第24章--鋼屋蓋

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1第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)

224.1鋼屋蓋的組成及特點(diǎn)第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)一、鋼屋蓋的組成鋼屋蓋主要是由屋面、屋架、檁條、托架和天窗架等構(gòu)件組成。根據(jù)屋面材料和屋面結(jié)構(gòu)布置情況的不同，鋼屋蓋可分為有檁屋蓋結(jié)構(gòu)體系和無檁屋蓋結(jié)構(gòu)體系。

3第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)1．有檁屋蓋結(jié)構(gòu)體系圖24-1有檁屋蓋結(jié)構(gòu)體系

4第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)有檁屋蓋結(jié)構(gòu)體系（圖24-1）中，一般用于輕型屋面材料情況，如壓型鋼板、壓型鋁合金板、石棉瓦、瓦楞鐵皮等。需擱設(shè)置檁條，檁條一般支承在屋架上。屋架間距通常為6m；當(dāng)柱距大于或等于12m時(shí)，則設(shè)托架支承中間屋架。一般適用于較陡的屋面坡度以便排水，常用坡度為1：2~1：3。有檁體系屋蓋可供選用的屋面材料種類較多，屋架間距和屋面布置較靈活，自重輕，用料省，運(yùn)輸和安裝較輕便，但構(gòu)件的種類和數(shù)量多，構(gòu)造較復(fù)雜。

5第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)2．無檁屋蓋結(jié)構(gòu)體系無檁屋蓋結(jié)構(gòu)體系（圖24-2）中，當(dāng)采用預(yù)應(yīng)力大型屋面板或加氣鋼筋混凝土板時(shí)，屬普通鋼屋蓋；當(dāng)采用壓型鋼板、太空板做屋面板時(shí)，屬輕型鋼屋蓋結(jié)構(gòu)。無檁體系屋蓋屋面構(gòu)件的種類和數(shù)量少，構(gòu)造簡單，安裝方便，施工速度快，且屋蓋剛度大，整體性能好；但自重大（壓型鋼板和太空板除外），常要增大屋架桿件的和下部結(jié)構(gòu)的截面，對(duì)抗震也不利。一般常用于較小的屋面坡度1：8~1：12。在選用屋蓋結(jié)構(gòu)體系時(shí)，應(yīng)全面考慮房屋的使用要求、受力特點(diǎn)、材料供應(yīng)情況以及施工和運(yùn)輸條件等，以確定最佳方案。

6第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)圖24-2無檁屋蓋結(jié)構(gòu)體系

7第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)3．天窗架形式在工業(yè)建筑中，為了滿足采光和通風(fēng)等要求，常需在屋蓋上設(shè)置天窗。天窗的形式有縱向天窗、橫向天窗和井式天窗三種。后兩種天窗的構(gòu)造較為復(fù)雜，較少采用。最常用的是沿房屋縱向在屋架上設(shè)置天窗架（圖24-3），該部分的檁條和屋面板由屋架上弦平面移到天窗架上弦平面，而在天窗架側(cè)柱部分設(shè)置采光窗。天窗架支承于屋架之上，將荷載傳遞到屋架。圖24-3天窗架的形式（a、d）多豎桿式；（b）三鉸拱式；（c、e）三支點(diǎn)式

8第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)4．托架形式在工業(yè)建筑中的某些部位，常因放置設(shè)備或交通運(yùn)輸要求而需局部少放一根或幾根柱。這時(shí)該處的屋架就需支承在專門設(shè)置的托架上（圖24-4）。托架兩端支承于相鄰的柱上，托架跨中承受中間屋架的反力。鋼托架一般做成平行弦桁架，其跨度不一定大，但所受荷較重。鋼托架通常做在與屋架大致同高度的范圍內(nèi)，中間屋架從側(cè)面連接于托架的豎桿，構(gòu)造方便且屋架和托架的整體性、水平剛度和穩(wěn)定性都好。

9第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)圖24-4托架支承中間屋架

10第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)二、輕鋼屋蓋的特點(diǎn)及應(yīng)用輕鋼屋蓋一般指采用輕型屋面和輕型鋼屋架而形成的屋蓋結(jié)構(gòu)，它具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐火、保溫、隔熱、抗震等性能，同時(shí)構(gòu)造簡單、施工方便，并能工業(yè)化生產(chǎn)。輕型鋼屋架與普通鋼屋架本質(zhì)上無多大差別,兩者在設(shè)計(jì)方法、原則相同，只是輕型鋼屋架的桿件截面尺寸較小，連接構(gòu)造和使用條件等稍有不同。與普通鋼屋蓋結(jié)構(gòu)相比，結(jié)構(gòu)自重減輕20～30%，經(jīng)濟(jì)效果較好（用鋼量一般為8～15kg/m2，接近于相同條件下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的用鋼量。廣泛應(yīng)用于跨度不大，吊車起重量不大的工業(yè)與民用房屋中。

1124.2輕鋼屋架簡介第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)一、輕鋼屋架結(jié)構(gòu)形式輕型鋼屋架按結(jié)構(gòu)形式按外形可分為三角形屋架、三鉸拱屋架、梭形屋架、梯形屋架；按所用材料可分為圓鋼、小角鋼、熱軋T型鋼、熱軋H型鋼和薄壁型鋼屋架。常用的輕型屋架有：三角形角鋼屋架、三角形方管屋架、三角形圓管屋架、三鉸拱屋架、棱形屋架、梯形屋架等六種。屋面有斜坡屋面和平坡屋面兩種。斜坡屋面常為有檁屋蓋體系，采用三角形屋架和三鉸拱屋架，平坡屋面多為無檁屋蓋體系，采用梭形屋架和梯形屋架。

12第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)1.三角形屋架（1）屋架的外形及腹桿的布置三角形屋架可分為：一般三角形屋架a上折式三角形屋架b下折式三角形屋架c圖24-5三角形屋架結(jié)構(gòu)形式

13第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)一般三角形屋架雖然具有受力不夠合理的情況，但由于其構(gòu)造簡單、制作方便，有利于支撐的設(shè)置，故工程中采用較多。一般三角形屋架按腹桿的布置可歸納為芬克式、斜桿式和人字式三大類，如圖24-6為常用的腹桿布置形式。圖24-6一般三角形屋架腹桿布置形式

14第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)芬克式屋架〔圖24-6（a）、（b）〕，腹桿以等腰三角形再分，短桿受壓，長桿受拉，受力合理，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡單，且屋架可以拆成三部分，便于運(yùn)輸。因此是三角形屋架中較經(jīng)濟(jì)和常用的一種形式。單斜式屋架〔圖24-6（c）〕，斜桿受壓，豎桿受拉，與相應(yīng)的芬克式屋架相比，壓桿長度增大近一倍，受力不合理，經(jīng)濟(jì)效果不好。這種形式在鋼屋架中采用較少，適用于鋼木組合屋架。人字式屋架〔圖24-6（d）〕，便于布置吊頂龍骨和下弦支撐的優(yōu)點(diǎn)，且腹桿與弦桿的夾角較適宜，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造較合理。通常用于屋面坡度較陡的有檁體系屋蓋，屋面材料為波形石棉瓦、瓦楞鐵或短尺壓型鋼板，屋面坡度為1/3～1/2.5，跨度一般為9～18m，柱距6m，吊車噸位一般不超過5t，如超出上述范圍，設(shè)計(jì)中宜采取適當(dāng)?shù)拇胧?，如增?qiáng)支撐系統(tǒng)、加強(qiáng)屋面剛度等。

15第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)2．三鉸拱屋架（1）外形及桿件布置三角拱屋架由兩根斜梁和一根水平拱拉桿組成，斜梁的截面形式可分為平面桁架式和空間桁架式兩種（圖24-7）。斜梁為平面桁架式的三角拱屋架，桿件較少，受力簡單明確，制造簡單，但側(cè)向剛度較差，適用于跨度較小的屋蓋，斜梁截面高度與斜梁長度的比值不得小于1/8；斜梁為空間桁架式的三角拱屋架，桿件較多，制造較費(fèi)工，但側(cè)向剛度較大，適用于跨度較大的屋蓋。為保證空間桁架式斜梁的整體穩(wěn)定性，斜梁截面高度與斜梁長度的比值不得小于1/8，斜梁截面寬度與斜梁截面高度的比值不得小于2/5。圖24-7三鉸拱屋

16第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)（2）特點(diǎn)和適用范圍三角拱屋架的特點(diǎn)是桿件受力合理，斜梁的腹桿長度短，一般為0.6～0.8m，可以充分利用圓鋼和小角鋼，節(jié)約鋼材。三角拱屋架拱拉桿比較柔細(xì)，不能承壓，并且無法設(shè)置垂直支撐和下弦水平支撐，整個(gè)屋蓋結(jié)構(gòu)的剛度較差。同時(shí)，由于在風(fēng)吸力作用下拱拉桿可能受壓，故用于開敞式房屋或風(fēng)荷載較大的房屋時(shí)，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的驗(yàn)算并慎重對(duì)待，近年來應(yīng)用極少。主要用于跨度l≤18m，具有起重量Q≤5t輕、中級(jí)工作制橋式吊車，且無高溫、高濕和強(qiáng)烈侵蝕性環(huán)境的房屋，以及中小型倉庫，農(nóng)業(yè)用溫室，商業(yè)售貨棚等的屋蓋。

17第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)3．梭形屋架（1）外形及桿件布置圖24-8梭形屋架梭形屋架（圖24-8）因其外形而得名，是由兩片平面桁架組成的空間桁架。屋架的截面形式有正三角形和倒三角形兩種，圖24-8為正三角形。這種屋架的外形與簡支梁在均布荷載作用下的彎矩圖接近，使屋架下弦桿各節(jié)間的內(nèi)力分布趨于均勻，克服了梯形屋架和三角形屋架下弦桿各節(jié)間內(nèi)力差較大的缺點(diǎn)。腹桿采用等節(jié)間距離，變高度的V形腹桿，在其中部設(shè)水平矩形箍，以減小桿件的計(jì)算長度。矩形箍對(duì)梭形屋架的受壓腹桿起著極其重要作用，它不僅增加腹桿的穩(wěn)定，也提高了整個(gè)屋架的承載力。

18第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)（2）特點(diǎn)和適用范圍梭形屋架多用于無檁結(jié)構(gòu)，屋面材料一般采用鋼筋混凝土槽形板和加氣混凝土板。梭形屋架的用鋼量較其它類型的屋架略高一些，為7～12kg/m2，但由于不設(shè)檁條和支撐系統(tǒng)，以屋面系統(tǒng)的總用鋼量來說是不高的，膽但節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜，制造較費(fèi)工。適用于中小型工業(yè)與民用建筑，一般多用于跨度為9～15m，柱距為3～4.2m的建筑。

19第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)4．平坡梯形屋架（1）屋架的外形及桿件布置外形采用梯形，與受彎構(gòu)件的彎矩圖形比較接近。按腹桿的布置的不同，可分為分人字式、單斜式和再分式（圖24-9）三種。人字式按支座斜桿與弦桿組成的支承點(diǎn)在下弦或在上弦分為下承式和上承式兩種〔圖24-9（a）、（b）〕。一般情況下與柱剛接時(shí)采用下承式；與柱鉸接時(shí)采用上承式與下承式均可。由于下承式使排架柱計(jì)算高度減小又便于在下弦設(shè)置屋蓋縱向水平支撐，故以往多采用之，但上承式使屋架重心降低，支座斜腹桿受拉，且給安裝帶來很大的方便，近年來逐漸推廣使用。當(dāng)桁架下弦要做天棚時(shí)，需設(shè)置吊桿或者單斜式腹桿〔圖24-9（c）〕。當(dāng)上弦節(jié)間長度為3m，而大型屋面板寬度為1.5m時(shí)，可采用再分式腹桿〔圖24-9（d）〕，使節(jié)間為1.5m，以避免上弦承受局部彎矩，用料經(jīng)濟(jì)，但節(jié)點(diǎn)和腹桿數(shù)量增多，制造費(fèi)工，故仍有采用較大節(jié)間3m使上弦承受節(jié)間的荷的做法，雖然構(gòu)造較簡單，但用鋼量增多，一般很少采用。

20第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)（2）屋架特點(diǎn)和適用范圍24-9平坡梯形屋架梯形屋架屬無檁體系，弦桿受力較為均勻，且腹桿較短，受力合理，屋面坡度較為平緩，是目前無檁體系的工業(yè)廠房屋蓋中應(yīng)用最廣的屋蓋形式。

21第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)二、輕鋼屋架桿件截面形式選擇鋼屋架材料時(shí)，要考慮構(gòu)造簡單、施工方便、取材容易、方便連接等，并盡可能增大屋架的側(cè)向剛度。對(duì)軸心受力構(gòu)件宜使桿件在屋架平面內(nèi)和平面外的長細(xì)比接近。在工程實(shí)踐中，一般采用如下幾種截面形式：(1)采用雙角鋼組成的T形截面或十字形截面（圖24-10）。受力較小的次要桿件可采用單角鋼。角鋼屋架構(gòu)造簡單，取材容易，在工業(yè)廠房中得到廣泛應(yīng)用。雙角鋼截面是三角形屋架桿件的主要截面形式。因雙角鋼桿件與桿件之間需用節(jié)點(diǎn)板和填板相連，以保證兩個(gè)角鋼能共同受力。存在用鋼量大，角鋼背之間抗腐蝕性能較差等缺陷。小角鋼（小于L45×4或L56×36×4）在三角形屋架、平坡梯形屋架中采用較多。圖24-10角鋼桿件截面形式

22第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)（2）采用熱軋T型鋼截面(圖24-11)。主要用于梯形屋架，可以省去節(jié)點(diǎn)板，用鋼經(jīng)濟(jì)(節(jié)約鋼材大約10%)，用工量少(省工15%～20%)。易于涂油漆且提高抗腐蝕性能，延長其使用壽命，降低造價(jià)（約16%～20%)。熱軋T型鋼的應(yīng)用，為采用T型鋼代替角鋼提供了技術(shù)保證條件，并逐步有代替角鋼的趨勢。（3）采用H型鋼截面(圖24-12)。在大跨度屋架中，如平坡梯型屋架的主要桿件多選取用熱軋H型鋼或高頻焊接輕型H型鋼，用作屋架上弦桿時(shí)，能承受較大內(nèi)力，如平坡梯型輕鋼屋架的上、下弦桿。圖24-11T型截面圖24-12H型截面

23第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)（4）采用冷彎薄壁型鋼截面(圖24-13)。冷彎薄壁型鋼，是一種經(jīng)濟(jì)型材，截面比較開展，截面形狀合理且多樣化。它與熱軋型鋼相比同樣截面積時(shí)具有較大的截面慣性矩、抵抗矩和回轉(zhuǎn)半徑等，對(duì)受力和整體穩(wěn)定有利。圖24-13冷彎薄壁型鋼薄壁型鋼中的鋼管，有方管和圓管兩種類型（圖24-14），截面具有剛度大、受力性能好、構(gòu)造簡單等優(yōu)點(diǎn)，宜優(yōu)先采用。如三角形屋架、平坡梯形屋架等多采用。圖24-14薄壁型鋼管截面

24第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)（5）采用圓鋼截面。圓鋼截面較小，鋼材、構(gòu)件和連接的缺陷（初彎曲、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和受力偏心、焊接缺陷、尺寸負(fù)公差等）對(duì)受力影響較大，以及雙圓鋼截面時(shí)，兩根圓鋼的松緊常有較多的差異，故桿件和連接強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值比一般鋼結(jié)構(gòu)降低。由于圓鋼的截面不舒展，回轉(zhuǎn)半徑小，所以穩(wěn)定承載力低，因此不宜用做受壓弦桿和受壓端斜桿。桿件截面的最小厚度（或直徑）建議不小于表24-1中的數(shù)值。

25第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)三、輕鋼屋架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造本章只介紹三角形角鋼屋架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，其它屋架不作介紹。角鋼屋架的桿件是采用節(jié)點(diǎn)板互相連接，各桿件內(nèi)力通過各自的桿端焊縫傳至節(jié)點(diǎn)板，并匯交于節(jié)點(diǎn)中心而取得平衡。節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)應(yīng)做到傳力明確、可靠、構(gòu)造簡單、制造和安裝方便等。1．桁架桿件的定位軸線是截面重心線（圖24-15），以避免桿件偏心受力（角鋼的形心位置可直接從角鋼表中查出）。但因角鋼的形心與肢背的距離不是整數(shù)，為了制造上的方便，將此距離調(diào)整成5mm的倍數(shù)。如果弦桿截面有變化時(shí)，使角鋼背平齊，取兩條形心線的中線為桁架軸線，并調(diào)整為5mm的倍數(shù)。圖24-15桿件軸線位置

26第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)2．節(jié)點(diǎn)板尺寸及要求在同一榀屋架中，所有中間節(jié)點(diǎn)板均采用同一種厚度，支座節(jié)點(diǎn)板由于受力大且很重要，厚度比中間的增大2mm。梯形屋架根據(jù)腹桿最大內(nèi)力，三角形屋架根據(jù)弦桿最大內(nèi)力來確定。端斜桿最大內(nèi)力設(shè)計(jì)值（KN）≤150160~300310~400中間節(jié)點(diǎn)板厚度（mm）6810支座節(jié)點(diǎn)板厚度（mm）81012表24-2Q235節(jié)點(diǎn)板厚度參照表

27第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)板形狀根據(jù)腹桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫布置確定。形狀應(yīng)大致規(guī)整，盡量有兩邊平行，使切割邊最小；應(yīng)優(yōu)先采用矩形、平行四邊形或直角梯形，至少應(yīng)有兩邊平行或有一個(gè)直角，以減少加工時(shí)鋼材損耗和便于切割（圖24-16）。節(jié)點(diǎn)的長和寬宜取為5mm的倍數(shù)。圖24-16節(jié)點(diǎn)板的切割（陰影部分表示切割余料）（a）矩形；（b）梯形；（c）平行四邊形；（d）有一直角的四邊形

28第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)當(dāng)節(jié)點(diǎn)處只有單根斜桿與弦桿相交時(shí)，節(jié)點(diǎn)板應(yīng)采用圖24-17所示圖形沿焊縫方向應(yīng)多留約為10mm的長度以考慮施焊時(shí)的“焊口”，垂直于焊縫長度方向應(yīng)留出10～15mm的焊縫位置。節(jié)點(diǎn)板的邊緣與軸線的夾角不小于30°，但應(yīng)具有不小于1：4的坡度，使桿內(nèi)力在節(jié)點(diǎn)板中有良好的擴(kuò)散，以改善節(jié)點(diǎn)板的受力情況。圖24-17單相腹桿的節(jié)點(diǎn)

29第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)3．桿件填板的設(shè)置雙角鋼T形或十字形截面是組合截面，應(yīng)每隔一定間距在兩角鋼間放置填板（圖24-18），以保證兩個(gè)角鋼能共同受力。填板的厚度同節(jié)點(diǎn)板的厚度，寬度一般為40~60mm；其長度對(duì)雙角鋼T形截面可伸出角鋼肢背和角鋼肢尖各10~20mm，十字形截面比角鋼肢縮進(jìn)10~20mm；角鋼與填板通常用5mm側(cè)焊或圍焊的角焊縫連接。，圖24-18角鋼屋架桿件填板（單位mm）

30第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)，

31第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)4．角鋼的切削圖24-19角鋼的切削一般采用垂直桿件軸線的直切，但有時(shí)為了減小節(jié)點(diǎn)板尺寸，使節(jié)點(diǎn)緊湊，也可采用斜切的方法，但不允許切割角鋼背（圖24-19）。

32第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)5．腹桿與弦桿或腹桿與腹桿桿件邊緣間的距離c腹桿與弦桿或腹桿與腹桿之間應(yīng)盡量靠近，以增加屋架的剛度。但各桿件之間仍需留出一定的空隙c（圖24-20），在焊接屋架中不宜小于20mm，相鄰角焊縫焊趾間凈距不小于5mm；在非焊接屋架中宜取不小于10mm。節(jié)點(diǎn)板應(yīng)伸出弦桿10～20mm，以便施焊。節(jié)點(diǎn)板可伸出上弦角鋼肢背10~15mm進(jìn)行貼角焊，也可縮進(jìn)5~10mm進(jìn)行槽焊。當(dāng)有檁屋蓋在檁條處需設(shè)短角鋼以支托檁條，就應(yīng)采用槽焊。圖24-20一般節(jié)點(diǎn)構(gòu)造

33第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)6．承受集中荷載的節(jié)點(diǎn)上弦作用有集中荷載的節(jié)點(diǎn)（圖24-21）。當(dāng)上弦角鋼較薄時(shí)，其外伸肢容易彎曲，可用水平板或加勁肋予以加強(qiáng)。為放置檁條或集中荷載下的水平板，可采用節(jié)點(diǎn)板不向上伸出或部分向上伸出的兩種作法。圖24-21（a）節(jié)點(diǎn)板不向上伸出方案。此時(shí)節(jié)點(diǎn)板在上弦角鋼背凹進(jìn)，采用槽焊縫焊接，于是節(jié)點(diǎn)板與上弦之間就由槽焊縫“K”和角焊縫“A”這兩種不同的焊縫傳力。節(jié)點(diǎn)板凹進(jìn)上弦肢背深度應(yīng)有（t/2+2）mm與t之間，t為節(jié)點(diǎn)板的厚度。圖24-21（b）節(jié)點(diǎn)板部分向上伸出方案。當(dāng)角焊縫“A”的強(qiáng)度不足時(shí)，常采用此方案，此時(shí)，開成肢尖的“A”與肢背的“B”兩條焊縫，由此來傳遞弦桿與節(jié)點(diǎn)板之間的力。圖24-21上弦有集中荷載的節(jié)點(diǎn)兩種作法

34第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)7．支座節(jié)點(diǎn)三角形屋架的支座節(jié)點(diǎn)一般采用圖24-22平板鉸接支座的形式。在節(jié)點(diǎn)下面有一支座底板與節(jié)點(diǎn)板垂直相連，用以固定屋架的位置，并把支座反力均勻地傳給鋼筋混凝土柱頂。此外，由于支座反力較大，節(jié)點(diǎn)板應(yīng)用加勁肋加強(qiáng)。為了安裝屋架和傳遞柱頂剪力，在鋼筋混凝土柱頂應(yīng)設(shè)置預(yù)埋錨栓，常用直徑為18～24mm，視屋架跨度不同而定。節(jié)點(diǎn)底板上開有錨栓孔，孔徑約為錨栓直徑的2倍，常用U型孔。當(dāng)屋架安裝定位后，在錨栓孔上應(yīng)設(shè)矩形小墊板圍焊固定。小墊板的常用邊寬為80～100mm，厚10～12mm，其孔徑比螺栓直徑大1～2mm。圖24-22（a）中的加勁肋較圖24-22（（b）為寬，對(duì)抵抗房屋的縱向地震作用或其他水平力較為有利。圖24-22三角形屋架支座節(jié)點(diǎn)

35第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)8．弦桿拼接當(dāng)角鋼長度不足或弦桿截面有改變以及屋架分單元運(yùn)輸時(shí)，弦桿經(jīng)常要拼接。工廠拼接，拼接點(diǎn)通常在節(jié)點(diǎn)范圍以外；工地拼接，拼接點(diǎn)通常在節(jié)點(diǎn)。圖24-23為桿件在節(jié)點(diǎn)范圍外的工廠拼接，圖24-24和圖24-25為下弦中央的工地拼接節(jié)點(diǎn)和屋脊工地拼接節(jié)點(diǎn)。

36第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)

3724.3網(wǎng)架結(jié)構(gòu)簡介第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是由多根桿件根據(jù)建筑體型的要求，按照一定規(guī)律進(jìn)行布置，通過節(jié)點(diǎn)連接起來的三維空間桿系結(jié)構(gòu)。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)根據(jù)外形可分為平板網(wǎng)架和曲面網(wǎng)架。平板網(wǎng)架稱為網(wǎng)架，曲面網(wǎng)架稱為網(wǎng)殼。圖24-26空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)

38第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)之所以能得到蓬勃發(fā)展、方興未艾，是由于它有著一般平面結(jié)構(gòu)無法比擬的特點(diǎn)。（1）空間工作，傳力途徑簡捷。（2）重量輕，用鋼量小，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好。（3）由于桿件之間的相互支撐作用，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)剛度大、整體性好、抗震性能好。（4）取材方便，一般采用Q235鋼或Q345鋼，桿件截面形式有鋼管和角鋼兩類，以鋼管居多，并且可以用小規(guī)格的桿件截面建造大跨度的建筑。（5）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)其桿件和節(jié)點(diǎn)規(guī)格統(tǒng)一，適宜定型化、商品化生產(chǎn)，施工安裝簡便，為提高工程進(jìn)度提供了有利的條件。（6）網(wǎng)架的平面布置靈活，屋蓋平整，有利于吊頂、安裝管道和設(shè)備。

39第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)一、鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的形式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)采用平面桁架和角錐體形式（圖24-27），近來又成功研究了三層網(wǎng)架。平面桁架網(wǎng)架桿件分為上弦桿、下弦桿和腹桿，主要承受拉力和壓力，目前我國的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)絕大部分采用板型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。圖24-27平面桁架系網(wǎng)架形式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)按支承形式的不同，可分為周邊支承和多點(diǎn)支承相結(jié)合的支承形式。周邊支承的網(wǎng)架可分成周邊支承在柱上或周邊支承在圈梁上兩類形式。周邊支承在柱上時(shí)，柱距可取成網(wǎng)格的模數(shù)，將網(wǎng)架直接支承在柱頂上，這種形式一般用于大、中型跨度的網(wǎng)架。周邊支承在圈梁上時(shí)，它的網(wǎng)格劃分比較靈活，適用于中小跨度的網(wǎng)架。

40第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)一、鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的形式多點(diǎn)支承的網(wǎng)架可分成四點(diǎn)支承或多點(diǎn)支承的網(wǎng)架：四點(diǎn)支承的網(wǎng)架，宜帶懸挑，一般懸挑出中間跨度的1/3。多點(diǎn)支承的連續(xù)跨懸挑出中間跨度的1/4，這樣可減少網(wǎng)架跨中彎矩，改善網(wǎng)架受力性能，節(jié)約鋼材。多點(diǎn)支承網(wǎng)架可根據(jù)使用功能布置支點(diǎn)，一般多用于廠房、倉庫和展覽廳等建筑。

41第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)1．網(wǎng)架結(jié)構(gòu)常用形式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)常用結(jié)構(gòu)形式、受力特點(diǎn)及適用范圍見表24-3所示(見教材P321頁)。2．其他形式網(wǎng)架除以上所述平面桁架系網(wǎng)架及角錐體網(wǎng)架兩大類外，還有三層網(wǎng)架及組合網(wǎng)架等結(jié)構(gòu)形式。（1）三層網(wǎng)架三層網(wǎng)架他全部三層和局部三層兩種形式，一般中等跨度的網(wǎng)架，可采用后者。因材料關(guān)系，內(nèi)力值受到限制的情況下采用局部三層網(wǎng)架會(huì)取得良好的效果。對(duì)大跨度的飛機(jī)庫或體育館則采用全部三層網(wǎng)架較為合理；三層網(wǎng)架對(duì)中、小跨度來說，因構(gòu)造復(fù)雜，一般不采用，近年來有些跨度超過50m網(wǎng)架也有采用的。（2）組合網(wǎng)架組合網(wǎng)架是指利用鋼筋混凝土屋面板代替網(wǎng)架上弦桿的一種結(jié)構(gòu)形式，它可使屋面板與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)共同工作，節(jié)約鋼材，改善網(wǎng)架受力性質(zhì)，是一種有很大發(fā)展前途的結(jié)構(gòu)形式。這種組合網(wǎng)架不但適用于屋蓋，更適用于樓蓋，因目前尚屬發(fā)展階段，應(yīng)用面有限。

42第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)二、網(wǎng)架主要尺寸的確定網(wǎng)格尺寸與屋面荷載、跨度、平面形狀、支承條件及設(shè)備管道等因素有關(guān)。屋面荷載較大、跨度較大時(shí)，網(wǎng)架高度應(yīng)選得大一些。平面形狀為圓形、正方形或接近正方形時(shí)，網(wǎng)架高度可取得小一些，狹長平面時(shí)，單向傳力明顯，網(wǎng)架高度應(yīng)大一些。點(diǎn)支承網(wǎng)架比周邊支承的網(wǎng)架高度要大一些。當(dāng)網(wǎng)架中有穿行管道時(shí)，網(wǎng)架高度要滿足要求。標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格多采用正方形，但也采用長方形，網(wǎng)格尺寸可?。?/6～1/20）L2，網(wǎng)架高度（也稱網(wǎng)架矢高）H可取（1/10～1/20）L2，L2為網(wǎng)架的短向跨度。表23-4給出了網(wǎng)格尺寸和網(wǎng)架高度的建議取值。網(wǎng)架的短向跨度L2（m）上弦網(wǎng)格尺寸網(wǎng)架高度H＜30（1/6～1/12）L2（1/10～1/14）L230～60（1/10～1/16）L2（1/12～1/16）L2＞60（1/12～1/20）L2（1/14～1/20）L2表24-4網(wǎng)格尺寸、網(wǎng)架高度的建議值

43第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)三、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的桿件截面形式1．網(wǎng)架桿件截面可采用普通型鋼和薄壁型鋼。當(dāng)有條件時(shí)應(yīng)優(yōu)先采用薄壁管形截面，各向同性，截面封閉，管壁薄，這樣能增大桿件的回轉(zhuǎn)半徑，對(duì)穩(wěn)定有利。2．桿件截面的最小尺寸應(yīng)根據(jù)網(wǎng)架跨度及網(wǎng)格尺寸大小確定，普通型鋼不宜小于∠45mm×3mm或∠56mm×36mm×3mm，鋼管不宜小于φ48mm×2mm。3．每個(gè)網(wǎng)架所選截面規(guī)格不宜過多，一般較小跨度網(wǎng)架以2～3種為宜，較大跨度也不宜超過6～7種。4．網(wǎng)架桿件材料通常選用Q235系列和Q345系列鋼材，這兩種材料的力學(xué)及焊接性能都好，材料質(zhì)穩(wěn)定。當(dāng)跨度或荷載較大時(shí)，宜采用Q345鋼，以減輕結(jié)構(gòu)自重，節(jié)約鋼材。

44第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)四、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的桿件節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)造1．焊接鋼板節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)起連接桿件、傳遞荷載的作用，因此，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)是網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。通常節(jié)點(diǎn)用鋼量占整個(gè)網(wǎng)架桿件用量的20％～25％。合理的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的安全性能、制作安裝、工程進(jìn)度和工程造價(jià)都有著直接的影響。焊接鋼板節(jié)點(diǎn)由十字節(jié)點(diǎn)板和蓋板組成，適用于連接型鋼桿件。十字節(jié)點(diǎn)板宜由二塊帶企口的鋼板對(duì)插焊成〔圖24-28（a）〕，也可由三塊鋼板焊成〔圖24-28（b）〕。有時(shí)為了增加節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度和剛度，也可以在十字節(jié)點(diǎn)板中心加設(shè)一段圓鋼管，將十字節(jié)點(diǎn)板直接焊于中心鋼管上，從而形成一個(gè)由中心鋼管加強(qiáng)的焊接鋼板節(jié)點(diǎn)〔（圖24-28（c）〕。

45第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)圖24-28焊接鋼板節(jié)點(diǎn)

46第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)2．焊接空心球節(jié)點(diǎn)焊接空心球節(jié)點(diǎn)（圖24-29），應(yīng)用歷史長，是目前應(yīng)用最廣泛的一種節(jié)點(diǎn)。它是由兩個(gè)半球?qū)付?。半球有冷壓和熱壓成型兩種方法。熱壓成型簡單，不需要很大的壓力，采用多；冷壓不僅需要很大的壓力，要求鋼材的材質(zhì)好，而且對(duì)模具的磨損也較大，目前很少采用。當(dāng)焊接空心球的直徑較大時(shí)，為了增加球體的承載力，可以在兩個(gè)半球的對(duì)焊處增加肋板，三者焊成整體。網(wǎng)架桿件通過角焊縫或?qū)雍缚p與空心球相連。圖24-29焊接空心球節(jié)點(diǎn)

47第24章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)3．螺栓球節(jié)點(diǎn)將網(wǎng)架桿件通過高強(qiáng)螺栓、套筒、螺釘或銷釘、錐頭、封板與實(shí)心鋼球連接起來的一種節(jié)點(diǎn)形式（圖24-30）。安裝拆卸方便，適用于工廠化生產(chǎn)。一般適用于大、中跨度網(wǎng)架，桿件最大拉力以不超過700KN，桿件長度以不超過3m為宜。圖24-30螺栓球節(jié)點(diǎn)

48本章結(jié)束第23章鋼屋蓋結(jié)構(gòu)