钢屋盖结构组成和分类

1、第一张，PPT共九十六页，创作于2022年6月21.1 钢屋盖结构的组成和分类钢屋盖结构主要由屋面、屋架和支撑三部分组成，有的还设有托架和天窗架等构件(如图21.1)。(1) 屋面,主要由各种屋面板材组成，平铺于屋架上，承受外荷载。(2) 屋架，主要由各种钢构件组合连接而成。(3) 支撑：根据支撑设置的部位和所起的作用不同，支撑分为上弦横向支撑、下弦水平支撑、垂直支撑和系杆四种。 21.1.1 组成第二张，PPT共九十六页，创作于2022年6月图21.1装配式钢筋混凝土单层厂房结构 第三张，PPT共九十六页，创作于2022年6月(4) 托架和天窗架屋架的跨度和间距取决于柱网布置，而柱网布置则根

2、据建筑物工艺要求和经济合理等各方面因素而定。 天窗的形式有纵向天窗、横向天窗和井式天窗等三种，一般常采用纵向天窗。 纵向天窗则需单独设置天窗架，常见的几种天窗架形式如图21.2。 第四张，PPT共九十六页，创作于2022年6月图21.2天窗架的形式 第五张，PPT共九十六页，创作于2022年6月根据屋面材料和屋面结构布置情况的不同，钢屋盖可分为无檩屋盖和有檩屋盖两种(图21.3)。当屋面材料采用预应力大型屋面板时，屋面荷载可通过大型屋面板直接传给屋架，这种屋盖体系称为无檩屋盖；当屋面材料采用瓦楞铁皮、石棉瓦、波形钢板和钢丝网水泥板等时，屋面荷载要通过檩条传给屋架，这种体系称为有檩屋盖。21.1

3、.2 分类第六张，PPT共九十六页，创作于2022年6月图21.3屋盖结构布置 (a) 有檩屋盖；(b) 无檩屋盖 第七张，PPT共九十六页，创作于2022年6月两种屋盖体系各有优缺点，具体设计时应根据建筑物使用要求、结构特性、材料供应情况和施工条件等综合考虑而定。一般中型厂房，特别是重型厂房，由于对横向刚度要求较高，所以宜采用大型屋面板的无檩屋盖；而对于中、小型特别是不需要做保温层的房屋，则宜采用具有轻型屋面材料的有檩屋盖。 第八张，PPT共九十六页，创作于2022年6月芬克式腹杆人字式腹杆单向斜杆式腹杆人字式腹杆再分式腹杆人字式腹杆交叉式腹杆三角形屋架梯形屋架平行弦屋架21.2 钢屋架的形

4、式和尺寸21.2.1 常用的钢屋架形式（见表21.1）第九张，PPT共九十六页，创作于2022年6月(1) 屋架的跨度主要是根据工艺和建筑要求来确定，普通钢屋架常见跨度为18m、21m、24m、27m、30m、36m等。钢屋架计算跨度的确定：简支于柱顶的钢屋架，其计算跨度取决于屋架支反力间的距离。如图21.4所示。(2) 屋架的高度取决于经济、刚度要求和运输界限等三个方面，同时又和屋面坡度密切相关，有时还受到建筑要求的限制。 21.2.3 屋架的主要尺寸第十张，PPT共九十六页，创作于2022年6月图21.4屋架的计算跨度 第十一张，PPT共九十六页，创作于2022年6月从经济和刚度的要求来看

5、，三角形屋架的跨中高度一般取(l/4l/6)l；梯形屋架的跨中高度一般取(l/6l/10)l,其中l为屋架的跨度。跨度越大，此比值越小。屋面荷载越大，则此比值越大。从运输条件来看，屋架的高度一般不应超过3.8m。梯形屋架端部高度h0一般不宜小于l/18l，陡坡梯形屋架的端部高度一般为5001000mm，平坡梯形屋架端部高度一般为18002100mm，当屋架跨度较小时，取下限值。屋架跨度越大，其端部高度的取值应越大。 21.2.4 构造要求第十二张，PPT共九十六页，创作于2022年6月21.3 钢屋盖的支撑系统(1) 保证屋盖结构的几何稳定性(2) 保证屋盖的空间刚度和整体性 (3) 为受压弦

6、杆提供侧向支承点(4) 承受和传递纵向水平力(风荷载、悬挂吊车纵向制动力、地震荷载等)(5) 保证结构在安装和架设过程中的稳定性21.3.1 屋盖支撑作用第十三张，PPT共九十六页，创作于2022年6月(1) 上弦横向支撑(2) 下弦横向水平支撑 (3) 下弦纵向水平支撑 (4) 垂直(竖向)支撑 (5) 系杆 21.3.2 屋盖支撑布置（图21.5）第十四张，PPT共九十六页，创作于2022年6月二 支撑布置 1 上弦横向水平支撑 第十五张，PPT共九十六页，创作于2022年6月各种屋盖，包括天窗架都要设置布置在房屋或纵向温度缝区两端第一或第二柱间横向间距不超过60米，大于60m时应在区段中

7、间增加上弦横向水平支撑。上弦横向水平支撑 第十六张，PPT共九十六页，创作于2022年6月3 垂直支撑 有横向支撑的柱间两端必须设置垂直支撑 跨中应根据屋架形式和跨度设1道或2道 梯形屋架： L30m, 2道 三角形屋架：L24m, 2道 天窗架：设在两侧，且L12m中部增设1道 每隔46个屋架应设置1道4 系杆 设置在屋架和天窗架两端，以及垂直支撑和横向水平支撑的节点处，沿纵向通长布置。 第十七张，PPT共九十六页，创作于2022年6月21.4 钢屋架的设计21.4.1 屋架杆件内力计算3、杆件截面形式第十八张，PPT共九十六页，创作于2022年6月表21.4 钢屋架的杆件截面形式 第十九张

8、，PPT共九十六页，创作于2022年6月杆件截面选取的原则：等稳定原则3、杆件截面形式第二十张，PPT共九十六页，创作于2022年6月上弦：垫板无节间荷载时，在一般支撑布置下，loy2lox；为满足xy；应使iy2ix，故采用两不等边角钢短肢相并；有节间荷载时，两不等边角钢长肢相并；第二十一张，PPT共九十六页，创作于2022年6月下弦： 下弦杆可采用双等肢角钢或两不等肢角钢短肢相并的T形截面，以提高侧向刚度，利于满足运输、吊装的刚度要求，且便于与支撑侧面连接。下弦杆截面主要由强度条件决定，尚应满容许长细比要求。垫板第二十二张，PPT共九十六页，创作于2022年6月支座斜杆及竖杆：两不等肢角钢

9、长肢相并其它腹杆：两等肢角钢相并与竖向支撑相连的竖腹杆，用“”字截面第二十三张，PPT共九十六页，创作于2022年6月 为了保证双角钢共同作用，在双角钢之间至少设两块垫板，且使压杆中垫板间距l040i，拉杆l080i（i为单角钢绕1-1轴回转半径）4、填板第二十四张，PPT共九十六页，创作于2022年6月 桁架节点处设置节点板，交汇于节点的各杆件均与节点板连接。符合计算简图传力明确、可靠构造简单制造、安装方便六、屋架节点设计第二十五张，PPT共九十六页，创作于2022年6月上弦中央拼接节点下弦中央拼接节点上弦节点支座节点下弦节点一般节点有集中荷载的节点拼接节点支座节点第二十六张，PPT共九十六

10、页，创作于2022年6月1、节点设计的一般要求杆件的形心线：各杆件轴线汇交于节点中心，使实际受力与计算简图相一致，减少附加偏心弯矩。通常将角钢肢背至轴线的距离取为5mm的倍数。 节点处各杆件的轴线第二十七张，PPT共九十六页，创作于2022年6月考虑焊缝质量，节点板一般应伸出弦杆肢背1015mm，应尽量使焊缝中心受力。 图10-61第二十八张，PPT共九十六页，创作于2022年6月在节点板处弦杆与腹杆，或腹杆与腹杆之间应留有20mm的空隙，动载时50mm以利于拼接和施焊，且避免因焊缝过于密集而导致节点板钢材变脆。 第二十九张，PPT共九十六页，创作于2022年6月角钢端部的切断面一般应与其轴线

11、垂直。 当杆件较大，为使节点紧凑，斜切时，应切去肢尖。 角钢端部的错误做法第三十张，PPT共九十六页，创作于2022年6月 节点板的形状和尺寸在绘制施工图时候决定，应该尽量简单而有规则，至少有两条边平行，不应有凹角 。 节点板与焊缝布置对称于所传力。(a) 正确；(b) 不妥 第三十一张，PPT共九十六页，创作于2022年6月支承大型屋面板的上弦杆，当屋面节点荷载较大而角钢肢厚较薄时，应对角钢的水平肢予以加强。第三十二张，PPT共九十六页，创作于2022年6月(2) 节点构造节点设计时，首先要根据连接杆件的内力确定出焊缝的焊角尺寸和长度，然后再根据节点上各杆件的焊缝长度确定节点板的合理形式和平

12、面尺寸。 下弦中间节点(图21.9) 上弦中间节点，有檩(图21.10)与无檩(图21.11)不同，腹杆与节点板的连接与下弦中间节点相同。 拼接接点屋架的弦杆的拼接有工厂拼接和工地拼接。第三十三张，PPT共九十六页，创作于2022年6月图21.9下弦中间节点 下弦节点1)一般节点节点无集中荷载也无弦杆拼接N3N2N1N4N51015“1”“2”第三十四张，PPT共九十六页，创作于2022年6月上弦节点节点板缩进（缩进深度(t/2+2)mm，且t，t为节点板厚度）2）上弦节点第三十五张，PPT共九十六页，创作于2022年6月图21.11有檩屋架上弦中间节点 上弦节点第三十六张，PPT共九十六页，

13、创作于2022年6月节点板伸出上弦节点第三十七张，PPT共九十六页，创作于2022年6月 ，先通过螺栓定位，再进行焊接。 弦杆与拼接角钢连接焊缝的计算如图21.12。下弦杆与节点板的连接焊缝的计算如图21.13。上弦杆与节点板的连接焊缝的计算如图21.14。 3）弦杆的拼接节点双角钢杆件采用拼接角钢拼接第三十八张，PPT共九十六页，创作于2022年6月图21.12弦杆与拼接角钢连接 第三十九张，PPT共九十六页，创作于2022年6月图21.13下弦杆与节点板连接 “1”l第四十张，PPT共九十六页，创作于2022年6月图21.14上弦杆与节点板连接 B、上弦跨中拼接节点构造：拼接角钢的弯折角用

14、热弯形成。第四十一张，PPT共九十六页，创作于2022年6月 支座节点(图21.15)屋架和柱子的连接可以做成简支或刚接。支承于钢筋混凝土柱或砖柱上的屋架，一般为简支。而支承于钢柱上的屋架通常为刚接。支座节点包括节点板、加劲肋、支座底板和锚栓。加劲肋的作用是加强支座底板刚度，以便均匀传递支座反力并增强节点板的侧向刚度。 支座节点的传力路线是：屋架杆件的内力汇交后通过连接焊缝传给节点板，然后经节点板和加劲肋把力传给底板，最后传给柱子。 第四十二张，PPT共九十六页，创作于2022年6月第四十三张，PPT共九十六页，创作于2022年6月支座节点设计(铰接)：竖向支座反力 支座节点板 支座底板 加劲

15、肋第四十四张，PPT共九十六页，创作于2022年6月图21.16 屋架与柱刚性连接的支座节点 第四十五张，PPT共九十六页，创作于2022年6月第四十六张，PPT共九十六页，创作于2022年6月10.4 钢结构图一、型钢的代号及标注二、焊接图三、钢结构尺寸标注四、钢屋架结构详图第四十七张，PPT共九十六页，创作于2022年6月一、型钢的代号及标注第四十八张，PPT共九十六页，创作于2022年6月二、焊接图（一）焊接的概念（二）常用的焊接接头型式（三）焊接符号及其标注方法第四十九张，PPT共九十六页，创作于2022年6月（二）常用的焊接接头型式（a）对称接头（b）T形接头（c）角接接头（d）搭接

16、接头第五十张，PPT共九十六页，创作于2022年6月（三）焊缝符号及其标注方法(1) 常见焊缝的基本符号及标注示例一(2) 常见焊缝的基本符号及标注示例二(3) 焊缝辅助符号及标注示例(4) 常用焊缝补充符号及标注示例(5) 常用焊缝尺寸符号及标注示例(6) 指引线第五十一张，PPT共九十六页，创作于2022年6月（1）常见焊缝的基本符号及标注示例一基本符号表示焊缝横断面形状的符号，用粗实线绘制 第五十二张，PPT共九十六页，创作于2022年6月（2）常见焊缝的基本符号及标注示例二第五十三张，PPT共九十六页，创作于2022年6月（3）焊缝辅助符号及标注示例第五十四张，PPT共九十六页，创作于

17、2022年6月（4）常用焊缝补充符号及标注示例第五十五张，PPT共九十六页，创作于2022年6月（4）指引线箭头线（细实线）基准线（细实线）第五十六张，PPT共九十六页，创作于2022年6月第五十七张，PPT共九十六页，创作于2022年6月第五十八张，PPT共九十六页，创作于2022年6月（5）常用焊缝尺寸符号及标注示例第五十九张，PPT共九十六页，创作于2022年6月第六十张，PPT共九十六页，创作于2022年6月21.5 钢屋架施工图施工图主要包括：屋架正面详图、上弦和下弦平面图，必要数量的侧面图和零件图。当屋架为对称时，可绘制半榀屋架。图21.17为某一钢屋架施工图详图。钢屋架施工图的绘

18、制的主要内容和基本要求： (1) 图纸的左上角绘制整榀屋架的简图，左半跨注明屋架的几何尺寸，右半跨注明杆件的设计内力。(2) 图纸的正中为屋架详图及上、下弦平面图，必要数量的侧面图和零件图。第六十一张，PPT共九十六页，创作于2022年6月(3) 右上角绘制材料表，把所有杆件和零件的编号、规格尺寸、数量、重量和整榀屋架的重量填入表中。(4) 钢屋架施工图可以采用两种比例绘制，屋架轴线一般用120130的比例尺，杆件截面和节点尺寸采用110115的比例尺。(5) 施工图上应注明屋架和各构件的主要几何尺寸。 (6) 在施工图中应全部注明各零件的型号和尺寸。 第六十二张，PPT共九十六页，创作于20

19、22年6月(7) 跨度较大的屋架，在自重及外荷载作用下将产生较大的挠度，特别当屋架下弦有吊平顶或悬挂吊车荷载时，则挠度更大，这将影响结构的使用和有损建筑的外观。 (8) 施工图上还应加注必要的文字说明，包括钢材的钢号，焊条型号，加工精度和质量要求，图中未注明的焊缝和螺栓孔的尺寸，以及防锈处理的要求等等。 第六十三张，PPT共九十六页，创作于2022年6月图21.17某一钢屋架施工图第六十四张，PPT共九十六页，创作于2022年6月21.6 普通钢屋架设计计算实例建筑跨度为18m，端部高度1.99m，跨中高度2.89m，屋面坡度i=1/10，屋架间距为6m，屋架两端支承在钢筋混凝土柱上。屋架上、

20、下弦设有横向支撑和垂直支撑，布置如图21.18所示。21.6.1 设计资料（设计一梯形钢屋架）第六十五张，PPT共九十六页，创作于2022年6月图21.18 屋架支撑布置图 第六十六张，PPT共九十六页，创作于2022年6月(1) 永久荷载预应力混凝土大型屋面板：1.21.4=1.68kN/m2二毡三油防水层加找平层：1.20.7=0.84kN/m280mm厚泡沫混凝土保温层：1.20.5=0.60kN/m2屋架自重和支撑自重按经验公式(跨度L=18m)：Pw=0.12+0.011L=0.12+0.01118=0.32kN/m21.20.32=0.384kN/m2 21.6.2 荷载计算第六十

21、七张，PPT共九十六页，创作于2022年6月(2) 可变荷载屋面雪荷载与活荷载不同时出现，取较大者1.40.30=0.42kN/m2(3) 荷载组合永久荷载+可变荷载为主要荷载组合，屋架上弦节点荷载为：P=(1.68+0.84+0.60+0.384)+0.421.56=35.316kN另两种荷载组合为永久荷载+半跨可变荷载;永久荷载+半跨屋面重+半跨施工荷载。 第六十八张，PPT共九十六页，创作于2022年6月桁架杆件的内力在单位力作用下用图解法(图21.19)求得如下：屋架各杆件内力如图21.20所示。 21.6.3 内力计算（表21.7）第六十九张，PPT共九十六页，创作于2022年6月表

22、21.7 杆件内力计算 第七十张，PPT共九十六页，创作于2022年6月图21.19 屋架内力图解 第七十一张，PPT共九十六页，创作于2022年6月图21.20 屋架各杆件的内力图(单位：kN) 第七十二张，PPT共九十六页，创作于2022年6月(1) 上弦杆截面选择(2) 下弦杆截面选择(3) 支座竖杆截面选择(4) 支座斜杆截面选择 (5) 斜杆截面选择(6) 竖杆-截面选择 (7) 斜杆-截面选择 (8) 斜杆-截面选择(9) 竖杆-截面选择21.6.4 截面选择第七十三张，PPT共九十六页，创作于2022年6月(10) 斜杆-截面选择 (11) 斜杆-截面选择(12) 竖杆-10截面

23、选择第七十四张，PPT共九十六页，创作于2022年6月(1)下弦节点i设计节点i如图21.21(2)下弦节点j设计节点j如图21.22(3)下弦节点k设计节点k如图21.23 (4)支座节点h设计支节点h如图21.24 支座底板计算 加劲肋与节点板的连接焊缝计算 节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算 下弦杆与支座斜杆和竖杆焊缝计算 21.6.5 节点设计第七十五张，PPT共九十六页，创作于2022年6月(5) 上弦节点b设计 上弦节点b如图21.25(6) 上弦节点d、f设计 上弦d、f节点如图21.26(7) 上弦节点a、c、e设计 上弦节点a、c、e如图21.27 (8) 上弦节点g设计 上

24、弦节点g如图21.28 第七十六张，PPT共九十六页，创作于2022年6月图21.21 节点i详图 第七十七张，PPT共九十六页，创作于2022年6月图21.22 节点j详图 第七十八张，PPT共九十六页，创作于2022年6月图21.23 节点k详图 第七十九张，PPT共九十六页，创作于2022年6月图21.24 支座节点h详图 第八十张，PPT共九十六页，创作于2022年6月图21.25 上弦节点b详图 第八十一张，PPT共九十六页，创作于2022年6月图21.26 上弦d、f节点详图 第八十二张，PPT共九十六页，创作于2022年6月图21.27 上弦节点a、c、e详图 第八十三张，PPT

25、共九十六页，创作于2022年6月图21.28 上弦节点g详图 第八十四张，PPT共九十六页，创作于2022年6月屋架各杆件的垫板间距，在受压杆件中不大于40i，在受拉杆件中不大于80i，T形截面中的i为一个角钢对平行于垫板自身重心轴的回转半径，在十字形截面中为一个角钢的最小回转半径。计算结果如表21.9所示。 21.6.6 垫板计算第八十五张，PPT共九十六页，创作于2022年6月表21.9 杆件垫板规格计算 第八十六张，PPT共九十六页，创作于2022年6月21.7 轻型钢屋架轻型钢屋架常见的有圆钢轻型钢屋架，小角钢轻型钢屋架和薄壁型钢屋架。 轻型钢屋架主要有三角形屋架、三铰拱屋架和梭形屋架

26、等三种，其中最常用的是三角形屋架。 三角形屋架和三铰拱屋架的屋面坡度较大，通常取1/21/3。 轻型钢屋架适用于跨度18m，柱距46m，设置有起重量5t的中、轻级工作制桥式吊车的工业建筑和跨度18m的民用房屋的屋盖结构。 21.7.1 概述第八十七张，PPT共九十六页，创作于2022年6月常用的三角形轻型钢屋架为芬克式(图21.29)，其特点为长杆受拉，短杆受压，结构受力比较合理，制作亦方便，可以分为两个运输单元。 三铰拱屋架由两根斜梁和一根拉杆组成，斜梁有平面桁架式和空间桁架式两种(图21.30)，拉杆可用圆钢或角钢，这种屋架的特点是杆件受力合理，斜梁腹杆短，取材方便，经济效果好。梭形屋架有平面桁架式和空间桁架式两种，适用于跨度为915m，间距为