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让每个人平等地提升自我
1 屋盖钢结构平面桁架体系的设计
及相关标准图的编制和选用
先举两个工程实例说明合理选用桁架结构的经济性
1 以某跨的屋顶花园钢结构设计为例
某工程需要在双向跨度尺寸均为m8.36的屋頂上面设计成一屋顶花园，其屋盖结构采用的是实腹式井式梁方案。梁高米，用钢量为每平米2142mkg，究其原因，主要是由于大部分钢材均花在板厚为18mm的梁腹板上。其梁腹板的抗剪承载力得不到充分发挥。再加上又是井式梁，故用钢量大，很不经济。
该工程也曽考虑过用焊接球网架方案,但因其焊接球的直径需要一米,无法实现而放弃。
假如该工程采用单向平行弦桁架，杆件截面用H型钢，或采用井式梁布置的平行弦桁架。其用钢量就可大大降低。最多也不会超过1402mkg。
如北京长城饭店宴会厅屋盖结构(系82年由美国人设计的)，单向平行弦桁架，跨度为米。柱间距有、和三种，桁架高米，上下弦杆与腹杆截面均为H型钢（其H型钢的翼缘均垂直于地面）。屋顶为网球场，其屋面荷截与屋顶花园的荷载大致相等。但他们设计的屋架用钢量分别才有、和。折合每平米用钢量为每平米70公斤到64公斤。如下图所示：
考虑到该屋架跨度为米，比米长，假定用钢量与跨度的平方成正比增大，则屋顶花园工程的用钢量可近似为百度文库
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2 222933.318.3667mkg。加上檩条估计最多也不会超过2140mkg（至少可节省270mkg钢材）。
2 又以许昌体育舘的设计为例
我曾在1971年给许昌市体委设计了一幢平面尺寸为3045m的小型体育舘，但在当时，地区体委只有七万元的投资,要完成这样一个每平方米不到50元造价的体育舘，难度相当大。后经多方案比较，便采用了如下图所示的结构方案。
其屋面采用小波石棉瓦（檩距只能用m8.0~），结构采用格构式轻型门式刚案，刚架间距m54.，刚架横梁和柱的外弦杆均为10# 轻型槽钢, 刚架横梁的内弦杆为10#
桁架式钢屋架设计要点分析 陈 渊 （信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司，四川成都６１００００） 【摘要】 桁架是一种十分常见的结构形式，在桥梁、高层建筑以及大跨度屋架上应用十分普遍。钢屋 架是桁架在民用建筑中的一种具体的应用，已经成为了结构中最主要的一种屋面结构形式之一。随着我国 经济的快速发展，屋架形式具有的美观、经济、适用建筑形式广泛的优点在全国范围内大量应用，并且已经由 以前的简单木构屋架、拼接角钢屋架、混凝土屋架等形式发展到了现在的大型型钢屋架、钢管桁架以及空间 桁架等形式。文章主要在屋架的形式、特点、内力计算、屋架杆件截面选择及屋架支撑体系的布置等方面做 简要的介绍。 【关键词】 梯形钢屋架； 三角形屋架； 水平支撑；垂直支撑 【中图分类号】ＴＵ３９２．１ ｌ屋架的形式、特点及几何尺寸 屋架的形式主要取决于房屋的适用要求。按结构形式 可以分为梯形屋架、三角形屋架、两铰拱屋架和梭形屋架，按 所采用的材料可分为普通钢屋架、轻型钢屋架和薄壁型钢屋 架。本文主要结合具体工程中的经验介绍梯形屋架和三角 形屋架。 １．１梯形屋架 梯形屋架通常用于屋面坡度较为平缓的冷弯薄壁型钢 檩条屋面或者压型钢板混凝土屋面，跨度一般为ｌ５—３６ ｍ， 柱距为６～１２ ｍ，跨中经济高度为（１／８—１／１０）Ｌ。与柱刚接 的梯形屋架，端部高度一般为（１／１２～１／１６）￡，通常取２．０～ ２．５ ｍ；与柱铰接的梯形屋架，端部高度通常取１．５～２．０ ｍ， 此时跨中高度可根据端部高度和上弦坡度确定。在多跨屋 面中，各跨屋架的端部高度应尽可能相同，以便于屋面的平 整，利于防水和排水。关于梯形屋架的坡度需要说明的一点 是，梯形屋架的坡度ｉ一般取１／２０～１／８，如果取值过大，对 于排水面较长的单坡或双坡屋面则容易使屋脊处高度过大 而不太经济。 梯形屋架的受力分为上承式和下承式，如图１所示。 （ａ）上承式屋架 （ｂ）下承式屋架 图１梯形屋架 上承式屋架，顾名思义就是在端部是以上弦杆受力的屋 架，此时端部下弦杆即为零杆，端部斜腹杆受拉，并且是屋架 中轴力最大的腹杆。上承式的特点是在施工吊装时由于受 力点靠近屋架上部，吊装完成后屋架可以自行稳定，不需要施 工时增加临时垂直支撑防止屋架倾倒。此外在由于支撑点靠 【文献标识码】Ａ 近檐口标高，则檐口部位女儿墙的高度可以降低，这样可以更 容易保证女儿墙在风荷载和地震荷载下的安全与稳定。 下承式屋架，指在端部是以下弦杆受力的屋架，此时端 部上弦杆为零杆，端部斜腹杆受压，也是屋架中轴力最大的 腹杆。设计时，由于端部斜腹杆承受较大压力，应充分考虑 其受压杆件的稳定问题，以防止其失稳破坏。下承式屋架在 施工时需做临时桁架垂直支撑以防止屋架倾倒，在端部还需 要设置一道垂直支撑以保证屋架的稳定。作为维护结构的 女儿墙除了要高出檐口外，一般还要求高出屋架，这样女儿 墙高度上就会很高。有一些跨度及找坡较长的屋面，其女儿 墙高度会高达４～５ ｍ，这样对女儿墙的设计及施工都会造成 一定的难度，而且还会增加造价。 此外，无论是上承式屋架还是下承式屋架，其斜附件的 倾角宜为３５。一５５。，否则容易造成钢结构的加工困难以及节 点处的应力集中对结构安全不利。 １．２三角形屋架 三角形屋架通长用于屋面坡度较陡的有檩条梯形屋盖， 屋面坡度一般为１／３～１／２．５，上弦节点间长度一般为１．５ ｍ。在我国南方雨量较大的地区为便于排水以及北方冬季 降雪量较大的地区为防止屋面积雪过厚而多采用坡度较大 的三角形屋架。三角形屋架的常用形式见图２。 当屋架下弦有吊顶或悬挂设备时，一般采用等腰三角形 式的斜腹杆布置形式。此种屋架的下弦节点间长度相同，便 于布置吊点。芬克式屋架，其腹杆以等腰三角形再分，短杆 受压，长杆受拉，节点构造简单，受力合理。 （ａ）等腰三角形屋架 ［定稿日期］２０１３—０３—２２ 四川建筑第３３卷５期２０１３．１０
5.5普通钢屋架设计
5．5．4杆件计算长度与长细比
1、杆件计算长度（《钢规》5.3.1-5.3.2条）
(1)确定桁架弦杆和单系腹杆(用节点板与弦杆连接)的长细比时，其计算长度L0按下表采用：
项次 弯曲方向 弦杆 腹杆
支座斜杆和支座竖杆 其他腹杆
1
桁架平面内
L L
0.8L
2 桁架平面外 L1 L L
3 斜平面 - L 0.9L
注:① L为构件的几何长度(节点中心间距离)，L1为桁架弦杆侧向支承点之间的距离。
② 斜平面系指与桁架平面斜交的平面，适用于构件截面两主轴均不在桁架平面内的单角钢腹杆和双角钢十字形截面腹杆。
③ 无节点板的腹杆计算长度在任意平面内均取其等于几何长度（钢管结构除外）。
当桁架弦杆侧向支承点之间的距离为节间长度的2倍，且两节间的弦杆轴心压力不相同时，则该弦杆在
桁架平面外的计算长度，应按下式（5-8）确定，但不应小于0.5L1。
对桁架再分式腹杆体系的受压主斜杆及K形腹杆体系的竖杆等，在桁架平面外的计算长度与应按公式（5-8）确定（受拉主斜杆仍取L1）；在桁架平面内的计算长度则取节点中心间距离。
（2）确定在交叉点相互连接的桁架交叉腹杆的长细比时，桁架平面内的计算长度应取节点中心到交叉点间的距离；桁架平面外的计算长度，当两交叉杆长度相等时，应按下列规定采用：
① 压杆（即计算杆为压杆） * 相交另一杆受压，两杆截面相同并在交叉点均不中断，则：
NNll00121
* 相交另一杆受压，此另一杆在交叉点中断但以节点板搭接，则：
NNll020121
* 相交另一杆受拉，两杆截面相同并在交叉点均不中断，则：
lNNll5.04312100
第 1 页 共 16 页 屋盖钢结构平面桁架体系的设计
一 屋架形式及特点
1、 屋架的形式主要取决于房屋的使用要求，屋面材料，屋架与柱的连接方式（铰接或刚接），屋面的整体刚度等。
2、 屋架按结构形式可分为：
（1） 梯形屋架（或平行弦屋架）:由于其用钢量通常较实腹式刚架省，特别适用于大跨度屋盖（当跨度大于36m跨度时，建议采用梯形屋架）；
（2） 三角形屋架:适用于较小跨度的陡坡屋盖，与柱为铰接相连，用钢量相对较省，但其制作加工工艺较门式刚架复杂，而且除锈、油漆等较难保证，已较少使用；
（3） 两铰拱屋架、三铰拱屋架各梭形屋架：通常用圆钢或小角钢组合而成的轻型钢屋盖，其适用范围同三角形屋架，现已较少使用；
3、 屋架按所采用的材料可分为：
（1） 普通钢屋架：其使用材料通常为角钢，T型钢，H型钢，圆管或箱形截面；
（2） 轻型钢屋架：其使用材料通常为圆钢或小角钢；
（3） 薄壁型钢屋架：其使用材料通常为薄壁圆管和方管；
4、 屋架按受力特点可分为：
（1） 平面桁架；
（2） 空间桁架（最典型为三角形空间桁架）；
二 屋架的几何尺寸
1、 梯形屋架（或平行弦屋架）通常用于屋面较为平缓的压型钢板坡屋面，其屋面坡度i=1/20~1/8;
2、 柱距通常为6~9m，跨中经济高度为(1/8~1/10)L。与柱刚接的梯形屋架，端部高度一般为(1/12~1/16)L，通常取2.0~2.5m；与柱铰接的梯形屋架，端部高度通常取1.5~2.0m,平行弦屋架的经济高度(1/15~1/20)L。
第 2 页 共 16 页 三 荷载取值
1、计算屋架时：
屋面单层板+保温棉+檩条+屋盖支撑体系 0.20KN/m^2；
屋面双层板+保温棉+檩条+屋盖支撑体系 0.25KN/m^2；
屋面活荷载取 0.30KN/m^2；
屋面雪压与活载应取其一较大值；
有吊挂、吊顶时应根据具体情况追加恒载或活载；
2、计算屋面檩条时：
