屋盖钢结构设计

钢屋盖课程设计
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一、结构布置
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二、屋盖系统的组成
屋盖系统由屋面、屋架和支撑系统三大部分组成。
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1、屋面
无檩体系：大型屋面板 屋架 有檩体系：屋面材料 檩条 屋架 比较：无檩屋盖屋面刚度大，整体性好，构造简单，施工方便，
但自重大，不利抗震；有檩屋盖自重轻，用料省，但构造 复杂，刚度差，须设置支撑。
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实腹式檩条与屋架的连接
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二、檩条间拉条
1、作用：保证檩条的整体稳定，减少檩条在使用和 施工过程中的侧向变形和扭转。
2、类型
拉条：水平拉条、斜拉条、撑杆
一般情况下，对于拉条，常采用圆钢，直径为812mm，而对于撑杆，由于是受压构件，其长细比不 能大于200，故撑杆常用圆钢外加套管或直接用角钢1。9
2）布置原则:屋架跨度大于18m；屋架跨度小于
18m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 抗风柱支撑于屋架下弦;屋架下弦设有通长的 纵向水平支撑时；设有上弦横向水平支撑的 开间。
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（3）下弦纵向水平支撑
1）作用：增加厂房空间整体刚度。传递吊车刹
车力;保证拖架平面外的稳定。
匀分布，尽量避免弦杆产生局部弯矩；腹杆布置 尽量使拉杆长，压杆短。 构造：构件夹角宜在300—600，节点构造简单，且 数量尽量少。 施工：制造简单，安装运输方便。
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2）设一道拉条且拉条位于中间时，按两跨连 续梁计算。
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1 8
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M
y

1 8
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x

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2

1 32
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3）设二道拉条且拉条位于1/3跨度时，按三跨 连续梁计算。
M
x

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1 2
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y

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3

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ql 2
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My

1 10
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2

1 90
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2、验算：
1)强度： M x M y f
xWnx yWny
2)刚度：按弹性方法验算，仅验算垂直于屋面方向的挠度。
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384EIx
注：1）一般情况下，檩条截面Iy比IX小得多，因此要选择 合理、经济的截面，应沿屋面对檩条设置拉条以减少檩 条在最小刚度平面内的计算长度；
杆的计算长度;传递水平力。
2）形式:刚性系杆——可承压,通常采用双角钢或
钢管. 柔性系杆——不可承压，通常采用单角钢或
圆钢。
3）布置原则:上下弦杆布置不一样，一般上弦布
置密，下弦布置少些 垂直支撑的屋架上、下弦节点处；屋架屋脊 节点，支座节点处；当横向水平支撑布置在第 二柱间，第一柱间应布置刚性系杆。
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2、屋盖支撑的形式与计算
（1）支撑的形式 采用斜杆和弦杆交角在300—600的 平行弦桁架
水平支撑（横向、纵向）：一般采用十字交叉式
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垂直支撑：十字交叉式、V式、W式。
(2)截面尺寸
1）受力较小时，杆件截面通常由长细比选择。交叉斜杆 和柔性系杆按拉杆设计，选用单角钢；非交叉斜杆、 弦杆、竖杆和刚性系杆按压杆设计，可采用双角钢组 成的十字形截面和T形截面。
2）在恒载和活载组合情况下，檩条上侧受压，由于其与 屋面有足够联系，可不必验算整体稳定。
3）在恒载与风载组合情况下，檩条下侧受压，由于其与 屋面无联系，需验算整体稳定。
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第四节 普通钢屋架的设计
设计钢屋架，首先要选择屋架的形式，应从房屋使 用、受力、构造和施工等几个方面加以考虑。
使用：建筑造型美观，易于排水等。 受力：外型接近于屋面梁弯矩图；弦杆内力全长均
3、拉条布置原则
1）跨度小于4m可不设拉条，4-6m在跨中 设一道拉条，大于6m在1/3跨度处设二道拉 条。
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2）当屋盖有天窗时，应在天窗两侧檩条之间 设置斜拉条和直撑杆。
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拉条在高度方向应靠近檩条上翼缘，一般离上 翼缘30-40mm处，拉条直接固定于檩条腹板上.
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三、实腹式檩条 实腹式檩条是双向弯曲构件，由于屋面
2）布置原则:
A、设置在房屋两端或房屋温度区段的第一柱间或 第二柱间,其最大间距为60m,否则在中间增设 一道或几道。
B、天窗架的支撑与屋架上弦横向水平支撑应设置 在同一开间，以形成空间整体稳定性。
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（2）下弦横向水平支撑
1）作用：减小下弦平面外计算长度;传递悬挂吊
车水平力;传递水平风力(与抗风柱相连,作为 抗风柱的支点)。

T形桁架式：整体性较差，应沿跨度全长设
按构件组成桁架式空间桁架式：置整几体道刚钢度好箍，。承载力大，不必


设置拉条，安装方便。工费时，




适用于跨度大和荷载大的情况。

下撑式檩条：受力合理，用了省，目前比较常用。
对于实腹式檩条，檩条高度取跨度的1/ 35 1/ 50。 16
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2、屋架
普通屋架 轻型屋架 钢管屋架
3、支撑系统
屋架支撑系统 檩条支撑系统 除上述之外，还有天窗架、托架等。
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三、 屋盖支撑体系
1、支撑类型及作用
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。
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（1）上弦横向水平支撑
1）作用：传递山墙风力；减少上弦压杆侧向计
算长度；保证屋架平面外稳定。
2）布置原则:房屋内设有重级工作制吊车或吨
位较大的轻、中级工作制吊车；房屋内设有锻 锤等大型振动设备；屋架下弦设有纵向或横向 吊轨；屋盖设有托架；房屋较高、跨度较大、 空间刚度要求较高。
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（4）垂直支撑
1）作用：把屋架上弦的力传到柱顶；保证屋架
安装时的稳定。
2）布置原则:
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（5）系杆
1）作用：保证无支撑屋架的侧向稳定性;减小弦
2）屋架跨度大，高度高、基本风压大、抗震设防烈度高 应计算确定。计算简图如下：
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每个节点只有一个受拉斜杆参与，而受压斜杆退 出工作，按平面桁架计算。
然后验算（受拉构件）强度、刚度
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第三节 檩条设计
一、分类
实腹式：构造简单，制作安装方便

平面桁架式：受力明确，用料省，但侧向




刚度较差，必须设置拉条。
板和拉条的作用，檩条只计算斜弯曲强度 和垂直于屋面的挠度，而不考虑扭矩影响， 也不计算整体稳定。
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1、内力计算： 1)无拉条：按简支梁计算
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1 8
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ห้องสมุดไป่ตู้
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M
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式中：q — 檩条承受的屋面荷载（包括自重）设计值；
l — 檩条跨度； — 屋面倾斜角度。