屋架的形式与布置.ppt

第七章钢屋架 1 屋架的形式与布置 钢屋架由屋面板或檩条 屋架 托架和屋盖支承系统 水平支承 竖向支承 大型屋面板等构件组成 图 分类 分为有檩屋盖结构和无檩屋盖结构两种承重结构 无檩屋架 1 传力路线 无檩屋架屋面荷载大型屋面板屋架 或天窗架 2 屋面的跨度和间距 屋架的跨度和间距取决于柱网的布置无檩屋架因受大型屋面板尺寸的限制 屋架的跨度一般取3米的倍数 常用有15m 18m 21m等屋架的间距为6m 当柱距超过屋面板的长度时 就必须设置托架 以支承中间屋架 3 特点 屋盖刚度大 整体性好 施工方便 但自重大 抗震性能差 可用于屋架坡度较小的屋盖 有檩屋架 1 形式和布置见图 2 组成 轻质屋面板 檩条 拉条 支撑 屋架轻质屋面板 压型钢板 石棉瓦 钢丝网水泥波形瓦和加气混凝土屋面板等 3 传力路线 屋面荷载屋面板檩条屋架 4 特点 屋面材料轻 整体性 刚度差些 有拉条 甚至斜拉条 撑杆等 构造较复杂 可用于屋架坡度较大的屋盖 拉条的作用 减小檩条的侧向变形和扭转 一般设在檩条腹杆受压区域 有檩屋盖的单层厂房的吊装过程动画 轻钢厂房1 形式和布置见 图 2组成 轻质屋面板 压型钢板 檩条 隅撑 水平支撑 钢架3 传力路线 屋面荷载屋面板檩条钢架4 特点 轻质 耐火 保温及防水性好 构造简单 施工方便 工业化生产程度高 材料整齐地装箱 现场犹如搭积木 厂房 屋架的形式 1 屋架的外形屋架的外形常用的有三角形 梯形 平行弦和人字型等2 选型的原则屋架选型是设计的第一步 桁架的外形首先取决于建筑物的用途 其次考虑用料的经济施工方便及结构刚度等问题 1 满足使用要求 2 受力合理 桁架外形应尽可能与弯距图相近似 杆件受力均匀 短件受压 长件受拉 荷载尽量布置在节点上 3 节点构造要求简单 便于制造 4 便于运输 一 常用屋架的结构形式1 三角性屋架三角形屋架适用于陡坡屋面 I 1 3 的有檩屋盖体系 受力不均匀 刚度小 坡度大 排水好 用于中 小跨度轻屋面结构分类 芬克式人字式 见课本图7 2b 单斜式 见课本图7 2c 芬克式腹杆虽然较多但他的压杆较短 拉杆长杆件受力合理 且可以分为两个小桁架制作与运输 运用较广 2 梯形钢屋架 1 外形与受力特点外形与弯矩图较接近 受力好 省材料适用于屋面 坡度较小 I 1 3 的无檩屋盖结构 2 分类人字式和再分式人字式又分为上承式与下承式一般情况下与柱刚结时采用下承式 与柱铰结时采用上承式与下承式均可 3 优点 1 人字型屋架有较好的空间观感 制作时可不再起拱 多用于较大的跨度3 人字型屋架人字型屋架上 下弦可以是平行的 坡度1 20 1 10节点构造简单多用于较大的跨度 人字型屋架一般易采用上承式 不但安装方便且可使折线拱的推力与下弦杆的弹性压缩相抵消 在很大程度上减小了对柱的不利影响 4 平行弦屋架平行弦屋架在构造方面有突出的优点 弦杆及腹杆分别等长 节点形式相同 节点构造形式统一 便于制作工业化 用途 单坡屋架和支承构件等 二 屋架的主要尺寸1 跨度据工艺需要定 一般为3m模数 12 15 18 21 24 27 30 36m等 1 计算跨度简支与于柱顶上的钢屋架 其计算跨度取决于屋架支座反力的距离 当柱的定位轴线与柱顶中轴线重合 且屋架简支于柱顶时 其计算跨度取房屋轴线跨度 标志跨度 见课本142页图7 5 当不重合时 其计算跨度每端减去150 200mm2 屋架的高度三角形h 1 4 1 6 L梯形跨中h 1 6 1 10 L端部h 1 6 2 2m 铰接时 h 1 8 2 4m 刚接时 屋盖支承由屋架 檩条和屋面材料等构件组成的有檩屋盖是几何可变体系 屋架的受压上弦虽然与檩条连接 但所有屋架的上弦有可能向同一方向以半波的形式鼓曲 图 使得上弦的计算长度为屋架的跨度 承载力下降 其次 屋架下弦虽是拉杆 但侧向无联系时 会引起较大的水平振动和变位 增加杆件和连接中的受力 此外端墙传来的风荷载 仅靠屋架的弦杆承受和传递是不够的 故支撑设置有下列的作用 1 保证结构的空间作用 2 增强屋架的侧向稳定 3 传递屋盖的水平荷载 4 便于屋盖的安全施工 1 上弦横向支撑 1 组成屋架上弦 斜向杆件 檩条 系杆 见课本图7 7144ye 2 作用 保证屋架侧向刚度和屋盖的空间刚度 减小上弦在平面外计算长度 承受和传递端墙的风荷载 3 布置 端部第一或第二开间 当布置在第二开间时 端屋架需与横向支撑用系杆刚性连接 确保端屋架的稳定和风荷载传递 有时因天窗架从第二开间起设 横向支撑间距大于60m时 中间增设 屋面为大型屋面板 且屋面板有三点与屋架上弦牢固连接时 可不设 但一般高空作业较难保证 还是设上弦横向支撑 大型屋面板起系杆的作用 有天窗架时 上弦横向支撑仍需布置 2 下弦支撑下弦支撑包括下弦横向支撑和下弦纵向支撑下弦横向支撑下弦纵向支撑组成 系杆 斜杆作用 增加屋盖空间刚度 承受和传递吊车横向水平制动力 布置 屋架两边 与横向支撑形成封闭框 有重级工作制吊车或起重量较大的中 轻工作制吊车时 有振动设备 屋架下弦有吊轨 有托架时 房屋跨度较大 空间刚度要求较高时 均需设置下弦纵向水平支撑 3 竖向支撑组成 系杆 斜杆作用 使相邻屋架形成几何不变的空间体系 保证侧向稳定 布置位置 设有上弦横向支撑的开间内 每隔4 5个开间布置一道 布置原则 1 梯形或平行弦屋架无天窗 跨度l 30m 布置在屋架两端 跨中 图 无天窗 跨度l 30m 布置在屋架两端 跨度l 3处 图 有天窗 跨度l 30m 布置在屋架两端 跨中 天窗架两端 图 有天窗 跨度l 30m 布置在屋架两端 跨度l 3处 天窗架两端 2 三角形屋架跨度小于18m时 布置在屋架中间 图 跨度大于18m时 一般视具体情况布置两道 图 4 系杆作用 在无支撑的开间处 保证屋架的侧向稳定 减小弦杆的计算长度 传递水平荷载 系杆分刚性和柔性刚性系杆一般由两个角钢组成 能承受压力和拉力 柔性系杆则常由单角钢或圆钢组成 只能承受拉力 布置 竖向支撑平面内设通长系杆 水平横向支撑设在第二开间时 端屋架需与第二榀屋架用刚性系杆连接 其余设置刚性或柔性系杆均可 屋脊节点 屋架支座节点设置刚性系杆 支承的截面选择及连接构造屋盖支承一般不进行内力计算 其截面尺寸按容许长细比确定 对于跨度大且承受墙面传来的较大的风荷载的水平支承 应按桁架体系计算内力支承与屋面的联结一般采用M20螺栓 C级 支承与天窗的联结可采用M16螺栓 C级 有重级工作质吊车或有较大震动设备的厂房 支承与屋架宜采用高强度螺栓联结