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第1章 普通钢屋架1

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《钢结构设计原理》课程教学大纲

《钢结构设计原理》课程教学大纲

《钢结构设计原理》课程教学大纲本科四年制《土木工程专业》适用（48学时）一、课程的目的和任务本课程是一门专业基础课，讲授钢结构的基本设计理论和方法。

课程的目的是培养学生掌握钢结构的特点、基本设计理论和方法，具有设计钢结构基本构件及其连接的能力。

二、课程的基本要求1．要求学生根据结构的具体设计条件、工作环境和不同种类钢材的性能，正确地选用钢材，并提出相应的性能指标要求。

2．要求学生掌握焊接和螺栓连接的特点，能正确地选用合理的连接方法，并准确地设计连接。

3．要求学生掌握钢结构基本受力构件（轴心受力构件、受弯构件、拉弯和压弯构件）的计算理论、设计方法和构造要求。

三、课程的安排说明本课程讲授过程中要求条理清楚、重点突出；结合多媒体教学，讲授实际工程中基本构件的设计和构造措施，增加学生的感性认识。

四、课程内容第一章绪论1. 钢结构的特点和目前钢结构的应用领域。

2. 钢结构的设计方法。

3. 钢结构发展过程中存在的问题和最新发展动态。

第二章钢结构的材料1.钢结构所用钢材的要求。

2.钢材的塑性破坏和脆性破坏两种破坏形式。

3.钢材的主要性能、影响钢材性能的主要因素。

4.复杂应力状态下钢材的屈服条件。

5.钢材的种类和钢材的规格。

第三章钢结构的连接1. 钢结构的连接方法以及各种连接方法的特点。

2. 焊缝的形式以及不同形式焊缝连接的构造要求和计算方法。

3. 焊接残余应力和残余变形产生的原因以及减少焊接残余应力和残余变形的措施。

4. 螺栓连接的构造要求、工作性能和计算方法。

第四章轴心受力构件1. 轴心受力构件的强度计算。

2. 轴心受压构件的屈曲形式、整体稳定的概念以及整体稳定的计算。

3. 轴心受压构件的局部稳定的概念以及局部稳定的计算。

4. 实腹式和格构式轴心受力构件的截面设计。

5. 轴心受力构件典型柱头和柱脚的设计。

第五章 受弯构件1. 受弯构件强度和刚度的计算。

2. 梁的整体稳定的概念、影响梁的整体稳定的因素以及整体稳定的计算。

钢屋架设计

钢屋架设计
为了保证两个角钢组成的杆件共同作用，应在两角钢 相并肢之间每隔一定距离设置垫板，并与角钢焊接 （图1.25)。垫板厚度与节点板相同，宽度一般取 50~80 mm,长度比角钢肢宽大15~20 mm，以便 于与角钢焊接。
1.3.2屋架杆件设计
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垫板间距在受压杆件中不大于40 i ，在受拉杆件中不 大于80 i 。在T形截面中， i 为一个角钢对平行于垫 板的形心轴1-1的回转半径（图1.25a），在十字形 截面中，为一个角钢的最小回转半径（图1.25b)。在 杆件的计算长度范围内至少设置两块垫板。
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梯形屋架（图 1.16b）受力情况较三角形好，腹杆较短， 与柱子的连接既可做成刚接，也可做成铰接。这种屋架一 般用于屋面坡度较小的屋盖结构中，是工业厂房屋盖结构 的最常用形式。
1.3.1屋架形式选择
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矩形屋架（图 1.16c）的上、下弦平行，腹杆长度相等，杆 件类型少，节点构造统一，便于制造，但弦杆内力分布不 均匀，这种形式一般用于托架或支撑体系中。
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曲拱形屋架（图 1.16d)的外形与简支梁承受均布荷载的弯 矩图最为接近，作为简支结构受力最合理，但弦杆的曲线 形制造复杂，如改为折线形则较好，这种屋架用于有特殊 要求的房屋中。
1.3.1屋架形式选择
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2.腹杆体系 三角形屋架的腹杆体系有单斜杆式、人字式和芬克式。 单斜杆式（图1.17a）中较长的斜杆受拉，较短的竖杆 受压，比较经济。人字式（图1.17b)的腹杆数较少， 节点少，构造简便。芬克式（图1.17c）的腹杆受力合 理，还可分为两榀较小的桁架运输。
1.3.2屋架杆件设计
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当有节间荷载作用时，为提高上弦在屋架平面内的抗 弯能力，宜采用不等肢角钢长肢相并的T形截面（图 1.24c）。

钢屋盖结构的组成和分类

钢屋盖结构的组成和分类
④ 节点构造要简单合理、易于制造。 ⑤ 对于设有天窗或悬挂式起重运输设备的房屋， 还要配合天窗的尺寸和悬挂吊点的位置来划分节间和 布置腹杆。
2.3 屋架的主要尺寸
(1) 屋架的跨度主要是根据工艺和建筑要求来确定， 普通钢屋架常见跨度为18m、21m、24m、27m、30m、 36m等。
钢屋架计算跨度的确定：简支于柱顶的钢屋架， 其计算跨度取决于屋架支反力间的距离。如图4所示。
图5 无檩屋盖支撑布置示例
(a) 上弦横向水平支撑布置；(b) 下弦横向与纵向水平支撑布置； (c) 天窗架上弦横向水平支撑；
(d) 屋架支座与跨中垂直支撑;(e) 天窗架侧竖杆垂直支撑
3.3 支撑的计算和构造
当荷载反向作用时(如风荷载反向作用)，斜腹杆 受力变更，仍是一根参加受力工作，另一根弯扭屈曲 而退出工作。支撑和刚性系杆按压杆计算，采用双角 钢组成十字形或T形截面。
纵向天窗则需单独设置天窗架，常见的几种天 窗架形式如图2。
图1 装配式钢筋混凝土单层厂房结构
图2 天窗架的形式
1.2 分类
根据屋面材料和屋面结构布置情况的不同，钢 屋盖可分为无檩屋盖和有檩屋盖两种(图3)。
当屋面材料采用预应力大型屋面板时，屋面荷 载可通过大型屋面板直接传给屋架，这种屋盖体系 称为无檩屋盖；
(2) 屋架的高度取决于经济、刚度要求和运输界限 等三个方面，同时又和屋面坡度密切相关，有时还受 到建筑要求的限制。
屋架高度确定的主要程序： ①根据屋架的形式和设计经验确定出屋架的端部高度； ②按屋面材料对屋面坡度的要求确定出屋架的跨中高 度； ③综合考虑其他各影响因素，最后确定屋架的高度。
当屋架的外形和主要尺寸(跨度、高度)都确定之 后，桁架各杆的几何长度即可根据三角函数或投影关 系求得。

建筑钢结构课程设计-跨度为24m

建筑钢结构课程设计-跨度为24m

建筑钢结构课程设计-跨度为24m建筑钢结构课程设计题⽬：普通梯形钢屋架（1 ）—1 3 学⽣姓名：学院：班级：指导教师：摘要通过课程设计，对屋盖结构的整体构造和组成有⼀个全⾯的了解，对⽀撑体系在结构中的作⽤和重要性有⼀定的理解。

运⽤以前各章学习到的基本理论、基本知识和基本计算技能，掌握普通钢屋架的设计，打到能绘制施⼯图的要求。

本次设计包括单层单跨⼚房钢屋盖⽀撑布置；计算杆件内⼒；杆件设计；节点设计等内容。

⽬录1、设计资料 01.1结构形式 (3)1.2屋架形式及选材 (3)1.3荷载标准值（⽔平投影⾯计） (3)2、⽀撑布置 (4)2.1桁架形式及⼏何尺⼨布置 (4)2.2桁架⽀撑布置如图 (4)3、荷载计算 (5)4、内⼒计算 (5)5、杆件设计 (8)5.1上弦杆 (8)5.2下弦杆 (9)5.3端斜杆A B (9)5.4 腹杆 (11)5.5 其余各杆件的截⾯ (11)6、节点设计 (12)6.1下弦节点“B” (12)6.2上弦节点“B” (13)6.3⽀座节点“A” (14)参考⽂献 (17)11、设计资料1.1、结构形式某⼚房跨度为 24m，总长 54m，柱距 6m，采⽤梯形钢屋架、1.5×6.0m预应⼒混凝⼟⼤型屋⾯板，屋架铰⽀于钢筋混凝⼟柱上，上柱截⾯400×400，混凝⼟强度等级为 C25，屋⾯坡度为i 1 : 10 。

地震设防烈度为 7 度.1.2、屋架形式及选材屋架跨度为 24m，屋架形式、⼏何尺⼨及内⼒系数如附图所⽰。

屋架采⽤的钢材及焊条为：设计⽅案采⽤ 235 钢，焊条为E43 型。

1.3、荷载标准值（⽔平投影⾯计）永久荷载：SBS 改性沥青油毡防⽔层0.4 KN/m220 厚⽔泥砂浆找平层0.4 KN/m210 厚⽔泥珍珠岩保温层0.4 KN/m2冷底⼦油隔汽层0.05 KN/m2混凝⼟⼤型屋⾯板（包括灌浆） 1.4 KN/m2可变荷载：屋⾯活荷载(或雪荷载) 0.6KN/m2积灰荷载标准值0.5 KN/m2 22、⽀撑布置2.1 桁架形式及⼏何尺⼨布置如下图 2.1、2.2、2.3 所⽰图 2.124 ⽶跨屋架⼏何尺⼨图 2.2 24 ⽶跨屋架全跨单位荷载作⽤下各杆件的内⼒值2.2 桁架⽀撑布置桁架形式及⼏何尺⼨在设计任务书中已经给出，桁架⽀撑布置如图 1.1 所⽰，布置下弦纵向⽔平⽀撑。

钢结构设计原理第章钢结构的特点应用和发展

钢结构设计原理第章钢结构的特点应用和发展

-A b (f)
GB 50017-2003
-B b (f)
Q235 -C
-D
-A
-B
Q345
-C
(390、420)
-D
-E
（2）对结构承载能力的认识
从构件
整体
从弹性
弹塑性
应力蒙皮效应
计算手段的改进
（3）新型结构形式
— 高强钢索 — 钢和混凝土组合结构、混合结构 — 杂交结构 （索、拱配合）
钢结构的缺点有：
（1）钢材耐腐蚀性能差，维护费用高。 （2）耐热但不耐火
150℃时强度无变化，600 ℃时强度约为0。
1.1.2 钢结构的应用
（1）大跨度钢结构 钢屋架 网架、网壳结构 悬索结构 拱架结构 桥梁结构
国家体育场
国家体育场 建筑体形上 像鸟巢。可 容纳8万人。 平面为椭圆 形,长轴 340m短轴 292m。屋 盖中间有 146m×76 m的开口， 这部分将设 计成开合屋 盖。采用加 肋薄壁箱形 截面.总用钢 量达16万t 。
＊几何不变 ＊在外载作用下保持稳定性承载力和刚度
○ 跨越式结构 跨越地面上的一定空间，包括桥梁和单层房屋结构。 ○ 高耸结构 从地面向上发展的结构，包括高层房屋、塔架和桅 杆结构。
1.4 钢结构设计方法
1.4.1钢结构的概率极限状态
（1）承载能力极限状态 对应于结构或结构构件达到最大承载能力或出现不适于继续
总用钢量26000t，钢筋混 凝土核心筒，外框钢骨混凝 土及钢柱。
上海金茂大厦
金茂大厦是由中国上海 对外贸易中心股份有限 公司独家投资5.6亿美元 建设的一座88层的超高 层大厦，建筑高度 420.5米，建筑面积 28.9万平方米，于1998 年8月28日竣工。

大跨度建筑屋盖结构1

大跨度建筑屋盖结构1
梁端部高度：一般不小于６０ｃｍ 双坡度的屋面坡度：1/8~1/12 梁截面高度：单坡梁h=(1/18~1/12)l 双坡梁h=(1/14~1/6)l 梁腹厚度：6~10cm
第三章 桁架结构
第一节 桁架的结构特点与优缺点
受力特点
开封县温泉游泳馆
宽141米
湖南国际会展中心
湖南国际会展中心
广泛用于工业厂房和体育馆等
第二节 门式刚架的类型与构造
类型
1.从连接方式分：无铰刚架、两铰刚架、三铰刚架
无铰刚架：超静定刚架，结构刚度大，但地基有不均匀 沉降时，将使结构产生附加内应力 有铰刚架：静定刚架，地基有不均匀沉降时，对结构不 会产生附加内应力，但跨度大时，刚度较差，一般用于 小跨度（12m）和基础较差的情况
屋架选型的一般原则
1、跨度36米以上：钢屋架 有侵蚀性介质：不宜采用钢结构 2、跨度36米以下：预应力钢筋混凝土屋架 18~24米：可选普通钢筋混凝土屋架 3、18米以下：钢筋混凝土组合屋架 4、相对湿度大于75%，或有侵蚀性介质：不宜 选用木屋架和钢屋架
第四章 拱结构
第一节 拱的结构特点与优缺点
钢筋混凝土门式刚架 梁高可按连续梁确定，一般取跨度的 1/15~1/20，但不宜小于250mm； 柱底截面高度一般不小于300mm，柱顶 截面高度则为600~900mm。 梁柱截面为等宽，一般应大于柱高的 1/20，且不小于200mm. 门式钢架的纵向柱高距一般为6m； 横向跨度以米为单位取整数，一般以3m 为模数，如15m、18m、21m、24m等。
钢刚架结构 钢刚架结构分为实腹式和格构式两种。 实腹式钢架适用于跨度不很大的结构， 常做成两铰式结构。当为两铰或三铰刚 架时，构件应为变截面。 实腹式刚架的横梁高度一般可取为跨度 的1/12~1/20。 格构式刚架结构的适用范围较大，有刚 度大、耗钢省等优点。 跨度较小时可采用三铰式结构，跨度较 大时可采用两铰式或无铰结构。格构式 刚架的梁高可取跨度的1/15~1/20。

屋面钢结构施工方案

鼓风机房、脱水机房屋面钢结构施工方案第一章编制目的与依据一、编制目的：本施工组织设计编制的目的是：为宁波鄞西污水处理厂一期工程,鼓风机房、脱水机房钢结构屋面工程项目提供较为完整的纲领性技术文件，将在此基础上进行深化，用以指导工程施工与管理，确保优质、高效、安全、文明地完成该工程的建设任务。

二、编制依据：1、招标文件、施工图纸等资料。

2、有关建筑工程安装文明施工规范、标准.3、现有同类工程的施工经验、技术力量.4、《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205—2001)5、《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81—2002）6、《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》（JGJ82-91)7、《钢结构工程施工质量验收规范》（DB50205-2001）8、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）9、《六角头螺栓》(GB/T-5782)10、《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）11 、《碳钢焊条》（GB/5117)12、《低合金钢焊条》（GB/5118)第二章工程概况及特点一、工程概况宁波鄞西污水处理厂一期工程位于鄞州区石碶街道,东临奉化江，总占地面积约363亩。

其中鼓风机房建筑面积10772m，脱水机房建筑面积1291。

112m.鼓风机房其中（7）轴～（8）轴 ,（D)轴～（E)轴为一层钢筋混凝土框架结构，A轴～D轴*1轴～7轴屋顶为钢结构屋面，高度为12.8米.脱水机房A～C轴＊1~8轴为一层钢筋混凝土框架结构，C~F轴*1~9轴屋顶为钢结构屋面，高度为13,4米。

主沉重结构钢梁采用焊接H型钢截面。

钢结构工程主要材料包括以下内容；材料说明；a。

钢材:主材采用Q345 ，连接板及加劲板均采用Q235-B, 钢材须保证抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯四项要求。

支撑、系杆、拉条等采用Q235,所有钢件钢材须具有碳、硫、磷含量合格保证。

b。

焊接材料:端板与柱、梁翼缘的连接焊接为全熔透坡口焊，焊条采用E43系例手工电焊条;手工电弧焊采用E50系例。

建筑钢结构设计复习思考题(含参考答案)

《建筑钢结构设计》复习思考题2016.11.24第1章轻型门式刚架结构1.单层门式刚架结构有哪些特点？（1）质量轻（2）工业化程度高，施工周期短（3）综合经济效益高（4）柱网布置比较灵活2.轻型门式刚架的适用范围及截面形式？柱脚形式？(1).屋面荷载较小，横向跨度为12～48m(2).没有吊车或设有中、轻级工作制吊车的厂房。

(3).当厂房横向跨度不超过15m，柱高不超过6m时，屋面刚架梁宜采用等截面刚架形式。

当厂房横向跨度大于15m，柱高超过6m时，宜采用变截面刚架形式。

门式刚架柱脚分为铰接和刚接两种连接形式。

当吊车起重量≥5吨时应考虑设置刚性柱脚。

当有桥式吊车或刚架侧向刚度过弱时为刚接柱脚。

3.什么是摇摆住？摇摆柱：梁柱节点铰接连接4.门式刚架柱间支撑的布置原则是什么？柱间支撑的间距应根据房屋柱距、纵向受力情况、温度以及安装条件确定，无吊车时宜取30m-45m，端部柱间支撑宜设置在第一或第二柱间。

●当房屋高度较大时，柱间支撑应分层设置；有吊车时，下层柱间支撑宜设置在温度区中部。

柱间支撑间距不大于50m。

●端部柱间支撑考虑温度应力影响宜设置在第二柱间。

5.门式刚架所受的荷载有哪些？风荷载在规范中是怎么考虑的，风荷载标准值如何计算？风荷载系数是什么？风荷载系数 w考虑了结构内、外风压最大值组合。

风可以从任意方向吹来，需要考虑“鼓风效应”（+i）和“吸风效应”（-i）分别与外部压力系数组合的两种工况。

设计时，两种工况均需要考虑，取最不利工况。

6.荷载效应组合的原则是什么？（1）屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中的较大者（2）积灰荷载应与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大者同时考虑（3）施工或检修集中荷载不与屋面材料或檩条自重以外的其他荷载同时考虑（4）多台吊车的组合应符合《荷载规范》的规定（5）当需要考虑地震作用时，风荷载不与地震作用同时考虑7.刚架侧移计算的原则是什么？（1）变截面门式刚架柱顶侧移应采用弹性分析方法确定。

钢屋架课程设计指导书及参考例题

钢屋架课程设计指导书及参考例题钢屋架课程设计指导书⼀、教学要求1、了解普通钢屋架设计的全过程；2、学习结构施⼯图的绘制和结构计算书的编制⽅法3、了解钢屋盖⽀撑体系的作⽤并能正确布置⽀撑；4、掌握钢屋架的内⼒计算、杆件截⾯选择，节点设计的⽅法；5、掌握焊接连接的构造要求。

⼆、屋架形式及主要尺⼨的确定在确定钢屋架外形时，应满⾜适⽤、经济和制造安装⽅便的原则。

腹杆和节点数量少，应使短杆受压，长杆受拉，杆件夹⾓宜在30°～60°之间。

屋架的主要尺⼨包括屋架的跨度、⾼度、节间宽度。

跨度⼀般以3m为模数。

计算跨度：L0=L-2×150mm 卷材防⽔屋⾯上弦坡度为：1/8～1/12 时，跨中⾼度⼀般为：（1/6～1/10）L；端部⾼度常⽤：H0＝1.8～2.2m；上弦节间长度应等于⼤型屋⾯板的宽度。

三、⽀撑布置根据车间长度，屋架跨度，荷载情况，以及吊车设置情况，宜布置两道上、下弦横向⽔平⽀撑，垂直⽀撑和系杆，屋脊节点及屋架⽀座处沿⼚房通长设置刚性系杆，屋架下弦沿跨中通长设⼀道柔性系杆。

凡与⽀撑连接的屋架可编号为GWJ—A，其它编号均为GWJ—B。

四、屋架的内⼒计算1、计算的基本假定节点均为铰接；所有杆件的轴线均位于同⼀平⾯内，且同⼼交汇于节点；荷载均⽤于节点。

2、荷载计算屋⾯活荷载与雪载⼀般不会同时出现，可取其中较⼤者进⾏计算。

屋架沿⽔平投影⾯积分布的⾃重（包括⽀撑）可按经验公式计算。

荷载计算中，因屋⾯坡度较⼩，风荷载对屋⾯为吸⼒，起卸载作⽤，对重屋盖可不考虑，所以各荷载均按⽔平投影⾯积计算。

3、荷载组合设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合：（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载（3）全跨屋架与⽀撑⾃重+半跨屋⾯板⾃重+半跨屋⾯活荷载4、内⼒计算按图解法、解释法、电算法均可计算屋架各杆内⼒。

先求出单位荷载作⽤于各节点时的内⼒，即内⼒系数，然后可求出当荷载作⽤于全跨及半跨各节点时的杆件内⼒，并求出三种荷载组合下的杯件内⼒．取其中不利内⼒（正、负最⼤值）作为设计屋架的依据。

钢结构 第一 二章


多层房屋
第二节 极限状态设计方法
一、概述
任何结构都是为了完成所要求的某些功能而设计的。工 程结构必须具备下列功能： (1)安全性 结构在正常施工和正常使用条件下，承受可能出现的各 种作用的能力，在偶然事件发生时和发生后，仍保持必要的 整体稳定性的能力。 (2)适用性 结构在正常使用条件下，满足预定使用要求的能力。 (3)耐久性 结构在正常维护条件下，随时间变化而仍能满足预定功 能要求的能力。
长宽各150m，总面积30277m2， 塔高508m，世界第一高，26层以上以8 层为一单元。主要由巨柱、核心系统 及外伸桁架梁。巨柱自地下5层至地上 90层，最大尺寸为2.4mx3m。
台北101
直径5.5m，重670t的阻尼器
高耸结构
包括：塔架、桅杆结构；构件轻，风荷载小。
5.可拆卸和搬迁的结构。如：活动房屋、塔吊等。
i2
n
2.正常使用极限状态
标准组合 S SGk SQ1k ci SQik C
i 2
n
第二章 钢结构的材料
第一节 钢结构对材料的要求
第二节 钢材的主要性能 第三节 影响钢材性能的因素 第五节 钢材类别及选用
第一节 钢结构对材料的要求
● 较高的强度。即抗拉强度fu和屈服点fy比较高。 ● 足够的变形能力。即塑性和韧性性能好。 ● 良好的加工性能。即适合冷、热加工，良好的可焊性。 ● 适应低温、有害介质侵蚀(包括大气锈蚀)以及重复荷载作
图2-3 钢材的冷弯试验
三、 冲击韧性Cv
实际工作中，用冲击韧性衡量钢材抗脆断的性能，因为实 际结构中脆性断裂总是发生在有缺口高峰应力的地方，在缺 口高峰应力的地方常呈三向受拉的应力状态。
缺口韧性值受温度影响，温度低于某值时将急剧降低。设计处 于不同环境温度的重要结构，要根据相应的环境温度对应提出 冲击韧性的保证要求。按20°、 0°、-20°、 -40°区分。
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屋盖支撑系统做法是：
屋盖两端的两榀相邻平面屋架对应的上弦杆间、下弦杆间、端部 竖杆(或斜杆)间、以及跨中某些竖杆(或斜杆）间，用水平、垂直和 倾斜方向的支撑杆件互相联系；
这样，在垂直于两相相邻屋架的侧向形成许多水平和垂直支撑桁 架(即图中的上、下弦横向水平支撑和端部、跨中垂直支撑)，并与 两榀相邻屋架共同组成坚强的空间桁架结构体系。
一、屋架形式
三 角 形 屋 架 梯 形 屋 架 平 行 弦 屋 架
人字式腹杆 再分式腹杆
芬克式腹杆
人字式腹杆
单向斜杆式腹杆
人字式腹杆
交叉式腹杆
确定桁架形式的原则
①满足使用要求： 满足排水坡度、建筑净空、天窗、天棚及悬挂吊车的要求。 外形与排水要求（防水做法）相适应；

三角形屋架：
适合瓦楞铁、石棉瓦、短尺压型钢板和夹芯板屋面（有 檩体系） i=1/3～1/2 ， l=15～24m
为什么需要设置屋盖支撑？
平面屋架在其本身平面内．由于弦杆与腹杆构成了三 角形的几何不变铰接体系而具有较大的刚度，但在垂直于 屋架平面方向(通称屋架平面外)，不设支撑体系的平面屋
架却不能保持其几何不变。
屋架的端视图，当在屋架端部两屋架间未设垂直支撑 桁架时，虽有檩条和系杆的连系，屋架相互间仍是几何可 变的，在侧向力作用下屋架会倾斜；仅当设了垂直支撑桁 架和系杆，才能保持各个屋架在平面外的几何稳定性。
2、 下弦横向水平支撑
抵抗端墙传来风载； 增加屋盖横向刚度；减小 屋架下弦计算长度
①当屋架跨度≥18m； ②有桥式吊车、屋架下弦 有悬挂吊车、抗风柱支撑在 屋架下弦时； ③采用下弦弯折的屋架以 及山墙抗风柱支承于屋架下 弦时。 ④与上弦横向水平支撑同 开间设臵。
上弦平面
下弦平面
3、 纵向水平支撑
l l /3 /3 l /3
5、 系杆
保证无横向支撑的其他屋架的侧向稳定，充当屋架上 下弦的侧向支撑点。分为刚性系杆和柔性系杆
①上弦平面内，大型屋面板可为系杆（焊牢），因此一般在屋脊及 两端设系杆。有檩屋盖中，檩条可以代替上弦系杆，但必须满足系 杆要求。 ； ②下弦平面内，在跨中或跨中附近设置设置一道或两道系杆。
一、钢屋架设计内容及步骤 1、 屋架的选型：外形、腹杆体系、主要尺寸
2、荷载计算：永久荷载、活荷载
3、内力计算 4、内力组合 5、屋架的杆件设计 6、节点设计
7、绘制屋架施工图并编制材料表
二、 屋架主要尺寸的确定
跨度
跨度 高度（跨中、端部） 节间宽度
柱网轴线间距为屋架的标志跨度(18m、21m、24m、27m、 30m、36m )，一般以3M为模数。
梯形屋架：
适合压型钢板（有檩）和大型钢筋混凝土屋面板（无檩）屋面 i=1/20～1/8， l=15～36m
②受力合理
弦杆：屋架外形与均布荷载下的抛物线形弯矩图接近, 弦杆内力均匀，不受弯。
腹杆：应使长杆受拉,短杆受压，腹杆角度适中（30～ 60）、腹杆数量宜少，腹杆总长度也应较小。
减少受压上弦节间尺 寸，避 免节间的附加弯 矩也减少了上 弦杆在屋 架平面内的长比 。
屋盖支撑的设计原则 拉杆—单角钢（交叉斜杆和柔性系杆） 压杆—双角钢（非交叉斜杆、弦杆、刚性系杆）
一般不进行内力计算，杆件截面常按容许长细 比来选 。
柔性系杆的设计可按[λ]＝350，400控制， 刚性系杆的设计可按[λ]=200控制
屋盖支撑的构造
上、下弦横向和纵向水平支撑的交叉斜杆通常连于屋架上、 下弦杆，其横杆则常做成与刚性系杆完全相同，连接也相同。
图为屋架上弦平面图，在未设上弦平面内的支撑桁架 时，虽有檩条把各个屋架连成一片，但当屋架上弦杆因受 压而失稳时，整个上弦会屈曲成一个“半波”。
如在房屋两端的柱间内设置上弦横向支撑桁架，则屋架上 弦将屈曲成多个“半波”，从而提高上弦杆的整体稳定性，亦 即提高了承载能力。由此可见平面桁架如无支撑系统从侧面 “扶持”，将不能发挥它的承重作用。
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3）积灰荷载：
屋面积灰荷载同时考虑
①设计生产中有大量排灰的厂房及其临近建筑时，对于具有 一定除尘设施和保证清灰制度的机械、冶金、水泥等厂的厂 房屋面，按《荷载规范》采用。
②对于屋面上易形成灰堆处,当设计屋面板、檩条时，积灰荷 载标准值可乘增大系数：
6m的分布宽度,取2.0; 在天沟处不大于3m的分布宽度内，取1.4。
其它的屋架则用较少数量的上、下弦系杆与上述空间桁 架架结构体系相连，使整个屋盖成为具有足够空间几何不变 性、稳定性和刚度的屋盖结构体系。
二、支撑的作用
1）保证钢屋盖的空间稳定性；
2）保证屋架受压上弦杆在屋架平面外稳定（避免压杆的侧 向失稳），防治拉杆产生过大的振动；
3）承受并传递屋架的纵向水平力（风荷载、悬挂吊车纵向 制动力、地震荷载等 4）保证结构安装时的稳定与方便
天窗的形式有纵向天窗、横向天窗和井式天窗等三种，一般 常采用纵向天窗。
三、托架形式
当厂房由于工艺要求抽柱时，设置托架来承担屋架。
三、托架形式
当厂房由于工艺要求抽柱时，设置托架来承担屋架。
§1.2 屋盖支撑
(Bracing Systems of Steel Roof Truss)
一、支撑的形式
横向水平支撑:布臵在屋架上、下弦及天窗上弦平面，是沿 屋架方向布臵的支撑。 纵向水平支撑:布臵在屋架上或下弦，是垂直屋架方向布臵 的支撑。 垂直支撑:布臵在屋架间及天窗间，是竖向布臵的支撑。 系杆:布臵在屋架上、下平面及及天窗架上弦平面内。
节间宽度 屋架上弦节间的划分应根据屋面材料而定，要尽量使屋面 荷载直接作用在屋架节点上，避免上弦杆产生局部弯矩。
若采用大型屋面板时，上弦节间长度应等于屋面板的宽度， 一般取1.5m或3m；
当采用檩条时，根据檩条间距而定，一般取0.8m～3.0m。
三、 屋架荷载计算与组合
1、屋架分布荷载 《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
a. 上弦支撑
b . 下弦支撑
刚性系杆
柔性系杆 支撑连接板
作业：
某单跨厂房，跨度36m，长180m，柱距6m，厂房内设有一台 起重量为50t的中级工作制桥式吊车，屋面材料为石棉瓦，屋面 坡度为1/4，试绘出该屋盖的支撑布置图。
36000
§1.3 钢屋架设计
(Design of Steel Roof Truss)
缺点：
构件较多，构造较复杂，吊 装次数较多。
屋盖结构设计的内容：
屋盖结构布臵；
屋架形式的选择；
支撑布臵； 屋盖荷载计算； 屋架各杆内力计算；
屋架杆件截面选择；
檩条、拉条和撑杆的计算；
节点设计以及绘制施工图。
§1.1 屋架结构的形式及主要尺寸设计
(Form and Chief Size of Steel Roof Truss)
风荷载一般可不考虑 对轻型屋面、开敞 式房屋或风荷载标准值 大时，应根据房屋体形、 坡度情况及封闭状况等， 按荷载规范的规定计算 风荷载的作用。
2、屋架节点荷载与局部弯矩
1）仅有节点荷载时：
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2）有节间荷载时：
①将节间荷载分配到相邻的 节点上，按只有节点荷载作 用的屋架计算各杆内力。
设臵原则：
①垂直支撑平面内 ，一般设置上、下系杆； ②在屋架支座节点处和上弦屋脊节点处应设置通常刚性系杆，支 座节点处如有钢筋混凝土圈梁，此处刚性系杆可不考虑； ③当横向支撑做在端部第二开间时，端部开间的所有系杆应按刚 性系杆设计 ； ④天窗侧柱处，下弦跨中或跨中附近设置柔性系杆。
屋盖支撑的布臵
在高低跨处两倍于屋面高差但不大于
4）风荷载：
wk z s z wo
式中：
(1 3)
wo—基本风压，见荷载规范； βz—高度z处的风振系数，钢屋架取1.0； μz—风压高度变化系数，和地面粗糙程度和高度有关，钢屋架以 屋架高度中点离地面的高度来查取； μs—风荷载体型系数，和房屋体型、风向有关。
永久荷载： •屋面构造（屋面板、保温、防 水、檩条等） •屋架及支撑 •天窗及吊顶的自重 可变荷载： •使用活荷 （悬挂吊车、屋面
活 荷、积灰等）
•风荷载 •雪荷载 ①荷载都作用在节点上； ②杆件等截面； ③各杆件轴线均为直线，相 交于节点的中心； ④各节点均为理想的铰接。
•屋面构造（屋面板、保温、防水、檩条等） 1） 永久荷载： •屋架及支撑
三、支撑的布置 1、 上弦横向水平支撑
支撑根据：
房屋跨度 高度
柱网布置
屋盖结构形式
抵抗端墙传来风载；增加屋盖横向刚度； 荷载作用情况进行布置 减小屋架上弦计算长度。 ①各种屋盖，包括天窗架都要设置 ②布置在房屋或纵向温度缝区两端第一或第二柱间 ③横向间距不超过60米，大于60m时应在区段中间增加上弦横向水 平支撑。
•天窗及吊顶的自重、悬挂管道等 • 屋架及支撑：按经验公式
g=0.12+0.011l
l—屋架的跨度(m)
(1-1)
2）屋面均布活荷载或雪荷载：
屋面均布活荷载，与雪荷载不同时考虑，而取其中的 较大者。
屋面均布活荷载：
屋面水平投影面上的雪荷载标准值S按下式：
sk r so
(1 2)
式中： so—基本雪压，见荷载规范； μr—屋面积雪分布系数，见荷载规范,一般在屋面坡度≤25˚时取 1，≥50˚时取0,中间按直线插值；
主要用于可能 从不同方向受力 的支撑体系。
单向斜杆式
斜腹杆受拉 竖腹杆受压 合理
斜腹杆受压 竖腹杆受拉 不合理
③满足施工要求——便于制作和安装
杆件数量少，节点少，规格少杆件，尺寸划一及节 点构造形式划一。 平行弦桁架最容易符合上述要求。