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时间:2026-02-11 03:54:39
当钢屋盖以平面桁架作为主要的承重构件时,各个平面桁架(屋架)要用各种支撑及纵向杆件(系杆)连成一个空间几何不变的的整体结构,才能承受荷载。这些支撑或系杆统称为屋盖支撑,如图1所示。它由上弦横向支撑、下弦横向支撑、下弦纵向支撑、垂直支撑及系杆组成。
(1)横向水平支撑:是指在两个相邻屋架之间(或屋架和山墙之间)的屋架上弦或下弦平面内沿房屋横向设置的水平桁架。具体又分为:
作用:保证上弦杆的侧向稳定;传递作用在房屋山墙上的纵向水平风荷载;在传力平面增加屋盖结构的刚度。
横向支撑一般设置在房屋两端(或温度伸缩缝区段两端)的第一个柱间或第二个柱间,两道横向支撑的间距不宜超过60m。不设横向支撑的其它屋架,其上弦的侧向稳定性由于房屋两端设置的横向支撑架节点相连的系杆来保证。
(2)纵向水平支撑:在屋架端节间或屋架中部的上弦平面或下弦平面内,沿房屋纵向设置的水平桁架。它的端竖杆就是屋架端节点的下弦。
作用:与横向支撑一起形成一个水平刚性盘,增加房屋的整体刚度;当房屋为工厂车间并设有吊车时,在吊车横向制动力作用下使框架其空间作用,可减轻受荷较大的框架所受水平荷载和产生的水平变形;当有托架时,可保证托架的侧向稳定。
一般情况下,屋架可不设置下弦纵向水平支撑,仅当房屋的跨度和高度较大或房屋为厂房并设有壁行吊车或有较大振动设备(如锻压车间)因而对房屋的整体刚度要求较高时而设置。对梯形屋架,纵向支撑常设在屋架的下平面,而对三角形屋架则常设在上弦平面,与横向支撑构成环路。此外,在房屋设有托架处,为保证托架的侧向稳定性,在托架范围及两端各延伸一个柱间应设置下弦纵向水平支撑。
(3)垂直支撑:位于上、下弦横向水平支撑同一开间内,形成一个跨长为屋架间距的平行弦桁架,布置在两屋架端部或跨间某处的竖向平面内或斜向平面内的平行弦桁架。它的上、下弦杆分别为上、下弦横向水平支撑的竖杆,它的端竖杆就是屋架的竖杆(或斜腹杆)。垂直支撑中央腹杆的形式由支撑桁架的高跨比决定,一般常采用W形或双节间交叉斜杆等形式。腹杆截面可采用单角钢或双角钢T形截面。
作用:保持屋架侧向的几何稳定性;下弦无横向支撑时,作为下弦系杆的支点;传递山墙所受纵向风荷载等至屋架支柱;保证吊装屋架时的稳定和安全。
垂直支撑只设在有横向支撑的同一柱间的屋架上,对跨度L≤30m的梯形屋架进而跨度L≤24m的三角形屋架,通常只在跨度中点设置一道中间垂直支撑;当跨度大于上述情况时,则需在跨度中间设置两道垂直支撑;在梯形屋架两侧则不论跨度大小均需设置垂直支撑。垂直支撑是一个平行弦桁架,高度h由与其连接的屋架高度确定,屋架间距加大后,屋盖支撑的作用尤为重要,为增加整个屋架的空间刚度,常需多设置一些垂直支撑。
(4)系杆:沿竖向支撑平面内的屋架下弦或上弦节点处,在不设置竖向支撑的屋架之间沿房屋纵向设置的水平通长连系杆件。沿厂房纵向每隔4~6个屋架应设置垂直支撑,以保证屋架安装时的稳定性。系杆对屋架上、下弦杆提供侧向支撑,因此,必要时还应控制这些弦杆的长细比的要求按一定距离增设中间系杆。
系杆根据其是否能抵抗轴心压力而分成刚性系杆和柔性系杆两种。通常刚性系杆采用双角钢十字截面,而柔性系杆截面为单角钢。在轻型屋架中,柔性系杆也可以采用张紧的圆钢。对于有檩屋盖,檩条可兼做系杆。
托架:当柱距大于屋架间距时,应沿纵向柱列布置托架或托梁以支撑中间屋架,当为桁架时称为托架,当为实腹式梁时称为托梁。因实腹式托梁的用钢量较大(比格构式多30%以上),一般情况下采用托架。托架两端支撑于相邻的柱上,跨中承受中间屋架的反力。
★天窗架:在工业厂房中,为了满足采光和通风要求等,常需在屋盖上设置天窗。最常用的是沿房屋纵向在屋架上设置天窗,该部分的檩条和屋面板由屋架的上弦平面移到天窗架上弦平面,而在天窗架侧柱部分设置采光窗。天窗架支承于屋架之上,将荷载传递到屋架。
★檩条:沿屋顶长度分布的水平部件,位于主椽上,支撑次要屋椽,它承受屋面和构架的重量以及作用在上弦上的风载。
★拉条:为檩条的平面外支撑点,因此拉条所受拉力及为檩条所受的水平荷载。拉条布置应考虑风荷载影响,按实际受力计算拉条截面,并满足构造要求。斜拉条与檩条和撑杆组成几何不变体系,对檩条的弱轴方向起到支撑作用,防止檩条在弱轴发生变形。
如图2(a)所示,屋架的上弦杆、下弦杆、腹杆在屋架平面内的计算长度Lox,按《钢结构设计标准》表7.4.1-1第1、3项取用。
屋架的上弦杆、下弦杆在屋架平面外的计算长度Loy,根据《钢结构设计标准》表7.4.1-1注1,Loy取为弦杆侧向支承点之间的距离L₁。
(1)屋架上弦杆的Loy:一般取上弦横向水平支承的节间长度,如图2(b)中,Loy=L₁。
在有檩体系屋盖中,如檩条与横向水平支撑的交叉点用节点板焊牢,则此檩条可能为屋架上弦杆的支承点,如图2(b)中,取Loy=1/2L₁。
在无檩体系屋盖中,考虑大型屋面板能起一定的支持作用,能保证屋面板与屋架上弦杆有三个角焊牢,故一般区两块屋面板的宽度,但不大于3.0m。但是,若不能保证屋面板三个角焊牢,则仍取支持节间长度,即取Loy=L₁。
(2)屋架下弦杆的Loy:视下弦有无纵向水平支撑,Loy取下弦纵向水平支撑节点雨下弦系杆或下弦系杆与系杆间的距离。
(3)屋架腹杆的Loy:因为节点板在屋架平面外刚度很小,当腹杆平面外屈曲时其只起铰接作用,对杆件没有约束作用,故所有腹杆均取Loy=L(腹杆几何长度)。