第8章 钢桁架与屋盖结构

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1、『导学提示』本章着重讲述屋盖结构的形式；屋盖支撑的作用、构造与布置；屋架选型的原则；屋架的荷载清理和荷载效应（内力）组合；屋架杆件的截面设计；屋架的节点设计和屋架施工图的绘制方法。本章导学第8章钢桁架与屋盖结构『关键知识』1.屋盖支撑的种类和布置；2.钢屋架的设计步骤。『重点讲解』1.屋盖支撑的种类和布置；2.钢屋架的设计步骤。『难点解析』1.钢屋架的设计步骤。『本章要求』1.了解钢桁架及屋盖结构的组成及应用2.掌握屋盖支撑的种类和布置；3.掌握钢屋架的设计步骤；4.掌握普通钢屋架的设计实例。8.1钢桁架与屋盖结构的组成及

2、应用8.1.1钢桁架的组成及应用图8.1两向正交正放交叉桁架体系网架钢桁架是指由轴心受力构件（拉杆和压杆）相互连接组成的格构式构件，用以承受横向荷载和跨越较大的空间。8.1.2屋盖的组成及应用1.常见的屋盖结构形式常用的钢屋盖结构形式有平面杆系结构、空间杆系结构、悬索结构、膜结构等。（1）平面杆系结构1）桁架2）拱拱在大跨度屋盖中经常采用，特别是当建筑物要求墙体与屋顶连成一体时，落地拱尤为适用。拱在竖向均布荷载作用下，基本上处于受压状态，适合于以钢筋混凝土之类的材料制成。但在大跨度时，往往做成格构式钢拱。3）门式钢架大跨度

3、的门式刚架大多采用钢结构，当跨度达50～60m时，可以做成实腹式，跨度更大时，就应做成格构式。（a）正放四角锥网架（b）六角锥网架（锥尖向下）（2）空间杆系结构1）网架结构2）立体桁架立体桁架是由平面桁架演变而来，常用的做法是把单根的上弦或下弦分成两根，使桁架的横截面成为倒三角形或正三角形。图8.6立体桁架（成都双流机场候机楼）3）网壳结构（3）悬索结构（4）膜结构2.平面桁架钢屋盖的组成及应用根据屋盖结构有无檩条，可将屋盖结构分为无檩屋盖和有檩屋盖。（1）无檩屋盖－一般用于预应力混凝土大型屋面板等重型屋面，将屋面板直接放

4、在屋架或天窗架上。（2）有檩屋盖－常用于轻型屋面材料的情况。如压型钢板、压型铝合金板、石棉瓦、瓦楞铁皮等。补充屋面材料敷设钢筋法是钢结构屋面板安装的基本方法，它通过每块板板端接合处焊在钢梁或钢檩条上的穿筋压片限定板位，且通过板缝灌浆固定板材的拉结钢筋，从而可靠地将屋面板安装在钢梁或钢檩条上。8.2屋盖支撑8.2.1屋盖支撑的作用（1）保证屋盖结构的空间几何稳定性即几何形状不变。平面桁架能保证屋架平面内的几何稳定性，支撑系统则保证屋架平面外的几何稳定性。（2）保证屋盖结构的空间刚度和空间整体性。屋架上弦和下弦的水平支撑与屋架

5、弦杆组成水平桁架，屋架端部和中部的垂直支撑则与屋架竖杆组成垂直桁架，无论桁架结构承受竖向或纵、横向水平荷载，都能通过一定的桁架体系把力传向支座，只发生较小的弹性变形，即有足够的刚度和整体性。（3）为屋架弦杆提供必要的侧向支承点。水平支撑和垂直支撑桁架的节点以及由此延伸的支撑系杆都成为屋架弦杆的侧向支承点，从而减小弦杆在桁架平面外的计算长度，保证受压弦杆的侧向稳定，并使受拉下弦不会在某些动力荷载作用下（如吊车运行时）产生过大的振动。（4）承受并传递水平荷载。水平荷载包括纵向和横向水平荷载，例如风荷载、吊车的水平制动力、振动荷

6、载、地震作用等，最后都通过支撑体系传到屋架支座。（5）保证结构安装时的稳定且便于安装。屋盖的安装工作一般是从房屋温度区段的一端开始的，首先用支撑将两相邻屋架连系起来组成一个基本空间稳定体，在此基础上即可顺序进行其他构件的安装。8.2.2屋盖支撑的类型和布置屋盖支撑系统可分为：横向水平支撑、纵向水平支撑、垂直支撑和系杆。1.上弦横向水平支撑在各屋架上弦杆所在平面沿房屋横向设置的支撑称为上弦横向水平支撑。2.下弦横向水平支撑---在各屋架下弦杆所在平面沿房屋横向设置的支撑称为下弦横向水平支撑。一般情况均应设置下弦横向水平支撑。

7、下弦横向水平支撑应与上弦横向水平支撑设在同一柱间，以形成空间稳定体系。3.下弦纵向水平支撑---当房屋内设有托架，或有较大吨位的重级、中级工作制的桥式吊车，或有壁行吊车，或有锻锤等大型振动设备，以及房屋较高、跨度较大，空间刚度要求高时，均应在屋架下弦(三角形屋架可在上弦或下弦)端节间设置纵向水平支撑。下弦纵向水平支撑与下弦横向水平支撑形成闭合框，加强了屋盖结构的整体性并提高房屋纵、横向的刚度。4.垂直支撑---垂直于地面并垂直于屋架平面的支撑体系称为垂直支撑。所有房屋中均应设置垂直支撑。梯形屋架在跨度L≤30m，三角形屋架

8、在跨度L≤18m时，可仅在跨度中央设置一道垂直支撑，当跨度大于上述数值时宜在跨度1/3附近或天窗架侧柱处设置两道。屋架的垂直支撑与上、下弦横向水平支撑应尽量布置在同一柱间，以确保屋盖结构为几何不变体系。5.系杆---不设横向支撑的其它屋架，其上下弦的侧向稳定性由与横向支撑节点相连的系杆来保证。能承受拉力