第20章钢屋盖

第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构(1)掌握钢屋盖结构的组成，各组成部分的分类、作用和布置；(2)掌握常用钢屋架的形式、尺寸，区别不同形式屋架的性能和适用范围；(3)了解钢屋盖中支撑的布置方法和所起作用；(4)掌握普通钢屋架的设计计算方法和构造要求；(5)能看懂钢屋架施工图纸，并能绘制一般施工图；本章提要第20章钢屋盖结构工业厂房(视频1)第20章钢屋盖结构§1钢屋盖结构形式、组成及布置一、钢屋盖的组成1、屋面板；2、屋架（屋面梁）；3、支撑系统；4、檩条、托架和天窗架等构件等。第20章钢屋盖结构二、钢屋盖的分类第20章钢屋盖结构屋盖结构布置(a)有檩屋盖；(b)无檩屋盖第20章钢屋盖结构（一）无檩屋盖结构体系1、一般用预应力大型屋面板，屋面板直接搁置在屋架上或天窗架上，然后在其上做保温、防水等层次。2、屋架间距一般为6m,跨度应符合6m的倍数。3、特点（1）屋盖屋面构件的种类和数量少，构造简单，安装方便，施工速度快；（2）屋盖刚度大，整体性能好；（3）但自重大，常要增大屋架杆件的和下部结构的截面，对抗震也不利。一般常用于较小的屋面坡度1：8~1：12。第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构一般用于轻型屋面材料情况，需搁置在檩条上，檩条一般支承在屋架上。1、压型钢板应用已有十多年的历史。是目前有檩体系轻型屋面中应用最广泛的屋面材料，采用热镀锌钢板或彩色度锌钢板，经辊压冷弯成各种波型，具有轻质、高强、美观、耐用、施工简便、抗震、防火等特点。单层自重为：当有保温要求时，可用双层钢板中间夹保温层的做法，屋面全部荷载不超过，已定型化生产，有《国家标准》和《技术规程》。2/18.0~10.0mkN2/0.1mkN（二）有檩屋盖结构体系第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构以高强水泥发泡工艺配以玻璃纤维增强为芯材的新型复合材料，具有刚度好、强度高、延性好等特点，有良好的结构性能和工程应用前景。其自重为：2/85.0~45.0mkN2、太空板第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构北京推出太空板节能环保型住宅房第20章钢屋盖结构3、水泥石棉波形瓦传统材料，具有自重轻、美观、施工简便等特点，但其脆性大、易开裂破损，因吸水而产生收缩龟裂和挠曲变形等缺陷。产量不多，质量还不够高，正积极研究，采取措施提高质量。第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构传统材料，具有自重轻、美观、施工简便等特点，但规格尚未定型，工程中使用多为自行压制制作。屋面自重：2/05.0mkN4、瓦楞铁第20章钢屋盖结构5、加气混凝土屋面板2/0.1~75.0mkN加气混凝土屋面板是以水泥、石灰、硅砂等为主要原料再根据结构要求配置添加不同数量经防腐处理的钢筋网片的一种轻质多孔新型的绿色环保建筑材料。经高温高压、蒸汽养护，反应生产具有多孔状结晶的加气混凝土屋面板，其密度较一般水泥质材料小，且具有良好的耐火、防火、隔音、隔热、保温等无与伦比的性能。自重为:是一种承重、保温、和构造合一的板材，一般可以直接在板上做防水，施工方便。有檩体系屋盖可供选用的屋面材料种类较多，屋架间距和屋面布置较灵活，自重轻，用料省，运输和安装较轻便，但构件的种类和数量多，构造较复杂。一般适用于较陡的屋面坡度1：2~1：3。第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构两种屋盖体系各有优缺点，具体设计时应根据建筑物使用要求、结构特性、材料供应情况和施工条件等综合考虑而定。一般中型厂房，特别是重型厂房，由于对横向刚度要求较高，所以宜采用大型屋面板的无檩屋盖；而对于中、小型特别是不需要做保温层的房屋，则宜采用具有轻型屋面材料的有檩屋盖。第20章钢屋盖结构三、天窗架第20章钢屋盖结构采光板第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构三、天窗架在工业厂房中，为了满足采光和通风等要求，常需在屋盖上设置天窗。天窗的形式有纵向天窗、横向天窗和井式天窗等三种，一般常采用纵向天窗。图天窗架的形式第20章钢屋盖结构支承中间屋架的桁架称为托架，由于工艺要求需扩大柱距时采用。四、托架第20章钢屋盖结构1、混凝土结构：最大间距为纵向100m，横向最大间距为70m。2、钢结构：见表所示。五、变形缝第20章钢屋盖结构1、格构式钢屋架事故的图片（2005年）第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构•1、方管太薄，焊接变形严重。2、方管的接头不应在接点上。3、方管的对接两边应绑钢板。4、设计不合理，施工缺乏经验，就会造成这种后果。5、方管里面无法防腐，本身壁薄，经不起岁月的考验，就腐蚀没了。第20章钢屋盖结构2、2007-8-11南京钢结构厂房第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构§2钢屋盖的支撑系统12、保证屋盖的空间刚度和整体性；3、为受压弦杆提供侧向支承点，避免压杆侧向失稳；4、承受和传递纵向水平力(风荷载、悬挂吊车纵5、保证结构在安装和架设过程中的稳定性。※一、屋盖支撑作用工业厂房视频1第20章钢屋盖结构（一）水平支撑1、上、下弦横向支撑2、上、下弦纵向水平支撑（二）垂直(竖向)支撑（三）系杆二、屋盖支撑类型第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构三、屋盖支撑布置第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构1、一般设置在房屋两或温度区段的两端，一般设在第二个柱距内；2、两道横向水平支撑的间距不宜大于60m，当温度区段长度较大时，尚应在中部增设支撑；3、其长度为屋架节间距的2~4倍。（一）上弦横向支撑第20章钢屋盖结构（二）下弦横向水平支撑1、上弦横向水平支撑对应位置；2、当屋架跨度比较小（小于18m时）又无吊车或振动设备时，可不设。（三）下弦纵向水平支撑1、当房屋较高、跨度较大、空间刚度要求较高时，设有中间托架为保证托架的侧向稳定时；设有重级或大吨位的中级工作制桥式吊车、壁行吊车或有锻锤等较大振动设备时应设置；2、屋架间距小于12m时，纵向水平支撑通常布置在屋架下弦平面。第20章钢屋盖结构位于上、下弦水平支撑同一开间内，形成一个跨长为屋架间距的平行弦桁架。（1）跨度小于30m的梯形屋架，通常在屋架两端和跨度中央各设置一道垂直支撑。当跨度大于30m时，则在两端和跨度1/3处分别共设置四道。（2）跨度小于18m的三角形屋架只需在跨度中央设一道垂直支撑，大于18m跨时则在1/3跨度处共设两道。（四）垂直(竖向)支撑第20章钢屋盖结构1、为了支持未连支撑的平面屋架和天窗架，保证它们的稳定和传递水平力，应在横向支撑或垂直支撑节点处沿房屋通长设置系杆（屋脊处及屋架端部处）。2、系杆分刚性系杆和柔性系杆两种，刚性系杆既能受拉又能受压，柔性系杆只能受拉。刚性系杆一般由双角钢组成，柔性系杆一般由单角钢组成。（五）系杆第20章钢屋盖结构四、屋盖支撑的截面形式屋盖支撑受力较小，一般不必计算。截面尺寸一般由杆件允许长细比和构造要求决定。（一）对于交叉斜杆，一般按拉杆控制；非交叉斜杆、弦杆等按压杆控制。对于跨度较大且承受墙面传来较大的风力时，应按桁架体系计算内力选择截面，同时亦应控制长细比。350200（二）支撑的连接构造：第20章钢屋盖结构1、上弦横向水平支撑的角钢肢尖应向下，背朝上，且连接处适当离开屋架节点，以免影响大型屋面板的或檩条的安放。如图（a）所示。2、交叉处的斜杆应有一根杆件切断，另加节点板用焊缝或螺栓连接。如图：（a）所示；交叉斜杆处如与檩条相连，则两根斜杆均应切断，用节点板相连。如图b所示。3、下弦横向和纵向水平支撑的角钢肢尖允许向上，如图（c）所示，其中交叉斜杆台以肢背靠肢背交叉放置，中间填以填板，杆件无需切断。4、垂直支撑可只与屋架竖杆相连，如图（d）所示，也可通过竖向小钢板与屋架弦杆及屋架竖杆同时相连。如图（e）所示。第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构（一）柱间支撑的作用1、柱间支撑把沿厂房纵向相邻的两根柱连接在一起，以承受由山墙传来的风力和由吊车梁传来的纵向水平制动力以及纵向水平地震力；2、提高厂房纵向刚度和稳定性，它相当于在纵向柱列中设置的不动点。（二）柱间支撑的布置：1、有抗震设房要求时：（1）一般情况下，应在厂房单元的中部设置上、下柱间支撑，且下柱支撑应与上柱支撑配套设置；（2）有吊车或8度和9度时，宜在厂房单元两端增设上柱支撑；（3）厂房单元较长或8度三、四类场地和9度时，可在厂房单元中部1/3区段内设置两道柱间支撑。五、柱间支撑第20章钢屋盖结构2、无抗震设防要求时：当温度区段小于90m时，在它的中央设置一下层支撑；如果温度区段长度超过90m，则在它的1/3点处各设一道支撑，以免传力路线太长，在短而高的单层厂房钢结构中，下层支撑也可以布置在单层厂房钢结构的两端。第20章钢屋盖结构包括：十字交叉式、八字式、门架式1、十字交叉式：构造简单、传力直接、用料节省，使用最为普遍，斜杆在45度左右，高而刚度要求严格者可以占用两个开间。2、当柱间距较大或十字撑妨碍生产空间时，可采用门架式支撑。（三）柱间支撑的形式第20章钢屋盖结构钢屋盖的支撑系统实例第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构下柱柱间支撑第20章钢屋盖结构上柱柱间支撑第20章钢屋盖结构※§4钢屋架（桁架）设计第20章钢屋盖结构※§4钢屋架（桁架）设计1、※采用两个角钢组成的T形或十字形截面的杆件，在杆件汇交处（节点）通过节点板用焊缝连接而成的普通钢桁架作为屋架。具有受力性能好，制作安装方便、取材容易、与支撑体系形成屋盖结构整体刚度好、工作可靠、适应性强等优点，因而在工业与民用建筑房屋的屋盖结构中得到广泛应用。值得提出的是：热轧角钢的壁厚度较大，因此耗钢量较大，用于跨度太小或屋面荷载较轻的屋盖中不大经济；另外受角钢最大规格限制，屋面荷载重、跨度大的房屋也不宜采用，最适于18~36m跨度，再小或再大就不经济了。2、※采用剖分T形钢截面。3、※采用管桁架。第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构应根据房屋的用途、建筑造型、屋架跨度、荷载大小、屋面材料的排水坡度等因素综合考虑，使之符合：适用、受力合理、经济、施工方便等原则。（一）选择钢屋架的原则※1、从受力角度考虑（1）屋架外形应尽量与弯矩图相近，以使弦杆受力均匀；（2）受力较合理的腹杆布置应使短杆受压，长杆受拉，腹杆数量少，总长度短；（3）尽可能使荷载作用于节点，避免弦杆因受节间荷载引起局部弯矩而增加截面面积，设计也麻烦。※一、常用的钢屋架形式及尺寸第20章钢屋盖结构※2、从施工角度考虑：（1）屋架弦杆的数量和品种规格应尽可能少，在用钢量增加不多的原则下，力求尺寸统一，构造简单，便于制造。一般上下弦杆角钢规格不变，统一，中间腹杆3~5种。（2）腹杆与弦杆的轴线间的夹角一般在30度~60度之间，最好在45度左右，以使节点紧凑。3、其它方面：（1）屋架上弦的坡度须适合屋面的排水要求；（2）建筑造型的需要；（3）设置天窗的需要。上述各种要求一般不可能同时满足，可根据具体情况，综合考虑各因素，得到一个经济、合理的方案。第20章钢屋盖结构1、三角形桁架2、梯形桁架3、平行弦桁架4、多边形桁架（二）常用的钢屋架形式（见表）第20章钢屋盖结构第20章钢屋盖结构1、三角形钢屋架三角形屋架一般适用于坡度较大的有檩屋盖，坡度为1/2~1/3，屋架跨度通常为18~24m，屋架高度H=（1/4~1/6L）。三角形屋架的外形与铰屋架的抛物线弯矩图形状相差较大，使屋架弦杆受力不均匀，靠近支座内力较大，跨中内力较小。若弦杆采用同一截面杆件，则不能充分发挥材料的作用，不经济。三角形屋架与柱子一般为铰接，房屋的横向刚度较低。主要有以下几种形式：第20章钢屋盖结构（1）芬克式屋架：图（a）、（b）所示①其腹杆节点较多，但它们的压杆短、拉杆长、受力较合理；②可分为两个小桁架制作及