钢屋盖结构

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。
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；
• 跨中附近的腹杆可能由②③两种荷载组合控制。
② 特点： ·外形和弯矩图不相适应，弦杆内力分布不均匀， 近支座处内力大，近跨中处小，横向刚度小。 ·上下弦交角小，端节点构造复杂。可将上弦或下 弦改变为折线形或陡坡梯形，以改善受力和节点 构造。
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
，
(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： N2 l0 l1 (0.75 0.25 ) 但不小于0.5ll N1 式中：Nl——较大的压力，计算时取正值； N2——较小的压力或拉力，计算时压力取正值，拉力取负值
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。 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。
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
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。
② 特点
外形和弯矩图比较接近，弦杆内力沿跨度分布较 均匀，用料经济，应用广泛。
0.6M0 0.6M0 0.6M0 0.6M0 0.6M0 0.6M0 0.8M0 0.6M0
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。
（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。
上弦杆：
有节间荷载时，可采用不等 边角钢长肢相连或TN型截面。 当 l0 y= l0 x时，可采用两个等边 角钢截面或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= l0 x 时，宜采用不等边角钢
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。
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。
腹 项 次 1 2 3 弯曲方向 在桁架平面内 在桁架平面外 斜平面 弦 杆 杆 其他腹杆 支座斜杆和支座 竖杆
l l1 －
Hale Waihona Puke Baidu
l l l
0.8 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；
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；
1．三角形屋架
① 按腹杆布置方式不同有： ·芬克式
特点：长腹杆受拉，短腹杆受压，受力合理，应 用广泛。
· 人字式 杆件数量少，节 点数量少，受压杆 较长，但抗震性能 优于芬克式屋架， 适用于跨度小于18m 的屋架。 · 单斜式 腹杆和节点数量较多，长腹 杆受拉，但夹角小，适用于下弦 设置天棚的屋架。
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。
• 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。
③ 适用范围
适用于屋面坡度平缓且跨度较大时的无檩屋盖结 构。 ④ 屋架高度 梯形屋架的中部高度一般为（1/10～1/8）L，与 柱刚接的梯形屋架，端部高度一般为（1/16～1/12） L，通常取为2.0～2.5m。 与柱铰接的梯形屋架，端部高度可按跨中经济高 度和上弦坡度决定。
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；
• 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
檩条屋面板
下弦横向水平支撑
组成 下弦纵向水平支撑 垂直支撑 系杆
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
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。
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。 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。
概 述
钢屋盖的类别包括：
平 面 钢 屋 架
空间桁架：
网架
§7.1 钢屋盖的组成
7.1.1 屋盖结构体系 钢屋盖由屋面、屋架 屋架 和支撑组成。 其它：托架、天窗、 檩条等。
屋面板 檩条
一般用于预应力混凝土大型屋面板 无檩体系：
等重型屋面，将屋面板直接放在屋 架上。
房屋横向刚度大，整体性、耐久性 好；屋面板自重大，屋盖及下部结构 用料多，对抗震不利。 常用于轻型屋面材料的情况。 有檩体系： 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。
邓小娟
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。
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。
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 上弦横向水平支撑一般应设置在房屋两端或 纵向温度区段两端的第一柱间或第二柱间，其最大 间距为60m，否则在中间应增设一道或几道支撑。 有时可将其布置在第二个柱间，但在第一个柱间要 设置刚性系杆以支持端屋架和传递端墙风力。
7.3.2 杆件的计算长度和容许长细比 1. 杆件的计算长度
(1)在桁架平面内
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: lOy=l¹（l¹≤3m） l¹— 两块屋面板宽度。 1 1 1 •上弦杆
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 对轴心受压杆件，宜使杆件对两个主轴有相 近的稳定性，即可使两方向的长细比接近相等。 基本上采用由两个角钢组成的T形截面或十字 形截面形式的杆件，也可用H型钢剖开而成的T形钢 代替双角钢组成的T形截面。受力较小的次要杆件 可采用单角钢。
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 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。
屋盖支撑受力较小，截面尺寸一般由杆件容许 长细比和构造要求决定。
§7.3 简支屋架设计
7.3.1 屋架的内力分析 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
长肢相连或等边角钢的截面。 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。
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。