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梯形钢屋架课程设计指导书 由于钢结构具有承载力高、抗震性能好、自重轻、建设周期短等优点，因而在重型或大型厂房、大跨度的公共建筑中，已愈来愈多地使用钢屋盖结构。 1.1 屋盖结构体系 1、无檩设计方案 在钢屋架上直接放置预应力钢筋混凝土大型屋面板，其上铺设保温层和防水层。这种方案最突出的优点是屋盖的横向刚度大，整体性好，所以对结构的横向刚度要求高的厂房宜采用无檩设计方案。但因屋面板的自重大，屋盖结构自重大，抗震性能较差。 2、有檩设计方案 在钢屋架上设置檩条，檩条上面再铺设轻型屋面材料，如石棉瓦、压型钢板等。对于横向刚度要求不高，特别是不需要做保温层的中小型厂房，宜采用有檩设计方案。 1.2 屋盖支撑 钢屋架在其自身平面内为几何形状不变体系并具有较大的刚度。但这种体系在垂直于屋架平面的侧向（即屋架平面外）的刚度和稳定性很差，不能承受水平荷载。为了充分保证房屋的安全、适用和满足施工要求，在屋盖系统中必须设置必要的支撑体系，把平面屋架相互连接起来，使之成为一个稳定而刚强的整体结构。 屋盖支撑的作用主要是： 1、保证桁架结构的空间几何形状不变。平面桁架能保证桁架平面内的几何稳定性，支撑系统则保证桁架平面外的几何稳定性。 2、保证桁架结构的空间刚度和空间整体性。 3、为桁架弦杆提供必要的侧向支承点。 4、承受并传递水平荷载。 5、保证结构安装时的稳定和方便。 1.3 屋架的形式和主要尺寸 1、屋架形式的确定应满足经济、适用和制造安装方便的原则 （1）满足使用要求。 屋架外形应与屋面材料的排水要求相适应。如屋面采用瓦类、铁皮或钢丝网水泥槽板时，屋架上弦坡度应做的陡些，一般取1/5～1/2，以利排水；当采用大型屋面板上铺卷材防水屋面时，则要求屋面坡度平缓些，一般取1/12～1/8。 （2）满足经济要求。 屋架外形应尽量接近弯矩图形。因—般跨度的屋架弦杆通常都设计成定截面的，当屋架外形与荷载引起的弯矩图形相似时，屋架的上下弦杆内力沿跨长分布比较均匀，这样可使弦杆材料获得充分利用。腹杆的布置应使短杆受压，长杆受拉，且杆件数以少为宜。总长度要短，杆件夹角宜在30°～60°之间。夹角过小时，将使节点构造难以处理。同时应注意尽可能避免非节点荷载作用，以免弦杆局部受弯而多耗钢材。 （3）满足制造，安装和运输要求。 设计节点构造要简单合理，节点数宜少，容易制造，且尽量减少节点处的应力集中。应使屋架的形式和高度便于在工厂分段制造、装车运输和现场安装。 全面满足上述要求是困难的，一般还需考虑材料供应情况和制造条件等因素，经综合分析，才能最后选定。 2、普通钢屋架的形式 （1）三角形钢屋架 三角形屋架用于陡坡屋面的屋盖结构中。三角形屋架的共同缺点是：屋架外形和荷载引起的弯矩图形不相适应，因而弦杆内力分布很不均匀，支座处最大而跨中却较小。当屋面坡度不很陡时，支座处杆件的夹角较小，使构造比较困难。 （2）梯形钢屋架 梯形屋架是由双梯形合并而成，它的外形和荷载引起的弯矩图形比较接近，因而弦杆内力沿跨度分布比较均匀，材料比较经济。这种屋架在支座处有一定的高度，既可与钢筋混凝土柱铰接，也可与钢柱做成固接，因而是目前采用无檩设计的工业厂房屋盖中应用最广泛的一种屋架形式。屋架中的腹杆体系：可采用人字式、再分式和单斜杆式。 （3）平行弦钢屋架 平行弦屋架的特点是杆件规格化，节点的构造也统一，因而便于制造，但弦杆内力分布不均匀。倾斜式平行弦屋架常用于单坡屋面的屋盖中，而水平式平行弦屋架多用做托架。 （4）人字形钢屋架 人字形钢屋架的上、下弦是平行的，下弦也可以有一部分水平段，节点构造比较统一，制作时可以不再起拱，可以用于较大的跨度。人字形钢屋架一般宜采用上承式，即支座节点在上弦节点。 3、屋架的主要尺寸 （1）跨度 柱网纵向轴线的间距就是屋架的标志跨度，以3m为模数。屋架的计算跨度是屋架两端支反力之间的距离。 （2）高度 屋架跨中的最大高度由经济、刚度、建筑要求和运输界限限制等因素来决定。根据屋架的容许挠度可确定最小高度，最大高度则取决于运输界限，例如铁路运输界限为3．85m；屋架的经济高度是根据上下弦杆和腹杆的总重量为最小的条件确定；有时，建筑设计也可能对屋架的最大高度加以某种限制。 一般情况下，设计屋架时，首先根据屋架形式和设计经验先确定屋架的端部高度，再按照屋面坡度计算跨中高度。对于三角形屋架，；陡坡梯形屋架可取；缓坡梯形屋架取。因此，跨中屋架高度为 式中 是屋架上弦杆的坡度。 一般屋架高度可在下列范围内采用： 梯形和平行弦屋架 三角形屋架 人字形屋架 跨度较大的桁架，在荷载