厂房钢结构设计 主要内容1 1、厂房结构形式、厂房结构形式、厂房结构形式、厂房结构形式2 2、厂房结构的框架形式、厂房结构的框架形式、厂房结构的框架形式、厂房结构的框架形式3 3、支撑体系、支撑体系、支撑体系、支撑体系4 4、屋盖结构、屋盖结构、屋盖结构、屋盖结构5 5、梯形屋架例题、梯形屋架例题、梯形屋架例题、梯形屋架例题6 6、三角形屋架例题、三角形屋架例题、三角形屋架例题、三角形屋架例题了解单层厂房钢结构组成、柱网布置；了解单层厂房钢结构组成、柱网布置；熟悉厂房钢结构横向框架的类型、主要尺熟悉厂房钢结构横向框架的类型、主要尺寸、横向框架梁柱的形式；寸、横向框架梁柱的形式；掌握支撑体系作用和布置方式；掌握支撑体系作用和布置方式；掌握厂房屋盖钢结构设计方法和设计步骤，掌握厂房屋盖钢结构设计方法和设计步骤，主要包括屋架设计。主要包括屋架设计。学习目标学习目标学习重点、学习难点学习重点、学习难点屋架设计屋架设计单层厂房的结构形式单层厂房的结构形式 一、单层厂房钢结构的组成一、单层厂房钢结构的组成 单单层层厂厂房房钢钢结结构构有有多多种种形形式式，按按各各种种原原则则分类如下。分类如下。（1 1）按外形可分为锯齿形和矩形；）按外形可分为锯齿形和矩形；（2 2）按跨度可分为单跨、多跨和高低跨；）按跨度可分为单跨、多跨和高低跨；（3 3）按按维维护护体体系系可可分分为为传传统统形形式式单单层层厂厂房房和和轻轻钢钢形形式式单单层层厂厂房房，其其主主要要区区别别在在于于：传传统统形形式式的的单单层层厂厂房房墙墙体体和和屋屋面面分分别别由由砖砖墙墙和和钢钢筋筋混混凝凝土土屋屋面面板板组组成成，而而轻轻钢钢单单层层厂厂房房无无论论墙墙体体还还是是屋屋面面板板主主要要由由冷冷轧轧钢钢板板（有有时时加加保保温温棉等保温措施）组成；棉等保温措施）组成；单层厂房钢结构体系单层厂房钢结构体系 一、单层厂房钢结构的组成一、单层厂房钢结构的组成（4 4）按按有有无无天天窗窗可可分分为为无无天天窗窗单单层层厂厂房房和和有有天天窗窗单单层层厂厂房房，对对于于有有天天窗窗的的单单层层厂厂房房，天天窗窗又可呈上升式和下沉式；又可呈上升式和下沉式；（5 5）按按吊吊车车情情况况可可分分无无吊吊车车和和有有吊吊车车两两类类，有有吊吊车车的的单单层层厂厂房房其其吊吊车车分分电电动动葫葫芦芦（简简易易吊吊车车）或或轻轻级级（8 8小小时时工工作作制制）、中中级级（1616小小时工作制）和重级（时工作制）和重级（2424小时工作制）吊车。小时工作制）吊车。虽虽然然不不同同类类型型的的厂厂房房钢钢结结构构的的组组成成有有所所不不同同，但但也也有有许许多多共共同同之之处处。现现对对单单层层厂厂房房中中常常见见的结构形式作一剖析。的结构形式作一剖析。 图1 单层厂房结构透视图厂厂厂厂房房房房结结结结构构构构由由由由屋屋屋屋盖盖盖盖结结结结构构构构、柱柱柱柱、吊吊吊吊车车车车梁梁梁梁、制制制制动动动动梁梁梁梁（或或或或桁桁桁桁架架架架）、各种支撑以及墙架等构件组成。各种支撑以及墙架等构件组成。各种支撑以及墙架等构件组成。各种支撑以及墙架等构件组成。u横横横横向向向向框框框框架架架架：由由由由柱柱柱柱和和和和屋屋屋屋架架架架组组组组成成成成，是是是是厂厂厂厂房房房房的的的的主主主主要要要要承承承承重重重重体体体体系系系系，承承承承受受受受结结结结构构构构的的的的自自自自重重重重、风风风风荷荷荷荷载载载载、雪雪雪雪荷荷荷荷载载载载和和和和吊吊吊吊车车车车的的的的竖竖竖竖向向向向和和和和横横横横向荷载，并把这些荷载传递到基础。向荷载，并把这些荷载传递到基础。向荷载，并把这些荷载传递到基础。向荷载，并把这些荷载传递到基础。u屋屋屋屋盖盖盖盖结结结结构构构构：承承承承担担担担屋屋屋屋盖盖盖盖荷荷荷荷载载载载的的的的结结结结构构构构体体体体系系系系，包包包包括括括括横横横横向向向向框框框框架架架架的横梁、托架、中间屋架、天窗架、檩条等。的横梁、托架、中间屋架、天窗架、檩条等。的横梁、托架、中间屋架、天窗架、檩条等。的横梁、托架、中间屋架、天窗架、檩条等。u支撑体系支撑体系支撑体系支撑体系：包括屋盖部分的支撑和柱间支撑。：包括屋盖部分的支撑和柱间支撑。：包括屋盖部分的支撑和柱间支撑。：包括屋盖部分的支撑和柱间支撑。u吊吊吊吊车车车车梁梁梁梁和和和和制制制制动动动动梁梁梁梁（或或或或桁桁桁桁架架架架）：主主主主要要要要承承承承受受受受吊吊吊吊车车车车竖竖竖竖向向向向和和和和水水水水平荷载，并将荷载传到横向框架和纵向框架上。平荷载，并将荷载传到横向框架和纵向框架上。平荷载，并将荷载传到横向框架和纵向框架上。平荷载，并将荷载传到横向框架和纵向框架上。u墙架墙架墙架墙架：承受墙体的自重和风荷载。：承受墙体的自重和风荷载。：承受墙体的自重和风荷载。：承受墙体的自重和风荷载。单层厂房的组成单层厂房的组成 另另有有一一些些单单层层厂厂房房有有天天窗窗架架、操操作作平平台台等等附附加加钢钢结结构构，其其基基本本组组成成仍仍然然同同上上表表，只只是是根根据据实际需要加上附加结构即可。实际需要加上附加结构即可。二、单层厂房钢结构受力体系二、单层厂房钢结构受力体系单单层层厂厂房房钢钢结结构构的的受受力力主主要要有有三三类类：吊吊车车荷荷载载、风风荷荷载载、其其它它竖竖向向荷荷载载。地地震震区区还还有有地地震震作用。作用。（一）吊车荷载的传力过程如下图所示（一）吊车荷载的传力过程如下图所示（二）风荷载的传力过程如下图所示（二）风荷载的传力过程如下图所示 （三）其它竖向荷载的传力过程如下图所示（三）其它竖向荷载的传力过程如下图所示（三）其它竖向荷载的传力过程如下图所示（三）其它竖向荷载的传力过程如下图所示设计步骤设计步骤 合理规划，满足工艺和使用要求，确定平面和高合理规划，满足工艺和使用要求，确定平面和高度方向的主要尺寸；度方向的主要尺寸；布置柱网和温度伸缩缝；布置柱网和温度伸缩缝；选择框架的类型，确定主要尺寸；选择框架的类型，确定主要尺寸；布置屋盖结构、吊车结构、支撑体系和墙架体系布置屋盖结构、吊车结构、支撑体系和墙架体系静力计算、构件及连接设计；静力计算、构件及连接设计；绘制施工图。绘制施工图。柱网布置柱网布置 一、柱网布置的要求 单单层层厂厂房房中中横横向向框框架架柱柱和和纵纵向向框框架架柱柱形形成成一一个个柱柱网网。柱柱网网布布置置主主要要是是根根据据工工艺艺、结结构构与与经经济济的的要要求求确确定定。此此外外还还要要考考虑虑建建筑筑内内其其它它部部分分与与柱柱网网的的协协调调，如如基基础础、地地下下管管道道、烟烟道、地坑等。道、地坑等。 工艺要求柱的位置与车间内机械、起重、运输设备相协工艺要求柱的位置与车间内机械、起重、运输设备相协调，符合生产流程，还要考虑生产过程的可能变动。例如，调，符合生产流程，还要考虑生产过程的可能变动。例如，一个双跨钢结构制造车间，其生产流程是零件加工。中间仓一个双跨钢结构制造车间，其生产流程是零件加工。中间仓库，拼焊连接顺着厂房纵向进行，但横向需要连系，在中部库，拼焊连接顺着厂房纵向进行，但横向需要连系，在中部要有横向通道，因此中列柱中部柱距较大，要有横向通道，因此中列柱中部柱距较大，见图见图，部分中列，部分中列纵向框架有托架，柱距为纵向框架有托架，柱距为12米。结构要求柱间距尽可能相等，米。结构要求柱间距尽可能相等，通常纵向柱距为通常纵向柱距为6米，跨度较大的横向框架采用轻钢结构屋米，跨度较大的横向框架采用轻钢结构屋面及外墙时，纵向柱距可增大到面及外墙时，纵向柱距可增大到7.5米、米、9米等。米等。 图图 双跨钢结构厂房柱网布置双跨钢结构厂房柱网布置 柱柱距距过过大大，屋屋盖盖结结构构和和吊吊车车梁梁重重量量增增加加；反反之之柱柱与与基基础础材材料料增增多多，因因此此要要比比较较分分析析。但但确确定定柱柱距距时时，要要符符合合模模数数制制。对对于于传传统统厂厂房房，以以3米米为为模模数数；对对于于新新型型的的轻轻钢钢厂厂房房，模模数数的限制可适当放宽，的限制可适当放宽，1米、米、1.5米均可。米均可。 二、温度影响的考虑二、温度影响的考虑 当当厂厂房房平平面面尺尺寸寸很很大大时时，由由于于温温度度影影响响会会使使构构件件内内产产生生很很大大的的温温度度应应力力，并并导导致致墙墙和和屋屋面面的的破破坏坏，因因此此要要设设横横向和纵向温度缝，见向和纵向温度缝，见图图。横向温度缝将厂房分成若干互不影响的温度区段，温度横向温度缝将厂房分成若干互不影响的温度区段，温度缝的最大间距一般为缝的最大间距一般为180-220米，后者为采暖厂房和非采米，后者为采暖厂房和非采暖区的厂房。若超出上述间距而不设温度缝，则需计算温暖区的厂房。若超出上述间距而不设温度缝，则需计算温度应力。度应力。 温温度度缝缝是是将将纵纵横横向向框框架架完完全全断断开开，在在缝缝的的两两边边分分别别设设置置相相互互没没有有连连系系的的框框架架，缝缝的的间间距距1.02.0。这这是是对对传传统统维维护护材材料料的的厂厂房房而而言言的的，对对于于轻轻钢钢厂厂房房，往往往往采采用用在在维维护护板板中中消消除除温温度度应应力力的的构构造造措措施施来来解解决决问问题题。因因而而可可以以减减小小缝缝的间距。的间距。 温度缝两边的框架间距可以保持原来的模数，此时每设温度缝两边的框架间距可以保持原来的模数，此时每设一个温度缝厂房长度将加大一个温度缝厂房长度将加大12米。同时建筑面积、屋面板米。同时建筑面积、屋面板类型、吊车梁类型、檩条类型均有所增加。也可以采用温度类型、吊车梁类型、檩条类型均有所增加。也可以采用温度缝中心线在框架间距模数尺寸内，即温度缝相邻的两框架间缝中心线在框架间距模数尺寸内，即温度缝相邻的两框架间距略小于模数，使厂房总长度不变。纵向温度缝与横向温度距略小于模数，使厂房总长度不变。纵向温度缝与横向温度缝布置相同，整排纵向框架断开，中间设互不连系的温度缝，缝布置相同，整排纵向框架断开，中间设互不连系的温度缝，纵向温度缝间距一般为纵向温度缝间距一般为100120米，即多跨厂房横向总宽度米，即多跨厂房横向总宽度较大时需设纵向温度缝。但由于其构造较复杂，有较大时需设纵向温度缝。但由于其构造较复杂，有4个柱在个柱在纵、横向温度缝处相交，因此，可适当加强结构构件而不设纵、横向温度缝处相交，因此，可适当加强结构构件而不设置纵向温度缝。在轻钢结构屋盖中，常采用可在一定范围内置纵向温度缝。在轻钢结构屋盖中，常采用可在一定范围内水平滑移的屋面板减小温差效应。水平滑移的屋面板减小温差效应。 厂房结构的横向框架厂房结构的横向框架 一、框架的类型 厂厂房房的的基基本本承承重重结结构构通通常常采采用用框框架架体体系系。这这种种体体系系能能够够保保证证必要的横向刚度，同时其净空又能满足使用上的要求。必要的横向刚度，同时其净空又能满足使用上的要求。横横向向框框架架按按其其静静力力计计算算模模式式来来分分，主主要要有有横横梁梁与与柱柱铰铰接接（图图）和和横横梁梁与与柱柱刚刚接接（图图）两两种种情情况况。如如按按跨跨度度来来分分，则则有有单单跨跨、双双跨和多跨。跨和多跨。 横横梁梁与与柱柱铰铰接接的的框框架架，在在传传统统厂厂房房结结构构中中常常可可见见到到。由由于于其其横横向向刚刚度度较较差差，常常不不能能满满足足吊吊车车使使用用上上的的要要求求，因因此此这这种种结结构构类类型型现现在在很很少少采采用用。横横梁梁与与柱柱刚刚接接的的框框架架具具有有良良好好的的横横向向刚刚度度，但但对对于于支支座座不不均均匀匀沉沉降降及及温温度度作作用用比比较较敏敏感感，需需采采取取防防止止不不均均匀匀沉沉降降的的措措施施。轻轻钢钢厂厂房房采采用用的的门门式式刚刚架架属属于于横横梁梁与与柱柱刚刚接接，而而且且由由于于结结构构自自重重与与传传统统厂厂房房相相比比大大为为减减轻轻，故故沉沉降降问问题题不不甚甚严严重重。因因而而是是一一种种较较好好的的结构形式。结构形式。二、横向框架的主要尺寸图图图图表示框架的主要尺寸。框架的跨度见式（表示框架的主要尺寸。框架的跨度见式（表示框架的主要尺寸。框架的跨度见式（表示框架的主要尺寸。框架的跨度见式（7-17-1）。）。）。）。 （7-1） 框框架架跨跨度度常常采采用用3米米的的倍倍数数，即即l=24m，27m，30m，33m，36m等等。对对于于一一般般用用途途的的电电动动桥桥式式吊吊车车和和某某些些特特殊殊用用途途的的吊吊车车，和和 的的数数值值可可参参考考表表的的数数值值选选用用，同同时时必必须须满满足：足：（7-2） 吊车和柱之间必要的空隙；吊车和柱之间必要的空隙；框架边柱和中柱上段柱的截面宽度。框架边柱和中柱上段柱的截面宽度。 式中，式中， d吊车桥架尾部长度；吊车桥架尾部长度； 吊吊车车外外缘缘与与厂厂房房柱柱之之间间的的净净空空尺尺寸寸1应应不不小小于于80（吊吊车车起起重重量量不不大大于于500kN时时）或或不不小小于于100（吊吊车车起起重重量量大大于于或或等等于于750kN时时）。对对于于冶冶金金车车间间的的吊吊车车或或重重级级工工作作制制的的吊吊车车，当当在在吊吊车车和和柱柱之之间间需需要要有有足足够够宽宽的的安安全全过过道道时时，则则不不得得小小于于400。如如上上段段柱柱的的截截面面宽宽度度大大于于800时时，则则过过道道可可以以穿穿过过柱柱内内的的人人孔孔，见见图图，这这时时1的数值就不必加大。的数值就不必加大。 框架从柱脚底面到屋架下弦底部的距离（见框架从柱脚底面到屋架下弦底部的距离（见图图）为：）为： 式（式（7-3）中）中h h1 1尺寸为自吊车轨顶至起重小车顶的桥架总高，尺寸为自吊车轨顶至起重小车顶的桥架总高，已加上由于考虑制造和安装的可能误差所留的空隙已加上由于考虑制造和安装的可能误差所留的空隙100，以，以及考虑屋架的挠曲和下弦支撑角钢的下伸所留的空隙及考虑屋架的挠曲和下弦支撑角钢的下伸所留的空隙150200。 为从地面到吊车轨顶的距离，由生产要求决定，为从地面到吊车轨顶的距离，由生产要求决定， 一般为一般为600的倍数。为柱脚底部在地面以下的深度，中型车间一般的倍数。为柱脚底部在地面以下的深度，中型车间一般为为0.81.0，重型车间为，重型车间为1.01.2。由地面到屋架下弦底部的。由地面到屋架下弦底部的高度一般为高度一般为300的倍数。的倍数。 三、框架横梁的形式及其应用范围横向框架的横梁有实腹式和桁架式两种。横向框架的横梁有实腹式和桁架式两种。横横向向框框架架的的实实腹腹式式横横梁梁通通常常采采用用由由三三块块钢钢板板焊焊接接成成的的工工字字形形截截面面，两两端端与与柱柱顶顶刚刚接接形形成成门门架架，其其高高度度约约为为跨跨度度的的1/251/45。它它的的优优点点是是建建筑筑高高度度小小，制制造造省省工工，运运输输方方便便。实实腹式横梁本身高度较小，故在轻钢厂房中运用较多。腹式横梁本身高度较小，故在轻钢厂房中运用较多。横横向向框框架架上上端端为为刚刚接接的的桁桁架架式式横横梁梁一一般般采采用用平平行行弦弦、梯梯形形和多边形的桁架，而为铰接的桁架式横梁则采用三角形桁架。和多边形的桁架，而为铰接的桁架式横梁则采用三角形桁架。 多边形桁架和梯形桁架在重型厂房中应用较广。当桁架多边形桁架和梯形桁架在重型厂房中应用较广。当桁架跨度很大或屋面坡度较陡（跨度很大或屋面坡度较陡（1/41/5）时，可将天窗架范围）时，可将天窗架范围内的上弦杆拉平或将下弦起拱，见内的上弦杆拉平或将下弦起拱，见图图 a）和）和c），），以减小屋以减小屋架中部的高度。图中）所示的桁架，由于下弦起拱，对柱架中部的高度。图中）所示的桁架，由于下弦起拱，对柱有推力，不利于结构的安装和受力，需加注意。有推力，不利于结构的安装和受力，需加注意。 为了保证桁架与柱的连接具有足够刚度，桁架端部的高度为了保证桁架与柱的连接具有足够刚度，桁架端部的高度 不宜不宜过小，通常为跨度过小，通常为跨度 的的1/101/16，并为，并为200的倍数。桁架中部的倍数。桁架中部的适宜高度为的适宜高度为 /8 /10。在确定桁架高度时尚应考虑运输条件的限。在确定桁架高度时尚应考虑运输条件的限制。制。 桁架的腹杆通常采用有竖杆的三角形体系。节点划分应配合天桁架的腹杆通常采用有竖杆的三角形体系。节点划分应配合天窗的宽度和屋面板（或压型钢板）的经济跨度，其数目最好是窗的宽度和屋面板（或压型钢板）的经济跨度，其数目最好是4的的倍数，以利支撑布置。且使所布置支撑与横梁的夹角接近于倍数，以利支撑布置。且使所布置支撑与横梁的夹角接近于45，以利支撑受力。当桁架跨度较大、高度较高时，也可采用再分式腹以利支撑受力。当桁架跨度较大、高度较高时，也可采用再分式腹杆体系。杆体系。 四、厂房横向框架柱的形式及其应用范围四、厂房横向框架柱的形式及其应用范围 厂厂房房横横向向框框架架柱柱按按其其形形式式可可分分为为等等截截面面柱柱、均均匀匀变变截截面面柱柱、台阶式柱和分离式柱。台阶式柱和分离式柱。 等等截截面面柱柱（图图）通通常常做做成成工工字字型型截截面面，吊吊车车梁梁支支承承在在牛牛腿上。这种形式适用于吊车起重量小于腿上。这种形式适用于吊车起重量小于200kN的车间。的车间。 均均匀匀变变截截面面柱柱（图图）为为变变高高度度的的H H型型截截面面，大大量量用用于于轻轻钢结构厂房，经济性好，施工便利。钢结构厂房，经济性好，施工便利。 台台阶阶式式柱柱（图图及及）在在传传统统型型厂厂房房中中较较为为常常用用。有有单单阶阶和双阶之分。和双阶之分。 分离式柱（图）将吊车支柱和组成横向框分离式柱（图）将吊车支柱和组成横向框架的支柱分离，其间用水平连系板连系起来。因架的支柱分离，其间用水平连系板连系起来。因为水平连系板在竖向的刚度与吊车柱抗压刚度相为水平连系板在竖向的刚度与吊车柱抗压刚度相比很小，故认为吊车竖向荷载仅传至吊车支柱而比很小，故认为吊车竖向荷载仅传至吊车支柱而不传给框架支柱。分离式柱一般较台阶式柱费钢不传给框架支柱。分离式柱一般较台阶式柱费钢材，上部刚度较小。但在吊车起重量较大而厂房材，上部刚度较小。但在吊车起重量较大而厂房高度小于高度小于18时，采用分离式柱比较经济；如果时，采用分离式柱比较经济；如果厂房有扩建的可能，且扩建时希望不受吊车荷载厂房有扩建的可能，且扩建时希望不受吊车荷载的牵制，则可采用分离式柱；在吊车荷载大而厂的牵制，则可采用分离式柱；在吊车荷载大而厂房用压型钢板做屋面板时，分离式柱也可能是较房用压型钢板做屋面板时，分离式柱也可能是较经济的。经济的。 支撑体系支撑体系 一、支撑体系的作用一、支撑体系的作用 单单层层厂厂房房的的支支撑撑体体系系如如图图所所示示，一一座座没没有有设设置置支支撑撑的的单跨厂房结构，受力后有以下一些重要问题：单跨厂房结构，受力后有以下一些重要问题： （1 1）屋屋架架上上弦弦出出平平面面（垂垂直直屋屋架架平平面面）的的计计算算长长度度等等于于屋屋架架的的跨跨度度，实实际际上上无无法法保保证证上上弦弦出出平平面面的的稳稳定定性性。在在这这里里平平行行铺铺设设的的檩檩条条对对弦弦杆杆不不能能起起侧侧向向固固定定支支撑撑的的作作用用，因因为为当当所所有有弦弦杆杆同同步步以以半半波波形形式式侧侧向向鼓鼓凸凸时时，所所有有檩檩条条也也将将随随之之平平移移而而不不起起支支撑撑作作用用。同同样样，屋屋架架下下弦弦受受拉拉杆杆件件出出平平面面的的计计算算长长度度也也太太大大，特特别别当当屋屋架架端端部部刚刚接接、端节间下弦杆受压时，出平面稳定问题就更为严重。端节间下弦杆受压时，出平面稳定问题就更为严重。 （2 2）作用在端墙上的水平风力，一部分将由端墙）作用在端墙上的水平风力，一部分将由端墙抗风柱传递至厂房端部屋架的下弦（或上弦）节点。抗风柱传递至厂房端部屋架的下弦（或上弦）节点。如屋架的弦杆不与相邻屋架的相应的弦杆利用支撑组如屋架的弦杆不与相邻屋架的相应的弦杆利用支撑组成水平桁架，则它在风力作用下将发生水平弯曲，这成水平桁架，则它在风力作用下将发生水平弯曲，这是远非一般屋架的弦杆所能承受的。此外，由于柱沿是远非一般屋架的弦杆所能承受的。此外，由于柱沿厂房纵向的刚度很小，且柱与基础的连接在这个方向厂房纵向的刚度很小，且柱与基础的连接在这个方向近似铰接，吊车梁又均简支固定于柱上，因此由柱及近似铰接，吊车梁又均简支固定于柱上，因此由柱及吊车梁等构件组成的纵向框架，在上述风力及吊车的吊车梁等构件组成的纵向框架，在上述风力及吊车的纵向制动力等作用下，将产生很大的纵向变形或振动，纵向制动力等作用下，将产生很大的纵向变形或振动，甚至有使厂房倾倒的危险。甚至有使厂房倾倒的危险。 （3 3）当某一横向框架受到水平荷载时（如吊车的）当某一横向框架受到水平荷载时（如吊车的横向制动力），由于各个横向框架之间没有用在水平横向制动力），由于各个横向框架之间没有用在水平面中具有较大刚度的下弦纵向支撑连系起来，不能将面中具有较大刚度的下弦纵向支撑连系起来，不能将荷载分布到邻近的横向框架上去，因此必须由这个横荷载分布到邻近的横向框架上去，因此必须由这个横向框架单独承担。这样，结构的横向刚度将会显得不向框架单独承担。这样，结构的横向刚度将会显得不足，侧移和横向振动较大，影响结构的使用性能和寿足，侧移和横向振动较大，影响结构的使用性能和寿命。命。 （4）由由于于托托架架在在横横向向水水平平方方向向的的刚刚度度极极小小，所所以以支支撑撑在在托托架架上上的的中中间间屋屋架架不不很很稳稳定定，容容易易沿沿屋屋架架轴向发生振动，托架也容易发生变形、失稳。轴向发生振动，托架也容易发生变形、失稳。（5）在在横横向向框框架架之之间间的的间间距距较较大大时时须须在在框框架架柱柱之之间间设设立立墙墙架架柱柱以以承承担担作作用用在在纵纵（横横）向向墙墙上上的的水水平平风风力力，可可是是若若无无纵纵向向（横横向向）水水平平支支撑撑，墙墙架架柱柱的上端无法设支撑点。的上端无法设支撑点。（6）在在安安装装过过程程中中，由由于于屋屋架架的的跨跨度度较较大大，而而它的侧向刚度又很小，故很容易倾倒。它的侧向刚度又很小，故很容易倾倒。（7）由由于于各各个个横横向向框框架架之之间间缺缺乏乏连连系系，因因此此除除了了结结构构的的横横向向和和纵纵向向刚刚度度不不足足以以外外，如如果果厂厂房房受受到到斜斜向向或或水水平平扭扭转转力力时时，则则在在局局部部或或整整体体结结构构中中将将产产生生较较大大的的歪斜和扭动。歪斜和扭动。由此可见，支撑体系是厂房结构的重要组成部分。由此可见，支撑体系是厂房结构的重要组成部分。适当而有效的布置支撑体系可将各个平面结构连成空适当而有效的布置支撑体系可将各个平面结构连成空间整体，保证厂房结构具有足够的强度、刚度和空间间整体，保证厂房结构具有足够的强度、刚度和空间稳定性来可靠地承担所有的作用荷载，保证结构的正稳定性来可靠地承担所有的作用荷载，保证结构的正常使用。常使用。 二、屋盖支撑二、屋盖支撑 常常用用的的屋屋盖盖支支撑撑包包括括：屋屋架架上上弦弦横横向向和和纵纵向向支支撑撑，屋屋架架下下弦弦横横向向和和纵纵向向支支撑撑。屋屋架架竖竖向向支支撑撑，天天窗窗架架支支撑撑以以及及相相应的系杆等。应的系杆等。 关关于于屋屋盖盖支支撑撑的的作作用用、形形式式、布布置置、计计算算原原则则和和构构造造方方法等详见屋盖知识点的内容，这里不再重复。法等详见屋盖知识点的内容，这里不再重复。 三、柱间支撑三、柱间支撑 柱柱间间支支撑撑分分为为两两个个部部分分：在在吊吊车车梁梁以以上上的的部部分分称称为为上上层层支撑，吊车梁以下的部分称为下层支撑。支撑，吊车梁以下的部分称为下层支撑。（一）柱间支撑沿厂房长度方向的布置（一）柱间支撑沿厂房长度方向的布置 1 1下层支撑下层支撑 当当采采用用压压型型钢钢板板等等在在厂厂房房纵纵向向有有一一定定变变形形能能力力的的维维护护材材料料时时，一一般般上上下下层层支支撑撑同同时时布布置置在在厂厂房房两两端端（或或近近端端跨跨），如下如下图图 c)c)。图图 柱间支撑的布置柱间支撑的布置 当当采采用用传传统统的的刚刚度度较较大大的的维维护护材材料料为为墙墙和和屋屋面面时时，下下层层支支撑撑应应布布置置在在温温度度区区段段的的中中部部，使使厂厂房房结结构构在在温温度度变变化化时时能能较较自自由由地地从从支支撑撑架架向向两两面面伸伸缩缩，从从而而减减小小纵纵向向构构件件及及支支撑撑架架中中的的温温度度应应力力。但但此此时时所所有有的的纵纵向向水水平平力力均均需需通通过过吊吊车车梁梁传传递递。温温度度区区段段长长度度小小于于9090的的厂厂房房，可可以以在在区区段段的的中中央央设设置置一一道道柱柱间间支支撑撑（图图 a a）；区区段段长长度度超超过过90m90m时时，则则应应在在长长度度的的1/31/3处处各各布布置置一一道道柱柱间间支支撑撑（图图 b b），以以免免传传力力路路线线太长而影响结构的纵向刚度。太长而影响结构的纵向刚度。 在短而高的厂房中，下层支撑也可布置在厂房在短而高的厂房中，下层支撑也可布置在厂房的两端（图的两端（图 c c）。）。 2 2上层支撑上层支撑 上层支撑应布置在温度区段的两端以及有下层上层支撑应布置在温度区段的两端以及有下层支撑的开间中（图）。为了传递从屋架下弦横向支支撑的开间中（图）。为了传递从屋架下弦横向支撑传来的纵向风载，在温度区段的两端设置上层支撑传来的纵向风载，在温度区段的两端设置上层支撑是必要的。由于上段柱的刚度一般都较小，不会撑是必要的。由于上段柱的刚度一般都较小，不会引起很大的温度应力，因此可在温度区段的两端设引起很大的温度应力，因此可在温度区段的两端设置单斜杆式的上层支撑。其余上层支撑可采用交叉置单斜杆式的上层支撑。其余上层支撑可采用交叉腹杆体系或其他形式。腹杆体系或其他形式。 （二）柱间支撑形式（二）柱间支撑形式 1 1下层支撑下层支撑 下层支撑以交叉腹杆体系最为经济且刚度较大。在某些车下层支撑以交叉腹杆体系最为经济且刚度较大。在某些车间中，往往由于生产上的要求，不可能采用交叉腹杆体系的间中，往往由于生产上的要求，不可能采用交叉腹杆体系的下层支撑。在这种情况下，门式支撑（下下层支撑。在这种情况下，门式支撑（下图图 a a、b b、c c）是最）是最常用的一种。这种支撑形式可以利用吊车梁作为门框式支撑常用的一种。这种支撑形式可以利用吊车梁作为门框式支撑的横梁（图的横梁（图 a a及及b b），也可另设横梁（），也可另设横梁（图图 c c）。但是，将支撑）。但是，将支撑直接连在吊车梁上（图直接连在吊车梁上（图 a a）不是一种很好的方案，因为这时）不是一种很好的方案，因为这时支撑构件除了承受纵向水平风载和吊车纵向制动力外，还要支撑构件除了承受纵向水平风载和吊车纵向制动力外，还要承受巨大的吊车竖向荷载，所以很费钢材，而且在构件截面承受巨大的吊车竖向荷载，所以很费钢材，而且在构件截面组合和构造方面也存在许多困难。组合和构造方面也存在许多困难。图 门框式柱间支撑 2 2上层支撑上层支撑 上层支撑形式有十字交叉形、八字形和人上层支撑形式有十字交叉形、八字形和人字形等，而以十字交叉形最为构造简单、传力字形等，而以十字交叉形最为构造简单、传力直接和节约材料，因此使用最为普遍。直接和节约材料，因此使用最为普遍。 （三）柱间支撑在柱侧面的位置（三）柱间支撑在柱侧面的位置 柱柱间间支支撑撑在在柱柱截截面面上上的的位位置置按按下下述述原原则则确确定定。等等截截面面柱柱的的上上下下层层柱柱间间支支撑撑以以及及台台阶阶式式柱柱的的上上层层支支撑撑应应布布置置在在柱柱的的轴轴线线上上（图图 a a、b b、c c中中虚虚线线所所示示）；若若有有人人孔孔时时，则则移移向向两两侧侧布布置置（图图d d）。在在台台阶阶式式边边列列柱柱的的下下层层支支撑撑，若若外外缘缘有有大大型型板板材材或或墙墙梁梁等等构构件件牢牢固固连连接接时时，支支撑撑可可只只沿沿柱柱的的内内缘缘布布置置（图图a a）；否否则则内内外外缘缘两两侧侧均均需需布布置置。在在中中列列柱柱中中，柱柱的的两两侧侧均均需需布布置置下下层层支支撑撑（图图b b），且且在在柱柱两两侧侧布布置置的的支支撑撑之之间间需需用用杆杆件件连连系系起起来来（图（图e e）。）。图 柱间支撑在柱子截面中的位置 （四）柱间支撑的计算原则 柱间上层支撑主要承担屋架上、下弦横向支撑传来的纵向风力，有时还承担作用于厂房纵向的其他水平荷载，如固定于厂房上的管道设备的纵向推力等。 柱柱间间下下层层支支撑撑承承受受山山墙墙抗抗风风桁桁架架传传来来的的纵纵向向风风载载和和吊吊车车纵纵向向制制动动力力，连连于于吊吊车车梁梁上上的的门门框框式式支支撑撑（图图 a a）还要承受竖向的吊车荷载。）还要承受竖向的吊车荷载。 上上层层支支撑撑计计算算时时，为为避避免免由由于于支支撑撑刚刚度度过过大大，而而引引起起较较大大的的温温度度应应力力，支支撑撑腹腹杆杆按按柔柔性性拉拉杆杆计计算算。交交叉叉体体系系的的下下层层支支撑撑当当吊吊车车较较小小时时一一般般用用圆圆钢钢，吊吊车车较较大大时时通通常常由由角角钢钢或或槽槽钢钢。交交叉叉斜斜杆杆常常按按拉拉杆杆设设计计，但但为为了了提提高高厂厂房房的的纵纵向向刚刚度度，当当吊吊车车较较大大时时应应按压杆设计。按压杆设计。（五）柱间支撑的连接 支撑与柱的连接一般采用焊接连接或高强度螺支撑与柱的连接一般采用焊接连接或高强度螺栓连接。当采用焊接时，焊缝厚度不宜小于栓连接。当采用焊接时，焊缝厚度不宜小于6 6mm，焊，焊缝长度不宜小于缝长度不宜小于8080mm。为了安装方便，在安装节点。为了安装方便，在安装节点处的每一支撑杆件的端部设有两个安装螺栓。支撑处的每一支撑杆件的端部设有两个安装螺栓。支撑与柱的连接节点与柱的连接节点如图如图所示。所示。 a) a) 柱间支撑下端与柱的连接柱间支撑下端与柱的连接 b) b) 柱间支撑上端与柱焊缝连接柱间支撑上端与柱焊缝连接c) c) 柱间支撑上端与柱用螺栓连接柱间支撑上端与柱用螺栓连接图 柱间支撑与柱的连接屋盖结构一、屋盖结构布置一、屋盖结构布置一、屋盖结构布置一、屋盖结构布置（一）屋盖结构组成（一）屋盖结构组成（一）屋盖结构组成（一）屋盖结构组成 在工业与民用房屋建筑中，钢屋盖结构主要由屋面板、在工业与民用房屋建筑中，钢屋盖结构主要由屋面板、檩条、屋架、托架、天窗架和支撑等构件组成。檩条、屋架、托架、天窗架和支撑等构件组成。 屋架的跨度和间距取决于柱网布置，而柱网布置则取决屋架的跨度和间距取决于柱网布置，而柱网布置则取决于建筑物工艺要求和经济要求。当屋架跨度较大时，为了采于建筑物工艺要求和经济要求。当屋架跨度较大时，为了采光和通风需要，屋盖上常设置天窗。当柱网间距较大，超出光和通风需要，屋盖上常设置天窗。当柱网间距较大，超出屋面板长度时，应设置中间屋架和柱间托架，中间屋架的荷屋面板长度时，应设置中间屋架和柱间托架，中间屋架的荷载通过托架传给柱（图）。载通过托架传给柱（图）。 屋架与屋架之间应布置支撑，以增强屋架的侧向刚度，屋架与屋架之间应布置支撑，以增强屋架的侧向刚度，传递水平荷载和保证屋盖体系的整体稳定。因此屋盖支撑是传递水平荷载和保证屋盖体系的整体稳定。因此屋盖支撑是屋盖结构中不可缺少的组成部分。屋盖结构中不可缺少的组成部分。 （二）屋盖体系分类（二）屋盖体系分类 根据屋面材料和屋面布置情况屋盖可分为无檩屋根据屋面材料和屋面布置情况屋盖可分为无檩屋盖和有檩屋盖两种。盖和有檩屋盖两种。 当屋面采用大型屋面板时，屋面荷载可直接通过当屋面采用大型屋面板时，屋面荷载可直接通过大型屋面板传递给屋架而无需通过檩条，这种屋盖大型屋面板传递给屋架而无需通过檩条，这种屋盖体系称为无檩屋盖（体系称为无檩屋盖（图图）。当屋面采用轻型材料如）。当屋面采用轻型材料如石棉瓦、瓦楞铁、压型钢板和铁丝网水泥槽板等时，石棉瓦、瓦楞铁、压型钢板和铁丝网水泥槽板等时，屋面荷载要通过檩条再传递给屋架，这种屋盖体系屋面荷载要通过檩条再传递给屋架，这种屋盖体系称为有檩屋盖（称为有檩屋盖（图图）。）。 无檩屋盖体系：无檩屋盖体系：优点：屋盖横向刚度大，整体性好，构造简单，施优点：屋盖横向刚度大，整体性好，构造简单，施 工方便等；工方便等；缺点：屋盖自重大，不利于抗震，其多用于有桥式缺点：屋盖自重大，不利于抗震，其多用于有桥式吊车的厂房屋盖中。吊车的厂房屋盖中。 有檩屋盖体系：有檩屋盖体系：优点：构件重量轻，用料省；优点：构件重量轻，用料省；缺点：屋盖构件数量较多，构造较复杂，整体刚度缺点：屋盖构件数量较多，构造较复杂，整体刚度较差。较差。屋盖结构的布置要根据建筑物使用或工艺要求，并屋盖结构的布置要根据建筑物使用或工艺要求，并综合考虑经济因素来确定。综合考虑经济因素来确定。 无檩屋盖体系无檩屋盖体系无檩屋盖体系无檩屋盖体系 有檩屋盖体系有檩屋盖体系有檩屋盖体系有檩屋盖体系二、屋盖支撑体系二、屋盖支撑体系 （一）屋盖支撑作用（一）屋盖支撑作用 当采用平面屋架作为主要承重构件时，支当采用平面屋架作为主要承重构件时，支撑是屋盖结构的必须组成部分。撑是屋盖结构的必须组成部分。 屋盖支撑的主要作用如下：屋盖支撑的主要作用如下：保证屋盖结保证屋盖结构的整体稳定。构的整体稳定。增强屋盖的刚度。增强屋盖的刚度。增强增强屋架的侧向稳定。屋架的侧向稳定。承担并传递屋盖的水平承担并传递屋盖的水平荷载。荷载。便于屋盖的安装与施工。便于屋盖的安装与施工。 二、屋盖支撑体系二、屋盖支撑体系 （一）屋盖支撑作用（一）屋盖支撑作用（一）屋盖支撑作用（一）屋盖支撑作用屋架是屋盖的主要承重结构，平面外的侧向刚度较小，屋架是屋盖的主要承重结构，平面外的侧向刚度较小，屋架是屋盖的主要承重结构，平面外的侧向刚度较小，屋架是屋盖的主要承重结构，平面外的侧向刚度较小，各个屋架之间若仅由檩条或大型屋面板连系，而没各个屋架之间若仅由檩条或大型屋面板连系，而没各个屋架之间若仅由檩条或大型屋面板连系，而没各个屋架之间若仅由檩条或大型屋面板连系，而没有其他必要的支撑，则屋盖结构在空间是几何可变有其他必要的支撑，则屋盖结构在空间是几何可变有其他必要的支撑，则屋盖结构在空间是几何可变有其他必要的支撑，则屋盖结构在空间是几何可变体系。因此需要用支撑把屋架合理地连接起来，形体系。因此需要用支撑把屋架合理地连接起来，形体系。因此需要用支撑把屋架合理地连接起来，形体系。因此需要用支撑把屋架合理地连接起来，形成稳定体系，以保证屋盖结构的空间稳定。设置支成稳定体系，以保证屋盖结构的空间稳定。设置支成稳定体系，以保证屋盖结构的空间稳定。设置支成稳定体系，以保证屋盖结构的空间稳定。设置支撑时一般先将屋盖两端的两榀相邻屋架用支撑连成撑时一般先将屋盖两端的两榀相邻屋架用支撑连成撑时一般先将屋盖两端的两榀相邻屋架用支撑连成撑时一般先将屋盖两端的两榀相邻屋架用支撑连成稳定体系，然后用檩条或大型屋面板以及系杆将其稳定体系，然后用檩条或大型屋面板以及系杆将其稳定体系，然后用檩条或大型屋面板以及系杆将其稳定体系，然后用檩条或大型屋面板以及系杆将其余中间屋架与这两端稳定体系连接起来，形成几何余中间屋架与这两端稳定体系连接起来，形成几何余中间屋架与这两端稳定体系连接起来，形成几何余中间屋架与这两端稳定体系连接起来，形成几何不变的屋盖结构体系。如果沿屋盖结构的长度方向不变的屋盖结构体系。如果沿屋盖结构的长度方向不变的屋盖结构体系。如果沿屋盖结构的长度方向不变的屋盖结构体系。如果沿屋盖结构的长度方向较长时，还应在中间设置较长时，还应在中间设置较长时，还应在中间设置较长时，还应在中间设置1 12 2道横向支撑。道横向支撑。道横向支撑。道横向支撑。 支撑可作为屋架弦杆的侧向支承点，减小弦杆在支撑可作为屋架弦杆的侧向支承点，减小弦杆在平面外的计算长度，增强受压上弦杆的侧向稳定，平面外的计算长度，增强受压上弦杆的侧向稳定，并使受拉下弦杆保持足够的侧向刚度，减小其在某并使受拉下弦杆保持足够的侧向刚度，减小其在某些动力荷载作用下产生的屋架平面外的受迫振动。些动力荷载作用下产生的屋架平面外的受迫振动。 屋盖支撑还可将作用于山墙的风荷载，悬挂吊车屋盖支撑还可将作用于山墙的风荷载，悬挂吊车水平荷载及地震作用传递给房屋的下部支承结构。水平荷载及地震作用传递给房屋的下部支承结构。 另外，在安装钢屋架时，首先吊装有横向支撑另外，在安装钢屋架时，首先吊装有横向支撑的两榀屋架，将支撑和檩条与之连系形成稳定体系，的两榀屋架，将支撑和檩条与之连系形成稳定体系，然后再吊装其他屋架与之相连。然后再吊装其他屋架与之相连。 （二）屋盖支撑布置（二）屋盖支撑布置 屋盖支撑根据布置的位置可分为五种：上弦横向水平支屋盖支撑根据布置的位置可分为五种：上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、垂直支撑和系撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、垂直支撑和系杆。各种支撑布置如杆。各种支撑布置如图图所示。所示。 1.上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑 在有檩屋盖体系或无檩屋盖体系一般都应设置屋架上弦在有檩屋盖体系或无檩屋盖体系一般都应设置屋架上弦横向水平支撑，当有天窗架时，天窗架也应设置横向水平支横向水平支撑，当有天窗架时，天窗架也应设置横向水平支撑。撑。 上弦横向水平支撑布置在房屋两端或在温度缝区段的两上弦横向水平支撑布置在房屋两端或在温度缝区段的两端的第一柱间或第二柱间。横向支撑的间距不宜超过端的第一柱间或第二柱间。横向支撑的间距不宜超过60m，因而当房屋长度超过因而当房屋长度超过60m时时,在房屋长度中间还应设置一道在房屋长度中间还应设置一道或几道支撑。或几道支撑。 屋盖支撑布置 2.下弦横向水平支撑下弦横向水平支撑 当屋架跨度当屋架跨度18m时；屋架跨度虽小于时；屋架跨度虽小于18m,但屋但屋架下弦设有悬挂吊车时；厂房内设有吨位较大的桥式吊架下弦设有悬挂吊车时；厂房内设有吨位较大的桥式吊车或其他振动设备时；山墙抗风柱支承于屋架下弦时，车或其他振动设备时；山墙抗风柱支承于屋架下弦时，都应设置下弦横向水平支撑。都应设置下弦横向水平支撑。 下弦横向水平支撑应与上弦横向水平支撑同一柱间下弦横向水平支撑应与上弦横向水平支撑同一柱间内，以便形成稳定的空间体系。内，以便形成稳定的空间体系。 3.下弦纵向水平支撑下弦纵向水平支撑 当房屋内设有重级工作制吊车或起重吨位较大的中，当房屋内设有重级工作制吊车或起重吨位较大的中，轻级工作制吊车时；房屋内设有锻锤等大型振动设备轻级工作制吊车时；房屋内设有锻锤等大型振动设备时；屋架下弦设有纵向或横向吊轨时；屋盖设有托架时；屋架下弦设有纵向或横向吊轨时；屋盖设有托架和中间屋架时；房屋较高，跨度较大，空间刚度要求和中间屋架时；房屋较高，跨度较大，空间刚度要求高时，都应设置下弦纵向水平支撑。高时，都应设置下弦纵向水平支撑。 下弦纵向水平支撑应设在屋架下弦端节间内，与上下弦纵向水平支撑应设在屋架下弦端节间内，与上弦横向水平支撑组成封闭的支撑体系，提高了屋盖的弦横向水平支撑组成封闭的支撑体系，提高了屋盖的整体刚度整体刚度。 4.4.垂直支撑垂直支撑 垂直支撑是使相邻两榀屋架形成空间几何不变体系垂直支撑是使相邻两榀屋架形成空间几何不变体系垂直支撑是使相邻两榀屋架形成空间几何不变体系垂直支撑是使相邻两榀屋架形成空间几何不变体系的有效构件，保证屋架在使用和安装时的侧向稳定。的有效构件，保证屋架在使用和安装时的侧向稳定。的有效构件，保证屋架在使用和安装时的侧向稳定。的有效构件，保证屋架在使用和安装时的侧向稳定。 垂直支撑应设置在设有上弦横向支撑的柱间内，在垂直支撑应设置在设有上弦横向支撑的柱间内，在垂直支撑应设置在设有上弦横向支撑的柱间内，在垂直支撑应设置在设有上弦横向支撑的柱间内，在屋架跨度方向还要根据屋架形式及跨度大小在跨中设置屋架跨度方向还要根据屋架形式及跨度大小在跨中设置屋架跨度方向还要根据屋架形式及跨度大小在跨中设置屋架跨度方向还要根据屋架形式及跨度大小在跨中设置一道或几道。对于梯形屋架，当跨度一道或几道。对于梯形屋架，当跨度一道或几道。对于梯形屋架，当跨度一道或几道。对于梯形屋架，当跨度30m30m30m30m时，应在屋时，应在屋时，应在屋时，应在屋架跨中和两端的竖杆平面内各布置一道垂直支撑；当跨架跨中和两端的竖杆平面内各布置一道垂直支撑；当跨架跨中和两端的竖杆平面内各布置一道垂直支撑；当跨架跨中和两端的竖杆平面内各布置一道垂直支撑；当跨度度度度30m30m30m30m时，在无天窗时，应在屋架跨度时，在无天窗时，应在屋架跨度时，在无天窗时，应在屋架跨度时，在无天窗时，应在屋架跨度1/31/31/31/3处和两端的处和两端的处和两端的处和两端的竖杆平面内各布置一道垂直支撑，有天窗时，垂直支撑竖杆平面内各布置一道垂直支撑，有天窗时，垂直支撑竖杆平面内各布置一道垂直支撑，有天窗时，垂直支撑竖杆平面内各布置一道垂直支撑，有天窗时，垂直支撑应布置在天窗架侧柱的两侧。对于三角形屋架，当跨度应布置在天窗架侧柱的两侧。对于三角形屋架，当跨度应布置在天窗架侧柱的两侧。对于三角形屋架，当跨度应布置在天窗架侧柱的两侧。对于三角形屋架，当跨度24m24m24m24m时，应在跨中竖杆平面内设置一道垂直支撑；当时，应在跨中竖杆平面内设置一道垂直支撑；当时，应在跨中竖杆平面内设置一道垂直支撑；当时，应在跨中竖杆平面内设置一道垂直支撑；当跨度跨度跨度跨度24m24m24m24m时，应根据具体情况布置两道垂直支撑（时，应根据具体情况布置两道垂直支撑（时，应根据具体情况布置两道垂直支撑（时，应根据具体情况布置两道垂直支撑（图图图图）。）。）。）。 垂直支撑除了在有上弦横向水平支撑的柱间设置外，垂直支撑除了在有上弦横向水平支撑的柱间设置外，垂直支撑除了在有上弦横向水平支撑的柱间设置外，垂直支撑除了在有上弦横向水平支撑的柱间设置外，为了保证屋架安装时的稳定，每隔为了保证屋架安装时的稳定，每隔为了保证屋架安装时的稳定，每隔为了保证屋架安装时的稳定，每隔4 4 4 45 5 5 5个柱间还应设置个柱间还应设置个柱间还应设置个柱间还应设置一道垂直支撑一道垂直支撑一道垂直支撑一道垂直支撑。 竖向支撑布置 5.5.系杆系杆 系杆的作用是保证无横向支撑的其他屋架的侧系杆的作用是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。系杆有刚向稳定，充当屋架上下弦的侧向支撑点。系杆有刚性系杆和柔性系杆。能承受压力的为性系杆和柔性系杆。能承受压力的为刚性系杆刚性系杆，只，只能承受拉力的为能承受拉力的为柔性系杆柔性系杆。 上弦平面内，檩条和大型屋面板均可起刚性系杆上弦平面内，檩条和大型屋面板均可起刚性系杆作用，因而可在屋架的屋脊和支座节点处设置刚性作用，因而可在屋架的屋脊和支座节点处设置刚性系杆。下弦平面内，可在屋架下弦的垂直支撑处设系杆。下弦平面内，可在屋架下弦的垂直支撑处设置柔性系杆。置柔性系杆。 当房屋处于地震区时，支撑应有所加强，具体当房屋处于地震区时，支撑应有所加强，具体应按抗震规范的规定设置。应按抗震规范的规定设置。（三）屋盖支撑的形式，计算和构造（三）屋盖支撑的形式，计算和构造 除系杆外屋盖支撑一般均为平行弦桁架形式（除系杆外屋盖支撑一般均为平行弦桁架形式（除系杆外屋盖支撑一般均为平行弦桁架形式（除系杆外屋盖支撑一般均为平行弦桁架形式（图图图图）。）。）。）。桁架的腹杆采用十字交叉形式一般用于上弦横向，下弦桁架的腹杆采用十字交叉形式一般用于上弦横向，下弦桁架的腹杆采用十字交叉形式一般用于上弦横向，下弦桁架的腹杆采用十字交叉形式一般用于上弦横向，下弦横向及下弦纵向水平支撑（横向及下弦纵向水平支撑（横向及下弦纵向水平支撑（横向及下弦纵向水平支撑（图图图图a a）。屋架的纵横向水平）。屋架的纵横向水平）。屋架的纵横向水平）。屋架的纵横向水平支撑桁架的节间，以组成正方形为宜，一般为支撑桁架的节间，以组成正方形为宜，一般为支撑桁架的节间，以组成正方形为宜，一般为支撑桁架的节间，以组成正方形为宜，一般为6x6m6x6m，但也可根据实际情况组成长方形，如但也可根据实际情况组成长方形，如但也可根据实际情况组成长方形，如但也可根据实际情况组成长方形，如6x3m6x3m。垂直支撑。垂直支撑。垂直支撑。垂直支撑的腹杆形式可根据桁架的宽高比例确定。当宽高较接近的腹杆形式可根据桁架的宽高比例确定。当宽高较接近的腹杆形式可根据桁架的宽高比例确定。当宽高较接近的腹杆形式可根据桁架的宽高比例确定。当宽高较接近时，可用交叉斜杆（图时，可用交叉斜杆（图时，可用交叉斜杆（图时，可用交叉斜杆（图b b）; ;当高度较小时可用当高度较小时可用当高度较小时可用当高度较小时可用V V及及及及WW式式式式（图图图图c,dc,d），以避免弦杆与斜杆间的交角小于），以避免弦杆与斜杆间的交角小于），以避免弦杆与斜杆间的交角小于），以避免弦杆与斜杆间的交角小于3030。 屋盖支撑受力较小，杆件截面通常可按容许长细比屋盖支撑受力较小，杆件截面通常可按容许长细比屋盖支撑受力较小，杆件截面通常可按容许长细比屋盖支撑受力较小，杆件截面通常可按容许长细比来选择。交叉斜杆和柔性系杆按拉杆设计，可采用单角来选择。交叉斜杆和柔性系杆按拉杆设计，可采用单角来选择。交叉斜杆和柔性系杆按拉杆设计，可采用单角来选择。交叉斜杆和柔性系杆按拉杆设计，可采用单角钢；非交叉斜杆、弦杆、竖杆以及刚性系杆按压杆设计，钢；非交叉斜杆、弦杆、竖杆以及刚性系杆按压杆设计，钢；非交叉斜杆、弦杆、竖杆以及刚性系杆按压杆设计，钢；非交叉斜杆、弦杆、竖杆以及刚性系杆按压杆设计，可采用双角钢组成十字形或可采用双角钢组成十字形或可采用双角钢组成十字形或可采用双角钢组成十字形或T T形截面。形截面。形截面。形截面。 当屋架跨度较大，房屋较高且基本风压也较大时，当屋架跨度较大，房屋较高且基本风压也较大时，当屋架跨度较大，房屋较高且基本风压也较大时，当屋架跨度较大，房屋较高且基本风压也较大时，杆件截面应按桁架体系计算出的内力确定。计算支撑杆杆件截面应按桁架体系计算出的内力确定。计算支撑杆杆件截面应按桁架体系计算出的内力确定。计算支撑杆杆件截面应按桁架体系计算出的内力确定。计算支撑杆件内力时，可假定在水平荷载作用下，交叉斜杆中的压件内力时，可假定在水平荷载作用下，交叉斜杆中的压件内力时，可假定在水平荷载作用下，交叉斜杆中的压件内力时，可假定在水平荷载作用下，交叉斜杆中的压杆退出工作，仅由拉杆受力，这样使原来的超静定体系杆退出工作，仅由拉杆受力，这样使原来的超静定体系杆退出工作，仅由拉杆受力，这样使原来的超静定体系杆退出工作，仅由拉杆受力，这样使原来的超静定体系简化为静定体系（简化为静定体系（简化为静定体系（简化为静定体系（图图图图）。图中）。图中）。图中）。图中WW为水平节点荷载，由风为水平节点荷载，由风为水平节点荷载，由风为水平节点荷载，由风荷载或吊车荷载引起。荷载或吊车荷载引起。荷载或吊车荷载引起。荷载或吊车荷载引起。 支撑与屋架的连接构造应尽量简单方便。角钢支撑支撑与屋架的连接构造应尽量简单方便。角钢支撑支撑与屋架的连接构造应尽量简单方便。角钢支撑支撑与屋架的连接构造应尽量简单方便。角钢支撑与屋架一般用粗制螺栓连接，螺栓用与屋架一般用粗制螺栓连接，螺栓用与屋架一般用粗制螺栓连接，螺栓用与屋架一般用粗制螺栓连接，螺栓用M20M20，支撑杆件每，支撑杆件每，支撑杆件每，支撑杆件每端至少两个螺栓。在有重级工作制吊车或有较大振动设端至少两个螺栓。在有重级工作制吊车或有较大振动设端至少两个螺栓。在有重级工作制吊车或有较大振动设端至少两个螺栓。在有重级工作制吊车或有较大振动设备的厂房，除粗制螺栓外，还应加安装焊缝，焊缝长度备的厂房，除粗制螺栓外，还应加安装焊缝，焊缝长度备的厂房，除粗制螺栓外，还应加安装焊缝，焊缝长度备的厂房，除粗制螺栓外，还应加安装焊缝，焊缝长度 80mm80mm，焊脚尺寸，焊脚尺寸，焊脚尺寸，焊脚尺寸 6mm6mm。当采用圆钢作支撑时，应。当采用圆钢作支撑时，应。当采用圆钢作支撑时，应。当采用圆钢作支撑时，应用花篮螺栓预加拉力将圆钢拉紧。用花篮螺栓预加拉力将圆钢拉紧。用花篮螺栓预加拉力将圆钢拉紧。用花篮螺栓预加拉力将圆钢拉紧。 水平荷载作用下支撑内力计算简图水平荷载作用下支撑内力计算简图水平荷载作用下支撑内力计算简图水平荷载作用下支撑内力计算简图 在确定钢屋架外形时，应满足适用、经济和制造安在确定钢屋架外形时，应满足适用、经济和制造安在确定钢屋架外形时，应满足适用、经济和制造安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。从满足使用要求出发，屋架的外形应与装方便的原则。从满足使用要求出发，屋架的外形应与装方便的原则。从满足使用要求出发，屋架的外形应与装方便的原则。从满足使用要求出发，屋架的外形应与屋面材料排水的要求相适应。从满足经济要求出发，屋屋面材料排水的要求相适应。从满足经济要求出发，屋屋面材料排水的要求相适应。从满足经济要求出发，屋屋面材料排水的要求相适应。从满足经济要求出发，屋架的外形应尽量与弯矩图相近，以使屋架弦杆的内力架的外形应尽量与弯矩图相近，以使屋架弦杆的内力架的外形应尽量与弯矩图相近，以使屋架弦杆的内力架的外形应尽量与弯矩图相近，以使屋架弦杆的内力沿全长均匀分布，能充分发挥材料的作用。腹杆的布置沿全长均匀分布，能充分发挥材料的作用。腹杆的布置沿全长均匀分布，能充分发挥材料的作用。腹杆的布置沿全长均匀分布，能充分发挥材料的作用。腹杆的布置应使短杆受压，长杆受拉，且数量少而总长度短，杆件应使短杆受压，长杆受拉，且数量少而总长度短，杆件应使短杆受压，长杆受拉，且数量少而总长度短，杆件应使短杆受压，长杆受拉，且数量少而总长度短，杆件夹角宜在夹角宜在夹角宜在夹角宜在30306060之间，最好是之间，最好是之间，最好是之间，最好是4545左右。还要使弦杆左右。还要使弦杆左右。还要使弦杆左右。还要使弦杆尽量不产生局部弯矩。从制造安装方便出发，屋架的节尽量不产生局部弯矩。从制造安装方便出发，屋架的节尽量不产生局部弯矩。从制造安装方便出发，屋架的节尽量不产生局部弯矩。从制造安装方便出发，屋架的节点要简单合理，节点数目宜少些；应使屋架的外形便于点要简单合理，节点数目宜少些；应使屋架的外形便于点要简单合理，节点数目宜少些；应使屋架的外形便于点要简单合理，节点数目宜少些；应使屋架的外形便于制造、运输和安装。制造、运输和安装。制造、运输和安装。制造、运输和安装。 同时满足上述的要求是很困难的，因此要根据具体同时满足上述的要求是很困难的，因此要根据具体同时满足上述的要求是很困难的，因此要根据具体同时满足上述的要求是很困难的，因此要根据具体情况进行综合考虑，合理设计。情况进行综合考虑，合理设计。情况进行综合考虑，合理设计。情况进行综合考虑，合理设计。 屋架的外形主要有三角形、梯形、矩形和曲拱形等。屋架的外形主要有三角形、梯形、矩形和曲拱形等。屋架的外形主要有三角形、梯形、矩形和曲拱形等。屋架的外形主要有三角形、梯形、矩形和曲拱形等。 三、普通钢屋架设计三、普通钢屋架设计三、普通钢屋架设计三、普通钢屋架设计（一）屋架形式选择（一）屋架形式选择（一）屋架形式选择（一）屋架形式选择屋架的外形屋架的外形 三角形屋架（三角形屋架（图图a）主要用于屋面坡度较大的）主要用于屋面坡度较大的有檩屋盖结构中，或中、小跨度的轻型屋面结构中。有檩屋盖结构中，或中、小跨度的轻型屋面结构中。这种屋架多与柱子铰接连接，因此房屋横向刚度较小。这种屋架多与柱子铰接连接，因此房屋横向刚度较小。由于三角形屋架的外形与均布荷载的弯矩图不相适应，由于三角形屋架的外形与均布荷载的弯矩图不相适应，因而弦杆的内力变化较大，支座处弦杆内力最大，在因而弦杆的内力变化较大，支座处弦杆内力最大，在跨中最小，故弦杆截面不能充分发挥作用。若荷载和跨中最小，故弦杆截面不能充分发挥作用。若荷载和跨度较大时，采用三角形屋架就不太经济。跨度较大时，采用三角形屋架就不太经济。 梯形屋架（图梯形屋架（图b）的外形与弯矩图比较接近，）的外形与弯矩图比较接近，因而弦杆内力沿屋架跨度分布比较均匀，受力情况较因而弦杆内力沿屋架跨度分布比较均匀，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，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，现已成为工业厂房屋盖结构的基本形式。盖结构中，现已成为工业厂房屋盖结构的基本形式。 矩形屋架（矩形屋架（矩形屋架（矩形屋架（图图图图c c）的上、下弦平行，腹杆长度）的上、下弦平行，腹杆长度）的上、下弦平行，腹杆长度）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，相等，杆件类型少，节点构造统一，便于制造，相等，杆件类型少，节点构造统一，便于制造，相等，杆件类型少，节点构造统一，便于制造，能符合标准化、工业化的要求，但弦杆内力分布能符合标准化、工业化的要求，但弦杆内力分布能符合标准化、工业化的要求，但弦杆内力分布能符合标准化、工业化的要求，但弦杆内力分布不均匀，这种屋架一般用于单坡屋面的屋架及托不均匀，这种屋架一般用于单坡屋面的屋架及托不均匀，这种屋架一般用于单坡屋面的屋架及托不均匀，这种屋架一般用于单坡屋面的屋架及托架或支撑体系中。架或支撑体系中。架或支撑体系中。架或支撑体系中。 曲拱形屋架（曲拱形屋架（曲拱形屋架（曲拱形屋架（图图图图d d）的外形最符合弯矩图，受）的外形最符合弯矩图，受）的外形最符合弯矩图，受）的外形最符合弯矩图，受力最合理，但上弦（或下弦）要弯成曲线形比较力最合理，但上弦（或下弦）要弯成曲线形比较力最合理，但上弦（或下弦）要弯成曲线形比较力最合理，但上弦（或下弦）要弯成曲线形比较费工，如改为折线形则较好，这种屋架用于有特费工，如改为折线形则较好，这种屋架用于有特费工，如改为折线形则较好，这种屋架用于有特费工，如改为折线形则较好，这种屋架用于有特殊要求的房屋中。殊要求的房屋中。殊要求的房屋中。殊要求的房屋中。 （二）腹杆体系（二）腹杆体系 三角形屋架的腹杆体系有单斜杆式、人字式和三角形屋架的腹杆体系有单斜杆式、人字式和三角形屋架的腹杆体系有单斜杆式、人字式和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（芬克式。单斜杆式（芬克式。单斜杆式（芬克式。单斜杆式（图图图图a a）中较长的斜杆受拉，较）中较长的斜杆受拉，较）中较长的斜杆受拉，较）中较长的斜杆受拉，较短的竖杆受压，比较经济。人字式（图短的竖杆受压，比较经济。人字式（图短的竖杆受压，比较经济。人字式（图短的竖杆受压，比较经济。人字式（图b b）腹杆数）腹杆数）腹杆数）腹杆数较少，节点构造简便。芬克式（图较少，节点构造简便。芬克式（图较少，节点构造简便。芬克式（图较少，节点构造简便。芬克式（图c c） 的腹杆受力的腹杆受力的腹杆受力的腹杆受力合理，还可分为左、右两榀较小的桁架便于运输。合理，还可分为左、右两榀较小的桁架便于运输。合理，还可分为左、右两榀较小的桁架便于运输。合理，还可分为左、右两榀较小的桁架便于运输。 （二）腹杆体系（二）腹杆体系 梯形屋架的腹杆体系可采用人字式和再分式。人字式梯形屋架的腹杆体系可采用人字式和再分式。人字式梯形屋架的腹杆体系可采用人字式和再分式。人字式梯形屋架的腹杆体系可采用人字式和再分式。人字式（图图图图a a）的布置不仅可使受压上弦的自由长度比受）的布置不仅可使受压上弦的自由长度比受）的布置不仅可使受压上弦的自由长度比受）的布置不仅可使受压上弦的自由长度比受拉下弦为小，还能使大型屋面板的主肋搁支在上弦拉下弦为小，还能使大型屋面板的主肋搁支在上弦拉下弦为小，还能使大型屋面板的主肋搁支在上弦拉下弦为小，还能使大型屋面板的主肋搁支在上弦的节点上，避免上弦产生局部弯矩。若节间长度过的节点上，避免上弦产生局部弯矩。若节间长度过的节点上，避免上弦产生局部弯矩。若节间长度过的节点上，避免上弦产生局部弯矩。若节间长度过长，可采用再分式腹杆形式（图长，可采用再分式腹杆形式（图长，可采用再分式腹杆形式（图长，可采用再分式腹杆形式（图b b）。）。）。）。 （二）腹杆体系（二）腹杆体系 矩形屋架的腹杆体系可采用人字式、交叉式和矩形屋架的腹杆体系可采用人字式、交叉式和矩形屋架的腹杆体系可采用人字式、交叉式和矩形屋架的腹杆体系可采用人字式、交叉式和K K形。人字式（形。人字式（形。人字式（形。人字式（图图图图a a）的腹杆数目少，节点简单。交）的腹杆数目少，节点简单。交）的腹杆数目少，节点简单。交）的腹杆数目少，节点简单。交叉式（叉式（叉式（叉式（图图图图b b）常用于受反复荷载的桁架中，有时斜）常用于受反复荷载的桁架中，有时斜）常用于受反复荷载的桁架中，有时斜）常用于受反复荷载的桁架中，有时斜杆可用柔性杆。杆可用柔性杆。杆可用柔性杆。杆可用柔性杆。 K K形腹杆（图形腹杆（图形腹杆（图形腹杆（图c c）用在桁架高度较高时，可减小竖杆）用在桁架高度较高时，可减小竖杆）用在桁架高度较高时，可减小竖杆）用在桁架高度较高时，可减小竖杆的长度。的长度。的长度。的长度。 （二）腹杆体系（二）腹杆体系 曲拱形屋架的腹杆体系多为单斜杆式（曲拱形屋架的腹杆体系多为单斜杆式（曲拱形屋架的腹杆体系多为单斜杆式（曲拱形屋架的腹杆体系多为单斜杆式（图图图图）。）。）。）。 （三）屋架主要尺寸确定（三）屋架主要尺寸确定 屋架的主要尺寸包括屋架的跨度、高度、节屋架的主要尺寸包括屋架的跨度、高度、节屋架的主要尺寸包括屋架的跨度、高度、节屋架的主要尺寸包括屋架的跨度、高度、节间宽度。间宽度。间宽度。间宽度。 屋架的跨度（柱网轴线的横向间距）应按使屋架的跨度（柱网轴线的横向间距）应按使屋架的跨度（柱网轴线的横向间距）应按使屋架的跨度（柱网轴线的横向间距）应按使用和工艺的要求确定，同时要考虑结构布置的合用和工艺的要求确定，同时要考虑结构布置的合用和工艺的要求确定，同时要考虑结构布置的合用和工艺的要求确定，同时要考虑结构布置的合理性，并要与大型屋面板的宽度相配合，一般以理性，并要与大型屋面板的宽度相配合，一般以理性，并要与大型屋面板的宽度相配合，一般以理性，并要与大型屋面板的宽度相配合，一般以3m3m为模数，因此屋架的跨度为为模数，因此屋架的跨度为为模数，因此屋架的跨度为为模数，因此屋架的跨度为3m3m的倍数，有的倍数，有的倍数，有的倍数，有12m12m、15m15m、18m18m、21m21m、24m24m、27m27m、30m30m、36m36m等几种，也有更大的跨度。有檩屋盖结构中等几种，也有更大的跨度。有檩屋盖结构中等几种，也有更大的跨度。有檩屋盖结构中等几种，也有更大的跨度。有檩屋盖结构中的三角形屋架跨度比较灵活，不受的三角形屋架跨度比较灵活，不受的三角形屋架跨度比较灵活，不受的三角形屋架跨度比较灵活，不受3m3m模数的限模数的限模数的限模数的限制，可以任意决定。屋架的计算跨度是屋架两端制，可以任意决定。屋架的计算跨度是屋架两端制，可以任意决定。屋架的计算跨度是屋架两端制，可以任意决定。屋架的计算跨度是屋架两端支座反力的距离，一般取支柱轴线之间的距离减支座反力的距离，一般取支柱轴线之间的距离减支座反力的距离，一般取支柱轴线之间的距离减支座反力的距离，一般取支柱轴线之间的距离减去去去去300mm300mm。 屋架的高度应按经济、刚度、建筑等要求以及屋架的高度应按经济、刚度、建筑等要求以及屋架的高度应按经济、刚度、建筑等要求以及屋架的高度应按经济、刚度、建筑等要求以及运输界限、屋面坡度等因素来确定。当屋架材料要运输界限、屋面坡度等因素来确定。当屋架材料要运输界限、屋面坡度等因素来确定。当屋架材料要运输界限、屋面坡度等因素来确定。当屋架材料要求屋架具有较大的坡度时应采用三角形屋架，三角求屋架具有较大的坡度时应采用三角形屋架，三角求屋架具有较大的坡度时应采用三角形屋架，三角求屋架具有较大的坡度时应采用三角形屋架，三角形屋架高度形屋架高度形屋架高度形屋架高度h=(1/4h=(1/41/6)L(1/6)L(跨度跨度跨度跨度) )。梯形屋架坡度较。梯形屋架坡度较。梯形屋架坡度较。梯形屋架坡度较平坦，屋架跨中高度应满足刚度要求，当上弦坡度平坦，屋架跨中高度应满足刚度要求，当上弦坡度平坦，屋架跨中高度应满足刚度要求，当上弦坡度平坦，屋架跨中高度应满足刚度要求，当上弦坡度为为为为1/81/81/121/12时，跨中高度一般为（时，跨中高度一般为（时，跨中高度一般为（时，跨中高度一般为（1/61/61/101/10）L L，跨度大（或屋面荷载小）时取小值，反之则取大值。跨度大（或屋面荷载小）时取小值，反之则取大值。跨度大（或屋面荷载小）时取小值，反之则取大值。跨度大（或屋面荷载小）时取小值，反之则取大值。梯形屋架的端部高度按下列不同情况取用：当屋架梯形屋架的端部高度按下列不同情况取用：当屋架梯形屋架的端部高度按下列不同情况取用：当屋架梯形屋架的端部高度按下列不同情况取用：当屋架与柱铰接时为与柱铰接时为与柱铰接时为与柱铰接时为1.61.62.2m2.2m，刚接时为，刚接时为，刚接时为，刚接时为1.81.82.4m2.4m。端弯矩大时取大值，反之取小值。在确定端部高度端弯矩大时取大值，反之取小值。在确定端部高度端弯矩大时取大值，反之取小值。在确定端部高度端弯矩大时取大值，反之取小值。在确定端部高度后可根据屋面坡度计算出屋架的跨中高度，但最大后可根据屋面坡度计算出屋架的跨中高度，但最大后可根据屋面坡度计算出屋架的跨中高度，但最大后可根据屋面坡度计算出屋架的跨中高度，但最大高度取决于运输界限，如铁路运输界限为高度取决于运输界限，如铁路运输界限为高度取决于运输界限，如铁路运输界限为高度取决于运输界限，如铁路运输界限为3.85m3.85m。 （三）屋架主要尺寸确定（三）屋架主要尺寸确定 屋架上弦节间的划分应根据屋面材料而定，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大型屋面板时，上弦节间长度应等于屋面板的宽度，一般取面板的宽度，一般取1.5m或或3m；当采；当采用檩条时，则根据檩条的间距而定，一用檩条时，则根据檩条的间距而定，一般取般取0.8m3.0m。 （三）屋架主要尺寸确定（三）屋架主要尺寸确定 （四）屋架荷载计算（四）屋架荷载计算 (1) (1) 荷载计算荷载计算荷载计算荷载计算 永久荷载：自重（屋面材料、檩条、支撑、屋架、永久荷载：自重（屋面材料、檩条、支撑、屋架、永久荷载：自重（屋面材料、檩条、支撑、屋架、永久荷载：自重（屋面材料、檩条、支撑、屋架、天窗架等天窗架等天窗架等天窗架等 经验公式：经验公式：经验公式：经验公式： 单位单位单位单位 可变荷载：屋面活载可变荷载：屋面活载可变荷载：屋面活载可变荷载：屋面活载 积灰荷载、雪荷载、风荷载、吊车荷载积灰荷载、雪荷载、风荷载、吊车荷载积灰荷载、雪荷载、风荷载、吊车荷载积灰荷载、雪荷载、风荷载、吊车荷载 其中，屋面活载与雪荷载不同时采用。其中，屋面活载与雪荷载不同时采用。其中，屋面活载与雪荷载不同时采用。其中，屋面活载与雪荷载不同时采用。 (2) (2) 荷载组合荷载组合荷载组合荷载组合 满跨永久荷载满跨永久荷载满跨永久荷载满跨永久荷载+ +可变荷载可变荷载可变荷载可变荷载 满跨永久荷载满跨永久荷载满跨永久荷载满跨永久荷载+ +半跨可变荷载半跨可变荷载半跨可变荷载半跨可变荷载 满跨屋架、支撑、天窗架自重满跨屋架、支撑、天窗架自重满跨屋架、支撑、天窗架自重满跨屋架、支撑、天窗架自重+ +半跨屋面材料重半跨屋面材料重半跨屋面材料重半跨屋面材料重+ +半跨活载半跨活载半跨活载半跨活载（五）杆件计算长度与长细比（五）杆件计算长度与长细比 （五）杆件计算长度与长细比（五）杆件计算长度与长细比（五）杆件计算长度与长细比（五）杆件计算长度与长细比（六）杆件截面形式（六）杆件截面形式（六）杆件截面形式（七）杆件截面选择（七）杆件截面选择（七）杆件截面选择（七）杆件截面选择（七）杆件截面选择（七）杆件截面选择（八）屋架节点设计（八）屋架节点设计 节点设计应做到传力可靠，构造简单。在普通钢屋节点设计应做到传力可靠，构造简单。在普通钢屋节点设计应做到传力可靠，构造简单。在普通钢屋节点设计应做到传力可靠，构造简单。在普通钢屋架中一般采用节点板把汇交的各杆件连接在一起，各杆架中一般采用节点板把汇交的各杆件连接在一起，各杆架中一般采用节点板把汇交的各杆件连接在一起，各杆架中一般采用节点板把汇交的各杆件连接在一起，各杆件的内力通过与节点板的焊缝取得互相平衡。件的内力通过与节点板的焊缝取得互相平衡。件的内力通过与节点板的焊缝取得互相平衡。件的内力通过与节点板的焊缝取得互相平衡。 1.1.节点设计的一般要求节点设计的一般要求节点设计的一般要求节点设计的一般要求 为避免杆件偏心受力，焊接屋架各杆件的重心线为避免杆件偏心受力，焊接屋架各杆件的重心线为避免杆件偏心受力，焊接屋架各杆件的重心线为避免杆件偏心受力，焊接屋架各杆件的重心线应尽量与屋架的几何轴线重合，在节点处应交于一点。应尽量与屋架的几何轴线重合，在节点处应交于一点。应尽量与屋架的几何轴线重合，在节点处应交于一点。应尽量与屋架的几何轴线重合，在节点处应交于一点。但考虑到制造方便，角钢肢背到屋架轴线的距离可取但考虑到制造方便，角钢肢背到屋架轴线的距离可取但考虑到制造方便，角钢肢背到屋架轴线的距离可取但考虑到制造方便，角钢肢背到屋架轴线的距离可取5mm5mm的倍数。螺栓连接的屋架可采用靠近杆件重心线的倍数。螺栓连接的屋架可采用靠近杆件重心线的倍数。螺栓连接的屋架可采用靠近杆件重心线的倍数。螺栓连接的屋架可采用靠近杆件重心线的螺栓准线为轴线。的螺栓准线为轴线。的螺栓准线为轴线。的螺栓准线为轴线。 当屋架弦杆沿长度改变截面时，为便于安装屋面当屋架弦杆沿长度改变截面时，为便于安装屋面当屋架弦杆沿长度改变截面时，为便于安装屋面当屋架弦杆沿长度改变截面时，为便于安装屋面构件，应使肢背齐平，并使两个角钢重心线之间的中线构件，应使肢背齐平，并使两个角钢重心线之间的中线构件，应使肢背齐平，并使两个角钢重心线之间的中线构件，应使肢背齐平，并使两个角钢重心线之间的中线与屋架的轴线重合以减小偏心作用（与屋架的轴线重合以减小偏心作用（与屋架的轴线重合以减小偏心作用（与屋架的轴线重合以减小偏心作用（图图图图）。如轴线变动）。如轴线变动）。如轴线变动）。如轴线变动不超过较大弦杆截面高度的不超过较大弦杆截面高度的不超过较大弦杆截面高度的不超过较大弦杆截面高度的5 5%，在计算时可不考虑由在计算时可不考虑由在计算时可不考虑由在计算时可不考虑由此引起的偏心弯矩。此引起的偏心弯矩。此引起的偏心弯矩。此引起的偏心弯矩。 屋架节点设计屋架节点设计屋架节点设计屋架节点设计屋架节点设计屋架节点设计屋架节点设计屋架节点设计屋架节点设计屋架节点板厚度选用表 屋架节点设计屋架节点设计屋架节点设计屋架节点设计屋架节点设计屋架节点设计屋架节点设计屋架节点设计屋架节点设计屋架节点设计屋架节点设计屋架节点设计屋架节点设计屋架节点设计屋架节点设计屋架节点设计屋架节点设计屋架节点设计第六节 墙架 墙架一般由墙架梁和柱组成。墙架构件除了传递作用在墙面上的风力外，尚需承受墙身的自重，并传递至墙架柱或主要横向框架柱中，然后再传至基础。 在厂房端墙墙架平面中应布置一些竖向支撑，见图。这种支撑可作为屋架上下弦纵向支撑的加强支承，对提高厂房的横向刚度具有很大作用。 图图 端墙墙架布置端墙墙架布置 端墙中墙架柱的位置应与门窗和屋架下弦横向支撑的节点相配合（图）；当有困难时，应采取适当的构造措施如图 b和c，使墙架柱的水平反力直接传至支撑节点上。端墙墙架柱不应承受屋架上的竖向荷载，因此柱上端与屋架应采用只能传递水平力的“板铰”连接（图）。在纵墙上，出于同样理由，墙架柱与托架亦采用相似的连接方式。 当端墙大门的宽度超过墙架柱间距时，被截断的墙架中间柱可支撑在截面特别加强的大门过梁上。 图 端墙墙架柱与屋面支撑的联系 第七节 吊车梁 一、吊车梁的类型及其应用范围 吊车梁按支承情况可分为简支的和连续的。按结构体系可分为实腹式、下撑式和桁架式，见图。 实腹简支吊车梁应用最广，当跨度及荷载较小时，可采用型钢梁，否则采用焊接梁。连续梁比简支梁用料经济，但由于它受柱的不均匀沉降影响较明显，很少应用。 下撑式吊车梁和桁架式吊车梁用钢量较少，但制造费工、高度较大，在动力和反复荷载作用下工作性能不如实腹梁可靠，且刚度较差。 桁架式吊车梁的刚度大为提高，可用于跨度较大但起重量较小（一般小于500kN）的吊车梁中。 图 吊车梁的类型 吊车梁直接承受移动的集中轮压，轮压一般很大且具有动力作用，因此在选用钢材和结构形式时应考虑这些因素。特别是对重级工作制的吊车梁，应选用质量较高的钢材。 吊车梁除承受吊车竖向轮压外，还受横向水平力作用。因此必须加强吊车梁的上翼缘。最简单的办法是把上翼缘的钢板加厚加宽。但这种方法一般仅适用于跨度为6m且吊车起重量不大于300kN的吊车梁中。对于跨度或起重量较大的吊车梁，应采用水平布置的制动梁或制动桁架来承受水平制动力，同时亦作为检修时的平台和走道，见图。吊车梁的上翼缘同时也是制动梁的翼缘或制动桁架的弦杆。 a）制动梁 b）制动桁架a）制动梁 b）制动桁架 图 制动梁和制动桁架 二、荷载计算和内力分析 作用在吊车梁上的荷载有：吊车竖向荷载、吊车横向水平荷载、吊车纵向水平荷载、制动梁或制动桁架的平台板上的荷载以及可能传递的屋面或墙架荷载。（一）吊车竖向荷载 竖向轮压动力系数，对轻、中级工作制的软钩吊车 ,对重级工作制的软钩吊车、硬钩吊车和其他特种吊车 ；式中 可变荷载分项系数，一般取 ； 吊车每个车轮的最大轮压；对于各类标准吊车，可在吊车规格中查得，厂家定型产品可在产品介绍中查找； 计算吊车梁的竖向荷载时，对作用于吊车梁上的走道荷载、积灰荷载、轨道、制动结构、支撑和梁的自重等，可近似地简化为将轮压乘以荷载增大系数 ，见下表。 荷载增大系数（二）吊车横向水平荷载 吊车横向水平荷载由吊车横向制动引起，其值用下式计算。 横向水平制动力动力系数 吊车的横向水平制动力，可按横行小车重量与额定最大起重量之和的百分数采用。荷载等分作用在吊车桥架二边轨道由各轮平均传至轨顶，方向与轨道垂直，并考虑正反二个方向。 1对于软钩吊车： kN时， 2对于硬钩吊车： 式中 吊车额定起重量； 小车自重，可在吊车规格中查得，对于非标准 吊车，可近似地取 ； 吊车桥架的总轮数。 （三）吊车纵向水平荷载吊车纵向水平荷载由吊车纵向制动产生，按下式计算。 式中 可变荷载分项系数，一般取 ； 吊车每个制动轮的纵向水平制动力，取 ； 吊车每个制动轮的最大轮压。吊车纵向水平制动力的作用点位于制动轮与轨道的接触点，方向与轨道一致。 （四）制动梁或制动桁架的平台板上的竖向荷载 吊车梁走道上的活荷载一般可取2kN/m2，或按工艺资料取用。制动梁或走道板上的积灰荷载则近似地取：平炉车间0.5kN/m2，转炉车间1kN/m2，出铁场1kN/m2。 （五）当吊车梁与辅助桁架还承受屋盖或墙架的荷载时，应按实际情况计算。 当几台吊车共同作用时，各台吊车的荷载均同时达到额定最大起重量，且小车在桥架上的位置、大车（桥架）在承重结构（吊车梁或横向框架）上的位置，均同时使结构处于最不利状态，此时将对结构产生最大效应。但是这种状态出现的概率是很小的，故规范规定计算横向框架时，多台吊车的竖向荷载和水平荷载的标准值应乘以下表的荷载折减系数 。 多台吊车的荷载折减系数 当考虑多台吊车竖向荷载的组合时，对一层吊车的单跨厂房的每个横向框架，参与组合的吊车台数不多于两台；对一层吊车的多跨厂房的每个横向框架，不多于四台。 当考虑多台吊车的水平荷载的组合时，对单跨或多跨厂房的每个横向框架，参与组合的吊车台数不应多于两台。对于多层吊车的单跨或多跨厂房的每个横向框架，参与组合的吊车台数及荷载的折减系数应按实际情况考虑。 计算吊车梁及制动结构的强度、挠度、局部稳定及计算吊车梁及制动结构的强度、挠度、局部稳定及计算吊车梁及制动结构的强度、挠度、局部稳定及计算吊车梁及制动结构的强度、挠度、局部稳定及疲劳强度的计算力和吊车台数组合见下表。疲劳强度的计算力和吊车台数组合见下表。疲劳强度的计算力和吊车台数组合见下表。疲劳强度的计算力和吊车台数组合见下表。 从上表得到各项计算力及吊车台数后，即可进行吊车梁从上表得到各项计算力及吊车台数后，即可进行吊车梁从上表得到各项计算力及吊车台数后，即可进行吊车梁从上表得到各项计算力及吊车台数后，即可进行吊车梁及制动结构的内力分析。竖向荷载全部由吊车梁承受，横向及制动结构的内力分析。竖向荷载全部由吊车梁承受，横向及制动结构的内力分析。竖向荷载全部由吊车梁承受，横向及制动结构的内力分析。竖向荷载全部由吊车梁承受，横向水平制动力由制动结构承受。纵向水平制动力由吊车梁支座水平制动力由制动结构承受。纵向水平制动力由吊车梁支座水平制动力由制动结构承受。纵向水平制动力由吊车梁支座水平制动力由制动结构承受。纵向水平制动力由吊车梁支座处下翼缘与柱子的连接来承受并传递到专门设置的柱间下部处下翼缘与柱子的连接来承受并传递到专门设置的柱间下部处下翼缘与柱子的连接来承受并传递到专门设置的柱间下部处下翼缘与柱子的连接来承受并传递到专门设置的柱间下部支撑中，它在吊车梁内引起的轴向力和偏心力矩可忽略不计。支撑中，它在吊车梁内引起的轴向力和偏心力矩可忽略不计。支撑中，它在吊车梁内引起的轴向力和偏心力矩可忽略不计。支撑中，它在吊车梁内引起的轴向力和偏心力矩可忽略不计。吊车梁的上翼缘同时也是制动梁的翼缘或制动桁架的弦杆，吊车梁的上翼缘同时也是制动梁的翼缘或制动桁架的弦杆，吊车梁的上翼缘同时也是制动梁的翼缘或制动桁架的弦杆，吊车梁的上翼缘同时也是制动梁的翼缘或制动桁架的弦杆，因此吊车梁上翼缘需考虑竖向和横向水平荷载共同作用产生因此吊车梁上翼缘需考虑竖向和横向水平荷载共同作用产生因此吊车梁上翼缘需考虑竖向和横向水平荷载共同作用产生因此吊车梁上翼缘需考虑竖向和横向水平荷载共同作用产生的应力。的应力。的应力。的应力。 在选择和验算吊车梁的截面前，必须算出吊车梁的绝对最大弯矩和最大剪力，以及相同轮位下制动结构的弯矩和剪力。竖向轮压是若干个保持一定距离的移动集中荷载。当车轮移动，在吊车梁上引起的最大弯矩的数值和位置都将随之改变。因此需首先用力学方法确定使吊车梁产生最大内力（弯矩和剪力）的吊车轮压所在位置，即所谓“最不利轮位”。然后分别计算吊车梁的最大弯矩和最大剪力。当起重量较大时，吊车车轮较多，且常需考虑两台吊车同时工作，因此不利轮位可能有几种情况，分别按这几种不利情况求出相应的弯矩和剪力。从而求得吊车梁的绝对最大弯矩和最大剪力，以及相同轮位下制动结构的弯矩和剪力。 图 实腹吊车梁的计算图式 三、焊接实腹吊车梁的截面选择 （一）梁的高度 在确定吊车梁的高度时，应考虑到经济要求、刚度要求、建筑净空要求和腹板钢板规格。 1经济要求 2 2刚度要求：刚度要求：近似地把吊车梁作为受均布荷载的简支梁，则其相对挠度为：近似地把吊车梁作为受均布荷载的简支梁，则其相对挠度为： 实际工程经验发现，重级工作制吊车梁上翼缘和腹板的连接焊缝（焊透的K形坡口缝）常出现疲劳裂缝，故在选定此类吊车梁的腹板厚度时宜略大些，以增大焊缝厚度，并严格检查焊缝的施工质量。 （三）翼缘尺寸 腹板高度 和厚度 确定后，可用下式求得翼缘所需的面积 ,从而决定其宽度 和厚度 ： 式中系数1.1适用于起重量小于 kN的吊车梁。而1.2适用于起重量大于 kN的吊车梁(上翼缘有螺栓孔削弱时还需适当考虑加大)。 四、焊接实腹吊车梁的截面验算（一）强度计算 选择好吊车梁的截面尺寸后，确定制动结构的形式和尺寸，求得吊车梁截面的各项几何特性，然后进行截面强度验算。截面强度验算应对其中的正应力、剪应力、腹板局部压应力及折算应力等各项进行计算。其公式如下表所示。 吊车梁的截面强度计算公式 （二）整体稳定计算 吊车梁无制动结构时,应验算其整体稳定性。有制动结构时则不必验算。（三）刚度计算 验算吊车梁的竖向刚度时，通常都采用近似公式计算。 对于重级工作制吊车梁，还应验算制动结构由一台最大吊车的横向水平制动力（不计动力系数和可变荷载分项系数）所产生的水平挠度，其值不宜超过梁跨度的1/2200。 （四）疲劳强度计算 对重级工作制吊车梁和重级、中级工作制吊车桁架（桁架式吊车梁），还应验算其疲劳强度。验算疲劳强度时只考虑一台荷载最大的吊车标准荷载，并不计动力系数。 对梁受拉翼缘与腹板的连接焊缝（应采用自动焊）及其附近的主体金属按下式验算疲劳强度： 在重级工作制吊车梁的受拉翼缘上应尽可能不打洞、不焊接附加零件（如有水平支撑可连接在横向加劲肋的下端处）。否则，在梁跨度中的受拉翼缘上应验算设有铆钉、螺栓孔及虚孔处主体金属的疲劳应力幅。 在腹板受拉区的横向加劲肋端部处，同时受较大的正应力及剪应力作用，且存在较大的残余应力。由于该处值较小，所以应力幅值亦小，但它属于4类（肋端不断弧）或5类（肋端断弧）连接，容许应力幅也较小，故需按下式验算主体金属的疲劳应力幅。 （五）局部稳定计算焊接吊车梁局部稳定的验算和加劲肋的布置，详见受弯构件。（六）翼缘与腹板连接计算 在轻、中级工作制吊车梁的上、下翼缘与腹板的连接中，可采用连续的角焊缝。上翼缘焊缝除承受翼缘和腹板间的水平剪力外，还承受由吊车轮压引起的竖向剪应力。其焊缝厚度按下式计算，并应不小于6mm。上翼缘与腹板连接焊缝： 下翼缘与腹板连接焊缝： 图 焊透的T形连接焊缝 对于重级工作制吊车梁上翼缘与腹板的连接，规范规定应采用上图所示的焊透的K形坡口对接焊缝 。为了保证充分焊透，腹板上端应根据其厚度预作坡口加工。焊透的K形坡口对接焊缝经过用精确方法检查合格后，即可认为与腹板等强度而不再验算其强度。 重级工作制吊车梁的下翼缘与腹板的连接，可以采用自动焊接的角焊缝 ，但要验算疲劳强度。 五、吊车梁的制动结构、支撑和梁柱连接 制动结构承受横向水平力，并作为吊车梁上翼缘的侧向支承，保证吊车梁的整体稳定。制动梁同时又可作为走道和检修时的平台。实腹式制动梁的宽度一般不大于 m,宽度较大时宜用桁架式制动梁（即制动桁架），见图。实腹式制动梁的腹板（兼作走道板）宜用花纹钢板以防走时滑倒，其厚度通常为 mm（如不能满足局部稳定要求时则另加加劲肋）。 制动梁与吊车梁可以在工厂中连接，也可以在工地连接。轻、中级工作制的吊车梁与制动梁或柱在工地连接时可采用焊缝连接，并应避免采用级螺栓连接，对于重级工作制的吊车梁则应优先采用高强度螺栓连接，见图。 制动梁（桁架）的设置 图 吊车梁与柱的连接 表 吊车梁和吊车桁架欠载效应等效系数 图 吊车梁支撑形式之一 图 吊车梁支撑形式之二 第八节 厂房柱 一、柱的截面形式一、柱的截面形式 厂房柱大多是单阶柱，只有当厂房内有两层吊车时，厂房厂房柱大多是单阶柱，只有当厂房内有两层吊车时，厂房柱才设计成双阶柱（柱才设计成双阶柱（图图）。）。厂房柱的截面形式与荷载作用情况有关。有吊车荷载厂房柱的截面形式与荷载作用情况有关。有吊车荷载作用的厂房柱，其上段截面常用焊成的实腹工字形截作用的厂房柱，其上段截面常用焊成的实腹工字形截面，一般腹板厚度为面，一般腹板厚度为6 612mm12mm，翼缘板厚度为，翼缘板厚度为101020mm20mm；下段柱可为实腹柱或格构柱（图；下段柱可为实腹柱或格构柱（图a a和和b b）。）。 n图 柱身构造 图 厂房柱的形式 四、柱脚四、柱脚柱脚一般做成刚接形式，要传递弯矩、剪力和轴力。柱脚一般做成刚接形式，要传递弯矩、剪力和轴力。具体做法参见图。具体做法参见图。拉弯和压弯构件 建筑工程系人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。 谢谢！