钢结构设计教学课件作者许均陶第2章单层房屋的屋盖结构.ppt

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1、钢结构设计作者：许均陶责任编辑：王波出版日期：2009年9月IDPN：308-2009-142课件章数：5第2章单层房屋的屋盖结构2.1屋盖结构布置和屋面材料2.1.1屋盖结构的组成在单层工业厂房和民用房屋建筑(大型超市、体育场馆、展览厅等)中，其屋盖系统常采用钢结构，钢屋盖结构主要由屋面板、檩条、屋架、托架和支撑等构件组成。在对通风和采光有特别要求的建筑，屋盖结构中还常设置天窗架。2.1.2屋盖结构布置根据屋面材料的不同，屋盖结构有无檩体系和有檩体系两种布置方式。2.1.3屋面材料的种类和应用1.屋

2、面材料类型(1)预应力混凝土大型屋面板。(2)石棉瓦。(3)压型钢板。(4)钢丝网水泥波形瓦。(5)加气混凝土屋面板。(6)黏土瓦。(7)GRC板。2.压型钢板的截面形式和构造要求压型钢板按表面涂层情况可分为镀锌板、彩涂板和镀铝锌板，其中彩涂板适用于有色彩要求的屋面和墙面，其应用最为普遍。压型钢板按波型的不同可分为高波板(波高为75～130mm)、中波板(波高为40～70mm)与低波板(波高为14～28mm)。当采用压型钢板作为屋面板时，可以按照其荷载、钢板厚度、支承条件、最大允许檩距选择合适截面。2

3、.2檩条2.2.1檩条的截面形式1.实腹式檩条实腹式檩条包括热轧型钢、焊接轻型型钢和冷弯薄壁型钢。常用作檩条的热轧型钢有工字钢和槽钢。其中又分为普通和轻型两种。2.格构式檩条(1)平面桁架式(2)空间桁架式3.檩条截面尺寸2.2.2檩条荷载和内力分析1.檩条荷载(1)永久荷载(恒荷载)永久荷载包括屋面材料重量(包括防水层、保温或隔热层等)、支撑及檩条和悬挂物自重。(2)可变荷载(活荷载)变荷载包括屋面均布活荷载、雪荷载和积灰荷载(3)风荷载(4)荷载组合2.檩条内力分析设置在屋架弦杆上的檩条在垂直

4、于水平面的均布荷载作用下，沿截面两个形心主轴方向都有弯矩作用，属于双向受弯构件。在内力分析时，首先要把均布荷载p分解为沿截面形心主轴方向的荷载分量，然后分别计算两个方向的内力。(1)荷载分量px和py计算(2)檩条的内力计算2.2.3檩条截面选择1.强度计算2.整体稳定计算3.变形计算2.2.4檩条布置、连接与构造1.檩条在屋架上的布置(1)为使屋架的上弦杆不产生弯矩，檩条宜位于屋架上弦节点处。(2)檩条的截面均宜垂直于屋面坡度。(3)屋脊处应采用双檩方案，沿屋脊两侧各布置一道檩条。2.檩条与屋面板的

5、连接压型钢板、瓦楞铁和石棉瓦应与檩条可靠连接，以保证屋面能起阻止檩条侧向失稳和扭转的作用，这对一般不需验算整体稳定性的檩条尤为重要。檩条与压型钢板屋面的连接，宜采用带橡胶垫圈的自攻螺丝。3.檩条与屋架的连接檩条端部与屋架的连接应能阻止檩条端部截面的扭转，以增强其整体稳定性。檩条可通过檩托与屋架连接，檩托可用角钢和钢板做成，檩条与檩托的连接螺栓不应少于2个，并沿檩条高度方向布置。设置檩托的目的是为了阻止檩条在支座处发生扭转变形和倾覆。4.檩条的拉条和撑杆(1)拉条的设置(2)撑杆的设置(3)拉条和撑杆

6、的连接2.3屋盖支撑2.3.1屋盖支撑的种类和作用1.横向支撑横向支撑的作用是保证弦杆的侧向稳定性，传递作用在房屋山墙上的纵向水平风荷载。2.纵向支撑其作用是：与横向支撑一起形成水平刚性盘，增加房屋的整体刚度；在吊车横向制动力作用下使框架起空间作用，可减轻受荷较大的框架所受水平荷载和产生的水平变形；当有托架时，可保证托架的侧向稳定性。3.垂直支撑其作用是：保持屋架侧向的几何稳定性；下弦无横向支撑时，作为下弦系杆的支点；传递山墙所受纵向风荷载等至屋架支柱；保证吊装屋架时的稳定和安全。4.系杆系杆可作为这

7、些屋架上、下弦杆的侧向支撑点。屋盖支撑系统的作用，可归纳为以下几点:①保证屋盖的几何稳定性；②保证屋盖结构在水平面内整体刚度和空间整体性；③为弦杆提供侧向支承,减小弦杆平面外计算长度；④保证结构安装时的稳定。2.3.2布置要求1.横向支撑2.纵向支撑3.垂直支撑4.系杆2.3.3截面设计屋盖支撑受力很小，一般不必计算，按长细比要求选择截面。支撑中的交叉斜杆按拉杆设计，容许长细比取400，可采用单角钢截面，对有张紧装置的交叉斜杆也可采用直径为16mm或20mm的圆钢截面。与交叉斜杆相连或相邻的水平竖杆、纵

8、向水平支撑的弦杆、垂直支撑的弦杆及竖杆、垂直支撑中非交叉斜杆形式的腹杆，均按压杆设计，容许长细比取200，可采用两个角钢组成的十字形或T形截面。2.3.4连接的构造要求1.上弦支撑与屋架的连接节点2.下弦支撑与屋架的连接节点3.垂直支撑与屋架的连接节点2.4屋架2.4.1屋架的形式和主要尺寸屋架的选型需考虑以下几个因素：1.满足使用要求2.受力合理3.综合经济效果好2.4.2荷载1.永久荷载永久荷载也称恒荷载，包