【文章內(nèi)容簡介】 構(gòu) 第七章 單層廠房結(jié)構(gòu) ◆ 垂直支撐 (圖 ) 無論有檁屋蓋或無檁屋蓋，通常均應(yīng)設(shè)置垂宜支撐。屋架的垂宜支撐應(yīng)與上、下弦橫向水平支撐設(shè)置在同一柱間。 對三角形屋架的垂直支撐，當屋架跨度 ≤18m時，可僅在跨度中央設(shè)置一道；當跨度 18m時，宜設(shè)置兩道 (在跨度1/3左右處各一道 )。 對梯形屋架、人字形屋架或其他端部有一定高度的多邊形屋架，必須在屋架端部設(shè)置垂宜支撐，此外尚應(yīng)按下列條件設(shè)置中部的垂宜支撐：當屋架跨度 ≤30m時，可僅在屋架跨中布置一道垂直支撐，當跨度 ＞ 30m時，則應(yīng)在跨度 l/3左右的豎桿平面內(nèi)各設(shè)一道垂直支撐；當有天窗時，宜設(shè)置在天窗側(cè)腿的下面。若屋架端部有托架時，就用托架等代替，不另設(shè)端部垂直支撐。 設(shè)計 鋼結(jié)構(gòu) 第七章 單層廠房結(jié)構(gòu) 對多豎桿和三支點式天窗架，當其寬度 ＞ 12m時，尚應(yīng)在中央豎桿平面內(nèi)增設(shè)一道。 圖 垂直支撐的布置和形式 6000 L≤30m (a) L＞ 30m L＜ 12m (b) L≤18m (c) L＞ 18m (d) 6000 ＞3600 (e) 2400 ~3600 (g) 6000 ＜2400 (f) 12023 2400 ~3600 (h) 設(shè)計 鋼結(jié)構(gòu) 第七章 單層廠房結(jié)構(gòu) 作用 ：為了支持未連支撐的平面屋架和天窗架，保證其穩(wěn)定和傳遞水平力。 布置原則 ：屋架上弦平面內(nèi)，對無檁體系，在屋脊處和屋架端部處；對有檁體系，在縱向天窗下的屋脊處。 屋架下弦平面內(nèi)，當屋架間距為 6m時，應(yīng)在屋架端部處、下弦桿有彎拆處、與柱剛接的屋架下弦端節(jié)間受壓但未設(shè)縱向水平支撐的節(jié)點處、跨度 ＞ 18m的芬克式屋架的主斜桿與下弦相交的節(jié)點處等部位設(shè)置。 ◆ 系桿 設(shè)計 鋼結(jié)構(gòu) 第七章 單層廠房結(jié)構(gòu) 設(shè)計： 設(shè)計時分為 剛性系桿 (既能受拉又能受壓 )和柔性系桿 (只能受拉 ) 。屋架主要支承節(jié)點處的系桿，屋架上弦脊節(jié)點處的系桿均宜用 剛性系桿 ，當橫向水平支撐設(shè)置在房屋溫度區(qū)段端部第二個柱間時，第一個柱間的所有系桿均為剛性系桿，其他情況的系桿可用 柔性系桿 。 當屋架間距 ≥12m時，將水平支撐全部布置在上弦平面內(nèi)并利用檁條作為支撐體系的壓桿和系桿，而作為下弦側(cè)向支承的系桿可用支于檁條的隅撐代替。 設(shè)計 鋼結(jié)構(gòu) 第七章 單層廠房結(jié)構(gòu) （ 3）支撐桿件的計算 支撐中的交叉斜桿以及柔性系桿按拉桿設(shè)計；非交叉斜桿、弦桿、橫桿以及剛性系桿按照壓桿設(shè)計。 對于如圖 ，通常將斜腹桿視為柔性桿件，只能受拉，不能受壓。因而 ,受壓桿件退出工作 ,如圖 ，每節(jié)間只有受拉的斜腹桿參與工作。 圖 支撐桁架桿件的內(nèi)力計算簡圖 W/2 W W W W W W W W/2 W/2 W W W W W W/2 (a) (b) 設(shè)計 鋼結(jié)構(gòu) 第七章 單層廠房結(jié)構(gòu) 簡支屋架設(shè)計 屋架的內(nèi)力分析 (1)基本假定 假定節(jié)點處的所有桿件軸線在同一平面內(nèi)相交于一點 (節(jié)點中心 )，而且各節(jié)點均為理想鉸接。荷載集中作用于節(jié)點 (屋架作用有節(jié)間荷載時，可將其分配到相鄰的兩個節(jié)點 )。即 簡化為桁架 。 設(shè)計 鋼結(jié)構(gòu) 第七章 單層廠房結(jié)構(gòu) （ 2)局部彎矩的處理方法 節(jié)間荷載引起的局部彎矩，一般采用簡化計算。 當屋架上弦桿有節(jié)間荷載作用時，上弦桿的局部彎矩可近似地采用：端節(jié)間的正彎矩取 ,其他節(jié)間的正彎矩和節(jié)點負彎短 (包括屋脊節(jié)點 )取 ， M0為將相應(yīng)弦桿節(jié)間作為單跨簡支梁求得的最大彎矩。 圖 局部彎矩作用的計算簡圖 設(shè)計 鋼結(jié)構(gòu) 第七章 單層廠房結(jié)構(gòu) (3) 荷載組合 與柱鉸接的屋架應(yīng)考慮下列荷載作用情況： 第一是 全跨荷載 ：所有屋架都應(yīng)進行全跨滿載時的內(nèi)力計算。即全跨永久荷載 +全跨屋面活荷載或雪荷載 (取兩者的較大值 )+全跨積灰荷載 +懸掛吊車荷載。有縱向天窗時，應(yīng)分別計算中間天窗處和天窗端壁處的屋架桿件內(nèi)力。 第二是 半跨荷載： 全跨永久荷載 +半跨屋面活荷載 (或半跨雪荷載 )+半跨積灰荷載 +懸掛吊車荷載。采用大型混凝土屋面板的屋架，尚應(yīng)考慮安裝時可能的半跨荷載：屋架及天窗架(包括支撐 )自重 +半跨屋面板重 +半跨屋面活荷載。采用半跨荷載是考慮到有可能會引起腹桿內(nèi)力 “ 變號 ” 。 設(shè)計 鋼結(jié)構(gòu) 第七章 單層廠房結(jié)構(gòu) 第三是對輕質(zhì)屋面材料的屋架，一般應(yīng)考慮負風(fēng)壓的影響。即當屋面永久荷載 (荷載分項系數(shù)取為 )小于負風(fēng)壓(荷載分項系數(shù)取為 )時，屋架的受拉桿件在永久荷載與風(fēng)荷載聯(lián)合作用下可能受壓。求其內(nèi)力時，可假定屋架兩端支座的水平反力相等。一般的做法是：只要負風(fēng)壓的豎向分力大于永久荷載，即認為屋架的拉桿將反號變?yōu)閴簵U，但此壓力不大，將其長細比控制不超過 250即可，不必計算風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力。 第四是輕屋面的廠房 ,當?shù)踯嚻鹬亓枯^大 (Q≥300kN)應(yīng)考慮按框架分析求得的柱頂水平力是否會使弦內(nèi)力增加或引起下弦內(nèi)力變號。 設(shè)計 鋼結(jié)構(gòu) 第七章 單層廠房結(jié)構(gòu) 桿件的計算長度和容許長細比 (1)桿件的計算長度 ◆ 桁架平面內(nèi) 弦桿、支座斜桿和支座豎桿取 ；其他受壓腹桿，取 。 0xll?0x ◆ 桁架平面外 原則上，屋架弦桿在平面外的計算長度，應(yīng)取側(cè)向支承點間的距離。 上弦：有檁屋蓋中，通常 ,檁條可視為屋架弦桿的支撐點。在無檁屋蓋中，大型屋面板能起一定的支撐作用，一般取 2塊屋面板的寬度，但不大于 。 設(shè)計 鋼結(jié)構(gòu) 第七章 單層廠房結(jié)構(gòu) 下弦：視有無縱向水平支撐，取縱向水平支撐節(jié)點與系桿或系桿與系桿間的距離。 腹桿：因節(jié)點在桁架平面外的剛度很小，對桿件沒有什么嵌固作用，故所有腹桿均取 。 ◆ 斜平面 支座斜桿和支座豎桿取 ，其他取 。 ll ?0yll?0 ?設(shè)計 鋼結(jié)構(gòu) 第七章 單層廠房結(jié)構(gòu) 圖 桁架弦桿的計算長度 (a）桁架桿件在桁架平面內(nèi)的計算長度； (b) 桁架桿件在桁架平面外的計算長度； lox= (a) l2 l1 (b) 圖 側(cè)向支撐點間壓力有 變化的弦桿平面外計算長度 N2 N1 l1 圖 壓力有變化的受壓腹桿 平面外計算長度 (a) (b) l 1 設(shè)計 鋼結(jié)構(gòu) 第七章 單層廠房結(jié)構(gòu) ◆ 其他 如桁架受壓弦桿側(cè)向支承點間的距離為兩倍節(jié)間長度，且兩節(jié)間弦桿內(nèi)力不等時，該弦桿在桁架平面外的計算長度按下式計算： ???????? ??1210 NNll 但不小于 2N式中 : —— 較大的壓力，計算時取正值； —— 較小的壓力或拉力，計算時壓力取正值，拉力取負值。 1 桁架再分式腹桿體系的受壓主斜桿 [見圖 (a)] ，在桁架平面外的計算長度也按上式確定 (受拉主斜桿仍取 l1)。在桁架平面內(nèi)的計算長度則采用節(jié)點中心間距離。 (2)桿件的容許長細比 具體規(guī)定見軸心受力構(gòu)件一章。 設(shè)計 鋼結(jié)構(gòu) 第七章 單層廠房結(jié)構(gòu) 桿件的截面形式 原則上應(yīng)考慮構(gòu)造簡單、施工方便、易于連接，取材容易等要求。對軸心受壓桿件，宜使桿件對兩個主軸有相近的穩(wěn)定性。 (1)單壁式屋架桿件的截面形式 通常采用由兩個角鋼組成的 T形截面或十字形截面。受力較小的次要桿件可采用單角鋼。如今，很多情況可用 H型鋼剖開而成的 T型鋼來代替雙角鋼組成的 T形截面。 圖 單壁式屋架桿件角鋼截面 x x y y x x y y x x y y x x y y x x y y x x y y x x y y x x y y ly=（ ~） lx ly=（ ~） lx ly=（ ~） lx ly=（ ~） lx ly=（ ~） lx ly=（ ~） lx (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) 設(shè)計 鋼結(jié)構(gòu) 第七章 單層廠房結(jié)構(gòu) (2)雙壁式屋架桿件的截面形式 屋架跨度較大時，弦桿等桿件較長，單榀屋架的橫向剛度比較低。為保證安裝時屋架的側(cè)向剛度 ,對跨度 ≥42m的屋架宜設(shè)計成雙壁式。其中由雙角鋼組成的雙壁式截面可用于弦桿和腹桿，橫放的 H型鋼可用于大跨度重型雙壁式屋架的弦桿和腹桿。 圖 雙壁式屋架桿件的截面 (a) (b) (c) 設(shè)計 鋼結(jié)構(gòu) 第七章 單層廠房結(jié)構(gòu) (3)雙角鋼桿件的填板 雙角鋼組成 T形或十字形截面，桿件 按實腹式桿件計算 。 為了保證兩個角鋼共同工作，必須每隔一定距離在兩個角鋼間加設(shè)填板，使它們之間有可靠連接。 圖 桁架桿件中的填板 (a) l1 l1 1 1 50~80 15~20 l1 l1 1 1 10~15 (b) 設(shè)計 鋼結(jié)構(gòu) 第七章 單層廠房結(jié)構(gòu) 填板的寬度：一般取 50～ 80mm；填板的長度：對 T形截面應(yīng)比角鋼肢伸出 10～ 20mm，對十字形截面則從角鋼肢尖縮進 10～ 15mm，以便于施焊。填板的厚度與桁架節(jié)點板相同。 填板的間距：對壓桿 l1≤40i1，拉桿 l1≤80i1，在 T形截面中，i1為一個角鋼對平行于填板自身形心軸的回轉(zhuǎn)半徑；在十字形截面中， i1為一個角鋼的最小回轉(zhuǎn)半徑，填板應(yīng)沿兩個方向交錯放置。在壓桿的桁架平面外計算長度范圍內(nèi)，至少應(yīng)設(shè)置兩塊填板。 設(shè)計 鋼結(jié)構(gòu) 第七章 單層廠房結(jié)構(gòu) 桿件的截面選擇 (1)一般原則 ◆ 優(yōu)先選用肢寬而薄的板件或肢件組成截面 ,但受壓構(gòu)件應(yīng)滿足局部穩(wěn)定的要求。板件或肢件的最小厚度為 5mm，對小跨度屋架可用到 4mm。 ◆ 角鋼桿件或 T型鋼的懸伸肢寬不得小于 45mm。直接與支撐或系桿相連的最小肢寬，應(yīng)根據(jù)連接螺栓的直徑 d而定。垂直支撐或系桿如連接在預(yù)先焊于桁架豎腹桿及弦桿的連接板上時，則懸伸肢寬不受此限。 ◆ 屋架節(jié)點板 (或 T型鋼弦桿的腹板 )的厚度，可根據(jù)下表取用。 設(shè)計 鋼結(jié)構(gòu) 第七章 單層廠房結(jié)構(gòu) ◆ 跨度較大的桁架 (例如 ≥24m)與柱鉸接時，弦桿宜在半跨內(nèi)改變一次。變截面位置宜在節(jié)點處或其附近。改變截面的做法通常是變肢寬而保持厚度不變。 ◆ 同一屋架的型鋼規(guī)格不宜太多。 ◆ 當連接支撐等的螺栓孔在節(jié)點板范圍內(nèi)且距節(jié)點板邊緣距離 ≥100mm時，計算桿件強度可不考慮截面的削弱。 ◆ 單面連接的單角鋼桿件，需要考慮偏心的影響。 注： 節(jié)點板鋼材為 Q345鋼或 Q390 鋼、 Q420 鋼時，節(jié)點板厚度可按表中數(shù)值適當減?。? 本表適用于腹桿端部用側(cè)焊縫連接的情況； 無豎腹桿相連且自由邊無加勁肋加強的節(jié)點板，應(yīng)將受壓腹桿內(nèi)力乘以 。 22 20 18 16 14 12 10 10 支座節(jié)點板厚度（ mm） 20 18 16 14 12 10 8 6~8 中間節(jié)點板厚度（ mm） 1771~3090 1291~1770 911~1290 681~910 511~680 291~510 171~290 ≤170 梯形、人字形屋架腹桿最大內(nèi)力或三角形屋架弦桿端節(jié)間內(nèi)力（ kN） Q235鋼單壁式焊接屋架節(jié)點板厚度選用表 設(shè)計 鋼結(jié)構(gòu) 第七章 單層廠房結(jié)構(gòu) (2)桿件的截面選擇 具體計算方法見軸心受力構(gòu)件一章。 鋼桁架的節(jié)點設(shè)計 (1)節(jié)點設(shè)計的一般要求 ①原則上，桁架應(yīng)以桿件的形心線為軸線并在節(jié)點處相交于一點。為了制作方便， 通常取角鋼背或 T型鋼背至軸線的距離為 5mm的倍數(shù)。 ② 當沿長度弦桿截面有改變時，一般將拼接處兩側(cè)弦桿表面對齊，此時宜采用受力較大的桿件形心線為軸線，如圖7318 。當兩側(cè)形心線偏移的距離 e不超過較大弦桿截面高度的 5％ 時，可不考慮此偏心影響。 設(shè)計 鋼結(jié)構(gòu) 第七章 單層廠房結(jié)構(gòu) 當偏心距離 e超過上述值，或者由于其他原因使節(jié)點處有較大偏心彎矩時 ,應(yīng)將此彎矩根據(jù)線剛度分配于各桿。計算公式為： ??? iii KKMMMiK 式中 —— 節(jié)點偏心彎短； —— 所計算桿件線剛度； —— 匯交于節(jié)點的各桿件線剛度之