鋼屋蓋結(jié)構(gòu)08

1、第八章第八章 鋼屋蓋設(shè)計(jì)鋼屋蓋設(shè)計(jì)大綱要求大綱要求: :1.1.了解鋼屋蓋的種類、截面形式和應(yīng)用；了解鋼屋蓋的種類、截面形式和應(yīng)用；3.3.掌握鋼屋蓋的設(shè)計(jì)和施工圖的繪制；掌握鋼屋蓋的設(shè)計(jì)和施工圖的繪制；2.2.掌握屋蓋支撐體系的作用和布置原則；掌握屋蓋支撐體系的作用和布置原則； 普通鋼屋架設(shè)計(jì)內(nèi)容普通鋼屋架設(shè)計(jì)內(nèi)容：屋架的荷載計(jì)算；屋架的荷載計(jì)算；桿件內(nèi)力計(jì)算和組合；桿件內(nèi)力計(jì)算和組合；正確選擇桿的截面型式和確定計(jì)算長(zhǎng)度；正確選擇桿的截面型式和確定計(jì)算長(zhǎng)度；選擇截面并驗(yàn)算各桿件的承載力；選擇截面并驗(yàn)算各桿件的承載力；計(jì)算節(jié)點(diǎn)連接并繪制鋼屋架施工圖。計(jì)算節(jié)點(diǎn)連接并繪制鋼屋架施工圖。鋼屋蓋的類別

2、包括：鋼屋蓋的類別包括：概概 述述平面鋼屋架平面鋼屋架空間桁架：空間桁架： 網(wǎng)架網(wǎng)架8.18.1 鋼屋蓋的組成鋼屋蓋的組成 鋼屋蓋由屋面、屋架鋼屋蓋由屋面、屋架和支撐組成。和支撐組成。 8.1.1 屋蓋結(jié)構(gòu)體系屋蓋結(jié)構(gòu)體系屋面板屋面板屋架屋架檁條檁條 其它：托架、天窗、其它：托架、天窗、檁條等。檁條等。 房屋橫向剛度大，整體性、耐久性房屋橫向剛度大，整體性、耐久性 好；屋面板自重大，屋蓋及下部結(jié)構(gòu)好；屋面板自重大，屋蓋及下部結(jié)構(gòu)用料多，對(duì)抗震不利。用料多，對(duì)抗震不利。 屋架間距靈活，構(gòu)件重量輕、施工、屋架間距靈活，構(gòu)件重量輕、施工、安裝方便；屋蓋構(gòu)件數(shù)量多，整體剛安裝方便；屋蓋構(gòu)件數(shù)量多，整體

3、剛度差。度差。無(wú)檁體系：無(wú)檁體系：有檁體系：有檁體系：一般用于預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板一般用于預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板等重型屋面，將屋面板直接放在屋等重型屋面，將屋面板直接放在屋架上。架上。 常用于輕型屋面材料的情況。常用于輕型屋面材料的情況。 3.3.滿足制造、安裝和運(yùn)輸要求滿足制造、安裝和運(yùn)輸要求 構(gòu)造簡(jiǎn)單，桿件夾角構(gòu)造簡(jiǎn)單，桿件夾角30306060； 桿件與節(jié)點(diǎn)數(shù)量少；桿件與節(jié)點(diǎn)數(shù)量少； 分段制造，便于運(yùn)輸與安裝；分段制造，便于運(yùn)輸與安裝；確定屋架形式的原則：確定屋架形式的原則：1.1.滿足使用要求滿足使用要求屋架外形應(yīng)與屋架外形應(yīng)與屋面材料的排水要求屋面材料的排水要求相適應(yīng)。相適應(yīng)。8.1

4、.2 屋架的形式屋架的形式2 2. .滿足經(jīng)濟(jì)要求滿足經(jīng)濟(jì)要求 屋架外形應(yīng)盡量和屋架外形應(yīng)盡量和彎矩圖接近彎矩圖接近，使上下弦，使上下弦桿桿 內(nèi)力沿跨度方向分布較均勻，腹桿受力較內(nèi)力沿跨度方向分布較均勻，腹桿受力較??；小； 腹桿的布置宜使腹桿的布置宜使短桿受壓，長(zhǎng)桿受拉；短桿受壓，長(zhǎng)桿受拉； 荷載布置在節(jié)點(diǎn)上，減少弦桿局部受彎。荷載布置在節(jié)點(diǎn)上，減少弦桿局部受彎。 按腹桿布置方式不同有：按腹桿布置方式不同有： 芬克式芬克式 特點(diǎn)：長(zhǎng)腹桿受拉，短腹桿受壓，受力合理，應(yīng)特點(diǎn)：長(zhǎng)腹桿受拉，短腹桿受壓，受力合理，應(yīng) 用廣泛。用廣泛。1 1三角形屋架三角形屋架 桿件數(shù)量少，節(jié)桿件數(shù)量少，節(jié)點(diǎn)數(shù)量少，受壓

5、桿點(diǎn)數(shù)量少，受壓桿較長(zhǎng)，但抗震性能較長(zhǎng)，但抗震性能優(yōu)于芬克式屋架，優(yōu)于芬克式屋架，適用于跨度小于適用于跨度小于18m18m的屋架。的屋架。 單斜式單斜式 腹桿和節(jié)點(diǎn)數(shù)量較多，長(zhǎng)腹腹桿和節(jié)點(diǎn)數(shù)量較多，長(zhǎng)腹桿受拉，但夾角小，適用于下弦桿受拉，但夾角小，適用于下弦設(shè)置天棚的屋架。設(shè)置天棚的屋架。 人字式人字式 適用范圍適用范圍：跨度小，坡度大、采用輕型屋面材料：跨度小，坡度大、采用輕型屋面材料的有檁體系。的有檁體系。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 外形和彎矩圖不相適應(yīng)，弦桿內(nèi)力分布不均勻，外形和彎矩圖不相適應(yīng)，弦桿內(nèi)力分布不均勻，近支座處內(nèi)力大，近跨中處小，橫向剛度小。近支座處內(nèi)力大，近跨中處小，橫向剛度小。 上下

6、弦交角小，端節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜。可將上弦或上下弦交角小，端節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜。可將上弦或下弦改變?yōu)檎劬€形或陡坡梯形，以改善受力和節(jié)下弦改變?yōu)檎劬€形或陡坡梯形，以改善受力和節(jié)點(diǎn)構(gòu)造。點(diǎn)構(gòu)造。 按腹桿布置方式不同有：按腹桿布置方式不同有： 人字式人字式2 2梯形屋架梯形屋架特點(diǎn)：腹桿總長(zhǎng)度短，節(jié)點(diǎn)少。特點(diǎn)：腹桿總長(zhǎng)度短，節(jié)點(diǎn)少。按支座斜桿與弦按支座斜桿與弦桿組成的支承點(diǎn)桿組成的支承點(diǎn)在下弦或在上弦在下弦或在上弦又可分為下承式又可分為下承式和上承式兩種。和上承式兩種。上承式上承式下承式下承式 再分式再分式特點(diǎn)：可避免節(jié)間直接受荷（非節(jié)點(diǎn)荷載）。特點(diǎn)：可避免節(jié)間直接受荷（非節(jié)點(diǎn)荷載）。 單斜桿式單斜桿式 特點(diǎn)：多

7、數(shù)腹桿受壓，桿件數(shù)量多，總長(zhǎng)大，特點(diǎn)：多數(shù)腹桿受壓，桿件數(shù)量多，總長(zhǎng)大，應(yīng)用少。應(yīng)用少。 特點(diǎn)特點(diǎn) 外形和彎矩圖比較接近，弦桿內(nèi)力沿跨度分布較外形和彎矩圖比較接近，弦桿內(nèi)力沿跨度分布較均勻，用料經(jīng)濟(jì)，應(yīng)用廣泛。均勻，用料經(jīng)濟(jì)，應(yīng)用廣泛。 適用范圍適用范圍 適用于屋面坡度平緩且跨度較大時(shí)的無(wú)檁屋蓋結(jié)適用于屋面坡度平緩且跨度較大時(shí)的無(wú)檁屋蓋結(jié)構(gòu)。構(gòu)。 屋架高度屋架高度 梯形屋架的中部高度一般為（梯形屋架的中部高度一般為（1/101/101/81/8）L L，與，與柱剛接的梯形屋架，端部高度一般為（柱剛接的梯形屋架，端部高度一般為（1/161/161/121/12）L L，通常取為，通常取為2.02

8、.02.5m2.5m。 與柱鉸接的梯形屋架，端部高度可按跨中經(jīng)濟(jì)高與柱鉸接的梯形屋架，端部高度可按跨中經(jīng)濟(jì)高度和上弦坡度決定。度和上弦坡度決定。3.3.人字形桁架人字形桁架 上、下弦可為平行，坡度為上、下弦可為平行，坡度為1/201/201/101/10，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造較為，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造較為統(tǒng)一；統(tǒng)一； 上、下弦可以具有不同坡度或下弦有一部分水平段，以上、下弦可以具有不同坡度或下弦有一部分水平段，以改善屋架受力情況。改善屋架受力情況。 跨中高度一般為跨中高度一般為2.02.02.5m2.5m，跨度大于，跨度大于36m36m時(shí)可取較大高時(shí)可取較大高度但不宜超過(guò)度但不宜超過(guò)3m3m；端部高度一般為跨度的；端

9、部高度一般為跨度的1/181/181/121/12。 4. 4.平行弦屋架平行弦屋架 上、下弦桿水平，桿件和節(jié)點(diǎn)規(guī)格化、便于制造。上、下弦桿水平，桿件和節(jié)點(diǎn)規(guī)格化、便于制造。 屋架的外形和彎矩圖分布不接近，弦件內(nèi)力分布不均勻。屋架的外形和彎矩圖分布不接近，弦件內(nèi)力分布不均勻。 一般用于托架和支撐體系。一般用于托架和支撐體系。 平面屋架在屋架平面外平面屋架在屋架平面外的剛度和穩(wěn)定性很差，不的剛度和穩(wěn)定性很差，不能承受水平荷載。因此，能承受水平荷載。因此，為使屋架結(jié)構(gòu)有足夠的空為使屋架結(jié)構(gòu)有足夠的空間剛度和穩(wěn)定性，必須在間剛度和穩(wěn)定性，必須在屋架間設(shè)置支撐系統(tǒng)。屋架間設(shè)置支撐系統(tǒng)。8.2 屋蓋支撐

10、屋蓋支撐 上弦橫向水平支撐上弦橫向水平支撐 下弦橫向水平支撐下弦橫向水平支撐 下弦縱向水平支撐下弦縱向水平支撐 垂直支撐垂直支撐 系桿系桿 組成組成檁條屋面板檁條屋面板 保證屋蓋的整體性，提高空間剛度保證屋蓋的整體性，提高空間剛度 僅由平面桁架、檁條及屋面材料組成的屋蓋結(jié)構(gòu)，是一個(gè)不穩(wěn)定僅由平面桁架、檁條及屋面材料組成的屋蓋結(jié)構(gòu)，是一個(gè)不穩(wěn)定的體系，如果將某些屋架在適當(dāng)部位用支撐連系起來(lái)，成為穩(wěn)定的空的體系，如果將某些屋架在適當(dāng)部位用支撐連系起來(lái)，成為穩(wěn)定的空間體系，其余屋架再由檁條或其他構(gòu)件連接在這個(gè)空間穩(wěn)定體系上，間體系，其余屋架再由檁條或其他構(gòu)件連接在這個(gè)空間穩(wěn)定體系上，就保證了整個(gè)屋蓋

11、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。就保證了整個(gè)屋蓋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。 避免壓桿側(cè)向失穩(wěn)，防止拉桿產(chǎn)生過(guò)大的振動(dòng)避免壓桿側(cè)向失穩(wěn)，防止拉桿產(chǎn)生過(guò)大的振動(dòng) 支撐可作為屋架弦桿的側(cè)向支撐點(diǎn)，減小弦桿出平面外的計(jì)算長(zhǎng)度。支撐可作為屋架弦桿的側(cè)向支撐點(diǎn)，減小弦桿出平面外的計(jì)算長(zhǎng)度。 承擔(dān)和傳遞水平荷載（如縱向和橫向風(fēng)荷載、承擔(dān)和傳遞水平荷載（如縱向和橫向風(fēng)荷載、懸掛吊車水平荷載和地震作用等）。懸掛吊車水平荷載和地震作用等）。 保證結(jié)構(gòu)安裝時(shí)的穩(wěn)定與方便保證結(jié)構(gòu)安裝時(shí)的穩(wěn)定與方便 屋蓋的安裝首先用支撐將兩相鄰屋架連系起來(lái)組成一個(gè)基本空間穩(wěn)屋蓋的安裝首先用支撐將兩相鄰屋架連系起來(lái)組成一個(gè)基本空間穩(wěn)定體，在此基礎(chǔ)上即可順序進(jìn)行其他構(gòu)件的

12、安裝。定體，在此基礎(chǔ)上即可順序進(jìn)行其他構(gòu)件的安裝。8.2.1 支撐的作用支撐的作用8.2.2 支撐的布置支撐的布置 上弦橫向水平支撐一般應(yīng)設(shè)置在房屋兩端或上弦橫向水平支撐一般應(yīng)設(shè)置在房屋兩端或縱向溫度區(qū)段兩端的第一柱間或第二柱間，其縱向溫度區(qū)段兩端的第一柱間或第二柱間，其最大最大間距為間距為60m60m，否則在中間應(yīng)增設(shè)一道或幾道支撐。否則在中間應(yīng)增設(shè)一道或幾道支撐。有時(shí)可將其布置在第二個(gè)柱間，但在第一個(gè)柱間要有時(shí)可將其布置在第二個(gè)柱間，但在第一個(gè)柱間要設(shè)置剛性系桿設(shè)置剛性系桿以支持端屋架和傳遞端墻風(fēng)力。以支持端屋架和傳遞端墻風(fēng)力。 1 1上弦橫向水平支撐上弦橫向水平支撐2 2下弦橫向水平支撐

13、下弦橫向水平支撐 當(dāng)屋架間距當(dāng)屋架間距12m12m時(shí)，尚應(yīng)在屋架下弦設(shè)置橫向水平支撐，時(shí)，尚應(yīng)在屋架下弦設(shè)置橫向水平支撐，一般和上弦橫向水平支撐布置在同一柱間以形成空間穩(wěn)定一般和上弦橫向水平支撐布置在同一柱間以形成空間穩(wěn)定體系的基本組成部分。體系的基本組成部分。 但當(dāng)屋架跨度比較?。ǖ?dāng)屋架跨度比較小（18m18m）又無(wú)吊車或其他振動(dòng)設(shè)備）又無(wú)吊車或其他振動(dòng)設(shè)備時(shí)，可不設(shè)下弦橫向水平支撐。時(shí)，可不設(shè)下弦橫向水平支撐。3 3縱向水平支撐縱向水平支撐當(dāng)房屋較高、跨度較大、空間當(dāng)房屋較高、跨度較大、空間剛度要求較高時(shí)，設(shè)有支承中剛度要求較高時(shí)，設(shè)有支承中間屋架的托架，或設(shè)有重級(jí)或間屋架的托架，或設(shè)有

14、重級(jí)或大噸位的中級(jí)工作制橋式吊車大噸位的中級(jí)工作制橋式吊車等較大振動(dòng)設(shè)備時(shí)，均應(yīng)在屋等較大振動(dòng)設(shè)備時(shí)，均應(yīng)在屋架端節(jié)間平面內(nèi)設(shè)置縱向水平架端節(jié)間平面內(nèi)設(shè)置縱向水平支撐。支撐。 一般情況可以省掉。一般情況可以省掉。屋架間距屋架間距12m20mm時(shí)，應(yīng)考慮節(jié)點(diǎn)偏心的影響，將時(shí)，應(yīng)考慮節(jié)點(diǎn)偏心的影響，將偏心彎矩按匯交于節(jié)點(diǎn)上各桿件的剛度比例分配，桿偏心彎矩按匯交于節(jié)點(diǎn)上各桿件的剛度比例分配，桿件分別按偏心受壓和偏心受拉桿件計(jì)算。件分別按偏心受壓和偏心受拉桿件計(jì)算。 輕型鋼屋架應(yīng)進(jìn)行桿件強(qiáng)度、整體穩(wěn)定和剛度的驗(yàn)算。輕型鋼屋架應(yīng)進(jìn)行桿件強(qiáng)度、整體穩(wěn)定和剛度的驗(yàn)算。對(duì)于屋架的上弦桿尚應(yīng)滿足檁條或屋面板的擱置長(zhǎng)度對(duì)于屋架的上弦桿尚應(yīng)滿足檁條或屋面板的擱置長(zhǎng)度要求。要求。 輕型鋼屋架各桿件之間可以直接連接，也可以通輕型鋼屋架各桿件之間可以直接連接，也可以通過(guò)節(jié)點(diǎn)板連接。當(dāng)采用節(jié)點(diǎn)板連接時(shí)，節(jié)點(diǎn)板厚度通過(guò)節(jié)點(diǎn)板連接。當(dāng)采用節(jié)點(diǎn)板連接時(shí)，節(jié)點(diǎn)板厚度通常為常為68m。支座節(jié)點(diǎn)底板厚度為。支座節(jié)點(diǎn)底板厚度為1214mm。 三角形屋架的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造比較簡(jiǎn)單。如采用雙角鋼三角形屋架的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造比較簡(jiǎn)單。如采用雙角鋼截面，則與普通鋼屋架相同。如采用單角鋼截面時(shí)，截面，則與普通鋼屋架相同。如采用單角鋼截面