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1、21 鋼 屋 蓋本章主要講述鋼屋蓋結構的組成和分類、普通鋼屋架的形式、尺寸和設計計算方法以及鋼屋架的施工圖,并簡述了輕型鋼屋架的基本知識,在學習過程中應主要掌握下列內容:(1)掌握鋼屋蓋結構的組成,各組成部分的分類、作用和布置;(2)掌握常用鋼屋架的形式、尺寸,區(qū)別不同形式屋架的性能和適用范圍;本章提要(3)了解鋼屋蓋中支撐的布置方法和所起作用;(4)掌握普通鋼屋架的設計計算方法和構造要求;(5)能看懂鋼屋架施工圖紙,并能繪制簡單施工圖;(6)了解輕鋼屋架的基本知識。本章內容21.1鋼屋蓋結構的組成和分類21.2鋼屋架的形式和尺寸21.3鋼屋
2、蓋的支撐系統(tǒng)21.4鋼屋架的節(jié)點構造要求21.5鋼屋架施工圖21.1鋼屋蓋結構的組成和分類鋼屋蓋結構主要由屋面、屋架和支撐三部分組成,有的還設有托架和天窗架等構件(如圖21.1)。(1)屋面,主要由各種屋面板材組成,平鋪于屋架上,承受外荷載。(2)屋架,主要由各種鋼構件組合連接而成。(3)支撐:根據(jù)支撐設置的部位和所起的作用不同,支撐分為上弦橫向支撐、下弦水平支撐、垂直支撐和系桿四種。21.1.1組成圖21.1裝配式鋼筋混凝土單層廠房結構(4)托架和天窗架屋架的跨度和間距取決于柱網布置,而柱網布置則根據(jù)建筑物工藝要求和經濟合理等各方面因素而定。
3、天窗的形式有縱向天窗、橫向天窗和井式天窗等三種,一般常采用縱向天窗。縱向天窗則需單獨設置天窗架,常見的幾種天窗架形式如圖21.2。圖21.2天窗架的形式根據(jù)屋面材料和屋面結構布置情況的不同,鋼屋蓋可分為無檁屋蓋和有檁屋蓋兩種(圖21.3)。當屋面材料采用預應力大型屋面板時,屋面荷載可通過大型屋面板直接傳給屋架,這種屋蓋體系稱為無檁屋蓋;當屋面材料采用瓦楞鐵皮、石棉瓦、波形鋼板和鋼絲網水泥板等時,屋面荷載要通過檁條傳給屋架,這種體系稱為有檁屋蓋。21.1.2分類圖21.3屋蓋結構布置(a)有檁屋蓋;(b)無檁屋蓋兩種屋蓋體系各有優(yōu)缺點,具體設計時應
4、根據(jù)建筑物使用要求、結構特性、材料供應情況和施工條件等綜合考慮而定。一般中型廠房,特別是重型廠房,由于對橫向剛度要求較高,所以宜采用大型屋面板的無檁屋蓋;而對于中、小型特別是不需要做保溫層的房屋,則宜采用具有輕型屋面材料的有檁屋蓋。芬克式腹桿人字式腹桿單向斜桿式腹桿人字式腹桿再分式腹桿人字式腹桿交叉式腹桿三角形屋架梯形屋架平行弦屋架21.2鋼屋架的形式和尺寸21.2.1常用的鋼屋架形式(見表21.1)(1)屋架的跨度主要是根據(jù)工藝和建筑要求來確定,普通鋼屋架常見跨度為18m、21m、24m、27m、30m、36m等。鋼屋架計算跨度的確定:簡支于柱頂
5、的鋼屋架,其計算跨度取決于屋架支反力間的距離。如圖21.4所示。(2)屋架的高度取決于經濟、剛度要求和運輸界限等三個方面,同時又和屋面坡度密切相關,有時還受到建筑要求的限制。21.2.3屋架的主要尺寸圖21.4屋架的計算跨度從經濟和剛度的要求來看,三角形屋架的跨中高度一般取(l/4~l/6)l;梯形屋架的跨中高度一般取(l/6~l/10)l,其中l(wèi)為屋架的跨度??缍仍酱?,此比值越小。屋面荷載越大,則此比值越大。從運輸條件來看,屋架的高度一般不應超過3.8m。梯形屋架端部高度h0一般不宜小于l/18l,陡坡梯形屋架的端部高度一般為500~1000mm,
6、平坡梯形屋架端部高度一般為1800~2100mm,當屋架跨度較小時,取下限值。屋架跨度越大,其端部高度的取值應越大。21.2.4構造要求21.3鋼屋蓋的支撐系統(tǒng)(1)保證屋蓋結構的幾何穩(wěn)定性(2)保證屋蓋的空間剛度和整體性(3)為受壓弦桿提供側向支承點(4)承受和傳遞縱向水平力(風荷載、懸掛吊車縱向制動力、地震荷載等)(5)保證結構在安裝和架設過程中的穩(wěn)定性21.3.1屋蓋支撐作用(1)上弦橫向支撐(2)下弦橫向水平支撐(3)下弦縱向水平支撐(4)垂直(豎向)支撐(5)系桿21.3.2屋蓋支撐布置(圖21.5)二支撐布置1上弦橫向水平支撐①各
7、種屋蓋,包括天窗架都要設置②布置在房屋或縱向溫度縫區(qū)兩端第一或第二柱間③橫向間距不超過60米,大于60m時應在區(qū)段中間增加上弦橫向水平支撐。上弦橫向水平支撐3垂直支撐有橫向支撐的柱間兩端必須設置垂直支撐跨中應根據(jù)屋架形式和跨度設1道或2道梯形屋架:L<30m,1道L>30m,2道三角形屋架:L<24m,1道L>24m,2道天窗架:設在兩側,且L>12m中部增設1道每隔4-6個屋架應設置1道4系桿設置在屋架和天窗架兩端,以及垂直支撐和橫向水平支撐的節(jié)點處,沿縱向通長布置。21.4鋼屋架的設計21.4.1屋架桿件內力計算3、桿件截面形式表21.4鋼屋架的
8、桿件截面形式桿件截面選取的原則:等穩(wěn)定原則3、桿件截面形式①上弦:墊板無節(jié)間荷載時,在一般支撐布置下,loy