王永貞

摘要：本文敘述了冶金工業(yè)廠房輕屋面的設(shè)計(jì)中所需注重的環(huán)節(jié)，著重介紹了組成輕屋面的主要部分構(gòu)件的設(shè)計(jì)，以及輕屋面支撐的布置。

關(guān)鍵詞：屋架形式;水平力;支撐系統(tǒng)

前 言

隨著冶金工業(yè)廠房逐步發(fā)展到采用壓型鋼板作為屋面的材料，這樣大大減輕了屋面自重，同時(shí)也有利柱子和基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，由于屋面材料是輕質(zhì)的，對(duì)上弦的穩(wěn)定及整個(gè)屋面體系的穩(wěn)定只能起一部分作用。因此，輕屋面的上弦水平支撐布置很重要，要能保證上弦的穩(wěn)定及屋面體系的空間工作，整體剛度和穩(wěn)定性，還要能承受風(fēng)荷載和吊車水平力。

一、屋架的設(shè)計(jì)

1.屋架的形式和尺寸

屋架形式的選擇主要取決于以下三點(diǎn)：1）廠房跨度（根據(jù)工藝，設(shè)備需要來(lái)決定）;2）屋面坡度（根據(jù)采用的屋面材料來(lái)定）;3）與柱子連接是剛接還是絞接。

一般來(lái)講，屋架與混凝土柱或磚柱連接應(yīng)采用絞接，屋架與鋼柱（冶金工業(yè)廠房柱的形成大多為鋼柱）連接，對(duì)單跨廠方來(lái)說(shuō)，為了使廠房有較大的橫向剛度，通常采用剛接。但對(duì)多跨廠房則不同，由于多跨的形成對(duì)廠房的橫向剛度也有作用，通常采用絞接或者部分連接絞接，部分連接為剛接。有的屋架即適合用絞接又適合用于剛接，而有的屋架只適用于絞接。

所以根據(jù)廠房跨度，屋面坡度，與柱子連接形式以及某些特殊情況來(lái)決定采用三角形、梯形、雙坡或單坡平行弦屋架，實(shí)腹焊接工字鋼梁等不同形式的屋架。

一般來(lái)講，屋架形式較宜采用空腹為好，只有在特殊情況下才考慮采用實(shí)腹鋼梁，因?yàn)閷?shí)腹屋面梁的運(yùn)輸比較困難，在運(yùn)輸過(guò)程中比較容易變形，尤其在外地加工的實(shí)腹鋼梁更加不方便。

2.屋架的尺寸

屋架高度可根據(jù)屋架的形式，與柱子連接的形式（是剛接還是絞接）來(lái)定的。

屋架上弦節(jié)間的劃分以及屋面梁主加勁肋的放置應(yīng)適應(yīng)屋面材料的尺寸，使屋面荷載直接作用在節(jié)點(diǎn)上或主加勁肋上。對(duì)空腹屋架來(lái)講，如果遇到特殊情況，屋面荷載不能作用在節(jié)點(diǎn)上，那么屋架的上弦桿不再是軸心受力構(gòu)件，而變成受彎構(gòu)件這時(shí)就要布置再分式腹桿。

3. 屋架內(nèi)力計(jì)算中應(yīng)注意的問(wèn)題

3.1水平力對(duì)屋架下弦的影響

冶金工業(yè)廠房里的吊車起重量都比較大，因此在計(jì)算屋架時(shí)應(yīng)考慮柱頂水平力對(duì)屋架下弦的影響，或會(huì)引起屋架下弦內(nèi)力變號(hào)，或會(huì)使屋架下弦拉力增加。

3.2上弦水平支撐對(duì)屋架上弦的影響

輕屋面屋架的上弦穩(wěn)定是很重要的，必須由水平支撐來(lái)保證，這樣水平支撐與屋架上弦組成了一個(gè)水平桁架，要承受屋面及天窗架的風(fēng)荷載，在這種風(fēng)荷載的情況下，會(huì)使屋架上弦內(nèi)力增加，從我以往工程實(shí)例中，在屋面支撐計(jì)算中看出，在這種情況下，使屋架上弦內(nèi)力增加了15%左右。

三、輕屋面的支撐的設(shè)計(jì)

1.屋面支撐的重要性

輕屋面的支撐體系是很重要，它既要保證上弦及整個(gè)屋面系統(tǒng)的整體性剛度和穩(wěn)定性，又要保證承受和傳遞水平力，既要避免屋架的壓桿側(cè)向失穩(wěn)，又要防止拉桿產(chǎn)生過(guò)大的振動(dòng)。

2.支撐系統(tǒng)的布置

2.1屋架上弦支撐的布置

在設(shè)置縱向水平支撐的平面內(nèi)，必須同時(shí)設(shè)置橫向水平支撐并且在每隔不大于60M的范圍內(nèi)將二者布置為封閉型的，在設(shè)有橫向支撐處同時(shí)設(shè)置垂直支撐，以組成空間穩(wěn)定體系。同時(shí)縱、橫向支撐以檁條，屋架共同組成平面桁架來(lái)承受和傳遞水平力。

2.2屋架下弦支撐的布置

屋面的下弦平面外穩(wěn)定可以由橫向水平支撐及系桿和垂直支撐來(lái)保證，下弦橫向水平支撐的設(shè)置應(yīng)對(duì)準(zhǔn)上弦橫向支撐位置，加強(qiáng)空間體系的穩(wěn)定?；蛘呖梢杂糜鐡魏痛怪敝蝸?lái)保證下弦平面外的穩(wěn)定。

2.3動(dòng)力設(shè)備

廠房里的重級(jí)吊車，或者振動(dòng)較大的設(shè)備，或者懸掛于屋架上弦和下弦的檢修吊車都屬于動(dòng)荷載，為了防止屋架上、下弦產(chǎn)生過(guò)大的振動(dòng)。應(yīng)根據(jù)不同的具體情況來(lái)布置上、下弦支撐及垂直支撐。

3.輕屋面檁條的設(shè)計(jì)

輕屋面也稱有檁屋蓋，所以檁條一般是用于輕屋面的，檁條的形式有實(shí)腹、桁架式等，檁條的形式可根據(jù)檁條跨度和檁條間距并通過(guò)計(jì)算來(lái)選用。檁條跨度取決于屋架間距，檁距取決于屋面材料和屋面荷載。檁條應(yīng)放置在屋架節(jié)點(diǎn)上。檁條之間要設(shè)置拉條，一方面是為了減少平面外計(jì)算長(zhǎng)度，另一方面在屋面坡度〉1/10時(shí)，為了防止檁條的側(cè)向變形、扭轉(zhuǎn)和傾覆設(shè)置的。

四、結(jié)束語(yǔ)

隨著壓型鋼板不斷研制和開發(fā)而發(fā)展。新材料的出現(xiàn)，通過(guò)對(duì)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，吸取成功的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)展新認(rèn)識(shí)，不斷完善對(duì)輕屋面的設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)編輯委員會(huì)編著：鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：中國(guó)工業(yè)出版社，2003.

[2] GB20017-2003.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.

[3] GB50011-2010.建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

[4]CECS102：2002.門式鋼架輕鋼屋面鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（2012年版）. 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2012.

[5] YBJ 9081-1997.冶金建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范. 北京： 冶金工業(yè)出版社，1998.