二、 桁架設(shè)計的基本原則
1. 桁架的高跨比
桁架跨度中央的高度h與跨度l的比值稱為高跨比。為保證桁架具有足夠的剛度，按桁架的外形，分別規(guī)定木桁架、鋼木桁架高跨比的最小限值如表6.3.1所示。
高跨比值已符合表6.3.1規(guī)定的桁架，不必再核算其撓度。
2. 桁架的預(yù)起拱度
為了消除桁架可見的撓度，不論木桁架或鋼木桁架，皆應(yīng)在制造時預(yù)先向上起拱。起拱度通常取為桁架跨度的1/200。起拱時應(yīng)保持桁架的高跨比不變，木桁架常在下弦接頭處提高(圖6.3.9)，而鋼木桁架則常在下弦節(jié)點處提高。
3. 桁架節(jié)間的劃分
桁架節(jié)間的劃分原則是：根據(jù)荷載、跨度及所用木材強度設(shè)計值的大小進行節(jié)間劃分，在常用木材規(guī)格范圍內(nèi)，充分利用上弦的承載能力。因為在木桁架的總撓度中，大部分是由節(jié)點及接頭處非彈性變形(制造不緊密、干縮變形及橫紋承壓變形等)的累積造成的，若將節(jié)間劃分過小，勢必因節(jié)點增多而加大桁架的撓度，并使桁架的制造工作量加重。
對于無下弦荷載的鋼木桁架，應(yīng)盡量擴大下弦的節(jié)間長度，減少下弦節(jié)點數(shù)，這樣，不但可以減小撓度，而且方便施工，節(jié)約鋼材。
劃分節(jié)間時，還應(yīng)注意不使斜桿與弦桿的夾角過小，以利構(gòu)件的工作和制造。
4. 桁架的自重
桁架自重一般可按下列經(jīng)驗公式估算
式中 gz一一桁架自重的標(biāo)準(zhǔn)值，按屋面水平投影面積計算(kN/m2) ；
l一一桁架跨度(m)。
由于桁架自重在全部荷載中所占的比率很小，故當(dāng)設(shè)計完畢后桁架的實際自重與按上式所估算的自重略有出入時，一般不必進行重算。
為了簡化計算，當(dāng)僅有上弦荷載時，可認為桁架的自重完全作用在上弦節(jié)點處；當(dāng)上、下弦均有荷載時，則認為自重按上、下弦各半分配。
5. 荷載組合
荷載組合應(yīng)遵照現(xiàn)行《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》第3. 2. 3及3.2.5條有關(guān)規(guī)定，當(dāng)僅有恒荷載或恒荷載產(chǎn)生的內(nèi)力超過全部荷載所產(chǎn)生的內(nèi)力的80%時，應(yīng)遵照表3.4.4注1規(guī)定。
求桁架桿件內(nèi)力時，恒荷載(包括自重)按全跨分布?；詈奢d除按全跨分布外，尚應(yīng)根據(jù)各種桁架的受力特點，分別按可能出現(xiàn)的不利分布情況進行組合。例如：三角形桁架在半跨活荷載(包括懸掛吊車)作用下(圖6. 3.10a)，中間一對斜腹桿的內(nèi)力不同，而下弦中央節(jié)點處的連接物必須按其水平分力差進行核算；梯形桁架在半跨活荷載作用下（圖6.3.10b），中間腹桿內(nèi)力可能變號；多邊形桁架或弧形桁架可能在3/4跨及1/4跨（或2/3跨及1/3跨）活荷載的組合下(圖6. 3. 10c、d)，某些腹桿的內(nèi)力達到其最大值。
屋面活荷載與雪荷載一般不會同時出現(xiàn)，故取二者之較大者與恒荷載進行組合。
在一般桁架坡度小于30°的桁架設(shè)計中，對封閉房屋只有當(dāng)設(shè)有天窗時，才需考慮風(fēng)荷載的不利組合。
6. 內(nèi)力計算
桁架的內(nèi)力計算，可假定節(jié)點為鉸接。將荷載集中于各個節(jié)點上，按節(jié)點荷載求得各桿件的軸向力。
節(jié)間荷載對上弦桿所引起的彎矩，在選擇桿件截面時再行考慮。
7. 壓桿的計算長度
在結(jié)構(gòu)平面內(nèi)，弦桿及腹桿取節(jié)點中心間的距離。在結(jié)構(gòu)平面外，上弦取錨固檁條間的距離；腹桿取節(jié)點中心間的距離。
8. 上弦的計算原則
（1） 當(dāng)檁條布置在節(jié)點處時，除按軸心受壓桿件計算外，尚應(yīng)驗算在桁架支座偏心達到施工偏差限值時，此種偏心對上弦的不利影響。
（2） 當(dāng)節(jié)點之間布置有檁條時，上弦因節(jié)間荷載而承受彎矩，應(yīng)按壓彎構(gòu)件計算。
（3） 上弦彎矩的計算：根據(jù)木桁架和鋼木桁架的破壞試驗測定，連續(xù)上弦的跨間彎矩值接近于按簡支計算的彎矩，而在節(jié)點處存在較小的負彎矩。這是由于在桁架承受荷載后，作為連續(xù)上弦中間支座的節(jié)點隨桁架的變形而產(chǎn)生相應(yīng)的豎向位移，使其按連續(xù)梁作用產(chǎn)生的正彎矩和由于支座位移產(chǎn)生的負彎矩互相抵消之故。據(jù)此并考慮偏于安全，連續(xù)上弦的彎矩按下述要求計算?？玳g彎矩：按簡支梁計算；節(jié)點處支座彎矩設(shè)計值：
式中 g和q一一上弦的均布恒載和活載(或雪載)設(shè)計值；
l一一桿件的計算長度。
9. 鋼木桁架設(shè)計原則
(1) 鋼木桁架形式的選擇
當(dāng)上、下弦均有荷載時，應(yīng)選用上、下弦節(jié)間一致的豪式桁架(圖6.3.1a、d)。若僅上弦有荷載，則以選用下弦擴大節(jié)間的形式(圖6.3.1b、c、e、f)為宜。因為減少下弦節(jié)點既能簡化制造、減小桁架的變形，又可以節(jié)省鋼材。
(2) 鋼材部分的設(shè)計要求
鋼木桁架鋼材部分的設(shè)計計算，可按第三、五章有關(guān)的規(guī)定進行；未作規(guī)定者，可參考現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》計算?？紤]一般工地的焊接條件，應(yīng)盡量采用較易焊接的Q235鋼材制作。
(3) 鋼下弦的選擇
1) 下弦可采用圓鋼或型鋼(一般用雙角鋼)。當(dāng)荷載和跨度較小時，以選用圓鋼為宜。因為型鋼受最小截面的限制、不能充分利用其承載能力。當(dāng)荷載和跨度較大，設(shè)有懸掛吊車或房屋的振動較大時，則應(yīng)采用型鋼。
2) 圓鋼下弦有單根和雙根兩柿。當(dāng)荷載和跨度較小或不設(shè)吊頂時，宜用單根圓鋼。因為單根圓鋼的節(jié)點構(gòu)造處理簡單，同時可避免多根圓鋼之間內(nèi)力分配不均勻的現(xiàn)象，能充分利用鋼材的承載能力。
(4) 鋼下弦的構(gòu)造要求
1) 圓鋼直徑應(yīng)控制在30mm以內(nèi)，桿端有螺紋的圓鋼拉桿，當(dāng)直徑大于22mm時，宜將桿端加粗(如焊接一段較粗的短圓鋼)，其螺紋應(yīng)由車床加工。
2) 圓鋼下弦在拼裝前必須調(diào)直，并須設(shè)有調(diào)整其長度的裝置。一般可在支座節(jié)點處用雙螺帽固定并進行調(diào)整，必要時，也可用花籃螺栓(擰緊器)來調(diào)整。
為防止圓鋼下弦過度下垂，當(dāng)下弦節(jié)點間距大于250d (d為圓鋼直徑)時，應(yīng)對圓鋼下弦適當(dāng)加設(shè)吊桿，吊桿的間距按圓鋼下弦的長細比不大于1000確定。
3) 型鋼下弦的長細比不宜大于350。
4) 為防止圓鋼下弦拉直伸長對墻體產(chǎn)生推力，不應(yīng)采用下弦抬高的桁架形式(圖6.3.11)。安裝跨度較大的桁架時，應(yīng)在桁架一端支座節(jié)點的鋼墊板與柱頂鋼板之間放設(shè)數(shù)根短圓鋼，以允許其向外自由水平滾動，待屋面構(gòu)件和瓦材安裝完畢后，再將短圓鋼與柱頂鋼板焊牢。此時應(yīng)注意檢查支座反力作用點的位置與設(shè)計是否相符；必要時要作適當(dāng)調(diào)整。
5) 圓鋼接長宜用對接焊或雙幫條焊(圖6. 3. 12a) 。在接頭的每一側(cè)，幫條的長度一般應(yīng)不小于4d (d為圓鋼下弦的直徑)。幫條的直徑應(yīng)不小于0.75d。不應(yīng)采用搭接焊（圖6. 3. 12b）或?qū)A鋼單側(cè)焊在節(jié)點板上(圖6. 3. 12c)，以免在圓鋼和焊縫中產(chǎn)生附加應(yīng)力。當(dāng)采用閃光對焊時，焊接工藝和質(zhì)量驗收，應(yīng)符合現(xiàn)行《鋼筋焊接及驗收規(guī)程》中的有關(guān)規(guī)定。
6) 雙圓鋼和雙角鋼下弦的兩肢之間，每隔一定距離要加焊綴條。
(5) 節(jié)點設(shè)計原則
1) 設(shè)計節(jié)點時除應(yīng)使各桿件的軸線匯交于一點外，尚應(yīng)防止形成局部偏心(圖6. 3. 12d)而產(chǎn)生附加應(yīng)力。
2) 節(jié)點中的受力鋼板和焊縫均應(yīng)根據(jù)計算確定其尺寸。一般以選用6~10mm厚的鋼板為宜。焊縫厚度不應(yīng)大于鋼板和型鋼的厚度，且不大于6mm。
3) 當(dāng)鋼板因受彎需要過大的厚度時，可采用加肋的辦法來解決，或改用合適的型鋼。 這樣就可以避免鋼板型號過多。
4) 應(yīng)盡量使構(gòu)造鋼板與受力鋼板相結(jié)合，以節(jié)約鋼材。
(6) 全部鋼構(gòu)件均應(yīng)涂刷防銹漆，并定期檢查，進行維護。在銹蝕比較嚴(yán)重的地區(qū)應(yīng)特別注意加強維護工作。
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