屋盖钢结构设计

第一节：屋盖结构布置

优点：屋盖横向刚度大，整体性好，构造简单，施工方便等；

缺点：屋盖自重大，不利于抗震，其多用于有桥式吊车的厂房屋盖中。

优点：构件重量轻，用料省；

缺点：屋盖构件数量较多，构造较复杂，整体刚度较差。

图3－2 无檩屋盖体系

图3－3 有檩屋盖体系

第二节 屋盖支撑体系

一、屋盖支撑作用

主要作用：

①保证屋盖结构的整体稳定

②增强屋盖的刚度

③增强屋架的侧向稳定

④承担并传递屋盖的水平荷载

⑤便于屋盖的安装与施工。

屋架——屋盖的主要承重结构。需要用支撑连接屋架。长的屋盖结构，在中间设置横向支撑。

横向支撑——屋架弦杆的侧向支承点，减小弦杆在平面外的计算长度，减小动力荷载作用下的屋架平面外的受迫振动。

二、屋盖支撑布置

5种屋盖支撑：

1. 上弦横向水平支撑

2. 下弦横向水平支撑

3. 下弦纵向水平支撑

4. 垂直支撑和系杆

5. 系杆

1．上弦横向水平支撑

在屋盖体系中，一般都应设置屋架上弦横向水平支撑，包括天窗架的横向水平支撑。

上弦横向水平支撑：布置在房屋两端或在温度缝区段的两端的第一柱间或第二柱间。横向水平支撑的间距≤60 m，房屋长度>60 m，还应另加设水平支撑。

2．下弦横向水平支撑

设置条件：屋架跨度＞18 m；屋架跨度<18 m，但屋架下弦设有悬挂吊车；厂房内设有吨位较大的桥式吊车或其他振动设备；山墙抗风柱支承于屋架下弦。

设置位置：下弦与上弦横向水平支撑应在同一柱间内，以便形成稳定的空间体系。

3．下弦纵向水平支撑

设置条件：设有重级工作制吊车或起重吨位较大的中、轻级工作制吊车；设有锻锤等大型振动设备；屋架下弦设有纵向或横向吊轨；设有支承中间屋架的托架和无柱支撑的中间屋架；房屋较高，跨度较大，空间刚度要求高。

设置位置：设在屋架下弦端节间内，与下弦横向水平支撑组成封闭的支撑体系，提高屋盖的整体刚度。

4．垂直支撑

垂直支撑作用：使相邻两榀屋架形成空间几何不变体系保证侧向稳定的有效构件。

设置位置：设置在设有上弦横向支撑的柱间内；在屋架跨度方向还要根据屋架形式及跨度大小在跨中设置一道或几道。

5．系杆

系杆作用：充当屋架上下弦的侧向支撑点，保证无横向支撑的其他屋架的侧向稳定。

系杆：刚性系杆和柔性系杆。能承受压力的为刚性系杆，只能承受拉力的为柔性系杆。

三、屋盖支撑的形式、计算和构造

形式：屋盖支撑一般均为平行弦桁架形式（图3－6）。

腹杆采用十字交叉形式，一般用于上弦横向、下弦横向及下弦纵向水平支撑（图3－7a）。

纵向水平支撑桁架的节间，以组成正方形为宜，一般为6m×6m，或长方形，如6m×3m。横向水平支撑节点距离为屋架上弦节点距离的2~4倍。

当宽高较接近时，可用交叉斜杆（图3－7b）；

当高度较小时，可用V式及W式斜杆（图3－7c，d），弦杆与斜杆间的交角为30°~60º。

杆件截面：屋盖支撑受力较小，通常可按容许长细比来选择。

交叉斜杆和柔性系杆按拉杆设计，可采用单角钢；非交叉斜杆、弦杆、竖杆以及刚性系杆按压杆设计，可采用双角钢组成十字形或T形截面。

当屋架跨度较大、房屋较高且基本风压也较大时，杆件截面应按桁架体系计算出的内力确定。可假定在水平桁架节点上的集中风力荷载作用下，交叉斜杆中的压杆退出工作，仅由拉杆受力，这样，使原来的超静定体系简化为静定体系（图3－8）。图中W为水平节点荷载，由风荷载或吊车荷载引起。

节点连接构造：尽量简单方便。角钢支撑与屋架一般用C级螺栓连接，螺栓用M20。在有重级工作制吊车或有较大振动设备的厂房，除螺栓外，还应加安装焊缝，焊缝长度≥80 mm，焊脚尺寸≥6 mm。当采用圆钢作支撑时，应用花篮螺栓预加拉力将圆钢拉紧。