屋盖结构构件-混凝土结构设计

2023-08-30 理论教育版权反馈

【摘要】：在纵肋两端底部预埋钢板与屋架上弦预埋钢板三点焊接，形成水平刚度较大的屋盖结构。

1.屋面板

柱网是指厂房承重柱的纵向和横向定位轴线所形成的网络。柱网布置就是确定纵向定位轴线之间（跨度）和横向定位轴线之间（柱距）的尺寸。柱网尺寸确定后，承重柱的位置、屋面板、屋架、吊车梁和基础梁等构件的跨度和位置也随之确定。

无檩体系屋盖常采用预应力混凝土大型屋面板，它适用于保温或不保温卷材防水屋面，屋面坡度不应大于1/5。目前国内常用的是1.5m（宽）×6m（长）×0.24m（高）的大型屋面板，由面板、横肋和纵肋组成，如图3-23a所示。在纵肋两端底部预埋钢板与屋架上弦预埋钢板三点焊接（见图3-23b），形成水平刚度较大的屋盖结构。

无檩体系屋盖也可采用预应力F形屋面板，用于自防水非卷材屋面（见图3-24a），以及预应力自防水保温屋面板（见图3-24b）、钢筋加气混凝土板（见图3-24c）等。

有檩体系屋盖常采用预应力混凝土槽瓦（见图3-24d）、波形大瓦（见图3-24e）等小型屋面板。

图3-23 大型屋面板与屋架的连接

图3-24 各种形式的屋面板

2.檩条

檩条搁在屋架或屋面梁上，起着支承小型屋面板并将屋面荷载传给屋架的作用。它与屋架间用预埋钢板焊接，并与屋盖支撑一起保证屋盖结构的整体刚度和稳定性。目前应用较多的是钢筋混凝土和预应力混凝土Г形截面檩条，跨度一般为4m或6m。檩条搁在屋架上弦，有斜放和正放两种，如图3-25所示。斜放时檩条为双向受弯构件（见图3-25a）；正放时，屋架上弦要做水平支托（见图3-25b），檩条为单向受弯构件。

3.屋面梁和屋架

图3-25 Γ形檩条与屋架的连接

屋面梁和屋架是屋盖结构的主要承重构件，除直接承受屋面荷载，并作为横向排架结构的水平横梁传递水平力外，有时还承受悬挂式起重机、管道等吊重，并和屋盖支撑、屋面板、檩条等一起形成整体空间结构，保证屋盖水平和竖直方向的刚度和稳定性。

屋架的种类较多，按其形式可分为屋面梁、两铰（或三铰）拱屋架和桁架式屋架三大类。

（1）屋面梁屋面梁的外形有单坡和双坡两种。双坡梁一般为I形变截面预应力混凝土薄腹梁，具有高度小、重心低、侧向刚度好、便于制作和安装等优点，但其自重较大，浪费材料。层面梁适用于跨度不大于18m、有较大振动或有腐蚀性介质的中、小型厂房。目前常用的有12m、15m、18m跨度的I形变截面双坡预应力混凝土薄腹梁。

（2）两铰（或三铰）拱屋架两铰拱的支座节点为铰接，顶节点为刚接；三铰拱的支座节点和顶节点均为铰接。两铰拱的上弦为钢筋混凝土构件，三铰拱的上弦可用钢筋混凝土或预应力混凝土构件。两铰（或三铰）拱结构比屋面梁轻，构造也简单，适用于跨度为9～15m的中、小型厂房。下弦用钢材制作时，屋架刚度较差，不宜用于重型和振动较大的厂房。

（3）桁架式屋架当厂房跨度较大时，采用桁架式屋架较经济，它在单层厂房中应用非常普遍。桁架式屋架的矢高和外形对屋架受力均有较大影响，一般取高跨比为1/8～1/6较为合理。其外形有三角形、拱形、梯形、折线形等几种。图3-26绘出了在同样的屋面均布荷载作用下，具有相同高跨比（f/L=1/6）的四种不同外形屋架的轴力大小及正、负号（“+”表示受拉，“-”表示受压）。

1）三角形屋架（见图3-26a）中各杆件内力分布很不均匀、矢高大、腹杆长，因而自重较大、浪费材料。但这种屋架坡度较大，构造简单，适用于檩体系的中、小型厂房。

2）梯形屋架（见图3-26b）中各杆件内力分布也不均匀，杆件内力中部大而两端小，腹杆内力恰好相反。这种屋架刚度好，构造简单，但自重较大。由于屋面坡度小，对高温车间和炎热地区的厂房，可避免出现屋面沥青、油膏流淌现象；而且屋面施工、检修、清扫和排水处理较方便。这种屋架适用于跨度为18～30m的大、中型厂房。

3）拱形屋架（见图3-26c）的上弦呈两次抛物线形，其受力合理，弦杆内力均匀而腹杆内力为零；由于曲线形构件制作不方便，上弦可改做成多边形，但上弦节点仍应落在此抛物线上。拱形屋架具有受力合理、自重轻、材料省、构造简单等优点，但其端部坡度较陡，高温时卷材屋面油膏易流淌，施工及维修均不安全。

特别是采用各种槽板及屋面瓦结构的自防水屋面，上弦转折太多，板间不能密合，易漏雨，目前已很少采用。

4）折线形屋架（见图3-26d）的上弦由几段折线杆件组成（图中虚线不参加桁架内力分析，仅保持屋面为一斜面，便于铺设屋面板，端部竖直虚线为屋架端部的钢筋混凝土小柱），它具有拱形屋架的优点，弦杆受力较小，又改善了拱形屋架端部陡的缺点。其外形较合理，屋面坡度较合适，自重较轻，且制作方便，适用于跨度为18～30m的大、中型厂房。

图3-26 各种形式屋架的内力图

a）三角形屋架 b）梯形屋架 c）拱形屋架 d）折线形屋架

4.天窗架和托架

（1）天窗架天窗架的作用是形成天窗，以便采光和通风，同时承受屋面板传来的竖向荷载和作用在天窗上的水平荷载，并将它们传给屋架。目前常用的钢筋混凝土形式如图3-27所示，天窗架与屋架上弦连接处用钢板焊接，跨度一般为6m或9m等。屋面设置天窗后，不仅增大了屋面结构构件的种类和数量，扩大了屋面的受风面积，而且削弱了屋面结构的整体刚度，尤其在地震区，天窗架高耸于屋面之上，鞭端效应使天窗架易发生破坏，因此应尽量避免设置天窗或根据厂房特点设置下沉井、井式天窗。

图3-27 天窗架的形式

（2）托架托架是当柱距大于屋架间距时，用以支撑屋架的构件。如当厂房局部柱距为12m而屋架间距仍用6m时，需在柱顶设置托架，以支撑中间屋架。托架一般为12m跨度的预应力混凝土三角形或折线形构件，如图3-28所示。一般托架上弦为钢筋混凝土压杆，下弦为预应力混凝土拉杆。

图3-28 托架的形式

a）三角形托架 b）折线形托架

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