鋼屋蓋結(jié)構(gòu)要點(diǎn)課件

1、鋼屋蓋結(jié)構(gòu)第一節(jié) 鋼屋蓋結(jié)構(gòu)的組成1.鋼屋蓋結(jié)構(gòu)根據(jù)屋面材料和屋面結(jié)構(gòu)布置情況可分為哪兩類？各適用何種情況？ 這里的鋼屋蓋結(jié)構(gòu)是指由平面鋼屋架組成的屋蓋結(jié)構(gòu)，一般由屋面材料、檁條、屋架、托架和天窗架、支撐等組成。（一）屋蓋體系 根據(jù)屋面材料和屋面結(jié)構(gòu)布置情況可分為 1. 無檁體系：鋼屋架上直接放置大型屋面板。其優(yōu)點(diǎn)是橫向剛度大，整體性好，構(gòu)造簡單，施工快；自重大，不利于抗震，柱距必須是6m或6m的倍數(shù) 。鋼屋蓋結(jié)構(gòu)2.有檁體系：是在鋼屋架上設(shè)置檁條，檁條上面再鋪設(shè)輕型屋面材料，如石棉瓦、瓦楞鐵皮、壓型鋼板和鋼絲網(wǎng)水泥板等。重量輕，用料省，輕便，便于運(yùn)輸、安裝；但構(gòu)件數(shù)量多，型號多，構(gòu)造復(fù)雜，吊

2、裝次數(shù)多，橫向剛度差。鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第一節(jié) 鋼屋蓋結(jié)構(gòu)的組成 一般對結(jié)構(gòu)的橫向剛度要求高的廠房、屋面保溫層的荷載及雪荷載大時(shí)，如北方，宜采用無檁屋蓋體系；而對橫向剛度要求不高，特別是不需要做保溫層的中小型廠房，宜采用有檁體系。 鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第一節(jié) 鋼屋蓋結(jié)構(gòu)的組成（二）屋架按受力大小，桿件截面形式可分為三類：1）普通鋼屋架：截面形式為雙角鋼組成的T形或十字形，在桿件匯交處通過節(jié)點(diǎn)板相連。取材容易，構(gòu)造簡單，制造安裝方便，與支撐體系形成的結(jié)構(gòu)整體剛度大，工作性能可靠。采用型鋼，故自重大，用鋼量多，一般適用跨度為18m36m。鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第一節(jié) 鋼屋蓋結(jié)構(gòu)的組成2）鋼管屋架： 采用無縫或有縫鋼管制成

3、，由于鋼管截面剛度大，抗扭性能、抗壓性能好，相對角鋼更加合理，與之相比可省鋼20%以上。另外，表面積小，易于防腐。耐久性好，只是過去焊接工藝、加工工藝有問題，阻礙了使用。目前已有自動切管機(jī)，管與管的搭接可以直接貫接，不用節(jié)點(diǎn)板。鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第一節(jié) 鋼屋蓋結(jié)構(gòu)的組成3）輕型鋼屋架： 由小于454或56364以下的單角鋼和圓鋼組成，具有用鋼量少，自重輕，抗震性能好等特點(diǎn)。一般跨度小于18m，吊車起重量不大于5t的輕級、中級工作制吊車。（2）按截面形式分為平面桁架和空間桁架兩種第一節(jié) 鋼屋蓋結(jié)構(gòu)的組成（三）托架支承中間屋架的桁架。上承式下承式雙壁式單壁式鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第一節(jié) 鋼屋蓋結(jié)構(gòu)的組成（四）天窗

4、架：縱向天窗、橫向天窗和井式天窗?？v向天窗：多豎桿式（a）、三鉸拱式（b）和三支點(diǎn)式（c）。鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第一節(jié) 鋼屋蓋結(jié)構(gòu)的組成第二節(jié) 屋蓋支撐1.簡述屋蓋支撐的作用？2.簡述上弦橫向水平支撐作用、何時(shí)設(shè)置及設(shè)置方法？ 3.簡述下弦橫向水平支撐作用、何時(shí)設(shè)置及設(shè)置方法？4.簡述下弦縱向水平支撐作用、何時(shí)設(shè)置及設(shè)置方法？5.簡述垂直支撐的作用、何時(shí)設(shè)置及設(shè)置方法？6.何謂剛性系桿？何謂柔性系桿？各在屋架中何處設(shè)置。7.如何選擇支撐截面？鋼屋蓋結(jié)構(gòu)1屋蓋支撐作用：（1）保證鋼屋蓋的空間穩(wěn)定性形成幾何不可變體系。鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第二節(jié) 屋蓋支撐（2）保證屋蓋的剛度和空間整體性。（3）為弦桿提供適當(dāng)?shù)膫?cè)向

5、支承點(diǎn)。保證屋架受壓上弦平面外穩(wěn)定，同時(shí)減小下弦的受迫震動。（4）承受和傳遞水平荷載。有作用于山墻的風(fēng)荷載，懸掛吊車縱向剎車力及安裝使用過程中的其他縱向力（如地震力）?？v向水平支撐將力傳給柱間支撐最后傳到基礎(chǔ)。（5）保證屋蓋安裝時(shí)的穩(wěn)定與方便。鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第二節(jié) 屋蓋支撐2. 屋蓋支撐的分類和布置根據(jù)支撐布置的位置分為：上、下弦橫向水平支撐，下弦縱向水平支撐，垂直支撐和系桿。（1）上弦橫向水平支撐組成：以兩榀相鄰屋架上弦作弦桿的水平桁架。作用：保證鋼屋蓋的空間剛度，減小屋架上弦平面外計(jì)算長度，承受和傳遞山墻風(fēng)荷載。何時(shí)設(shè)置：均應(yīng)設(shè)置。在無檁體系中，盡管有大型屋面板可以作為橫向支撐，但考慮施工中

6、條件不好，焊接質(zhì)量難以保證，加上施工過程中屋蓋系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性要求，一般仍應(yīng)設(shè)置。鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第二節(jié) 屋蓋支撐鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第二節(jié) 屋蓋支撐如何設(shè)置：應(yīng)設(shè)置在房屋的兩端或溫度縫區(qū)段的兩端。一般設(shè)在第一或第二柱間。當(dāng)廠房端部采用封閉結(jié)合時(shí)，第一柱間距離往往小于標(biāo)準(zhǔn)柱距，這時(shí)宜設(shè)在第二柱間，這樣可使端部和廠房中部的上弦橫向水平支撐桿件的尺寸相同，減少支撐桿件的種類。屋架有天窗時(shí)，天窗架上弦也應(yīng)設(shè)置，天窗架范圍內(nèi)屋架上弦橫向水平支撐應(yīng)連續(xù)。兩道橫向水平支撐間距60m。如超過，應(yīng)在中部增設(shè)。鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第二節(jié) 屋蓋支撐（2）下弦橫向水平支撐組成：以兩榀相鄰屋架下弦作弦桿的水平桁架。作用：減小屋架下弦平面

7、外的振動和計(jì)算長度，承受和傳遞山墻風(fēng)荷載、懸掛吊車水平力。何時(shí)設(shè)置：一般情況下應(yīng)設(shè)置?？缍刃∮?8m且懸掛吊車噸位不大、廠房內(nèi)也沒有振動設(shè)備、山墻抗風(fēng)柱不支在下弦時(shí)可不設(shè)置；屋架間距12m時(shí)可不設(shè)置，但應(yīng)加強(qiáng)上弦支撐。如何設(shè)置：與上弦橫向水平支撐相同，且布置在同一柱距。鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第二節(jié) 屋蓋支撐（3）下弦縱向水平支撐組成：以屋架端節(jié)間下弦桿作為豎腹桿的水平桁架。作用：與下弦橫向水平支撐形成封閉體系以增強(qiáng)屋蓋的空間剛度，保證托架的穩(wěn)定，承受和傳遞吊車橫向水平力。何時(shí)設(shè)置：下列情況之一廠房應(yīng)設(shè)置：1）有重級工作制或大噸位（ 50t ）中級工作制吊車；2）設(shè)有壁行吊車；3）有鍛錘等大型振動設(shè)備；4

8、）屋蓋有托架時(shí)；5）跨度較大（如30m ），高度較大（如24m ）。鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第二節(jié) 屋蓋支撐如何設(shè)置：一般設(shè)在屋架下弦端部節(jié)間，三角形屋架可設(shè)在上弦。局部有托架時(shí)，在托架兩端各延伸一個(gè)柱距。屋架的橫向和縱向水平支撐都是平行弦桁架，屋架或托架的弦桿兼作支撐的弦桿，斜腹桿一般采用十字交叉式，斜腹桿和弦桿的夾角在3060之間。通常橫向水平支撐節(jié)點(diǎn)間的距離為屋架上弦節(jié)點(diǎn)間距離的24倍，縱向水平支撐的寬度取屋架端節(jié)間的長度，一般為6m左右。鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第二節(jié) 屋蓋支撐（4）垂直支撐（豎向支撐）組成：以相鄰屋架腹桿作為端豎桿的豎向平行弦桁架。作用：保證屋蓋的空間作用，保證屋架在使用和安裝時(shí)的側(cè)向穩(wěn)定。

9、何時(shí)設(shè)置：一般均要 。如何設(shè)置：在上、下弦橫向水平支撐同一柱距，另每隔45個(gè)柱距設(shè)置一道。三角形屋架： 跨度l18m 時(shí)，跨中設(shè)置一道， l18m，在跨度1/3處各設(shè)置一道。鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第二節(jié) 屋蓋支撐其他屋架端部設(shè)置，l30m時(shí)，跨中加設(shè)一道。l30m時(shí)，在跨度1/3處各增設(shè)置一道，或天窗架邊豎桿下的屋架豎桿平面內(nèi)。天窗架的垂直支撐，一般設(shè)置在兩側(cè)，當(dāng)其寬度12m時(shí)，尚應(yīng)在中央增設(shè)一道。 鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第二節(jié) 屋蓋支撐垂直支撐根據(jù)其高度與長度之比采用不同的形式，如交叉式、V式或W式。 鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第二節(jié) 屋蓋支撐（5）系桿： 能承受壓力的為剛性系桿，只能受拉的為柔性系桿。作用：保證無支撐開間屋

10、架和天窗架的側(cè)向穩(wěn)定、減少弦桿平面外的計(jì)算長度以及傳遞水平力。何時(shí)設(shè)置：上、下弦平面內(nèi)一般均要 。如何設(shè)置：應(yīng)在橫向支撐和垂直支撐上、下弦上的節(jié)點(diǎn)處沿房屋通長設(shè)置柔性系桿。 當(dāng)橫向支撐設(shè)在第二柱間時(shí)，則在第一柱間所有支撐點(diǎn)應(yīng)設(shè)剛性系桿。以傳遞山墻風(fēng)荷載。屋脊節(jié)點(diǎn)、屋架支座節(jié)點(diǎn)處需設(shè)置通長剛性系桿。 檁條和大型屋面板都可作為系桿使用。鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第二節(jié) 屋蓋支撐 3屋蓋支撐截面選擇交叉斜桿柔性系桿按拉桿設(shè)計(jì)，可用單角鋼。非交叉斜桿、支撐弦桿和剛性系桿按壓桿設(shè)計(jì)，可雙角鋼。支撐受力很小。因此，通常按容許長細(xì)比確定截面。當(dāng)支撐傳遞的山墻風(fēng)荷載較大時(shí)，支撐桁架受力較大，尚應(yīng)根據(jù)荷載按桁架體系計(jì)算內(nèi)力，

11、并據(jù)以選擇截面。一般常用簡化方法進(jìn)行分析，只考慮受拉斜桿把支撐簡化為靜定體系。鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第二節(jié) 屋蓋支撐第三節(jié) 普通鋼屋架的形式及主要尺寸1. 確定鋼屋架形式的基本原則是什么？2.三角形屋架的腹桿布置有哪幾種？各適用何種況？3.梯形屋架的腹桿布置有哪幾種？各適用何種情況？4.鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 鋼屋蓋結(jié)構(gòu)第三節(jié) 普通鋼屋架的形式及主要尺寸1. 基本原則：要滿足經(jīng)濟(jì)、適用、制造、安裝方便等原則。（1）從使用角度：其外形要與屋面材料相適應(yīng)，如采用瓦類、鐵皮等。要求坡度陡一點(diǎn)，利于排水，一般為1/51/2，當(dāng)采用卷材防水屋面時(shí)，坡度可小一些，一般為1/121/8 。 （2）從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)：外形應(yīng)盡量和彎矩

12、圖相似，桿件應(yīng)使短桿受壓、長桿受拉，桿件夾角為3060，且應(yīng)使盡可能多的桿件軸心受力。鋼屋蓋結(jié)構(gòu)（3）制造安裝方便：構(gòu)造合理、簡單、節(jié)點(diǎn)數(shù)目少、桿件型號少，在工廠制作部分應(yīng)以運(yùn)輸能力而定。2. 屋架外形：三角形、梯形、平等弦、三鉸拱。鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第三節(jié) 普通鋼屋架的形式及主要尺寸（1）三角形：一般用于陡坡情況，有檁屋蓋。用于中、小跨度。弦桿內(nèi)力不均勻，支座內(nèi)力大，跨中小。上、下弦夾角小。一般與柱鉸接。故橫向剛度較小。按腹桿可分為：芬克式。壓桿短，拉桿長，受力合理，且可分為兩榀小屋架和一根直桿（下弦中間桿）運(yùn)輸，比較方便。應(yīng)用較多。人字式。腹桿較少，但受壓腹桿較長，適用于跨度18m的屋架。單斜式

13、。腹桿較長且節(jié)點(diǎn)數(shù)目較多，只適用于下弦設(shè)置天棚的屋架，一般較少采用。鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第三節(jié) 普通鋼屋架的形式及主要尺寸當(dāng)屋面坡度不是很陡時(shí)，支座處桿件的夾角較小，使構(gòu)造比較困難。為此可采用折線式下弦屋架、折線式上弦屋架或陡坡梯形屋架（端部高度一般取0.5m1m）。這些屋架可增大支座處桿件的夾角，使節(jié)點(diǎn)構(gòu)造得到改善，同時(shí)又可減少支座處弦桿的內(nèi)力，使弦桿內(nèi)力分布稍趨均勻。 鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第三節(jié) 普通鋼屋架的形式及主要尺寸（2）梯形屋架：外形與彎矩圖相近，因而弦桿內(nèi)力沿跨度內(nèi)分布較均勻，用料經(jīng)濟(jì)。適用于屋面坡度不大、荷載和跨度較大的情況。與柱可鉸接，也可剛接。按支座處端斜桿在上弦時(shí)叫上承式，在下弦時(shí)叫下承

14、式。一般與柱剛接時(shí)常采用下承式，與柱鉸接時(shí)采用上承式或下承式均可。上承式屋架下承式屋架鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第三節(jié) 普通鋼屋架的形式及主要尺寸 按腹桿布置可分為單斜式、人字式和再分式，原則是使上弦桿不受節(jié)間荷載。（3）人字形：一般用于較大跨度。降低了梯形屋架的跨中高度，空間大，制作不需起拱，可適用于多種屋面坡度。鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第三節(jié) 普通鋼屋架的形式及主要尺寸（4）平行弦屋架：常用作單坡屋面及托架，規(guī)格統(tǒng)一，構(gòu)造簡單，便于制造工業(yè)化，但弦 桿內(nèi)力很不均勻。鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第三節(jié) 普通鋼屋架的形式及主要尺寸（5）三鉸拱屋架，主要用于輕型鋼屋架，跨度18m。鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第三節(jié) 普通鋼屋架的形式及主要尺寸3.屋架的

15、主要尺寸跨度、跨中高度及端度高度（梯形）（1）跨度：柱網(wǎng)軸線間距為屋架的標(biāo)志跨度，一般以3m為模數(shù)，計(jì)算跨度是屋架兩端支座反力的距離。封閉結(jié)合的屋架簡支于鋼筋混凝土或磚柱時(shí)，考慮屋架一定的構(gòu)造尺寸， 非封閉結(jié)合、屋架簡支于柱上， 。封閉結(jié)合且屋架與柱剛接。 上柱寬度。非封閉結(jié)合且屋架與柱剛接， 兩側(cè)內(nèi)移尺寸。鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第三節(jié) 普通鋼屋架的形式及主要尺寸鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第三節(jié) 普通鋼屋架的形式及主要尺寸（2）高度： 建筑要求及運(yùn)輸要求。 使桁架桿件總重最小的高度方法：1）確定端高： 梯形屋架：1.62.2m剛接時(shí)一般不小于 ，一般1.82.4m。鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第三節(jié) 普通鋼屋架的形式及主要尺寸2）跨

16、中高度： ， 坡度 一般梯形屋架和平行弦屋架： 三角形屋架：（3）上弦節(jié)間劃分：盡可能使屋面荷載作用在節(jié)點(diǎn)上。無檁體系：上弦節(jié)間長度等于屋面板寬度，一般1.5m、3m。有檁體系：常取檁條間距的23倍。（4）起拱：為了防止變形過大影響正常使用，對于15m的三角形屋架和24m梯形和平行弦屋架，采用起拱，一般為 。鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第三節(jié) 普通鋼屋架的形式及主要尺寸第四節(jié) 簡支屋架設(shè)計(jì)（一）內(nèi)力分析荷載：永久荷載屋面構(gòu)造（屋面板、保溫、防水、檁條等）、屋架及支撐、天窗及吊頂?shù)淖灾?可變荷載屋面均布活荷載，雪荷載、風(fēng)荷載、積灰荷載、懸掛荷載等。 匯集后的荷載為面荷載，將其化為節(jié)點(diǎn)荷載。 荷載標(biāo)準(zhǔn)值； 荷載分

17、項(xiàng)系數(shù)，永久荷載1.2，可變荷1.4鋼屋蓋結(jié)構(gòu)其中，屋架及支撐自重可按經(jīng)驗(yàn)估算。 l跨度，單位m基本假定：各節(jié)點(diǎn)為理想鉸接點(diǎn)，荷載集中到節(jié)點(diǎn)上（節(jié)間荷載分配到相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)上）,節(jié)點(diǎn)處的所有桿件軸線同平面且相交于節(jié)點(diǎn)中心。簡化為桁架體系。不考慮節(jié)點(diǎn)剛性及制造誤差引起的節(jié)點(diǎn)附加應(yīng)力。理想直桿，各桿匯交于節(jié)點(diǎn)，全部鉸接。鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第四節(jié) 簡支屋架設(shè)計(jì)節(jié)間荷載引起的局部彎矩：屋架上弦桿局部彎矩近似計(jì)算：端節(jié)間的正彎矩取0.8M0，其他節(jié)間正彎矩和節(jié)點(diǎn)負(fù)彎矩（包括屋脊節(jié)點(diǎn)）取0.6M0，M0為將相應(yīng)弦桿節(jié)間作為單跨簡支梁求得的最大彎矩。每節(jié)間一個(gè)集中荷載 每節(jié)間兩個(gè)集中荷載 鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第四節(jié) 簡支屋架設(shè)計(jì)內(nèi)力計(jì)算和荷載組合1.內(nèi)力計(jì)算：圖解法、解析法和電算法。圖解法方法：按比例繪出桁架；將各荷載（桿力）之間劃分區(qū)間，作用單位力；首先作外力平衡；通過節(jié)點(diǎn)平衡推出各桿力；確定桿力系數(shù)大小及方向（拉、壓）。鋼屋蓋結(jié)構(gòu) 第四節(jié) 簡支屋架設(shè)計(jì)2.