第8章 鋼桁架與屋蓋結(jié)構(gòu)

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1、『導(dǎo)學(xué)提示』本章著重講述屋蓋結(jié)構(gòu)的形式；屋蓋支撐的作用、構(gòu)造與布置；屋架選型的原則；屋架的荷載清理和荷載效應(yīng)（內(nèi)力）組合；屋架桿件的截面設(shè)計(jì)；屋架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和屋架施工圖的繪制方法。本章導(dǎo)學(xué)第8章鋼桁架與屋蓋結(jié)構(gòu)『關(guān)鍵知識(shí)』1.屋蓋支撐的種類和布置；2.鋼屋架的設(shè)計(jì)步驟?！褐攸c(diǎn)講解』1.屋蓋支撐的種類和布置；2.鋼屋架的設(shè)計(jì)步驟。『難點(diǎn)解析』1.鋼屋架的設(shè)計(jì)步驟?！罕菊乱蟆?.了解鋼桁架及屋蓋結(jié)構(gòu)的組成及應(yīng)用2.掌握屋蓋支撐的種類和布置；3.掌握鋼屋架的設(shè)計(jì)步驟；4.掌握普通鋼屋架的設(shè)計(jì)實(shí)例。8.1鋼桁架與屋蓋結(jié)構(gòu)的組成及

2、應(yīng)用8.1.1鋼桁架的組成及應(yīng)用圖8.1兩向正交正放交叉桁架體系網(wǎng)架鋼桁架是指由軸心受力構(gòu)件（拉桿和壓桿）相互連接組成的格構(gòu)式構(gòu)件，用以承受橫向荷載和跨越較大的空間。8.1.2屋蓋的組成及應(yīng)用1.常見(jiàn)的屋蓋結(jié)構(gòu)形式常用的鋼屋蓋結(jié)構(gòu)形式有平面桿系結(jié)構(gòu)、空間桿系結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)等。（1）平面桿系結(jié)構(gòu)1）桁架2）拱拱在大跨度屋蓋中經(jīng)常采用，特別是當(dāng)建筑物要求墻體與屋頂連成一體時(shí)，落地拱尤為適用。拱在豎向均布荷載作用下，基本上處于受壓狀態(tài)，適合于以鋼筋混凝土之類的材料制成。但在大跨度時(shí)，往往做成格構(gòu)式鋼拱。3）門式鋼架大跨度

3、的門式剛架大多采用鋼結(jié)構(gòu)，當(dāng)跨度達(dá)50～60m時(shí)，可以做成實(shí)腹式，跨度更大時(shí)，就應(yīng)做成格構(gòu)式。（a）正放四角錐網(wǎng)架（b）六角錐網(wǎng)架（錐尖向下）（2）空間桿系結(jié)構(gòu)1）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)2）立體桁架立體桁架是由平面桁架演變而來(lái)，常用的做法是把單根的上弦或下弦分成兩根，使桁架的橫截面成為倒三角形或正三角形。圖8.6立體桁架（成都雙流機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓）3）網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)（3）懸索結(jié)構(gòu)（4）膜結(jié)構(gòu)2.平面桁架鋼屋蓋的組成及應(yīng)用根據(jù)屋蓋結(jié)構(gòu)有無(wú)檁條，可將屋蓋結(jié)構(gòu)分為無(wú)檁屋蓋和有檁屋蓋。（1）無(wú)檁屋蓋－一般用于預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板等重型屋面，將屋面板直接放

4、在屋架或天窗架上。（2）有檁屋蓋－常用于輕型屋面材料的情況。如壓型鋼板、壓型鋁合金板、石棉瓦、瓦楞鐵皮等。補(bǔ)充屋面材料敷設(shè)鋼筋法是鋼結(jié)構(gòu)屋面板安裝的基本方法，它通過(guò)每塊板板端接合處焊在鋼梁或鋼檁條上的穿筋壓片限定板位，且通過(guò)板縫灌漿固定板材的拉結(jié)鋼筋，從而可靠地將屋面板安裝在鋼梁或鋼檁條上。8.2屋蓋支撐8.2.1屋蓋支撐的作用（1）保證屋蓋結(jié)構(gòu)的空間幾何穩(wěn)定性即幾何形狀不變。平面桁架能保證屋架平面內(nèi)的幾何穩(wěn)定性，支撐系統(tǒng)則保證屋架平面外的幾何穩(wěn)定性。（2）保證屋蓋結(jié)構(gòu)的空間剛度和空間整體性。屋架上弦和下弦的水平支撐與屋架

5、弦桿組成水平桁架，屋架端部和中部的垂直支撐則與屋架豎桿組成垂直桁架，無(wú)論桁架結(jié)構(gòu)承受豎向或縱、橫向水平荷載，都能通過(guò)一定的桁架體系把力傳向支座，只發(fā)生較小的彈性變形，即有足夠的剛度和整體性。（3）為屋架弦桿提供必要的側(cè)向支承點(diǎn)。水平支撐和垂直支撐桁架的節(jié)點(diǎn)以及由此延伸的支撐系桿都成為屋架弦桿的側(cè)向支承點(diǎn)，從而減小弦桿在桁架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度，保證受壓弦桿的側(cè)向穩(wěn)定，并使受拉下弦不會(huì)在某些動(dòng)力荷載作用下（如吊車運(yùn)行時(shí)）產(chǎn)生過(guò)大的振動(dòng)。（4）承受并傳遞水平荷載。水平荷載包括縱向和橫向水平荷載，例如風(fēng)荷載、吊車的水平制動(dòng)力、振動(dòng)荷

6、載、地震作用等，最后都通過(guò)支撐體系傳到屋架支座。（5）保證結(jié)構(gòu)安裝時(shí)的穩(wěn)定且便于安裝。屋蓋的安裝工作一般是從房屋溫度區(qū)段的一端開(kāi)始的，首先用支撐將兩相鄰屋架連系起來(lái)組成一個(gè)基本空間穩(wěn)定體，在此基礎(chǔ)上即可順序進(jìn)行其他構(gòu)件的安裝。8.2.2屋蓋支撐的類型和布置屋蓋支撐系統(tǒng)可分為：橫向水平支撐、縱向水平支撐、垂直支撐和系桿。1.上弦橫向水平支撐在各屋架上弦桿所在平面沿房屋橫向設(shè)置的支撐稱為上弦橫向水平支撐。2.下弦橫向水平支撐---在各屋架下弦桿所在平面沿房屋橫向設(shè)置的支撐稱為下弦橫向水平支撐。一般情況均應(yīng)設(shè)置下弦橫向水平支撐。

7、下弦橫向水平支撐應(yīng)與上弦橫向水平支撐設(shè)在同一柱間，以形成空間穩(wěn)定體系。3.下弦縱向水平支撐---當(dāng)房屋內(nèi)設(shè)有托架，或有較大噸位的重級(jí)、中級(jí)工作制的橋式吊車，或有壁行吊車，或有鍛錘等大型振動(dòng)設(shè)備，以及房屋較高、跨度較大，空間剛度要求高時(shí)，均應(yīng)在屋架下弦(三角形屋架可在上弦或下弦)端節(jié)間設(shè)置縱向水平支撐。下弦縱向水平支撐與下弦橫向水平支撐形成閉合框，加強(qiáng)了屋蓋結(jié)構(gòu)的整體性并提高房屋縱、橫向的剛度。4.垂直支撐---垂直于地面并垂直于屋架平面的支撐體系稱為垂直支撐。所有房屋中均應(yīng)設(shè)置垂直支撐。梯形屋架在跨度L≤30m，三角形屋架

8、在跨度L≤18m時(shí)，可僅在跨度中央設(shè)置一道垂直支撐，當(dāng)跨度大于上述數(shù)值時(shí)宜在跨度1/3附近或天窗架側(cè)柱處設(shè)置兩道。屋架的垂直支撐與上、下弦橫向水平支撐應(yīng)盡量布置在同一柱間，以確保屋蓋結(jié)構(gòu)為幾何不變體系。5.系桿---不設(shè)橫向支撐的其它屋架，其上下弦的側(cè)向穩(wěn)定性由與橫向支撐節(jié)點(diǎn)相連的系桿來(lái)保證。能承受拉力