间长度宜一律采用4.5m。 钢屋架的上弦节间长度一般采用钢屋架的上弦节间长度一般采用1.5m或或3.0m，对于有檩体系根据，对于有檩体系根据檩条间距取檩条间距取0.8m3m；下弦一般取；下弦一般取3m。 3杆件尺寸杆件尺寸混凝土：上弦不小于混凝土：上弦不小于200180200180；下弦不小于；下弦不小于200 140200
4、140；腹杆不小；腹杆不小于于100 100100 100；长细比不大于；长细比不大于4040（拉）、（拉）、3535（压）。（压）。钢屋架杆件一般采用双角钢拼成的钢屋架杆件一般采用双角钢拼成的T形截面，对于正中竖杆常采形截面，对于正中竖杆常采用双角钢十字形截面；角钢规格不宜小于用双角钢十字形截面；角钢规格不宜小于505或或75505；所；所有受压和压弯杆件的长细比不应大于有受压和压弯杆件的长细比不应大于150；受拉和拉弯杆件的长细；受拉和拉弯杆件的长细比不应不大于比不应不大于350，有重级工作制吊车的厂房不应大于，有重级工作制吊车的厂房不应大于250 。单层厂房3.6.1概述3.2主体结构分
5、析3.3主构件设计3.4柱间支撑设计3.5独立基础设计3.6.2屋架设计屋架设计3.6厂房屋盖设计厂房屋盖设计一、种类二、几何尺寸二、几何尺寸4三、屋架内力分析1.1.计算模型计算模型按多跨折线连续梁计算按多跨折线连续梁计算上弦弯矩（主弯矩）；上弦弯矩（主弯矩）；按铰接按铰接桁架计算杆件轴力。桁架计算杆件轴力。gwkR1R1R2R2R3R3R4F1=R1F2=R2F3=R3F4=R4F3=R3F2=R2F1=R1FqFg单层厂房3.6.1概述3.2主体结构分析3.3主构件设计3.4柱间支撑设计3.5独立基础设计3.6.2屋架设计屋架设计3.6厂房屋盖设计厂房屋盖设计一、种类二、几何尺寸三、内力
6、分析三、内力分析52.2.荷载荷载屋面可变荷载屋面可变荷载F FQ Q（包括屋面均布可变荷载、雪载和积（包括屋面均布可变荷载、雪载和积灰载）灰载）施工荷载施工荷载永久荷载永久荷载屋架和支撑自重屋架和支撑自重(均布线荷载、作用在屋架上弦均布线荷载、作用在屋架上弦 )屋面板或檩条传来的集中永久荷载屋面板或檩条传来的集中永久荷载Fg (包括屋面板包括屋面板自重、屋面建筑层重量自重、屋面建筑层重量)3.3.荷载组合荷载组合全跨永久荷载全跨永久荷载+全跨可变荷载；全跨可变荷载；全跨永久荷载全跨永久荷载+半跨可变荷载；半跨可变荷载；全跨屋架、支撑自重全跨屋架、支撑自重+半跨屋面板自重半跨屋面板自重+半跨屋
7、面施工荷载。半跨屋面施工荷载。可变荷载可变荷载单层厂房3.6.1概述3.2主体结构分析3.3主构件设计3.4柱间支撑设计3.5独立基础设计3.6.2屋架设计屋架设计3.6厂房屋盖设计厂房屋盖设计一、种类二、几何尺寸三、内力分析三、内力分析64.4.内力计算方法内力计算方法上弦的弯矩可采用力矩分配法计算上弦的弯矩可采用力矩分配法计算 ；杆件轴力可采用截面法或节点法计算杆件轴力可采用截面法或节点法计算 。5.5.分析模型讨论分析模型讨论计算模型与实际结构的差异：计算模型与实际结构的差异： 节点之间将产生相对位移（相当于连续梁的支座沉降），从而在节点之间将产生相对位移（相当于连续梁的支座沉降），从而
8、在上弦杆中产生附加弯矩；上弦杆中产生附加弯矩； 因节点非理想铰接，各杆件中存在节点的分配弯矩。因节点非理想铰接，各杆件中存在节点的分配弯矩。 这些附加内力称为这些附加内力称为“次内力次内力”，而把按计算模型得到的内力称为，而把按计算模型得到的内力称为“主内力主内力”。措施：将上弦杆和支座斜杆的截面（对钢屋架）或配筋（混凝土措施：将上弦杆和支座斜杆的截面（对钢屋架）或配筋（混凝土屋架）适当增大。屋架）适当增大。7四、钢屋架构件设计. .杆件的计算长度杆件的计算长度平面内平面内弦杆、支座斜杆、支座竖杆弦杆、支座斜杆、支座竖杆lox=l其他腹杆其他腹杆lox=0.8l单层厂房3.6.1概述3.2主体
9、结构分析3.3主构件设计3.4柱间支撑设计3.5独立基础设计3.6.2屋架设计屋架设计3.6厂房屋盖设计厂房屋盖设计一、种类二、几何尺寸三、内力分析四、构件设计四、构件设计受拉腹杆和下弦杆按轴心受拉构件进行强度计算；受拉腹杆和下弦杆按轴心受拉构件进行强度计算；受压腹杆按轴心受压构件进行强度和稳定计算，并验算其刚度受压腹杆按轴心受压构件进行强度和稳定计算，并验算其刚度（长细比限值）；（长细比限值）；上弦杆按压弯构件进行强度、平面内稳定和平面外稳定计算，并上弦杆按压弯构件进行强度、平面内稳定和平面外稳定计算，并验算其刚度。验算其刚度。 1.1.计算内容计算内容8当弦杆侧向支承点间的距离为两倍节间当
10、弦杆侧向支承点间的距离为两倍节间长度，且两个节间杆件的内力不等时，长度，且两个节间杆件的内力不等时，平面外计算长度按下式取：平面外计算长度按下式取：支撑，l00.5l1N1较大的压力，取正号；较大的压力，取正号；N2较小的压力或拉力，拉力取负号。较小的压力或拉力，拉力取负号。斜平面斜平面支座斜杆、支座竖杆支座斜杆、支座竖杆l0=l其他腹杆其他腹杆l0=0.9l平面外平面外弦杆弦杆loy=l1支座斜杆、支座竖杆和其他腹杆支座斜杆、支座竖杆和其他腹杆loy=l（侧向支承点间距）侧向支承点间距）93.3.截面形式和填板要求截面形式和填板要求屋架上弦屋架上弦：平面外计算长度一般为平面内计算长度的两倍，
11、如无局：平面外计算长度一般为平面内计算长度的两倍，如无局部弯矩，故宜采用短肢相拼的部弯矩，故宜采用短肢相拼的T T形截面，形截面，iy/ix=2.62.9。支座斜杆：支座斜杆：因平面内和平面外计算长度相等，采用长肢相拼的因平面内和平面外计算长度相等，采用长肢相拼的T T形形截面比较合理。截面比较合理。如有较大的局部弯矩，可采用长肢相拼的如有较大的局部弯矩，可采用长肢相拼的T T形截面，以提高平面内形截面，以提高平面内的抗弯能力，此时的抗弯能力，此时iy/ix=0.751.0。其他腹杆其他腹杆：因因l0y=1.25l0 x，宜采用等肢角钢组成的型截面，宜采用等肢角钢组成的型截面，iy/ix=1.
12、31.5。单层厂房3.6.1概述3.2主体结构分析3.3主构件设计3.4柱间支撑设计3.5独立基础设计3.6.2屋架设计屋架设计3.6厂房屋盖设计厂房屋盖设计一、种类二、几何尺寸三、内力分析四、构件设计四、构件设计10屋架下弦屋架下弦：平面外计算长度一般很大，宜采用短肢相拼的：平面外计算长度一般很大，宜采用短肢相拼的T T形截面。形截面。计算长度范围内的垫板数不应少于计算长度范围内的垫板数不应少于2 2块。块。 与竖向支撑相连的竖腹杆宜采用等肢角钢组成的十与竖向支撑相连的竖腹杆宜采用等肢角钢组成的十字形截面，使节点连接不偏心；轴力特别小的腹杆也字形截面，使节点连接不偏心；轴力特别小的腹杆也可采
13、用单角钢。可采用单角钢。4060152040i(80i)IIII填板要求填板要求单层厂房3.6.1概述3.2主体结构分析3.3主构件设计3.4柱间支撑设计3.5独立基础设计3.6.2屋架设计屋架设计3.6厂房屋盖设计厂房屋盖设计一、种类二、几何尺寸三、内力分析四、构件设计四、构件设计115.5.节点设计节点设计一般要求一般要求各杆件的形心线应尽量与屋架几何轴线重合，并汇交于节点中心，各杆件的形心线应尽量与屋架几何轴线重合，并汇交于节点中心，考虑到施工方便，肢背到轴线的距离可取考虑到施工方便，肢背到轴线的距离可取5mm5mm的倍数；的倍数；对变截面弦杆，宜采用肢背平齐的连接方式，变截面的两部分形
14、对变截面弦杆，宜采用肢背平齐的连接方式，变截面的两部分形心线的中线应与屋架几何轴线重合；心线的中线应与屋架几何轴线重合；杆件甲形心线杆件乙形心线屋架轴线五、节点设计五、节点设计单层厂房3.6.1概述3.2主体结构分析3.3主构件设计3.4柱间支撑设计3.5独立基础设计3.6.2屋架设计屋架设计3.6厂房屋盖设计厂房屋盖设计一、种类二、几何尺寸三、内力分析四、构件设计12杆件端部宜采用直切，即切割面与轴线垂直杆件端部宜采用直切，即切割面与轴线垂直，为了减小节点板也为了减小节点板也可采用斜切。可采用斜切。(a)常用方法(b)允许方法(c)不允许方法杆件之间空隙不小于杆件之间空隙不小于20mm。 设
15、计步骤设计步骤选定节点板厚度选定节点板厚度计算焊缝长度计算焊缝长度确定节点板大小确定节点板大小五、节点设计五、节点设计单层厂房3.6.1概述3.2主体结构分析3.3主构件设计3.4柱间支撑设计3.5独立基础设计3.6.2屋架设计屋架设计3.6厂房屋盖设计厂房屋盖设计一、种类二、几何尺寸三、内力分析四、构件设计接点板厚度根据弦杆最大内力选用。接点板厚度根据弦杆最大内力选用。1320202020201015N1N2N3N4N5五、节点设计五、节点设计单层厂房3.6.1概述3.2主体结构分析3.3主构件设计3.4柱间支撑设计3.5独立基础设计3.6.2屋架设计屋架设计3.6厂房屋盖设计厂房屋盖设计一
16、、种类二、几何尺寸三、内力分析四、构件设计取杆件的最大内力取杆件的最大内力来（来（N3、N4、N5)计计算腹杆与节点板之间算腹杆与节点板之间的连接焊缝；的连接焊缝； 一般节点一般节点弦杆只需取二节间之弦杆只需取二节间之间的最大内力差（间的最大内力差（N1-N2）来计算弦杆与节点）来计算弦杆与节点板之间的连接焊缝板之间的连接焊缝 。杆件内力按分配系数分配给肢背焊缝和肢尖焊缝。杆件内力按分配系数分配给肢背焊缝和肢尖焊缝。 14内力分配系数内力分配系数角钢拼接形式角钢拼接形式K1K2等边角钢等边角钢0.70.3不等边角钢短肢相拼不等边角钢短肢相拼0.750.25不等边角钢长肢相拼不等边角钢长肢相拼0
17、.650.35五、节点设计五、节点设计单层厂房3.6.1概述3.2主体结构分析3.3主构件设计3.4柱间支撑设计3.5独立基础设计3.6.2屋架设计屋架设计3.6厂房屋盖设计厂房屋盖设计一、种类二、几何尺寸三、内力分析四、构件设计肢背：肢背：肢尖：肢尖：15五、节点设计五、节点设计单层厂房3.6.1概述3.2主体结构分析3.3主构件设计3.4柱间支撑设计3.5独立基础设计3.6.2屋架设计屋架设计3.6厂房屋盖设计厂房屋盖设计一、种类二、几何尺寸三、内力分析四、构件设计有集中荷载的节点有集中荷载的节点FN2N1N3N4te(0.61)t将节点板缩入角钢将节点板缩入角钢肢背（肢背（0.61.0t
18、），），并采取塞焊连接；并采取塞焊连接； 塞焊缝按两条塞焊缝按两条hf=t/2的角焊的角焊缝对待，其强度设计值乘以缝对待，其强度设计值乘以0.8的折减系数的折减系数 ；集中荷载集中荷载F由塞焊缝承担；上弦角钢肢尖焊缝承担弦杆内力差由塞焊缝承担；上弦角钢肢尖焊缝承担弦杆内力差N（=N1-N2）和由此产生的偏心力矩）和由此产生的偏心力矩Ne 。16五、节点设计五、节点设计单层厂房3.6.1概述3.2主体结构分析3.3主构件设计3.4柱间支撑设计3.5独立基础设计3.6.2屋架设计屋架设计3.6厂房屋盖设计厂房屋盖设计一、种类二、几何尺寸三、内力分析四、构件设计肢背塞焊缝肢尖角焊缝 f正面角正面角焊
19、缝焊缝的的强强度增大系数；度增大系数；e肢尖焊缝至杆件形心的距离。肢尖焊缝至杆件形心的距离。17拼接节点拼接节点(a) 上弦拼接节点FNeN安装螺栓trt+hf+5拼接角钢18(b) 下弦拼接节点连接横向水平支撑的螺栓孔tt+hf+5拼接角钢r19拼接件通常采用与弦杆相同的角钢截面。为了使拼接角钢与弦杆拼接件通常采用与弦杆相同的角钢截面。为了使拼接角钢与弦杆角钢贴紧，需要将拼接角钢的棱角截去角钢贴紧，需要将拼接角钢的棱角截去r；计算拼接角钢与弦杆的连接焊缝长度计算拼接角钢与弦杆的连接焊缝长度lw时，上弦杆按最大内力计时，上弦杆按最大内力计算，下弦杆按截面的抗拉强度算，下弦杆按截面的抗拉强度(f
20、A)计算；计算； 拼接角钢的长度拼接角钢的长度l2(lw+2hf)+弦杆杆端空隙；弦杆杆端空隙； 五、节点设计五、节点设计单层厂房3.6.1概述3.2主体结构分析3.3主构件设计3.4柱间支撑设计3.5独立基础设计3.6.2屋架设计屋架设计3.6厂房屋盖设计厂房屋盖设计一、种类二、几何尺寸三、内力分析四、构件设计计算上弦杆与节点板的焊缝时，假定节点荷载计算上弦杆与节点板的焊缝时，假定节点荷载F由上弦角钢肢背由上弦角钢肢背处的塞焊承担，角钢肢尖与节点板的连接焊缝按照上弦杆内力的处的塞焊承担，角钢肢尖与节点板的连接焊缝按照上弦杆内力的15%计算，且考虑它产生的偏心力矩。计算，且考虑它产生的偏心力矩
21、。 计算下弦杆与节点板的连接焊缝时，可按两侧下弦较大内力的计算下弦杆与节点板的连接焊缝时，可按两侧下弦较大内力的15%和两侧下弦内力差中的较大值计算和两侧下弦内力差中的较大值计算 。20h支座底板加劲肋锚栓垫板支座节点支座节点支座底板所需净面积的确定方法同柱脚底支座底板所需净面积的确定方法同柱脚底板。当采用混凝土排架柱时，底板的尺寸由板。当采用混凝土排架柱时，底板的尺寸由混凝土局部受压承载力确定，厚度一般取为混凝土局部受压承载力确定，厚度一般取为20mm；节点板的大小由杆件与节点板的连接焊缝节点板的大小由杆件与节点板的连接焊缝长度确定，下弦杆和支座底板间应留有不小长度确定，下弦杆和支座底板间应留有不小于下弦水平肢宽且不小于于下弦水平肢宽且不小于130mm的距离的距离h；加劲肋与节点板的垂直焊缝可假定其承担加劲肋与节点板的垂直焊缝可假定其承担支座反力的支座反力的25%计算，并考虑焊缝为偏心受计算，并考虑焊缝为偏心受力；加劲肋与底板的水平焊缝可按均匀传递力；加劲肋与底板的水平焊缝可按均匀传递支座反力计算。支座反力计算。 锚栓预埋于支承构件的混凝土中，常用锚栓预埋于支承构件的混凝土中，常用M20M24；底板上的锚栓孔直径一般为锚；底板上的锚栓孔直径一般为锚栓直径的栓直径的22.5倍，或开成倍，或开成U形缺口形缺口 。加劲肋21