屋蓋組成及布置

1、屋 蓋 組 成 和 布 置無檁屋蓋1.形式和布置見圖 2.組成： 屋架、天窗架、支撐（水平支撐、垂直支撐）、大型屋面板3.傳力路線： 屋面荷載 大型屋面板 屋架（或天窗架）4.特點： 屋蓋剛度大、整體性好、施工方便，但自重大、抗震性能差?？捎糜谖菁芷露容^小的屋蓋。有檁屋蓋1.形式和布置見 圖圖2.組成： 輕質屋面板、檁條、拉條、支撐、屋架3.傳力路線： 屋面荷載 屋面板 檁條 屋架4.特點： 屋面材料輕，整體性、剛度差些，有拉條（甚至斜拉條、撐桿等）、構造較復雜。可用于屋架坡度較大的屋蓋。 拉條的作用:減小檁條的側向變形和扭轉，一般設在檁條腹桿受壓區(qū)域。 1.形式和布置見 圖2.組成： 輕質屋

2、面板（壓型鋼板）、檁條、隅撐、水平支撐、鋼架3.傳力路線： 屋面荷載 屋面板 檁條 鋼架4.特點： 輕質、耐火、保溫及防水性好，構造簡單、施工方便、工業(yè)化生產程度高（材料整齊地裝箱，現場猶如搭積木）。 屋 蓋 結 構 的 支 撐由屋架、檁條和屋面材料等構件組成的有檁屋蓋是幾何可變體系。屋架的受壓上弦雖然與檁條連接，但所有屋架的上弦有可能向同一方向以半波的形式鼓曲 （圖），使得上弦的計算長度為屋架的跨度，承載力下降。其次，屋架下弦雖是拉桿，但側向無聯系時，會引起較大的水平振動和變位，增加桿件和連接中的受力。此外端墻傳來的風荷載，僅靠屋架的弦桿承受和傳遞是不夠的。 故支撐設置有下列的作用： l 保

3、證結構的空間作用 l 增強屋架的側向穩(wěn)定 l 傳遞屋蓋的水平荷載 l 便于屋蓋的安全施工 屋 蓋 結 構 的 支 撐1.上弦橫向支撐 組成： 屋架上弦、斜向桿件、檁條、系桿 作用：保證屋架側向剛度和屋蓋的空間剛度，減小上弦在平面外計算長度，承受和傳遞端墻的風荷載。 布置：端部第一或第二開間。當布置在第二開間時，端屋架需與橫向支撐用系桿剛性連接，確保端屋架的穩(wěn)定和風荷載傳遞。（有時因天窗架從第二開間起設。） 橫向支撐間距大于60m時，中間增設。屋面為大型屋面板，且屋面板有三點與屋架上弦牢固連接時，可不設。但一般高空作業(yè)較難保證，還是設上弦橫向支撐，大型屋面板起系桿的作用。有天窗架時，上弦橫向支撐

4、仍需布置。 2.下弦支撐 下弦支撐包括下弦橫向支撐和下弦縱向支撐下弦橫向支撐 組成：屋架下弦桿、斜桿、系桿作用：山墻抗風柱的支點，承受并傳遞水平風荷載、懸掛吊車的水平力和地震引起的水平力，減小下弦的平面外計算長度，減小下弦的振動。布置：與上弦橫向支撐布置在同一開間，形成穩(wěn)定的空間體系。 屋架跨度大于18m時，屋架下弦設有懸掛吊車時，抗風柱支承在屋架下弦時，屋架下弦設通長縱向支撐時，宜設屋架下弦橫向支撐。下弦縱向支撐 組成：系桿、斜桿作用：增加屋蓋空間剛度，承受和傳遞吊車橫向水平制動力。布置：屋架兩邊，與橫向支撐形成封閉框。 有重級工作制吊車或起重量較大的中、輕工作制吊車時，有振動設備、屋架下弦

5、有吊軌、有托架時，房屋跨度較大、空間剛度要求較高時，均需設置下弦縱向水平支撐。3.豎向支撐組成：系桿、斜桿 作用：使相鄰屋架形成幾何不變的空間體系，保證側向穩(wěn)定。 布置位置：設有上弦橫向支撐的開間內，每隔45個開間布置一道。 布置原則: （1）梯形或平行弦屋架 無天窗，跨度l30m，布置在屋架兩端、跨度l/3處 （圖）。 有天窗、跨度l30m，布置在屋架兩端、跨中、天窗架兩端 （圖）。 有天窗、跨度l30m，布置在屋架兩端、跨度l/3處、天窗架兩端 （圖）。 （2）三角形屋架 跨度小于18m時，布置在屋架中間 （圖）。 跨度大于18m時，一般視具體情況布置兩道 （圖）。4.系桿作用：在無支撐的

6、開間處，保證屋架的側向穩(wěn)定，減小弦桿的計算長度，傳遞水平荷載。 系桿分剛性和柔性 布置： o 豎向支撐平面內設通長系桿。 o 水平橫向支撐設在第二開間時，端屋架需與第二榀屋架用剛性系桿連接，其余設置剛性或柔性系桿均可。 o 屋脊節(jié)點、屋架支座節(jié)點設置剛性系桿。 輕鋼支撐布置 橫向水平支撐： 端部或第二開間，橫向支撐區(qū)段長度不大于60m。 縱向水平支撐： 廠房內有較大的振動設備，廠房有較大的剛度要求時。 系桿： 檁條可兼作系桿。 支撐一般呈平行弦桁架，受力較小，按容許長細比和構造要求是： 拉桿： =400 壓桿： =200 當屋架下弦標高大于15m，基本風壓大于0.5kN/m2時，與抗風柱連接的

7、水平支撐承受和傳遞風荷載。 計算簡圖： 假定壓桿不起作用，變?yōu)殪o定桁架，簡化計算。 支撐連接的構造力求簡單，安裝方便。一般用M20粗制螺栓連接，桿件每端至少2個螺栓。 圓鋼作柔性支撐桿件時，采用花籃螺栓，將桿件張緊。 節(jié)點形式 鋼 檁 條實腹式檁條 形式 （圖）與屋架的連接方式 計算 簡圖 荷載計算 對x-x軸 qy=qcos 對y-y軸 qx=qsin q為線荷載。屋面均布活荷載的取值：不上人屋面：對壓型鋼板等輕質屋面，驗算屋面板和檁條時取0.5kN/m2，驗算屋架、剛架等承重結構時取0.3kN/m2，施工荷載較大時按實際情況取。上人屋面：按使用要求確定，但不小于1.5kN/m2。 檁條彎矩

8、 拉條設置情況剛度最大主平面的彎矩Mx剛度最大主平面的彎矩My 無拉條 一根拉條兩根拉條 強度 無拉條、一根拉條時，采用檁條跨中彎矩；有兩根拉條時，如跨中qyqx/3.5，采用跨度1/3處的彎矩。 撓度（只驗算垂直于屋面方向的撓度，以保證屋面平整） ，對無積灰的瓦楞鐵、石棉瓦； ，對壓型鋼板、有積灰的瓦楞板、石棉瓦及其它屋面。 整體穩(wěn)定性如果滿足：設置檁間拉條、屋面坡度1/7、屋面剛度較大且與檁條用焊縫或螺栓連牢時，可不作整體穩(wěn)定性驗算。否則需驗算 。 桁架式檁條 形式：平面桁架式、T形桁架式和空間桁架式 計算： 看作平面桁架，按結構力學方法計算桿件軸力。上弦還需考慮由均布荷載引起的局部彎矩。

9、 拉條的布置 作用：減小檁條的側向變形和扭轉，提高檁條承載力。 布置： o 檁條跨度46m時，至少跨中設一道拉條，L6m時，設兩道。o 屋面有天窗時，天窗兩側檁條間布置斜拉條和直撐桿。 構造：拉條用圓鋼，812mm，據檁距和荷載定；撐桿限制檁條的側向彎曲，其長細比按壓桿200。 普 通 鋼 屋 架 組成：角鋼、節(jié)點板焊接而成 特點：標準屋架，受力性能好，構造簡單，施工方便。 （1）屋架的外形及腹桿布置 三角形屋架：受力不均勻，剛度小，坡度大，排水好，用于中、小跨度輕屋面結構 梯形鋼屋架：外形與彎矩圖較接近，受力好，省材料 矩形鋼屋架：腹桿長度一致，桿件類型少，標準化、工業(yè)化程度高，主要用于托架

10、、支撐體系 （2）屋架主要尺寸 跨度：據工藝需要定，一般為3m模數，12、15、18、21、24、27、30、36m等(注意：柱中心距離) 高度：三角形 h（1/41/6）L 梯形 跨中 h（1/61/10）L端部 h1.62.2m（鉸接時） h1.82.4m（剛接時） 屋架上弦節(jié)間：據屋面材料定，盡可能使荷載直接作用在屋架節(jié)點上 （1）基本假定 屋架的節(jié)點為鉸接。 所有桿件的軸線平直且都在同一平面內匯交于節(jié)點的中心。 荷載都作用在節(jié)點上，且都在屋架平面內。 （2）屋架上的荷載和內力計算 永久荷載： 屋面材料、保溫層、防水層、吊車頂、檁條、支撐、屋架、天窗架等結構自重。 可變荷載： 屋面活荷載

11、、積灰荷載、雪荷載、風荷載、懸掛吊車荷載等。屋面活荷載與雪荷載不同時出現，取兩者中較大值計算。 荷載組合： o 永久荷載可變荷載 o 永久荷載半跨可變荷載 o 屋架、支撐和天窗架自重半跨屋面板重半跨屋面活荷載 軸力計算 附加彎矩 （圖） 桿件計算1.計算長細比 平面內 （圖） o 弦桿、支座斜桿、支座豎桿 L0x=L o 其它受壓腹桿 L0x=0.8L 平面外 o 弦桿L0y為橫向支撐點間的距離 o 腹桿 L0y=L “”、“”截面形式的桿件 L0=0.9L 側向支承點間距為2倍節(jié)間長度，且兩個節(jié)間弦桿內力不同，則弦桿在平面外的計算長度 ， 當L00.5L1時，取L0=0.5L1，N1為較大的

12、壓力，取“”，N2為較小的壓力或拉力，壓力取“”，拉力取“”。 芬克式屋架、再分式腹桿受壓桿件在平面外計算長度同上，平面內計算長度為節(jié)點長度L。 節(jié)點設計1.基本要求 (1）各桿件的形心線應盡量與屋架的幾何軸線重合，并交于節(jié)點中心，以避免由于偏心而產生節(jié)點附加彎矩。 (2）弦桿材料規(guī)格沿長度變化時，屋架軸線取在兩種材料的重心線中間，偏心不超過較大弦桿截面高度的5。 (3）偏心較大時，需計算偏心彎矩，將此彎矩分配于各桿： Mi所計算桿件承擔的彎矩 M 節(jié)點偏心彎矩，M（N1N2）e Ki所計算桿件的延剛度 Ki交于節(jié)點的各桿件延剛度之和 桿件按偏壓（拉）構件設計。 (4）上弦桿直接擱置大型鋼筋混

13、凝土屋面板時的加強方式。 (5）節(jié)點板形式簡單，應優(yōu)先采用矩形、梯形、平行四邊形，避免凹角。 (6）角鋼端部的切割一般垂直于它的軸線，可切去部分肢，但絕不允許垂直肢完全切去而留下平行的斜切肢。 (7）焊接或螺栓連接的屋架節(jié)點兩桿間最小距離要求。 （圖） (8）斜桿與弦桿連接，盡可能避免較大的偏心。 (9）節(jié)點板應有足夠的強度，厚度一般620mm，同一榀屋架所有節(jié)點板應采用同一厚度，節(jié)點板不能作為主要傳力桿件。施 工 圖 施工圖需明確：屋架幾何尺寸，各部分詳圖，相關尺寸，構件所用鋼材的鋼號、材料規(guī)格，連接材料的強度指標、規(guī)格，焊條型號，焊縫長度、厚度，防腐處理等。 比例：軸線圖與節(jié)點圖可取不同比

14、例，如軸線可用1:301:20，桿件截面和節(jié)點尺寸可用1:151:10，以使節(jié)點畫清楚些。 起拱：跨度較大的屋架，特別是荷載較大時，中間撓度較大，因此為確保安全使用和外部美觀，一般跨度大于等于24m的梯形屋架和跨度大于等于15m的三角形屋架，中間起拱約為跨度的1/500。 （圖） 施工圖設計分為施工設計和詳圖設計兩個階段，設計文件（圖紙）的名稱相應為施工圖和施工詳圖，施工圖是編制施工詳圖的依據，施工詳圖則是施工圖的深化和補充。 隨著國內鋼結構生產企業(yè)技術能力的提高，向國際慣用做法靠攏，施工圖由設計院完成，施工詳圖由生產企業(yè)的技術科完成。 鋼結構設計與施工、防腐蝕的關系 鋼結構的設計指導鋼結構的

15、施工與防腐蝕，但鋼結構的施工和防腐蝕又對設計提出相應的限制和要求。兩者的關系是相輔相成的。下圖表現了這種互相制約的關系。鋼 結 構 的 制 作制作特點（1）鋼結構工廠制作有恒定的工作環(huán)境；有剛度大、平整度高的鋼平臺作基準；有高效、精確的設備及工裝夾具。作業(yè)條件優(yōu)越，易于保證質量。 （2）鋼結構工廠制作的工藝標準較詳盡嚴格。 （3）鋼結構工廠制作利于實現機械化，自動化，生產效率高，勞動力成本低。 （4）鋼結構工廠制作不占用工地有效工期，有利于加快工程進度，提高投資效益。 制作依據 （1）設計文件 （2）國家及行業(yè)有關規(guī)范、規(guī)程 總體指導標準為鋼結構工程施工及驗收規(guī)范（GB5020595）、鋼結構

16、工程質量檢驗評定標準（GB5022195）。 （3）鋼結構制作單位根據設計圖和國家有關標準繪制加工零件圖、編制工藝卡。工人則根據加工零件圖和工藝卡制作。 制作流程：鋼結構制作基本流程圖 鋼結構制作工序說明： 1.材料檢驗：根據設計文件和規(guī)范要求檢驗主體材料及輔助材料的力學指標、化學成分、工藝性能、幾何尺寸及外形。 2.材料堆放：將合格的鋼材按品種、鋼號、規(guī)格分類堆放，墊平、墊高，防止積水和變形。 3.放樣：根據審核后的施工圖，以1:1的比例繪出零件實樣，并制作成輕而不易變形的樣板。放樣應根據工藝要求預留制作安裝時的加工余量。 4.材料矯正：通過外力和加熱作用，迫使已發(fā)生變形的鋼材反變形，以使材

17、料平直。 5.號料：以樣板為依據，在原材料上劃出實樣，并打上各種加工記號。 6.切割：將號料后的鋼板、型鋼按要求的形狀和尺寸下料。常用的切割方法有機械切割、氣割、等離子。7.成形：成形可分熱成形和冷成形兩大類。按具體成形目的又可分為彎曲、卷板、折邊和模壓四種成形方法。 8.邊緣加工：為消除切割造成的邊緣硬化而刨邊，為保證焊縫質量而刨或銑坡口，為保證裝配的準確及局部承壓的完善而將鋼板刨直或銑平，均為邊緣加工。邊緣加工分鏟、刨、銑、碳弧氣刨等多種方法。 9. 制孔：制孔分鉆孔和沖孔。鉆孔適用性廣，孔壁損傷小，孔的精度高。一般用鉆床。沖孔，但孔壁質量差，僅用于較薄鋼板上的次要連接孔，且孔徑須大于板厚

18、。 10. 裝配：裝配即將零件或半成品按施工圖要求裝配為獨立的成品構件。裝配的方法有地樣法，依型復制法，立裝、臥裝、胎模裝配法等。 11.焊接：用高溫使金屬的不同部分熔合為一體的方法即為焊接。鋼結構常用的焊接方法有電弧焊、電阻焊、電渣焊等。電弧焊又分手工焊、埋弧自動焊、氣體保護焊等。 12.后處理：包括矯正、打磨、消除焊接應力等。 13.輔助材料準備：包括螺栓、焊條的配套采購、運輸和檢驗。 14.總裝：在工廠將多個成品構件按設計要求的空間位置關系試裝成局部或整體結構，以檢驗各部分之間的連接狀況。 15.除銹：除銹是鋼結構防腐蝕的基本工序，現代鋼結構制造廠一般用大型拋丸機進行機械化除銹，效率高而

19、除銹徹底。少量鋼結構用噴砂或鋼絲刷除銹，前者粉塵污染較大，后者工效低且除銹不易徹底。 16.油漆：室內鋼結構一般均用噴漆和刷漆防腐蝕。在工廠噴刷底漆，安裝完畢后在工地刷面漆。 17.庫存：生產并檢驗、包裝完畢的鋼結構構件若不能馬上運出則應入庫堆放，等待批量運輸。 18.發(fā)運。鋼結構的防腐蝕1. 鋼結構防腐蝕的重要意義： 鋼結構防腐蝕是鋼結構設計、施工、使用中必須解決的重要問題，它牽涉到鋼結構的的耐久性、造價、維護費用、使用性能等諸多問題。 2. 鋼結構防腐蝕的常用方法： （1）鋼材本身抗腐蝕：采用耐候鋼； （2）長效防腐蝕：用熱浸鋅、熱噴鋁（鋅）復合涂層進行鋼材表面處理，使鋼結構在露天條件下的

20、防腐蝕年限達到2030年，甚至更長。 （3）普通涂層法：在鋼材表面噴（涂）油漆或其它防腐蝕涂料，一般用于室內鋼結構的防腐蝕。 （4）陰極保護法：一般用于水下或地下鋼結構。 3. 鋼結構設計與防腐蝕工藝的相關問題： （1）鋼結構設計中的構件尺度劃分要與防腐蝕工藝協調。如果采用熱浸鋅方法作長效防腐蝕處理時，構件長度及高、寬均受熱浸鋅鍍槽尺寸的限制，一般不超過8m長，500mm寬或高。當然，有大型鍍槽時可放寬到14m長，1500mm寬或高。 （2）防腐蝕工藝流程對鋼構件構造處理有不同要求。如熱浸鋅時構件整體受高溫作用，因而管狀構件不允許兩端封閉，若有封閉空腔則會在鍍鋅時由于內部空氣膨脹而爆裂，造成安

21、全事故。而采用熱噴鋁復合涂層或涂層法時，為了避免管狀構件內部腐蝕及內部防腐蝕處理的不便，一般要將管狀構件兩端作氣密性焊接封閉。 （3）室外鋼結構設計中焊接貼合面的避免。室外鋼結構構件或鋼板焊接連接時，若互相之間有貼合面（貼合邊不在其列），則在貼合面內的防腐蝕處理必然不徹底，經長期銹蝕會影響結構的耐久性，因此應該避免。 （4）現場焊縫處防腐蝕涂層處理?，F場焊接之前應將焊縫附近的防腐蝕層清除。因而也就破壞了防腐蝕涂層。對于油漆等涂料，只要重新涂覆即可。對于長效防腐蝕涂層，如熱浸鋅或熱噴鋁，則現場很難恢復，因而只能用效果相近的涂料作補救處理，對此設計應有明確的規(guī)定。鋼結構的安裝鋼結構的安裝與一般結構

22、的安裝既有共同點，也有差別。 鋼結構的安裝機具選擇、場地布置、安全措施等方面與預制鋼砼結構安裝基本類同，在此不再敘述。所不同的是安裝前的某些準備工作，安裝中的穩(wěn)定和連接問題。 1. 鋼結構安裝的準備： 施工組織設計 鋼結構安裝的施工組織設計應簡要描述工程概況、全面統計工程量、正確選擇施工機具和施工方法、合理編排安裝順序、詳細擬訂主要安裝技術措施、嚴格制定安裝質量標準和安全標準、認真編制工程進度表、勞動力計劃以及材料供應計劃。 施工前的檢查 施工前的檢查包括鋼構件的驗收、施工機具和測量器具的檢驗以及基礎的復測。 （1）鋼構件的驗收 對鋼構件應按施工圖和規(guī)范要求進行驗收。鋼構件運到現場時，制造廠應

23、提供產品出廠合格證及下列技術文件： 設計圖和設計修改文件； 鋼材和輔助材料的質保單或試驗報告； 高強螺栓摩擦系數的試測資料； 工廠一、二類焊縫檢驗報告； 鋼構件幾何尺寸檢驗報告； 構件清單。 安裝單位應對此進行驗收，并對構件的實際狀況進行復測。若構件在運輸過程中有損傷，還須要求生產廠修復。 （2）施工機具及測量器具的檢驗 安裝前對重要的吊裝機械、工具、鋼絲繩及其它配件均須進行檢驗，保證具備可靠的性能，以確保安裝的順利及安全。 安裝時測量儀器及器具要定期到國家標準局指定的檢測單位進行檢測、標定，以保證測量標準的準確性。 基礎的復測。 鋼結構是固定在鋼砼基座（基礎、柱頂、牛腿等）上的。因而對基座及

24、其錨栓的準確性、強度要進行復測。基座復測要對基座面的水平標高、平整度、錨栓水平位置的偏差、錨栓埋設的準確性作出測定。并把復測結果和整改要求交付基座施工單位。2. 鋼結構安裝中的穩(wěn)定問題： 鋼結構構件是在特定的狀態(tài)下使用的。在相對較為隨機的施工狀態(tài)下，其系統或構件的穩(wěn)定條件會發(fā)生較大的變化。所以在安裝時，要充分考慮它在各種條件下的構件單體穩(wěn)定和結構整體穩(wěn)定問題，以確保施工安全。 構件單體穩(wěn)定問題是指一個構件在工地堆放、起扳、吊裝、就位過程中發(fā)生彎曲、彎扭破壞和失穩(wěn)。因而對于較薄而大的構件均應考慮這一問題。必要時要用臨時支撐對構件的弱軸方向進行加固。如單片平面桁架及高寬比相當大的工字梁等。 結構整

25、體穩(wěn)定問題是指結構在吊裝過程中支撐體系尚未形成，結構就要承受某些荷載（包括自重）。所以在擬訂吊裝順序時必須充分考慮到這一因素，保證吊裝過程中每一步結構都是穩(wěn)定的。若有問題可加臨時纜風等措施解決。 3. 鋼結構安裝連接問題 ： 鋼結構的現場連接主要是普通螺栓連接、高強螺栓連接及焊接。 普通螺栓主要用于受彎、受拉的節(jié)點。螺栓以受拉為主。加適當預應力后，也大量用于輸電塔等結構抗剪連接中。普通螺栓擰緊后，外露絲扣須不少于23扣。普通螺栓應有防松措施，如雙螺母或扣緊螺母防松。螺栓孔錯位較小者可用鉸刀或銼刀修孔，不得用氣割修孔。 高強螺栓連接一般用于直接承受動力荷載的重要結構中。其主要特點是通過接觸面的摩擦來傳遞剪力。所以在高強螺栓安裝時，摩擦面的作法及粗糙度必須按規(guī)范要求加工。其次還要進行摩擦系數和扭矩系數試驗。在安裝時要測定螺栓的初擰扭矩和終擰扭矩。 工地焊接作