單層工業(yè)廠房屋蓋結(jié)構(gòu)-屋蓋支承體系

鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)課件?屋蓋支撐體系-屋蓋支撐截面選擇及構(gòu)造

1、屋架支撐截面形式：角鋼、圓鋼和槽鋼等。2、屋架支撐截面設(shè)計(jì)：支撐受力很小，其截面尺寸一般由構(gòu)造要求和容許長細(xì)比確定。

a.屋架上、下弦水平支撐的斜桿按拉桿設(shè)計(jì)，可用單角鋼，豎桿按壓桿設(shè)計(jì)，可采用雙角鋼組成的十字形或T形截面；

屋蓋支撐體系-屋蓋支撐截面選擇及構(gòu)造屋蓋支撐截面選擇

b.垂直支撐的所有桿件（交叉斜桿除外）均應(yīng)按壓桿設(shè)計(jì)，可采用雙角鋼組成的T形截面；c.系桿按拉桿設(shè)計(jì)時(shí)可采用單角鋼，按壓桿設(shè)計(jì)時(shí)采用雙角鋼組成的十字形或T形截面。d.當(dāng)?shù)卣鹪O(shè)防烈度小于7度，屋面荷載較輕，屋架跨度和吊車噸位較小時(shí)，上、下弦橫向水平支撐的交叉斜桿和受拉系桿可采用圓鋼。屋蓋支撐體系-屋蓋支撐截面選擇及構(gòu)造屋蓋支撐截面選擇

備注：當(dāng)支撐桁架受力較大時(shí)，應(yīng)按桁架體系計(jì)算支撐桿件內(nèi)力，桿件截面應(yīng)同時(shí)滿足容許長細(xì)比限值要求和強(qiáng)度要求。交叉斜腹桿體系的支撐桁架屬超靜定結(jié)構(gòu)體系，計(jì)算時(shí)可近似地采用圖1-1所示的計(jì)算簡(jiǎn)圖，將所有斜腹桿設(shè)計(jì)成只能受拉不能抗壓的柔性桿件。屋蓋支撐體系-屋蓋支撐截面選擇及構(gòu)造屋蓋支撐截面選擇屋蓋支撐體系-屋蓋支撐截面選擇及構(gòu)造屋蓋支撐截面選擇圖1-1支撐桁架桿件的內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖若上弦橫向水平支撐交叉斜桿與檁條相連，則在與檁條連接處兩根斜桿均應(yīng)中斷，用節(jié)點(diǎn)板相連，如圖1-2(a）；若不與檁條相連則應(yīng)有一根斜桿中斷，如圖1-2(b）。

下弦水平支撐的角鋼肢尖允許向上，交叉斜桿在交叉處可不中斷，兩個(gè)角鋼的角背用螺栓加墊圈互相連接，如圖1-2(c）。

屋蓋支撐體系-屋蓋支撐截面選擇及構(gòu)造屋蓋支撐的構(gòu)造

上弦橫向水平支撐采用角鋼截面時(shí)，角鋼肢尖宜朝下，以免影響屋面板或檁條的安放。

圖1-2水平支撐與屋架上弦的連接

角鋼屋架上弦與水平支撐的連接如圖1-3。1-3(a）適用于上弦的角鋼肢寬較大且便于鉆孔的情況；1-3(b）適用于角鋼肢寬較小不便鉆孔的情況，此時(shí)可將連接板預(yù)先焊在屋架上，但應(yīng)防止連接板在運(yùn)輸中碰壞；圖1-3(c）則適用于圓鋼支撐。

屋蓋支撐體系-屋蓋支撐截面選擇及構(gòu)造屋蓋支撐的構(gòu)造圖1-3屋架上弦與水平支撐的連接角鋼屋架下弦與水平支撐的連接如圖1-4。圖1-4(a）支撐與屋架直接用螺栓連接，圖1-4(b）支撐與預(yù)先焊在屋架上的連接板用螺栓連接，選擇何種方法可由角鋼肢寬大小確定。屋蓋支撐體系-屋蓋支撐截面選擇及構(gòu)造屋蓋支撐的構(gòu)造圖1-4屋架下弦與水平支撐的連接角鋼屋架與垂直支撐的連接如圖1-5。垂直支撐與屋架豎腹桿相連，構(gòu)造簡(jiǎn)單，但傳力不夠直接，可用于屋面荷載輕或跨度較小的屋架。屋蓋支撐體系-屋蓋支撐截面選擇及構(gòu)造屋蓋支撐的構(gòu)造圖1-5屋架與垂直支撐的連接屋蓋支承體系-支承體系構(gòu)造屋架的橫向支撐和縱向支撐均由平行弦桁架組成。其腹桿通常采用十字交叉斜桿；屋架的弦桿兼為橫向支撐桁架的弦桿；屋架的下弦桿又可視為縱向支撐桁架的豎桿；斜桿和弦桿的交角宜在30°～60°之間，橫向支撐節(jié)間距為屋架弦桿節(jié)間距的2～4倍；縱向水平支撐的寬度取屋架下弦端節(jié)間寬度。屋蓋垂直支撐也視為一平行弦桁架，可采用交叉腹桿或V形、W形腹桿。屋蓋支承體系-支承體系構(gòu)造支撐和系桿一般采用角鋼，交叉斜桿或柔性系桿可用單角鋼，按受拉構(gòu)件設(shè)計(jì)；縱向支撐的弦桿、非交叉斜桿、垂直支撐的弦桿和豎桿，以及剛性系桿，可采用雙角鋼組成的T形或十字形截面，按受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)。屋蓋支承體系-支承體系構(gòu)造屋蓋支撐的受力很小，一般不必計(jì)算。截面選擇可根據(jù)構(gòu)造要求和容許長細(xì)比確定。通常，凡十字交叉斜桿，按單角鋼受拉設(shè)計(jì)，取容許長細(xì)比為400，在重級(jí)工作制吊車廠房時(shí)，取容許長細(xì)比為350；兩角鋼組成的T形截面受壓桿件，取容許長細(xì)比為200；十字形或T形截面受壓剛性系桿，取容許長細(xì)比為200；單角鋼受拉柔性系桿，取容許長細(xì)比為400。屋蓋支承體系-支承體系構(gòu)造當(dāng)支撐桁架跨度較大、且承受較大的墻面風(fēng)荷載，或垂直支撐兼作檁條，或縱向水平支撐視為柱的彈性支承時(shí)，支撐桿件除應(yīng)滿足容許長細(xì)比要求外，尚應(yīng)按桁架計(jì)算內(nèi)力，選擇截面。交叉斜腹桿支撐桁架是超靜定體系，在節(jié)點(diǎn)荷載作用下，可作為單斜桿桁架體系分析，當(dāng)荷載反向時(shí)，兩組桿件的受力情況將交替。屋蓋支承體系-支承體系構(gòu)造角鋼支撐通常采用節(jié)點(diǎn)板用M16～M20普通螺栓與屋架或天窗架連接，每桿兩端不得少于兩個(gè)螺栓。重級(jí)工作制吊車或有較大動(dòng)力設(shè)備的房屋，屋架下弦支撐和系桿宜采用高強(qiáng)度螺栓連接，亦可采用雙螺母等防止螺栓松動(dòng)的措施。屋蓋支承體系-支承體系構(gòu)造鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)課件?屋蓋支撐體系-屋蓋支撐體系的作用

1、保證結(jié)構(gòu)的空間整體性能圖1-1無支撐屋蓋屋架傾倒示意圖

在屋蓋結(jié)構(gòu)中，各個(gè)屋架如果僅用檁條或大型屋面板連接，沒有必要的支撐，屋蓋結(jié)構(gòu)在空間上仍是幾何可變體系，在荷載作用下就會(huì)向一側(cè)傾倒，如圖1-1虛線所示。只有將某些屋架在適當(dāng)部位用支撐連接起來，組成穩(wěn)定的空間體系，其余屋架由檁條或其他構(gòu)件連接在這個(gè)空間體系上，就使整個(gè)屋蓋構(gòu)成一個(gè)空間整體。屋蓋支撐體系-屋蓋支撐體系的作用屋蓋支撐體系的作用圖1-1屋蓋支撐布置圖（a）有檁屋蓋的支撐布置（b）無檁屋蓋的支撐布置屋蓋支撐體系-屋蓋支撐體系的作用屋蓋支撐體系的作用屋蓋支撐：上弦橫向水平支撐下弦橫向水平支撐下弦縱向水平支撐垂直支撐和系桿

2、為屋架弦桿提供側(cè)向支撐點(diǎn)

支撐作為屋架弦桿的側(cè)向支撐點(diǎn)，使弦桿在屋架平面外的計(jì)算長度大大減少，保證了上弦桿的側(cè)向穩(wěn)定，并使下弦拉桿有足夠的側(cè)向剛度，使其不會(huì)在某些動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生過大的振動(dòng)。屋蓋支撐體系-屋蓋支撐體系的作用屋蓋支撐體系的作用

3、承受屋蓋在安裝和使用過程中可出現(xiàn)的縱向水平力，如山墻的水平風(fēng)力、懸掛吊車的縱向水平制動(dòng)力、安裝時(shí)可能產(chǎn)生的垂直于屋架平面的水平力，以及縱向地震作用等

4、保證結(jié)構(gòu)安裝時(shí)的穩(wěn)定與安全。

支撐能保證屋架在吊裝過程中的安全性和準(zhǔn)確性，并且便于安裝檁條和屋面板。屋蓋支撐體系-屋蓋支撐體系的作用屋蓋支撐體系的作用鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)課件?屋蓋支撐體系-屋蓋支撐的布置圖1-1屋蓋支撐布置圖（a）有檁屋蓋的支撐布置（b）無檁屋蓋的支撐布置屋蓋支撐體系的布置屋蓋支撐：上弦橫向水平支撐下弦橫向水平支撐下弦縱向水平支撐垂直支撐和系桿屋蓋支撐體系-屋蓋支撐的布置上弦橫向水平支撐圖1-2上弦橫向水平支撐與上弦縱向系桿平面布置屋蓋支撐體系-屋蓋支撐的布置上弦橫向水平支撐為無條件設(shè)置支撐。上弦橫向水平支撐圖1-2上弦橫向水平支撐與上弦縱向系桿平面布置屋蓋支撐體系-屋蓋支撐的布置一般應(yīng)設(shè)置在廠房兩端或溫度區(qū)段兩端的第一或第二柱間內(nèi)（當(dāng)山墻承重，或設(shè)有縱向天窗又未伸到廠房盡端時(shí)，需要退到第二開間）。上弦橫向水平支撐圖1-2上弦橫向水平支撐與上弦縱向系桿平面布置屋蓋支撐體系-屋蓋支撐的布置如果將上弦橫向水平支撐布置在第二柱間，則第一柱間必須用剛性系桿與端屋架上弦牢固連接，以保證端屋架的穩(wěn)定和傳遞山墻的風(fēng)力。上弦橫向水平支撐圖1-2上弦橫向水平支撐與上弦縱向系桿平面布置屋蓋支撐體系-屋蓋支撐的布置

兩道支撐之間的距離不宜大于60m。當(dāng)廠房縱向長度較大或溫度區(qū)段較長時(shí)，尚應(yīng)在中部增加支撐，以滿足該項(xiàng)要求。下弦橫向水平支撐屋蓋支撐體系-屋蓋支撐的布置

有條件設(shè)置支撐。下弦橫向水平支撐一般和上弦橫向水平支撐對(duì)應(yīng)地布置在同一柱間距內(nèi)，以形成穩(wěn)定空間體系。它的主要作用是作為山墻抗風(fēng)柱的上支點(diǎn)，以承受由山墻傳來的縱向風(fēng)荷載。如設(shè)在第二柱間時(shí)，第一柱間內(nèi)應(yīng)設(shè)置剛性水平系桿，以傳遞抗風(fēng)柱水平風(fēng)荷載到下弦橫向支撐節(jié)點(diǎn)上。下弦橫向水平支撐屋蓋支撐體系-屋蓋支撐的布置

有條件設(shè)置支撐。凡屬下列情況之一者，可設(shè)置下弦橫向水平支撐，且除特殊情況外，一般均與上弦橫向支撐布置在同一開間。a.屋架跨度大于18m時(shí)；b.屋架下弦設(shè)有懸掛吊車，或廠房內(nèi)有起重量較大的橋式吊車或有振動(dòng)設(shè)備時(shí)；c.屋架下弦設(shè)有通長的縱向水平支撐時(shí)；d.端墻抗風(fēng)柱支承于屋架下弦時(shí)；下弦橫向水平支撐屋蓋支撐體系-屋蓋支撐的布置e.屋架與屋架間設(shè)有沿屋架方向的懸掛吊車時(shí)，如圖1-1a。圖1-1（a）

下弦橫向水平支撐布置下弦橫向水平支撐屋蓋支撐體系-屋蓋支撐的布置f.屋架下弦設(shè)有沿廠房縱向的懸掛吊車時(shí)，如圖1-1b。無懸掛吊車,無振動(dòng)荷載,可以不設(shè)置下弦橫向水平支撐。圖1-1（b）

下弦橫向水平支撐布置下弦縱向水平支撐屋蓋支撐體系-屋蓋支撐的布置

常與屋架下弦橫向水平支撐一起形成封閉體系以增強(qiáng)屋蓋的空間剛度。一般情況下，屋架可不設(shè)置下弦縱向水平支撐。當(dāng)房屋內(nèi)設(shè)有較大噸位的重級(jí)、中級(jí)工作制橋式吊車、壁行式吊車或有較大振動(dòng)設(shè)備，以及房屋較高、跨度較大、空間剛度要求較高時(shí)，均應(yīng)設(shè)置下弦縱向水平支撐。垂直支撐屋蓋支撐體系-屋蓋支撐的布置

無條件設(shè)置支撐，在相鄰兩屋架間和天窗架間設(shè)置與上、下弦橫向水平支撐相對(duì)應(yīng)的垂直支撐，以確保屋蓋結(jié)構(gòu)為幾何不變體系。設(shè)置位置：垂直支撐一般設(shè)置在上、下弦橫向支撐的柱間，在屋架兩端及跨中的豎直面內(nèi)。垂直支撐屋蓋支撐體系-屋蓋支撐的布置

設(shè)置間距：當(dāng)梯形屋架跨度L≤30m、三角形屋架跨度L≤24m時(shí)，可僅在屋架跨中設(shè)置一道垂直支撐。當(dāng)梯形屋架跨度L＞30m、三角形屋架跨度L＞24m時(shí)，宜在跨中1/3處，或天窗架側(cè)柱處設(shè)置兩道垂直支撐；天窗架垂直支撐設(shè)于天窗架側(cè)柱兩側(cè)，當(dāng)天窗架寬度≥12m，還應(yīng)在中央增設(shè)一道垂直支撐。梯形屋架不分跨度大小，其兩端還應(yīng)各設(shè)置一道。當(dāng)有托架時(shí)則由托架代替。如圖1-1所示。垂直支撐屋蓋支撐體系-屋蓋支撐的布置圖1-1屋架垂直支撐平面布置垂直支撐屋蓋支撐體系-屋蓋支撐的布置屋架垂直支撐是一個(gè)平行弦桁架，其腹桿的形式應(yīng)根據(jù)它在高度和寬度兩個(gè)方面的尺寸比例來確定。當(dāng)高度和寬度相近時(shí)，宜采用交叉斜桿，當(dāng)二者相差較大時(shí)可采用V形或W形，如圖1-2。圖1-2屋架垂直支撐形式系桿屋蓋支撐體系-屋蓋支撐的布置系桿的主要作用是：保證未設(shè)橫向水平支撐屋架的側(cè)向穩(wěn)定；作為屋架上、下弦的側(cè)向固定點(diǎn)，以減小上、下弦桿在屋架平面外的長細(xì)比；傳遞水平荷載。從設(shè)置位置：

上弦系桿和下弦系桿從受力角度：剛性系桿既能受拉也能受壓，多由雙角鋼組成；柔性系桿只承受拉力的截面較小的系桿，多由單角鋼組成。

系桿屋蓋支撐體系-屋蓋支撐的布置上弦系桿：

對(duì)有檁體系，檁條可兼作柔性系桿，（但必須滿足系桿的要求）；對(duì)無檁體系，大型屋面板可兼作系桿（但必須有可靠的連接），僅需在屋脊結(jié)點(diǎn)及屋架支座結(jié)點(diǎn)處設(shè)置通長剛性系桿，當(dāng)屋架支座節(jié)點(diǎn)處設(shè)有鋼筋混凝土圈梁時(shí)，此處的剛性系桿可不再考慮。當(dāng)無天窗時(shí)，應(yīng)在設(shè)置垂直支撐的屋架上弦結(jié)點(diǎn)位置設(shè)置通長的柔性系桿。系桿屋蓋支撐體系-屋蓋支撐的布置下弦系桿：

在設(shè)置垂直支撐平面內(nèi)的屋架下弦節(jié)點(diǎn)，應(yīng)設(shè)置通長的柔性系桿；在梯形屋架及三角形屋架的支座處應(yīng)設(shè)置通長的剛性系桿，若為混合結(jié)構(gòu)，與屋架或柱頂拉結(jié)的圈梁可代替該系桿；芬克式屋架，當(dāng)跨度≥18m時(shí)，宜在主斜桿與下弦連接的節(jié)點(diǎn)處設(shè)置水平柔性系桿；有彎折下弦的屋架，宜在彎折點(diǎn)處設(shè)置通長系桿。系桿應(yīng)與橫向支撐的節(jié)點(diǎn)相連。當(dāng)橫向水平支撐設(shè)在溫度區(qū)段第二柱間時(shí)，第一柱間的所有系桿，包括檁條均應(yīng)為剛性系桿。屋蓋支承體系-支承體系布置為使屋架形成穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)體系，則需在相鄰兩屋架之間設(shè)置上弦橫向支撐、下弦橫向支撐和垂直支撐，其余屋架則由檁條、大型屋面板和系桿在縱向相連接，從而構(gòu)成穩(wěn)定的幾何不變體系。屋蓋支承體系-支承體系布置一、屋蓋支撐的主要作用承受屋蓋在安裝和使用過程中可出現(xiàn)的縱向水平力，如山墻的水平風(fēng)力、懸掛吊車的縱向水平制動(dòng)力、安裝時(shí)可能產(chǎn)生的垂直于屋架平面的水平力，以及縱向地震作用等；作為屋架弦桿的側(cè)向支承點(diǎn)，減少上弦桿在屋架平面外的計(jì)算長度，以提高上弦桿的穩(wěn)定性；防止受拉下弦桿因某些動(dòng)力設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生過大的水平振幅；保證屋架安裝質(zhì)量和安全施工；保證屋蓋結(jié)構(gòu)的空間整體性是屋蓋支撐為重要的性能。屋蓋支承體系-支承體系布置二、支撐的布置及類型（1）上弦橫向水平支撐屋蓋支承體系-支承體系布置二、支撐的布置及類型（1）上弦橫向水平支撐上弦橫向水平支撐一般設(shè)置在房屋兩端或橫向溫度伸縮縫區(qū)段兩端的第一或第二個(gè)柱間，一般設(shè)在第一個(gè)柱間，有時(shí)為考慮與天窗架支撐配合，可以設(shè)在第二個(gè)柱間內(nèi)，橫向支撐的間距不宜大于60m，所以，當(dāng)溫度區(qū)段較長時(shí)，在區(qū)段中間尚應(yīng)增設(shè)支撐。大型屋面板本應(yīng)起橫向支撐作用，但因工地施焊條件不能保證焊縫質(zhì)量，故認(rèn)為只起系桿作用，檁條也作系桿考慮。屋蓋支承體系-支承體系布置二、支撐的布置及類型（2）下弦橫向水平支撐（3）下弦縱向水平支撐屋蓋支承體系-支承體系布置二、支撐的布置及類型（2）下弦橫向水平支撐下弦橫向水平支撐一般和上弦橫向水平支撐對(duì)應(yīng)地布置在同一柱間距內(nèi)，以形成穩(wěn)定空間體系。它的主要作用是作為山墻抗風(fēng)柱的上支點(diǎn)，以承受由山墻傳來的縱向風(fēng)荷載。如設(shè)在第二柱間時(shí)，第一柱間內(nèi)應(yīng)設(shè)置剛性水平系桿，以傳遞抗風(fēng)柱水平風(fēng)荷載到下弦橫向支撐節(jié)點(diǎn)上。屋蓋支承體系-支承體系布置二、支撐的布置及類型（3）下弦縱向水平支撐下弦縱向水平支撐一般沿縱向設(shè)置在屋架下弦兩端節(jié)間，和下弦橫向水平支撐形成封閉體系，用以加強(qiáng)房屋的整體剛度，將局部荷載分散至相鄰框架，如吊車橫向制動(dòng)力?？v向水平支撐一般在設(shè)有托架、大噸位吊車、較大振動(dòng)設(shè)備以及房屋較高、跨度較大時(shí)采用，以滿足側(cè)向穩(wěn)定和側(cè)向剛度的要求。屋蓋支承體系-支承體系布置二、支撐的布置及類型（4）垂直支撐（5）系桿屋蓋支承體系-支承體系布置二、支撐的布置及類型（4）垂直支撐在相鄰兩屋架間和天窗架間設(shè)置與上、下弦橫向水平支撐相對(duì)應(yīng)的垂直支撐，以確保屋蓋結(jié)構(gòu)為幾何不變體系。垂直支撐一般設(shè)置在上、下弦橫向支撐的柱間，在