8.5 钢屋盖的设计（课件）-《建筑结构》同步教学（上海交通大学出版社）

模块8 钢结构 钢结构概述 8.1 钢结构的材料 8.2 钢结构的连接 8.3 钢构件的计算 8.4 钢屋盖的设计 8.5 知识目标 （1）了解钢结构的类型、特点及应用范围。 （2）熟悉钢结构材料的主要性能、品种及规格。 （3）掌握钢结构的连接方法、构造及计算方法。 （4）掌握钢构件的设计及计算方法，掌握钢屋盖的设计方法。 模块8 钢结构 8.5 钢屋盖的设计 钢屋盖结构由屋架、托架、天窗架、檩条和屋盖支撑系统等组成。 8.5 钢屋盖的设计 8.5.1 屋架 屋架的分类与形式 1. 屋架一般分为梯形屋架、三角形屋架和平行弦屋架三种。 （1）梯形屋架。梯形屋架（见图8-27）通常用于屋面坡度较为平缓的大型屋面板或长尺压型钢板的屋面，跨度一般为15～36 m，柱距为6～12 m，跨中高度为（1/10～1/8）l。与柱刚接的梯形屋架的端部高度一般为（1/16～1/12）l，通常取2.0～2.5 m；与柱铰接的梯形屋架的端部高度通常取1.5～2.0 m，此时，跨中高度可根据端部高度和上弦坡度确定。在多跨房屋中，各跨屋架的端部高度应尽可能相同。 8.5 钢屋盖的设计 图8-27 梯形屋架 (a)下弦支撑屋架(b)上弦支撑屋架(c)、(d)跨中再分式腹杆屋架 8.5 钢屋盖的设计 （2）三角形屋架。三角形屋架（见图8-28）通常用于屋面坡度较陡的有檩条体系屋盖，屋面材料为波形石棉瓦、瓦楞铁或短尺压型钢板，屋面坡度一般为1/3或1/2.5。上弦节间长度通常为1.5 m。 图8-28 三角形屋架 (a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)芬克式屋架(g)斜杆式屋架(h)、(i)人字式屋架 8.5 钢屋盖的设计 （3）平行弦屋架。平行弦屋架的上下弦是平行的，可用于各种坡度的屋面，由于其节间划分统一，制作简便，因而应用较多，如图8-29所示。 图8-29 平行弦屋架 8.5 钢屋盖的设计 屋架外形的选择 2. （1）应根据建筑的外观要求及排水要求选择屋架的形式，以满足房屋的使用要求。 （2）屋架外形应根据施工要求进行选择，屋架中杆件的规格及数量不宜过多，各杆之间的夹角应控制在30°～60°且节点的构造应简单。 （3）应使屋架杆件受力均匀，荷载应尽量布置在节点上且屋架的高度应满足刚度的要求。 8.5 钢屋盖的设计 屋架的尺寸要求 3. （1）跨度。屋架跨度的确定应满足房屋的工艺和使用要求，同时应考虑结构布置的合理性，并符合建筑模数的要求。常见的屋架跨度（标志跨度）为18 m、21 m、24 m、27 m、30 m、36 m等。 屋架的计算跨度（屋架两端支座反力的间距）应按式（8-84）确定。 式中，l为屋架跨度（标志跨度）。 （8-84） 8.5 钢屋盖的设计 （2）高度。屋架的高度取决于建筑高度、刚度要求等条件，同时还应结合屋面坡度并满足运输界限的要求。 各种形式屋架的高度应满足下列要求： ①三角形屋架的高度。 （8-85） ②平行弦屋架的高度。 （8-86） ③梯形屋架的端部高度。 屋架的跨度和高度确定后，各杆件的轴线即可根据几何关系求得。 8.5 钢屋盖的设计 8.5.2 托架 托架的结构类型 1. 根据截面形式，托架可分为单壁式托架和双壁式托架，如图8-30所示。通常多采用单壁式托架，当需要抵抗扭转及跨度和荷载均较大时，可采用双壁式托架。托架的跨度一般为12～36 m，托架与柱的连接一般为上弦端节点铰接支撑的连接（上承式连接）。 图8-30 根据截面形式划分的托架 (a)单壁式托架(b)、(c)双壁式托架 8.5 钢屋盖的设计 托架的设计 2. （1）托架一般设计为平行弦桁架，腹杆常采用带竖杆的人字式。其支座斜杆多用下降式，以保证托架支撑柱的稳定。 （2）当托架的跨度和荷载都较大(跨度大于24 m)时，为了减少用钢量及增大纵向柱列的刚度，也可设置八字撑作为托架的附加支点。此时托架应按超静定结构计算，并应使吊车梁的制动结构及连接能承受八字撑传来的附加水平拉力，同时还应控制地基差异沉降在允许的范围之内。 8.5 钢屋盖的设计 （3）有时为了使屋架连接方便，托架与中间屋架相连处的竖腹杆，也可采用中间分离的组合腹杆;或为了使托架端部连