還不會(huì)屋蓋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),？看完這篇我都會(huì)了,！

欄目:工程預(yù)算時(shí)間:2020-09-04

屋蓋結(jié)構(gòu)布置

一,、屋蓋結(jié)構(gòu)組成

鋼屋蓋結(jié)構(gòu)組成：屋面板,、檁條,、屋架、托架,、天窗架,、支撐等構(gòu)件。

屋架的跨度和間距取決于柱網(wǎng)布置,，柱網(wǎng)布置取決于建筑物工藝要求和經(jīng)濟(jì)要求,。屋架跨度較大：為了采光和通風(fēng)，屋蓋上常設(shè)置天窗,。柱網(wǎng)間距較大,，超出屋面板長(zhǎng)度：應(yīng)設(shè)置中間屋架和柱間托架，中間屋架的荷載通過托架傳給柱（圖3－1）,。

圖3－1 屋蓋結(jié)構(gòu)組成

屋架與屋架之間：布置支撐,，增強(qiáng)屋架的側(cè)向剛度，傳遞水平荷載和保證屋蓋體系的整體穩(wěn)定,。

二,、屋蓋體系分類

兩種屋蓋：無檁屋蓋和有檁屋蓋。

無檁屋蓋：屋面荷載直接通過大型屋面板傳遞給屋架（圖3－2）,。

優(yōu)點(diǎn)：屋蓋橫向剛度大,，整體性好，構(gòu)造簡(jiǎn)單,，施工方便等,；

缺點(diǎn)：屋蓋自重大，不利于抗震,，其多用于有橋式吊車的廠房屋蓋中,。

圖3－2 無檁屋蓋體系

有檁屋蓋：當(dāng)屋面采用輕型材料如石棉瓦、瓦楞鐵,、壓型鋼板和鐵絲網(wǎng)水泥槽板等時(shí),，屋面荷載要通過檁條再傳遞給屋架（圖3－3）。

優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)件重量輕,，用料省,；

缺點(diǎn)：屋蓋構(gòu)件數(shù)量較多,，構(gòu)造較復(fù)雜，整體剛度較差。

圖3－3 有檁屋蓋體系

屋蓋支撐體系

一,、屋蓋支撐作用

主要作用：①保證屋蓋結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定,；②增強(qiáng)屋蓋的剛度；③增強(qiáng)屋架的側(cè)向穩(wěn)定,；④承擔(dān)并傳遞屋蓋的水平荷載,；⑤便于屋蓋的安裝與施工。

屋架——屋蓋的主要承重結(jié)構(gòu),。需要用支撐連接屋架,。長(zhǎng)的屋蓋結(jié)構(gòu)，在中間設(shè)置橫向支撐,。

橫向支撐——屋架弦桿的側(cè)向支承點(diǎn),，減小弦桿在平面外的計(jì)算長(zhǎng)度，減小動(dòng)力荷載作用下的屋架平面外的受迫振動(dòng),。

屋蓋支撐將作用于山墻的風(fēng)荷載,、懸掛吊車水平荷載及地震作用傳遞給房屋的下部支承結(jié)構(gòu)。

鋼屋架安裝：首先吊裝有橫向支撐的兩榀屋架,，將支撐和檁條與之連系形成穩(wěn)定體系,，然后再吊裝其他屋架與之相連。

二,、屋蓋支撐布置

五種屋蓋支撐：上弦橫向水平支撐,、下弦橫向水平支撐、下弦縱向水平支撐,、垂直支撐和系桿,。

1．上弦橫向水平支撐

圖3－4 屋蓋支撐布置

在屋蓋體系中，一般都應(yīng)設(shè)置屋架上弦橫向水平支撐,，包括天窗架的橫向水平支撐,。

上弦橫向水平支撐：布置在房屋兩端或在溫度縫區(qū)段的兩端的第一柱間或第二柱間。橫向水平支撐的間距≤60 m,，房屋長(zhǎng)度>60 m,，還應(yīng)另加設(shè)水平支撐。

2．下弦橫向水平支撐

設(shè)置條件：

屋架跨度＞18 m,；

屋架跨度<18 m,，但屋架下弦設(shè)有懸掛吊車；

廠房?jī)?nèi)設(shè)有噸位較大的橋式吊車或其他振動(dòng)設(shè)備,；

山墻抗風(fēng)柱支承于屋架下弦,。

設(shè)置位置：下弦與上弦橫向水平支撐應(yīng)在同一柱間內(nèi)，以便形成穩(wěn)定的空間體系,。

3．下弦縱向水平支撐

設(shè)置條件：

設(shè)有重級(jí)工作制吊車或起重噸位較大的中,、輕級(jí)工作制吊車；

設(shè)有鍛錘等大型振動(dòng)設(shè)備；

屋架下弦設(shè)有縱向或橫向吊軌,；

設(shè)有支承中間屋架的托架和無柱支撐的中間屋架,；

房屋較高，跨度較大,，空間剛度要求高,。

設(shè)置位置：設(shè)在屋架下弦端節(jié)間內(nèi)，與下弦橫向水平支撐組成封閉的支撐體系,，提高屋蓋的整體剛度,。

4．垂直支撐

垂直支撐作用：使相鄰兩榀屋架形成空間幾何不變體系保證側(cè)向穩(wěn)定的有效構(gòu)件。

設(shè)置位置：

設(shè)置在設(shè)有上弦橫向支撐的柱間內(nèi),；

在屋架跨度方向還要根據(jù)屋架形式及跨度大小在跨中設(shè)置一道或幾道,。

梯形屋架：

當(dāng)跨度≤30 m時(shí)，應(yīng)在屋架跨中和兩端的豎桿平面內(nèi)各布置一道垂直支撐,；

當(dāng)跨度＞30 m時(shí),，

無天窗時(shí)，應(yīng)在屋架跨度 1／3處和兩端的豎桿平面內(nèi)各布置一道垂直支撐,，

有天窗時(shí),，垂直支撐應(yīng)布置在天窗架側(cè)柱的兩側(cè)。

三角形屋架：

當(dāng)跨度≤24 m時(shí),，應(yīng)在跨中堅(jiān)桿平面內(nèi)設(shè)置一道垂直支撐,；

當(dāng)跨度＞24 m時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況布置兩道垂直支撐（圖3－5）,。

圖3－5 垂直支撐布置

屋架安裝時(shí),，每隔4～5個(gè)柱間設(shè)置一道垂直支撐，以保持安裝穩(wěn)定,。

5．系桿

系桿作用：充當(dāng)屋架上下弦的側(cè)向支撐點(diǎn),，保證無橫向支撐的其他屋架的側(cè)向穩(wěn)定。

系桿：剛性系桿和柔性系桿,。能承受壓力的為剛性系桿,，只能承受拉力的為柔性系桿。

設(shè)置位置：

上弦平面內(nèi),，檁條和大型屋面板均可起剛性系桿作用,，因而可在屋架的屋脊和支座節(jié)點(diǎn)處設(shè)置剛性系桿。

下弦平面內(nèi),，可在屋架下弦的垂直支撐處設(shè)置柔性系桿,。

地震區(qū)應(yīng)按抗震規(guī)范的規(guī)定設(shè)置。

三,、屋蓋支撐的形式,、計(jì)算和構(gòu)造

形式：屋蓋支撐一般均為平行弦桁架形式（圖3－6）,。

腹桿采用十字交叉形式，一般用于上弦橫向,、下弦橫向及下弦縱向水平支撐（圖3－7a）。

縱向水平支撐桁架的節(jié)間,，以組成正方形為宜,，一般為6m×6m，或長(zhǎng)方形,，如6m×3m,。橫向水平支撐節(jié)點(diǎn)距離為屋架上弦節(jié)點(diǎn)距離的2~4倍。垂直支撐的腹桿形式可根據(jù)桁架的寬高比例確定,。

當(dāng)寬高較接近時(shí),，可用交叉斜桿（圖3－7b）；

當(dāng)高度較小時(shí),，可用V式及W式斜桿（圖3－7c,，d），弦桿與斜桿間的交角為30°~60º,。

圖3－6 平行弦桁架

圖3－7 屋蓋支撐形式

桿件截面：屋蓋支撐受力較小,，通常可按容許長(zhǎng)細(xì)比來選擇,。

交叉斜桿和柔性系桿按拉桿設(shè)計(jì),，可采用單角鋼；

非交叉斜桿,、弦桿,、豎桿以及剛性系桿按壓桿設(shè)計(jì)，可采用雙角鋼組成十字形或T形截面,。

當(dāng)屋架跨度較大,、房屋較高且基本風(fēng)壓也較大時(shí)，桿件截面應(yīng)按桁架體系計(jì)算出的內(nèi)力確定,?？杉俣ㄔ谒借旒芄?jié)點(diǎn)上的集中風(fēng)力荷載作用下，交叉斜桿中的壓桿退出工作,，僅由拉桿受力,，這樣，使原來的超靜定體系簡(jiǎn)化為靜定體系（圖3－8）,。圖中W為水平節(jié)點(diǎn)荷載,，由風(fēng)荷載或吊車荷載引起。

圖3－8 水平荷載作用下支撐內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖

節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)造：盡量簡(jiǎn)單方便,。角鋼支撐與屋架一般用C級(jí)螺栓連接,，螺栓用M20,。在有重級(jí)工作制吊車或有較大振動(dòng)設(shè)備的廠房，除螺栓外,，還應(yīng)加安裝焊縫,，焊縫長(zhǎng)度≥80 mm，焊腳尺寸≥6 mm,。當(dāng)采用圓鋼作支撐時(shí),，應(yīng)用花籃螺栓預(yù)加拉力將圓鋼拉緊。

檁條設(shè)計(jì)

鋼檁條一般采用單跨簡(jiǎn)支,，有實(shí)腹式和桁架式兩大類,。

一、實(shí)腹式檁條

實(shí)腹式檁條：構(gòu)造簡(jiǎn)單,，制造及安裝方便,，常用于3～6m的跨度。截面形式：普通工字鋼（因較重,、不易安裝,，用的不多）、角鋼（用于荷載跨度小的屋蓋）,、槽鋼（常用）和Z形（為冷彎薄壁型鋼,、省鋼）（圖3－9）。檁條的截面高度取決于跨度,、檁距和荷載大小等因素,，一般取檁條跨度的1／35～1／50。

圖3－9 實(shí)腹式檁條截面形式

實(shí)腹式檁條通過檁托與屋架上弦連接,，檁托用短角鋼做成,，先焊在屋架上弦，屋架吊裝就位后用螺栓或焊縫與檁條連接（圖3－10）,。

圖3－10 實(shí)腹式檁條與屋架上弦的連接

簡(jiǎn)支檁條：受力均勻,，便于安裝。

多跨靜定梁或連續(xù)梁：使跨中彎矩≈支座彎矩,，可減少跨中彎矩,。

圖3－10-1 檁條鉸點(diǎn)布置及鉸的構(gòu)造

垂直于屋架坡度放置的檁條，在豎向荷載作用下,，兩個(gè)主軸方向分別受到qx和qy作用（圖3－11）,。按簡(jiǎn)支梁計(jì)算，兩個(gè)方向彎矩為

式中 q——檁條承受的屋面荷載（包括自重）設(shè)計(jì)值,，qy=qcosα,，qx=qsinα；

——檁條跨度,；

α——屋面傾斜角度,。

檁條受彎曲的強(qiáng)度驗(yàn)算公式：

（3－3）

式中 Wnx,，Wny——分別為對(duì)x－x軸和y－y軸的凈截面模量；

γx,，γy——截面塑性發(fā)展系數(shù),。

圖3－11 實(shí)腹式檁條計(jì)算簡(jiǎn)圖

按彈性方法驗(yàn)算撓度。當(dāng)有拉條時(shí),，可只驗(yàn)算垂直于屋面坡度的撓度,，當(dāng)無拉條時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算豎向總撓度,。有拉條時(shí)撓度驗(yàn)算公式為

（3－4）

式中 I x——截面對(duì)x－x軸的慣性矩；

［ω］——容許撓度,，對(duì)無積灰的瓦楞鐵,、石棉瓦等屋面為l /150；對(duì)壓型鋼板,、積灰的瓦楞鐵,、石棉瓦等屋面為l／200；對(duì)其他屋面為l／200,；

——檁條所承擔(dān)的屋面荷載標(biāo)準(zhǔn)值,。

一般情況下，檁條截面的Wy比Wx小得多,，因此My即使很小產(chǎn)生的截面應(yīng)力很大,，為減小My，應(yīng)沿屋面對(duì)檁條設(shè)置拉桿以減少檁條在最小剛度平面內(nèi)的計(jì)算跨度,。若屋面的連系有足夠的保證,，檁條的整體穩(wěn)定不必驗(yàn)算。

二,、格構(gòu)檁條

當(dāng)檁條的跨度較大（＞6 m）時(shí),，應(yīng)考慮格構(gòu)檁條。格構(gòu)檁條三種：平面檁條,、T形檁條和空間檁條（圖3－12）,。

圖3－12 格構(gòu)檁條的形式

1．平面格構(gòu)檁條

平面格構(gòu)檁條的上弦采用小角鋼或槽鋼，下弦用小角鋼或圓鋼,，腹桿用圓鋼組成,。這種檁條受力明確，用料省,。

下弦為拋物式檁條,，中間節(jié)間必須設(shè)置斜桿，以防止檁條上弦在不對(duì)稱荷載作用下產(chǎn)生過大的局部拱曲,。

平面格構(gòu)檁條側(cè)向剛度較差,，必須設(shè)置拉條以減少側(cè)向彎矩,。

圖3－12-1 平面格構(gòu)檁條

2．T形格構(gòu)檁條

T形格構(gòu)檁條：

側(cè)向剛度較大，屋蓋可不設(shè)拉條,。

T形格構(gòu)檁條由于上弦桿和腹桿不在同一平面,，整體性較差，應(yīng)沿跨度全長(zhǎng)設(shè)置幾道鋼箍,，跨度為3～4m時(shí)設(shè)3道,，跨度為4～6m時(shí)設(shè)4道。鋼箍直徑d≥10 mm的圓鋼,。為固定腹桿平面與上弦平面,，在上弦平面應(yīng)設(shè)置綴板或斜綴條。

圖3－12-2 T形格構(gòu)檁條

3．空間格構(gòu)檁條

空間格構(gòu)檁條（圖3－12c）是由三個(gè)平面桁架組成的空間結(jié)構(gòu),，檁條橫截面為三角形,。這種檁條側(cè)向剛度好，不必設(shè)置拉條,，安裝方便,，但費(fèi)工費(fèi)時(shí)，適用于跨度較大和荷載較大的情況,。

格構(gòu)檁條的節(jié)間劃分可根據(jù)計(jì)算確定,，一般取 40～60 cm，檁條的高度一般為跨度的1／12～1／18,，T形格構(gòu)檁條和空間格構(gòu)檁條上弦寬度為截面高度的1／l．5～1／2．0,。腹桿與弦桿交角為40º~60º，45º最好,。

圖3－12-3空間格構(gòu)檁條

4．格構(gòu)檁條的計(jì)算

平面格構(gòu)檁條可按靜定的平面桁架計(jì)算,，各節(jié)點(diǎn)均假定為鉸接。計(jì)算時(shí),，將上弦的選自.投標(biāo)書代寫網(wǎng) yipai178.com 均布荷載換算成節(jié)點(diǎn)荷載,，結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算桿件軸力，一般只需計(jì)算最大內(nèi)力,，即跨中上,、下弦桿內(nèi)力和支座處的腹桿內(nèi)力。

上弦節(jié)間還應(yīng)計(jì)算由節(jié)間均布荷載引起的局部彎矩：

在檁條平面內(nèi)簡(jiǎn)化計(jì)算：