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1、第9章 桁架及屋盖第九章第九章 桁架及屋盖桁架及屋盖桁架的外形、主要尺寸和腹杆体系桁架的外形、主要尺寸和腹杆体系屋盖的组成屋盖的组成 屋架的支撑系统屋架的支撑系统 屋盖设计的内容和屋架的内力计算屋盖设计的内容和屋架的内力计算桁架杆件的截面形式和节点板厚度桁架杆件的截面形式和节点板厚度桁架的节点设计和角钢间的填板桁架的节点设计和角钢间的填板支撑系统，内力计算，节点设计支撑系统，内力计算，节点设计 第9章 桁架及屋盖9 9.1.1 桁架的外形、主要尺寸和腹杆体系桁架的外形、主要尺寸和腹杆体系柱柱屋架屋架吊车梁吊车梁天窗架天窗架柱间支撑柱间支撑第9章 桁架及屋盖q桁架是指由直杆在端部相互连接而组成的
2、格桁架是指由直杆在端部相互连接而组成的格子式结构。子式结构。桁架中的杆件大部分情况下只受桁架中的杆件大部分情况下只受轴线拉力或压力。应力在截面上均匀分布，轴线拉力或压力。应力在截面上均匀分布，桁架用料经济，结构桁架用料经济，结构 的自重小，易于构成的自重小，易于构成各种外形以适应不同的用途各种外形以适应不同的用途 。q在工业与民用房屋建筑中，当跨度比较大时在工业与民用房屋建筑中，当跨度比较大时用梁作屋盖的承重结构是不经济的，这时都用梁作屋盖的承重结构是不经济的，这时都要用桁架要用桁架 。9.9.1.1.1 1 桁架的应用桁架的应用第9章 桁架及屋盖芬克式腹杆芬克式腹杆人字式腹杆人字式腹杆豪式腹
3、杆豪式腹杆人字式腹杆人字式腹杆再分式腹杆再分式腹杆人字式腹杆人字式腹杆交叉式腹杆交叉式腹杆三角形屋架三角形屋架梯形屋架梯形屋架平行弦屋架平行弦屋架9.9.1.1.2 2 桁架的外形及腹杆形式桁架的外形及腹杆形式第9章 桁架及屋盖 三角形屋架：适合于波形石棉瓦、瓦楞铁皮三角形屋架：适合于波形石棉瓦、瓦楞铁皮,坡度一般在坡度一般在1/31/31/2 1/2 梯形屋架：压型钢板和大型钢筋混凝土屋面板，梯形屋架：压型钢板和大型钢筋混凝土屋面板，坡度一般在坡度一般在1/21/21/81/8 1.1.满足使用要求：满足使用要求：9.9.1.1.3 3 确定桁架形式的原则确定桁架形式的原则第9章 桁架及屋盖
4、 2.2.受力合理：受力合理：1 1）弦杆：使各节间弦杆的内力相差不太大）弦杆：使各节间弦杆的内力相差不太大 。简支屋架外形与均布荷载下的抛物线简支屋架外形与均布荷载下的抛物线 形弯矩图接近时，各处弦杆内力才比形弯矩图接近时，各处弦杆内力才比 较接近。较接近。2 2）腹杆：应使长杆受拉短杆受压，且腹杆数）腹杆：应使长杆受拉短杆受压，且腹杆数 量宜少，腹杆总长度也应较小。量宜少，腹杆总长度也应较小。第9章 桁架及屋盖q 单向斜杆式：单向斜杆式：斜腹杆受拉斜腹杆受拉 竖腹杆受压竖腹杆受压 合理合理 斜腹杆受压斜腹杆受压竖腹杆受拉竖腹杆受拉不合理不合理 第9章 桁架及屋盖q再分式腹杆再分式腹杆减少受
5、压上弦节间尺寸，避减少受压上弦节间尺寸，避 免节间的附加弯矩也减少了上免节间的附加弯矩也减少了上 弦杆在屋架平面内的长比弦杆在屋架平面内的长比 。q交叉式腹杆交叉式腹杆主要用于可能从不同方向受力主要用于可能从不同方向受力 的支撑体系。的支撑体系。再分式腹杆再分式腹杆交叉式腹杆交叉式腹杆 第9章 桁架及屋盖 3.3.制造简单及运输与安装方便制造简单及运输与安装方便 杆件数量少，节点少，杆件尺寸划一及节杆件数量少，节点少，杆件尺寸划一及节 点构造形式划一。平行弦桁架最容易符合点构造形式划一。平行弦桁架最容易符合 上述要求。上述要求。4.4.综合技术经济效果好综合技术经济效果好 第9章 桁架及屋盖q
6、 三角形屋架下三角形屋架下弦下沉，弦杆交弦下沉，弦杆交角增大，方便制角增大，方便制造，屋架重心降造，屋架重心降低，提高了稳定低，提高了稳定性。性。q 可有效降低屋可有效降低屋架对支撑结构的架对支撑结构的推力。推力。根据不同的条件桁架形式可以有很多变化根据不同的条件桁架形式可以有很多变化第9章 桁架及屋盖 跨度跨度 L L工艺及使用要求工艺及使用要求 高度高度 H H经济、刚度、运输、坡度等经济、刚度、运输、坡度等 各种屋架中部高度：各种屋架中部高度：三角形屋架：三角形屋架：中部高度中部高度H(1/6H(1/61/4)L1/4)L 梯形屋架梯形屋架 ：中部高度中部高度H(1/10H(1/101/
7、6)L1/6)L 端部高度端部高度H H0 0(1.8(1.82.1m)2.1m)9.9.1.1.3 3桁架主要尺寸的确定桁架主要尺寸的确定第9章 桁架及屋盖屋盖结构屋盖结构 有檩体系有檩体系 无檩体系无檩体系 由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋盖支撑组成，有时还包括有天窗架盖支撑组成，有时还包括有天窗架和托架等构件和托架等构件 由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖支撑所组成支撑所组成 屋盖结构屋盖结构9 9.2 2 屋盖的组成屋盖的组成第9章 桁架及屋盖1 1、无檩体系、无檩体系 这是常用的一种做法。其做法是将大型屋面板直接这是常用的一种做法
8、。其做法是将大型屋面板直接放置在屋架或屋面梁上，屋架（屋面梁）放在柱子上。放置在屋架或屋面梁上，屋架（屋面梁）放在柱子上。这种做法的整体性好，刚度大，可以保证厂房的稳定这种做法的整体性好，刚度大，可以保证厂房的稳定性，而且构件大、类别少，数量少，施工速度快，便性，而且构件大、类别少，数量少，施工速度快，便于工业化施工，但要求施工吊装能力强。于工业化施工，但要求施工吊装能力强。第9章 桁架及屋盖2 2、有檩体系、有檩体系这种做法是将各种小型屋面板或瓦直接放在檩条上，檩条这种做法是将各种小型屋面板或瓦直接放在檩条上，檩条可以采用钢筋混凝土或型钢做成。可以采用钢筋混凝土或型钢做成。这种体系构件小、重
9、量轻、吊装容易，但构件数量多，施这种体系构件小、重量轻、吊装容易，但构件数量多，施工烦琐，工期长，多用在施工机械起吊能力较小的施工现工烦琐，工期长，多用在施工机械起吊能力较小的施工现场。场。檩条支承在屋架或屋面梁上。檩条支承在屋架或屋面梁上。有檩体系的整体刚度较差，有檩体系的整体刚度较差，适用于吊车吨位小的中小型适用于吊车吨位小的中小型 厂房厂房。第9章 桁架及屋盖（1）上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑 屋盖支撑包括上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、纵向水平支撑、屋盖支撑包括上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、纵向水平支撑、垂直支撑、纵向水平系杆、天窗架支撑等。垂直支撑、纵向水平系杆、天窗架
10、支撑等。构成构成：沿厂房跨度方向用交叉角钢、直腹杆和屋架上弦杆构成的水平沿厂房跨度方向用交叉角钢、直腹杆和屋架上弦杆构成的水平 桁架。桁架。作用作用：保证屋架上弦的侧向稳定性；增强屋盖的整体刚度；作为山墙保证屋架上弦的侧向稳定性；增强屋盖的整体刚度；作为山墙抗风柱的顶端水平支座，承受由山墙传来的风荷载和其他纵向水平荷抗风柱的顶端水平支座，承受由山墙传来的风荷载和其他纵向水平荷载，并传至厂房纵向柱列。载，并传至厂房纵向柱列。布置布置：当当屋盖为有檩体系，或屋盖为无檩体系，但屋面板与屋架的连屋盖为有檩体系，或屋盖为无檩体系，但屋面板与屋架的连接质量不能保证且抗风柱与屋架上弦连接，接质量不能保证且抗
11、风柱与屋架上弦连接，每一伸缩缝区段端部第一每一伸缩缝区段端部第一或第二柱间布置或第二柱间布置；当当设有天窗，且天窗通过厂房端部的第二柱间或通设有天窗，且天窗通过厂房端部的第二柱间或通过伸缩缝，过伸缩缝，应在第一或第二柱间的天窗范围内设置应在第一或第二柱间的天窗范围内设置，并在天窗范围内，并在天窗范围内沿纵向设置沿纵向设置13道通长的受压系杆，将天窗范围内各榀屋架与上弦横道通长的受压系杆，将天窗范围内各榀屋架与上弦横向水平支撑连系起来。向水平支撑连系起来。9 9.3 3 屋盖的支撑系统屋盖的支撑系统第9章 桁架及屋盖 上弦横向水平支撑布置上弦横向水平支撑布置第9章 桁架及屋盖（2）下弦横向水平支
12、撑下弦横向水平支撑构成构成：沿厂房跨度方向用交叉角沿厂房跨度方向用交叉角钢、直腹杆和屋架下弦杆构成的钢、直腹杆和屋架下弦杆构成的水平桁架水平桁架。作用作用：将山墙风荷载及纵向水平将山墙风荷载及纵向水平荷载传至纵向柱列；防止屋架下荷载传至纵向柱列；防止屋架下弦侧向振动。弦侧向振动。布置布置：当当屋架下弦设有悬挂吊车，屋架下弦设有悬挂吊车，或厂房内有较大振动，或山墙风或厂房内有较大振动，或山墙风荷载通过抗风柱传至屋架下弦，荷载通过抗风柱传至屋架下弦，应在每一伸缩缝区段两端的第一应在每一伸缩缝区段两端的第一或第二柱间设置或第二柱间设置，宜与上弦横向，宜与上弦横向水平支撑设置在同一柱间。水平支撑设置在
13、同一柱间。下弦横向水平支撑布置下弦横向水平支撑布置第9章 桁架及屋盖屋盖屋盖支撑支撑第9章 桁架及屋盖（3）纵向水平支撑纵向水平支撑构成构成：由交叉角钢、直杆和屋架下弦第一节间组成的纵向水平桁架由交叉角钢、直杆和屋架下弦第一节间组成的纵向水平桁架。作用作用：加强屋盖结构的横向水平刚度；保证横向水平荷载的纵向分布，加强屋盖结构的横向水平刚度；保证横向水平荷载的纵向分布，加强厂房的空间工作；保证托架上弦的侧向稳定。加强厂房的空间工作；保证托架上弦的侧向稳定。布置布置：当当设有软钩桥设有软钩桥式吊车且厂房高度大、式吊车且厂房高度大、吊车起重量较大，吊车起重量较大，应应在屋架下弦端节间沿在屋架下弦端节
14、间沿厂房纵向通长或局部厂房纵向通长或局部设置一道设置一道；当当已设有已设有下弦横向水平支撑时，下弦横向水平支撑时，为保证厂房空间刚度，为保证厂房空间刚度，应尽可能与横向水平应尽可能与横向水平支撑连接支撑连接，以形成封，以形成封闭的水平支撑系统。闭的水平支撑系统。纵向水平支撑布置纵向水平支撑布置第9章 桁架及屋盖（4）垂直支撑垂直支撑构成构成：由角钢杆件与屋架直腹杆组成的垂直桁架，形式为十字交叉形由角钢杆件与屋架直腹杆组成的垂直桁架，形式为十字交叉形或或W形。形。作用作用：保证屋架受荷后在平面外的稳定；传递纵向水平力。保证屋架受荷后在平面外的稳定；传递纵向水平力。布置布置：应应与下弦横向水平支撑
15、布置在同一柱间内。与下弦横向水平支撑布置在同一柱间内。当当厂房跨度小于厂房跨度小于18m且无天窗时，一般可不设垂直支撑和水且无天窗时，一般可不设垂直支撑和水平系杆；平系杆；当当厂房跨度厂房跨度1830m、屋架间距为、屋架间距为6m、采用大型屋面板时，、采用大型屋面板时，应在每一伸缩缝区段端部的第一或第二柱间，屋架跨中设置应在每一伸缩缝区段端部的第一或第二柱间，屋架跨中设置一道垂直支撑；一道垂直支撑；当当屋架跨度大于屋架跨度大于30m时，应在每一伸缩缝区段端部的第一或时，应在每一伸缩缝区段端部的第一或第二柱间，屋架跨度第二柱间，屋架跨度1/3左右的节点处设置两道垂直支撑。左右的节点处设置两道垂直
16、支撑。第9章 桁架及屋盖 垂直支撑和水平系杆布置图垂直支撑和水平系杆布置图第9章 桁架及屋盖（5）水平系杆水平系杆构成构成：分为上弦水平系杆和下弦水平系杆分为上弦水平系杆和下弦水平系杆。作用作用：上弦水平系杆是为保证屋架上弦或屋面梁受压翼缘的侧向稳定；上弦水平系杆是为保证屋架上弦或屋面梁受压翼缘的侧向稳定；下弦水平系杆是为防止在吊车或有其它水平振动时屋架下弦侧向颤动。下弦水平系杆是为防止在吊车或有其它水平振动时屋架下弦侧向颤动。布置布置：当当屋盖设置垂直支撑时，未设置垂直支撑的屋架间，在相应于屋盖设置垂直支撑时，未设置垂直支撑的屋架间，在相应于垂直支撑平面内的屋架上弦和下弦节点处，设置通长的水平系杆。垂直支撑平面内的屋架上弦和下弦节点处，设置通长的水平系杆。刚性系杆（压杆）刚性系杆（压杆）：凡设在屋架端部主要支承节点处和屋架上弦：凡设在屋架端部主要支承节点处和屋架上弦屋脊节点处的通长水平系杆，均应采用刚性系杆；当屋架横向水屋脊节点处的通长水平系杆，均应采用刚性系杆；当屋架横向水平支撑设在伸缩缝区段两端的第二柱间内时，第一柱间内的水平平支撑设在伸缩缝区段两端的第二柱间内时，第一柱间内的水
