钢屋盖结构
单层厂房钢屋盖结构
单层厂房钢屋盖结构单层厂房钢屋盖结构是一种常见的工业建筑结构形式，它具有结构简单、施工便捷、经济实用等优点。
下面，我将以2000字的篇幅介绍一下单层厂房钢屋盖结构的特点和应用。
首先，单层厂房钢屋盖结构的特点是结构简单。
单层厂房钢屋盖结构一般由主梁、次梁、屋面龙骨和屋面材料等构成。
主梁通常采用钢梁，次梁则可以使用角钢、工字钢等材料。
屋面龙骨一般由槽钢或冷弯薄壁钢构成。
屋面材料可以是铁皮、彩钢板等。
整个结构简单明了，便于施工和安装。
其次，单层厂房钢屋盖结构具有施工便捷的特点。
相比于传统的混凝土或砖砌结构，单层厂房钢屋盖结构不需要进行繁琐的浇筑施工，只需进行钢梁和钢柱的焊接、角钢和工字钢的螺栓连接，以及屋面龙骨和屋面材料的安装即可。
这大大缩短了施工周期，减少了人力资源的浪费。
再次，单层厂房钢屋盖结构具有经济实用的特点。
在建筑工程中，施工成本和使用效益是企业非常重要的考虑因素之一。
单层厂房钢屋盖结构具有材料省、工期短、安全可靠等特点，可以较好地降低建设成本，提高使用效益。
此外，钢材是一种高强度且可回收利用的材料，符合现代社会对可持续发展的要求。
单层厂房钢屋盖结构广泛应用于各种工业和商业建筑。
特别是一些大型的生产车间、仓库及展览中心等建筑，采用钢结构可以减少柱间距，提高空间利用率。
同时，钢结构具有较好的抗震性能，能够保证在地震等自然灾害中的安全性。
此外，钢结构还具有可拆装的特点，方便扩建和改建，能更好地满足企业的发展需求。
总之，单层厂房钢屋盖结构是一种结构简单、施工便捷、经济实用的工业建筑形式。
它以钢梁、钢柱、角钢、工字钢等钢材为主要构件，通过焊接、螺栓连接等方式进行结构组装，形成一个坚固和稳定的建筑体系。
单层厂房钢屋盖结构不仅具有良好的抗震性能和可回收利用性，而且还可以提高空间利用率，满足企业的发展需求。
在未来，随着工业建筑需求的增加，单层厂房钢屋盖结构必将得到更广泛的应用。
单层厂房钢屋盖结构作为现代工业建筑的一种主要形式，具有广泛的应用场景和丰富的设计优势。
屋盖结构体系
屋盖结构体系Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】第九章单层厂房钢结构§9-4屋盖结构体系9.4.1钢屋盖结构的形式、组成及布置钢屋盖结构通常由屋面、檩条、屋架、托架和天窗架等构件组成。
根据屋面材料和屋面结构布置情况的不同，可屋盖结构体系和有檩屋盖结构体系。
一、无檩屋盖结构体系无檩屋盖结构体系(图9.1.1,a)中屋面板通常采用钢筋混凝土大型屋面板、钢筋加气混凝土板等。
屋架的间距应的长度配合一致，通常为6m。
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1:8~此常采用梯形屋架做为主要承重构件。
？无檩体系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，且屋盖刚度大，整体性能好；但屋大，常要增大屋架杆件和下部结构的截面，对抗震也不利。
二、有檩屋盖结构体系有檩屋盖结构体系（图）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。
屋架为6m；当柱距大于或等于12m时，则用托架支承中间屋架，一般适用于较陡的屋面坡度以便排水，常用坡度为1因此常采用三角形屋架做为主要承重构件。
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1:12或时也可用H型钢梁做为主要承重构件。
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，运输和安装较轻便的种类和数量多，构造较复杂。
在选用屋盖结构体系时，应全面考虑房屋的使用要求、受力特点、材料供应情况以及输条件等，以确定最佳方案。
三、天窗架形式四、托架形式当钢屋盖以平面桁架作为主要承重构件时，各个平面桁架（屋架）要用各种支撑及纵向杆件（系杆）连成一个空变的整体结构，才能承受荷载。
这些支撑及系杆统称为屋盖支撑。
它由上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦支撑、垂直支撑及系杆组成（图9.4.3）。
下面分别介绍各类支撑及系杆的位置、组成、形式及计算和构造。
第九章钢桁架与屋盖结构
9.2.2 节点荷载计算
1．屋架上的荷载 作用于屋架上的荷载可有： (1)永久荷载，包括屋面材料、檩条、屋架、天窗架、支 撑以及天棚等结构自重。 屋架和支撑自重可按下列经验公式估算 gk l （9-1） 式中 g k —屋架和支排的自重，kN／m2，按水平投影 面积计算； —系数，当屋面荷载 F 1 K N / m 时， 2 0 .0 1 ； 时 F 1 ~ 2 .5 K N / m ， 0 .0 1 2 ；当 F k 2 .5 K N / m 时， 0 .1 2 / l 0 .0 1 1 ； l —屋架的跨度，m。 当屋架仅作用有上弦节点荷载时，将全部合并为上弦节 点荷载；当屋架尚有下弦荷载时，按上、下弦平均分配。
0 0
0
0
图9-5 上弦杆局部弯矩计算简图
注： 设计钢屋架时，应尽量避免节间荷载布置， 以免因节间荷载作用产生的弯矩而引起截 面增大。 在计算其他各杆内力时，应将节间荷载化 为两个集中荷载作用于两相邻节点上可按 简支梁支座反力分配或按节点所属荷载范 围划分的方法取值。然后，按铰接桁架计 算各杆轴心力。
0 y
0 y 1
0 y
当受压弦杆侧向支承点之间的距离 l 1 为节间长度 的两倍，且两节间弦杆的内力 F 和 F 不等时， 设 F F ，若取 F 值计算弦杆在屋架平面外的稳 l1 定性，宜将计算长度 适当减小，可取为： l 0 l1 0 .7 5 0 .2 5 F 2 / F1 （9-3） 当 l 0 .5 l 时 ，取 l 0 .5 l 。式中 F 1为较大的压力， F F 取正号； 为较小的压力，取正号， 为拉力时， 取负号。
图9-4 节点荷载汇集简图
屋面均布活荷载、屋面积灰荷载、雪荷载等可变 荷载，应按全跨和半跨均匀分布两种情况考虑， 因为荷载作用于半跨时对桁架的中间斜腹杆的内 力可能产生不利影响。 桁架内力应根据使用和施工过程中可能遇到的同 时作用的最不利荷载组合情况进行计算。最不利 荷载组合一般考虑下列三种情况： (1)全跨永久荷载+全跨可变荷载； ( 2)全跨永久荷载+半跨可变荷载； (3)全跨屋架、支撑和天窗自重+半跨屋面板重+半 跨屋面活荷载。
屋盖钢结构设计
屋盖钢结构设计第一节屋盖结构布置一、屋盖结构组成钢屋盖结构组成：屋面板、檩条、屋架、托架、天窗架、支撑等构件。
屋架的跨度和间距取决于柱网布置，柱网布置取决于建筑物工艺要求和经济要求。
屋架跨度较大：为了采光和通风，屋盖上常设置天窗。
柱网间距较大，超出屋面板长度：应设置中间屋架和柱间托架，中间屋架的荷载通过托架传给柱（图3－1）。
图3―1 屋盖结构组成屋架与屋架之间：布置支撑，增强屋架的侧向刚度，传递水平荷载和保证屋盖体系的整体稳定。
二、屋盖体系分类两种屋盖：无檩屋盖和有檩屋盖。
无檩屋盖：屋面荷载直接通过大型屋面板传递给屋架（图3－2）。
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。
有檩屋盖：当屋面采用轻型材料如石棉瓦、瓦楞铁、压型钢板和铁丝网水泥槽板等时，屋面荷载要通过檩条再传递给屋架（图3－3）。
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。
屋盖支撑将作用于山墙的风荷载、悬挂吊车水平荷载及地震作用传递给房屋的下部支承结构。
钢屋架安装：首先吊装有横向支撑的两榀屋架，将支撑和檩条与之连系形成稳定体系，然后再吊装其他屋架与之相连。
二、屋盖支撑布置五种屋盖支撑：上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、垂直支撑和系杆。
1．上弦横向水平支撑图3－4 屋盖支撑布置在屋盖体系中，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。
钢桁架及屋盖结构
13
梯形屋架腹杆最
大内力或三角形
屋架弦杆最大内 力 Fmax / kN 中间节点板厚度
/ mm
支座节点板厚度
9
9.3.2 屋架杆件的截面形式
(1) 上弦杆。上弦杆可采用双不等肢角钢短边相并 的T形截面，宽大的翼缘有利于放置檩条或屋面 板；较大的侧向刚度也有利于满足运输和吊装的 稳定要求。
(2) 下弦杆下弦杆可多采用双等肢角钢或两不等肢 角钢短肢相并的T形截面，以提高侧向刚度，利 于满足运输、吊装的刚度要求，且便于与支撑侧 面连接。下弦杆截面主要由强度条件决定，尚应 满足容许长细比的要求。
有檩屋盖质量轻、用料省、运输安装方便，但构件数目多、构造复杂、 吊装次数多，屋盖横向刚度较差。有檩屋盖的屋架间距为檩条跨度， 屋架经济间距为4m～6m。无檩屋盖，构件数目少、安装简便、施工 速度快，易于铺设保暖层，且屋盖横向刚度大、整体性好，但由于自 重大使下部结构用料增多，且对抗震不利。无檩屋盖方案的屋架间距 为大型屋面板的跨度，一般为6m或6m的倍数。屋架的跨度和间距需 结合柱网布置确定。
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(3) 端斜腹杆。端斜腹杆可采用两不等肢角钢长边 相并的T形截面。其计算长度 l0y l0x l,iy /ix 0.9 。当杆 件短，或内力小时可采用双等肢角钢T形截面。
(4) 其他腹杆。其他腹杆均宜采用双等肢角钢T形截 面；竖杆可采用双等肢十字形截面。以利于与垂 直支撑连接和防止吊装时连接面错位。
(2) 有节间荷载作用时的杆件内力计算。
4
9.3 屋架杆件的截面设计
屋架杆件截面设计是在经过屋架选型、确定钢号、 荷载计算和内力计算后，决定节点板的厚度和尺 寸以及杆件的计算长度等，最后可按轴心受力构 件，或拉弯、压弯杆件进行截面选择。
钢屋盖结构的组成和分类
钢结构设计规范对屋架弦杆和腹杆的计算长度作 了规定，详见表2。
在屋架平面外的计算长度应按下列规定采用。
压杆：
① 当相交的另一杆受拉，且两杆的交叉点均不中 断:l0=0.5l；
② 当相交的另一杆受拉，两杆中有一杆在交叉点 中断，并以节点板搭接：l0=0.7l；
－
4.2.3 杆件的截面形式与构造
(1) 截面形式见表4 (2) 截面选择
① 为了便于订货和下料，在同一榀屋架中角钢 的规格不宜过多，一般不宜超过5～6种；
② 为了防止杆件在运输和安装过程中产生弯曲 和损坏，角钢的尺寸不宜小于45×4或56×36×4；
③ 应选择肢宽而壁薄的角钢，增大回转半径， 对受压更有利；
支座节点包括节点板、加劲肋、支座底板和锚栓。 加劲肋的作用是加强支座底板刚度，以便均匀传递支 座反力并增强节点板的侧向刚度。
支座节点的传力路线是：屋架杆件的内力会交后 通过连接焊缝传给节点板，然后经节点板和加劲肋把 力传给底板，最后传给柱子。
底板计算：
支座底板所需净面积为： An=R/fcc 毛面积为： A=An+A0 支座底板厚度为： t≥√6M/f 加劲肋的计算: 加劲肋的厚度取与节点板的厚度相同；高度由节 点板尺寸，按构造确定。
③ 其他情况：l0=l。 拉杆：l0=l。
图7 杆件截面的主轴
表2 桁架弦杆和单系腹杆的计算长度l0
项次
弯曲方向
1
在桁架平面内
2
在桁架平面外
3
斜平面
弦杆
l l1 -
腹杆 支座斜杆和支座竖杆
l l l
其他腹杆 0.8l l 0.9l
4.2.2 杆件的容许长细比
第八章屋盖结构-燕兰
24
③ 檩条弯矩
拉条设置情况 刚度最大主平面 的弯矩Mx 刚度最大主平面 的弯矩My
无拉条
一根拉条
12
下弦纵向水平支撑 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，与横向水平支撑形成封闭框。
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。
有天窗，跨度l≤30m，布置在屋架两端、跨中、天 窗架两端
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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
16
跨度大于18m时，一般视具体情况布置两道
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三、轻型钢结构支撑布置
横向水平支撑： 端部或第二开间，横向支撑区段长度不大于60m。 纵向水平支撑： 厂房内有较大的振动设备，厂房有较大的刚度要 求时。 系杆： 檩条可兼作系杆。
5
三、轻钢厂房
1.形式和布置见下 图
2.组成 轻质屋面板（压型钢板）、檩条、隅撑、水平支 撑、垂直支撑、刚架 6
第一节 屋盖结构的组成和布置 3.传力路线： 屋面荷载 屋面板 檩条 刚架 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，现场安装施工犹如搭积木）。
第八章 钢屋盖结构
第一节 概述
钢屋盖结构的组成和分类
钢
屋
盖
本章提要
本章主要讲述钢屋盖结构的组成和分类、普通 钢屋架的形式、尺寸和设计计算方法以及钢屋架的 施工图，并简述了轻型钢屋架的基本知识，在学习 过程中应主要掌握下列内容： (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；
钢屋架计算跨度的确定：简支于柱顶的钢屋架， 其计算跨度取决于屋架支反力间的距离。如图21.4所 示。 (2) 屋架的高度取决于经济、刚度要求和运输界限 等三个方面，同时又和屋面坡度密切相关，有时还受 到建筑要求的限制。
图21.4 屋架的计ห้องสมุดไป่ตู้跨度
21.2.4 构造要求
从经济和刚度的要求来看，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为屋架的跨度。跨度越大，此比值越 小。屋面荷载越大，则此比值越大。从运输条件来看， 屋架的高度一般不应超过3.8m。
二 支撑布置
1 上弦横向水平支撑
上弦横向水平支撑
①各种屋盖，包括天窗架都要设置
②布置在房屋或纵向温度缝区两端第一或第二柱间
③横向间距不超过60米，大于60m时应在区段中间增加上弦 横向水平支撑。
3 垂直支撑
• 有横向支撑的柱间两端必须设置垂直支撑
• 跨中应根据屋架形式和跨度设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：设在两侧，且L>12m中部增设1道 • 每隔4－6个屋架应设置1道
i y (0.75 ~ 1.0 )i x
①上弦：
屋盖结构
拉条通常采用直径10~16mm的圆钢制成。 撑杆主要是限制檐檩的侧向弯曲，故多采用 角钢，其长细比按压杆考虑，不能大于200， 并据此选择其截面。
拉条与檩条、撑杆与檩条的连接构造如图所 示； 图中d 为拉条直径。拉条的位置应靠近檩条 的上翼缘约30~40mm，并用位于腹板两侧的 螺母将其固定于檩条的腹板上。撑杆与焊在 檩条上的角钢用Ｃ级螺栓连接。
7.2 屋面材料
7.2.1 有檩体系屋面材料 传统材料：粘土瓦或水泥平瓦、石棉水泥瓦 等，其尺寸较小，并且强度、耐久性、保温 隔热等性能较差 现代材料： 压型钢板和夹心板 发泡水泥复合板
7.2.2 无檩体系屋面材料
传统材料：预应力混凝土大型屋面板 现代材料：发泡水泥复合板（太空板）、玻 璃纤维增强水泥（GRC）板
托架形式 在工业厂房的某些部位，常因放置设备或交 通运输要求而需局部少放一根或几根柱。这 时该处的屋架（称为中间屋架）就需支承在 专门设置的托架上。 托架两端支承于相邻的柱上，跨中承受中间 屋架的反力。 钢托架一般做成平行弦桁架，其跨度一般不 大，但所受荷载较重。钢托架通常做在与屋 架大致同高度的范围内，中间屋架从侧面连 接于托架的竖杆，构造方便且屋架和托架的 整体性、水平刚度和稳定性都好。
天窗架形式 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 三种。后两种天窗的构造较为复杂，较少采 用。 最常用的是沿房屋纵向在屋架上设置天窗架， 该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。
垂直支撑一般采用平行弦桁架形式，其上、 下弦可兼作水平支撑的横杆； 腹杆体系根据高和长比例确定可分别采取交 叉式、v式或w式
建筑结构——钢屋盖结构
（３）纵向水平支撑
当房屋高度较大、跨度大、或设有托架支承中间屋架。为保证托架 侧向稳定，当设有重级或大吨位中级工作制桥式吊车、壁行吊车 可有较大振动设备时，均应在屋架端节间平面内设置纵向水平支 撑。
屋架间距<12m时，纵向水平支撑一般设在下弦平面，但三角形屋架 及端斜杆为下降时式
且上承式的梯形屋架和人字形屋架，也可布置在上 弦平面。屋架间距 12m 时，纵向水平支撑一般布置 在上弦平面内。
（４）垂直支撑
垂直支撑一般布置在与上、下弦横向水平支撑同一柱间（图23.6,23.7）。
对于三角形屋架，当屋架跨度
时，仅在跨度中央设置一道；当屋架跨
度＞18m时，宜在两侧的1/3跨度处设置道垂直支撑。
对梯形屋架，人字形屋架，必须在屋架端部设18置m垂直支撑。此外，当屋架
跨度
时，还应在跨度中央竖杆平面内设置一道垂直支撑；当屋架跨
钢屋架常用的标志跨度有18m、21m、24m、 27m、30m、36m等。
２．高度
• 屋架高度主要取决于刚度、屋面坡度、建筑高度、运 输条件、经济等因素。
• 三般较角取小形比屋值架。。的梯l为高形屋度屋架一架跨般端度取部。高跨度l度，~陡越梯l坡形大时4l ，屋~取荷架6l50载的0~跨越1大中000，高m应度m一取， 平坡时取1800~2100mm，一般6不1小0 于l/18。
（图23.2ab）为芬克式屋架，腹杆节点较多，但它们的压 杆短、拉杆长、受力较合理，可分为两个小桁架制作及运 输，施工方便。
（图23.2d）为人字式腹杆布置，它的节点少且均匀，适用 于跨度小（l<18m）情况。人字式屋架抗震性能优于芬克式 屋架。
（图23.2c）为单斜式腹杆屋架，其腹杆均较长，节点较 多，杆件夹角小，制作困难，适用于设置天棚的屋架。
屋盖结构体系
屋盖结构体系TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】第九章?单层厂房钢结构§9-4屋盖结构体系9.4.1钢屋盖结构的形式、组成及布置钢屋盖结构通常由屋面、檩条、屋架、托架和天窗架等构件组成。
根据屋面材料和屋面结构布置情况的不同，可屋盖结构体系和有檩屋盖结构体系。
一、无檩屋盖结构体系无檩屋盖结构体系(图9.1.1,a)中屋面板通常采用钢筋混凝土大型屋面板、钢筋加气混凝土板等。
屋架的间距应的长度配合一致，通常为6m。
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1:8~此常采用梯形屋架做为主要承重构件。
无檩体系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，且屋盖刚度大，整体性能好；但屋大，常要增大屋架杆件和下部结构的截面，对抗震也不利。
二、有檩屋盖结构体系有檩屋盖结构体系（图b）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。
屋常为6m；当柱距大于或等于12m时，则用托架支承中间屋架，一般适用于较陡的屋面坡度以便排水，常用坡度为1:2~1:3，因此常采用三角形屋架做为主要承重构件。
当采用较好的防水措施用压型钢板做屋面时，屋面坡度也可或更小，此时也可用H型钢梁做为主要承重构件。
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，运输和安装较轻便的种类和数量多，构造较复杂。
在选用屋盖结构体系时，应全面考虑房屋的使用要求、受力特点、材料供应情况以及输条件等，以确定最佳方案。
三、天窗架形式在工业厂房中，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、横向天窗和井式种。
后两种天窗的构造较为复杂，较少采用。
最常用的是沿房屋纵向在屋架上设置天窗架（图），该部分的檩条和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。
钢屋盖结构要点
钢屋盖结构
第一节 钢屋盖结构的组成
一般对结构的横向刚度要求高的厂房、屋面保温 层的荷载及雪荷载大时，如北方，宜采用无檩屋盖 体系；而对横向刚度要求不高，特别是不需要做保 温层的中小型厂房，宜采用有檩体系。
钢屋盖结构
第一节 钢屋盖结构分为三类： 1）普通钢屋架： ①截面形式为双角钢组成的T形或十字形，在杆件汇交 处通过节点板相连。 ②取材容易，构造简单，制造安装方便，与支撑体系 形成的结构整体刚度大，工作性能可靠。 ③采用型钢，故自重大，用钢量多，一般适用跨度为 18m～36m。
钢屋盖结构
第一节 钢屋盖结构的组成
2）钢管屋架： 采用无缝或有缝钢管制成，由于钢管截面刚度大， 抗扭性能、抗压性能好，相对角钢更加合理，与 之相比可省钢20%以上。另外，表面积小，易于防 腐。耐久性好，只是过去焊接工艺、加工工艺有 问题，阻碍了使用。目前已有自动切管机，管与 管的搭接可以直接贯接，不用节点板。
第一节 钢屋盖结构的组成
3）轻型钢屋架： 由小于∠45×4或∠56×36×4以下的单角钢和圆钢 组成，具有用钢量少，自重轻，抗震性能好等特点。 一般跨度小于18m，吊车起重量不大于5t的轻级、 中级工作制吊车。 （2）按截面形式分为平面桁架和空间桁架两种
a) b) 上弦
腹杆 下弦
钢屋盖结构
第一节 钢屋盖结构的组成
钢屋盖结构
第二节 屋盖支撑
2. 屋盖支撑的分类和布置
根据支撑布置的位置分为：上、下弦横向水平支撑， 下弦纵向水平支撑，垂直支撑和系杆。 （1）上弦横向水平支撑 组成：以两榀相邻屋架上弦作弦杆的水平桁架。 作用：保证钢屋盖的空间刚度，减小屋架上弦平面 外计算长度，承受和传递山墙风荷载。 何时设置：均应设置。在无檩体系中，尽管有大型 屋面板可以作为横向支撑，但考虑施工中条件不好， 焊接质量难以保证，加上施工过程中屋盖系统的整 体稳定性要求，一般仍应设置。
【土木建筑】钢屋盖结构
• 上、下弦可以具有不同坡度或下弦有一部分水平段，以 改善屋架受力情况。
• 跨中高度一般为2.0～2.5m，跨度大于36m时可取较大高 度但不宜超过3m；端部高度一般为跨度的1/18～1/12。
4.平行弦屋架 • 上、下弦杆水平，杆件和节点规格化、便于制造。
• 屋架的外形和弯矩图分布不接近，弦件内力分布不均匀。
7.2.3
支撑的计算和构造
屋架支撑为平行弦桁架，其弦杆可兼作支撑桁 架的弦杆，斜腹杆一般采用十字交叉式，与弦杆的 交角在30o～60o之间。通常横向水平支撑节点间的 距离为屋架上弦节间距离的2～4倍，纵向水平支撑 的宽度取屋架端节间的长度，一般为6m左右。
支撑中的交叉斜杆以及柔性系杆按拉杆设计， 通常用单角钢做成；非交叉斜杆、弦杆、横杆以及 刚性系杆按压杆设计，宜采用双角钢做成的T形截 面或十字形截面，其中横杆和刚性系杆常用十字形 截面使在两个方向具有等稳定性。
2．下弦横向水平支撑
当屋架间距<12m时，尚应在屋架下弦设置横向水平支撑， 一般和上弦横向水平支撑布置在同一柱间以形成空间稳定 体系的基本组成部分。 但当屋架跨度比较小（<18m）又无吊车或其他振动设备 时，可不设下弦横向水平支撑。
3．纵向水平支撑
当房屋较高、跨度较大、空间 刚度要求较高时，设有支承中 间屋架的托架，或设有重级或 大吨位的中级工作制桥式吊车 等较大振动设备时，均应在屋 架端节间平面内设置纵向水平 支撑。 一般情况可以省掉。 屋架间距 <12m时，通常布置在 屋架下弦平面。 屋架间距≥ 12m 时，宜布置在 屋架的上弦平面内。
（或半跨雪荷载）+半跨积灰荷载+悬挂吊车荷载。
③ 采用大型混凝土屋面板的屋架，尚应考虑安装时可能的半 跨荷载：即屋架、支撑和天窗自重+半跨屋面板自重+半 跨屋面活荷载。 • 屋架上、下弦杆和靠近支座的腹杆由①作用时 会引起杆件的最不利内力；
25钢屋盖.
跨荷载时可能受压。
半跨荷载：活荷载、雪荷载、积灰荷载、单侧 施工
5.节间荷载作用的屋架 将节间荷载分配到相邻的节点上，按只有节点荷载作 用的屋架计算各杆内力。
直接承受节间荷载的弦杆为压弯构件（N，M）。 局部弯矩M理论上应按弹性支座上的连续梁计算。
loy l
(1 N0 ) N
2
2) 相交另一杆受压，此另一杆在交叉点中 断但以节点板搭接。
loy l
1 2N0
12N
3）相交另一杆受拉，两杆截面相同并在交叉点 不中断。
loy l
1 (1 3N0 ) 0.5l 2 4N
4）相交另一杆受拉，此拉杆在交叉点中断但以 节点板搭接。
Mi
M
Ki Ki
偏心力矩：M (N1 N2 )e
Ki
-第i杆的线刚度
Ki
EI i li
⑷节点板上各杆件之间的间距a:
受静载时， a 10 ~ 20 受动载时， a 50
2.节点板设计：
⑴形状简单、规则，如矩形、梯形
⑵梯形和平行弦屋架的节点半板厚度由腹 杆最大内力确定，三角形屋架节点半板 厚度由上弦杆内力决定。在一榀屋架中 支座节点板厚度可以大2mm,其他节点板 厚度相同。
⑶节点板的拉剪破坏： N f
(i Ai )
i
1
1 cos2 i
i 第i段的拉剪折算系数 i 第i段破坏线与拉力轴线的夹角 Ai tli 第i段破坏面的截面积
单根腹杆的节点板按下式计算： N f
be t
be 节点板的有效宽度，当用螺栓连接时，应取净宽度
t 板件厚度，
建筑钢结构工程技术 屋盖的组成和形式
THAN YOU 感谢聆听 授课人：孙煦东
钢屋盖的组成和形式
无檩屋盖
>屋面板常采用钢筋混凝土大型屋面板。 >当柱距较大时，可在柱间设置托架或中间屋架。 >屋面一般采用卷材防水。
钢屋盖的组成和形式
优点
构件的种类和 数量少，构造 简单，安装方 便，施工速度 快；
无檩屋盖
缺点
屋面自重大， 常需增大屋架 杆件和下部结 构的截面，对 抗震不利
应用
窗架和托架等构件
钢屋盖的组成和形式
有檩屋盖
>屋面材料常用压型钢板、压型铝合金板、石棉瓦、瓦楞铁皮等轻型材料。 >屋架的经济间距为4～6m。
钢屋盖的组成和形式
优点
有檩屋盖 缺点
重量轻、用料省、 运输安装方便。
构件数量多、 构造复杂、吊 装次数多。
应用
适用于较陡的 屋面坡度，以 便排水，常用 坡度为1:2～
建筑钢结构工程技术 屋盖的组 成和形式
钢屋盖的组成和形式
钢屋盖的组成和形式
组成。 根据屋面结构布置情 况的不同，可分为无檩体 系屋盖和有檩体系屋盖。
钢屋盖的组成和形式
屋盖结构
有檩体系 —— 由小型屋面板、檩条、屋架 及屋盖支撑所组成
由大型屋面板、屋架或屋面梁 无檩体系 —— 屋盖支撑组成，有时还包括有
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屋架间距灵活，构件重量轻、施工、 安装方便；屋盖构件数量多，整体刚 度差。
7.1.2 屋架的形式
确定屋架形式的原则：
1.满足使用要求
屋架外形应与屋面材料的排水要求相适应。 2.满足经济要求 ·屋架外形应尽量和弯矩图接近，使上下弦杆 内力沿跨度方向分布较均匀，腹杆受力较小； ·腹杆的布置宜使短杆受压，长杆受拉； ·荷载布置在节点上，减少弦杆局部受弯。 3.满足制造、安装和运输要求 ·构造简单，杆件夹角30°～60°； ·杆件与节点数量少； ·分段制造，便于运输与安装；
但当屋架跨度比较小（<18m）又无吊车或其他振动设备 时，可不设下弦横向水平支撑。
3．纵向水平支撑
当房屋较高、跨度较大、空间 刚度要求较高时，设有支承中 间屋架的托架，或设有重级或 大吨位的中级工作制桥式吊车 等较大振动设备时，均应在屋 架端节间平面内设置纵向水平 支撑。
一般情况可以省掉。
屋架间距<12m时，通常布置 在屋架下弦平面。
7.3.4 杆件的截面选择
1.一般原则 ①应优先选用肢宽而薄的板件或肢件组成的截面， 一般板件或肢件的最小厚度为5mm。 ②角钢杆件或T型钢的悬伸肢宽不得小于45mm。 直接与支撑或系杆相连的最小肢宽，应根据连接螺
栓的直径d而定。
③屋架节点板（或T型钢弦杆的腹板）的厚度， 对单壁式屋架，可根据腹杆的最大内力（对梯形和 人字形屋架）或弦杆端节间内力（对三角形屋架）， 按教材表7-3选用。
❖双角钢杆件的填板：
由双角钢组成的T形或十字形截面 杆件按实腹式杆件进行计算，必须每 隔一定距离在两个角钢间加设填板。
填板的宽度一般取50～80mm；填 板的长度：对T形截面应比角钢肢 伸出10～20mm，对十字形截面则 从角钢肢尖缩进10～15mm。填板 的厚度与桁架节点板相同。
填板的间距对压杆l1≤40i1，拉杆l1≤80 i1；在T形截面中，i1 为一个角钢对平行于填板自身形心轴的回转半径；在十字形 截面中，填板应沿两个方向交错放置，i1为一个角钢的最小回 转半径，在压杆的桁架平面外计算长度范围内，至少应设置 两块填板。
系杆
檩条屋面板
7.2.1 支撑的作用
① 保证屋盖的整体性，提高空间刚度
仅由平面桁架、檩条及屋面材料组成的屋盖结构，是一个不稳定的 体系，如果将某些屋架在适当部位用支撑连系起来，成为稳定的空间体 系，其余屋架再由檩条或其他构件连接在这个空间稳定体系上，就保证 了整个屋盖结构的稳定。
② 避免压杆侧向失稳，防止拉杆产生过大的振动
钢截面或TM截面； 无节间荷载时，宜采用不等 边角钢短肢相连的截面；
❖下弦杆： 通常采用不等边角钢短
肢相连的截面，或TW型截 面以满足长细比要求。
❖支座斜杆： l0 y= l0x时，宜采用不等边角钢
长肢相连或等边Hale Waihona Puke 钢的截面。❖其他一般腹杆：
宜采用等边角钢相并的截面； 连接垂直支撑的竖腹杆宜采 用两个等边角钢组成的十字形 截面； 受力很小的腹杆（如 再分杆等次要杆件）， 可采用单角钢截面。
0.6M0
0.6M0
0.6M0
0.6M0
0.6M0
0.6M0
0.6M0
0.8M0
（3）内力计算与荷载组合
① 全跨恒载+全跨活载：即全跨永久荷载+全跨屋面活载
或雪荷载（取较大值）+全跨积灰荷载+悬挂吊车荷载。
② 全跨恒载+半跨活载：即全跨永久荷载+半跨屋面活载
（或半跨雪荷载）+半跨积灰荷载+悬挂吊车荷载。
作用：系杆能保证无横向水平支撑的所有屋架 在上弦杆平面外的稳定和安装时屋架的稳定，第 一柱间的刚性系杆能将山墙的风荷载传到横向水 平支撑。
设置：在横向支撑或垂直支撑节点处应沿房屋 通长设置系杆。在屋架上弦平面内，对无檩体系 屋盖应在屋脊处和屋架端部处设置系杆；对有檩 体系只在有纵向天窗下的屋脊处设置系杆。
A.弦杆、支座斜杆、支座竖杆：本身线刚度大， 但两端节点嵌固程度较低，视为两端铰接杆件。 lox = l
B.中间腹杆：两端 或一端嵌固程度较 大，视为弹性嵌固。 lox= 0.8l
(2)在桁架平面外
取决于弦杆侧向支承点间距离。
无檩方案: 能保证大型屋面板三点与上弦杆焊接时:
•上弦杆
lOy=l¹1（l¹1≤3m）l¹1— 两块屋面板宽度。
④跨度较大的桁架（≥24m）与柱铰接时，弦杆 宜根据内力变化改变截面，半跨内一般只改变一次。
⑤同一屋架的型钢规格不宜 太多，以便订货。
⑥当连接支撑等的螺栓孔在 节点板范围内且距节点板边缘 距离≥100mm时，计算杆件 强度可不考虑截面的削弱。 ⑦单面连接的单角钢杆件，在按轴心构件计算其 强度或稳定以及连接时，钢材和连接的强度设计值 应乘以相应的折减系数。 2. 杆件的截面选择 轴心受拉杆件应验算强度和长细比要求。轴心受压 杆件和压弯构件要计算强度、整体稳定、局部稳定 和长细比。
系杆分刚性系杆（既能受拉也能受压）和柔性 系杆（只能承受拉力）两种。屋架主要支承节点 处的系杆，屋架上弦脊节点处的系杆均宜用刚性 系杆。
7.2.3 支撑的计算和构造
屋架支撑为平行弦桁架，其弦杆可兼作支撑桁架 的弦杆，斜腹杆一般采用十字交叉式，与弦杆的交 角在30o～60o之间。通常横向水平支撑节点间的距 离为屋架上弦节间距离的2～4倍，纵向水平支撑的 宽度取屋架端节间的长度，一般为6m左右。
③ 适用范围：跨度小，坡度大、采用轻型屋面材料 的有檩体系。
2．梯形屋架
① 按腹杆布置方式不同有：
·人字式
按支座斜杆与弦 杆组成的支承点 在下弦或在上弦 又可分为下承式 和上承式两种。
下承式 上承式
特点：腹杆总长度短，节点少。
·再分式
特点：可避免节间直接受荷（非节点荷载）。 ·单斜杆式
特点：多数腹杆受压，杆件数量多，总长大， 应用少。
大纲要求:
1.了解钢屋盖的种类、截面形式和应用； 2.掌握屋盖支撑体系的作用和布置原则； 3.掌握钢屋盖的设计和施工图的绘制；
普通钢屋架设计内容： ➢屋架的荷载计算； ➢杆件内力计算和组合； ➢正确选择杆的截面型式和确定计算长度； ➢选择截面并验算各杆件的承载力； ➢计算节点连接并绘制钢屋架施工图。
屋架间距≥12m时，宜布置在 屋架的上弦平面内。
下弦纵向水平支撑
4．垂直支撑
垂直支撑联系屋 架上、下弦水平支撑， 并和屋架水平支撑一 起形成几何不变的屋 盖空间结构，是上弦 横向水平支撑的支承 点，在屋盖安装过程 中保证屋盖稳定。
屋架的垂直支撑 应与上、下弦横向水 平支撑设置在同一柱 间。
5．系杆
屋架上的荷载包括恒载、活荷载、雪荷载、风荷载、 积灰荷载及悬挂荷载等。 （1）基本假定
通常将荷载集中到节点上，并假定屋架各杆均为理 想直杆，各杆轴线在同一平面内且汇交于节点中心， 各节点均为理想铰接，忽略实际节点产生的次应力。
（2）节间荷载引起的局部弯矩
节间荷载作用的屋架，除把节 间荷载分配到相邻节点外，还应 计算节间荷载引起的局部弯矩。
(4)其他
，
如桁架受压弦杆侧向支承点间的距 离为两倍节间长度，且两节间弦杆内 力不等时，该弦杆在桁架平面外的计
算长度按下式计算：
式中：lN0 l—l1—(0.较75大 的0.2压5 力NN12，) 计但算不时小取于正0.5值ll； N2——较小的压力或拉力，计算时压力取正值，拉力取负值
确定桁架弦杆和单系腹杆的长细比时，其计算长 度应按下表规定采用。
项 次 弯曲方向 1 在桁架平面内
弦杆
l
腹杆
支座斜杆和支座 竖杆
其他腹杆
l
0.8 l
2 在桁架平面外
l1
3
斜平面
－
l
l
l
0.9 l
l — 构件的几何长度（节点中心间距离）； l1— 桁架弦杆侧向支承点间的距离； 2. 杆件的容许长细比 规范中对拉杆和压杆都规定了容许长细比。
7.3.3 杆件的截面形式
支撑可作为屋架弦杆的侧向支撑点，减小弦杆出平面外的计算长度。
③ 承担和传递水平荷载（如纵向和横向风荷载、 悬挂吊车水平荷载和地震作用等）。
④ 保证结构安装时的稳定与方便
屋盖的安装首先用支撑将两相邻屋架连系起来组成一个基本空间稳定 体，在此基础上即可顺序进行其他构件的安装。
7.2.2 支撑的布置
1．上弦横向水平支撑
• 屋架的外形和弯矩图分布不接近，弦件内力分布不均匀。 • 一般用于托架和支撑体系。
§7.2 屋盖支撑
平面屋架在屋架平面外 的刚度和稳定性很差，不 能承受水平荷载。因此， 为使屋架结构有足够的空 间刚度和稳定性，必须在 屋架间设置支撑系统。
上弦横向水平支撑
下弦横向水平支撑 组成 下弦纵向水平支撑
垂直支撑
3.人字形桁架
• 上、下弦可为平行，坡度为1/20～1/10，节点构造较为 统一； • 上、下弦可以具有不同坡度或下弦有一部分水平段，以 改善屋架受力情况。 • 跨中高度一般为2.0～2.5m，跨度大于36m时可取较大 高度但不宜超过3m；端部高度一般为跨度的1/18～1/12。
4.平行弦屋架
• 上、下弦杆水平，杆件和节点规格化、便于制造。
有檩方案: 檩条与支撑点交叉不连接时：lOy=l1 檩条与支撑点交叉连接时：lOy=l1/2
• 下弦杆：取纵向水平支撑节点与系 杆或系杆与系杆之间的距离。
• 腹杆：由于节点在平面外刚度很小， 对杆件嵌固作用较小，故腹杆两端视 为铰接，则lOy=l
(3)腹杆在斜平面内的计算长度
单面连接的单角钢和双角钢组成的 十字形杆件，受力后有可能斜向失稳， 由于两端节点有一定的嵌固作用，故 斜平面计算长度略作折减(支座斜杆和 支座竖杆除外），l0=0.9l