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1、项目7 单层厂房钢屋盖结构,教学目标,掌握普通钢屋架设计的方法。,了解钢屋盖结构的主要形式和尺寸，,解屋架杆件内力计算及其计算假定，节点荷载计算,了解钢屋架支撑的类型、布置及截面选择；,了解屋架杆件的截面设计方法；,任务7.1 单层厂房钢屋盖结构的组成与布置,7.1.1 屋盖结构体系,任务7.1 单层厂房钢屋盖结构的组成与布置,7.1.1 屋盖结构体系,钢屋盖结构通常由屋面、檩条、屋架、托架、天窗架和屋盖支撑系统等构件组成。根据屋面材料和屋面结构布置情况的不同，可分为无檩屋盖结构体系和有檩屋盖结构体系，如图7-1所示,(a) 有檩屋盖结构 (b) 无檩屋盖结构 图7-1 屋盖结构体系 1屋架；
2、2天窗架；3大型屋面板； 4上弦横向水平支撑；5竖向支撑；6檩条；7拉条,屋盖结构,任务7.1 单层厂房钢屋盖结构的组成与布置,7.1.1 屋盖结构体系,任务7.1 单层厂房钢屋盖结构的组成与布置,7.1.1 屋盖结构体系,7.1.1.1 无檩屋盖结构体系,无檩屋盖结构体系中屋面板通常采用预应力钢筋混凝土大型屋面板等重型屋面，将屋面板直接放在屋架或天窗架上。,屋架的间距应与屋面板的长度配合一致，通常为6m，有条件时也可采用12m。当柱距大于所采用的屋面板跨度时，可采用托架或托梁来支承中间屋架。这种屋面板上一般采用卷材防水屋面，通常适用于较小屋面坡度，常用坡度为18112，因此常采用梯形屋架作为
3、主要承重构件。,任务7.1 单层厂房钢屋盖结构的组成与布置,7.1.1 屋盖结构体系,7.1.1.1 无檩屋盖结构体系,任务7.1 单层厂房钢屋盖结构的组成与布置,7.1.1 屋盖结构体系,屋面坡度,坡度较小：,坡度较大：,任务7.1 单层厂房钢屋盖结构的组成与布置,7.1.1 屋盖结构体系,7.1.1.1 无檩屋盖结构体系,无檩屋盖体系屋面荷载由大型屋面板直接传给屋架，构造简单，构件的种类和数量少，安装方便，施工速度快，且屋盖刚度大，整体性能好，耐久性也好；,优点：,屋面自重大，常要增大屋架杆件和下部结构的截面，对抗震也不利。且由于大型屋面板与屋架上弦杆的焊接质量常得不到保证。,缺点：,任务
4、7.1 单层厂房钢屋盖结构的组成与布置,7.1.1 屋盖结构体系,7.1.1.1 有檩屋盖结构体系,有檩屋盖结构体系常用于轻型屋面材料的情况，如压型钢板、压型铝合金板、石棉瓦、瓦楞铁皮等。,任务7.1 单层厂房钢屋盖结构的组成与布置,7.1.1 屋盖结构体系,7.1.1.1 有檩屋盖结构体系,对石棉瓦和瓦楞铁皮屋面，屋架间距通常为6m；当柱距大于或等于12m时，则用托架支承中间屋架。 对于压型钢板和压型铝合金板屋面，屋架间距常大于或等于12m；一般适用于较陡的屋面坡度以便排水，常用坡度为1213，因此常采用三角形屋架作为主要承重构件。,7.1.1 屋盖结构体系,托架,任务7.1 单层厂房钢屋盖
5、结构的组成与布置,7.1.1 屋盖结构体系,7.1.1.1 有檩屋盖结构体系,当采用较好的防水措施用压型钢板做屋面时，屋面坡度也可做到112或更小，此时也可用H型钢梁作为主要承重构件,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；,优点：,屋面刚度较差，构件的种类和数量多，构造较复杂。,缺点：,7.1.2.1 屋架或屋面梁：与柱形成横向排架结构，承受屋盖上的全部竖向荷载，承受其自重和板传来的活载，并将其传给排架柱。,屋架,任务7.1 单层厂房钢屋盖结构的组成与布置,7.1.2 屋盖结构布置,7.1.2.1 柱网布置,屋架的跨度和间距须结合柱
6、网的布置确定，而柱网布置则根据建筑物使用要求和经济合理等各方面因素而定。,无檩楼盖屋架间距通常为6m，屋架跨度一般取3m的倍数，以配合大型屋面板的规格(1.5m6m或3m6m)。,有檩屋盖的屋架间距和跨度比较灵活，不受屋面材料的限制，比较经济的屋架间距为46m。,厂房建筑统一化基本规则规定： 厂房跨度L应满足： 当L18m 时，以3 m为模数，即9m、12m、15m、18 m。 当L18 m时，以6 m为模数，即24m、30m、36m。 厂房柱距一般为6 m， 当有特殊要求时， 可局部抽柱， 形成12 m柱距。,梁柱系统 梁柱系统由排架柱，抗风柱，吊车梁，基础梁，连系梁等构成。,6）排架柱,7
7、.1.2.2 天窗架：形成天窗以便于采光和通风，承受其上屋面板传来的荷载及天窗上的风荷载等，并将它们传给屋架。,天窗架,任务7.1 单层厂房钢屋盖结构的组成与布置,7.1.2 屋盖结构布置,7.1.2.2 天窗架设置,天窗架的高度和宽度应根据工艺和建筑要求确定，一般宽度为厂房跨度的1/3左右，高度为其宽度的1/51/2。,天窗的形式有纵向天窗、横向天窗和井式天窗3种，一般采用纵向天窗。天窗部分的檩条和屋面板由屋架上弦平面移到天窗架上弦平面，而在天窗架侧柱部分设置采光窗。天窗架支承于屋架之上，将荷载传递到屋架。,任务7.1 单层厂房钢屋盖结构的组成与布置,7.1.2 屋盖结构布置,7.1.2.2
8、 天窗架设置,任务7.1 单层厂房钢屋盖结构的组成与布置,7.1.2 屋盖结构布置,7.1.2.2 天窗架设置,纵向天窗的天窗架形式一般有多竖杆式、三铰拱式和三支点式，如图7-2所示。,7.1.2.3 托架：当柱间距大于屋架间距时用以支承屋架，并将屋架荷载传给柱子。,托架,任务7.1 单层厂房钢屋盖结构的组成与布置,7.1.2 屋盖结构布置,7.1.2.3 托架设置,用来支承抽柱部位中间屋架的桁架称为托架。钢托架一般做成平行弦桁架，其腹杆采用带竖杆的人字形体系。支于钢柱上的托架常用上承式，直接支承于钢筋混凝土柱上的托架常用下承式，如图7-3所示。,任务7.1 单层厂房钢屋盖结构的组成与布置,7
9、.1.2 屋盖结构布置,7.1.2.3 托架设置,任务7.1 单层厂房钢屋盖结构的组成与布置,7.1.2 屋盖结构布置,7.1.2.3 托架设置,任务7.1 单层厂房钢屋盖结构的组成与布置,7.1.2 屋盖结构布置,7.1.2.4 檩条、拉条和撑杆的设置,任务7.1 单层厂房钢屋盖结构的组成与布置,7.1.2 屋盖结构布置,7.1.2.4 檩条、拉条和撑杆的设置,(a) (b) (c) (d) (e) 图7-4 实腹式檩条的截面形式 (a) 槽钢；(b) H型钢；(c) 卷边槽钢；(d)、(e) 卷边Z形薄壁型钢,檩条跨度不超过9m时，宜选用实腹式檩条。,任务7.1 单层厂房钢屋盖结构的组成与
10、布置,7.1.2 屋盖结构布置,7.1.2.4 檩条、拉条和撑杆的设置,图7-5 空腹式角钢檩条,空腹式构造，截面惯性矩和回转半径大,任务7.1 单层厂房钢屋盖结构的组成与布置,7.1.2 屋盖结构布置,7.1.2.4 檩条、拉条和撑杆的设置,檩条可全部布置在屋架上弦节点，以减小节间弯矩，亦可由屋檐起沿屋架上弦等距离设置，,对角钢、槽钢和Z型钢檩条，宜将其上翼缘的肢尖或卷边朝向屋脊方向，以尽量减小屋面荷载偏心引起的扭矩。,檩条的截面应尽量垂直于屋面的坡面，,任务7.1 单层厂房钢屋盖结构的组成与布置,7.1.2 屋盖结构布置,7.1.2.4 檩条、拉条和撑杆的设置,图7-6 实腹式檩条与屋架连
11、接示意图,任务7.1 单层厂房钢屋盖结构的组成与布置,7.1.2 屋盖结构布置,7.1.2.4 檩条、拉条和撑杆的设置,任务7.1 单层厂房钢屋盖结构的组成与布置,7.1.2 屋盖结构布置,7.1.2.4 檩条、拉条和撑杆的设置,实腹式檩条之间往往要设置拉条和撑杆。,拉条的作用,是作为檩条的侧向支承点，以减小檩条在平行屋面方向的跨度，提高檩条的承载能力，减少檩条在使用和施工过程中的侧向变形和扭转。,撑杆的作用,主要是限制檐檩的侧向弯曲。,任务7.1 单层厂房钢屋盖结构的组成与布置,7.1.2 屋盖结构布置,7.1.2.4 檩条、拉条和撑杆的设置,实腹式檩条之间往往要设置拉条和撑杆。,任务7.1
12、 单层厂房钢屋盖结构的组成与布置,7.1.2 屋盖结构布置,7.1.2.4 檩条、拉条和撑杆的设置,当檩条跨度l = 46m时，宜设置一道拉条；当l 6m时，宜设置两道拉条，如图7-7所示。,当屋面有天窗时，,应在天窗侧边两檩条间设斜拉条和作檩条侧向支承的承压刚性撑杆。,当屋面无天窗时，,屋架两坡面的脊檩须在拉条连接处相互联系，以使两坡面拉力相互平衡，或同天窗侧边一样，设斜拉条和刚性撑杆。,任务7.1 单层厂房钢屋盖结构的组成与布置,7.1.2 屋盖结构布置,7.1.2.4 檩条、拉条和撑杆的设置,图7-7 拉条和撑杆的设置 1屋架； 2檩条； 3屋脊； 4圈梁； 5直拉条； 6斜拉条； 7撑
13、杆； 8天窗,任务7.2 屋盖结构的支撑体系,7.2.1 屋盖支撑的作用,7.2.1.1 保证屋盖结构的空间几何不变性和稳定性,如图7-8(a)所示仅由平面桁架和檩条及屋面材料组成的屋盖结构，是一个不稳定的体系，在荷载作用下或在安装过程中，有可能向一侧鼓曲甚至倾覆。,图7-8(a) 屋盖支撑作用示意图 4檩条或大型屋面板,任务7.2 屋盖结构的支撑体系,7.2.1 屋盖支撑的作用,7.2.1.1 保证屋盖结构的空间几何不变性和稳定性,若将某两榀相邻屋架(一般在房屋两端)在其上、下弦平面和两端及跨中竖直腹杆(或斜腹杆)平面用支撑连系，组成空间稳定体，如图7-8(b)所示。,图7-8 (b) 屋盖
14、支撑作用示意图 1上弦横向水平支撑；2下弦横向水平支撑；3竖向支撑；,任务7.2 屋盖结构的支撑体系,7.2.1 屋盖支撑的作用,7.2.1.2 保证屋盖结构在水平面内整体刚度和空间 整体性，承担并传递水平荷载,7.2.1.3 为受压弦杆提供侧向支承点，防止拉杆产 生过大的振动,7.2.1.4 保证结构在安装和施工过程中的稳定性,屋盖支撑包括：上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、纵向水平支撑、竖向支撑、系杆、天窗架支撑等，如图7-9所示 。,任务7.2 屋盖结构的支撑体系,7.2.2 屋盖支撑的布置,任务7.1 单层厂房钢屋盖结构的组成与布置,7.1.1 屋盖结构体系,任务7.2 屋盖结构的支
15、撑体系,7.2.2 屋盖支撑的布置,7.2.2.1 横向水平支撑,1屋架上弦横向水平支撑,无论有檩体系或无檩体系，均应设置上弦横向水平支撑，它在屋架上弦平面沿跨度方向全长布置，形成一平行弦桁架。它的弦杆即屋架的上弦杆，腹杆由交叉的斜杆及竖杆组成。,交叉的斜杆一般用单角钢或圆钢制成(按拉杆计算)，,竖杆常用双角钢的T形截面。,当屋架有檩条时，檩条可兼做支撑竖杆。,任务7.2 屋盖结构的支撑体系,7.2.2 屋盖支撑的布置,7.2.2.1 横向水平支撑,下弦横向水平支撑应在屋架下弦平面沿跨度方向全长布置，并应布置在与上弦横向水平支撑同一开间，以形成空间稳定体。它也是一个平行弦桁架，位于屋架下弦平面
16、。其弦杆即屋架的下弦，腹杆也是由交叉的斜杆及竖杆组成，其形式和构造与上弦横向水平支撑相同。,2下弦横向水平支撑,任务7.2 屋盖结构的支撑体系,7.2.2 屋盖支撑的布置,7.2.2.1 横向水平支撑,其纵向间距要求同上弦横向水平支撑。当屋架跨度较小(小于18m)、无悬挂吊车、桥式吊车吨位不大和无太大振动设备等情况时，可不设置下弦横向水平支撑,2下弦横向水平支撑,无论有檩或无檩屋盖体系，在每个天窗架区段的两端及中部与屋架上弦横向支撑相对应区间内均应设置上弦横向支撑。,3纵向天窗架上弦横向支撑,任务7.2 屋盖结构的支撑体系,7.2.2 屋盖支撑的布置,7.2.2.2 纵向水平支撑,纵向水平支撑应设在屋架两端节间处，沿房屋全长布置。它也组成一个具有交叉斜杆及竖杆的平行弦桁架，它的端竖杆就是屋架端节间的弦杆。纵向水平支撑与横向水平支撑共同构成一个封闭的支撑框架，以保证屋盖结构有足够的水平刚度。,任务7.2 屋盖结构的支撑
