有效地传递屋面纵、横方向的水平力，提高屋面的整体
刚度，此现象称为受力蒙皮效应。
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当柱距较大，檩条或屋面板跨度大，则截面大，不经
济，故设托架，托架上设屋架。
二. 屋架的受力特点
钢屋架以承受横向弯曲的受力方式
把屋面荷载传给下部结构，一般荷载作
用于屋架的节点上，各杆均只有轴心力，
应力均匀分布。
按受荷的大小，适用的跨度，截面及构造将屋架分为
三. 钢屋架的外形、腹杆布置及尺寸
1. 基本要求
使用要求：应与屋面排水相适应；
轻型屋面，坡度 i = 1 5 ~ 1 2
大型屋面板，坡度 i =1 12 ~ 1 8
应 满 足
经济要求：屋架的外形尽量与弯矩图相配合，弯矩大， 应截面高，如此弦杆内力比较均匀，经济。
通常，要使长杆受拉，短杆受压，杆件夹
角30°～60°，便于节点处理。
d.设有桥式吊车。
③ 下弦纵向水平支撑
设在屋架下弦的端节间内。
a. 有硬钩桥式吊车；
b. 设有壁行吊车或双层吊车；
设置条件
c. 设有5t 以上锻锤； d. 房屋跨度≥30m，轨顶标高≥15m，起重
量较大的桥式吊车；中、轻级30t，重级10t
e. 设有托架和中间屋架。
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下弦纵向水平支撑和下弦横向水平支撑形成封闭盘
安装要求：满足要求的前提下，尽量较少节点数，且
要合理。
9
2. 屋架外形、特点
常用的屋架外形有：三角形屋架、梯形屋架、平行弦
屋架等。
三角形屋架：适用于坡度较陡的有檩屋盖，与柱铰接，
跨度小于等于24m。
缺点： 它的外形与均布荷载的弯矩图不相适应，
跨中M大，h大，杆力N小
内力分布不均
支座处M小，h更小，杆力N大
梯形、平行弦屋架 三角形屋架
0
三角形屋架
h0＝ 0.5～1.0 m 陡坡梯形屋架 1.8～2.1 m 缓坡梯形屋架
h = (1 10 ~ 1 8) l
刚接时： h0＝1.8～2.4m 注意：实际是先确定跨中高度，后确定 h0 。
13
起拱： 对跨度较大的桁架，在横向荷载作用下将产生很大的 挠度，有损外观并可能影响桁架的正常使用。宜采用起 拱，即预先给桁架一个向上的反挠度，以抵消桁架受荷后 产生的部分挠度。
中部的垂直支撑还可减小屋架下弦平面外的计算长
⑤度系。杆
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刚性系杆：既能承拉，又能承压 系杆 柔性系杆：仅能承拉 上弦：屋脊处，设刚性系杆；支座处，设柔性系杆； 下弦：跨中(垂直支撑位置)设柔性系杆，支座处，设
刚性系杆。 当上、下弦横向水平支撑设在第二柱间时，应在第一
柱间下弦平面内设刚性系杆，以传递山墙荷载。
屋面材料 沿屋面坡向分布 gwk
吊顶 有吊顶时，
屋架及支撑自重加吊顶荷载平均分配于
23
上、下弦节点。
屋面均布活荷载 查荷载规范 取大值
雪荷载
查荷载规范
活载 积灰荷载
查荷载规范
悬挂吊车荷载
屋面与水平面夹角大于30°
风荷载 —考虑情况 轻屋面 开敞式房屋
风荷载标准值大于490N/m2
回顾荷载的基本组合，
横向水平支撑 纵向水平支撑
垂直支撑
处于跨中
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3~4m
≥4 m
≤3m ≤3m
支撑受力较小，一般不计算，按容许长细比控制。
十字交叉杆、柔性系杆，按拉杆设计，用单角钢。
λ ≤ [λ] = 400
λ ≤ [λ] = 300 （有重级工作制吊车梁）
其它杆，按压杆设计，用双角钢。
λ ≤ [λ] = 200
当房屋较高、跨度较大且基本风压也较大时，横向、
端斜杆与弦杆组成的支承节点在下弦称为下承式。 端斜杆与弦杆组成的支承节点在上弦称为上承式。 与柱刚接时采用下承式，与柱铰接时，两者均可。
单斜式
水平推力较大，与柱刚接， 减小水平推力，改善框架受力，
适用于跨度较大屋盖结构
适用于跨度较大的屋盖结构 11
平行弦屋架： 弦杆和腹杆分别等长，节点形式相同，
杆件规格化，节点构造统一，但
③ 为框架柱提供可靠的平面外支撑。
22
§7.5 普通钢屋架设计
一. 屋架杆件内力计算
1. 荷载计算及组合
标志跨度
屋架
重量 q k＝0.117 + 0.011L（kN/m2）
屋盖支撑 沿水平面分布，作用在上弦节点
屋架及支撑自重按上弦节点所承担的受
荷面积分配于屋架上弦节点上。
恒载 天窗架 自重近似按屋架自重选取。
屋面上的荷载以集中力的形式作用到屋架的节点上。
每个节点所承受的力为阴影面积。
每一节点受力为 p = γ iq K a s
p/2 p
p
p
p
p
p
p p/2
式中： γ i ：荷载分项系数
qK：水平投影面上分
支座处，杆件间的夹角过小，节点难于处理。
芬克式屋架，内力分布不均 节点难处理，有吊顶时，设虚线腹杆
增大夹角，节点 易处理，支座处 弦杆内力改善。
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梯形屋架： 适用于坡度较为平缓的无檩屋盖，它的形状 与简支受弯构件的弯矩图接近，弦杆内力分 布均匀，可与柱铰接也可刚接。 无虚线时，腹杆体系为人字式 有虚线时，腹杆体系为再分式
非封闭结合：
6000
(1500) 1000
6000
也可采用单柱设温度缝，即在支座处设滑动支座。
2. 沉降缝
相邻厂房高差较大，或地基土压缩性较大，设沉降缝。
沉降缝作法：缝处结构全部断开，包括基础。
6
沉降缝可兼作温度缝，而温度缝不能兼作沉降缝。
§7.3 屋盖结构的形式
屋盖结构包括：钢屋架、托架、天窗架、檩条、屋面板。
故在平面框架之间、各屋架之间设置支撑，使厂房形
成一个有足够刚度、强度、稳定性的空间整体结构。
支撑体系
屋盖支撑 柱间支撑
一. 屋盖支撑体系
1. 屋盖支撑体系的布置 上弦横向水平支撑
下弦横向水平支撑
屋盖支撑体系 下弦纵向水平支撑
垂直支撑
系杆
15
① 上弦横向水平支撑
上 弦
下 弦
1 2 2—2 1—1
≤60m
第七章 钢 屋架
1
§7.1 概述 钢厂房具有较大的承载能力，整体刚度、抗震性能好，
耐热，考虑制造、运输、安装等因素，经济效益较高。 一. 单层厂房结构的组成
厂房应具有足够的强度、刚度、稳定性，以抵抗各种
荷载。 横向平面框架或排架； 屋盖系统；
厂房结构的组成 吊车梁系统； 支撑体系； 墙架系统。
用钢量从多到少：柱、吊车梁、屋盖系统。
屋架高度：指跨中的最大高度。
决定于
经济要求：总用钢量最少；
刚度要求：νmax ≤ [ν]→确定hmin；
建筑要求：确定hmax； 运输界限：桥洞、铁路。
跨中高度： h = h 0 + 1 2 × l × i
h0：屋架端部高度； i：坡度
铰接：h＝
(1 10 ~ 1 6) l
(1 6 ~ 1 4) l
系杆必须连于支撑节点才能起作用。
支撑与弦杆的连接
支撑与垂直支撑的连接
1
1
支撑横杆
支撑横杆 耳板
耳板
1—1交叉斜杆
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2. 屋盖支撑的作用 ① 保证屋盖的空间稳定性，设置支撑后，纵向几何不变 ② 保证屋架受压上弦杆在屋架平面外的稳定； ③ 承受并传递屋盖的纵向水平力； ④ 增加房屋的整体刚度。 3. 屋盖支撑的型式和杆件截面选择
二. 厂房设计程序 设计分三个阶段：
1. 结构选型及整体布置：柱网布置、横向框架型式和主 要尺寸、屋盖结构、吊车梁系
统、墙架、支撑、钢材牌号。
2. 技术设计：荷载计算、结构内力分析、结构尺寸及 连接计算。
3. 绘制施工图。 §7.2 厂房结构的整体布置 一. 柱网布置
1. 满足生产工艺要求：与设备、生产工艺流程相配合； 2. 满足结构方面的要求：柱设在同一横向轴线上，以
形和温度应力。
温度区段长度值，可查表。
若长度和宽度太大，应设置温度缝，将其分为长度
较小的温度区段，在每个温度区段中，可不考虑温度应
力，但在每个温度区段中应设置柱间支撑。 温度缝的设置：上部结构断开，基础不断开。 5
封闭结合：伸缩缝的轴线与定位轴线重合。
设置双柱
(750) (750) 6000 500 500 6000
③ 屋架及支撑自重＋半跨屋面板重＋半跨屋面活荷载
④ 全跨恒载＋风荷载
此时 γG =1.0
此种情况与荷载规范有出入，但应考虑。
说明：a、②③④情况考虑跨中某些腹杆与情况①受力方向 相反；
b、采用轻屋面或施工时两侧对称均匀铺设屋面板， 可不考虑情况③；
c、上述每种荷载组合情况均要考虑是由永久荷载效 应控制的组合还是由可变荷载效应控制的组合25 。
由活荷载效应控制的组合
n
S
=
γ GSGK
+
γ S Q1 Q1K
+
∑ψ ci
γ S Qi Q i K
由恒荷载效应控制的组合
i=2
n
S
=
γ G SGK
+
∑ψ ci
γS Qi QiK
24
i=1
屋架内力应据使用和施工过程中可能遇到的最不利荷
载组合情况（亦称工况）计算：
① 全跨恒载＋全跨活载
② 全跨恒载＋半跨活载
普通钢屋架： 杆截面
结构整体刚度大，适用性强，适用跨度18~36米。 钢管屋架：截面刚度大，抗扭、抗压性能好，省钢。
三类
但管节点复杂
管与管相贯 管切口